Tìm hiểu sự tăng trưởng và tích lũy tinh dầu trong thân rễ của cây nghệ đen curcuma zedoaria rosc

MỤC LỤC
Trang
CÁC CHỮ VIẾT TẮT
i
DANH MỤC BẢNG
ii
DANH MỤC HÌNH
iii
DANH MỤC ẢNH
v
MỞ ĐẦU
1
1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2
1.1
NGHỆ ĐEN 2
1.1.1
Phân loại 2
1.1.2
Đặc điểm sinh học 2
1.1.3
Phân bố 3
1.1.4
Tác dụng dược lý 3
1.1.5
Thành phần hóa học 4
1.1.6
Các nghiên cứu trong và ngoài nước về Nghệ đen 4
1.2
CỦ 6

1.2.1
Sự hình thành củ 7
1.2.2
Các giai đoạn của quá trình tạo củ 7
1.2.3
Hình thái ngoài của củ 8
1.2.4 Các biến đổi cấu trúc giải phẫu trong quá trình tăng tr ưởng củ ở cây
đơn tử diệp
9
1.3
TINH DẦU 10
1.3.1
Định nghĩa 10
1.3.2
Cơ quan tích lũy 10

1.3.3
Thành phần hóa học và tổng hợp tinh dầu 11
1.3.4
Hoạt tính sinh hoc của tinh dầu đối với cây 14
1.3.5
Sự dùng tinh dầu trong nông nghiệp và y dược 14
1.4
Ảnh hưởng của các chất điều hòa tăng trưởng thực vật đến sự tăng trưởng
củ và tích lũy hợp chất thứ cấp
16
1.4.1
Auxin 16
1.4.2
Gibberellin 17

1.4.3
Acid abscisic 17
1.4.4
Cytokinin 18
1.4.5
Acid jasmonic 19
2
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 20
2.1
VẬT LIỆU 20
2.1.1
Vật liệu dùng để phân tích và xử lý. 20
2.1.2
Vật liệu dùng trong nuôi cấy 20
2.1.3
Vật liệu dùng trong sinh trắc nghiệm 20
2.2
PHƯƠNG PHÁP 21
2.2.1 Quan sát cấu trúc giải phẫu 21
2.2.2
Theo dõi sự tích lũy tinh dầu ở củ Nghệ đen trong vườn 21
2.2.3
Xác định trọng lượng khô 21
2.2.4
Đo cường độ hô hấp 22
2.2.5
Xác định lượng tinh bột 22
2.2.6
Ly trích và đo hoạt tính các chất điều hòa tăng trưởng thực vật 23
2.2.7

Tạo cây in vitro 25
2.2.8
Xử lý chất điều hòa tăng trưởng thực vật trên cây in vitro 26

2.2.9
Xử lý chất điều hòa tăng trưởng thực vật trên cây Nghệ đen trong vườn. 26
2.2.10
Xử lý số liệu 27
3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28
3.1
KẾT QUẢ 28
3.1.1
Sự tăng trưởng, cấu trúc giải phẫu và tích lũy tinh dầu của củ cây Nghệ
đen trong vườn
28

Sự tăng trưởng của củ cây Nghệ đen trong vườn 28

Cấu trúc giải phẫu của cây Nghệ đen 29

Sự tích lũy tinh dầu của củ Nghệ đen trong vườn 29
3.1.2
Sự thay đổi trọng lượng khô, cường độ hô hấp, hàm lượng tinh bột và
hoạt tính chất điều hòa tăng trưởng thực vật của củ Nghệ đen cấp một
trong vườn.
36

Sự thay đổi trọng lượng khô, cường độ hô hấp và hàm lượng tinh bột
của củ Nghệ đen cấp một trong vườn.

36
 Sự thay đổi hoạt tính chất điều hòa tăng tr ưởng thực vật của củ Nghệ
đen cấp một trong vườn.
38
3.1.3
Sự nuôi cấy in vitro và quan sát hoạt động của mô phân sinh dày cấp
một
41

Sự nuôi cấy in vitro 41

Quan sát hoạt động của mô phân sinh dày cấp một 41
3.1.4
Ảnh hưởng của chất điều hòa tăng tr ưởng thực vật lên sự gia tăng
đường kính thân và hoạt động tích lũy tinh dầu ở cây Nghệ đen in vitro
.46

Ảnh hưởng của các chất điều hòa tăng trưởng thực vật (IAA, GA
3

, BA)
lên sự gia tăng đường kính thân và hoạt động tích lũy tinh dầu ở cây
Nghệ đen in vitro 46

Ảnh hưởng của BA lên sự gia tăng đường kính thân và hoạt động tích
lũy tinh dầu ở cây Nghệ đen in vitro
51

3.1.5
Ảnh hưởng của BA lên trọng lượng khô và hàm lượng tinh dầu ở cây

Nghệ đen trong vườn.
57
3.2
THẢO LUẬN 60
3.2.1
Sự tăng trưởng, cấu trúc giải phẫu và tích lũy tinh dầu của củ cây Nghệ
đen
60
3.2.2
Sự thay đổi trọng lượng khô, cường độ hô hấp, hàm lượng tinh bột và
hoạt tính chất điều hòa tăng trưởng thực vật của củ Nghệ đen cấp một
.63
3.2.3
Ảnh hưởng của chất điều hòa tăng trưởng thực vật lên sự tăng trưởng và
tích lũy tinh dầu ở cây Nghệ đen
65
4
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 68
4.1
KẾT LUẬN 68
4.2
ĐỀ NGHỊ 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO
69
- Thành phần môi trường MS
PHỤ LỤC

- Bài báo gởi đăng tạp chí Khoa học và Công nghệ, ĐHQGTPHCM

v

DANH MỤC ẢNH
Trang
Ảnh 1.1. Cây Nghệ đen Curcuma zedoaria.
3
Ảnh 3.1. Sự phát triển củ Nghệ đen từ củ mẹ (m).
30
Ảnh 3.2. Củ nghệ đen trong vườn sau 4 (A), 6 (B), 8 (C) và 10 (D) tháng trồng.
31
Ảnh 3.3. Lát cắt ngang củ cây Nghệ đen với bó libe mộc xếp chồng lên nhau và bó
mộc chuyên hóa ly tâm.
32
Ảnh 3.4. Lát cắt ngang củ Nghệ đen cho thấy tinh bột tích trữ nhiều ở vùng vỏ và
lõi.
32
Ảnh 3.5. Lát cắt ngang củ Nghệ đen trong vườn cho thấy tinh dầu (mũi tên) được
tích trữ trong nhu mô.
33
Ảnh 3.6. Lát cắt ngang rễ cây Nghệ đen.
33
Ảnh 3.7. Cây Nghệ đen in vitro sáu tuần tuổi trên môi trường MS (A) và sau ba
tháng tuổi trên môi trường MS bổ sung BA 2 mg/l và IBA 0,5 mg/l (B).
42
Ảnh 3.8. Mô phân sinh dày cấp một ở thân cây Nghệ đen in vitro ba tháng tuổi.
43

Ảnh 3.9. Sự hình thành bó mạch từ vùng mô phân sinh dày cấp một ở các lát cắt
ngang thân cây Nghệ đen in vitro tại vị trí xa mô phân sinh ngọn.
44
Ảnh 3.10. Nội bì và trụ bì hình thành ở lát cắt ngang phần gốc thân cây Nghệ đen in
vitro.
45
Ảnh 3.11. Lát cắt dọc qua vùng mô phân sinh ngọn của thân cây Nghệ đen in vitro
cho thấy ở phần gốc thân (khoảng nách lá thứ bảy trở đi) vùng mô phân sinh dày
cấp một đã biệt hóa hoàn toàn (mũi tên).
45
Ảnh 3.12. Lát cắt dọc thân cây Nghệ đen in vitro sau 2 tuần nuôi cấy với môi
trường có bố sung các chất điều hòa tăng trưởng thực vật khác nhau cho thấy sự
thay đổi đường kính vùng lõi thân.
49
Ảnh 3.13. Sự phân bố hạt tinh dầu ở vị trí nách lá thứ sáu của thân cây Nghệ đen in
vitro sau hai tuần nuôi cấy (mũi tên: hạt tinh dầu).
50
vi

Ảnh 3.14. Khúc cắt thân cây Nghệ đen in vitro sau hai tuần nuôi cấy với môi trường
bổ sung BA 3 mg/l mang chồi bên tăng trưởng ở phần gốc thân (vị trí nách lá thứ
bảy và tám).
55
Ảnh 3.15. Sự phân bố hạt tinh dầu tại các nách lá 5, 6, 7 và 8 (A –D) ở thân cây
Nghệ đen in vitro sau hai tuần nuôi cấy với môi trường bổ sung BA 3 mg/l.
56
Ảnh 3.16. Củ ở giai đoạn 10 tháng trồng của cây Nghệ đen trong vườn sau khi xử
lý.
59

ii

DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 3.1. Số hạt tinh dầu/thị trường kính có trong lát cắt ngang phần giữa củ cấp
một ở các giai đoạn phát triển của cây Nghệ đen trong vườn.
34
Bảng 3.2. Thể tích tinh dầu phần giữa củ cấp một, hai và ba ở giai đoạn 10 tháng
tuổi của cây Nghệ đen trong vườn.
35
Bảng 3.3. Trọng lượng khô, cường độ hô hấp và hàm lượng tinh bột ở phần giữa củ
cấp một ở các giai đoạn phát triển của cây Nghệ đen trong vườn.
36
Bảng 3.4. Hoạt tính chất điều hòa tăng trưởng thực vật của củ cấp một ở các giai

đoạn 4, 6, 8 và 10 tháng trồng của cây Nghệ đen trong vườn.
38
Bảng 3.5. Đường kính thân và số hạt tinh dầu/lát cắt ngang của cây Nghệ đen in
vitro ở vị trí nách lá số sáu sau hai tuần nuôi cấy với môi trường có bổ sung các chất
điều hòa tăng trưởng thực vật khác nhau.
47
Bảng 3.6. Sự thay đổi đường kính thân cây Nghệ đen in vitro tại các vị trí nách lá
khác nhau sau hai tuần nuôi cấy với môi trường MS có bổ sung BA 1, 3, 5 và 7 mg/l
(đối chứng là môi trường MS).
52
Bảng 3.7. Số chồi bên được hình thành tại vị trí nách lá thứ bảy, tám và sự thay đổi
số hạt tinh dầu/lát cắt ngang qua thân cây Nghệ đen in vitro tại các vị trí nách lá
khác nhau sau hai tuần nuôi cấy với môi trường MS làm đối chứng và MS bổ sung
BA 1, 3, 5 và 7 mg/l.
53
Bảng 3.8. Trọng lượng khô và thể tích tinh dầu của củ cấp một và củ cấp ba ở giai
đoạn 10 tháng trồng của cây Nghệ đen trong vườn sau khi xử lý.
57






iii

DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Sinh tổng hợp terpen
12

Hình 1.2. Sinh tổng hợp các monoterpen và sesquiterpen
13
Hình 2.1. Sơ đồ ly trích và cô lập các chất điều hòa tăng trưởng thực vật.
24
Hình 3.1. Sự thay đổi số hạt tinh dầu/thị trường kính ở lát cắt ngang phần giữa củ
cấp một ở các giai đoạn phát triển của cây Nghệ đen trong vườn.
34
Hình 3.2. Sự thay đổi hàm lượng tinh dầu phần giữa củ cấp một, hai và ba ở giai
đoạn 10 tháng tuổi của cây Nghệ đen trong vườn.
35
Hình 3.3. Sự thay đổi trọng lượng khô và hàm lượng tinh bột phần giữa củ cấp một
ở các giai đoạn phát triển của cây Nghệ đen trong vườn.
37
Hình 3.4. Sự thay đổi cường độ hô hấp phần giữa củ cấp một ở các giai đoạn phát
triển của cây Nghệ đen trong vườn.
37
Hình 3.5. Sự thay đổi hoạt tính auxin của củ cấp một ở các giai đoạn phát triển của
cây Nghệ đen trong vườn.
39
Hình 3.6. Sự thay đổi hoạt tính cytokinin của củ cấp một ở các giai đoạn phát triển
của cây Nghệ đen trong vườn.
39
Hình 3.7. Sự thay đổi hoạt tính gibberellin của củ cấp một ở các giai đoạn phát triển
của cây Nghệ đen trong vườn.
40
Hình 3.8. Sự thay đổi hoạt tính acid abscisic của củ cấp một ở các giai đoạn phát
triển của cây Nghệ đen trong vườn.
40
Hình 3.9. Sự thay đổi đường kính thân và số hạt tinh dầu/thị trường kính ở vị trí
nách lá thứ sáu của thân cây Nghệ đen in vitro sau hai tuần nuôi cấy với môi trường

bổ sung các chất điều hòa tăng trưởng thực vật khác nhau (Các số sau kí hiệu IAA,
BA và GA
3
chỉ nồng độ, mg/l). 48
Hình 3.10. Sự thay đổi đường kính thân cây Nghệ đen in vitro tại các vị trí nách lá
khác nhau sau hai tuần nuôi cấy với môi trường MS bổ sung BA 1, 3, 5 và 7 mg/l
(đối chứng là môi trường MS).
54
iv

Hình 3.11. Sự thay đổi số hạt tinh dầu/lát cắt ngang qua thân cây Nghệ đen in vitro
tại các vị trí nách lá khác nhau sau hai tuần nuôi cấy với môi trường MS bổ sung
BA 1, 3, 5 và 7 mg/l (đối chứng là môi trường MS).
54
Hình 3.12. Trọng lượng khô củ cấp một và củ cấp ba ở giai đoạn 10 tháng trồng của
cây Nghệ đen trong vườn sau khi xử lý.
58
Hình 3.13. Sự thay đổi thể tích tinh dầu củ cấp một và củ cấp ba ở giai đoạn 10
tháng trồng của cây Nghệ đen trong vườn sau khi xử lý.
58

i

CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ABA abscisic acid (acid abscisic)
BA (BAP) benzyl adenine (benzyl amino purin)
2,4-D 2,4-dichlorophenoxyacetic acid
GA
3
gibberellic acid (acid gibberellic)
IAA indol acetic acid (acid indol acetic)
IBA indol butyric acid (acid indol butyric)
JA jasmonic acid (acid jasmonic)
NAA α-naphthalene acetic acid (acid α-naphthalene acetic)
PTM primary thickening meristem, mô phân sinh dày cấp một
TLK trọng lượng khô
TLT trọng lượng tươi

2

1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 NGHỆ ĐEN
1.1.1 Phân loại
Ngành Angiosperm
Lớp Monocotyledon
Bộ Zingiberales
Họ Zingiberaceae
Chi Curcuma
Loài Curcuma zedoaria. Rosc
Nghệ đen còn được gọi là Nghệ xanh, Nghệ tím, Ngải tím, Tam nại, Nga truật,
Bồng truật, … (Đỗ Tất Lợi, 2009).
1.1.2 Đặc điểm sinh học
Nghệ đen là loại cây thảo, cao 1 – 1,5 m. Thân rễ (củ) hình nón với nhiều
nhánh phụ tỏa xung quanh như hình chân vịt. Cây, củ mẫm và chắc. Vỏ củ màu
vàng nhạt, ngoài những củ chính ra còn có những củ phụ. Lá có bẹ to ôm vào thân
cây ở phía dưới, có những đốm tía đỏ ở gân giữa mặt trên, lá dài 30 – 60 cm, rộng 7
– 20 cm. Hoa màu vàng nhạt. Cánh môi hẹp ở phía dưới và rộng ở phía trên, mọc
ngang, cụm hoa tập trung thành bông hình trụ, mọc lên từ thân rễ. Lá bắc phía dưới
hình trứng hay hình mác tù màu xanh lục nhạt, đầu lá màu đỏ, không mang hoa (Đỗ
Tất lợi, 2009).

3

1.1.3 Phân bố
Cây Nghệ đen mọc hoang ở khắp rừng núi Việt Nam, phát triển rất tốt ở những
nơi ven suối nước và những rẫy, nương đất khô, xốp, có độ ẩm cao của vùng trung
du, miền núi. Nghệ đen được trồng đạ i trà bằng thân rễ để làm thuốc . Ngoài ra,
Nghệ đen còn mọc ở Trung Quốc (Phúc Kiến, Quảng Đông, Quảng Tây, Hải Nam,
Đài Loan, Vân Nam), Xrilanca và những nước nhiệt đới khác (Đỗ Tất Lợi, 2009).

Ảnh 1.1. Cây Nghệ đen Curcuma zedoaria.
1.1.4 Tác dụng dược lý
Nghệ đen là vị thuốc được dùng trong đông y và tây y. Theo tài liệu cổ, Nghệ
đen có vị đắng, cay, tính ôn. Các chất trong Nghệ đen có tác dụng hành khí, phá
huyết, tiêu tích hóa thực giúp chữa ngực và bụng đau, ăn uống không tiêu. Nghệ
đen giúp cho sự tiêu hóa, chữa đau bụng, kích thích, bổ. Ngoài ra còn có tác dụng
chữa ho (Đỗ Tất Lợi, 2009).
Tinh dầu Nghệ dùng để tắm trị vàng da, trị bệnh ngoài da; chống histamin; làm
tan các cục máu đặc. Tinh dầu chứa nhiều chất độc tế bào (curzeronon,
diferuloilmetan, feruloil–p–counlaroil–metan, di–p–coumaroil–metan) dùng trị
bướu, ung thư (Phạm Hoàng Hộ, 2006).
4

1.1.5 Thành phần hóa học
Trong Nghệ đen có chừng 1 – 1,5% tinh dầu; 3,5% chất nhựa và chất nhầy.
Trong tinh dầu thành phần chủ yếu gồm có 48% sesquiterpen; 35% zingiberen;
9,65% xyneol. Tinh dầu có màu vàng xanh nhạt, sánh, tỷ trọng 0,982, mùi vị gần

như mùi long não (Đỗ Tất Lợi, 2009).
Theo Phạm Hoàng Hộ (2006), thành phần hóa học trong tinh dầu Nghệ đen
gồm: curcumol, curcumadiol, curzerenon, isocurzerenon, isogenrmafuran,
furanodien, procurcumanol, zederon, zedoarol, curdion, curculion.
1.1.6 Các nghiên cứu trong và ngoài nước về Nghệ đen
 Các nghiên cứu trong nước
Các chồi mầm từ củ nghệ đen được nuôi cấy trên môi trường MS bổ sung 20
gam đường sucrose, 20% nước dừa và BA nồng độ từ 0,5 – 5 mg/l. Tiếp tục cấy
chuyền các chồi vào môi trường MS bổ sung 20% nước dừa và BA đơn lẻ hay kết
hợp với kinetin, IBA và NAA. Kết quả cho thấy, trên môi trường MS bổ sung 20%
nước dừa, BA 3 mg/l, IBA 0,5 mg/l cho số lượng chồi cao sau 30 ngày nuôi cấy
(Nguyễn Hoàng Lộc và cs, 2005).
Thành phần hóa học và tính kháng oxi hóa của Nghệ đen Curcuma zedoaria
cũng được tìm hiểu. Những phương pháp ly trích tinh dầu (chưng cất lôi cuốn hơi
nước, gia nhiệt đốt nóng thông thường, gia nhiệt bằng vi sóng), thành phần hóa học,
hoạt tính kháng oxi hóa được khảo sát trên hai loại nguyên liệu là củ Nghệ đen tươi
và khô. Qua quá trình khảo sát cho thấy thành phần tinh dầu thu được từ các
phương pháp khác nhau thì khác nhau r ất nhiều. Kết quả khảo sát tính kháng oxi
hóa cho thấy tinh dầu Nghệ đen có mức độ kháng oxi hóa tương đối cao ở nồng độ
20 mg/ml (Trần Thị Việt Hoa và cs, 2007).
Đặc tính của các enzyme kháng oxi hóa (peroxidase, superoxide dismutase,
catalase) được theo dõi từ tế bào Nghệ đen nuôi cấy trong hệ lên men 5 lít (Nguyễn
Hoàng Lộc và cs, 2008). Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu chiết xuất từ
5

tế bào Nghệ đen nuôi cấy trong hệ lên men 10 lít. Kết quả cho thấy hoạt tính kháng
khuẩn của tinh dầu được tách chiết từ chúng có khả năng ức chế mạnh sinh trưởng
của ba chủng vi khuẩn là Bacillus cereus ATCC 11778, Staphylococcus aureus
ATCC 6538 và Escherichia coli ATCC 25922 (Nguyễn Thị Phúc Lộc và cs, 2010).
Sesquiterpenoid từ thân rễ Nghệ đen Curcuma zedoaria của Việt Nam cũng

được tìm hiểu từ rất sớm (Phan Minh Giang và cs, 1998). Sự tích lũy các
sesquiterpen và polysaccharide được tìm hiểu trong tế bào Nghệ đen (Curcuma
zedoaria Rosc) nuôi cấy trong hệ lên men 10 lít. Sự tích lũy sesquiterpen và
polysaccharide trong tế bào Nghệ đen từ 2 đến 18 ngày nuôi cấy được phân tích đều
đặn bằng phương pháp HPLC và phenol – sulfuric acid. Kết quả cho thấy lượng
polysaccharide tổng số gia tăng sau 2 – 10 ngày nuôi cấy và đạt giá trị cao nhất là
6,55%. Phân tích HPCL đã phát hi ện ra vài sesquiterpen và hàm lượng cũng gia
tăng sau 2 – 10 ngày nuôi cấy (Nguyễn Hoàng Lộc và cs, 2009).
Kết quả tìm hiểu một vài yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phát sinh hình thái ở
cây Nghệ đen Curcuma zedoaria Rosc cho thấy BA kích thích mạnh đến sự phát
triển của chồi và môi trường MS chứa BA 4 mg/l kích thích tạo cụm chồi. Mô sẹo
tám tuần tuổi nuôi cấy trên môi trường MS chứa 2,4-D 0,5 mg/l có khả năng phát
sinh chồi và rễ khi được chuyển sang môi trường MS không bổ sung chất điều hòa
sau hai tuần. Cây Nghệ đen có khả năng cảm ứng tạo củ tốt trên môi trường MS
chứa BA 3 mg/l kết hợp với đường sucrose 60 g/l (Đào Thị Ngọc Mai, 2010).
 Các nghiên cứu nước ngoài
Sử dụng các chồi mầm trên củ Nghệ đen nuôi cấy với môi trường MS bổ sung
30 g/l đường sucrose và 2 mg/l BAP để vi nhân giống cây Nghệ đen (Miachir và cs,
2004). Kết quả nghiên cứu bốn hệ thống vi nhân giống tạo cây con ở Curcuma
zedoaria và Zingiber zerumbet cho thấy hệ thống nuôi cấy lỏng lắc và ngập chìm
tạm thời là kỹ thuật phù hợp nhất cho việc tạo các cây con ở hai loại cây này (Stanly
và cs, 2010).
6

Tìm hiểu về sự tăng trưởng dịch treo tế bào của ba loại thực vật là Bahinia
forficate Link, Curcuma zedoaria Rosc và Phaseolus vulgaris với các nguồn carbon
khác nhau. Với mục đích là tìm các nguồn carbon khác thay thế cho sucrose, nghiên
cứu này đã dùng glycerol, sorbitol và galactose. Tuy nhiên kết quả cho thấy sucrose
là nguồn carbon tốt nhất cho ba loại thực vật trên. Galactose, glycerol và sorbitol
làm chậm hoặc ngừng tăng trưởng trong hệ thống dịch treo tế bào của các loại thực

vật này (Mello và cs, 2001).
Thành phần hóa học của tinh dầu một số loài nghệ ở Ấn Độ trong đó có Nghệ
đen, Nghệ vàng,… được kiểm tra bằng phương pháp GC và GC – MS (Singh và cs,
2002). Hai sesquiterpenoid từ củ Nghệ đen là ar – tumerone và β – tumerone cũng
được tìm hiểu (Hong và cs, 2001).
Tìm hiều về hoạt tính chống vi trùng ở củ của hai loài nghệ là Curcuma zedoaria
và Curcuma malabarica trên 6 loại vi khuẩn và 2 loại nấm. Kết quả cho thấy, hoạt
tính kháng khuẩn của Curcuma zedoaria chỉ cần ở nồng độ thấp (0,01 – 0,15
mg/ml). Với kết quả đó, bước đầu giúp cho việc sử dụng các loại củ này làm dược
liệu để điều trị sự nhiễm trùng do vi khuẩn và nấm (Wilson và cs, 2005). Báo cáo về
thành phần hóa học và dược tính của Nghệ đen cho thấy khả năng kháng khuẩn,
kháng độc, kháng ung thư, chống oxi hóa,… (Lobo và cs, 2008).
Tìm hiểu về sự tạo củ in vitro ở cây Nghệ đen. Từ 10 – 12 tuần tuổi, các cụm
chồi được nuôi cấy trên môi trường MS bổ sung BAP đơn lẻ hoặc kết hợp với NAA
với các nồng độ khác nhau. Ngoài ra còn tìm hiểu các nguồn carbon khác nhau. Kết
quả
là củ được tạo thành sau 7 – 9 tuần nuôi cấy, môi trường thích hợp cho việc tạo
củ là MS có bổ sung BAP 4 mg/l và 6% sucrose (Anisuzzaman và cs, 2008).
1.2 CỦ
Từ “củ” dùng phổ biến để chỉ cơ quan nằm dưới đất có thể do thân hoặc rễ tạo
ra. Củ thường chứa chất dự trữ và có thể có khả năng sinh sản vô tính (Nguyễn Du
Sanh, 1998).
7

1.2.1 Sự hình thành củ
Sự hình thành củ là một quá trình phức tạp liên quan đến quá trình sinh trưởng
của thực vật. Những yếu tố kích thích tăng trưởng ở cây lại có tác dụng ức chế tạo
củ; ngược lại, những tác động ức chế tăng trưởng cây lại kích thích sự tạo củ ở các
cây có khả năng tạo của. Chính vì thế, sự hoá củ liên quan và chịu ảnh hưởng của
nhiều yếu tố khác nhau như chế độ dinh dưỡng, điều kiện môi trường, tình trạng

sinh lý, sự phân chia các chất đồng hoá.
Quá trình hình thành củ bắt đầu vào cuối giai đoạn tăng trưởng khi các cơ quan
dinh dưỡng bắt đầu ngừng sinh trưởng. Sau đó, sự phình to của củ xảy ra vào giai
đoạn phát triển và sinh sản. Khi các cơ quan dinh dưỡng ngừng sinh trưởng thì các
cơ quan sinh sản và dự trữ sẽ hoạt động mạnh. Do đó, nếu ức chế sự sinh trưởng của
các cơ quan dinh dưỡng (rễ, lá) sẽ đẩy mạnh quá trình hình thành củ hay các cơ
quan dự trữ khác (Vũ Văn Vụ, 1997).
1.2.2 Các giai đoạn của quá trình tạo củ
Sự tạo củ hay hoá củ (tuberization) đã được nhiều tác giả nghiên cứu, các tác
giả đều cho rằng sự hoá củ nhìn chung là giai đoạn cây ngừng tăng trưởng về chiều
cao mà phát triển về chiều ngang, củ phồng lên và tích trữ chất dự trữ. Quá trình tạo
củ có thể chia thành hai giai đoạn dựa trên những thay đổi về sinh lý:
- Giai đoạn tượng củ
Đây là giai đoạn đầu tiên cảm ứng sự hình thành củ. Ở giai đoạn này, thực vật
tạo củ chịu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường như ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, …
thông qua các yếu tố nội sinh kích thích cây có những phản ứng chuyên biệt để tạo
củ. Vào thời điểm này, cây vẫn chưa có những biểu hiện rõ rệt về hình thái mà chỉ
tập trung những phản ứng biến dưỡng. Thời kỳ cảm ứng kéo dài 5 – 7 tuần sau khi
trồng tùy theo từng loại củ, tình trạng sinh lý của cây. Trong thời gian này, những
chất đồng hoá được sản sinh trong quá trình quang hợp chủ yếu được dùng cho quá
trình tăng trưởng của cây.

8

- Giai đoạn tăng trưởng củ
Giai đoạn này biểu hiện qua sự tăng trưởng chậm hoặc ngừng tăng trưởng của
thân cây phía trên và củ phình to dưới mặt đất. Sự tạo củ xảy ra do sự thay đổi trong
hoạt động phân chia và tăng rộng tế bào. Đây là kết quả của hàng loạt các hoạt động
biến dưỡng, được thể hiện qua hình thái, kích thước, trọng lượng, ….
Sự thành lập củ là một bước phát triển hoàn toàn đặc biệt xảy ra dưới đất và là

một ưu điểm của sinh sản vô tính ở các loài có khả năng tạo củ. Trong hầu hết các
thực vật có củ, người ta thường thấy một cơ quan nhỏ để từ đó củ được tạo nên. Cơ
quan này đầu tiên sẽ chui vào đất sau đó trên các vị trí đặc biệt có một sự biệt hoá
bằng cách phân chia và tăng rộng tế bào đồng thời tích luỹ các chất dự trữ. Sự tăng
rộng theo hướng tỏa tròn ở vùng chồi của thân bò là dấu hiệu đầu tiên của sự hình
thành và tăng trưởng củ (Nguyễn Du Sanh, 1998).
1.2.3 Hình thái ngoài của củ
Củ là cơ quan dự trữ nằm dưới đất, ở thực vật có nhiều nguồn gốc phát sinh
khác nhau do đó có hình thái ngoài rất đa dạng. Có các loại củ:
Thân rễ là những thân dài, sống nhiều năm, mọc nằm ngang dưới đất giống
như rễ nhưng khác rễ vì mang những lá biến đổi thành vảy khô. Thân rễ có mang
chồi (chồi ngọn và chồi nách) và có những rễ phụ. Trong thân rễ thường có nhiều
chất dự trữ như tinh bột. Ở mặt trên của thân rễ thường có những thẹo, đó là vị trí
của những thân khí sinh kế tiếp. Thân rễ thường được cấu tạo bởi một trục duy nhất
và mỗi năm từ thân rễ mọc lên một hoặc đôi khi nhiều cành khí sinh,… Nhiều thân
rễ được dùng làm thuốc như riềng, gừng, nghệ,…
Rễ củ là rễ có thể trở thành những bộ phận tích trữ dưỡng liệu như tinh bột
hoặc inulin, khi đó rễ phồng to lên tạo thành rễ củ.
Một vài trường hợp củ xuất hiện ở nách lá, như loài Dioscorea bulbifera còn
gọi là củ trên không.
9

Thân củ là những thân phình to thành củ vì chứa nhiều chất dự trữ (củ khoai
tây). Trên mặt thân củ có chồi, khi phát triển cho ra cây mới.
Thân hành là thân đứng thẳng rất ngắn, mặt dưới mang rễ, xung quanh mang
những lá biến đổi thành vảy mọng nước chứa nhiều chất dự trữ. Có ba loại thân
hành:
- Thân hành áo: Các lá mọng nước ở bên ngoài bao bọc hoàn toàn các vẩy ở
bên trong, các vẩy ở ngoài cùng chết, khô, tạo thành như một áo che chở
hoàn toàn các lá ở bên trong (hành, tỏi).

- Thân hành vẩy: Các lá mọng nước úp lên nhau như những viên ngói trên mái
nhà (Lys).
- Thân hành đặc: Phần thân phù to vì chứa chất dự trữ, chỉ có một số ít vẩy
mỏng khô có nhiệm vụ che chở (la dơn) (Trương Thị Đẹp, 2007).
1.2.4 Các biến đổi cấu trúc giải phẫu trong quá trình tăng trưởng củ ở cây
đơn tử diệp
Trong quá trình tăng trưởng củ ở cây một lá mầm, sự tăng trưởng đường kính
là do có các mô phân sinh dày cấp một. Theo Esau (1967), mô phân sinh dày cấp
một là mô phân sinh có nguồn gốc từ mô phân sinh đỉnh, chịu trách nhiệm chính
cho việc gia tăng độ dày và thường được thấy trong cây một lá mầm.
Ở Cyperus giganteus, mô phân sinh dày cấp một cũng như ti ền tượng tầng
được biệt hoá từ mô phân sinh ngọn. Mô phân sinh dày cấp một tạo nhu mô vỏ, nội
bì, trụ bì và bó mạch (cũng được hình thành từ tiền tượng tầng). Trong cơ thể thực
vật, sự biệt hoá các bộ phận liên quan đến chức năng chính của mô phân sinh ngọn,
tuy nhiên ở cây đơn tử diệp chính là được hình thành bởi mô phân sinh dày cấp một.
Các mô phân sinh dày cấp một được tìm thấy trong vùng trụ bì, chịu trách nhiệm
cho sự hình thành mô dày cấp một và chức năng của nó là rất có ý nghĩa trong việc
giải thích sự tăng trưởng. Các phân tích ở Allium cho thấy điểm tương đồng giữa
mô phân sinh dày cấp một và tượng tầng, tạo thành các lớp tế bào dẹp tiếp tuyến;
các PTM liên tiếp với các mô phân sinh ngọn (Rodrigues và Estelita, 2002).
10

1.3 TINH DẦU
1.3.1 Định nghĩa
Tinh dầu là một hỗn hợp của nhiều thành phần, thường có mùi thơm, không
tan trong nước, tan trong các dung môi hữu cơ, bay hơi được ở nhiệt độ thường và
có thể điều chế được bằng thảo mộc, bằng phương pháp cất kéo hơi nước
(Ravindran và cs, 2007).
Cần phân biệt rõ tinh dầu với dầu béo (hỗn hợp các triglycerid) và dầu mỏ
(hỗn hợp các hydrocarbon). Rất khó để có định nghĩa chính xác cho tinh dầu. Về

mặt thực hành, tinh dầu có thể xem như “một hỗn hợp thiên nhiên có mùi, phần lớn
có nguồn gốc từ thực vật”, chỉ một số ít tinh dầu có nguồn gốc từ động vật, thường
ở thể lỏng ở nhiệt độ phòng, bay hơi hoàn toàn mà không bị phân hủy (Lê Ngọc
Thạch, 2003).
1.3.2 Cơ quan tích lũy
Trong thực vật, tinh dầu được tạo ra và tích lũy trong các mô. Hình d ạng của
các mô này thay đổi tùy theo vị trí của chúng trong cây. Những mô này có thể hiện
diện ở mọi nơi trong cây như rễ, thân, lá, hoa và trái,…
- Tế bào tiết: tế bào tiết ra tinh dầu rồi giữ luôn trong lòng tế bào (mô tiết), ví
dụ như trong cánh hoa hồng, củ gừng, củ nghệ, hạt tiêu,…
- Lông tiết: cũng là t ế bào tiết, nhưng nằm nhô ra ngoài bề mặt thực vật,
thường bắt gặp ở lá các họ Hoa môi, Cúc, Phong lữ, Cà,
- Túi tiết: Các tế bào tiết ra tinh dầu nhưng không chứa lại bên trong mà dồn
chung chứa vào một xoang trống, tròn tạo ra bởi cơ chế ly bào hay tiêu bào.
Túi tiết thường nằm bên dưới biểu bì, ví dụ như các túi chứa tinh dầu trong
vỏ trái các giống Citrus, lá cây giống Eucalyptus,…
- Ống tiết: cách tạo thành cũng như trư ờng hợp túi tiết, nhưng nằm sâu bên
trong phần gỗ và chạy dài theo sớ gỗ, gặp trong các giống Dipterocarpi,
Artemisia, Pinus,… (Buchanan, 2000; Lê Ngọc Thạch, 2003).
11

1.3.3 Thành phần hóa học và tổng hợp tinh dầu
Thành phần cấu tạo của tinh dầu khá phức tạp, đa số là các dẫn chất của
monoterpen và sesquiterpen (Buchanan, 2000). Tinh dầu Nghệ đen có 48% là
sesquiterpen (Đỗ Tất Lợi, 2009).
Terpen hay terpenoid tạo thành lớp lớn nhất của những sản phẩm thứ cấp.
Những chất gồm nhiều loại khác nhau của lớp này thường không hoà tan được trong
nước. Chúng được tổng hợp từ những chất trung gian như acetyl-CoA (hình 1.1 và
1.2). Tất cả các terpen được chuyển hoá từ sự liên kết của 5 phân tử cacbon. Các
terpen được phân loại dựa vào số lượng của các đơn vị gồm 5 phân tử cacbon mà

chúng chứa đựng. Các terpen 10 cacbon gồm 2 đơn vị C
5
được gọi là các
monoterpen; terpen 15 cacbon (3 đơn vị C
5
) gọi là sesquiterpen, (Buchanan, 2000;
Ravindran và cs, 2007; Taiz và Zeiger, 2002).
Kết quả tìm hiểu thành phần hoá học của tinh dầu ở lá nghệ đen bằng GC-MS
đã nhận ra 23 hợp chất. Trong đó chủ yếu là α-terpenyl acetate (8,4%), iso-oborneol
(7%), deydrocurdione (9%), selino-4(15), 7(11)-dien-8-one (9,4%).
Dehydrocurdione, một sesquiterpen được chứng minh là có tác dụng chống viêm
mạnh, liên quan đến tác dụng của chất chống oxi hóa. Phân tích các sesquiterpen từ
thân rễ của nghệ đen và tác động của chúng trên chuột. Những sesquiterpenoid
chính được nhận biết là furanodiene, germacrone, curdione, neocurdione,
curcuminol, isocurcuminol, acrugideol, zedoarondiol, curcumenone, và curcumin.
Curcumol và curdione được coi như là tác nhân chống ung thư, đặc biệt là ung thư
cổ. Người Trung Quốc đã nghiên cứu và cho thấy tính hữu ích trong việc khống chế
ung thư cổ và cải thiện hiệu quả của hoá học trị liệu và điều trị phóng xạ.
Curcumenol trích từ nghệ đen trồng ở Brazil với lượng dùng cần thiết cho hiệu quả
trong việc làm giảm đau. Những kết quả trên chứng minh việc sử dụng phổ biến
loài cây này cho việc điều trị bệnh (Ravindran và cs, 2007).
12


Hình 1.1. Sinh tổng hợp terpen (Taiz và Zeiger 2002).




13

Hình 1.2. Sinh tổng hợp các monoterpen và sesquiterpen (Taiz và Zeiger 2002).






14

1.3.4 Hoạt tính sinh hoc của tinh dầu đối với cây
- Dẫn dụ: công trùng tìm đ ến hoa được là do hương thơm của hoa tỏa ra. Ở
một số loài hoa, tinh dầu của nó có khả năng dẫn dụ côn trùng đến giúp cho
hoa thụ phấn.
- Bảo vệ: tinh dầu của thực vật góp phần bảo vệ chúng chống lại các loài ăn
cỏ.
- Hỗ trợ phát triển: allelopathy được định nghĩa là khả năng đặc biệt của cây
cối nhằm tạo ra những hóa chất để ngăn chặn hoặc giúp ích cho những cây
chung quanh. Những hóa chất này ảnh hưởng đến sự sinh tồn và phát triển
bao gồm ngăn chặn sự nẩy mầm của hạt, làm biến dạng rễ cây, làm chậm
sự phát triển cây,… Một số sản phẩm của sự biến dưỡng thứ cấp có vai trò
hỗ trợ sự phát triển của cây chủ. Trong đất, nó đóng vai trò như ch ất độc
cho thực vật (phytotoxicity) thông qua việc ngăn chặn hoặc kéo dài thời
gian nảy mầm hạt giống của những cây khác.
- Dung môi hữu cơ: một số monoterpen không đảm nhiệm những chức năng
riêng lẻ mà chúng đóng vai trò dung môi hữu cơ cho một số hợp chất hữu
cơ có hoạt tính sinh học trong cây.
- Hoạt tính kháng sinh: khi các động vật ăn cỏ hoặc một nguyên nhân cơ học
nào đó làm tổn hại các cơ quan của cây, tinh dầu từ các mô thoát ra bảo vệ

vết thương không cho cây bị nhiễm trùng thứ cấp (Lê Ngọc Thạch, 2003).
1.3.5 Sự dùng tinh dầu trong nông nghiệp và y dược
- Kháng khuẩn: hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu trong điều kiện phòng thí
nghiệm được hiểu như là khả năng ức chế sự phát triển của vi khuẩn trong
điều kiện in vitro. Cách tác dụng lên vi khuẩn của các tinh dầu thường
giống nhau, đó là tác dụng vào tế bào chết hơn là lên vách tế bào. Cơ chế
kháng khuẩn của các cấu phần trong tinh dầu vẫn đang được tiếp tục
nghiên cứu. Tinh dầu còn có khả năng tiêu diệt tế bào ung thư hoặc có hoạt
tính kháng HIV trong điều kiện in vitro. Prabuseenivasan và cs (2006) đã
15

khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của 21 loại tinh dầu thực vật, trong đó có
19 loại tinh dầu có hoạt tính kháng khuẩn như tinh dầu chanh, cam, đinh
hương,… Tinh dầu quế biểu hiện hoạt tính kháng khuẩn ở nồng độ thấp,…
- Diệt nấm: tinh dầu có hoạt tính diệt nấm ngay ở nồng độ thấp. Ví dụ như tinh
dầu kinh giới tây với nồng độ 1 – 10 µl/ml đã làm giảm sự phát triển của
các loài nấm sợi nhỏ. Do đó trong cây này, tinh dầu giữ vai trò bảo vệ các
mô cây khi bị các loài vật ăn cỏ làm tổn thương.
- Diệt côn trùng: hoạt tính diệt côn trùng của tinh dầu có thể biểu hiện dưới
nhiều dạng như: dẫn dụ côn trùng đến sa vào bẫy, tiêu diệt trực tiếp như
một chất độc đối với côn trùng, tiêu diệt gián tiếp thông qua việc ngăn chặn
một giai đoạn phát triển của côn trùng. Ngoài ra, một số tinh dầu còn có
hoạt tính xua đuổi côn trùng. Nhờ kinh nghiệm dân gian, chúng ta có thể
tìm thấy khả năng sử dụng tinh dầu qua hệ thực vật phong phú ở nước ta.
Nhiều sản phẩm thiên nhiên có nguồn gốc từ thực vật có thể dùng như
thuốc trừ sâu hoặc thuốc kiềm hãm sự phát triển của sâu bọ đã được biết
đến. Ngoài ra ngày nay người ta có khuynh hướng ngày càng thiên về sử
dụng các thuốc trừ sâu có độc tính thấp đối với con người, thú nuôi và
nhanh chóng phân hủy sau khi sử dụng nên những thuốc sát trùng có nguồn
gốc thực vật như tinh dầu đang được lưu tâm nghiên cứu sử dụng.

- Kháng oxi hóa: sự oxi hóa thường xuất hiện trong những thực phẩm để lâu
ngày vì trong đó có chứa rất nhiều hợp chất bão hòa và những hợp chất dễ
bị oxi hóa bởi oxygen trong không khí. Sự oxi hóa này sẽ đưa đến sự hư
thối, mất phẩm chất,… của thực phẩm. Những tinh dầu có chứa các dẫn
xuất phenol như hương nhu, đinh hương, húng,…ngoài khả năng chống lại
sự oxi hóa trong thực phẩm, còn có khả năng tiêu diệt vi trùng cao hơn các
tinh dầu phi – phenol khác. Ở Trung Quốc, đã có những nghiên cứu nhận
thấy rằng tinh dầu tỏi ức chế sự peroxide hóa lipid và một số tinh dầu khác
cũng có hoạt tính kháng oxi hóa. Các tinh dầu này đều có chứa dẫn xuất
16

phenol là cấu phần chính. Những hợp chất này bắt lấy gốc tự do, không cho
phản ứng peroxide hóa xảy ra, bảo vệ các lipid.
- Dược phẩm: tinh dầu là loại dược phẩm được sử dụng nhiều nhất trong y học
cổ truyền. Nhờ có chứa tinh dầu mà một số dược thảo có mùi thơm đặc
trưng. Tinh dầu có nhiều tác dụng điều trị khác nhau. Có loại tác dụng trên
hệ thần kinh trung ương, có loại lại kích thích dịch tiêu hóa, dịch dạ dày,
dịch ruột và dịch mật làm ta ăn ngon. Chúng có thể giúp tiêu hóa tốt và
điều hòa các chức năng của ruột. Người ta dùng dung dịch etanol – nước
ngâm với các vị thuốc có tinh dầu để xoa chống bệnh thấp khớp. Chúng tác
dụng bằng cách tăng sự dồn máu tại các vùng xử lý. Mỗi tinh dầu có thành
phần hóa học và cấu phần chính khác nhau nên có những hoạt tính trị bệnh
khác nhau (Lê Ngọc Thạch, 2003).
1.4 Ảnh hưởng của các chất điều hòa tăng trưởng thực vật đến sự tăng
trưởng củ và tích lũy hợp chất thứ cấp
Ở thực vật, chất điều hoà tăng trưởng đóng vai trò quan trọng trong các quá
trình hình thành các cơ quan (thân, rễ, củ, chồi,…) cũng như sự chuyển đổi từ giai
đoạn tăng trưởng sang giai đoạn phát triển hay tích lũy các chất dinh dưỡng. Chính
vì thế, sự cân bằng hormone trong tế bào thực vật có ý nghĩa quy ết định. Sự cân
bằng được thiết lập trên cơ sở hai nhóm có hoạt tình trái ngư ợc nhau: nhóm có tác

dụng kích thích sinh trưởng và nhóm có tác dụng ức chế sinh trưởng (Vũ Văn Vụ,
1997).
1.4.1 Auxin
Auxin kích thích phân chia của tượng tầng, đồng thời giúp sự phân hóa của
các mô dẫn (libe và mạch mộc). Auxin có khả năng cảm ứng trực tiếp sự phân hóa
tế bào nhu mô thành các tổ chức mô dẫn (Bùi Trang Việt, 2000).
Ở Pinellia ternate khi bổ sung 2,4-D ở nồng độ thấp vào môi trường nuôi
cấy giúp cảm ứng tạo củ, với 2,4-D 0,2 mg/l tỉ lệ cảm ứng tạo củ từ cuống lá và lá