ẢNH hưởng của môi TRưỜNG NUÔI cấy và QUANG CHU kỳ đến SINH TRưỞNG IN VITRO của một số GIỐNG KHOAI tây (SOLANUM TUBEROSUM l ) có KIỂU GENE THÍCH ỨNG KHÁC NHAU

NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
2013

DIỄN ĐÀN KHOA HỌC
28

ẢNH HƢỞNG CỦA MÔI TRƢỜNG NUÔI CẤY VÀ QUANG CHU KỲ ĐẾN
SINH TRƢỞNG IN VITRO CỦA MỘT SỐ GIỐNG KHOAI TÂY (SOLANUM
TUBEROSUM L.) CÓ KIỂU GENE THÍCH ỨNG KHÁC NHAU

TS. Phạm Xuân Tùng,
ThS. Phạm Phong Hải & Nguyễn Thị Ánh Dung
Trường Đại học Yersin Đ{ Lạt

Tóm tắt
Ảnh hưởng của hàm lượng GA3 và NAA trong môi trường nuôi cấy v{ quang chu kỳ (QCK) lên sinh trưởng của
c}y khoai t}y được khảo sát với hai nhóm giống có kiểu hình thích ứng quang chu kỳ kh|c nhau, ng{y d{i ôn đới và
ngày ngắn nhiệt đới núi cao. Kết quả cho thấy các giống ngày dài có phản ứng dương tính với sự gia tăng GA3 đến 0,3
mg/l trong môi trường nuôi cấy v{ QCK đến 16h và bị ức chế sinh trưởng khi gia tăng NAA lên trên 0,1 mg/l. C|c
giống ngày ngắn có xu hướng tăng sinh khối, nhưng không tăng chiều cao, với sự kéo d{i quang chu kỳ đến 16h và gia
tăng GA3 trong môi trường nuôi cấy, trong khi cần nhiều NAA hơn để tăng trưởng. Tuy vậy, NAA ở hàm lượng 0,3
mg/l ức chế sinh trưởng cây ở cả hai nhóm giống.
Abstract
Influence of culture media and photoperiod on in vitro growth of potato cultivars
(Solanum tuberosum L.) of different genotypes of adaptation
The Influence of different levels of GA3, NAA and photoperiods in culture medium on the growth of potato
plantlets in vitro was investigated with two groups of potato cultivars of different origins, namely long day temperate
region and short day tropical highlands. The results obtained indicated that the long day cultivars responded
positively with increasing levels of GA3 of up to 0.3 mg/l and prolonged photoperiod of 16h, but their growth was
significantly inhibited with NAA concentration higher than 0.1 mg/l. The short day cultivars exhibited the tendency
of increase in total weight of the plantlets, but not the plant height, under the photoperiod of 16h and increasing

levels of GA3 while needed higher concentration of NAA in the medium to grow. Nevertheless, NAA level of 0.3 mg/l
severely supressed growth of both cultivar groups.

I. ĐẶT VẤN ĐỀ
ây khoai tây trồng trọt (Solanum
tuberosum L.) có nguồn gốc từ
vùng núi Andes, Nam Mỹ. S.
tuberosum được chia thành hai loài phụ
(subspecies): Subsp. tuberosum và subsp.
andigena. Subsp. tuberosum được tìm thấy chủ
yếu ở vùng đồng bằng Trung - Nam Chile và
Nam Bolivia, thích ứng với điều kiện ngày dài
của vùng ôn đới. Subsp. andigena phân bố hầu
hết ở vùng núi cao trải dài từ Venezuela,
Equador, Peru, Bắc Bolivia và thích ứng với điều
kiện ngày ngắn, nhiệt độ thấp của vùng nhiệt
đới núi cao. Các bằng chứng khảo cổ và thực
nghiệm cho thấy, các mẫu khoai tây được người
Tây Ban Nha di thực về châu Âu khoảng giữa
thế kỷ 16 là từ Mexico và thuộc subsp. andigena
(Hawkes, 1982; Hans Ross, 1986). Quá trình
thuần hóa, lai tạo, chọn lọc tại châu Âu đã dẫn
đến sự hình thành nhóm giống neo-tuberosum
thích ứng với điều kiện ngày dài. Do hầu hết các
đặc tính hình thái và thích ứng của neo-
tuberosum là rất tương đồng với subsp.
tuberosum nên nhóm giống này được gộp chung
vào subsp. tuberosum.
C
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

2013

DIỄN ĐÀN KHOA HỌC
29

Ngày nay, hầu hết giống khoai tây sản
xuất phổ biến được chọn tạo ở vùng ôn đới và
thuộc subsp.tuberosum. Các giống này thích
ứng với điều kiện ngày dài, sinh trưởng mạnh và
tạo củ tốt trong điều kiện ngày dài. Trong điều
kiện ngày ngắn (khoảng 12 giờ/ngày) các giống
này sinh trưởng hạn chế và tạo củ rất sớm nên
năng suất thường thấp hơn tiềm năng có được
trong điều kiện ngày dài. Các giống thuộc subsp.
andigena, hoặc có nền di truyền andigena, chỉ
được trồng chủ yếu ở các vùng nhiệt đới núi cao,
nơi quang chu kỳ chỉ 12 giờ/ngày. Trong điều
kiện ngày dài, nhiệt độ cao, các giống này sinh
trưởng kéo dài, không hoặc tạo củ rất kém. Các
quan sát cho thấy, trong nuôi cấy, nhân giống in
vitro, các giống khoai tây có phản ứng khác
nhau rất rõ rệt với điều kiện môi trường khác
nhau, nhưng chưa có nghiên cứu nào cho cho
thấy sự khác biệt này liệu có liên quan đến kiểu
hình thích ứng khi giống được chọn tạo.
Báo cáo này trình bày kết quả khảo sát
ảnh hưởng của môi trường nuôi cấy đến sinh
trưởng cây in vitro của một số giống khoa tây
thuốc hai nhóm giống được chọn tạo trong điều
kiện khác nhau (kiểu hình thích ứng): Ôn đới

(ngày dài)và nhiệt đới núi cao (ngày ngắn). Trên
cơ sở đó, đề xuất điều kiện môi trường dinh
dưỡng và nuôi cây in vitro thích hợp đối với
từng kiểu hình thích ứng phục vụ công tác nhân
giống ứng dụng kỹ thuật nuôi cấy mô.
II. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
1. Vật liệu
 Giống có kiểu hình thích ứng với ngày
dài vùng ôn đới (quang chu kỳ dài): Atlantic,
Marcy, Chipeta (nguồn gốc Bắc Mỹ) và Sunto
(nguồn gốc Hàn Quốc).
 Giống có kiểu hình thích ứng với ngày
ngắn (quang chu kỳ ngắn): TKC33, BW7, BW10
(do Trung tâm Khoai tây Quốc tế lai tạo tại
Peru, thích ứng với điều kiện nhiệt đới núi cao,
ngày ngắn Peru) và TK96.1 (G6) (nguồn gốc Đà
Lạt).
2. Phƣơng pháp nghiên cứu
Các thí nghiệm được tiến hành tại phòng
thí nghiệm nuôi cấy mô thực vật, Khoa Công
nghệ Sinh học, trường Đại học Yersin Đà Lạt, với
nhiệt độ trung bình 25 ±2
o
C. Môi trường nuôi
cấy cơ bản Murashighe & Skoog (1962) có bổ
sung sucrose 30gr/lít sucrose, agar 8gr/lít, với
chất điều hòa sinh trưởng được bổ sung theo
yêu cầu của các nghiệm thức cần khảo sát và
chuẩn độ pH 5,7±0,1. Các biện pháp kỹ thuật

khác được thực hiện theo cách thông thường áp
dụng cho nuôi cấy mô thực vật.
Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của
gibberelin (GA
3
) và naphtalene acetic acid
(NAA) đến sinh trưởng in vitro của các giống
khoai tây có kiểu hình sinh trưởng khác nhau.
Thí nghiệm gồm hai yếu tố, được bố trí
theo thể thức thừa số (factorial design) như sau:
- Yếu tố G: 8 giống khoai tây thuộc hai
nhóm thích ứng mô tả tại phần Vật liệu. Mẫu
thí nghiệm là đoạn thân một đốt (các đốt 1-3 từ
ngọn xuống) từ các cây in vitro có tình trạng
sinh trưởng khỏe, sạch bệnh của các giống được
nuôi cấy từ trước.
- Yếu tố M: các công thức chất điều hoà
sinh trưởng, gồm:
M
o
: GA
3
0,0 mg/l + NAA 0,0 mg/l
M
1
: GA
3
0,1 mg/lít (l) + NAA 0,2 mg/l
M
2

: GA
3
0,1 mg/l + NAA 0,3 mg/l
M
3
: GA
3
0,2 mg/l + NAA 0,1 mg/l
M
4
: GA
3
0,3 mg/l + NAA 0,1 mg/l
Các tổ hợp nghiệm thức được bố trí hoàn
toàn ngẫu nhiên trên giàn nuôi có cường độ ánh
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
2013

DIỄN ĐÀN KHOA HỌC
30

sáng 3000 lux, quang chu kỳ 12 giờ, với ba lần
lặp lại, mỗi lần lặp lại là năm mẫu cây trong một
chai serum 250 ml. Các chỉ tiêu chiều cao cây
(cm), và trọng lượng trung bình cây (mg) được
thu thập sau 3 tuần nuôi cấy.
Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của
quang chu kỳ đến sinh trưởng cây của các giống
khoai tây có kiểu hình thích ứng khác nhau.
Tám giống khoai tây vật liệu được bố trí

hoàn toàn ngẫu nhiên với ba lần lặp lại, với mẫu
cây, số mẫu, cường độ ánh sáng như được mô tả
trong thí nghiệm 1, trong điều kiện hai quang
chu kỳ: Q1 = 12 giờ (h) chiếu sáng, Q2 = 16 h
chiếu sáng.
Môi trường nuôi cấy là MS có bổ sung
sucrose 30 gr/l, agar 8 gr/l, GA3 0,1 mg/l, NAA
0,1 mg/l. Các số liệu thu thập được tiến hành
tương tự như với thí nghiệm 1.
III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
1. Ảnh hƣởng của môi trƣờng nuôi cấy
Nhìn chung, các giống khoai tây đều có xu
hướng phản ứng rõ với sự thay đổi hàm lượng
GA3 và NAA trong môi trường nuôi cấy. Các
quan sát cho thấy mặc dù NAA có ảnh hưởng
kích thích sinh trưởng cây (chiều cao và trọng
lượng cây trung bình), sự gia tăng hàm lượng
NAA trong môi trường cao quá mức 0,1 mg/l có
ảnh hưởng tiêu cực đến sinh trưởng cây ở hầu
hết các giống (Bảng 1 & 2).
Nhóm giống có nguồn gốc ôn đới có phản
ứng dương tính mạnh với sự gia tăng hàm lượng
GA3 trong môi trường nuôi cấy. Gia tăng hàm
lượng GA3 từ 0,1 đến 0,2 và 0,3 mg/l có xu
hướng tăng cường kích thích sinh trưởng, gia
tăng chiều cao và trọng lượng trung bình /cây ở
các giống thuộc nhóm này (Bảng 1 & 2). Trong
thí nghiệm này, môi trường thích hợp nhất với
nhóm giống này là MS + GA3 0,2-0,3 mg/l +
NAA 0,1 mg/l.

Với nhóm giống có nguồn gốc nhiệt đới
núi cao, tình hình diễn ra khá phức tạp. Nhìn
chung, sự gia tăng GA3 trong môi trường từ 0,1
(M
1
) lên đến 0,3 mg/l (M
4
) không có ảnh hưởng
rõ rệt đến sinh trưởng cây. NAA có tác dụng
kích thích sinh trưởng tốt ở hàm lượng 0,1 (M
4
)
đến 0,2 mg/l (M
1
), nhưng ngược lại khi tăng
hàm lượng lên 0,3 mg/l (M
2
)(Bảng 1 & 2). Với
các giống TKC33, TK96.1 và BW7 tăng trưởng
khối lượng cây tốt nhất trên môi trường có 0,3
mg/l GA3 và 0,1 NAA (M4), trong khi đó BW10
tăng trưởng mạnh nhất trên môi trường có 0,1
mg/l GA3 và 0,2 mg/l NAA (Bảng 2). Trong môi
trường MS có bổ sung 0,3 mg/l GA
3
và 0,1 mg/l
NAA, chiều cao cây giống TKC33 đạt 4,9 cm, và
giảm dần trên môi trường M
1
, M

2
, M
0
(Bảng 1).
Giống TK96.1 có xu hướng sinh trưởng tốt hơn
trên môi trường có hàm lượng NAA cao hơn
trong thí nghiệm này (M
1
và M
2
). Hàm lượng
GA3 cao và NAA thấp trong môi trường có xu
hướng ức chế tăng trưởng chiều cao cây của
giống này (Bảng 1). Trong khi đó, BW7 và BW10
không có phản ứng rõ ràng khi tăng hàm lượng
GA3 từ 0,1 lên 0,2 và 0,3 mg/l, nhưng tăng
trưởng cây bị ức chế khi tăng hàm lượng NAA từ
0,2 lên 0,3 mg/l (Bảng 1).
Có thể thấy giữa các giống khoai tây có sự
khác biệt rất có ý nghĩa thống kê (Bảng 1 & 2).
Khác biệt giữa các môi trường cũng rất có ý
nghĩa, trong đó ảnh hưởng kích thích của các
chất điều hòa sinh trưởng là rất rõ và cho các
khác biệt rất có ý nghĩa so với môi trường không
có chất điều hòa sinh trưởng (Bảng 1&2).

NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
2013

DIỄN ĐÀN KHOA HỌC

31

Bảng 1. Chiều cao cây của tám giống khoai tây nuôi cấy in vitro trên năm môi trƣờng
MS có bổ sung GA
3
và NAA với hàm lƣợng khác nhau.

M0
M1
M2
M3
M4
Trung bình
Atlantic
4,1 mn
5,3 jk
4,4 lm
6,4 g-i
8,1 d
5,7 c
Sunto
4,9 kl
4,9 kl
4,4 lm
4,4 lm
5,9 i
4,9 d
Marcy
4,2 l-n
4,4 lm

3,9 mn
5,8 ij
4,9 kl
4,7 d

5,2 jk
7,8 de
8,1 d
11,4 a
10,0 b
8,5 a
TKC33
2,2 r
4,4 lm
2,7 p-r
3,1 op
4,9 kl
3,5 e
TK96.1
2,3 qr
6,4 hi
5,2 jk
4,9 kl
3,1op
3,9 e
BW7
2,9 pq
7,4 ef
6,0 i
9,1 c

6,8 f-h
6,4 b
BW10
3,7 no
9,3 c
7,2 fg
5,9 i
6,4 hi
6,5 b
Trung bình
3,7 c
6,0 a
5,2 ab
6,4 a
6,3 a

CV (%)
5,26
Prob (A)
**
Prob (B)
**
Prob (AB)
**
Chú thích: ** Trong cùng cột, giá trị
trung bình của các tổ hợp nghiệm thức, trung
bình của giống và trung bình của môi trường có
cùng ký tự không khác biệt có ý nghĩa với P ≤
0,01 theo Duncan’s multiple range test (DMRT).

CV: hệ số biến động.
M
0
– M
4
: Xem phần vật liệu và phương
pháp.
Bảng 2. Trọng lƣợng trung bình /cây của tám giống khoai tây nuôi cấy in vitro trên năm
môi trƣờng MS có bổ sung GA
3
và NAA với hàm lƣợng khác nhau.

M
0

M
1

M
2

M
3

M
4

Trung bình
Atlantic
53 f-h

48 g-j
24 p-s
66 c-e
99 ab
58 c
Sunto
47 g-k
51 g-i
43 i-m
101 a
45 h-m
58 c
Marcy
36 l-o
33 n-p
30 n-q
43 i-m
24 q-s
33 d
Chipeta
45 h-l
93 ab
91 b
97 ab
74 c
80 a
TKC33
13 t
38 k-n
16 st

37 l-o
57 fg
32 d
TK96.1
8 t
39 j-n
37 l-o
36 no
50g-i
34 d
BW7
17 r-t
71 cd
55 fg
97 b
100 a
68 b
BW10
28 o-q
63 ef
38 k-n
36 l-o
26 p-r
38 d
Trung bình
31 c
55 a
41 b
64 a
59 a

CV (%)
8,67
Prob (A)
**
Prob (B)
**
Prob (AB)
**
Chú thích: Tương tự Bảng 1.
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
2013

DIỄN ĐÀN KHOA HỌC
32

2. Ảnh hƣởng của quang chu kỳ
Kết quả thí nghiệm cho thấy quang chu kỳ
16 h có hiệu quả gia tăng chiều cao cây một cách
có ý nghĩa ở các giống có nguồn gốc ôn đới.
Điều này phù hợp với dự kiến của các tác giả.
Trong khi đó, các giống có nguồn gốc nhiệt đới
núi cao không có phản ứng hoặc có xu hướng
rút ngắn chiều cao cây (Bảng 3). Kết quả này có
vẻ trái với quy luật chung là trong điều kiện
ngày dài, cây tổng hợp được nhiều gibberelin
hơn, và do đó có xu hướng vươn cao hơn. Tuy
nhiên, sức sinh trưởng của thực vật nói chung
được điều tiết không chỉ bởi một loại
phytohormone, mà do sự phối hợp của cùng

một lúc nhiều loại phytohormones. Tổ hợp các
loại hormones này trong những điều kiện môi
trường sinh thái cụ thể dẫn đến những tình
trạng sinh trưởng cụ thể. Kết quả từ thí nghiệm 1
cho thấy các giống thuộc nhóm này có nhu cầu
auxin (NAA) khá cao để có thể tăng trưởng
chiều cao cây mạnh, trong khi GA3 ít có ảnh
hưởng đến tăng trưởng chiều cao cây. Cũng có
thể thấy, mặc dù không có tăng trưởng về chiều
cao cây, tăng trưởng chung về sinh khối, thể
hiện qua trọng lượng trung bình/cây, của nhóm
giống ngày ngắn trong điều kiện quang chu kỳ
dài (16h) là rất đáng kể và không thua kém
nhóm giống ngày dài (Bảng 3).


Bảng 3. Chiều cao cây và trọng lƣợng cây trung bình của tám giống khoai tây nuôi cấy in
vitro trong hai điều kiện quang chu kỳ khác nhau.

Chú thích: ** trong mỗi chỉ tiêu, các giá trị trung bình có cùng ký tự không các biệt có ý nghĩa với
P ≤ 0,01 theo DMRT.


Chiều cao trung bình/cây
(cm)
Trọng lượng trung bình/ cây
(mg)

Q1=12 h
Q2=16h
Q1=12 h
Q2=16h
Atlantic
5,4 ef
5,8 d
54 ef
97 c
Sunto
5,8 d
6,7 c
51 f
122 b
Marcy
5,2 f
6,0 d
8 h

19 g
Chipeta
5,7 de
7,5 b
76 d
161 a
TKC33
4,8 g
4,6 g
19 g
49 f
TK96.1
4,6 g
4,1 h
15 gh
51f
BW7
5,8 d
4,7 g
104 c
49 f
BW10
8,7 a
6,6 c
60 e
78d
Trung bình
5,7
5,7
54

CV(%)
2,67
5,36
Prob
**
**
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
2013

DIỄN ĐÀN KHOA HỌC
33

Kết quả thu được từ thí nghiệm này là phù
hợp với kết quả từ thí nghiệm 1, khi các giống
ngày dài và giống ngày ngắn được nuôi cấy trên
các môi trường in vitro có hàm lượng GA3 và
NAA khác nhau. Các giống ngày dài sinh trưởng
mạnh hơn khi hàm lượng GA3 trong môi trường
tăng (tương ứng với sự kéo dài quang chu kỳ),
nhưng bị ức chế khi tăng NAA. Các giống ngày
ngắn ít mẫn cảm hơn với hàm lượng gia tăng của
GA3 và cần nhiều NAA hơn để tăng trưởng.
IV. KẾT LUẬN
1) Trong điều kiện quang chu kỳ 12h, các
giống khoai tây có nguồn gốc ôn đới (ngày dài)
sinh trưởng và tăng trưởng sinh khối tốt hơn khi
hàm lượng GA3 trong môi trường tăng, trong
nghiên cứu này là từ 0,1 đến 0,3 mg/l. Hàm
lượng GA3 trong môi trường nuôi cấy thích hợp

là 0,2-0,3 mg/l.
2) Với cùng điều kiện quang chu kỳ 12h,
các giống khoai tây có nguồn gốc nhiệt đới núi
cao (ngày ngắn) không phản ứng với sự gia tăng
hàm lượng GA3 trong môi trường nuôi cấy và
cần nhiều NAA hơn để tăng trưởng. Hàm lượng
NAA thích hợp trong môi trường là 0,2 mg/l.
3) Hàm lượng NAA trong môi trường ở
mức 0,3 mg/l có ảnh hưởng ức chế sinh trưởng
cây khoai tây in vitro.
4) Quang chu kỳ 16h có ảnh hưởng gia
tăng đáng kể chiều cao cây và sinh khối các
giống khoai tây ngày dài nuôi cấy in vitro. Với
các giống ngày ngắn, quang chu kỳ 16h có tác
dụng tăng sinh khối chung, nhưng không có tác
dụng gia tăng chiều cao cây một cách có ý
nghĩa.


Tài liệu tham khảo
1. Hawkes, J.G., (1982), History of the
potato. In: The potato crop. P.M. Harris (ed.),
2. Chapman & Hall, John Willey & Sons,
New York-London.
3. Murashige, T. and F. Skoog (1962), A
revised medium for rapid growth and bioassays
with tobacco tissue cultures. Physiologia
Plantarum 15, 473-497.
4. Ross, H. (1986), Potato breeding-
problems and perspectives, Verlag Paul Parey.