nghiên cứu sản xuất sinh khối rễ cây hoàng liên gai làm nguồn dược liệu sản xuất berberin bằng công nghệ khí canh

i

MỤC LỤC

Trang
MỤC LỤC i
DANH MỤC CÁC BẢNG iv
DANH MỤC CÁC HÌNH vii
PHẦN I: MỞ ĐẦU 1
1.1 Tính cấp thiết 1
1.2 Mục tiêu 3
1.3 Yêu cầu 3
1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3
1.4.1. Ý nghĩa khoa học 3
1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn 4
1.5 Tính mới 4
1.6 Tính độc đáo 4
PHẦN II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 5
2.1 Phân loại, đặc điểm hình thái và giá trị sử dụng 5
2.1.1 Phân loại, đặc điểm hình thái và phân bố 5
2.1.2 Giá trị sử dụng 6
2.2 Ứng dụng của công nghệ thuỷ canh, khí canh trong sản xuất nông
sản 8

2.3 Ứng dụng công nghệ thuỷ canh và khí canh trong việc nhân nhanh
giống cây trồng 9

2.4 Tình hình nghiên cứu cây Hoàng liên gai trong và ngoài nước 12
PHẦN III: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP 16
3.1 Đối tượng, thời gian và địa điểm nghiên cứu 16
3.2. Nội dung nghiên cứu 16

3.3. Các phương pháp nghiên cứu 18
3.4 Các kỹ thuật sử dụng 19
3.5 Bố trí thí nghiệm 19
3.5.1Nội dung 1: Nghiên cứu tạo vật liệu khởi đầu 19
ii

3.5.2. Nội dung 2: Nghiên cứu khả năng sản xuất sinh khối và một số
giải pháp tăng cường năng suất sinh khối cây hoàng liên gai
bằng công nghệ khí canh tại Hà Nội 21

3.5.3. Nội dung 3: Nghiên cứu khả năng sản xuất sinh khối và một số
giải pháp tăng cường năng suất sinh khối cây hoàng liên gai
bằng công nghệ khí canh tại Sapa 25

3.5.4.Nội dung 4: Nghiên cứu thu hoạch, đánh giá các hoạt chất làm
thuốc của nguồn sinh khối tạo ra 27

PHẦN IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29
4.1. Kết quả nghiên cứu tạo vật liệu khởi đầu 29
4.1.1. Kết quả điều tra thu thập nguồn gen cây Hoàng liên gai tại Lào
Cai 29

4.1.2 Nghiên cứu đánh giá giá trị dược lý của mẫu giống Hoàng liên
gai thu thập được 30

4.1.3Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ các chất auxin xử lý
kích thích ra rễ cành giâm nhằm tạo vật liệu sớm đưa vào thử
nghiệm trồng khí canh 31

4.1.4 Kết quả nghiên cứu phương pháp tạo nguồn vật liệu bằng gieo

hạt in vitro 34

4.2. Nghiên cứu khả năng sản xuất sinh khối và một số giải pháp tăng
cường năng suất sinh khối cây hoàng liên gai bằng công nghệ khí
canh tại Hà Nội 37

4.2.1 Nghiên cứu khả năng nhân giống in vivo cây Hoàng liên gai
bằng công nghệ khí canh tại Hà Nội 37

4.2.2 Kết quả nghiên cứu xác định ảnh hưởng của dung dịch dinh
dưỡng đặc hiệu (thành phần dinh dưỡng, pH, EC,…) tới sự
sinh trưởng phát triển và tạo sinh khối rễ của cây Hoàng liên
gai tại Hà Nội 39

4.2.3 Nghiên cứu xác định ảnh hưởng của chế độ phun dinh dưỡng
tới sự sinh trưởng phát triển và tạo sinh khối rễ của cây Hoàng
liên gai 43

iii

4.2.4 Kết quả nghiên cứu xác định ảnh hưởng của nhiệt độ dung dịch
dinh dưỡng tới sự sinh trưởng phát triển và tạo sinh khối rễ của
cây Hoàng liên gai tại Hà Nội 46

4.2.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của các nhân tố ngoại cảnh (nhiệt độ
môi trường, ánh sáng) tới sự sinh trưởng phát triển của cây
Hoàng liên gai tại Hà Nội 49

4.2.6. Kết quả nghiên cứu biện pháp thu hoạch sinh khối rễ cây
Hoàng liên gai để tăng năng suất trong khí canh tại Hà Nội 54


4.3 Kết quả nghiên cứu khả năng sản xuất sinh khối và một số giải pháp
tăng cường năng suất sinh khối cây hoàng liên gai bằng công nghệ
khí canh tại Sapa 57

4.3.1 Kết quả nghiên cứu khả năng nhân giống in vivo cây Hoàng
liên gai bằng công nghệ khí canh tại Sa Pa 57

4.3.2 Kết quả nghiên cứu xác định ảnh hưởng của nhiệt độ dung dịch
dinh dưỡng đến sự sinh trưởng phát triển và tạo sinh khối rễ
của cây Hoàng liên gaitại Sa Pa 61

4.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của các nhân tố ngoại cảnh (nhiệt độ
môi trường, ánh sáng) của vùng Sa Pa tới sự sinh trưởng phát
triển của cây Hoàng liên gaitại Sa Pa 64

4.3.4 Kết quả nghiên cứu khả năng tạo sinh khối rễ của cây Hoàng
liên gai trong khí canh so với trồng địa canh tại Sa Pa 68

4.4 Kết quả nghiên cứu thu hoạch, đánh giá các hoạt chất làm thuốc của
nguồn sinh khối tạo ra 73

4.4.1 Nghiên cứu thu hoạch sản phẩm (thời gian, sản phẩm, cách thu
hoạch 1 lần hoặc nhiều lần). 73

4.4.2 Kết quả phân tích đánh giá các hoạt chất làm thuốc trong rễ cây
Hoàng liên gai tạo ra bằng khí canh và nguồn trong tự nhiên 76

PHẦN V: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 77
5.1 Kết luận: 77

5.2 Đề nghị 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO 79
iv


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang

Bảng 1. Kết quả đánh giá hàm lượng berberin trong cây Hoàng liên gai
thu thập được ngoài tự nhiên (tại Sapa-Lào Cai) 31

Bảng 2: Ảnh hưởng của các chế độ khử trùng khác nhau đến tỷ lệ sống
của mẫu nuôi cấy (sau 10 ngày theo dõi) 34

Bảng 3. Ảnh hưởng của các nền môi trường khác nhau đến sự cảm ứng
hình thành chồi của mẫu nuôi cấy (sau 30 ngày theo dõi) 35

Bảng 4. Kết quả ảnh hưởng của nồng độ chất kích thích ra rễ αNAA đến
khả năng hình thành rễ mới của cây Hoàng liên gai trên hệ
thống khí canh tại Hà Nội 38

Bảng 5. Kết quả theo dõi sự ra rễ, ra lá và tái sinh trưởng của cây Hoàng
liên gai trong khí canh sau trồng 1 tháng 39

Bảng 6. Kết quả theo dõi sự sinh trưởng của cây Hoàng liên gai trong khí
canh sau trồng 3 tháng 40

Bảng 7. Kết quả theo dõi sự sinh trưởng của cây Hoàng liên gai trong khí
canh sau trồng 6 tháng 40


Bảng 8. Ảnh hưởng của ngưỡng dung dịch dinh dưỡng đến sự ra rễ và tái
sinh trưởng của cây Hoàng liên gai trong khí canh sau trồng 1
tháng 41

Bảng 9. Ảnh hưởng của ngưỡng dung dịch dinh dưỡng đến sự sinh trưởng
của cây Hoàng liên gai trong khí canh sau trồng 6 tháng 42

Bảng 10. Khả năng ra rễ và tái sinh trưởng của cây Hoàng liên gai trong
khí canh tại Hà Nội sau trồng 1 tháng ở các chế độ phun khác
nhau 43

Bảng 11. Khả năng sinh trưởng phát triển của cây Hoàng liên gai trong khí
canh tại Hà Nội sau trồng 9 tháng ở các chế độ phun khác nhau 45

Bảng 12. Nhiệt độ dung dịch của các công thức 46
v

Bảng 12. Ảnh hưởng của nhiệt độ dung dịch dinh dưỡng đến khả năng ra
rễ, sự sinh trưởng phát triển của cây Hoàng liên gai trồng trong
khí canh tại Hà nội sau 5 tháng theo dõi 48

Bảng 13. Đánh giá khả năng ra rễ và sự sinh trưởng của cây Hoàng liên
gai trồng vào mùa thu trong khí canh tại Hà Nội 50

Bảng 14. Đánh giá khả năng ra rễ và sự sinh trưởng của cây Hoàng liên
gai trồng vào mùa đông trong khí canh tại Hà Nội 51

Bảng 15. Đánh giá khả năng ra rễ và sự sinh trưởng của cây Hoàng liên
gai trồng vào mùa xuân trong khí canh tại Hà Nội 52


Bảng 16. Đánh giá khả năng ra rễ và sự sinh trưởng của cây Hoàng liên
gai trồng vào mùa hè trong khí canh tại Hà Nội 53

Bảng 17. Khối lượng rễ cây Hoàng liên gai thu được ở các thời điểm thu
hoạch khác nhau 56

Bảng 18. Kết quả ảnh hưởng của nồng độ chất điều tiết sinh trưởng αNAA
đến khả năng ra rễ của cây Hoàng liên gai trồng trong khí canh
tại SaPa 60

Bảng 19. Nhiệt độ dung dịch của các công thức 61
Bảng 20.Ảnh hưởng của nhiệt độ dung dịch dinh dưỡng đến khả năng ra rễ,
sự sinh trưởng phát triển của cây Hoàng liên gai trồng trong khí
canh tại Sa Pa 63

Bảng 21. Diễn biến thời tiết khí hậu vùng Sa Pa từ tháng 7/2011-06/2012 65
Bảng 22. Động thái sinh trưởng phát triển của cây Hoàng liên gai trồng
trong khí canh trong các mùa khác nhau 66

Bảng 23. Sự cảm ứng ra lá và rễ mới của cây Hoàng liên gai khi trồng
bằng khí canh 68

Bảng 24. Sự sinh trưởng, phát triển của cây Hoàng liên gai trồng bằng
khí canh 69

Bảng 25. Khả năng tạo rễ của cây Hoàng liên gai khi trồng bằng khí canh 70
vi

Bảng 26. Sự sinh trưởng, phát triển của Hoàng liên gai khi trồng khí canh
và địa canh 71


Bảng 27. Khả năng tạo rễ của Hoàng liên gai trồng bằng khí canh
và địa canh 73

Bảng 28. Khối lượng rễ cây Hoàng liên gai thu được ở các thời điểm thu
hoạch khác nhau 74

Bảng 29. Ảnh hưởng của số lần thu hoạch đến sản lượng rễ cây Hoàng
liên gai trồng trong hệ thống khí canh 75




vii


DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang
Hình 1. Đồ thị về sự thay đổi các chỉ tiêu theo dõi của cành giâm Hoàng
liên gai khi xử lý αNAA ở các nồng độ khác nhau 33

Hình 2. Động thái tăng trưởng thân lá, ra rễ và tạo sinh khối rễ của cây
Hoàng liên gai trong khí canh ở các mức EC khác nhau sau
trồng 9 tháng 45

Hình 3. Biến động nhiệt độ môi trường và nhiệt độ dung dịch
của các công thức 47

Hình 4. Biến động hiệt độ môi trường và nhiệt độ dung dịch của

các công thức 62

Hình 5. Diễn biến thời tiết khí hậu vùng Sa Pa từ tháng 7/2011-06/2012 65

1

PHẦN I: MỞ ĐẦU
1.1 Tính cấp thiết
Việt Nam có 3.920 loài thực vật được dùng làm thuốc, chiếm 16% số
cây thuốc đã được biết trên thế giới. Chúng không chỉ có tác dụng chữa bệnh,
bồi bổ sức khoẻ mà còn góp phần xoá đói giảm nghèo. Tuy nhiên, một số cây
thuốc quý đang có nguy cơ tuyệt chủng do khai thác bừa bãi, thiếu quy hoạch
bảo tồn, cùng với việc xuất lậu cây thuốc tràn lan nên nguồn d
ược liệu thiên
nhiên quý của nước ta đang ngày càng cạn kiệt.Trong giai đoạn từ năm 2006,
mỗi năm có gần 50.000 tấn thực vật hoang dã bị khai thác và buôn bán bất
hợp pháp (Theo Cục kiểm lâm -Việt báo số 28/2/2006). Trong Sách Đỏ Việt
Nam 1996, Việt Nam có 24 loài thực vật thuộc diện nguy cấp thì đến Sách Đỏ
2004, Việt Nam có 191 loài, và Sách Đỏ 2007 đã liệt kê 196 loài (trong đó có
45 loài rất nguy cấp).
Họ Hoàng mộc, còn gọi là họ Hoàng liên gai (Berberidaceae), họ này
thuộc bộ Mao lương (Ranunculales). Họ chứa khoảng 570 loài, trong đó phần
lớn (khoảng 450 loài) thuộc về chi Berberis. Hoàng liên gai còn là nguồn gen
quý hiếm, trong rễ và thân có chứa berberin, hàm lượng 3 %, dùng làm thuốc
chữa bệnh đường ruột.
Hoàng liên gai không nằm trong danh sách đỏ của IUCN nhưng thuộc
nhóm đang nguy cấp (EN) trong Sách Đỏ Việt Nam 2007 và nằm trong nhóm Ia
của Nghị Định 32-CP. Số lượng cá thể đang bị suy giảm nghiêm trọng, ước tính
số lượ
ng cá thể hiện còn khoảng 50-100 cá thể/quần thể, giảm tới 80% trong

khoảng 10 năm trở lại đây. Các biện pháp bảo tồn tại chỗ (insitu) hiện nay tỏ ra
không có hiệu quả vì Hoàng liên gai vẫn bị khai thác ồ ạt và sản phẩm vẫn được
bày bán phổ biến ở chợ địa phương. Tại vườn cây thuốc của Viện Dược liệu tại
Sa Pa loài này đã trồng và bảo tồn, tuy nhiên s
ố lượng cá thể còn hạn chế. VQG
Hoàng Liên đã phối hợp với dự án Oxfarm Anh để nhân giống và giao cho các
hộ gia đình trong khu vực để gây trồng (Báo cáo dự án “Điều tra đánh giá tình
trạng bảo tồn các loài thực vật rừng nguy cấp, qúy hiếm thuộc danh mục nghị
2

định 32/2006/NĐ-CP theo vùng sinh thái”-Trung tâm Tài nguyên và Môi trường
Lâm nghiệp-Viện Điều tra Quy hoạch Rừng, tháng 12 năm 2010)
Chính vì vậy, nhiệm vụ đặt ra cho các nhà khoa học là phải nghiên cứu
tìm ra biện pháp nhân giống và bảo tồn loại cây này, đồng thời áp dụng các tiến
bộ khoa học công nghệ mới để nhân sinh khối loại cây dược liệu quý hiếm này.
Được biết Viện Công nghệ Sinh học – Viện KH&CN Việt Nam đã bước đầu
nghiên cứu thành công quy trình nhân nhanh sinh kh
ối mô của cây Hoàng Liên
gai trong điều kiện nuôi cấy mô.
Phương pháp nuôi cấy mô tế bào là phương pháp có hiệu quả để nhân
giống. Đây là phương pháp đang được ứng dụng rộng rãi trong việc nhân thương
mại một số lượng lớn các loài thực vật, bao gồm cả các loài cây thuốc quý (Rout
et al., 2000). Tuy nhiên, cho đến nay sự triển khai rộng rãi công nghệ này ngoài
sản xuất còn khá hạn chế. Do cây nuôi cấy mô được nhân ra trong điều kiện
nhân t
ạo (ánh sáng, nhiệt độ, môi trường dinh dưỡng,…) nên tiêu hao về điện
năng và hóa chất tương đối lớn chưa kể về trang thiết bị. Kết quả làm cho giá
thành sản xuất của cây nuôi cấy mô luôn cao khoảng trên 1000 đồng/cây, chưa
tính lãi suất.
Richard J. Stoner (1983)ở đại học Colorado Mỹ lần đầu tiên nghiên cứu

và áp dụng thành công công nghệ khí canh trong nhân giống cây trồng, bằng
cách phun ngắt quãng các dinh dưỡng và chất kích thích ra rễ trong các hộp
nhân giống 20 lần/gi
ờ. Công nghệ đã được tác giả nghiên cứu hoàn thiện cho
phép ra đời một công nghệ mới gọi là công nghệ RPB (Rapid Propagation
Biotechnology). Công nghệ này được xem như là bước đột phá trong lĩnh vực
nghiên cứu và sản xuất giống vô tính cây trồng. Các nhà nhân giống in vitro gọi
kỹ thuật này là thế hệ mới của công nghệ nhân giống và cho rằng đây sẽ là
phương pháp nhân giống vô tính cây trồng quan trọng của thế kỷ 21. Công nghệ
này cho phép nhân đượ
c nhiều loại cây trồng, chu kỳ nhân giống nhanh hơn,
nhiều hơn, công suất tăng 30 lần so với kỹ thuật truyền thống, tiết kiệm lao
động, vật liệu, giảm giá thành cây giống.
3

Việc kết hợp giữa công nghệ nuôi cấy mô tế bào với các công nghệ tiên
tiến như công nghệ thủy canh, khí canh để nhân giống và sản xuất cây trồng trên
quy mô công nghiệp là một bước đi có tính chất đột phá. Công nghệ khí canh do
Viện Sinh học Nông nghiệp – Trường ĐHNN Hà Nội nghiên cứu lần đầu tiên có
mặt tại Việt nam là một bước tiến có tính đột phá. Công nghệ thể hiện tính ưu việt
trong nhân giống và sả
n xuất những loại cây lấy củ và rễ. Xuất phát từ những yêu
cầu bức thiết của thực tế và những tiến bộ kỹ thuật đạt được, chúng tôi tiến hành
nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu sản xuất sinh khối rễ cây Hoàng liên gai làm
nguồn dược liệu sản xuất berberin bằng công nghệ khí canh ”
1.2 Mục tiêu
Đưa ra một công nghệ mới phối hợp giữa công nghệ nuôi cấ
y mô và công
nghệ khí canh nhằm tăng một cách đột phá sự hình thành sinh khối rễ của cây
Hoàng liên gai, làm cơ sở cho sự hình thành các xí nghiệp công nghiệp sinh học

sản xuất sinh khối dược liệu.
1.3 Yêu cầu
+ Thu thập được nguồn vật liệu nghiên cứu, tạo được sớm nhất nguồn cây
giống phục vụ cho nghiên cứu khí canh (có thể sử dụng kỹ thuật giâm cành)
+ Xây dựng được hệ thống tái sinh và nhân in vitro cho vậ
t liệu thu thập
được và tạo được nguồn nguyên liệu đưa ra trồng khí canh.
+ Xác định được các biện pháp kỹ thuật tác động phù hợp cho sản xuất sinh
khối rễ cây hoàng liên gai bằng công nghệ khí canh và sản xuất được 2-5kg
sinh khối rễ cây hoàng liên gai trong thời gian thực hiện, đồng thời bước đầu
đánh giá được thành phần hoạt chất trong sinh khối cây hoàng liên gai sản
xuất ra bằng công nghệ khí canh (nếu có thể).
1.4. Ý nghĩa khoa họ
c và thực tiễn
1.4.1. Ý nghĩa khoa học
‐ Đề tài cung cấp những dẫn liệu khoa học mới về khả năng nhân giống và
tạo sinh khối rễ cây hoàng liên gai (Berberidaceae)bằng công nghệ khí canh
4

‐ Các kết quả thu được sẽ làm cơ sở cho việc nghiên cứu và giảng dạy đối
với cây dược liệu Hoàng liên gai (Berberidaceae)
1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn
Đề xuất được một quy trình nhân giống và nuôi trồng sinh khối rễ cây
Hoàng liên gai (Berberidaceae) bằng công nghệ nuôi cấy mô và công nghệ khí
canh.
1.5 Tính mới
+ Các nghiên cứu về nhân in vitro/ in vivo và tạo sinh khối cây Hoàng liên gai
còn chưa được nghiên cứu nhiều tại Việt Nam
+ Lần đầu tiên thử nghi
ệm phương pháp khí canh trong nghiên cứu cây Hoàng

liên gai
1.6 Tính độc đáo
Sử dụng tổ hợp các công nghệ nuôi cấy mô tế bào và công nghệ khí canh
nhằm điều khiển chủ động sự hình thành cây giống và sinh khối làm cơ sở cho
việc hình thành các xí nghiệp công nghiệp sinh học sản xuất sinh khối dược
liệu.Lần đầu tiên ở Việt Nam đã tiến hành nghiên cứu ứng dụng công nghệ nuôi
cấy mô và công nghệ khí canh để rút ngắn th
ời gian nhân giống vàcó thể tạo
đượcmột khối lượng lớn sinh khối rễ cây Hoàng liên gai (Berberidaceae) trong
một thời gian ngắn
5


PHẦN II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU
2.1 Phân loại, đặc điểm hình thái và giá trị sử dụng
2.1.1 Phân loại, đặc điểm hình thái và phân bố
Trong một số hệ thống phân loại cũ thì họ Berberidaceae chỉ chứa 4 chi
(Berberis, Epimedium, Mahonia, Vancouveria), còn các chi khác được xếp vào
các họ khác nhau như Leonticaceae (Bongardia, Caulophyllum,
Gymnospermium, Leontice), Nandinaceae (Nandina) và Podophyllaceae
(Achlys, Diphylleia, Dysosma, Jeffersonia, Podophyllum, Ranzania).
Hoàng liên gai (Berberis juliane Schneid.)
thuộc họ Hoàng mộc (Berberidaceae), bộ Mao
lương (Ranunculales), chi Berberis, là loài cây
bụi, cao 2 - 3 m, thân và rễ
có màu vàng đậm,
phân cành nhiều, có gai dài, chia 3 nhánh, mọc
dưới các túm lá. Lá mọc vòng 3 - 7 cái, gần như
không cuống, phiến lá cứng hình thuôn, nhọn 2
đầu, hơi bóng ở mặt trên, dài 3 - 9cm, rộng 1,2 -

2,5cm, mép có răng cưa nhỏ và đều. Hoa nhiều
(10 - 30 cái), mọc ở giữa các túm lá. Hoa nhỏ,
cuống dài 1 - 1,3cm, màu vàng nhạt.

Tổng bao hình mác rộng. Lá đài hình trứng ngược, xếp thành 2 vòng,
những vòng trong lớn hơn vòng ngoài.Quả mọng hình trái xoan, khi chín có màu
tím đen, trong chứa 3 - 4 hạt đen.
Cánh hoa nhỏ hơn đ
ài, hình trứng thuôn, đỉnh lõm, gốc có 2 tuyến nhầy.
Nhị ngắn hơn cánh hoa, bao phấn hình trứng. Bầu hình trụ tròn, hơi phồng ở
giữa, chứa 1 - 2 noãn. Quả mọng hơi hình bầu dục hoặc hình trứng thuôn, đầu
nhụy tồn tại rõ, khi chín màu đen hơi có phấn hạt. Mùa hoa tháng 5 - 6, mùa quả
tháng 6 - 10. Thân cành bị chặt nhưng vẫn có khả năng tái sinh chồi. Hoa, quả
nhiều có khả năng trồng được bằng hạ
t. (Sách đỏ Việt Nam - trang 70).
6

Theo Phạm Hoàng Hộ - Cây cỏ Việt Nam (quyển 1) thì Hoàng liên gai
(Berberis wallichiana DC.) là loại tiểu mộc cao 2-3m, nhánh không lông. Lá
đơn, hình bầu dục thon, nhọn 2 đầu, bìa có răng thưa, dày, cứng, không lông,
gân phụ, có 6-7 cặp lá; cuống dày 4-6mm; gai dài 1-2cm, thường chẻ 3 từ đáy.
Cánh hoa màu vàng, 5-8mm. Hoàng liên gai chứa berberin, dùng trị kiết, bệnh
mắt, hạ huyết áp. Loài này thường được trồng ở Sapa.
Hoàng liên gai được coi là loài đặc hữu của Trung Quốc, nhưng được
trồng làm cảnh ở nhiều n
ơi trên thế giới như: Cộng hòa Séc, Cộng hòa liên bang
Đức, Hợp chủng quốc Hoa Kỳ. Ở Việt Nam, Hoàng liên gai được phát hiện mọc
ở độ cao 1300-1400m ở Quản Bạ tỉnh Hà Giang và trên 1600m (thị trấn Sa Pa,
xã Sa Pả, xã Tả Phìn, xã Tả Giàng Phình (huyện Sa Pa) trong rừng kín thường
xanh ()

2.1.2 Giá trị sử dụng
Hoàng liên gai có thể thu hái thân cây và rễ cây, sau đó rửa sạch, cắt ngắn
phơi hoặc sấy khô dùng làm thuốc.
Trong nhân dân hoàng liên gai được dùng làm thuốc chữa lỵ, đau răng, ăn
uống không tiêu. (dùng dưới dạng thuốc sắc, hoặc tán bột uống). Theo nghiên
cứu, tỷ lệ becberin trong cây Hoàng liên gai và Hoàng liên chân gà ở vào loại
cao nhất trong số các loài thực vật có chứa becberin,trong thân và rễ cây hoàng
liên gai đều chứa 3-4% hàm lượng becberin. Hiện cây thuốc này đang được
nhân rộng để dùng làm nguyên liệu chiết xuất becberin điều trị hiệu quả nhiễm
khuẩn đường ruột, lỵ an toàn lại rẻ tiền.()
Ngoài ra becberin còn được sử dụng trong điều trị các bệnh tim mạch, thử
nghiệm lâm sàng mới nhất được đăng tải trên tạp chí tim mạch của Mỹ
(American Cardiology), Zheng XH (2003) đã cho thấy khả năng tăng chức năng
của cơ tim, giảm số lượng kích thích sớm của tâm thất và giảm tỷ lệ tử vong cho
bệnh nhân bị suy tim mà không có một tác dụng có hại nào. Một vài tác dụng
mới của becberin cũng được nghiên cứu, các nhà khoa học còn cho biết:
berberin có khả năng ức chế bài tiết ion trong lòng ruột, ức chế co cơ, giảm
7

cholesterol và triglycerid, chống tiểu đường, ức chế cơn nhịp nhanh thất, giảm
viêm cho người bị viêm khớp, tăng tiểu cầu của những bệnh nhân xuất huyết,
giảm tiểu cầu tiên phát và thứ phát, kích thích sự bài tiết mật và thải trừ
bilirubin.
Các nhà khoa học thuộc Đại học khoa học y học, Mashhad, IR Mashhad
Iran đã tiến hành nghiên cứu tác dụng dược lý và điều trị cũng như thành phần
hoạt tính berberin của giống Berberis vulgaris. Berberis vulgaris L. là loại cây
trồng nổi tiếng ở Iran và các bộ phận khác nhau của nó gồm cả rễ, vỏ cây, lá và
trái cây đã được sử dụng trong y học dân gian. Hai thập kỷ nghiên cứu đã chứng
minh tác dụng dược lý và đi
ều trị khác nhau của các alkaloid có trong Berberis

vulgaris (đặc biệt là berberine). Nghiên cứu được thực hiện trên thành phần hóa
học của các hoạt tính có trong Berberis vulgaris và thành phần quan trọng nhất
của nó lá các isoquinoline alkaloids như berberine, berbamine và palmatine.
Berberine là một trong những nghiên cứu nhiều nhất trong số các alkaloid tự
nhiên và ngoài Berberis vulgaris berberine có trong nhiều loài thực vật khác và
được sử dụng để điều trị các bệnh khác nhau. Bài viết này đánh giá việc sử dụng
truyền thống và tác dụng dược lý củ
a chiết xuất hoàn toàn và thành phần các
hoạt động của Berberis vulgaris (berberine).(Imanshahidi M et al.,2008)
Theo luận án tiến sĩ của AHMED, ASIF, Đại học Nông nghiệp,
Rawalpindi “Các nghiên cứu hoá sinh và phân tích các chiết xuất thu được từ
Berberis Lyceum Royal”:Cây dược liệu chính là nguồn gốc của các loại thuốc
được sử dụng để điều trị các rối loạn sức khỏe khác nhau. Berberis Lyceum
Royal một cây bản địa ở Đông Bắc của Pakistan được lựa chọn để khám phá giá
trị chữa bệnh của nó trong quá trình nghiên cứu này. Đây là giống có giá trị chữa
bệnh và đang được sử dụng chống lại nhiều bệnh / bệnh nhiễm trùng bởi dân địa
phương từ nhiều thế kỷ. Nghiên cứu đã tiến hành phân tích các hàm lượng chất,
axit béo, phân tích ion kim loại, trích ly và thanh lọc các alkaloid. Phân tích sinh
hóa của mẫu gốc của Berberis Lyceum Royal cho thấy sự biến đổi giữa các
thông số khác nhau, trong đó bao gồm hàm lượng protein (4,4 - 6,24%), chất xơ
8

thô (14,96 - 16,40%) và tro thô (3,79 - 6,99%) trên cơ sở trọng lượng khô. Hai
alkaloid, berberine và palmatine được phân tích và định lượng bằng TLC và
HPLC và proton và tín hiệu carbon đã được phát hiện trong 1H và quang phổ
13C-NMR. Việc phân tích quang phổ NMR của berberine và Palmatine tiết lộ
rằng các proton H-13 cộng hưởng như một đơn (H-13 của 1: δ 8,72; H-13 của 2:
δ 8,81) có thể được sử dụng để định lượng. Các chất chiết xuất thô và Berberine
của Berberis Lyceum Royal được đánh giá là rất có giá trị trong chữa đái tháo
đường, kháng khuẩn và làm lành vết thương. Đối với sinh thử nghiệm kháng

khuẩn, các chất chiết xuất từ gốc của Berberis Lyceum Royal được cho vào
trong ba dung môi khác nhau, methanol, ethanol và dung dịch nước và thử
nghiệm chống lại các loại vi khuẩn khác nhau, nấm và các chủng nấm men.
Hoạt động kháng khuẩn được đánh giá bằng cách sử dụng phương pháp xét
nghiệm khuếch tán đĩa và pha loãng Micro. Quan sát cho thấy rằng tất cả các
chất chiết xuất từ gốc của Berberis Lyceum Royal có hiệu quả cao chống lại vi
khuẩn và các loại nấm khác nhau. Các kết quả thu được trong nghiên cứu này
chỉ ra rằng gốc rễ của Berberis Lyceum Royal chứa một số chất phytochemical
có hoạt động kháng khuẩn và có thể được sử dụng cho các ngành công nghiệp
dược phẩm cho sự phát triển của các loại thuốc mới cần thiết cho sức khỏe con
người và động vật. Với mục đích điều tra tác dụng của berberine và trích xuất
toàn bộ Berberis Lyceum Royal với hàm lượng đường trong máu và các thông
số khác liên quan với bệnh tiểu đường, so sánh ảnh hưởng của chiết xuất thô với
berberine tinh khiết, họ đã tiến hành các thí nghiệm trên chuột và nhận thấy nếu
cho các con chuột thí nghiệm uống 50 mg / kg Berberis trích xuất và berberine
cho thấy so với những con chuột mắc bệnh tiểu đường bình thường thì giảm
đáng kể lượng đường trong máu từ ngày 3 -7 ngày do đó xác nhận việc sử dụng
nó như một cách điều trị bệnh đái tháo đường. (AHMED, ASIF, 2009).
2.2Ứng dụng của công nghệ thuỷ canh, khí canh trong sản xuất nông sản
Ngành công nghiệp thuỷ canh thương mại của thế giới đã tăng từ 4 đến 5
lần trong 10 năm qua. Diện tích canh tác bằng hệ thống thuỷ canh trên thế giới
9

tăng mạnh mẽ: trong những năm 1940 chỉ là 10 ha thì đến những năm 1970 đã
mở rộng khoảng 300 ha và những năm 80 đã lên đến 6,000 ha (Donnan, 1998).
Tính đến năm 2001, diện tích này ước khoảng 20,000 đến 25,000 ha đạt giá trị
sản xuất khoảng 6 - 8 tỷ USD.
Các nước sản xuất thương mại các sản phẩm từ công nghệ thuỷ canh lớn
nhất là Hà lan (10,000 ha), Tây Ban Nha (4,000 ha), Canada (2000 ha), Nhật
bản (1,000 ha), New Zealand (550 ha), Úc (500 ha), Anh (460 ha), Mỹ (400 ha)

và Ý (400 ha). Những nướ
c phát triển nhất về thuỷ canh ở châu Á bao gồm
Singapore, Đài Loan, Nhật bản, Trung Quốc, Hồng Kông, Hàn quốc, Malaysia.
Các cây trồng chủ yếu bằng hệ thống hydroponic là cây rau (cà chua, dưa
chuột, ớt, cà, đậu, xà lách, củ cải, hành lá); các loại hoa cắt (cúc, hồng, cẩm
chướng, đồng tiến); cây ăn quả (dâu tây, các loại dưa.)
Ở Hà lan, sản xuất bằng hydroponics chiếm khoảng 50 % tổng giá trị sản
lượng quả và rau sản xu
ất trong nước.
Ở Canada hydroponic là phương pháp sản xuất rau phổ biến nhất trong
nhà kính và chiếm khoảng 25 % tổng sản lượng rau của cả nước.
Ở Nhật các sản phẩm từ hydroponic được trả tăng từ 20-30 % so với các
phẩm sản xuất truyền thống do tính an toàn và không sử dụng thuốc hoá học.
Ở Singapore, người ta ứng dụng công nghệ khí canh để trồng rau diếp;
bắp cải; cà chua; xu hào và một số loạ
i rau ôn đới cung cấp cho nhu cầu rau tươi
trong nước. Dự tính đến trong vài năm tới lượng rau trồng bằng khí canh ở nước
này sẽ cung cấp thêm 20% nhu cầu tiêu dùng (Lê Tấn Phước, 1996).
2.3 Ứng dụng công nghệ thuỷ canh và khí canh trong việc nhân nhanh
giống cây trồng
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ thuỷ canh vào nhân giống cây trồng đã
được D.R Hoagland và D.I Arnon ở Trường ĐH Califorlia tiến hành đầu tiên
vào năm 1938. Bằng kỹ thuật này họ đã đi
ều khiển cho cây ra rễ và sinh trường
hoàn toàn trong dung dịch dinh dưỡng. Tuy nhiên do những điều kiện kỹ thuật
phức tạp (thông khí, kiểm soát hấp thu dinh dưỡng, pH của dung dịch, ) công
10

nghệ này có nhiều nhược điểm nên không được ứng dụng. Tiếp nối các công
trình của Klotz

, L.G. (1944); Vyvyan,G.F; Went, F.W (1957)đã tiến hành nghiên
cứu trên cây có múi, cà phê, táo, cà chua và phát hiện sự ra rễ của chúng rất
thuận lợi và sạch bệnh khi trồng trong điều kiện phun mù dinh dưỡng cho bộ
phận dưới mặt đất. Went, F.W (1957) đã đưa ra thuật ngữ khí canh (aeroponic)
để chỉ các quá trình sinh trưởng của bộ rễ trong không khí. Đến năm 1970, với
công nghệ nhà kính đã phát triển, các công ty hướng tới việc ứng dụng công
nghệ khí canh để nhân giống cây trồ
ng phục vụ mục đích thương mại. Năm
1983, Richard J. Stoner ở đại học Colorado Mỹ lần đầu tiên đã đưa ra và áp
dụng thành công công nghệ khí canh để nhân giống cấy trồng bằng cách sử dụng
việc phun dinh dưỡng kèm chất kích thích ra rễ ngắt quãng cho phần gốc của
cành giâm trong các hộp nhân giống 20 lần/giờ (Richard J Stoner, 1983). Công
nghệ đã được tác giả liên tục nghiên cứu hoàn thiện cho phép ra đời một công
nghệ mới g
ọi là công nghệ RPB (Rapid Propagation Biotechnology). Công nghệ
này được xem như là bước đột phá trong lĩnh vực nghiên cứu và sản xuất giống
vô tính cây trồng. Các nhà nhân giống in vitro gọi kỹ thuật này là thế hệ mới của
công nghệ nhân giống và cho rằng đây sẽ là phương pháp nhân giống vô tính
cây trồng quan trọng của thế kỷ 21. Kỹ thuật này có thể thay thế phương pháp
nhân giống bằng kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào do có lắp đặt hệ
thống lọc khử
trùng dung dịch và không khí buồng trồng. Toàn bộ các khâu điều khiển pH, độ
EC của dung dịch, nhiệt độ của dung dịch và môi trường đều được tự động hóa
nhờ các phần mềm chuyên dụng. Công nghệ này là sự phối hợp giữa công nghệ
sinh học, công nghệ tin học, công nghệ vật liệu mới và công nghệ tự động hóa.
Công nghệ này cho phép nhân được nhiều loại cây trồng, chu kỳ
nhân giống
nhanh hơn nhiều hơn, công suất tăng 30 lần so với kỹ thuật truyền thống, loại bỏ
khâu khử trùng (môi trường, mẫu vật) rất phức tạp trong nuôi cấy mô, tiết kiệm
lao động, vật liệu, giảm giá thành. Có thể nêu ví dụ việc ứng dụng công nghệ

này trong sản xuất củ giống khoai tây: công nghệ “Quantum Tubers
biotechnology” là công nghệ có tính cách mạng, hoàn toàn, mới mẻ trong lĩnh
11

vực sản xuất giống khoai tây. Công nghệ này cho phép sản xuất hoàn toàn chủ
động trên diện tích nhỏ được một lượng khổng lồ củ giống khoai tây chất lượng
cao, số lượng củ giống có thể tăng từ 600% - 1400% so với phương pháp nhân
giống bằng nuôi cấy mô và trồng trong nhà màn. Công suất của hệ thống này lớn
hơn bất kể một hệ thống sản xuất giống nào hiện có. (info.quantum
TubersTM.com).
Hàng trăm loài cây trồng đã được nghiên cứu nhân giống và thương mại
hóa thành công bằng phương pháp trên. Công nghệ này cũng rất hiệu quả đối
với những cây có khả năng ra rễ kém. Hiện nay trên toàn cầu đã có trên 1500 cơ
sở lắp đặt và sử dụng thiết bị RPB kể trên để nhân giống cây trồng đặc biệt là
khoai tây chủ yếu là ở các cơ sở hợp tác với Mỹ. Việc sản xu
ất cây giống và cà
chua thương phẩm, khi áp dụng công nghệ này đã rút ngắn thời gian tạo cây
giống (từ 28 ngày xuống còn 10 ngày), thời gian cho thu hoạch lần đầu (từ 68
ngày xuống còn 30 ngày) qua đó làm tăng số vụ trồng/năm trồng trong nhà kính
từ 3,4 lên 7,7 lần (http//www.biocontrols.com, 2006).
Hơn nữa hệ thống khí canh lại được ứng dựng một cách thành công trên
đối tượng cây lấy củ đặc biệt trên đối tượng khoai tây. Các tác giả Dong Chil
Chang và cộng sự
đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ thấp của vùng rễ đến
sự hình thành củ cây khoai tây trồng trong khí canh và nhận thấy nhiệt độ thấp
của vùng rễ có ảnh hưởng rõ rệt đến số củ hình thành. Vụ đông có thể cho 20-24
củ/cây (giống Superior) trong khi vụ hè chỉ thu được 6-12 củ/cây.
Tuy nhiên những công bố mang tính quy trình sản xuất khoai tây còn rất
hạn chế vì đó là những bí quyết công nghệ mang tính bả
n quyền.

Có thể nói, công nghệ nhân giống bằng khí canh là công nghệ có tính đột
phá trong lĩnh vực nhân giống cây trồng và là công nghệ của nền nông nghiệp
công nghiệp hoá. Tuy nhiên công nghệ này bao gồm cả thiết bị và quy trình
công nghệ vẫn là những bí quyết không tuỳ tiện công bố và chuyển giao. Việc
nghiên cứu, tìm hiểu và làm chủ công nghệ trên, cải tiến và áp dụng thành công
ở Việt Nam là vấn đề hết sức cần thiết.
12

Hệ thống này cũng được Viện Sinh học Nông nghiệp – trường đại học
nông nghiệp nghiên cứu, chế tạo và áp dụng thành công đểsản xuất giống khoai
tây hoàn thiện quy trình khép kín từ nhân giống in vitro đến tạo củ giống nguyên
chủng cho sản xuất khoai tây thương phẩm và nhân nhanh một số giống cây
trồng (cẩm chướng, cà chua,… ) (đề tài cấp nhà nước KC04).
2.4 Tình hình nghiên cứu cây Hoàng liên gai trong và ngoài nước
Trên thế giới đã có rất nhi
ều những công trình nghiên cứu về các loại cây
thuốc quý trong đó các loài thuộc chi Berberis được nghiên cứu khá nhiều. Theo
tài liệu điều tra của Viện Môi trường và phát triển Himalaya -Ấn Độ, bộ lạc
Apatani của Arunachal Pradesh, phía đông dãy Himalaya đã sử dụng 158 loài
cây thuốc, trong đó có Hoàng liên gai (Berberis wallichiana) và có khoảng 52
loại bệnh được chữa khỏi bằng cách sử dụng 158 loài cây thuốc này.
Nokes (1986) đã kết luận rằng thật khó để tạo rễ
để tạo rễ khi sử dụng các
kỹ thuật truyền thống, có thể nhân nhanh bằng hạt nhưng có thể thu được những
biến đổi không mong muốn về gen.
Tiếp sau đó, Karhu and Hakala (1991) đã thành công trong nuôi cấy
Berberis thunbergii DC., Họ đã khẳng định rằng BA có thể làm tăng khả năng
tạo chồi, môi trường thích hợp ra rễ là môi trường không bổ sung auxin.
Trường đại học Texas A&M Nuôi cấy chồi từ cây Berberis trifoliata
Moric. Nghiên cứu đã thành công trong việc xây dựng môi trường nuôi cấy cơ

bản cho Berberis trifoliata Moric đó là môi trường WPM (woody plant medium)
MS (salts and Murashige and Skoog vitamins) có chứa 30 g/L–sucrose, 0.8%
Phytagar, 11.1 µM BA. Cytokinins (benzyladenine, kinetin, and thidiazuron),
giai đoạn cấy chuyển và tuổi mẫu nuôi cấy cũng được nghiên cứu. Môi trường
nhân nhanh là môi trường WPM có bổ sung 5.5 µM BA , chồi được sử dụng là
chồi được trải qua giai đoạn tiền nuôi cấy 4 tuần. Tuổi cây không tác động đến
khả năng nhân nhanh chồi nhưng lại
ảnh hưởng đến khả năng ra rễ. Các thí
nghiệm ban đầu về 1.0 µM NAA cho thấy gần như 100% chồi dưới 6 tháng tuổi
ra rễ. Trên môi trường cơ bản có bổ sung NAA (5.4 µM), 68% chồi ra
13

rễ.(Francisco et al. 1996)Berberis tinctoria Lesch. là một cây trồng bản địa của
ở vùng núi cao Nilgiris, cây này có giá trị làm thuốc rất cao. Để nâng cao hiệu
quả nhân nhanh có thể sử dụng kỹ thuật nuôi cấy mô. Các môi trường sử dụng là
môi trường có bổ sung 0,5mg/l BAP và 0,5mg/l NAA cho tỷ lệ tạo callus cao
nhất, môi trường nhân nhanh chồi là môi trường có bổ sung 0.5 mg/1 BAP, môi
trường có bổ sung 1mg/l NAA là môi trường thích hợp để tạo rễ. (Paulsamy, et
al. 2004)
Cácnhàkhoa học thuộc phòng Khoa học thực vật, Đại
học Connecticut, Storrs, Mỹ (Jessicad et al 2008)
thìgiống Berberis thunbergii DC. không chỉ là một loại cây thuốc quý mà còn là
một trong nhữngloại cây bụi trồng vườn phổ biến nhất ở Hoa kỳ. Chỉ riêng ở
Connecticut, giá trị bán lẻ hàng năm của Berberis thunbergii D C. là 5 triệu đô
la (Heffernan, 2005). Tuy nhiên, các giống trồng lại khó khăn trong việc xác
định do được bày bán dưới nhiều tên. Ví dụ như Berberis thunbergii ‘Crimson
Pygmy’ được bày bán dưới cái tên B. thunbergii ‘Little Gem’, B. thunbergii
‘Little Beauty’, B. thunbergii ‘Little Favorite’, và B. thunbergii ‘Atropurpurea
Nana’. Tại Canada, việc xác định
đúng giống cây trồng là cần thiết để ngăn chặn

việc nhập khẩu các giống dễ bị gỉ B. thunbergii kể từ khi những giống nhập vào
có khả năng mang các loại nấm mà nguyên nhân gốc gây bệnh gỉ sắt trong các
cây ngũ cốc (Gardner, 2006). Chính vì thế các nhà khoa học Mỹ đã tiến hành sử
dụng 174 marker phân tử AFLP để phân biệt sự khác nhau giữa 43
giống Berberis thunbergiivà phân tích sự tương đồng di truy
ền của 62 kiểu
gen Berberis thunbergii,Berberis julianae, Berberis Koreana, Berberis vulgaris,
Berberis vulgaris Atropurpurea.
Đối với bảy giống Berberis thunbergii ‘Crimson Pygmy’ nhập từ nhiều
nguồn khác nhau thông qua kỹ thuật AFLP cho thấy hệ số tương đồng cao, trong
đó những giống Berberis thunbergii ‘Crimson Pygmy’, ‘Crimson Dwarf’, và
‘Monomb’ Cherry Bomb™ dường như chỉ có một kiểu gen. Các giống Berberis
thunbergii ‘Concorde’ và ‘Criruzam’ Crimson Ruby™ có thể cùng một kiểu
14

gen với giống Berberis ottawensis… Các kết quả nghiên cứu là chìa khoá có thể
được sử dụng để đảm bảo rằng chỉ các giống đủ quy phạm pháp luật mới được
bán và đồng thời ngăn chặn việc nhập khẩu nhạy cảm các giống gỉ vào
Canada.(JESSICA D. LUBELL, et al., 2007).
Berberis buxifolia Lam. là một loại cây bụi có tầm quan trọng rất
lớn do sớm được ứng dụng trong y học và làm thuốc nhuộm. Các nhà khoa học
Argentina đ
ã tiến hành nghiên cứu nhân giống in vitro loại cây này và kết quả
nghiên cứu cho thấy: trên môi trường MS có bổ sung 0,55µM BA cho hệ số
nhân đạt 1:4.7 ở ngày thứ 63. Chồi thu được trên môi trường MS chứa một nửa
hàm lượng muối đa lượng. Nuôi cấy chồi với chu kỳ 4 ngày tối sẽ bắt đầu cho ra
rễ, khoảng 7 ngày nếu trên môi trường có bổ sung 1.25µM IBA, khoảng 28 ngày
nếu môi trường không có IBA, cho tỷ lệ ra rễ đạt 80%. Như vậ
y hoàn toàn có
thể nhân in vitro giống Berberis buxifolia Lam. (Arena ME et al.,2000).

Các nhà khoa học của Ba Lan lại nghiên cứu theo hướng tìm hiểu ảnh
hưởng của các loại cắt đến quá trình tạo rễ trong việc lựa chọn các giống thuộc
chi Berberis nhằm xác định hiệu quả của phương pháp cắt đến tỷ lệ ra rễ và chất
lượng hệ thống rễ. Đối tượng nghiên cứu là hai giống Berberis julianae và
Berberis verruculosa. Đây là giống phát triển rất thích hợp với điều kiện khí hậu
của Ba Lan. Họ tiến hành cắt gốc ở cây mẹ 7 tuổi, một nửa mẫu được loại bỏ gai
trước khi cấy, các hộp cắt gốc được đặt trong nhà kính và sau 7 tháng sẽ đánh
giá tỷ lệ ra rễ và chất lượng hệ thống rễ tạo ra. Kết quả nghiên cứu cho thấy: hầu
hết các gốc cắt của giống Berberis julianae đều ra rễ thành công, (trung bình
đạt 94%) và việc loại bỏ gai không ảnh hưởng tới tỷ lệ ra rễ, số rễ chịu ảnh
hưởng của chiều dài đoạn cắt. Giống Berberis verruculosa có tỷ lệ ra rễ thấp
hơn (44-52%), tỷ lệ những cành giâm không gai hình thành rễ cao hơn.(Urszula
Puczel, 2008).
Bên cạnh những nghiên cứu các giống thuộc chi Berberis với mục đích
tạo giống trồng vườn làm cảnh cũng có không ít các nghiên cứu đi sâu tìm hiểu
về các đặc tính sinh lý sinh hoá của các giống thuộc chi này. Đã từ lâu các nhà
15

khoa học thuộc Viện Thực vật học Hán Vũ-Trung Quốc tiến hành nghiên cứu và
báo cáo những thay đổi tích lũy chất khô và protein hòa tan cũng như sự oxi
hoá trong quá trình nuôi cấy đình chỉ các tế bào Berberis julianae Schneid. Báo
cáo đã chỉ rõ các quá trình tích lũy chất khô có thể được chia thành bốn giai
đoạn: giai đoạn tụt hậu; giai đoạn tăng trọng lượng chậm; giai đoạn tăng trọng
lượng tuyến tính; và giai đo
ạn giảm. Sau khi cho các tế bào vào môi trường mới
thì sự sinh tổng hợp protein tăng nhanh chóng trong vòng 2-5 ngày, sau đó giảm
dần.
Tại Việt Nam, các nhà khoa học Viện Công nghệ sinh học (Viện Khoa
học và Công nghệ Việt Nam) vào đầu năm 2006, công bố đã hoàn chỉnh quy
trình nhân nhanh sinh khối mô của cây Hoàng Liên gai (BerberisWallichiama

DC) bằng công nghệ tế bào thực vật để làm nguồn dược liệu sản xuất thuốc
berberine.
Để đáp ứng nhu cầu sả
n xuất thuốc, các nhà khoa học Viện Công nghệ
sinh học đã lấy quả xanh của cây Hoàng Liên gai tại vùng núi Sapa, tách lấy
phôi và đưa vào nuôi cấy mô. Chỉ trong một thời gian rất ngắn (khoảng 6 tuần)
sinh khối thu được từ rễ cây Hoàng Liên gai tăng gấp gần 10 lần so với lượng
mô ban đầu. Quan trọng hơn là trong khối tế bào này vẫn chứa berberine có chất
lượng và hàm lượng tương đương với rễ của cây Hoàng Liên gai tự nhiên. Ở

môi trường tự nhiên, cây Hoàng Liên gai muốn thu hoạch được phải mất thời
gian ít nhất là 3 năm.
Có thể nhận thấy những nghiên cứu về các giống thuộc chi Berberies là
rất phong phú nhưng những nghiên cứu chuyên sâu trên giống Hoàng liên gai
còn rất khiêm tốn cả ở trong nước và trên thế giới.


16


PHẦN III: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
3.1 Đối tượng, thời gian và địa điểm nghiên cứu
Đối tượng: Hoàng liên gai, mẫu được thu thập tại Sapa-Lào cai
Hoàng liên gai
Phân loại khoa học
Giới (regnum): Plantae
Ngành (divisio): Magnoliophyta
Lớp (class): Magnoliopsida
Bộ (ordo): Ranunculales
Họ (familia): Berberidaceae

Chi (genus): Berberis
Loài (species):
B. julianae

Tên hai phần
Berberis julianae SCHNEID.
- Môi trường: Murashige & Shoog (1962).
- Các chất điều tiết sinh trưởng: BA, αNAA,…
- Thiết bị khí canh do Viện Sinh học Nông nghiệp – Trường ĐH Nông
nghiệp Hà Nội cung cấp.
- Dung dịch dinh dưỡng: dinh dưỡng khí canh do Viện Sinh học Nông
nghiệp – Trường ĐH Nông nghiệp Hà Nội chế tạo, dung dịch dinh dưỡng
Woodplant.
Thời gian: 07 năm 2011 đến tháng 12 năm 2012
Địa điểm: Viện Sinh học Nông nghiệp – Trường Đại Học Nông Nghiệp
Hà N
ội – Trâu Quỳ - Gia Lâm - Hà Nội; Sapa – Lào Cai.
3.2. Nội dung nghiên cứu
Nội dung 1
: Nghiên cứu tạo vật liệu khởi đầu
‐ Điều tra thu thập nguồn gen cây Hoàng Liên gai tại Lào Cai
17

‐ Nghiên cứu đánh giá giá trị dược lý của mẫu giống Hoàng liên gai thu
thập được.
‐ Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ các chất auxin xử lý kích thích ra rễ
cành giâm nhằm tạo vật liệu sớm đưa vào thử nghiệm trồng khí canh
‐ Nghiên cứu phương pháp tạo nguồn vật liệu bằng gieo hạt in vitro
‐ Nghiên cứu ảnh hưởng của các nền môi trường, của các chất
điều tiết sinh

trưởng đến khả năng nhân nhanh in vitro cây Hoàng liên gai
‐ Nghiên cứu xác định tiêu chuẩn cây in vitro thích hợp đưa vào trồng trong
khí canh.
Nội dung 2:
Nghiên cứu khả năng sản xuất sinh khối và một số giải pháp
tăng cường năng suất sinh khối cây Hoàng liên gai bằng công nghệ khí canh
tại Hà Nội
‐ Nghiên cứu khả năng nhân giống in vivo cây Hoàng liên gai bằng công
nghệ khí canh tại Hà Nội.
‐ Nghiên cứu xác định ảnh hưởng của dung dịch dinh dưỡng đặc hiệu
(thành phần dinh dưỡng, pH, EC,…) tới sự sinh trưởng phát triển và tạo
sinh khối rễ củ
a cây Hoàng liên gai tại Hà Nội
‐ Nghiên cứu xác định ảnh hưởng của chế độ phun dinh dưỡng tới sự sinh
trưởng phát triển và tạo sinh khối rễ của cây Hoàng liên gai tại Hà Nội.
‐ Nghiên cứu xác định ảnh hưởng của nhiệt độ dung dịch dinh dưỡng tới
sự sinh trưởng phát triển và tạo sinh khối rễ của cây Hoàng liên gaitại Hà
Nội
‐ Nghiên cứu ảnh hưởng của các nhân tố ngoại cảnh (nhiệt độ môi trường,
ánh sáng) tới sự sinh trưởng phát triển của cây Hoàng liên gai tại Hà Nội.

‐
Nghiên cứu biện pháp thu hoạch sinh khối rễ cây Hoàng liên gai để tăng
năng suất trong khí canh tại Hà Nội.

Nội dung 3: Nghiên cứu khả năng sản xuất sinh khối và một số giải pháp
tăng cường năng suất sinh khối cây Hoàng liên gai bằng công nghệ khí canh
tại Sa Pa
18

‐ Nghiên cứu khả năng nhân giống in vivo cây Hoàng liên gai bằng công
nghệ khí canh tại Sa Pa
‐ Nghiên cứu xác định ảnh hưởng của nhiệt độ dung dịch dinh dưỡng đến sự
sinh trưởng phát triển và tạo sinh khối rễ của cây Hoàng liên gaitại Sa Pa
‐ Nghiên cứu ảnh hưởng của các nhân tố ngoại cảnh (nhiệt độ môi trường,
ánh sáng) của vùng Sa Pa tới sự sinh trưởng phát triển của cây Hoàng liên
gaitại Sa Pa
‐ Đánh giá kh
ả năng tạo sinh khối rễ của cây Hoàng liên gai trong khí canh
so với trồng địa canh tại Sa Pa
Nội dung 4:
Nghiên cứu thu hoạch, đánh giá các hoạt chất làm thuốc của
nguồn sinh khối tạo ra
‐ Nghiên cứu thu hoạch sản phẩm: (thời gian, sản phẩm, cách thu hoạch 1
lần hoặc nhiều lần)
‐ Nghiên cứu phân tích đánh giá các hoạt chất làm thuốc trong rễ cây
Hoàng liên gai tạo ra bằng khí canh và nguồn trong tự nhiên.
3.3. Các phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thu thập và xử lý thông tin được truy cập từ các kênh thông tin
trong và ngoài nước về đặc đi
ểm thực vật học, phân loại, phân bố của loài cây thuốc
quý; các công nghệ và thiết bị sản xuất các giống cây quý hiếm in vitro và in vivo
- Phương pháp điều tra trực tiếp kết hợp với thu thập thông tin của Trạm cây
thuốc Sa Pa và phỏng vấn trực tiếp người dân tại nơi điều tra.
- Tham khảo những tư vấncủa chuyên gia: thu thập thông tin và kinh nghiệm
của các chuyên gia trong và ngoài nước trong việc ứ
ng dụng công nghệ nuôi cấy mô tế
bào và công nghệ khí canh để nhân giống và sản xuất các loại cây trồng quý hiếm.
- Phương pháp nuôi cấy mô hiện hành: Các mẫu Hoàng liên gai sau khi khử
trùng được được nuôi cấy in vitro trong môi trường MS có bổ sung các chất điều

tiết sinh trưởng. Các mẫu được đặt trong phòng nuôi theo chế độ nhiệt độ là
22
0
C, cường độ chiếu sáng 3000-4000 lux, quang chu kỳ 16h chiếu sáng/ngày.
- Phương pháp trồng cây bằng công nghệ khí canh