(LUẬN văn THẠC sĩ) ứng dụng kỹ thuật nuôi cấy mô và khí canh để nhân nhanh giống sắn KM94 (manihot esculanta crantz)

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT
*********

LUẬN VĂN THẠC SỸ SINH HỌC

Tên đề tài:
“Ứng dụng kỹ thuật ni cấy mơ và khí canh để nhân nhanh giống sắn KM94
(Manihot esculanta Crantz)”

Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
Mã số

: 60 42 01 14

Năm bảo vệ

: 2017

Học viên: Nguyễn Hùng
Cán bộ hƣớng dẫn: TS. Nguyễn Anh Vũ

Hà Nội, 2017

download by :


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô giáo tham gia giảng dạy

ở Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật đã tận tình giảng dạy, dìu dắt tơi trong thời
gian học tập tại Viện.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Anh Vũ người thầy đã tận
tình chỉ bảo, hướng dẫn tơi trong suốt q trình học tập, nghiên cứu khoa học và
thực hiện luận văn.
Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể cán bộ và học viên làm
việc tại Phịng thí nghiệm Trọng điểm Quốc gia Công nghệ Tế bào thực vật, Viện
Di truyền Nơng nghiệp đã hết lịng giúp đỡ tơi thực hiện thành công luận văn này.
Và lời cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới sự hỗ trỡ từ dự án SATREPS (Dự
án phát triển hệ thống sản xuất sắn bền vững thông qua quản lý sâu bệnh hại tại
Việt Nam, Campuchia, Thái Lan).
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 11 năm 2017
Học viên

Nguyễn Hùng

download by :


Mục lục
CHƢƠNG I - TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................................... 3
1.1. Giới thiệu chung về cây sắn .................................................................................... 3
1.1.1. Nguồn gốc và phân loại .................................................................................... 3
1.1.2. Đặc điểm sinh học của cây sắn ........................................................................ 4
1.1.3. Giá trị của cây sắn ............................................................................................ 9
1.2. Giống Sắn KM94: .................................................................................................. 10
1.3. Hình thức nhân giống sắn truyền thống .............................................................. 11
1.4. Phƣơng pháp nhân in vitro ................................................................................... 13
1.4.1. Các bƣớc thực hiện nhân in vitro .................................................................. 14

1.4.2. Các ƣu nhƣợc điểm......................................................................................... 15
1.4.3. Các nghiên cứu về in vitro cây sắn trên thế giới .......................................... 16
1.4.4. Các nghiên cứu về in vitro cây sắn ở Việt Nam............................................ 18
1.5. Giới thiệu và đánh giá về hệ thống trồng cây bằng khí canh ............................ 20
1.5.1. Giới thiệu về hệ thống khí canh .................................................................... 20
1.5.2. So sánh sơ bộ về hệ thống khí canh với các phƣơng pháp trồng cây khác
.................................................................................................................................... 22
1.5.2.1. So sánh với phƣơng pháp trồng đất ........................................................... 22
1.5.2.2. So sánh với phƣơng pháp thuỷ canh ......................................................... 22
CHƢƠNG II – VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP ....................................................... 24
2.1. Vật liệu nghiên cứu ................................................................................................ 24
2.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu ..................................................................................... 24
2.1.2. Môi trƣờng nuôi cấy và môi trƣờng ra cây bằng khí canh......................... 24

download by :


2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ...................................................................................... 25
2.2.1. Phƣơng pháp nhân giống in vitro .................................................................. 25
2.2.2. Phƣơng pháp đƣa cây ra vƣờn ƣơm bằng khí canh .................................... 26
2.2.3. Phƣơng pháp đánh giá chi phí cho việc nhân cây giống sắn ...................... 28
CHƢƠNG III – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 30
3.1. Kết quả một số cái tiến trong một số bƣớc nhân giống in vitro ......................... 30
3.2. Kết quả đƣa cây ra vƣờn ƣơm bằng hệ thống khí canh .................................... 35
3.3. Đánh giá chi phí cho việc nhân nhanh và đƣa ra đất để tạo thành một cây
giống hoàn chỉnh ........................................................................................................... 44
CHƢƠNG IV – KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................ 53
4.1. Kết luận .................................................................................................................. 53
4.2. Kiến nghị ................................................................................................................ 53

download by :


Danh mục hình
Hình 1.1 Cây sắn ………………….……………………………….…….……….3
Hình 1.2 Hình ảnh rễ và củ sắn…………………………………..….…..…..…..5
Hình 1.3 Một số kiểu hình thân sắn……………….…….....………….…..…….6
Hình 1.4 Một số kiểu hình lá sắn……………………..………..………...………7
Hình 1.5 Hoa Sắn…………………………………………..……..…….…...……8
Hình 1.6 Quả và hạt sắn.. ………………………………………...………....…...9
Hình 2.1 Sơ đồ ngun lý của hệ thống khí canh……………….……….…..…27
Hình 3.1 Cây KM 94 hoàn chỉnh phát sinh từ chồi đỉnh và chồi nách…….…32
Hình 3.2 Cây non đƣợc cấy trong túi nilon và bình thủy tinh cùng mơi trƣờng
MS …………………………………………………………………………….......34
Hình 3.3 Sơ đồ hệ thống khí canh……………………...…………...…..…...…..35
Hình 3.4 Máy bơm piston………………………………………….……..….…..36
Hình 3.5 Thùng Xốp ……..……....……………………………….………..…….37
Hình 3.6 Giá trồng cây non ...…....……………………………….……….…….38
Hình 3.7 Hệ thống khí canh……………………………………….……..…..…..38
Hình 3.8 Chụp khí canh từ trên xuống ở trong màng bọc nilon……….…..….42
Hình 3.9 Cây non thích nghi trong hệ thống khí canh………………..….....….43
Hình 3.10 Cây non đƣợc ra đất trực tiếp bọc kín để giữ độ ẩm……….…..…..43
Hình 3.11 Cây non 7 ngày sau khi ra đất đƣợc bỏ màng bọc để thích nghi….44

download by :


Danh mục bảng
Bảng 2.1 Thành phần hóa học của 1L MS………………………………………………….…24
Bảng 2.2 Thành phần hóa học của 1L Hydroponic ( Dung dịch thủy canh)………………..25

Bảng 3.1 So sánh mắt phát sinh giữa chồi đỉnh và chồi nách đƣợc nuôi cấy trong bình thủy
tinh và theo dõi ghi tại các thời điểm 21-28 ngày……………………………………………..30
Bảng 3.2 So sánh hệ số tạo rễ giữa chồi đỉnh và chồi nách trong môi trƣờng 17N sau 7 ngày
và 10 ngày…………………………………………………………………………………....…..31
Bảng 3.3 So sánh sự phát sinh mắt chồi giữa hai cƣờng độ sáng khác nhau……………..…33
Bảng 3.4 So sánh sự phát sinh ở hai điều kiện nuôi cấy khác nhau………………...………..34
Bảng 3.5 Tỉ lệ phần trăm cây sống giữa hai hình thức ra cây vào mơi trƣờng tự nhiên …..39
Bảng 3.6 Tỉ lệ phần trăm sống của cây non với thời gian ở môi trƣờng ra rễ khác nhau …40
Bảng 3.7 Tỉ lệ sống của cây non phát sinh từ chồi đỉnh và chồi nách bằng cách ra đất trực
tiếp ………………………………………………………………………………………….……41
Bảng 3.8 Tỉ lệ sống của cây non đƣợc phát sinh từ chồi đỉnh và chồi nách đƣợc thích nghi
qua hệ thống khí canh trƣớc khi ra đất………………………………………………………..41
Bảng 3.9 Tổng hợp tỉ lệ sống của cây non ở hai hình thức ra cây khác nhau……...………..42
Bảng 3.10 Chi phí đánh giá một cây non đã thích nghi ngồi tự nhiên………………..…….45
Bảng 3.11 Giá thành hóa chất và giá thành 1L MS………………………………………...…48
Bảng 3.12 So sánh chi phí giữa việc dùng cả chơi nách trong q trình ra rễ…………..….49
Bảng 3.13 So sánh chi phí tiền điện duy trì phịng ni cây……………………………...…..50
Bảng 3.14 So sánh chi phí giữa việc sử dụng túi nilon và bình thủy tinh……………...…….50
Bảng 3.15 Tổng hợp chi phí giữa việc sử dụng quy trình cũ và quy trình cải tiến……….…51

download by :


Danh mục từ viết tắt
Kí hiệu/viết tắt

Tên đầy đủ

BAP

6-Benzyl amino purin

FAO

Food and Agriculture Organization of the United Nations

IAA

Acid-β-indolacetic

Lux

1 lux là độ rọi có được của một bề mặt có diện tích 1 mét
vng có thơng lượng chiếu sáng 1 lumen.

MS

Murashige and Skoog 1962

NAA

Napthanele acetic acid

SD

Độ lệch chuẩn

VND

Việt Nam Đồng

download by :


ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay vấn đề tái cơ cấu nền nơng nghiệp đang được Đảng nhà nước và
chính phủ quan tâm và coi trọng. Với việc ra quyết định quy hoạch vùng sản xuất
nơng nghiệp của thủ tướng chính phủ đã bước đầu hình thành một nền sản xuất
nơng nghiệp quy mơ lớn sản xuất theo hình thức cơng nghiệp. Những cây lương
thực chủ yếu luôn là ưu tiên hàng đầu trong quyết định. Trong đó cây sắn là cây
lương thực quan trọng thứ ba sau lúa, ngô với những ưu điểm vượt trội như có khả
năng thích nghi rộng, dễ trồng và dễ chăm sóc có thể canh tác trên nền đất dốc
trong khi đó ở Việt Nam thì diện tích đồi núi chiếm một khoảng lớn. Khơng chỉ có
vậy sản phẩm từ cây sắn cịn rất đa dạng và phong phú từ đơn giản là làm nguồn
thực phẩm hay thức ăn chăn nuôi, đến phức quan trọng như sản xuất tinh bột, và
đặc biệt là để sản xuất xăng sinh học. Với những ưu thế lớn như vậy cây sắn đang
dần dần góp phần rất lớn vào nền nơng nghiệp nước ta. Thủ tướng chính phủ đã
quy hoạch vùng diện tích trồng sắn đến năm 2020 tầm nhìn 2030 là 450 nghìn
ha.Tuy nhiên với phương thức canh tác truyền thống năng suất củ chưa cao. Đặc
biệt hiện tại việc đối mặt với các loại sâu bệnh hại đang rất phức tạp. Việc sử dụng
thân sắn vụ trước làm hom giống cho vụ sau đang làm cơ hội lây lan và phát sinh
nhiều loại bệnh như khảm sắn, chổi rồng … Nguồn thân sắn bị nhiễm bệnh vụ
trước phải tiêu hủy làm ảnh hưởng tới nguồn cung cấp giống cho vụ sau, vì vậy
việc cung cấp nguồn giống ổn định sạch bệnh để sản xuất bền vững với diện tích
lớn là một yêu cầu cấp thiết cần đặt ra. Ứng dụng khoa học kĩ thuật vào nền nông
nghiệp luôn là ưu tiên của chính phủ. Việc nhân giống bằng nhân in vitro đã được
thực hiện trên nhiều loại cây trồng và cho thấy hiệu quả. Nhân giống bằng in vitro
có thể tạo ra một lượng lớn cây giống đồng đều sạch bệnh trong thời gian ngắn.
Nhưng nhân giống in vitro chi phí cao, tỉ lệ sống của cây từ in vitro ra môi trường
tự nhiên chưa cao lại càng đẩy ra giá thành sản xuất cây giống lên cao. Để khắc

phục vấn đề về tỉ lệ sống của cây non chúng tôi đã áp dụng kĩ thuật nuôi cây bằng
1

download by :


khí canh. Kĩ thuật này đã được Học viện Nơng nghiệp Việt Nam ứng dụng cho một
số cây trồng như khoai tây và cà chua cho kết quả tốt với nhiều đề tài về vấn đề
này. Chính vì những lý do trên tôi chọn đề tài: “Ứng dụng kỹ thuật ni cấy mơ và
khí canh để nhân nhanh giống sắn KM94 (Manihot esculanta Crantz)”.
Mục đích đề tài:
Cải tiến một số bước trong quy trình nhân nhanh nhằm giảm chi phí sản xuất
in vitro giống sắn KM94.
Nội dung nghiên cứu đề tài:
• Xác định vật liệu khởi đầu cho qua trình nhân nhanh in vitro giống sắn
KM94.
• Xác định điều kiện chiếu sáng cho quá trình nhân nhanh in vitro giống sắn
KM94.
• So sánh hệ số nhân nhanh trong túi nilon và bình thủy tinh của giống KM94.
• Thử nghiệm các phương pháp thích nghi cây in vitro trước khi ra đất.
• Đánh giá chi phí sản xuất ở quy mơ nghiên cứu khoa học.
Ý nghĩ thực tiễn của đề tài:
Đánh giá chi phí cho việc sản xuất cây in vitro.
Đưa ra giải pháp kỹ thuật giúp sản xuất được cây giống sắn sạch bệnh để
phục vụ sản xuất với chi phí giảm.

2

download by :

CHƢƠNG I - TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu chung về cây sắn
1.1.1. Nguồn gốc và phân loại
Cây sắn (Manihot esculanta Crantz) là cây đóng vai trị quan trọng trong kinh
tế nơng nghiệp của nước ta. Nó khơng chỉ đóng vai trò cung cấp nguồn thực phẩm
cho con người, nguồn thức ăn cho chăn ni mà cịn là mặt hàng nông sản xuất khẩu
chủ chốt, thu về nguồn ngoại tệ đáng kể cho đất nước[10].
Tất cả 98 loài thuộc chi Manihot đều sống ở vùng nhiệt đới và đã được di
canh đến nhiều khu vực khác nhau trên thế giới. Sắn thuộc họ Euphorbiaceae bao
gồm 7200 loài, được đặc trưng bởi các hệ thống tuyến mủ do các tế bào tiết mủ tạo
thành. Hình thái của họ này rất đa dạng, từ nhóm thân cao như cao su đến nhóm
thân bụi, cũng như các nhóm thực vật có
giá trị kinh tế cao, như thầu dầu [6].
Sắn sống tự nhiên ở vùng nhiệt đới,
phân bố phổ biến từ 33° vĩ bắc đến 33° vĩ
nam. Trong số 98 lồi đã được mơ tả, chỉ
có sắn được trồng trên diện rộng vì giá trị
kinh tế của chúng. Sắn được biết đến với
hơn 100 tên gọi khác nhau, phụ thuộc vào
địa lý nơi chúng được trồng. Ở Mỹ Latinh,
sắn có tên gọi là yuca (theo tiếng Tây Ban
Nha) hoặc mandioca (tiếng Bồ Đào Nha),
trong khi tại Brazin, chúng được chia thành
2 loại, sắn ngọt (sweet cassava) hay sắn
Hình 1.1 Cây sắn

đắng (bitter cassava) theo người trồng [6].
3

download by :


Về nguồn gốc của sắn vẫn chưa khẳng định được chính xác, tuy nhiên, với
những bằng chứng khảo cổ, có thể khẳng định rằng sắn có nguồn gốc ở vùng nhiệt
đới của châu Mỹ Latinh, thuộc khu vực sông Amazon, được loài người trồng cách
đây 5000 năm. Trung tâm phát sinh sắn ở Đông Bắc Brazin và một trung tâm khác
ở Trung Mỹ và Mexico. Nghiên cứu khảo cổ học cho thấy, một số di vật củ sắn đã
được tìm thấy có niên đại khoảng 2700 năm trước cơng ngun ở Venezuela, và
khoảng 2000 năm trước công nguyên ở vùng ven biển Peru. Trong khi đó, những lị
nướng bánh sắn phức hệ Ualabo có niên đại 1200 năm trước cơng ngun đã được
tìm thấy ở phía bắc Colombia và những hạt tinh bột có tuổi khoảng năm 900-200
trước cơng ngun trong những phần hóa thạch được phát hiện tại Mexico cùng
một số di tích khảo cổ học khác chứng tỏ cây sắn đã xuất hiện và được trồng như
một loại cây nông nghiệp từ rất lâu đời [11].
Sắn được người Bồ Đào Nha đưa vào châu Phi lần đầu tiên vào giữa thế kỷ
16. Trải qua thế kỷ 17 phát triển chậm chạp, sắn được du nhập vào đảo Bourbon và
Ilede (Pháp) vào các năm 1738-1739, và đưa sang Madagasca vào năm 1875, Xri
lanca (1786), Calcutta (1794) và một số nước phía đơng châu Phi như Zambiar
(1799), Uganda (1878). Ở châu Á, sắn được du nhập vào Ấn Độ khoảng thế kỷ 17,
Việt Nam và một số nước khác trong khu vực Đông Nam Á vào thế kỷ 18 [4].Tuy
nhiên, mãi đến thế kỷ 19, nghề trồng sắn và tiêu thụ mới thực sự phát triển với sự du
nhập các kỹ thuật chế biến ở Brazin bởi các nô lệ được phóng thích. Từ đó đến nay,
diện tích, năng suất và sản lượng sắn ngày một tăng [5].
1.1.2. Đặc điểm sinh học của cây sắn
Rễ sắn
Rễ sắn có thể mọc ra từ hạt hoặc từ hom (đoạn thân cây được lựa chọn giữ
lại làm giống cho vụ kế tiếp). Rễ mọc từ hạt bắt đầu là một rễ cọc mọc thẳng cắm
xuống đất sau đó các rễ phụ mọc ra. Cả rễ cọc và rễ phụ đều có khả năng phát triển
4

download by :


thành củ. Rễ mọc ra từ hom thì đầu tiên mọc ngang sau đó cũng cắm thẳng xuống
đất.

Hình 1.2 Hình ảnh rễ và củ sắn
Rễ sắn có hai chức năng chính là đồng hóa và dự trữ. Rễ đồng hóa thường
cắm sâu trong lịng đất có thể dài tới 30 cm để hút nước, chất dinh dưỡng và giúp
cho cây vững chắc. Rễ dự trữ (rễ củ) do các rễ con tập trung dinh dưỡng mà thành.
Khi cây mới ra rễ thì có rất nhiều rễ con nhưng sau đó chỉ một số rễ con được tập
trung dinh dưỡng phát triển thành củ. Củ sắn thường có dạng hình trụ có thể dài tới
30 cm, có hoặc khơng có cuống củ [6],[9]

5

download by :


Thân cây
Cây sắn thuộc loại thân gỗ, cao từ 1-3 m. Chiều cao của cây phụ thuộc vào
giống, điều kiện chiếu sáng, mức độ thâm canh, mật độ và thời vụ trồng. Thân sắn
có khả năng phân cành, tuy sự phân cành có ảnh hưởng đến khả năng ra hoa của
cây. Hiện tại ngoài một số giống sắn truyền thống với các hình thái cũ thì có thêm
các giống thân thẳng khơng phân cành hình thái rất đặc biệt.
Thân và cành già đã hóa gỗ có màu trắng bạc, xám, nâu hoặc hơi vàng. Số
lượng thân phụ thuộc vào cách đặt hom và số mắt trên hom. Về mặt cấu tạo, lớp cắt
ngang thân sắn có bốn lớp: trong cùng là lõi xốp, tế bào rất lớn; tiếp đến là tầng gỗ;
mơ mềm của vỏ và ngồi cùng là lớp biểu bì rất mỏng. Khi nhân vơ tính sắn người

ta sử dụng các đoạn hom lấy từ thân cây, vì vậy ngoài việc lựa chọn các đoạn hom
đẹp, sạch bệnh phải giữ cho lớp biểu bì khơng bị sây sát vì lớp này có chức năng
bảo vệ cho hom khơng bị mất nước [6], [12].

Hình 1.3 Một số kiểu hình thân sắn

6

download by :


Lá sắn
Lá sắn là loại lá đơn mọc xen kẽ trên thân, gồm hai phần cuống lá và phiến
lá. Cuống lá dài từ 3-30 cm với nhiều màu sắc khác nhau tùy theo giống (màu
vàng, xanh vàng, hồng, đỏ tươi...). Phiến lá thường chia 5-7 thùy nhưng cũng có
khi khơng chia thùy. Lá của những cây sắn mọc từ hạt thì phiến lá thường ngun
vẹn hoặc chia thùy khơng đều. Các cây mọc từ hom, từ chỗ phân cành số thùy của
phiến lá thường giảm. Cấu tạo phiến lá gồm một lớp biểu bì phía trên có tầng cutin
dày, tầng mơ dậu, tầng mơ hổng và biểu bì. Mặt dưới có rất nhiều khí khổng đường
kính khoảng 30 µm và có khoảng 700 lỗ/mm2 [5], [12].

Hình 1.4 Một số kiểu hình lá sắn
Hoa sắn
Hoa sắn là hoa đơn tính cùng gốc, mọc thành cụm, có cuống mọc ra từ chỗ
phân cành, ngọn thân. Một số giống sắn khơng có hoa do khơng có sự phân hóa hoa
hoặc do mầm hoa rụng đi. Những cụm sinh ra từ những cành thấp thường rụng sớm.
Cụm hoa gồm một trục dài 2-10 cm và các trục bên hợp lại thành chùy [5], [6].
Hoa cái có năm lá đài và có màu sặc sỡ, ngồi rìa có lơng. Giữa hoa cái có
một bầu hoa có 6 cánh, chứa 3 lá nỗn nằm ở trên đài. Trên bầu có 3 vịi nhụy ngắn
với đầu nhụy uốn cong. Hoa đực có 5 lá đài dính với nhau trên một nửa chiều dài,

nhẵn ở bên trong và có lơng ở phía ngồi. Có khoảng 8-10 nhị đực xếp thành hai

7

download by :


vòng và mọc lên từ các thùy của một đĩa phía dưới. Bao phấn mềm, hạt phấn 3
ngăn, dày dính, màng ngồi hạt phấn có gai nhỏ.

Hình 1.5 Hoa Sắn
Số lượng hoa của mỗi giống sắn không giống nhau, thường hoa đực sẽ nhiều
hơn hoa cái nhưng hoa cái lại thường nở trước hoa đực để tránh hiện tượng tự thụ
phấn. Hoa cái nở cuối cùng thường nở cùng với hoa đực nở đầu tiên trên cây. Hoa
đực thường nở vào giữa trưa còn hoa cái thường khép lại vào nửa cuối buổi chiều.
Bao phấn bắt đầu mở trước khi hoa nở được khoảng 2 giờ và mở hoàn toàn
trước khi hoa nở 1 giờ; sau đó phát tán nhờ gió hoặc cơn trùng với phạm vi thụ
phấn là trong khoảng 30 cm. Tuổi thọ của hạt phấn là một tuần còn thời gian tiếp
8

download by :


nhận hạt phấn của đầu nhụy trong vòng 24 giờ. Sau 24 giờ, đầu nhụy bắt đầu héo,
chuyển sang màu nâu, khô đi và rụng chậm nhất là sau 1 ngày. Thời gian từ lúc thụ
phấn đến thụ tinh kéo dài từ 8-19 giờ [5], [6].
Quả và hạt
Quả sắn thuộc loại quả nang, mở khi chín, đường kính 1-1,5 cm. Quả có 3
ngăn, được tạo thành từ 6 cánh của bầu hoa, mỗi ngăn chứa một hạt. Màu sắc quả
thường biến đổi từ lục nhạt, hơi vàng đến lục hay đỏ tía khá đậm. Cuống quả phình

lên ở chỗ tiếp xúc với quả. Sau khi chín, quả tự mở chỉ cịn lại trục giữa của quả.
Hạt sắn hình trứng, tiết diện hơi giống hình tam giác. Hạt có vân hoặc những vết
màu nâu đỏ trên nền màu kem hoặc xám nhạt [5], [6].

Hình 1.6 Quả và hạt sắn
1.1.3. Giá trị của cây sắn
Sắn là một trong 3 cây lương thực quan trọng nhất thế giới bên cạnh lúa và
ngô [8]. Củ sắn có hàm lượng tinh bột cao với khoảng 84-87% trọng lượng khô, là
nguồn cung cấp carbohydrate cho hơn 500 triệu người ở các vùng nhiệt đới, cận
nhiệt đới cũng như hơn 1 tỷ người trên thế giới. Trong củ sắn cũng có một số loại
acid amin chứa lưu huỳnh tuy lượng không nhiều và hàm lượng thấp các protein,
chất béo, một số chất khoáng (P, K, Mg,...) và vitamin (B1, B2,...) [7], [9]. Tại
Châu Á, Châu Phi và Mỹ Latinh, có khoảng 600 triệu người với cuộc sống phụ
9

download by :


thuộc vào cây sắn. Ở những khu vực này, cây sắn được coi là cây lương thực xóa
đói giảm nghèo quan trọng do là cây trồng phát triển tốt trên đất nghèo dinh dưỡng
và có khả năng chịu hạn cao. Ở Đông Nam Á, sắn là một nguồn năng lượng chính
cho người dân như tại Campuchia, Lào và Myanmar. Củ sắn cũng là nguồn thức ăn
quan trọng để sản xuất thức ăn chăn nuôi.
Lá sắn chứa nhiều chất dinh dưỡng với hàm lượng protein cao hơn trong củ từ
6-7% trọng lượng tươi và 21-25% trọng lượng khô. Hàm lượng lipit ở lá gấp 6 lần ở
củ. Ngoài ra, lá sắn chứa nhiều canxi, carotene, vitamin B1, vitamin C, nhiều acid
amin không thay thế đặc biệt lizin và triptophan nhưng thiếu methionin. Lá sắn được
ủ chua làm thức ăn cho trâu, bò,… hoặc thức ăn tươi cho cá, tằm….
Bên cạnh vai trò cung cấp tinh bột làm thức ăn cho người và động vật, sắn
cịn góp phần vào sự đa dạng về kinh tế và tạo cơ hội cho phát triển công nghiệp

công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm và nhiên liệu sinh học với hơn 80 quốc
gia có khả năng phát triển ngành công nghiệp từ sắn [4]. Tinh bột sắn được dùng để
sản xuất các loại bánh, kẹo, bột ngọt, mì ăn liền, làm phụ gia dược phẩm và đặc
biệt, sắn được sử dụng làm nguồn nguyên liệu quan trọng để sản xuất cồn sinh học
đem lại hiệu suất và hiệu quả kinh tế cao. Thân sắn dùng để sản xuất nấm, nguyên
liệu cho công nghiệp xenlulozơ và nguyên liệu để sản xuất một số sản phẩm khác
như màng phủ sinh học, chất giữ ẩm, bao bì và phụ gia dược phẩm.
1.2. Giống Sắn KM94:
Giống sắn KM94 là con lai của tổ hợp lai Rayong1 x Rayong90. Giống được
nhập nội vào Việt Nam trong nguồn gen khảo nghiệm Liên Á. Giống sắn KM94
được công nhận quốc gia tại Quyết định số 97/NN-QLCN/QĐ ngày 25/11/1995.
KM94 thuộc nhóm sắn đắng, thân cong ở phần gốc, ngọn tím, khơng phân
nhánh ở vùng đồng bằng nhưng lại phân nhánh cấp một ở những tỉnh miền núi;
giống ít bị nhiễm bệnh cháy lá, củ đồng đều, thịt củ màu trắng, năng suất củ tươi
10

download by :


28,1 tấn/ha, hàm lượng tinh bột 27,4-29,0%, thời gian thu hoạch 9-12 tháng sau
trồng.
Giống KM94 thích hợp với nhiều chân đất khác nhau. Đất tốt và trung bình
trồng với khoảng cách 1,0 m x 1,0 m tương đương với 10.000 cây/ha, đất xấu trồng
với khoảng cách 1,0 m x 0,9 m hoặc 1,0 m x 0,8 m (tương đương với 11.08012.500 cây/ha). Tùy theo các loại đất mà bón với các cơng thức khác nhau, có thể
kết hợp giũa bón phân vô cơ với phân hữu cơ. Công thức phân bón NPK: 80 kg N
+ 40 kg P2O5 + 80 kg K2O/ha trên đất đỏ. Trên đất xám và đất có dinh dưỡng thấp
120-160 kg N + 60-80 kg P2O5 + 120-160 kg K2O kg/ha (tỷ lệ phối trộn N:P:K =
2:1:2) kết hợp với 5 tấn-10 tấn phân chuồng hoặc phân hữu cơ vi sinh.
Giống sắn KM94 là giống sắn được trồng phổ biến nhất trên phạm vi toàn
quốc và đang phát triển rộng ra hai nước Lào và Campuchia với diện tích trên 500

ngàn ha. Điển hình tại Tây Ninh và Đồng Nai, đã áp dụng giống KM94 với diện
tích hàng trăm ha/hộ, đạt năng suất từ 30-40 tấn/ha.
KM94 là giống có hàm lượng HCN cao (219 mg/kg vật chất khơ) nên chỉ
thích hợp cho hướng sử dụng cho chế biến công nghiệp. Hiện nay giống đang bị
nhiễm nặng bệnh Chổi rồng (Phytoplasma) tại các tỉnh Đồng Nai, Bình Thuận,
Bình Phước, Gia Lai, Kon Tum, Bình Định, Quảng Ngãi và Quảng Trị.
1.3. Hình thức nhân giống sắn truyền thống
Có rất nhiều phương pháp để nhân giống cây trồng, đó là nhân giống hữu
tính bằng hạt; nhân giống vơ tính: giâm, cắt, ghép, chiết cành. Đối với nhân giống
sắn thì có thể áp dụng phương pháp nhân giống bằng hạt hoặc giâm hom. Tuy
nhiên, phương pháp nhân bằng hạt rất hiếm gặp mà hiện nay nhân dân sử dụng
rộng rãi phương pháp giâm hom. Thân của cây sắn được 8-10 tháng tuổi sau vụ thu
hoạch sẽ được giữ lại, lựa chọn những đoạn thân tốt và được giâm trồng cho vụ kế
tiếp. Hom sắn được trồng lấy từ đoạn giữa thân cây, chiều dài mỗi hom từ 15-20
11

download by :


cm. Hom phải đảm bảo sạch bệnh, có dấu hiệu rõ ràng của mắt ngủ. Số lượng mắt
ngủ trên mỗi đoạn hom phải đảm bảo từ 6-8 mắt. Đoạn hom khơng bị khơ, trầy
xước.
Có hai cách thức trồng sắn bằng hom: trồng nằm ngang với những vùng đất
bằng phẳng, thoát nước và trồng xiên, thẳng đứng với những vùng đất mưa nhiều
hay ngập úng. Trước khi trồng, đoạn hom cần được xử lý với thuốc diệt nấm, sâu
bệnh thông thường hoặc dải thuốc vào hốc đất. Để hom nảy mầm tốt không nên
trồng sắn vào thời điểm mưa nhiều hoặc khô hạn. Ở Tây Nguyên, mùa xuống giống
thường là đầu mùa mưa (từ tháng 4 đến tháng 5). Sắn cũng thường được trồng vào
vụ Thu – Đông (từ giữa tháng 9 đến giữa tháng 10) [4].
Kỹ thuật nhân nhanh giống sắn bằng hom ít mắt đã được nghiên cứu ứng

dụng trên giống sắn mới Sa06. Kết quả nghiên cứu cho thấy: Nhân bằng hom có 2
mắt đạt hệ số nhân giống cao và chất lượng cây giống tương tự như nhân giống
bằng hom thơng thường có 5-6 mắt, dài 15-20cm. Kỹ thuật nhân giống tóm tắt như
sau: cắt hom giống có 2 mắt cấy trong bầu đất cho ra rễ rồi trồng ra ruộng, sau 4
tháng cắt cây để lấy hom nhân lần 2 và tiếp tục khai thác cây tái sinh từ gốc. Áp
dụng kỹ thuật này đã thụ được 1.400 hom giống có 5 mắt thơng thường từ 1 cây
giống ban đầu sau một chu kỳ nhân giống 9-10 tháng, trong khi nhân giống từ hom
thường chỉ thu được 100 hom giống.
Ưu điểm:
-

Dễ làm, dễ thao tác.

-

Giảm chi phí cho vụ trồng mới do tận dụng được thân cây sắn từ vụ trước.

-

Nhân giống vơ tính ổn định về mặt di truyền.
Nhược điểm:

- Thời gian bảo quản hom sắn sau thu hoạch ngắn (60 ngày).
12

download by :


- Trong thời gian bảo quản, cây giống dễ bị rệp sáp, côn trùng tấn công, dễ bị
trầy xước trong quá trình vận chuyển.

- Việc bảo quản, xuống giống và sự nảy mầm của hom phụ thuộc lớn vào thời
tiết, ảnh hưởng tới chất lượng giống cây trồng.
- Hệ số nhân giống thấp vì một đoạn thân chỉ lấy được 4-6 đoạn hom.
Nói tóm lại, nhân giống bằng giâm hom dễ dàng thao tác, khơng địi hỏi cao về
kỹ thuật nhưng lại khó có thể đáp ứng được nhu cầu về giống cho một quy mô sản
xuất lớn. Đặc biệt, kỹ thuật bảo quản còn thấp kém nên yêu cầu về nguồn giống
sạch bệnh là rất khó khăn. Phương pháp ni cấy in vitro lại có thể khắc phục được
những hạn chế trên.
1.4. Phƣơng pháp nhân in vitro
Nuôi cấy in vitro là phạm trù khái niệm chung cho các loại ni cấy ngun
liệu sinh vật hồn tồn sạch các vi sinh vật, trên môi trường dinh dưỡng nhân tạo,
trong điều kiện vơ trùng.
Nhân giống vơ tính cây trồng

in vitro hay vi nhân giống

(Micropropagation) là một lĩnh vực ứng dụng có hiệu quả nhất trong công nghệ
nuôi cấy mô tế bào thực vật bao gồm:
- Nuôi cấy cây con và cây trưởng thành.
- Nuôi cấy cơ quan: rễ, thân, lá, hoa, quả, bao phấn, nỗn chưa thụ tinh.
- Ni cấy phơi: phôi non và phôi trưởng thành.
- Nuôi cấy mô sẹo (callus).
- Nuôi cấy tế bào đơn.
- Nuôi cấy protoplast: nuôi cấy phần bên trong tế bào thực vật sau khi đã tách
vỏ cịn gọi là phương pháp ni cấy tế bào trần.

13

download by :

Đây là phương pháp thực hiện trong phịng thí nghiệm nên cịn gọi là phương
pháp ni cấy trong ống nghiệm.
1.4.1. Các bƣớc thực hiện nhân in vitro
Bước 1: Chọn cây mẹ phải sạch bệnh, sạch virus.
Bước 2: Tạo vật liệu khởi đầu
Đây là giai đoạn khử trùng vào mẫu, giai đoạn này cần đảm bảo các yêu cầu
tỉ lệ nhiễm thấp, tỉ lệ sống cao, mô tồn tại và sinh trưởng tốt. Kết quả giai đoạn này
phụ thuộc vào cách lấy mẫu, mục đích ni cấy, vị trí lấy mẫu. Khi nuôi cấy cần
chọn đúng giai đoạn phát triển của cây, quan trọng là đỉnh chồi ngọn, đỉnh chồi
nách sau đó là đỉnh chồi hoa cuối cùng là đoạn thân mảnh lá. Đồng thời cũng phải
chọn đúng phương pháp khử trùng và hóa chất khử trùng.
Bước 3: Giai đoạn nhân nhanh
Mục đích của giai đoạn này là tạo hệ số nhân lớn. Hệ số nhân phụ thuộc vào
số lượng chồi tạo ra từ một chồi ban đầu. Để có được hệ số nhân lớn thì phải tối ưu
hóa các điều kiện nuôi cấy, môi trường, chất dinh dưỡng và hàm lượng các chất
kích thích sinh trưởng đặc biệt là cytokinin. [3]
Bước 4: Tạo cây in vitro hoàn chỉnh
Kết thúc giai đoạn nhân nhanh tạo ra một số lượng chồi lớn, những chồi này
được chuyển tiếp sang giai đoạn hoàn chỉnh, tạo rễ với mơi trường có bổ sung
auxin.
Bước 5: Thích ứng cây in vitro ngoài điều kiện tự nhiên
Để đưa cây từ ống nghiệm ra ngoài vườn ươm với tỉ lệ cao, cây sinh trưởng
tốt cần đảm bảo các yếu tố sau:

14

download by :

- Cây phải có hình thái thích hợp (chiều cao, đủ thân, lá, rễ,...).
- Cho cây làm quen với môi trường trước khi đưa ra trồng.
- Đưa cây vào giá thể thích hợp giúp cây sinh trưởng tốt.[1],[2]
1.4.2. Các ƣu nhƣợc điểm
Ưu điểm:
- Phương pháp có khả năng hình thành cây giống từ một mô, cơ quan rất nhỏ,
trong khi các phương pháp nhân giống truyền thống phải sử dụng đến cả một
bộ phận sinh dưỡng.
- Phương pháp này cho hệ số nhân cho một lượng giống nhiều trong khoảng
thời gian ngắn.
- Phương pháp này không phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh nên có thể tiến
hành quanh năm.
- Có thể chủ động điều chỉnh được các yếu tố, tác nhân nhiệt độ, ánh sáng.
- Phương pháp được tiến hành trong điều kiện vơ trùng nên có thể tạo được
giống hoàn toàn sạch bệnh.
- Từ một vật liệu nhiễm virus có khả năng tạo và nhân hàng loạt cây sạch virus.
- Cây giống in vitro nếu chưa sử dụng thì có thể bảo quản trong thời gian dài
bằng điều kiện in vitro.
Nhược điểm:
Tuy phương pháp này có rất nhiều ưu điểm nhưng nó cũng có một số nhược
điểm sau:
- Mặc dù phương pháp này có hệ số nhân cao nhưng kích thước cây rất nhỏ,
đơi khi xuất hiện những dạng cây không mong muốn.
- Cây được nhân trong điều kiện tối ưu về dinh dưỡng, độ ẩm, ánh sáng... nên
khi đưa ra mơi trường cây khó thích nghi, dễ bị mất nước và chết.
15

download by :

- Phương pháp yêu cầu đòi hỏi đầu tư trang thiết bị cao, nguồn lực có kỹ thuật.
- Những vấn đề cịn tồn tại trong vi nhân giống: tính bất định về mặt di truyền,
sự nhiễm mẫu, việc sản sinh các hợp chất độc từ mô nuôi cấy, hiện tượng
thủy tinh hóa.
- Chuyển cây từ mơi trường in vitro ra tự nhiên thường gặp khó khăn
Để khắc phục một số nhược điểm của nhân giống in vitro như tỉ lệ cây non khi
chuyển ra môi trường tự nhiên bị chết nhiều thì chúng tơi đã ứng dụng hệ thống
khí canh điều kiện thích nghi trước khi chuyển ra đất.
1.4.3. Các nghiên cứu về in vitro cây sắn trên thế giới
Theo nghiên cứu về vi nhân bằng kỹ thuật in vitro sắn bằng ni cấy mơ chi
phí thấp [13], cơng nghệ ni cấy mơ có thể được sử dụng để tạo ra cây giống có
chất lượng cao thay vì sử dụng theo cách truyền thống. Nó có thể tạo ra hàng ngàn
cây không giống như các kỹ thuật thông thường. Công nghệ nuôi cấy mô thực vật
đã được sử dụng rộng rãi để nhân rộng sắn trên khắp thế giới. Điều này là bởi vì nó
là phương pháp tốt nhất để sản xuất vật liệu trồng sắn. Một số giống sắn khơng có
hoa và sản lượng hạt thấp làm ảnh hưởng tới việc nhân giống [14]. Do đó, cây sắn
được nhân lên chủ yếu bằng sinh sản sinh dưỡng là sử dụng các thân cây vụ trước
làm giống cho vụ sau [15]. Những hộ nông dân sản suất quy mô nhỏ nhận vật liệu
trồng từ các vùng bệnh, rồi đem trồng ở các vùng khác dần dần làm lây lan và phát
tán các loại bệnh [16],[17]. Điều này làm cho việc nuôi cấy mô là một công nghệ
quan trọng trong việc thiết lập hệ thống giống sắn. Nuôi cấy mô đã được áp dụng
có hiệu quả trong việc loại bỏ virus và các bệnh. Cây in vitro sắn cho phép trao đổi
và bảo tồn các vật liệu nhân giống [18]. Tuy nhiên, chi phí sản xuất cây in vitro là
một trở ngại cho việc tiếp cận nơng dân. Do đó, cần có những nỗ lực để phát triển
các cơng nghệ chi phí thấp [19]. Nghiên cứu này đã tìm cách thiết lập một quy trình
hiệu quả về chi phí cho việc nhân giống bằng sắn sử dụng các vật liệu sẵn có tại địa
phương.
16

download by :

Một nghiên cứu khác về tối ưu hóa việc nhân giống các giống sắn khác
nhau (Manihot esculenta Crantz) [20] có chỉ ra các yếu tố ảnh hưởng đến nhân
giống sắn của Ethiopia. Sắn là một loại cây nhân vơ tính và khả năng nhân giống
của nó nói chung là mất nhiều thời gian và chậm [21]. Những giống có những đặc
tính như khả năng sinh trưởng và chi phí phân phối cao, tỉ lệ nhân thấp và nguồn
hom giống khó bảo quản [22]. Các kỹ thuật in vitro đã được sử dụng để tạo ra các
giống năng suất cao, các vật liệu trồng không kháng bệnh và kháng bệnh, ngay cả
từ các cây mẹ bị nhiễm bệnh [23]. Việc sản xuất một giống cây mà sẽ giữ được các
đặc tính phân biệt khi nuôi cấy với cùng một loại vật liệu trồng cây cũng có thể đạt
được thơng qua việc nhân giống trong ống nghiệm. Phương pháp nhân giống này
có thể được thực hiện bất kể mùa vụ nào, cho phép sự sẵn có của vật liệu trồng trọt
quanh năm và do đó đảm bảo sự mở rộng sản xuất. Nuôi cấy mô đã được khai thác
để nhân nhanh, chuyển đổi và bảo tồn sắn với sản lượng cao hơn. Tuy nhiên, cần
phải phát triển mơ hình có chi phí thấp hoặc tối ưu hóa sản xuất in vitro.
Nghiên cứu về các giống sắn ở Ethiopia [24] có chỉ ra các yếu tố ảnh hưởng
đến 2 giống sắn phổ biến ở quốc gia này. Mặc dù các nghiên cứu khác nhau đã
được thực hiện về nuôi cấy tế bào sắn [25], [28], [26] có rất ít cơng việc đã được
thực hiện trên các yếu tố ảnh hưởng đến việc nhân vi mao sắn. Hơn nữa, chỉ có một
báo cáo về vi nhân giống của hai giống đã được công bố ('Kello' và 'Qulle') ở
Ethiopia [27]. Vì vậy, mục đích của nghiên cứu này là đánh giá nảy mầm của hai
giống ở nhiệt độ khác nhau trong nhà kính và để điều tra các yếu tố khác nhau ảnh
hưởng đến nhân chúng trong ống nghiệm.
Hai giống 'Kello' và 'Qulle' nhận từ Trung tâm Nghiên cứu Nơng nghiệp
Hawassa, Phịng Nghiên cứu Cây có củ. Mục tiêu của nghiên cứu này là tìm ra các
điều kiện tối ưu cho vi nhân giống của hai giống sắn được chuyển giao cho nông
dân để sản xuất các vật liệu trồng chất lượng cao. Các nghiên cứu này bao gồm xác
định ảnh hưởng của nhiệt độ lên chồi của cây mẹ, sự khác biệt về nồng độ muối,
17

download by :


sucrose và thidiazuron trong môi trường MS bán cứng, pH, môi trường MS hai lần
và nuôi cấy lặp đi lặp lại. Số lượng chồi nách trung bình trên mỗi cây là cao nhất
(10,8) ở 26°C đối với Kello và 9,8 ở 30°C đối với 'Qulle'. Số lượng chồi trung bình
cao nhất được trên môi trường MS chứa 0,2 mg/l thidiazuron cho cả hai giống trên
cả hệ thống nuôi cấy vừa giữa bán cứng và hai bước. Số chồi trung bình lớn nhất
đạt được trên môi trường MS 1/4 cho 'Kello' và 'Qulle' tương ứng. Số lượng chồi
nách trung bình trên mỗi cây cho 'Kello' (4.10) và 'Qulle' (2.40) đã đạt được ở pH
5.6 và 6.6 tương ứng. 'Kello' phát sinh 3,70 chồi/mẫu trên môi trường MS chứa
1,5% sucrose. Việc tái các nuôi cấy của 'Qulle' dẫn đến việc mất dần tỷ lệ nhân từ
lần thứ ba trở lên.
1.4.4. Các nghiên cứu về in vitro cây sắn ở Việt Nam
Trong nghiên cứu mới nhất về nghiên cứu hệ thống tái sinh cây sắn (Manihot
esculenta Crantz.) thông qua phôi soma từ lá chưa trưởng thành [29] có nói rằng
các hệ thống tái sinh cây sắn thơng qua q trình tạo phơi soma đã được cải tiến
[31]. Đối với bất cứ quá trình vi nhân giống nào, giai đoạn sinh trưởng cũng quyết
định hiệu suất của quá trình. Các thùy lá non ( lá chưa trưởng thành) được cảm ứng
bởi 2,4- D và NAA để tạo phơi [32], [30]. Thay vì được cảm ứng bằng 2,4-D, mô
phân sinh đỉnh và thùy lá chưa trưởng thành được cảm ứng tạo phôi soma sơ cấp
bởi picloram [33], [34]. Các mảnh lá mầm màu xanh được tách từ phôi giai đoạn lá
mầm được đặt lên môi trường P-CIM để cảm ứng phôi soma thứ cấp. Cách cấy
chuyển phôi soma đối với phát sinh phôi thứ cấp ảnh hưởng tới hình thái của mơ
phát sinh phơi [35]. Các phôi soma thứ cấp được chuyển sang môi trường bổ sung
NAA hoặc BA để phôi trưởng thành [30], hoặc có thể bổ sung thêm AgNO3 vào
mơi trường đã có BA nhằm kéo dài chồi.
Nghiên cứu này nhằm mục đích tái sinh cây sắn (Manihot esculenta Crantz.)
thông qua phôi soma từ lá chưa trưởng thành. Vật liệu được sử dụng là các mảnh lá

chưa trưởng thành của các cây in vitro từ 2-3 tuần tuổi. Phôi soma được cảm ứng
18

download by :