Nghiên cứu kỹ thuật bảo quản in vitro một số giống khoai môn bản địa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

NGUYỄN THỊ PHƢƠNG DUNG

NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT BẢO QUẢN IN VITRO
MỘT SỐ GIỐNG KHOAI MÔN BẢN ĐỊA
(Colocasia esculenta)
Chuyên ngành

: SINH HỌC THỰC NGHIỆM

Mã số

: 60.42.30

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGUYỄN THỊ KIM THANH

Hà Nội - 2012


Luận văn Thạc sĩ khoa học

Cao học K16

MỤC LỤC
Lời cam đoan

i

Lời cám ơn

ii

Mục lục

iii

Danh mục bảng

vii

Danh mục hình

viii

Danh mục các từ viết tắt

ix

Mở đầu
Chƣơng 1. Tổng quan tài liệu

1
3

1.1. Giới thiệu chung về cây khoai môn

3

1.1.1. Nguồn gốc, phân loại cây khoai môn

3

1.1.2. Tình hình sản xuất khoai môn trên thế giới

5

1.1.3. Tình hình sản xuất khoai môn ở Việt Nam

6

1.1.4. Một số đặc tính thực vật học và điều kiện sinh thái

8

1.1.5. Thành phần dinh dưỡng, giá trị kinh tế và sử dụng

8

1.3. Kỹ thuật bảo quản in vitro nguồn gen thực vật

10

1.3.1. Khái quát chung

10

1.3.2. Bảo quản in vitro nguồn gene thực vật

12

1.3.3. Kỹ thuật bảo quản in vitro

13

1.4. Tình hình nghiên cứu, bảo quản in vitro trong nước và ngoài nước

16

1.4.1. Tình hình nghiên cứu bảo quản in vitro cây khoai môn trên thế

16

1.4.2. Tình hình nghiên cứu bảo quản in vitro cây khoai môn trong nước

21

i

Nguyễn Thị Phương Dung

Sinh học thực nghiệm


Luận văn Thạc sĩ khoa học

Cao học K16

Chƣơng 2. Đối tƣợng, nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu

24

2.1. Mục đích và yêu cầu

24

2.2. Ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn

24

2.3. Đối tượng nghiên cứu

25

2.3.1. Nội dung nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu

25

2.3.1.1. Nội dung nghiên cứu

25

2.3.1.2.Phương pháp nghiên cứu

26

2.4. Chỉ tiêu theo dõi

30

2.5. Phương pháp xử lý số liệu

31

Chƣơng 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận

32

3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của nền môi trường nuôi cấy đến khả năng làm

32

chậm sinh trưởng của cây khoai môn in vitro
3.2. Ảnh hưởng của việc giảm dinh dưỡng môi trường nuôi cấy đến khả

37

năng làm chậm sinh trưởng cây khoai môn in vitro
3.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại môi trường dinh dưỡng khác

37

nhau đến khả năng làm chậm sinh trưởng cây khoai môn in vitro
3.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của sự giảm hàm lượng dinh dưỡng môi

43

trường MS đến khả năng làm chậm sinh trưởng của cây khoai môn in vitro
3.3. Nghiên cứu sử dụng các chất gây áp suất thẩm thấu trong môi trường

48

nuôi cấy đến khả năng làm chậm sinh trưởng của cây khoai môn in vitro
3.3.1. Nghiên cứu sử dụng nồng độ đường cao trong môi trường nuôi cấy

48

đến khả năng làm chậm sinh trưởng của cây khoai môn in vitro
3.3.2. Nghiên cứu sử dụng manitol trong môi trường nuôi cấy đến khả năng 54
làm chậm sinh trưởng của cây khoai môn in vitro
3.3.3. Nghiên cứu sử dụng sorbitol trong môi trường nuôi cấy đến khả năng 60
ii

Nguyễn Thị Phương Dung

Sinh học thực nghiệm


Luận văn Thạc sĩ khoa học

Cao học K16

làm chậm sinh trưởng của cây khoai môn in vitro
3.3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl đến khả năng làm

65

chậm sinh trưởng của cây khoai môn in vitro
3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ thấp đến khả năng làm chậm sinh

69

trưởng của cây khoai môn in vitro
Chƣơng 4. Kết luận và đề nghị

75

4.1. Kết luận

75

4.2. Đề nghị

76

Tài liệu tham khảo

77

Phụ lục

iii

Nguyễn Thị Phương Dung

Sinh học thực nghiệm

Luận văn Thạc sĩ khoa học

Cao học K16

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Phân bố khoai môn, sọ trên thế giới trong những năm gần đây

6

Bảng 1.2. Một số giống khoai môn, sọ đang được trồng phổ biến ở Việt Nam

7

Bảng 1.3. Bản chất cây trồng quyết định giải pháp bảo quản

12

Bảng 1.4. Điều kiện bảo quản một số loại cây trồng

15

Bảng 1.5. Các tập đoàn quỹ gen cây sinh sản vô tính được bảo tồn tại Hệ

21

thống bảo tồn TNTV
Bảng 3.1. Thời gian bật chồi, số chồi và trạng thái chồi của cây khoai môn in

33

vitro trong môi trường có hàm lượng agar khác nhau (sau 7 tuần)
Bảng 3.2. Chiều cao, số lá của cây khoai môn in vitro trong môi trường có

34

hàm lượng agar khác nhau (sau 7 tuần nuôi cấy)
Bảng 3.3. Thời gian bật chồi, số chồi và trạng thái chồi của cây khoai môn in

39

vitro trong các môi trường dinh dưỡng khác nhau
Bảng 3.4. Chiều cao, số lá của cây khoai môn in vitro trong môi trường khác

40

nhau (sau 7 tuần)
Bảng 3.5. Thời gian bật chồi, số chồi và trạng thái chồi của cây khoai môn in

44

vitro khi giảm hàm lượng dinh dưỡng trong môi trường MS
Bảng 3.6. Chiều cao, số lá của cây khoai môn in vitro khi giảm hàm lượng

45

dinh dưỡng trong môi trường MS (sau 7 tuần)
Bảng 3.7. Thời gian bật chồi, số chồi và trạng thái chồi của cây khoai môn in

50

vitro ở các nồng độ đường khác nhau
Bảng 3.8. Chiều cao, số lá của cây khoai môn in vitro trong môi trường có

51

nồng độ đường khác nhau (sau 7 tuần)
Bảng 3.9. Thời gian bật chồi, số chồi và trạng thái chồi của cây khoai môn in

54

iv

Nguyễn Thị Phương Dung

Sinh học thực nghiệm


Luận văn Thạc sĩ khoa học

Cao học K16

vitro ở các nồng độ manitol khác nhau
Bảng 3.10. Chiều cao, số lá của cây khoai môn in vitro trong môi trường có

55

nồng độ đường manitol khác nhau (sau 13 tuần)
Bảng 3.11. Thời gian bật chồi, số chồi và trạng thái chồi của cây khoai môn

61

in vitro ở các nồng độ sorbitol khác nhau
Bảng 3.12. Chiều cao, số lá của cây khoai môn in vitro trong môi trường có

62

nồng độ sorbitol khác nhau (sau 13 tuần)
Bảng 3.13. Thời gian bật chồi, số chồi và trạng thái chồi của cây khoai môn

66

in vitro ở các nồng độ muối khác nhau
Bảng 3.14. Chiều cao, số lá của cây khoai môn in vitro trong môi trường có

67

nồng độ muối khác nhau (sau 7 tuần)
Bảng 3.15. Thời gian bật chồi, số chồi và trạng thái chồi của cây khoai môn

71

in vitro ở các nhiệt độ khác nhau
Bảng 3.16. Chiều cao, số lá của cây khoai môn in vitro trong các điều kiện

72

nhiệt độ thấp khác nhau (sau 18 tuần)

v

Nguyễn Thị Phương Dung

Sinh học thực nghiệm


Luận văn Thạc sĩ khoa học

Cao học K16

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Mô hình bổ sung các công nghệ bảo tồn nguồn gene thực vật khác

12

nhau
Hình 3.1. Tốc độ tăng chiều cao cây khoai môn in vitro trong môi trường

35

nuôi cấy có nồng độ agar khác nhau
Hình 3.2. Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây khoai môn in vitro trong các môi

41

trường nuôi cấy khác nhau
Hình 3.3. Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây khoai môn in vitro khi giảm hàm

46

lượng dinh dưỡng trong môi trường MS
Hình 3.4. Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây khoai môn in vitro trong môi

52

trường có hàm lượng đường saccharose khác nhau
Hình 3.5. Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây khoai môn in vitro trong môi

58

trường có hàm lượng manitol khác nhau
Hình 3.6. Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây khoai môn in vitro trong môi

63

trường có hàm lượng sorbitol khác nhau
Hình 3.7. Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây khoai môn in vitro trong môi

67

trường có nồng độ muối khác nhau
Hình 3.8. Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây khoai môn in khi đặt trong các

73

điều kiện nhiệt độ thấp khác nhau

vi

Nguyễn Thị Phương Dung

Sinh học thực nghiệm


Luận văn Thạc sĩ khoa học

Cao học K16

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
CS

: Cộng sự

CTĐC

: Công thức đối chứng

CTTN

: Công thức thí nghiệm

ĐC

: Đối chứng

FAO

:

NXB

: Nhà xuất bản

PP

:

Page paper

Tr

:

Trang

V

:

Volume

Tổ chức nông lương thế giới

Tài nguyên di truyền thực vật

TNDTTV:
α-NAA

: Naphthalene -1- acetic acid

BAP

:

N6- Benzyl aminopurine

NBPGR : National Bureau of Plant Genetic Resources
TH1

: Tên giống khoai môn bản địa có nguồn gốc từ Thanh Hóa

TH2

: Tên giống khoai môn bản địa có nguồn gốc từ Thanh Hóa

ND

: Nội dung

MS

: Môi trường Murashige Skoog, 1962

B5

: Môi trường Gamborg et al, 1968

W

: Môi trường White, 1963

vii

Nguyễn Thị Phương Dung

Sinh học thực nghiệm


Luận văn Thạc sĩ khoa học

Cao học K16

MỞ ĐẦU
Khoai môn (Colocasia esculenta L.) là cây có củ được trồng ở khắp các châu
lục trên thế giới. Khoai môn sọ là loài cây trồng có giá trị. Nhiều bộ phận của cây được
sử dụng làm thực phẩm, thuốc chữa bệnh. Các nghiên cứu gần đây còn cho thấy chất
chiết từ hồ bột củ khoai sọ có khả năng chống tế bào ung thư ruột kết (Brown, A. C. et
al., 2005). Protein globulin (G1 và G2) trong củ khoai sọ có vai trò quan trọng trong cơ
chế chống côn trùng và nấm bệnh (Yang, A. H. & K. W. Yeh, 2005). Với nhu cầu và
tiêu chí tiêu dùng ngày càng tăng, thì các sản phẩn khoai môn - sọ còn được sử dụng
trong công nghiệp chế biến thực phẩm như các sản phẩm: sấy khô, đóng hộp, bột dinh
dưỡng…
Cây khoai môn, sọ là một trong số ít các cây trồng có khả năng phát triển tốt
trên đất trống đồi trọc. Theo nhiều nguồn tài liệu công bố, khoai môn có vai trò như
nguồn lương thực chính của nhiều nước ở quần đảo Thái Bình Dương, khoai môn được
coi như là cây “khoai tây” của vùng nhiệt đới. Khoảng 400 triệu người sử dụng khoai
môn trong bữa ăn với tỷ lệ khá lớn, đặc biệt ở các nước Thái Bình Dương (Ivancic,
1992). Vì thế khoai môn được trồng ở khắp các châu lục trên thế giới. Theo công bố
của FAO (2001), diện tích khoai môn là khoảng 1,463 triệu ha với tổng sản lượng

8,974 triệu tấn một năm. Ở Việt Nam, khoai môn đã được biết đến và được trồng từ rất
lâu đời ở hầu hết các vùng sinh thái, và đã trở thành đặc sản quý của nhiều vùng. Ở
miền Bắc, khoai môn chủ yếu được trồng ở các tỉnh miền núi và trung du với quy mô
gia đình. Chính vì vậy các sản phẩm tạo ra chủ yếu phục vụ cho nhu cầu ăn tươi mà
chưa đáp ứng nguyên liệu ở quy mô công nghiệp.
Khoai môn sọ được trồng ở nhiều vùng khác nhau và nhiều giống khoai môn sọ
bản địa có chất lượng cao đặc trưng cho địa phương, như khoai môn Thơm (Thái
Nguyên), khoai môn Thơm (Lạng Sơn), khoai Cụ Cang (Sơn La), khoai Sọ núi (Bắc
Giang),…. Các giống khoai này có mùi vị và độ dẻo rất đặc trưng. Tuy nhiên, các
giống khoai môn sọ nói chung và các giống khoai đặc sản nói riêng đang đối mặt với
1

Nguyễn Thị Phương Dung

Sinh học thực nghiệm


Luận văn Thạc sĩ khoa học

Cao học K16

sự xói mòn di truyền do những thay đổi về cơ cấu cây trồng, sự sử dụng rộng rãi các
giống có năng suất cao. Các giống đặc sản tuy có chất lượng củ cao, chống chịu tốt
nhưng năng suất thấp, nguồn củ làm giống cần nhiều trong khi khả năng lưu giữ và
cung cấp củ giống hạn chế đã gây khó khăn cho việc mở rộng diện tích phát triển giống
khoai sọ chất lượng cao
Khoai môn sọ thường được trồng từ củ giống theo phương pháp vô tính
(Ivancic, 1992) do đó đã hạn chế sự đa dạng của loại cây này. Trong sản xuất, người dân
chủ yếu trồng bằng các củ con, củ cái nhỏ, do đó người nông dân cần lượng củ lớn để làm
giống cho vụ sau.

Mặt khác, việc nhân giống vô tính lâu đời đã làm cho các giống môn bị nhiễm bệnh
và nhanh chóng bị thoái hóa. Hiệu quả nhân giống từ củ rất thấp, bảo quản củ giống
trong điều kiện khí hậu nóng ẩm ở nước ta rất khó khăn. Vì vậy các giống khoai môn
sọ đang có xu hướng ngày càng bị thoái hoá nên đã làm giảm cả về năng suất và chất
lượng củ khoai môn sọ. Do đó, việc cần thiết phải duy trì lưu giữ và bảo quản các
giống khoai môn sọ bản địa đầu dòng để cung cấp cho sản xuất củ giống có chất lượng
cao.
Hiện nay, kỹ thuật bảo quản nguồn vật liệu cây trồng thường áp dụng hai
phương pháp đó là phương pháp bảo quản in situ (bảo quản tại chỗ trong điều kiện sinh
thái tự nhiên) và ex situ (bảo quản trong điều kiện nhân tạo tối ưu). Trong đó phương
pháp bảo quản ex situ đóng vai trò quan trọng để lưu giữ được các ngân hàng gen và
nó được sử dụng rộng rãi cho nhiều đối tượng cây trồng. Trên cơ sở đó chúng tôi tiến
hành đề tài “Nghiên cứu kỹ thuật bảo quản in vitro một số giống khoai môn bản địa
(Colocasia esculenta)”.

2

Nguyễn Thị Phương Dung

Sinh học thực nghiệm


Luận văn Thạc sĩ khoa học

Cao học K16

Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu chung về cây khoai môn
1.1.1. Nguồn gốc, phân loại cây khoai môn
Khoai môn, tên la tinh Colocasia esculenta (L.) Schott, là cây lấy củ, chi

Colocasia, họ Araceae (họ Ráy).
Khoai môn bắt đầu lan truyền từ rất sớm trong các vùng nhiệt đới. Đặc biệt ở
vùng Châu Á Thái Bình Dương khoai môn đã là cây lương thực hơn 2000 năm. Những
vấn đề về nguồn gốc, sự thuần hóa và phổ biến khoai môn, khoai sọ đã được nghiên
cứu bởi nhiều nhà khoa học từ những năm 50 của thế kỷ 20. Đa số các tác giả đều
khẳng định rằng đây là một vấn đề không đơn giản để xác định trung tâm nguồn gốc.
Tuy nhiên, gần đây nhiều tác giả đều thống nhất rằng rất nhiều dạng hoang dại và dạng
trồng của cây khoai môn, sọ có nguồn gốc tại các dải đất kéo dài từ Đông Nam Ấn Độ
và Đông Nam Á tới Papua New Guinea và Melanesia (Onwueme, 1999; Kreike, 2004;
Nguyễn Thị Ngọc Huệ, Đinh Thế Lộc, 2005).
Lịch sử trồng trọt cũng bắt đầu từ những vùng đất này. Vào khoảng 100 năm
trước công nguyên, khoai môn được trồng ở Trung Quốc và Ai Cập. Trong thời tiền sử,
sự trồng trọt được mở rộng tới quần đảo Thái Bình Dương. Sau đó nó được đưa đến
các vùng Địa Trung Hải rồi tới Tây Phi, từ Tây Phi và sau đó theo tàu nô lệ đến Caribe.
Ngày nay, khoai môn được trồng phổ biến ở khắp các vùng nhiệt đới cũng như ôn đới
ấm áp (Onwueme, 1999, Mai Thạch Hoành, Nguyễn Công Vinh, 2003; Nguyễn Thị
Ngọc Huệ, Đinh Thế Lộc, 2005).
Ở Việt Nam, khoai môn được thuần hoá sớm, đặc biệt là khoai môn nước được thuần
hóa trước cả cây lúa (cách đây khoảng 10000–15000 năm). Tuy nhiên, hiện nay nó không
còn giữ vai trò chính trong sản xuất lương thực vì đã được thay thế bằng cây lúa và các cây
trồng khác (Nguyễn Thị Ngọc Huệ, Đinh Thế Lộc, 2005).

3

Nguyễn Thị Phương Dung

Sinh học thực nghiệm


Luận văn Thạc sĩ khoa học

Cao học K16

Cây khoai môn sọ thuộc chi Colocasia là một trong những loài được trồng phổ
biến ý có giá trị kinh tế hơn cả. Hai loài đầu tiên của chi Colocasia được Linnes mô tả
năm 1753 là Arum Colocasia và Arum esculentum. Năm 1789, hệ thống phân loại học
các cây họ Ráy mới được Heinrich Wilhelm Schott chính thức đưa ra, ông cũng đặt tên
cho hai loài trên là Colocasia esculenta và Colocasia antiquorum. Cho đến thế kỉ
XX đã có rất nhiều công trình nghiên cứu phân loại các loài trong chi khoai môn sọ
dựa trên đặc điểm hình thái hoa và cơ quan sinh dưỡng nhưng vì có lịch sử lâu dài
trong nhân giống vô tính nên vấn đề phân loại thực vật trong chi này còn nhiều điểm
chưa thống nhất.
Ở nước ta trong những năm gần đây, thực hiện quyết định của Thủ tướng Chính
phủ về “Kế hoạch hành động đa dạng sinh học Việt Nam”, dự án “Thành lập ngân
hàng gen quốc gia những loài thực vật hữu ích” của Bộ Nông nghiệp và Phát triển
nông thôn đã và đang được triển khai tại Viện Khoa học và Kỹ thuật nông nghiệp Việt
Nam. Qua những năm thực hiện đề tài Bảo tồn quĩ gen cây trồng, Trung tâm đã bảo
quản duy trì gần 500 mẫu giống của 5 loài cây thuộc họ ráy, trong đó khoai môn sọ
chiếm 436 mẫu giống.
Hiện nay theo điều tra của viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật Việt Nam thì
họ Ráy ở Việt Nam có 23 chi và 120 loài, trong chi Khoai môn (Colocasia) có 2 loài.
Tuy nhiên, các nghiên cứu phân loại chủ yếu sử dụng các tài liệu đã có từ trước hay chỉ
mới dừng lại ở mức độ nhận dạng của các chi. Cho đến nay, vẫn chưa có một khóa
định loại các loài trong họ Ráy nói chung và trong chi Khoai môn (Colocasia) nói
riêng (Phạm Hoàng Hộ, 1999; Võ Văn Chi, 2003).
Số lượng NST trong bộ NST lưỡng bội của giống khoai môn sọ nghiên cứu
được là: 2n = 22, 26, 28, 38, 42, 56 trong đó phổ biến nhất là hai dạng 2n = 28 và 2n =
42. Sự sai lệch số lượng NST của giống khoai môn sọ có thể do sự phát sinh đột biến
đa bội và được duy trì thuận lợi nhờ sinh sản sinh dưỡng (Peter J. Matthews, 2004).

4

Nguyễn Thị Phương Dung

Sinh học thực nghiệm


Luận văn Thạc sĩ khoa học

Cao học K16

Khoai môn trồng lấy củ là loài Colocasia esculenta được phân thành hai nhóm chính
(Onwueme, 1999; Kreike, 2004).
Nhóm 1 (Dasheen): C. esculenta (L.) Schott var. esculenta có đặc điểm là củ
chính rất to có hình trụ dài, xuất hiện vài củ con có ích thước nhỏ. Khoai môn này ở
Việt Nam thường được gọi là khoai cao, khoai tàu. Hầu hết các giống thuộc nhóm này
đều có bộ nhiễm sắc thể cơ bản 2n = 28.
Nhóm 2 (Eddoe): C. esculenta (L.) Schott var. antiquorum được phân biệt là có
một củ chính nhỏ có hình cầu với nhiều củ con có kích thước to mọc xung quanh củ
chính. Hầu hết các giống thuộc nhóm này đều có bộ nhiễm sắc thể cơ bản n = 14,
thường dạng trồng trọt là dạng tam bội 3n = 42.
Tuy nhiên cũng có nhóm mang nhiều đặc tính trung gian giữa 2 nhóm trên.
1.1.2. Tình hình sản xuất khoai môn trên thế giới
Khoai môn là cây có khả năng thích nghi cao với điều kện ngoại cảnh và có khả
năng chống chịu được với điều kiện bất thuận như: khả năng chịu bóng râm, chịu mặn,
đất có độ ẩm cao,… do đó chúng được phân bố khá rộng rãi.
Khoai môn, khoai sọ là cây lương thực chủ yếu ở nhiều đảo vùng Nam Thái
Bình Dương như: Tonga, Tây Samoa, Papua New Guinea, do đặc tính chịu được bóng
râm nên chúng thường được trồng trong các vườn cây lâu năm như chuối, dừa, cam,
quýt, cọ dầu và đặc biệt là ca cao. Khoai môn Thái Bình Dương có năng suất cao hơn

khoai môn - sọ Châu Á.
Theo số liệu thống kê của tổ chức Lương thực và Nông nghiệp thế giới (FAO)
tính đến năm 2001, diện tích trồng khoai môn - sọ trên thế giới đạt 1,463 triệu ha, năng
suất bình quân đạt 6,13 tấn/ha và tổng sản lượng đạt 8,974 triệu tấn. Được phân bố ở
các châu lục như sau:

5

Nguyễn Thị Phương Dung

Sinh học thực nghiệm


Luận văn Thạc sĩ khoa học

Cao học K16

Bảng 1.1. Phân bố khoai môn, sọ trên thế giới trong những năm gần đây
Châu
lục

Toàn
Năm

thế
giới

Châu
Phi

Bắc
Trung
Mỹ

Nam

Châu

Mỹ

Á

Châu
Đại
Dƣơng

1998 0,381

1,207

0,0016

0,00076 0,131

0,042

Diện tích 1999 1,421

1,247

0,0018

0,00076 0,130

0,041

(triệu ha)

2000 1,450

1,276

0,0018

0,00076 0,129

0,042

2001 1,463

1,291

0,0018

0,00076 0,127

0,042

1998 6,30

5,42

10,08

5,4

14,5

5,9

1999 6,23

5,35

10,12

5,4

14,5

6,4

2000 6,12

5,22

10,23

5,4

14,9

6,3

2001 6,13

5,23

10,13

5,4

15,1

6,5

Sản

1998 8,706

6,538

0,0161

0,0041

1,900

0,247

lượng

1999 8,855

6,672

0,0182

0,0041

1,899

0,261

(triệu

2000 8,878

6,662

0,0185

0,0041

1,928

0,265

tấn)

2001 8,974

6,756

0,0183

0,0041

1,923

0,273

Năng
suất
(tấn/ha)

Châu Âu

Không
trồng
khoai
môn,
khoai sọ

Nguồn FAO 2001
Về mặt diện tích, Châu Phi có diện tích lớn nhất và có xu hướng gia tăng dần từ
năm 1998 đến 2001, trong lúc đó châu lục khác có diện tích ổn định. Về năng suất,
Châu Á có diện tích bình quân cao nhất (15,1 tấn/ha) và Châu Phi có năng suất thấp
nhất (5,23 tấn/ha).
Năm 2005, tổng sản lượng khoai môn, sọ trên thế giới đạt 9,2 triệu tấn. Trong

đó, nước có sản lượng khoai môn, sọ lớn nhất là Nigeria với sản lượng đạt 4,0 triệu tấn.
Tiếp sau đó là Ghana 1,8 triệu tấn, China 1,6 triêu tấn (FAO, 2005).
1.1.2. Tình hình sản xuất khoai môn ở Việt Nam
Ở Việt Nam, khoai môn, sọ được phân bố ở tất cả các vùng sinh thái. Tuy nhiên
những vùng có sự phân bố lớn của khoai môn, sọ là: Cao Bằng, Lạng Sơn, Sơn La, Lai
6

Nguyễn Thị Phương Dung

Sinh học thực nghiệm


Luận văn Thạc sĩ khoa học

Cao học K16

Châu, Quảng Ninh và Quảng Trị. Ở các vùng này rất đa dạng về hệ sinh thái nông
nghiệp và đa dạng về văn hóa dân tộc. Đây có thể là nguyên nhân dẫn đến sự đa dạng
về loài khoai môn. Mặc dù hiện nay khoai môn chưa có chỗ đứng trong nền nông
nghiệp Việt Nam nhưng trong tương lai gần, cây khoai môn sẽ được phát triển trong
điều kiện sinh thái mà những cây trồng khác không có chỗ đứng như: đất có độ ẩm cao,
đất bị che bóng râm…. Ngoài ra khoai môn còn được trồng ở Tây Ninh, Bình Dương,
TP HCM, Tiền Giang, Đồng Tháp và một số tỉnh khác. (Nguyễn Thị Ngọc Huệ, Đinh
Thế Lộc, 2005)
Bảng 1.2. Một số giống khoai môn, sọ đang đƣợc trồng phổ biến ở Việt Nam
Tên giống

Phân bố

2

Giống khoai sọ lủi dọc xanh
(khoai lủi, khoai sọ dọc xanh,
khoai sọ dọc trắng, khoai sọ)
Giống khoai trứng Hà Nội

3

Giống khoai Mồng hương

Phân bố rộng: Bắc Giang, Bắc Ninh,
Ninh Bình, Hòa Bình, Sơn La, Hà
Nội, Vĩnh Phúc
Ở các vùng ven ngoại thành Hà Nội
và các tỉnh Vĩnh Phúc, Phú Thọ…
Hưng Yên, Thái Bình, Quảng Ninh….

4

Giống khoai sọ mới ngắn ngày
KS4
Giống khoai môn thơm ( Phước
hỏm)
Giống khoai môn ruột trắng (khoai
Lục Yên)
Giống khoai mán vàng (Phước
lượng nang)
Giống khoai môn chân chó (Dậu
Doàng )
Giống khoai Thuận Châu

STT
1

5
6
7
8
9

Ninh Bình, Hà Tĩnh, Vĩnh Phúc, Hà
Nội.
Hòa Bình, Yên Bái, Lào Cai, Lạng
Sơn
Yên Bái, Lào Cai, Lạng Sơn
Thanh Hóa, Hòa Bình, Sơn La.
Hòa Bình, Yên Bái, Sơn La, Cao
Bằng…
Khoai đặc sản nổi tiếng của tỉnh Sơn
La

Hiện nay, một số địa phương của nước ta đang có xu hướng mở rộng diện tích
trồng khoai môn – so. Nguyên nhân là do hiệu quả kinh tế từ trồng môn – sọ cao hơn
rất nhiều so với trồng lúa.

7

Nguyễn Thị Phương Dung

Sinh học thực nghiệm

Luận văn Thạc sĩ khoa học

Cao học K16

1.1.3. Một số đặc tính thực vật học và điều kiện sinh thái cần thiết cho cây khoai
môn
Cây khoai môn là cây thảo có phần gốc phình thành củ lớn sần sùi, hình trứng.
Có thể đẻ nhánh cấp 1-2-3 thành nhiều củ con sát nhau. Lá hình khiên dài 20-50cm,
gốc hình tim, cuống lá mập, bẹ ôm thân, mọc đứng, hoa đực và hoa cái riêng, quả
mọng, hạt có nội nhũ. Trong suốt quá trình sinh trưởng phát triển, khoai môn - sọ phải
trải qua 3 giai đoạn: Ra rễ mọc mầm, sinh trưởng thân lá và sự phình to của thân củ.
Khoai môn, khoai sọ yêu cầu nhiệt độ trung bình ngày trên 200C để sinh trưởng
phát triển bình thường. Nhiệt độ thấp làm cây giảm sinh trưởng và cho năng suất thấp,
đặc biệt cây không thể phát triển được trong điều kiện băng giá.
Trong đời sống, cây cần lượng mưa hoặc tưới khoảng 1500-2000 mm để cho
năng suất tối ưu.
Cây môn, khoai sọ đạt được năng suất cao nhất trong điều kiện cường độ ánh
sáng cao, tuy nhiên nó là cây chịu được bóng râm hơn hầu hết các loại cây khác. Sự
hình thành củ được tăng cường trong điều kiện ngày ngắn, trong khi hoa lại nở mạnh
trong điều kiện ngày dài.
Cây môn, khoai sọ là loại cây có thể thích ứng được với nhiều loại đất khác
nhau và được trồng nhiều trên loại đất tương đối chua (pH 5,5 – 6,5. Đặc biệt môn có
khả năng chịu mặn cao.
Trong điều kiện trồng trọt bình thường khoai môn sọ hầu như không ra hoa, kết
hạt. Axit gibberellic có tác động làm cho cây môn sọ ra hoa.
1.1.4. Thành phần dinh dƣỡng, giá trị kinh tế và sử dụng
* Thành phần dinh dưỡng: Phần có giá trị kinh tế chính của khoai môn sọ là củ
cái, củ con và một số giống là dọc lá. Trong củ tươi, nước chiếm 63 - 65% ,

hydratcacbon chiếm 13 - 29%, protein chiếm 1,4 - 3,0% với rất nhiều axit amin cần
thiết cho cơ thể. Tinh bột chiếm tới 77,9% lượng hydratcacbon với 4/5 là amylopectin
và 1/5 là amylose. Hạt tinh bột của khoai môn sọ rất nhỏ, dễ tiêu hoá. Chính yếu tố này
8

Nguyễn Thị Phương Dung

Sinh học thực nghiệm


Luận văn Thạc sĩ khoa học

Cao học K16

đã khiến khoai môn, khoai sọ có thể thay thế các loại cây lương thực khác, là món ăn
đặc biệt dành cho trẻ nhỏ bị dị ứng, những người rối loạn dinh dưỡng và người ăn
chay. Lá khoai môn sọ rất giàu protein, chứa khoảng 23% khối lượng khô, ngoài ra lá
chứa nhiều Ca, P, Fe, Vitamin C, thiamin, riboflavin. Có nhiều giống khoai môn – sọ
khi ta ăn hoặc khi tiếp xúc da với củ sống thường cảm thấy ngái hoặc bị ngứa. Hiện
tượng này gây ra do sự có mặt của các bó tinh thể oxalate canxi trong mô tế bào. Tuy
nhiên khi khoai được rán hoặc nấu chín, độ ngứa này sẽ mất đi.
* Giá trị kinh tế: Cây khoai môn sọ được sử dụng làm lương thực và thực phẩm
khá phổ biến trên thế giới. Đặc biệt ở các nước châu Đại Dương khoai môn, khoai sọ là
cây lương thực chính, có vai trò quan trọng trong an toàn lương thực của quốc gia,
cộng đồng và hộ gia đình. Mặc dù châu Á có diện tích và sản lượng thấp hơn châu Phi,
nhưng lại có năng suất cao nhất thế giới (15.1 tấn/ha). Châu Á – Thái Bình Dương là
nơi trồng và tiêu thụ môn – sọ lớn nhất thế giới, do vậy sử dụng sản phẩm môn – sọ ở
vùng này cũng rất đa dạng. Củ cái, củ con, dọc lá, dải bò đều có thể chế biến thành
món ăn ngon miệng cho con người. Ngoài các món ăn truyền thống như luộc, nướng,
rán… khoai môn sọ còn được chế biến công nghiệp với khoảng mười món ăn.

Ở Việt Nam trước đây khoai môn - sọ là loại cây có củ được trồng nhiều ở hầu
hết các vùng sinh thái, và là một đặc sản quý của một số địa phương, với nhiều giống
nổi tiếng như khoai môn Lệ Phố dùng để tiến vua, khoai sọ Thuận Châu, khoai môn
Tàu Bắc Cạn, khoai Mán Vàng... Tuy nhiên diện tích trồng khoai môn - sọ nhỏ hơn so
với các cây trồng khác. Gần đây, khoai môn - sọ là mặt hàng nông sản được xuất khẩu
sang Nhật Bản và hiện đang được nhiều công ty mở ra hướng chế biến tinh bột. Trồng
khoai sọ lãi hơn trồng lúa nếu được chăm sóc đúng kĩ thuật, năng suất trung bình đạt 5 - 6
tấn/ ha, có nơi đạt đến 12 - 13 tấn/ ha với giá trung bình 5000 – 7000VNĐ/kg.
Mặt khác, người dân có thể trồng cây khoai môn sọ tại những vùng đất xấu hoặc
trồng xen với các loại cây khác để tăng thu nhập. Ngoài ra, một số giống khoai môn sọ

9

Nguyễn Thị Phương Dung

Sinh học thực nghiệm


Luận văn Thạc sĩ khoa học

Cao học K16

được dùng làm thuốc để chữa bệnh đau đầu, kiết lỵ, tê phù,…và một số giống lại được
trồng để làm cảnh (Lê Thị Cúc, Hoàng Đình Hòa, 2009).
1.3. Kỹ thuật bảo quản in vitro nguồn gen thực vật
1.3.1. Khái quát chung
Cùng với sự gia tăng nhanh chóng của các giống cây trồng mới, các giống bản
địa đang có nguy cơ bị xói mòn, suy giảm nhanh chóng. Việc bảo tồn ngồn gen là việc
làm cần thiết. Mục tiêu cơ bản của bảo tồn tài nguyên di truyền là việc duy trì đa dạng
di truyền trong các loài, giữa các loài và trong hệ sinh thái nói chung, đồng thời có sự

hiểu biết về chúng để làm cơ sở cho việc khai thác, sử dụng chúng trong hiện tại và
tương lai (Khanna PP, Neeta Singh, 1991).
Gìn giữ những giá trị cây trồng qua quá trình sử dụng nguồn gen cây trồng địa
phương và cây trồng bản địa gắn liền với nhiều nét văn hoá truyền thống, với những
kinh nghiệm sản xuất của cộng đồng các dân tộc Việt Nam. Yếu tố cơ bản cho phát
triến kinh tế nông nghiệp nông thôn bởi vai trò là vật liệu khởi đầu cung cấp cho nhiều
ngành khoa học thực hiện các nghiên cứu cần thiết phục vụ mục tiêu phát triển kinh tế,
xã hội nông thôn như sinh học, nông học, y dược..., đặc biệt là cho các chương trình
công nghệ sinh học.
Hiện nay, tài nguyên di truyền thực vật (TNDTTV) được coi là tài sản quốc gia,
nhiệm vụ bảo tồn, sử dụng hợp lý chúng là rất cấp thiết và ưu tiên hàng đầu. Tài sản
này bao gồm toàn bộ những loài và giống cây trồng, các loài hoang dại có quan hệ di
truyền gần gũi với cây trồng, và những dạng TNDTTV khác có giá trị hoặc tiềm năng
giá trị sử dụng vì mục tiêu lương thực và nông nghiệp. Chúng được bảo tồn dưới hai
dạng chính là ngoại vi (ex situ) trong hệ thống mạng lưới bảo tồn TNDTTV trong đó
Trung tâm Tài nguyên thực vật (TNTV) là cơ quan đầu mối với Ngân hàng gen cây
trồng là hạt nhân ... và nội vi (in situ) tại nơi nó sinh trưởng và phát triển hoặc thông
qua sử dụng trên đồng ruộng của nông dân (on farm). (Lã Tuấn Nghĩa, Trần Danh Sửu,
2010).
10

Nguyễn Thị Phương Dung

Sinh học thực nghiệm


Luận văn Thạc sĩ khoa học

Cao học K16

* Hai phương thức chủ yếu bảo tồn nguồn tài nguyên di truyền thực vật:
+ In situ: Cho phép cây trồng sinh trưởng trong điều kiện sinh thái tự
nhiên. Khu dự trữ sinh quyển tự nhiên là một giải pháp hữu ích cho các loài có nguy cơ
tuyệt chủng và gần tuyệt chủng (Miguel Altieri A., Laura Merrick C., 1987). Tuy
nhiên, đối với các loài phân bố rộng rãi hơn, bảo tồn đa dạng di truyền in-situ là khó
khăn. Đặc biệt, phương pháp bảo tồn này có ý nghĩa với cây trồng hoang dã, một số
cây trồng khác, và áp dụng cho những cây sinh sản vô tính, những cây có hạt giống
không thể bảo quản trong kho lạnh (Hawkes, 1982).
+ Ex situ: Bảo tồn các giống nhân giống thực vật là tương đối dễ dàng cho hạt
giống, khả năng tồn tại có thể được duy trì bằng cách làm khô hạt giống và lưu trữ
chúng ở nhiệt độ thấp. Ngoài ra, các cơ quan của cây trồng được bảo quản trong điều
kiện nhân tạo, tối ưu, chúng có thể tái sinh thành cây hoàn chỉnh khi cần thiết. Bảo
quản ex situ đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng ngân hàng gen. Phương thức
này cũng được áp dụng cho nhiều đối tượng cây trồng khác nhau.
Trong bảo quản ex situ nguồn gene của bất kỳ loại cây trồng nào cũng có thể
duy trì, lưu trữ. Có những hình thức bảo quản ex situ khác nhau:
- Bảo quản in vitro tạo thành in vitro genebank
- Bảo quản trên vườn ươm tạo thành field genebank
- Bảo quản hạt trong kho lạnh tạo thành seed genebank
- Bảo quản acid nucleic, chất mang thông tin di truyền…
Vấn đề bảo quản theo hình thức nào tùy thuộc vào bản chất cây trồng, điều kiện
kinh tế và sự phát triển khoa học công nghệ của từng quốc gia. Một mô hình giả thuyết
cho thấy việc sử dụng bổ sung các công nghệ bảo tồn khác nhau (Hawkes, 1982):

11

Nguyễn Thị Phương Dung

Sinh học thực nghiệm

Luận văn Thạc sĩ khoa học

Cao học K16

Hình 1.1. Mô hình bổ sung các công nghệ bảo tồn nguồn gene thực vật
Hawkes (1982) đã tổng kết các hình thức bảo quản phụ thuộc vào bản chất cây
trồng khác nhau như sau:
Bảng 1.3. Bản chất cây trồng quyết định giải pháp bảo quản
Phƣơng pháp bảo quản

Yếu tố sinh học
Cây lâu năm (cây gỗ)

In-situ, ngân hàng gen đồng ruộng, in vitro
(hạt và hạt phấn)

Cây hàng năm

Ngân hành gene đồng ruộng, in vitro

Cây nhân vô tính với hạt vô sinh

Ngân hành gene đồng ruộng, in vitro, bảo
quản đông khô

Cây nhân vô tính với hạt có phôi

Ngân hành gene đồng ruộng, bảo quản hạt
phấn, hạt, in vitro, đông khô

Cây thích hợp nuôi cấy mô

Tìm các phương pháp bảo quản thích hợp,
bảo quản in vitro

Cây có hạt phấn với sự sống cao

Bảo quản hạt phấn

(Nguồn: Trần Lê Bình, Hồ Hữu Nhị, Lê Thị Muội, 1997)
1.3.2. Bảo quản in vitro nguồn gene thực vật
Bảo quản nguồn gene in vitro sử dụng hai phương pháp: bảo quản bằng nuôi cấy
in vitro và bảo quản bằng kỹ thuật lạnh đông khô (Cryopreservation). Giải pháp công
12

Nguyễn Thị Phương Dung

Sinh học thực nghiệm


Luận văn Thạc sĩ khoa học

Cao học K16

nghệ in vitro được phát triển trong vòng 10-15 năm trở lại đây. Nó được bắt đầu với
việc nuôi cấy, bảo quản mô sẹo, tế bào phục vụ mục đích sinh lý sinh hóa và sinh tổng
hợp các hợp chất thứ cấp. Sau đó chúng được chuyển sang kỹ thuật bảo quản in vitro
chồi, mầm, phôi và cây con hoàn chỉnh phục vụ công tác nhân nhanh sản xuất giống
cây quý hiếm, chất lượng cao sạch bệnh và xây dựng nguồn gene cây trồng.

Bảo quản in vitro phát triển đồng thời với việc sử dụng nguồn gene cổ truyền.
Trong tương lai gần bảo quản in vitro sẽ cho ra đời các ngân hàng gene in vitro (Lê
Trần Bình, Hồ Hữu Nhi, Lê Thị Muội, 1997).
Bảo quản in vitro nguồn gene thực vật nhằm thực hiện được hai nhiệm vụ:
+ Bảo quản các tập đoàn hoạt động, nhằm cung cấp vật liệu phục vụ công tác
nghiên cứu và trao đồi nguồn gene giữa các ngân hàng gene trên thế giới
+ Bảo quản tập đoàn cơ bản, bảo tồn nguồn gene lâu dài, bổ sung vật liệu cho
tập đoàn hoạt động.
1.3.3. Kỹ thuật bảo quản in vitro
Bảo quản nguồn gene thực vật in vitro được coi là giải pháp công nghệ có triển
vọng, cơ bản đối với các loại cây trồng nhân giống vô tính và cây có hạt với sức nảy
mầm thấp cũng như cây có tỷ lệ nhiễm virus cao. Mẫu đưa vào bảo quản rất đa dạng,
có thể là tế bào đơn, mô sẹo, đoạn thân, đoạn rễ hay cây con hoàn chỉnh.
Bảo quản in vitro dựa trên hai nguyên lý khoa học cơ bản sau:
+ Duy trì sinh trưởng tối thiểu (trong bảo quản ngắn hạn)
+ Tạm ngừng sinh trưởng (trong bảo quản dài hạn)
* Duy trì sinh trưởng tối thiểu
Duy trì sinh trưởng tối thiểu được áp dụng nhiều cho bảo quản cây con hoàn
chỉnh, đối với nhóm cây nông nghiệp nhân giống vô tính như khoai lang, khoai tây,
sắn, chuối, dứa… Cây con được đặt trong điều kiện ánh sáng, nhiệt độ, chế độ dinh
dưỡng đặc biệt. Hầu hết các loài in vitro sinh trưởng phát triển trong khoảng nhiệt độ
20-25oC. Thực vật nhiệt đới ở mức nhiệt độ cao hơn chút 25. Duy trì sinh trưởng chậm
13

Nguyễn Thị Phương Dung

Sinh học thực nghiệm


Luận văn Thạc sĩ khoa học

Cao học K16

trong khoảng nhiệt độ 6 – 10oC và 15 – 25oC đối với cây trồng nhiệt đới. Khoảng thời
gian giữa 2 lần cấy chuyển có thể kéo dài từ 1- 2 năm (Lyndsey A. Withers, 1991).
Duy trì sinh trưởng tối thiểu dựa trên cơ sở kỹ thuật nhân giống vô tính in vitro
nhưng duy trì kéo dài thời gian giữa hai lần cấy chuyển nhờ vào việc làm chậm sinh
trưởng của mẫu cấy. Trong thời gian bảo quản tốc độ sinh trưởng phát triển của cây
con thường giảm đi nhiều lần (15-20 lần) so với tốc độ sinh trưởng trong điều kiện
bình thường nhờ vào việc sử dụng những yếu tố sinh trưởng khác nhau phụ thuộc vào
bản chất cây trồng.
Trong điều kiện phòng thí nghiệm nhiệt độ thấp khó thực hiên, nhất là ở các
nước nhiệt đới có thể sử dụng phương pháp thay đổi môi trường, bằng cách bổ sung
chất ức chế sinh trưởng (ABA, alar, CCC), những chất gây áp suất thẩm thấu cao
(manitol, sorbitol, đường saccharose, dầu phủ…), hoặc làm nghèo dinh dưỡng trong
quá trình nuôi cấy. Hiệu quả cao khi duy trì sinh trưởng tối thiểu cũng đạt được khi
phối hợp nhiều hơn 1 yếu tố stress, như kết hợp giữa nhiệt độ thấp và một chất ức chế
áp suất thẩm thấu. Ngoài ra, một số nghiên cứu khác cũng được quan tâm, như nghiên
cứu sử dụng dầu phủ khoáng, giảm lượng oxy, làm rụng lá của chồi. Mẫu đưa vào nuôi
cấy là những mẫu ít xảy ra biến dị dinh dưỡng trong quá trình tạo cây con (phôi, chồi,
mầm…). Cây con đưa vào bảo quản in vitro phải được làm sạch bệnh, cây khỏe
(Lyndsey Withers A., 1991).
Trong bảo quản in vitro, hình thức nuôi cấy bảo quản sinh trưởng tối thiểu được
áp dụng nhiều và trở thành một giải pháp không thể thiếu được trong ngân hàng gene
cây trồng. Bảo quản in vitro bằng duy trì sinh trưởng chậm có thể là ngắn hạn, trung
hạn (10 – 15 năm), thậm trí là dài hạn đối với nhiều loại cây trồng khác nhau.
Trên thế giới, hơn mười năm qua theo số liệu thống kê của ban tài nguyên cây
trồng thế giới, nguồn gene của hơn 20 loài cây trồng khác nhau được lưu giữ bằng con
đường này như: dứa, cà phê, nho, cam, gừng, nghệ, cọ dầu…(Lê Trần Bình, Hồ Hữu
Nhi, Lê Thị Muội, 1997).

14

Nguyễn Thị Phương Dung

Sinh học thực nghiệm


Luận văn Thạc sĩ khoa học

Cao học K16

Thành công đầu có ý nghĩa thực tiễn là việc ứng dụng bảo quản nguồn gene các
tập đoàn cây lấy củ trong nông nghiệp. Sử dụng các yếu tố kìm hãm sinh trưởng cây
con trong quá trình nuôi cấy (điều kiện bảo quản bao gồm nhiêt độ, ánh sáng, chất ức
chế sinh trưởng…) đã làm kéo dài thời gian giữa các lần cấy chuyển.
Bảng 1.4. Điều kiện bảo quản một số loại cây trồng
Cây trồng
Khoai

lang

Điều kiện bảo quản

(Ipomoea Nhiêt độ 6-18oC

batatus)

Thời gian cấy chuyển
12-18 tháng

Ánh sáng 1000 lux
Manitol 3%

Sắn (Manihot esculenta)

Nhiêt độ 23oC

18 – 24 tháng

Ánh sáng 1000 lux
Chuối (Musa spp)

Nhiêt độ 15oC

18 tháng

Ánh sáng 1200 lux
Khoai tây

Nhiêt độ 6-10oC

24 tháng

Ánh sáng 2000 lux
Manitol 3%
(Nguồn: Lê Trần Bình, Hồ Hữu Nhi,1997)
* Bảo quản ngừng sinh trưởng tạm thời
Phương pháp này được áp dụng cho nhiều loài cây trồng nhưng chủ yếu cho loại
cây có hạt không bảo quản được trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm thấp. Mặc dù trong
trồng trọt, hầu hết cây trồng có hạt giống có thể chịu đựng khô hạn nhưng nhiều loại

cây trồng như ca cao và cao su, đa số các cây nhiệt đới và nhiều loài cây lấy gỗ có hạt
giống nhạy cảm và thường bị chết nếu phơi khô dưới một giá trị độ ẩm tới hạn, thường
là giữa 12% và 35%.
Mẫu đưa vào bảo quản là phôi, mô, tế bào. Phương thức bảo quản là bảo quản
lạnh đông khô (cryopreservation). Phương pháp bảo quản này có lịch sử lâu dài liên
quan đến nuôi cấy tế bào động và vi sinh vật, bảo quản các loại mô phôi động vật và
15

Nguyễn Thị Phương Dung

Sinh học thực nghiệm


Luận văn Thạc sĩ khoa học

Cao học K16

thuốc chữa bệnh cho người. Sau đó phương pháp này mới được chú ý cho đối tượng là
cây trồng. Phương pháp này cũng mới chỉ bắt đầu cách đây khoảng 10 -15 năm. Bảo
quản lạnh đông khô có thể chia làm một số công đoạn: trước sinh trưởng (pregrowth),
bảo quản lạnh (cryoprotection), làm mát (cooling), bảo quản (storage), tan băng
(thawing), xử lý sau tan băng (post - thawing) và tái sinh sinh trưởng (recovery growth)
(Lyndsey Withers A., 1991).
Trong quá trình bảo quản mẫu được để ở nhiệt độ -196oC, các quá trình trao đổi
chất, quá trình sinh trưởng phát triển đều tạm ngừng hoạt động. Phương pháp bảo quản
này có thể lưu giữ vài chục năm (khoảng 20-30 năm). Khi cần phục hồi sinh trưởng,
mẫu được lấy ra nuôi cấy tạo cây con hoàn chỉnh (Lê Trần Bình, Hồ Hữu Nhi, Lê Thị
Muội, 1997).
1.4. Tình hình nghiên cứu, bảo quản in vitro trên thế giới và trong nƣớc
1.4.1. Tình hình nghiên cứu bảo quản in vitro cây khoai môn trên thế giới

Rất nhiều cây trồng không có hoa và củ gây khó khăn cho việc bảo quản. Do đó
bảo tồn nguồn gene sẽ kèm theo là tốn chi phí cho công lao động và với nhiều mối
nguy hại mất mát nguồn gene và bệnh dịch. Hơn nữa cây trồng có thể dễ dàng sinh
trưởng in vitro và do đó bảo quản in vitro có tiềm năng cao. Để giảm giá thành lao
động và nguy cơ đột biến, quá trình sinh trưởng có thể làm chậm lại hoặc tạm thời
ngừng sinh trưởng hoàn toàn. Sự làm chậm sinh trưởng có thể đạt được bằng nhiều
cách khác nhau: bằng sử dụng nhiệt độ thập, chất làm tăng áp suất thẩm thấu, chất ức
chế sinh trưởng. Bảo quản trong điều kiện làm chậm sinh trưởng được cho là có tính
khả thi cao đối với nhiều đối tượng cây trồng (Lyndsey Withers A., 1991). Nhìn chung,
sự có mặt của mannitol trong môi trường nuôi cấy có tác dụng làm chậm sinh trưởng
và phát triển của mẫu nuôi cấy ở cả nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao (Jarret, Gawel 1991,
Roca et al., 1989). Điều này hoàn toàn đúng khi nghiên cứu với C.esculenta.
Theo Bessembinder J.J.E. và cs (1992) bảo quản chi Colocasia esculenta ở
28/24oC (nhiệt độ tương ứng ngày và đêm), chiếu sáng 12h và không có mặt manitol
16

Nguyễn Thị Phương Dung

Sinh học thực nghiệm


Luận văn Thạc sĩ khoa học

Cao học K16

không khả thi với khoảng thời gian cấy chuyển hơn 8 tháng. Khi có mặt mannitol
khoảng thời gian cấy chuyển có thể được kéo dài thêm nhưng sau 2 năm tất cả những
mẫu ở 28/24oc đều chết. Mannitol có hiệu quả tích cực lên sự sống sót của các mẫu ở
nhiệt độ này nhưng sẽ gây ra những bất thường nếu sử dụng ở nồng độ cao, ở nồng độ
4,5-6,0% bắt đầu gây chết mẫu.

Việc kết hợp giữa nhiệt độ thấp và nồng độ mannitol cao có thể gây độc với cho
khoai môn. Ở nhiệt độ 9oC và tối hoàn toàn cây khoai môn có thể được bảo quản hơn 8
năm với khoảng thời gian cấy chuyển xấp xỉ 3 năm. Sau khoảng thời gian đó, hơn 90%
các mẫu nuôi cấy có chồi sống nhưng không phải tất cả các chồi ở trên mẫu nuôi cấy
có khả năng phục hổi. Các mẫu được cấy chuyển 3 lần trong suốt quá trình thí nghiệm
có khả năng có số lượng chồi phục hổi thấp hơn so với những mẫu cấy chuyển 2 lần.
Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc lưu giữ in vitro tập đoàn khoai môn
C.esculenta với 2 chu kỳ cấy chuyển liên tiếp 3 năm ở 9oC có thể là phương pháp khả
thi và giảm chi phí công lao động so với bảo quản ở nhiệt độ thường. Trong suốt chu
kỳ bảo quản, hệ số nhân chồi đủ cao cho quá trình nhân nhanh chồi. Kéo dài thêm thời
gian bảo quản sẽ làm giàm chất lượng của mẫu trong giai đoạn phục hồi. Bổ sung thêm
mannitol vào môi trường cấy chuyển không làm tăng khả năng sống sót cũng như phục
hổi mà làm suy yếu dần hơn khả năng sống sót và tái sinh ở 9oC.
Nghiên cứu của Su Zhou P. , và cs (2006) đã chỉ ra rằng phương pháp kinh tế và
hiệu quả nhất cho cây khoai môn lưỡng bội hình thành củ là môi trường MS có màng
mỏng và có bổ sung thêm 22-44 µM BAP và 8-10% saccharose trong 6 tuần. Sự tạo củ
có thể bảo quản ở 4oC đến 10 tháng và trồng trực tiếp vào đất không cần qua giai đoạn
huấn luyện cho quen với môi trường và mọc mầm sau 20 ngày.
Tại Central Potato Research Institute, Shimla, India có hơn 1 500 dòng bố mẹ
khoai tây và các giống khoai tây được bảo quản in vitro trong môi trường MS có bổ
sung 40g/l saccharose và 20 g/l mannitol ở 6-8oC với thời gian chiếu sáng là 16h.
Gopal Jai et al. (2007) cũng đã nghiên cứu khả năng bảo quản germplasm khoai tây ở
17

Nguyễn Thị Phương Dung

Sinh học thực nghiệm