Nghiên cứu tái sinh chồi từ lớp mỏng tế bào cây khoai lang tím (ipomoca batatas l) (khóa luận tốt nghiệp)

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC
-----------------

VŨ THỊ HUYỀN

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
“NGHIÊN CỨU TÁI SINH CHỒI TỪ LỚP MỎNG TẾ
BÀO CÂY KHOAI LANG TÍM
(Ipomoea batatas L.)”

Hà Nội-2022


HỌC VIỆN NƠNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA CƠNG NGHỆ SINH HỌC
-----------------

KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
“NGHIÊN CỨU TÁI SINH CHỒI TỪ LỚP MỎNG TẾ
BÀO CÂY KHOAI LANG TÍM
(Ipomoea batatas L.)”

Sinh viên thực hiện

: VŨ THỊ HUYỀN

MSV

: 620463

Lớp

: K62CNSHA

Giáo viên hƣớng dẫn

: TS. NÔNG THỊ HUỆ

Hà Nội-2022


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài này là chính tơi thực hiện. Các số liệu, kết quả
nghiên cứu trong luận văn này là trung thực, chưa từng được sử dụng và công bố
để bảo vệ bất cứ một học vị nào trước đây.
Tôi xin cam đoan các thông tin trích dẫn sử dụng trong luận văn đều đã
được chỉ rõ nguồn gốc, đảm bảo trích dẫn đúng theo quy định và mọi sự giúp đỡ
cho luận văn đều được cảm ơn.
Hà nội, ngày 18 tháng 03 năm 2022
Sinh viên thực hiện

Vũ Thị Huyền

i

LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành khóa luận tốt nghiệp của mình, ngồi sự nỗ lực của bản
thân, tơi đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ nhiệt tình của thầy cơ
giáo, cán bộ tại phịng thí nghiệm cùng toàn thể người thân, bạn bè và các đơn vị
liên quan.
Trước tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới ban quản lý Học Viện
Nông nghiệp Việt Nam đã tạo điều kiện cho tơi thực hiện khóa luận tốt nghiệp,
cảm ơn ban chủ nhiệm khoa Công nghệ sinh học cùng các thầy cô giáo trong bộ
môn Công nghệ sinh học Thực vật - Khoa Công nghệ sinh học đã tận tình hướng
dẫn, bổ sung kiến thức cho tơi trong suốt thời gian thực tập tại phịng thí nghiệm
của bộ môn.
Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc, chân thành đến TS. Nông Thị
Huệ đã dành cho tôi rất nhiều thời gian để trực tiếp hướng dẫn và chia sẻ kinh
nghiệm kể từ khi tôi bắt đầu thực tập cho đến khi khóa luận hồn thành.
Bên cạnh đó, để đạt kết quả ngày hơm nay, tơi cũng xin chân thành cảm ơn
các anh, chị và các bạn cùng làm việc trên phịng thí nghiệm bộ mơn Cơng nghệ
sinh học Thực Vật, khoa Công nghệ sinh học đã nhiệt tình chỉ bảo, giúp đỡ, tạo
mọi điều kiện để tơi có thể học tập và nghiên cứu thuận lợi.
Cuối cùng, tơi xin dành tất cả lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến gia
đình, người thân cùng bạn bè đã luôn sát cánh , động viên tôi trong q trình
thực hiện đề tài này.
Tơi xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày tháng năm 2022
Sinh viên thực hiện

Vũ Thị Huyền

ii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................... ii
MỤC LỤC ........................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................... v
DANH MỤC BẢNG ........................................................................................... vi
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................... vii
TĨM TẮT ......................................................................................................... viii
Phần I. MỞ ĐẦU ................................................................................................. 1
1.1.

Đặt vấn đề ................................................................................................... 1

1.2.

Mục tiêu nghiên cứu đề tài ......................................................................... 3

1.3.

Yêu cầu ....................................................................................................... 3

Phần II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................... 4
2.1.

Giới thiệu chung về cây khoai lang ............................................................ 4

2.1.1. Nguồn gốc ................................................................................................... 4
2.1.2. Phân bố ....................................................................................................... 4
2.1.3. Phân loại ..................................................................................................... 5
2.1.4. Đặc điểm thực vật học ................................................................................ 6

2.1.5. Yêu cầu về điều kiện ngoại cảnh ................................................................ 8
2.1.6. Giá trị sử dụng ............................................................................................ 8
2.1.7. Giá trị kinh tế và triển vọng phát triển ....................................................... 9
2.1.8. Giá trị dinh dưỡng..................................................................................... 10
2.1.9. Tình hình phát triển tại Việt Nam............................................................. 11
2.2.

Tình hình nghiên cứu ni cấy mơ In vitro cây khoai lang tím ............... 12

2.2.1. Tình hình nghiên cứu khoai lang trên thế giới ......................................... 12
2.2.2. Tình hình nghiên cứu khoai lang tím tại Việt Nam .................................. 13
Phần III: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................... 15
3.1.

Đối tượng nghiên cứu ............................................................................... 15

3.2.

Địa điểm và thời gian nghiên cứu............................................................. 15

iii


3.3.

Nội dung và phương pháp nghiên cứu ..................................................... 15

3.3.1. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 15
Phần IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................................... 22
4.1.

Nghiên cứu tái sinh chồi từ lớp mỏng tế bào đoạn thân mang mắt ngủ ... 22

4.1.1. Ảnh hưởng của BA đến sự tái sinh chồi từ lớp mỏng tế bào đoạn thân
mang mắt ngủ. .......................................................................................... 22
4.1.2. Ảnh hưởng của Kinetin đến sự tái sinh chồi từ lớp mỏng tế bào đoạn thân
mang mắt ngủ ........................................................................................... 24
4.1.3. Ảnh hưởng sự phối hợp BA và IAA tới sự tái sinh chồi từ lớp mỏng tế
bào đoạn thân mang mắt ngủ. ................................................................... 26
4.1.4. Ảnh hưởng sự phối hợp Kinetin và αNAA tới sự tái sinh chồi từ lớp mỏng
tế bào đoạn thân mang mắt ngủ ................................................................ 27
4.1.5. Ảnh hưởng của nền môi trường nuôi cấy tới sự tái sinh chồi từ lớp mỏng
tế bào đoạn thân mang mắt ngủ ................................................................ 29
4.2.

Nghiên cứu tái sinh chồi từ lớp mỏng tế bào đoạn thân không mang mắt
ngủ ............................................................................................................ 31

4.2.1. Ảnh hưởng của BA đến sự tái sinh chồi từ lát mỏng tế bào đoạn thân
không mang mắt ngủ ................................................................................ 31
4.2.2. Ảnh hưởng sự phối hợp BA và IAA tới sự tái sinh chồi từ callus lớp mỏng
tế bào đoạn thân không mang mắt ngủ ..................................................... 33
4.3.

Khả năng nhân nhanh từ chồi có nguồn gốc từ chồi thu được từ lát mỏng
tế bào đoạn thân mang mắt ngủ ................................................................ 34

Phần V. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................ 37
5.1.

Kết luận ..................................................................................................... 37

5.2.

Đề nghị...................................................................................................... 38

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 39
PHỤ LỤC ........................................................................................................... 42

iv


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

STT

Viết tắt

Viết đầy đủ

1

BA

Benzyl adenine

2

B5

Môi trường Gamborg B5

3

Cs

Cộng sự

4

CT

Cơng thức

5

CV%

Sai số thí nghiệm

6

ĐC

Đối chứng

7

GA3

Axit gibberellic

8

HSN

Hệ số nhân

9

IAA

Indol acetic acid

10

Ki

Kinetin

11

KL

Khối lượng

12

KLCK

Khối lượng chất khô

13

KLCT

Khối lượng chất tươi

14

LSD0.05

Độ lệch tiêu chuẩn mức ý nghĩa 5%

15

MS

Môi trường Murashige and Skoog – 1962

16

TB

Trung bình

17

αNAA

α - Napthalene acetic acid

v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Thành phần dinh dưỡng trong củ khoai lang ...................................... 10
Bảng 4.1. Ảnh hưởng của BA đến sự tái sinh chồi từ lớp mỏng tế bào đoạn thân
mang mắt ngủ 8 tuần................................................................................. 22
Bảng 4.2. Ảnh hưởng của Kinetin đến sự tái sinh chồi từ lớp mỏng tế bào đoạn
thân mang mắt ngủ 8 tuần......................................................................... 24
Bảng 4.3. Ảnh hưởng sự phối hợp BA và IAA tới sự tái sinh chồi từ lớp mỏng tế
bào đoạn thân mang mắt ngủ 8 tuần ......................................................... 26
Bảng 4.4. Ảnh hưởng sự phối hợp Kinetin và αNAA tới sự tái sinh chồi từ lớp
mỏng tế bào đoạn thân mang mắt ngủ sau 8 tuần..................................... 28
Bảng 4.5. Ảnh hưởng của nền môi trường tới sự tái sinh chồi từ lớp mỏng tế bào
đoạn thân mang mắt ngủ sau 8 tuần ......................................................... 30
Bảng 4.6. Ảnh hưởng của BA đến sự tái sinh chồi từ lát mỏng đoạn thân không
mang mắt ngủ sau 8 tuần .......................................................................... 31
Bảng 4.7. Khả năng tái sinh chồi từ callus lớp mỏng tế bào đoạn thân không
mang mắt ngủ sau 8 tuần .......................................................................... 33
Bảng 4.8. Ảnh hưởng sự phối hợp của Kinetin và αNAA đến khả năng nhân
nhanh của hai nguồn vật liệu sau 6 tuần ................................................... 35

vi


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Khái qt hình thái cây khoai lang ........................................................ 7
Hình 2.2. Một số dạng lá khoai lang ..................................................................... 7

Hình 2.3. Các bộ phận của hoa khoai lang............................................................ 7
Hình 2.4. Quả và hạt khoai lang ............................................................................ 7
Hình 3.1. Mẫu khoai lang tím invitro 4 tuần tuổi ............................................... 15
Hình 3.2. Lớp mỏng cắt ngang đoạn thân cây khoai lang tím ............................ 20
Hình 4.1. Chồi khoai lang tím trên mơi trường MS bổ sung BA sau 8 tuần ...... 23
Hình 4.2. Chồi khoai lang tím trên mơi trường MS bổ sung Kinetin sau 8 tuần ...... 25
Hình 4.3. Chồi khoai lang tím trên mơi trường MS bổ sung BA và IAA sau 8
tuần............................................................................................................ 27
Hình 4.4. Chồi khoai lang tím trên môi trường MS bổ sung Kinetin và αNAA
sau 8 tuần .................................................................................................. 28
Hình 4.5. Chồi khoai lang tím trên nền mơi trường khác nhau bổ sung 5mg/l
Kinetin sau 8 tuần ..................................................................................... 30
Hình 4.6. Callus khoai lang tím trên mơi trường MS bổ sung BA sau 8 tuần .... 32
Hình 4.7. Callus khoai lang tím trên mơi trường MS bổ sung BA và IAA sau 8
tuần............................................................................................................ 34
Hình 4.8. Chồi nhân nhanh của chồi in vitro 4 tuần tuổi và chồi thu được từ lát
mỏng tế bào đoạn thân mang mắt ngủ sau 6 tuần..................................... 35

vii


TĨM TẮT
Nhân nhanh in vitro cây khoai lang ruột tím bằng chồi đỉnh hay chồi có
chứa mắt ngủ in vitro được báo cáo bởi rất nhiều nghiên cứu. Tuy nhiên, với
nguồn vật liệu rất phong phú là lát mỏng có chứa mắt ngủ và lát mỏng khơng
chứa mắt ngủ thì còn hạn chế. Đề tài được tiến hành với mục đích khảo sát khả
năng tái sinh và nhân nhanh chồi, lớp mỏng tế bào đoạn thân mang mắt ngủ và
không mang mắt ngủ dưới ảnh hưởng của một số chất điều tiết sinh trưởng bổ
sung riêng lẻ hay kết hợp, nền môi trường bước đầu được nghiên cứu. Sau 6
tháng thực hiện đề tài thu được một số kết quả như sau: (1) mơi trường có bổ

sung BA tốt nhất cho sự tái sinh chồi từ lớp mỏng tế bào đoạn thân mang mắt
ngủ là MS + 1mg/l BA; (2) mơi trường có bổ sung Kinetin tốt nhất cho sự tái
sinh chồi từ lớp mỏng tế bào đoạn thân mang mắt ngủ là MS + 5mg/l Kinetin;
(3) môi trường bổ sung BA kết hợp với IAA tốt nhất cho sự tái sinh chồi từ lớp
mỏng tế bào đoạn thân mang mắt ngủ là MS + 1mg/l BA + 0,5 mg/l IAA; (4)
môi trường bổ sung Kinetin kết hợp với αNAA tốt nhất cho sự tái sinh chồi từ
lớp mỏng tế bào đoạn thân mang mắt ngủ là MS + 5 mg/l Kinetin + 0,5 mg/l
αNAA; (5) nền môi trường tốt nhất cho sự tái sinh chồi từ lớp mỏng tế bào đoạn
thân mang mắt ngủ là MS + 5mg/l Kinetin; (6) chất điều tiết sinh trưởng là BA
chưa cho khả năng tái sinh chồi từ lớp mỏng tế bào đoạn thân không mang mắt
ngủ; (7) môi trường tái sinh chồi tốt nhất thu được ở một số nghiên cứu chưa
cho khả năng tái sinh chồi từ lớp mỏng tế bào đoạn thân không mang mắt ngủ
sau 8 tuần theo dõi; (8) môi trường nhân nhanh tốt nhất cho sự tái sinh chồi của
các chồi có nguồn gốc từ chồi thu được từ lớp mỏng tế bào đoạn thân mang mắt
ngủ là MS + 5 mg/l Kinetin + 0,25 mg/l αNAA.

viii


Phần I. MỞ ĐẦU

1.1.

Đặt vấn đề
Việt Nam là nước có nền nông nghiệp phát triển mạnh mẽ trong khu vực

Đông Nam Á, đóng vai trị hỗ trợ lương thực cho các nước trong và ngoài khu
vực. Với điều kiện tự nhiên thuận lợi, kết hợp với văn hố gốc nơng nghiệp có
từ lâu đời là nền tảng vững chắc để ngành sản xuất nông nghiệp giữ vững vị thế
và vai trò, tạo áp lực phát triển ổn định kinh tế xã hội. Sản xuất cây lương thực

là ngành chủ đạo trong sản xuất nông nghiệp tại Việt Nam, một trong những loại
cây lương thực quan trọng nhất là khoai lang với sản lượng lớn hàng năm, cung
cấp các loại sản phẩm phong phú và đảm bảo chất lượng.
Khoai lang ruột tím (Ipomoea batatas L.) thuộc chi khoai lang (Ipomoea),
họ bìm bìm (Convolvulaceae). Khoai lang ruột tím được cho là loại dược liệu
q trong món ăn bình dân, giàu hàm lượng vitamin A, B, canxi, mangan,…
Anthocyanin trong khoai lang ruột tím là chất chống oxy hố cực mạnh, tác
dụng phịng ngừa các bệnh liên quan tới tim mạch, tiểu đường, làm chậm và làm
ngăn quá trình phát triển ung thư. Một số nghiên cứu cho thấy khả năng chống
oxy hoá của khoai lang ruột tím tốt hơn đáng kể so với các loại khoai trắng và
vàng theo Ervika Rahayu Novita Herawati và cs, (2020). Được trồng nhiều ở các
vùng Tam Bình, Bình Tân,… thuộc tỉnh Vĩnh Long, khoai lang ruột tím có tiềm
năng trong việc sản xuất quy mơ lớn nhưng lại gặp nhiều khó khăn trong việc
quy hoạch bền vững và cải thiện tiêu chuẩn giống.
Tuy nhiên hiện nay do nhu cầu thị trường lớn dẫn tới việc canh tác liên
tục, với phương thức trồng bằng dây (sinh sản vô tính) khiến chất lượng giống
thối hố nghiêm trọng, làm giảm chất lượng nông sản, cây sinh trưởng kém,
nhiễm sâu bệnh. Mặt khác Trung Quốc đang là thị trường tiêu thụ chính cho mặt
hàng khoai lang ruột tím cho nên nhu cầu về chất lượng, kiểm định càng nghiêm
ngặt. Chất lượng khoai lang chưa tốt khiến giá khoai lang không ổn định làm

1


cho đời sống của bà con nông dân gặp rất nhiều khó khăn. Để khắc phục tình
trạng thối hố về giống thì việc tiến hành chọn tạo giống đang là mục tiêu cấp
bách mà nền nông nhiệp Việt Nam hướng tới. Tuy nhiên để cải tiến giống khoai
lang theo phương pháp truyền thống thì mất rất nhiều thời gian để có được
những đặc tính ban đầu.
Việc áp dụng kỹ thuật nhân giống vơ tính in vitro sử dụng đoạn thân

mang mắt ngủ và không mang mắt ngủ đã được áp dụng nhiều trên một số giống
khoai lang khác nhau như khoai lang Nhật, HNV1…và đạt được thành công
nhất định, tuy nhiên hệ số nhân giống chưa thực sự cao. Do vậy, việc tìm ra
phương pháp ni cấy in vitro phù để cải thiện quy trình vi nhân giống khoai
lang là cần thiết.
Kĩ thuật nuôi cấy lớp mỏng tế bào (thin cell layer - TCL) là kỹ thuật mà
mẫu cấy từ các bộ phận khác nhau của cây như lá, cuống lá, thân, thân rễ được
cắt ra với kích thước nhỏ, mỏng. Mẫu được cắt theo chiều dọc được gọi là lTCL
(longitudinal TCL), mẫu được cắt theo chiều ngang gọi là tTCL (transverse
TCL). Kĩ thuật này được ứng dụng thành công trên nhiều loại cây trồng khác
nhau như hoa Lan Dendrobium aqueum (Parthibhan et al., 2018), cây củ dòm
(Ngyễn Văn Việt và cs., 2018). Tuy nhiên chưa có bất kì nghiên cứu nào được
công bố về việc sử dụng kỹ thuật ni cấy lớp mỏng trên đối tượng cây khoai
lang tím.
Với kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào thực vật sẽ giải quyết được các vấn đề
khó khăn hiện nay với cây khoai lang ruột tím. Kỹ thuật này sẽ tạo ra được
giống cây con khoẻ mạnh, sạch bệnh, giảm thiểu khả năng nhiễm bệnh trong quá
trình canh tác, đảm bảo năng suất và chất lượng nông sản. Nuôi cấy mô giúp
việc lưu trữ giống cây trong thời gian dài, khắc phục hậu quả trong canh tác gặp
phải, sẵn sàng nguồn giống cho các thí nghiệm, nghiên cứu. Với nguồn vật liệu
là lát mỏng tế bào đoạn thân mang mắt ngủ và không mang mắt ngủ làm cho
giống đa dạng hơn. Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn và để đưa ra những nghiên

2


cứu ban đầu phục vụ cho công tác nghiên cứu sau này. Tôi thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu tái sinh chồi từ lớp mỏng tế bào cây khoai lang ruột tím
(Ipomoea batatas L.)”
1.2.

Mục tiêu nghiên cứu đề tài
Thiết lập được một phương thức nhân giống in vitro mới cho cây khoai

lang ruột tím thơng qua kỹ thuật ni cấy lớp mỏng (Thin cell layer – TCL).
1.3.

Yêu cầu
– Xác định được ảnh hưởng của Cytokinin (BA, Kinetin,) riêng lẻ và kết

hợp với auxin (α-NAA, IAA) lên khả năng tái sinh chồi lớp mỏng tế bào đoạn
thân mang mắt ngủ.
– Xác định được ảnh hưởng của nền môi trường nuôi cấy lên khả năng tái
sinh chồi từ lớp mỏng tế bào đoạn thân mang mắt ngủ.
– Xác định được ảnh hưởng của BA lên khả năng tái sinh chồi từ lớp
mỏng tế bào đoạn thân không mang mắt ngủ.
– Xác định được ảnh hưởng của các môi trường tái sinh chồi tốt nhất thu
được ở một số nghiên cứu lên khả năng tái sinh chồi từ callus.
– Xác định được ảnh hưởng của Kinetin kết hợp với α-NAA đến khả năng
nhân nhanh chồi có nguồn gốc từ lớp mỏng tế bào đoạn thân mang mắt ngủ.

3


Phần II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Giới thiệu chung về cây khoai lang
2.1.1. Nguồn gốc
Cây khoai lang (Ipomoea batata L.) là loại cây lương thực xếp thứ 7 trên
thế giới. Trong các loại cây có củ thì khoai lang là một trong ba cây lấy củ quan
trọng nhất trên Thế giới gồm khoai tây, sắn và khoai lang.

Nguồn gốc địa lý của cây khoai lang có nhiều ý kiến khác nhau. Obrren
(1972) qua chứng minh bằng lịch sử và ngôn ngữ đã cho rằng cây khoai lang có
nguồn gốc ở Nam Peru và Nam Meehico vào khoảng 2000 – 2500 năm trước
công nguyên.
Năm 1988 đã chứng minh rằng nguồn gốc địa lý của tổ tiên hoang dại của
khoai lang là ở một số vùng giữa bán đảo Yucatan của Meehico và cửa sông
Orinoco của Venezuela. Người thổ dân nơi đây bao gồm người Mayas và Incas
đã thuần hóa và truyền bá khoai lang vào khoảng 2500 năm trước công nguyên .
Tuy nhiên, qua bằng chứng khảo cổ học, đa số các nhà khoa học cho rằng
khoai lang được thuần hóa rất sớm, cách đây 8000 – 10000 năm và có nguồn
gốc xuất xứ từ vùng nhiệt đới Trung và Nam châu Mỹ, cụ thể là từ hẻm núi
Chilca trên bờ biển Peru.
2.1.2. Phân bố
Khoai lang được trồng trong phạm vi rộng lớn giữa vĩ tuyến 40 độ Bắc
đến 32 độ Nam và lên tới độ cao 3000m so với mặt nước biển (Woolfe J.A,
1992).
Hiện nay, cây khoai lang được trồng nhiều ở các nước nhiệt đới, á nhiệt
đới, á nhiệt đới châu Á, châu Phi, châu Mỹ La Tinh.
Khoai lang được trồng phối hợp trong hệ thống canh tác với cây có hạt
(lúa, ngơ, đậu…) ở Đơng Nam Á, với cây có củ khác (khoai mỡ, khoai nước…)
ở châu Úc và là cây trồng rất quen thuộc ở Philippine và Nhật Bản…

4


Từ Trung và Nam châu Mỹ, khoai lang được di chuyển đi khắp các vùng
trên Thế giới. Khi thuyền trưởng Jame Cook phát hiện ra quần đảo Tahiti và
Hawaii năm 1778 thì khoai lang đã được trồng rộng rãi ở đó.
Nhìn chung, đa số các nhà khoa học chấp nhận quan điểm là từ Trung và
Nam Mỹ cây khoai lang được lan truyền theo con đường di chuyển của con

người đến các vùng nhiệt đới khác trên Thế giới, trước khi có sự khám phá ra
châu Mỹ.
2.1.3. Phân loại
Hệ thống phân loại cây khoai lang được Trung tâm Khoai lang Quốc tế
(CIP) cơng bố năm 1992 (trích theo Mai Thạch Hồnh, 2011), như sau:
Họ (Family): Convolvulaceae (họ Bìm Bìm)
Tộc (Tribe): Impomoea
Chi (Genus): Impomoea
Chi phụ (Subgenus): Quamoclit
Nhóm (Section): Batatas
Lồi (Speccies): Impomoea batatas (L) Lam
Cây khoai lang lần đầu tiên được nhà thực vật học Linnaeus mô tả và
phân loại vào năm 1753 gọi là Convolvulus batatas (mơ tả họ và lồi). Đến năm
1791, nhà thực vật học Lamarck phân loại loài khoai lang ở trong chi Ipomoea,
nên tên cuối cùng của cây khoai lang đổi thành Ipomoea batatas (L) Lam để ghi
công lao của cả hai nhà thực vật học này.
Khoai lang là cây thể lục bội (hexaploid plant) với thể nhiễm sắc
(chromosomes) 2n = 6x = 90 với số nhiễm sắc thể cơ bản x = 15.
Chi Ipomoea là một chi lớn, có khoảng 400 lồi, với số nhiễm sắc thể cơ
bản là 15 và được phân thành 13 nhóm. Cây khoai lang được phân loại trong
nhóm Batatas.

5


2.1.4. Đặc điểm thực vật học
Cây khoai lang (Ipomoea batatas L.) thuộc họ Bìm Bìm (Convolvulaceae),
là cây thân thảo, sống nhiều năm do có tập tính sinh sản vơ hạn nhưng khi được
con người canh tác thì khoai lang là cây trồng hàng năm. Khoai lang có thân mềm
dạng bị hoặc leo, hoa lưỡng tính, quả sóc, lá đơn mọc cách, mép lá trơn hoặc có

khía. Những bộ phận chính của cây khoai lang gồm rễ, thân, lá, hoa, quả và hạt.
Mỗi cơ quan này lại do nhiều bộ phận hợp thành, có cấu tạo và đặc điểm hình thái
khác nhau. Có thể phân chia các bộ phận trên cây khoai lang thành hai phần chính:
các bộ phận trên mặt đất và bộ phận dưới mặt đất.
Rễ được hình thành ở các mắt đốt trên thân từ trên xuống dưới. Căn cứ vào
đặc tính, chức năng, nhiệm vụ và mức độ phân hóa có thể chia rễ khoai lang thành
3 loại: Rễ con (rễ cám, rễ hút, rễ nhỏ); rễ củ (củ); rễ nửa chừng (rễ đực, rễ lửng).
Thân khoai lang gồm nhiều lóng, đốt, mỗi đốt có mang một lá. Độ dài
thân, dạng thân, độ dài lóng thân và đường kính thân khác nhau tùy thuộc chủ
yếu vào giống. Ngoài ra, chúng cũng chịu ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh,
biện pháp kỹ thuật. Dạng thân là dạng thân bị, nằm ngang, có một số giống thân
leo, thân đứng hoặc thân hơi đứng.
Lá khoai lang là lá đơn, mọc cách có cuống dài. Lá được sắp xếp gần như
kiểu xoắn ốc xen nhau trên thân theo tỷ lệ 2/5 (tức là có 5 lá được sắp xếp trong
hai vịng tròn xoắn ốc trên thân) (Lebot, 2009). Mép của phiến lá có thể liền
nguyên vẹn, răng cưa hoặc xẻ thùy. Hình dạng lá có thể là hình tim, hình bầu
dục, hình trịn, hình tam giác, hình mác, xẻ thùy nơng hoặc sâu. Do đặc tính dị
hợp và bị ảnh hưởng của điều kiện sống mà hình dạng của các lá trên cùng một
cây hoặc cùng một giống khơng tồn giống nhau.
Hoa khoai lang có hình chng cuống dài. Hoa thường mọc ở nách lá
hoặc đầu ngọn thân, mọc riêng rẽ hay thành chùm gồm 3-7 hoa. Hoa lưỡng tính
bao gồm các bộ phận: cuống hoa, đài hoa, tràng hoa hình phễu, cánh hoa dính
liền, nhị và nhụy.

6


Quả khoai lang thuộc dạng quả nang, hình cầu có đường kính khoảng 5 – 10
mm, có đầu ở trên hơi nhọn. Sau khi thụ tinh khoảng 1-2 tháng thì quả chín. Khi
quả chín có màu nâu, dễ rụng và dễ nứt vỡ để tự làm hạt bắn ra ngoài. Mỗi quả có

thể có từ 1-4 hạt nhưng thường chỉ có 1-2 hạt. Hạt có màu nâu hoặc đen, hình bầu
dục hay đa giác, độ dài khoảng 2-3 mm. Hạt chín có 2 mặt phẳng cịn mặt kia trịn.

Hình 2.1. Khái quát hình thái cây

Hình 2.2. Một số dạng lá khoai lang

khoai lang

Hình 2.3. Các bộ phận của hoa

Hình 2.4. Quả và hạt khoai lang

khoai lang

7


2.1.5. Yêu cầu về điều kiện ngoại cảnh
 Nhiệt độ: khoai lang cần có điều kiện nhiệt độ tương đối cao. Nếu
nhiệt độ thấp hơn 10oC sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến sinh trưởng của khoai
lang, lá chuyển vàng, khô héo rồi chết; từ 21-25oC thì cây khoai lang sinh
trưởng mạnh, tốc độ sinh trưởng tỉ lệ thuận với nhiệt độ (Ogle, 1950; Hartner &
Whitney, 1926; Lebot, 2009; Kays và cs., 1982).
 Ánh sáng: khoai lang là cây ưa sáng, cho năng suất cao khi trồng
trong điều kiện ánh sáng mạnh. Khoai lang sinh trưởng kém và cho năng suất
thấp nếu như trồng trong điều kiện che bóng hoặc trồng xen dưới các loại cây
lâu năm. Cường độ ánh sáng mạnh có tác dụng xúc tiến quang hợp, làm tăng
sinh trưởng thân lá, tăng số củ và tăng khối lượng củ (Lebot, 2009).
 Nước (độ ẩm đất): nước đóng một vai trị quan trọng trong q trình

phát triển của cây khoai lang. Lượng mưa thích hợp cho cây khoai lang là 1000
– 2000 mm trên năm, tối thiểu từ 750 – 1000 mm/ năm, xấp xỉ khoảng 500mm
trong cả một vụ trồng.
 Đất đai: khoai lang có đặc tính thích ứng rộng nên trồng ở bất cứ loại
đất nào cũng có thể cho thu hoạch. Tuy nhiên, đất thích hợp nhất cho khoai lang
phát triển tốt, năng suất và chất lượng củ cao vẫn là loại đất có thành phần cơ
giới nhẹ, tơi xốp, lớp đất trồng sâu, thoát nước tốt. Cây khoai lang có thể sinh
trưởng phát triển tốt ở đất có độ pH = 4,5-7,5 thích hợp nhất là đất trung tính
(pH = 6,5-70 hoặc hơi chua (pH = 6-6,5).
2.1.6. Giá trị sử dụng


Làm lương thực: củ là sản phẩm thu hoạch chính của cây khoai lang,

thành phần chính là tinh bột và được xem như nguồn cung cấp lương thực quan
trọng cho con người. Ngoài cung cấp calo, củ khoai lang còn cung cấp các dinh
dưỡng cho sự sống con người như protein, các vitamin B1, B2, PP, tiền vitamin
A (caroten), xơ dễ tiêu, chất khoáng.

8




Làm thực phẩm: củ khoai lang được sấy khơ, đóng gói chân khơng.

Củ khoai lang cũng có thể hấp chín, nghiền, làm bánh. Từ khoai lang tươi cịn
có thể chế biến thành kẹo, mứt và các đồ ngọt khác. Ngoài sử dụng củ tươi làm
thực phẩm, cây khoai lang còn được sử dụng làm rau xanh. Lá khoai lang có
hàm lượng dinh dưỡng cao, giàu protein hơn ở trong củ, nhất là các chất khoáng

(Fe, Mg, P, K), vitamin C, vitamin nhóm B.


Làm nguyên liệu cho chế biến: phần lớn khoai lang sấy khô làm

nguyên liệu cho các nhà máy chế biến. Khoai lang sau khi sấy khơ có thể chế
biến thành bột khô (flour), tinh bột (starch), cồn hay rất nhiều sản phẩm khác
như bánh mỳ, mỳ sợi, bánh ngọt, kẹo hay rượu.


Làm thức ăn chăn nuôi: thân lá cây khoai lang chứa hàm lượng dinh

dưỡng cao như protein, các chất khoáng, vitamin và rất ngon miệng đối với gia
súc. Thân lá có thể cho gia súc ăn tươi, nấu chín, ủ lên men, sấy khơ, nghiền
thành bột dự trữ hoặc pha trộn với thức ăn khác.


Làm dược liệu: ngọn và lá khoai lang có tác dụng trong chữa bệnh tiểu

đường nhờ có chất insulin. Củ, ngọn và lá khoai lang cịn chứa các chất adenine,
betain, chalin và có hàm lượng xơ tiêu hố cao, có tác dụng chữa bệnh táo bón,
bệnh trĩ. Khoai lang tím có hàm lượng anthocyanin cao giúp chống oxy hóa.
…
2.1.7. Giá trị kinh tế và triển vọng phát triển
Ở những nước châu Phi, châu Á và châu Đại Dương, cây khoai lang vẫn
là nguồn lương thực, thực phẩm quan trọng.
Trong tình hình biến đổi khí hậu hiện nay, cây khoai lang là cây trồng rất
có tiềm năng khai thác và phát triển do có khả năng thích ứng rộng, dễ trồng,
chịu được đất nghèo dinh dưỡng, chống chịu tốt với điều kiện ngoại cảnh bất
thuận như chịu nóng, chịu lạnh, chịu úng, chịu hạn, chịu mặn.

Khoai lang tươi cũng đang được xuất khẩu trực tiếp sang các thị trường
Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc... Với điều kiện sinh thái phù hợp, với lịch sử

9


phát triển lâu đời và với định hướng sản xuất nông nghiệp bền vững, cây khoai
lang đang trở thành sản phẩm hàng hố có giá trị kinh tế cao và chắc chắn sẽ có
nhiều tiềm năng phát triển trong tương lai.
2.1.8. Giá trị dinh dƣỡng
Sản phẩm thu hoạch (củ) của cây khoai lang với đầy đủ các thành phần
dinh dưỡng như các hợp chất gluxit (đường, tinh bột, chất xơ), protein, lipit, các
vitamin (vitamin C, tiền vitamin A-caroten, B1, B2…), các chất khống (Ca, K,
P, Fe, Zn…).
Xơ dễ tiêu đóng vai trò quan trọng trong khẩu phần dinh dưỡng của con
người, đặc biệt trong việc phòng chống một số bệnh như ung thư, tiểu đường,
tim mạch... Xơ ăn được bao gồm các hợp chất pectin, cellulose và
hemicellulose. Trong củ khoai lang có một số chất gây ức chế tổng hợp tripsin,
một enzyme sinh ra từ tuyến tụy, để xúc tác cho q trình tiêu hố protein trong
thức ăn.
Bảng 2.1. Thành phần dinh dƣỡng trong củ khoai lang
Chỉ tiêu

Đơn vị tính

Khoai lang

Chất khơ

% KLCT

20-35

Tinh bột

% KLCT

18-28

Kích thước (đường kính) hạt tinh bột

Micromet

2-40

Amylose

% KL tinh bột

8-32

Nhiệt độ hóa hồ

o

58-65

Đường tổng số

% KLCT

1,5-5,0

Protein thô

% KLCT

1,0-3,0

Chất xơ thô

% KLCT

1,0

Viamin A

Mg/100 g KLCT

900

Vitamin C

Mg/100 g KLCT

35

Chất khoáng tổng số

% KLCT

1,0

Năng lượng

Kj/100 g KLCT

500

Chất kháng dinh dưỡng

C

Chất ức chế Trypsin

(Nguồn: Lebot, 2009)

10


2.1.9. Tình hình phát triển tại Việt Nam
Tại Việt Nam, khoai lang tím được trồng nhiều tại các vùng Tam Bình,
Bình Tân,… Thuộc tỉnh Vĩnh Long, và trồng thí điểm tại một số tỉnh như Đồng
Tháp, Quảng Ninh,… Bởi việc đáp ứng điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng tại các
vùng đồng bằng sông Cửu Long, tại Vĩnh Long, khoai lang có diện tích trồng tự
nhiên vào khoảng 13000 – 15000 ha được xem là thủ phủ khoai lang của Đồng
bằng Sông Cửu Long.
Hiện nay việc sử dụng giống và áp dụng kỹ thuật trong quy trình canh tác
khoai lang của nông dân chưa thật sự phù hợp, khi nhu cầu sản xuất càng nhiều,
giống chất lượng không đủ cung cấp, nhất là đối với giống khoai lang tím Nhật.

Việc chọn dây giống thường được cắt từ những ruộng trồng trước đó đã làm cho
giống khoai này dễ bị thối hóa dẫn đến tình trạng dây khoai sinh trưởng kém,
sâu bệnh nhiều và năng suất bị sụt giảm.
Ngoài ra, người dân đã đầu tư thâm canh đồng bộ, sử dụng nhiều phân
bón và thuốc Bảo vệ Thực vật để đạt tiêu chuẩn phân loại của thương lái đã vơ
tình làm cho sản phẩm khoai lang có nguy cơ bị mất an tồn vệ sinh thực phẩm,
gây ơ nhiễm mơi trường. Một bộ phận người nông dân đã không áp dụng luân
canh cây khoai lang với lúa hoặc khơng có giải pháp ngâm nước giữa vụ dẫn
đến việc lưu tồn và bộc phát của nhiều đối tượng dịch hại nguy hiểm khó phòng
trừ hơn.
Với việc phát sinh các vấn đề trong việc sản xuất và tiêu thụ, rất nhiều các
đề tài, công trình nghiên cứu được ứng dụng nhằm tăng hiệu quả sử dụng khoai
lang tím dựa trên việc xây dựng cơng nghệ trong sản xuất. Mục tiêu chính là
nghiên cứu phát triển các sản phẩm chất lượng cao từ cây khoai lang. Năm 2019,
Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Đồng Tháp đã thực hiện nghiệm thu đánh giá
kết quả thực hiện đề tài khoa học và công nghệ cấp tỉnh: “Nghiên cứu quy trình
sản xuất bột và tinh bột khoai lang dùng cho chế biến thực phẩm”. Đề tài nhìn
chung đã thành cơng khi thực hiện thành cơng quy trình tạo ra tinh bột khoai
lang cùng 02 sản phẩm liên quan.

11


2.2. Tình hình nghiên cứu ni cấy mơ In vitro cây khoai lang tím
Khoai lang tím là giống khoai có nhiều ưu điểm vượt trội, xong các nghiên
cứu gần đây trên thế giới tập trung vào việc nghiên cứu hoạt chất có lợi chứa
trong khoai lang tím. Tuy nhiên, chưa có bất cứ cơng bố nào về nghiên cứu tái
sinh từ lớp mỏng tế bào trên đối tượng khoai lang (kể cả trên Thế giới cũng như
Việt Nam). Cùng với đặc tính sinh trưởng và kiểu gen gần giống với các giống
khoai lang Nhật Bản khác và các giống bản địa khác, do đó nghiên cứu này có

dựa trên những thơng tin về các cơng trình nghiên cứu của các tác giả nhằm định
hướng và xây dựng thí nghiệm.
2.2.1. Tình hình nghiên cứu khoai lang trên thế giới
Kassahun Alula và cs, (2018) đã tiến hành nghiên cứu trên đối tượng là 3
giống khoai lang (Beletech, Awassa-83 và Belela).Từ kết quả cho thấy, Các chất
điều tiết sinh trưởng kết hợp 0,5 mg/l BA + 0,5 mg/l Kinetin và 0,75 mg/l BA +
0,5 mg/l Kinetin là các thông số cảm ứng và sinh trưởng chồi tốt nhất của ba
giống trên. Trong khi môi trường MS bổ sung 0,5 mg/l IBA + 0,5 mg/l NAA và
1,0 mg/l IBA + 0,5 mg/l NAA là tối ưu cho sự cảm ứng và sinh trưởng của rễ.
Getu và Feyissa (2012) đã tiến hành nghiên cứu trên hai giống khoai lang
(Beletech và Awassa-83) sử dụng mẫu cấy là lá và cuống lá. Tỷ lệ cảm ứng mô
sẹo cao nhất (93%) thu được từ mẫu cuống lá của cả hai giống trên môi trường
MS bổ sung 0,05 mg/l 2,4-D + 0,5 mg/l Kinetin. Trên môi trường MS không có
chất điều tiết sinh trưởng, mẫu lá có tỷ lệ tái sinh chồi cao nhất và mẫu cành lá
có khả năng tái sinh chồi tốt nhất thu được trên môi trường MS có bổ sung 1,0
mg/l BA ở cả hai giống trên. Môi trường MS bổ sung 1,0 mg/l BAP từ các chồi
ban đầu có số lượng chồi cao nhất thu được từ mô sẹo của mẫu lá Awassa-83.
Tỷ lệ ra rễ là 100%.
Valery Ndagijimana và cs, (2014) đã nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của
GA3 và sucrose đối với việc nhân giống in vitro của hai giống khoai lang ưu tú
(Ukerewe và Gihingamukungu). Kết quả cho thấy để vi nhân giống cây trồng

12


Ukerewe 10 µM GA3 nên được sử dụng trong khi 2,5 GA3 µM nên được sử dụng
để vi nhân giống cây trồng Gihingamukungu.
Nhìn chung trên Thế giới cây khoai lang đã được nghiên cứu rất nhiều,
vật liệu để sử dụng nhân nhanh cũng rất đa dạng, thường là chồi, lá, cuống lá,
củ,… Môi trường thường được sử dụng để nhân nhanh in vitro cây khoai lang là

mơi trường MS có bổ sung chất điều tiết sinh trưởng như Kinetin, BA, GA3 kết
hợp αNAA hoặc IAA. Môi trường ra rễ được sử dụng là môi trường MS bổ sung
thêm IBA hoặc NAA ở các nồng độ khác nhau.
Sparthibhan, M Venkateswara Rao, JA Teixeira da Silva, T Senthil
Kumar (2018) đã nghiên cứu trên cây hoa Lan Dendrobium aqueum. Các tTCL
được nuôi cấy trên mơi trường MS độ bền một nửa có chứa cytokinin và auxin,
riêng lẻ hoặc kết hợp, tạo ra mô sẹo tạo phôi (EC). Kết quả cho thấy, điều trị với
0,5 mg dm-3 zeatin gây EC ở 41,42% tTCL. Có tới 42,66 SE hình cầu trên mỗi
tTCL được hình thành khi có mặt 1,5 mg dm-3 N6- (2-isopentyl) adenine (2iP)
nhưng chỉ chiếm 10,33% mẫu cấy. Việc điều trị kết hợp 2iP (1,5 mg dm-3) và
0,5 mg dm-3 6-benzyladenine dẫn đến 34 SE hình cầu trên 14,7% tTCL trong khi
kết hợp 2iP và 1,0 mg dm-3 axit indole-3-butyric (IBA) gây ra 7,4 SE hình cầu
trên 52,33 tTCL.
2.2.2. Tình hình nghiên cứu khoai lang tím tại Việt Nam
Vũ Thị Thuý Hằng và cs, (2016) đã sử dụng đốt mang mắt ngủ làm mô
cấy, nghiên cứu nhằm đánh giá tiềm năng của nước dừa non và điều kiện ni
cấy thống khí đơn giản bằng Milliseal® để nhân giống khoai lang In vitro bằng
đốt mang mắt ngủ. Kết quả cho thấy môi trường MS bổ sung 1 mg/l BA, 0,5
mg/l IAA và 10% nước dừa và sự tạo rễ có hiệu quả trên mơi trường MS bổ
sung 8 g/l agar, 3% sucrose 0,3 mg/l NAA. Cây con thu được từ mơi trường
ni cấy thống khí có sức sống khỏe hơn so với mơi trường ni cấy kín truyền
thống.

13


Lương Thị Ngọc Tú, Trần Đình Hợp, Trần Thị Thanh Phương, Nguyễn
Nữ Thanh Linh, Nguyễn Thị Thanh Tâm (2019) đã khảo sát ảnh hưởng của BA
đến khả năng nhân chồi. Kết quả cho thấy môi trường MS + 30g/l saccarose +
8g/l agar có bổ sung 1ppm BA là nồng độ thích hợp cho sinh trưởng và phát

triển của chồi khoai lang giống khoai nhật với hệ số nhân chồi đạt trung bình
4,59 chồi/ mẫu, chất lượng chồi tốt với chiều cao trung bình là 3,60 cm.
Phịng Sinh hố và Cơng nghệ Sinh học, Viện Khoa học Kỹ thuật Nông
Lâm Ngư Tây Nguyên (2018) đã có kết quả trong bước đầu nhân in vitro giống
khoai lang cao sản HNV1. Kết quả cho thấy khi sử dụng môi trường MS bổ
sung 2 mg/l BA, 30 g/l saccarose, 10 g/l agar cho hệ số nhân chồi là 4,5 lần; môi
trường ra rễ bổ sung 1 g/l than hoạt tính, 30 g/l saccarose, 10 g/l agar cho tỉ lệ ra
rễ 100% và tái sinh thành cây hoàn chỉnh.
Nguyễn Văn Việt, Nguyễn Thị Thùy Dương, Trần Việt Hà, Phạm Thị
Huyền (2018) đã khảo sát ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng đến khả năng
tái sinh chồi từ lát mỏng củ dòm. Kết quả cho thấy, khi sử dụng môi trường MS
các mẫu cho tỷ lệ tái sinh cao nhất (43,33%), với hai mơi trường cịn lại là ½
MS cho tỷ lệ 30% và WPM cho tỷ lệ 20%.

14


Phần III: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Đối tƣợng nghiên cứu
– Cây khoai lang ruột tím 4 tuần tuổi.
– Vật liệu: Chồi và thân của cây khoai lang ruột tím 4 tuần tuổi.

Hình 3.1. Mẫu khoai lang tím invitro 4 tuần tuổi
3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
– Địa điểm: Phịng thí nghiệm bộ mơn Cơng nghệ Sinh học Thực vật –
Khoa Công nghệ Sinh học – Học viện Nông nghiệp Việt Nam.
– Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 10/2021 đến tháng 3/2022
3.3. Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu
3.3.1. Nội dung nghiên cứu
Nội dung 1: Nghiên cứu tái sinh chồi từ lớp mỏng tế bào đoạn thân mang

mắt ngủ
Mắt ngủ thu được từ các vị trí khác nhau (trừ chồi đỉnh) của các chồi in
vitro khoai lang ruột tím, cắt theo chiều ngang tạo thành 3 mẫu lớp mỏng; mỗi
mẫu lớp mỏng có kích thước chiều dài khoảng 0,5mm.

15