Xây dựng quy trình nhân giống khoai lang tím nhật (beniazuma) nhập nội bằng phương pháp nuôi cấy mô in vitro luận văn t

Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng đại học vinh
------------------

Xây dựng quy trình nhân giống
khoai lang tím Nhật (Beniazuma) nhập nội
bằng phơng pháp nuôi cấy mô in vitro

Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
Chuyên ngành: Trồng trọt
Mã số: 60.62.01

Ngời thực hiện

: nguyễn ngọc khuê

Ngi hng dn khoa hc: pgs.ts. nguyễn đình san

Nghệ An - 2012


i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là
trung thực và chưa từng được sử dụng để bảo vệ một học vị, một công trình
nghiên cứu nào.
Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này
đều đã được cảm ơn. Trong luận văn tôi có sử dụng các thông tin từ nhiều
nguồn khác nhau, các thông tin trích dẫn được sử dụng đều được ghi rõ các
nguồn gốc, xuất xứ.
Tác giả luận văn

NGUYỄN NGỌC KHUÊ


ii

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đề tài này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy
giáo PGS. TS. Nguyễn Đình San – cán bộ hướng dẫn khoa học, kỹ thuật
viên CN Phùng Văn Hào đã hướng dẫn tận tình và tạo mọi điều kiện thuận
lợi giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thiện luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn những ý kiến đóng góp vô cùng quý báu của
các thầy giáo, cô giáo khoa Nông – Lâm – Ngư, sự tạo điều kiện và ủng hộ
của các cán bộ phòng thí nghiệm Nuôi cấy mô - tế bào thực vật khoa Sinh,
trường Đại học Vinh.
Cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn ủng hộ, động viên tôi trong suốt quá
trình thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn!
Vinh, tháng 10 năm 2012
Tác giả

NGUYỄN NGỌC KHUÊ


iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT
cs.
CT
GA3
IAA

KI
mg/l
MS

Cộng sự
Công thức
Gibberellic acid
Indol acetic acid
Kinetine
Milligram/lít
Môi trường dinh dưỡng Murashige

MT
NCMTB
α - NAA

& Skoog 1962
Môi trường
Nuôi cấy mô tế bào
α - Naphlene acetic acid


iv
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Các mốc quan trọng trong lịch sử nuôi cấy mô tế bào thực
vật......................................................................................................15
Bảng 3.1.1. Ảnh hưởng của H2O2 10% và thời gian khử trùng đến tỉ
lệ sống của mẫu nuôi cấy..................................................................38
Bảng 3.1.2. Ảnh hưởng của HgCl2 0,1% và thời gian khử trùng
đến tỉ lệ sống của mẫu cấy................................................................40

Bảng 3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ GA3 đến khả năng tái sinh
chồi....................................................................................................45
Bảng 3.2.2. Ảnh hưởng tổng hợp của nước dừa và GA3 đến...........47
khả năng tái sinh chồi.......................................................................47
Bảng 3.3.1. Ảnh hưởng của Kinetine đến khả năng bật chồi và.......50
hệ số nhân chồi khoai lang...............................................................51
Bảng 3.3.2. Ảnh hưởng của nồng độ Kinetine đến khả năng sinh
trưởng phát triển của chồi khoai lang...............................................52
Bảng 3.3.3. Ảnh hưởng của IAA đến khả năng bật chồi và ............54
hệ số nhân chồi khoai lang................................................................54
Bảng 3.3.4. Ảnh hưởng của nồng độ IAA đến khả năng sinh trưởng
phát triển của chồi khoai lang...........................................................55
Bảng 3.4.1. Ảnh hưởng của nồng độ α - NAA đến hiệu quả ra rễ....58
của cây khoai lang in vitro................................................................58
Bảng 3.4.2. Ảnh hưởng của α – NAA và than hoạt tính đến hiệu quả
ra rễ của cây khoai lang in vitro........................................................62
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của các loại giá thể đến sức sống của cây ex
vitro...................................................................................................66


v


vi
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cây khoai lang và các bộ phận...........................................7
Hình 3.1.1. Ảnh hưởng của H2O2 10% và thời gian khử trùng đến tỉ
lệ sống của mẫu nuôi cấy..................................................................39
Hình 3.1.2. Ảnh hưởng của HgCl2 0,1% và thời gian khử trùng đến
tỉ lệ sống của mẫu cấy.......................................................................41

Hình 3.1.3. Sự phát sinh chồi từ đốt thân ở giai đoạn vào mẫu........43
Hình 3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ GA3 đến khả năng tái sinh chồi
..........................................................................................................46
Hình 3.2.2. Ảnh hưởng tổng hợp của nước dừa và GA3 đến...........48
khả năng tái sinh chồi.......................................................................48
Hình 3.2.3. Chồi in vitro ở giai đoạn tái sinh chồi............................50
Hình 3.3.1. Ảnh hưởng của Kinetine đến khả năng bật chồi và.......51
hệ số nhân chồi khoai lang...............................................................51
Hình 3.3.2. Ảnh hưởng của IAA đến khả năng bật chồi và .............54
hệ số nhân chồi khoai lang................................................................54
Hình 3.3.3. Chồi khoai lang in vitro trong giai đoạn nhân nhanh....57
Hình 3.4.1. Ảnh hưởng của nồng độ α - NAA đến hiệu quả ra rễ....59
của cây khoai lang in vitro................................................................59
Hình 3.4.2. Ảnh hưởng của α – NAA và than hoạt tính đến hiệu quả
ra rễ của cây khoai lang in vitro........................................................62
Hình 3.4.3. Chồi khoai lang Beniazuma trong giai đoạn ra rễ.........64
Hình 3.5.1. Ảnh hưởng của các loại giá thể đến sức sống của cây ex
vitro...................................................................................................66
Hình 3.5.2. Cây khoai lang ex vitro ở giai đoạn huấn luyện............68


vii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN................................................................................i
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT....................iii
DANH MỤC BẢNG.........................................................................iv
DANH MỤC HÌNH...........................................................................vi
MỤC LỤC........................................................................................vii
MỞ ĐẦU............................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài....................................................................................................1

2. Mục đích nghiên cứu của đề tài.............................................................................3
3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài..................................................3

CHƯƠNG I.........................................................................................5
TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU.........................................5
1.1. Giới thiệu chung về cây khoai lang.....................................................................5
1.1.1. Nguồn gốc và sự phân bố.............................................................................5
1.1.2. Đặc điểm sinh học của cây khoai lang..........................................................5
1.1.3. Giá trị của cây khoai lang...........................................................................10
1.1.4. Vài nét về giống khoai lang tím Nhật Bản.................................................12
1.2. Nuôi cấy mô tế bào thực vật và ứng dụng trong tạo giống cây trồng...............13
1.2.1. Khái niệm và cơ sở khoa học của nuôi cấy mô tế bào thực vật..................13
1.2.2. Lịch sử phát triển và những thành tựu ứng dụng NCMTB thực vật trong
tạo giống cây trồng...................................................................................15
1.3. Tình hình nghiên cứu ứng dụng NCMTB thực vật trong việc tạo giống khoai
lang trên thế giới và ở Việt Nam.....................................................................24
1.3.1. Trên thế giới ...............................................................................................24
1.3.2. Ở Việt Nam.................................................................................................28

CHƯƠNG II.....................................................................................30
ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.30
2.1. Đối tượng và địa điểm nghiên cứu....................................................................30
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu.................................................................................30
2.1.2. Địa điểm nghiên cứu ..................................................................................30
2.2. Nội dung nghiên cứu.........................................................................................30
2.3. Phương pháp nghiên cứu...................................................................................31
3.4. Xử lý số liệu......................................................................................................37


viii

CHƯƠNG III....................................................................................38
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN................................38
3.1. Giai đoạn vào mẫu............................................................................................38
3.2. Giai đoạn tái sinh chồi......................................................................................44
3.3. Giai đoạn nhân nhanh.......................................................................................50
3.5. Giai đoạn huấn luyện thích nghi.......................................................................65
3.6. Một số lưu ý trong quá trình nhân giống khoai lang Nhật Beniazuma bằng
phương pháp in vitro.......................................................................................70
3.6.1. Vô trùng......................................................................................................70
3.6.2. Giai đoạn ở phòng thí nghiệm....................................................................70
3.6.3. Giai đoạn huấn luyện thích nghi.................................................................71

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..........................................................72
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................74


1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Khoai lang (Ipomoea batatas. L) là một loài cây lương thực với các rễ củ
lớn, chứa nhiều tinh bột, có vị ngọt, củ khoai lang là nguồn cung cấp rau ăn
củ quan trọng. Nó đóng vai trò cả rau và lương thực. Khoai lang được trồng
và phân bố rất nhiều nơi trên thế giới như Châu Á, Châu Phi, Châu Mỹ
Latinh.
Trong số các cây lương thực, cây có củ giữ một vai trò quan trọng trong
sản xuất lương thực ở những nước nghèo, chậm và đang phát triển (Trịnh
Xuân Ngọ, Đinh Thế Lộc, 2004). Theo số liệu thống kê của Tổ chức Nông
lương Liên Hợp Quốc năm 2010 trên thế giới 77% khoai lang sử dụng làm
lương thực, 13% làm thức ăn gia súc, 6% làm nguyên liệu chế biến thành
nhiều sản phẩm khác nhau như luộc để ăn sáng, làm mứt, làm bánh kẹo, nước

giải khát, rượu, làm thuốc, dùng thay thế cho bột mì để làm bánh bích quy,
phần loại bỏ đi rất ít chiếm 3% (Cúc Phương, 2005). Phần thân, lá, ngọn
được sử dụng làm rau xanh cho con người đồng thời là nguồn thức ăn tốt cho
gia súc (FAO, Horton, 1988).
Vùng Bắc Trung Bộ gồm sáu tỉnh: Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh,
Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế. Đây là một trong bảy vùng kinh tế
của đất nước có địa hình, khí hậu, đất đai phong phú gồm các tiểu vùng sinh
thái khác nhau thích hợp cho nhiều loại cây trồng và vật nuôi. Dân số Bắc
Trung Bộ có khoảng hơn 10 triệu người chiếm 13% dân số của cả nước, trong
đó khoảng 5 triệu người trong độ tuổi lao động. Tuy nhiên, đến nay Bắc
Trung Bộ vẫn là vùng kinh tế còn gặp nhiều khó khăn. Vùng Bắc Trung Bộ
dẫn đầu tám vùng trên cả nước về diện tích và sản lượng khoai lang. Giống


2
khoai lang phổ biến hiện nay ở Bắc Trung Bộ là Chiêm Dâu, Hoàng Long,
Sộp… năng suất thấp khoảng 60 – 70 tạ/ha, nhiều giống khác có diện tích
nhỏ, chủ yếu để giải quyết thức ăn chăn nuôi theo hình thức tự cung tự cấp.
Năng suất khoai lang thấp có nhiều nguyên nhân, nhưng chủ yếu là do chưa
có giống tốt phù hợp cho từng vùng sinh thái và cơ cấu mùa vụ của từng địa
phương, các biện pháp thâm canh chưa được chú trọng đúng mức. Trong sản
xuất còn ít phát triển các giống mới cho từng vùng trồng thích hợp, chưa đẩy
năng suất trung bình lên được bao nhiêu như những cây có củ khác.
Trong vài năm gần đây, nhu cầu tiêu dùng khoai lang chất lượng cao
tăng ở các nước khu vực Châu Á. Nắm bắt thị trường, một số nông dân ở các
tỉnh Lâm Đồng, Tiền Giang, Đắc Nông, Vĩnh Long… đã sản xuất khoai lang
Nhật ruột đỏ bán tươi ngay tại ruộng, giá 5000 – 7000 đồng/kg, năng suất
bình quân 25 tấn/ha đem lại thu nhập cao cho nông dân [30]. Ở Nghệ An cũng
đã sản xuất giống khoai lang này nhưng diện tích trồng chưa lớn, chủ yếu
đang mua củ từ các nơi khác về bán do gặp khó khăn trong bảo quản và chế

biến sản phẩm. Thực tế sản xuất cho thấy, sau vài vụ trồng bằng dây giống
của vụ trước và trồng nhiều vụ trên một chân đất nên năng suất đã giảm rõ rệt.
Để cải thiện chất lượng giống nông dân phải mua giống gốc để trồng, rất thụ
động và tốn kém. Nếu cải tiến giống khoai lang theo phương pháp truyền
thống bằng cách gơ củ giống cũng phải mất đến hai năm mới khôi phục gần
như hoàn toàn đặc tính của giống gốc.
Vì vậy, để cây khoai lang thực sự có vị trí xứng đáng trong sản xuất
nông nghiệp ở nước ta thì định hướng đẩy mạnh công tác chọn tạo, bình tuyển
các giống khoai lang ngắn ngày có năng suất cao, phẩm chất củ ngon để sử
dụng làm lương thực, thực phẩm và các giống có sinh khối cao để phục vụ
chăn nuôi, mở rộng diện tích trồng tập trung tại các vùng sản xuất nông
nghiệp gắn với chế biến, đẩy mạnh công nghệ chế biến các sản phẩm từ khoai


3
lang đang được các nhà nghiên cứu quan tâm và là yêu cầu cấp thiết của sản
xuất.
Xuất phát từ thực tiễn sản xuất nhằm cải tiến sự thoái hóa giống nhanh
chóng ảnh hưởng đến năng suất, chất lượng cây khoai lang, đồng thời đưa ra
những nghiên cứu ban đầu phục vụ cho các công tác giống sau này, chúng tôi
tiến hành thực hiện đề tài: “Xây dựng quy trình nhân giống khoai lang tím
Nhật (Beniazuma) nhập nội bằng phương pháp nuôi cấy mô in vitro”
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
Bằng phương pháp nuôi cấy mô xây dựng quy trình nhân giống khoai
lang tím Nhật nhập nội, tạo ra cây giống có chất lượng cao đưa vào sản xuất.
3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
3.1. Ý nghĩa khoa học
- Kết quả nghiên cứu sẽ đưa ra được một quy trình nhân giống cây khoai
lang Nhật bằng phương pháp in vitro. Đánh giá được tác động của một số chất
điều tiết sinh trưởng trong nhân giống khoai lang.

- Bổ sung nguồn tài liệu tham khảo cho công tác nghiên cứu, giảng dạy và
sản xuất giống khoai lang Nhật.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Sản xuất được cây con sinh trưởng, phát triển tốt, đồng đều và sạch
bệnh với khối lượng lớn, thuận lợi cho việc áp dụng các biện pháp kỹ thuật
trong giai đoạn sản xuất khoai lang thương phẩm, từ đó kích thích sản xuất cây
khoai lang Nhật phát triển.


4


5
CHƯƠNG I.
TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU
1.1. Giới thiệu chung về cây khoai lang
1.1.1. Nguồn gốc và sự phân bố
Sự tồn tại lâu nhất khám phá từ củ khô ở Caves của Chilea Canyon thuộc
Peru (Engle, 1970). Người ta đã tìm thấy sự hiện diện của khoai lang lần đầu
tiên tại vùng Mayan của Trung Mỹ. Astin (1977) cho rằng, nguồn gốc khoai
lang được bao quanh vùng Yucatan Penisula tới miền Bắc và sông Orinoco tới
miền Nam, với hai trung tâm có đa dạng loài, giống cao, đó là ở Guatamala và
Nam Peru. Một công trình khoa học khác I. Batatas (1982) đã chỉ ra đa dạng
loài khoai lang cao nhất ở Colombia, Equador và Nam Peru. Như vậy, khoai
lang có nguồn gốc Nam Mỹ. Trong cuộc thám hiểm tìm ra Châu Mỹ,
Christophe Columbus (1942) đã tìm thấy và đưa nó vào Tây Ban Nha và gọi
là khoai tây ngọt, mãi sau này mới gọi là khoai lang.
Khoai lang phân bố từ 420B – 380N, độ cao bắt đầu sát mực nước biển
đến hơn 3000m so với mặt biển. Khoai lang có tính thích ứng rộng trên nhiều
vùng sinh thái. Ngày nay, khoai lang được trồng rộng khắp trong các khu vực

nhiệt đới và ôn đới ấm với lượng nước đủ để hỗ trợ sự phát triển của nó [8].
1.1.2. Đặc điểm sinh học của cây khoai lang
1.1.2.1. Đặc điểm phân loại
Theo hệ thống phân loại thực vật của Linnea thì khoai lang thuộc cây hai
lá mầm Magnoliopsida, bộ cà Solanales, họ bìm bìm Convolvovulaceae, thuộc
chi Ipomoea. Trong chi Ipomoea có khoảng 500 loài chia thành 13 phân chi,
khoai lang được xếp trong phân chi Batatas [8].


6
1.1.2.2. Đặc điểm hình thái
Khoai lang là loài cây thân bò sống lâu năm, bộ phận sử dụng chủ yếu là
rễ củ phình to, có thể ăn lá và thân non.
- Thân: Có thể là dạng bò hay đứng thẳng, nửa đứng nửa bò. Trên thân
khoai lang một số giống có lông tơ. Thân có nhiều loại màu sắc khác nhau
như tím, xanh, đỏ… và có nhiều lông, các giống tốt cho mục đích lấy củ
thường có đốt ngắn và to. Trên mỗi đốt thân có các rễ bất định mọc ra. Vì vậy,
khoai lang chủ yếu được trồng bằng đoạn thân [8].
- Lá: Gồm cuống lá và phiến lá (gân và thịt lá). Lá đơn, mọc cách,
mỗi mắt trên thân mọc một lá. Lá có cuống dài 6 – 20 cm, có lợi cho việc
sử dụng ánh sáng. Lá khoai lang có dạng hình tim hoặc xẻ thùy [7]. Màu
sắc lá thay đổi từ màu xanh đến màu xanh tím, tím. Sự sinh trưởng của lá
ảnh hưởng lớn đến năng suất. Chỉ số diện tích lá 4 - 4,5 giúp hiệu suất
quang hợp cao nhất [6].


7
Hình 1.1. Cây khoai lang và các bộ phận
- Rễ và rễ củ: Rễ khoai lang mọc ở các mắt đốt. Có ba loại rễ là rễ con, rễ
dày hay còn gọi là rễ củ và rễ đực. Rễ củ quan trọng nhất, quyết định năng

suất khoai lang. Sự hình thành rễ củ phụ thuộc vào đặc điểm di truyền của
giống và sự tác động của môi trường. Rễ khoai lang có mối cộng sinh với vi
khuẩn cố định đạm, có khả năng đồng hóa và chịu được hàm lượng CO 2 trong
đất cao. Củ khoai lang có lớp vỏ củ nhẵn nhụi có màu từ đỏ, tím, nâu hay
trắng, lớp cùi thịt có màu từ trắng, vàng, cam hoặc tím [4].
- Hoa, quả và hạt: Hoa mọc ở các nách lá hoặc ngọn thân, mọc thành
chùm hoặc riêng rẽ, tràng hình phễu màu hồng tím hay phớt hồng. Hoa có
5 nhị đực và nhụy cái, nhị đực thấp hơn nhụy cái nên tự thụ phấn rất hiếm.
Hoa thường nở rộ vào tháng 11 trong điều kiện ngày ngắn. Quả sóc hình
tròn màu nâu đen, một quả có 1 – 4 hạt. Các hạt hầu như chỉ dành cho mục
đích gây giống.
1.1.2.3. Đặc điểm sinh thái
- Nhiệt độ: Khoai lang không chịu được sương giá và mẫn cảm với nhiệt
độ thấp < 100C. Khoai lang có nguồn gốc nhiệt đới nên sinh trưởng tốt cần có
nhiệt độ tương đối cao. Nhiệt độ thích hợp nhất cho sự phát triển thân lá và củ
là từ 20 – 300C. Thời kỳ đầu nhiệt độ cao, đủ nước, đủ thức ăn cây sẽ sinh
trưởng tốt và hình thành củ sớm có lợi cho năng suất củ, nhiệt độ cao vừa phải
thì tượng tầng hoạt động mạnh và vận chuyển chất hữu cơ tốc độ nhanh.
Miền Bắc trồng khoai lang ở vụ Đông và đầu Đông Xuân vào lúc gió
đông là tốt nhất. Trung bộ đến Nam bộ nhiệt độ quanh năm thích hợp cho
trồng khoai lang, năng suất phụ thuộc chủ yếu vào chế độ mưa. Thời kỳ sau
khi củ phát triển yêu cầu nhiệt độ cao vừa phải 30 – 32 0C, chênh lệch ngày
đêm càng lớn càng tốt.


8
- Ánh sáng: Khoai lang có phản ứng ánh sáng ngày ngắn. Thời gian chiếu
sáng thích hợp trong một ngày 8 – 10 giờ. Khoai lang sinh trưởng phát triển
tốt trong điều kiện có cường độ chiếu sáng cao. Khoai lang ra hoa trong điều
kiện ngày ngắn và đêm dài, vào mùa Đông và đầu Xuân ở các vùng ôn đới.

Ngày dài và đêm ngắn sẽ thúc đẩy sinh trưởng dây lá hơn là củ và ngược lại.
Ở Việt Nam khoai lang trồng vào mùa khô, các tỉnh duyên hải miền Trung và
đồng bằng sông Cửu Long có điều kiện ánh sáng tốt, thâm canh cao và đủ ẩm,
khoai dễ đạt năng suất cao [4].
- Nước: Theo Miller, trong thời kỳ phát triển dây lá mà thiếu nước năng
suất sẽ giảm, trong 40 ngày đầu của quá trình sinh trưởng khoai lang cần
nhiều nước nhất. Khi củ phình to, cây cần nước, độ ẩm thích hợp 65 – 80%. Ở
nước ta khả năng cung cấp nước cho khoai lang là khác nhau với các mùa vụ
khác nhau. Điều kiện ngày ngắn đêm mưa hay mưa phùn vụ xuân miền Bắc
khoai sinh trưởng thân lá tốt hơn củ. Vụ khoai mùa cho năng suất và phẩm
chất củ cao hơn vì khoai trồng vào cuối mùa mưa thu hoạch vào đầu mùa khô,
độ ẩm thích hợp cho khoai lấy củ. Các tỉnh Bắc Trung Bộ cũng có mùa vụ sản
xuất khoai lang phần lớn tương tự như vùng đồng bằng Bắc Bộ. Miền Nam
khoai lang được trồng chủ yếu trong vụ Đông Xuân khi nước lụt đã rút [5].
- Đất đai: Khoai lang dễ tính không kén đất lắm, có tính thích ứng rộng
với tất cả các loại đất không ngập nước. Tuy nhiên, khoai lang sinh trưởng và
phát triển tốt nhất trên đất tơi xốp và nhẹ, tầng đất mặt sâu, thích hợp nhất là
đất cát pha. Trồng khoai lang nhất thiết phải có luống, đối với trồng lấy củ
luống phải cao rộng. Khoai lang thích cọ xát cơ giới, thích đất có kết cấu [7].
Khoai lang cũng có rất ít kẻ thù tự nhiên nên thuốc phòng trừ dịch hại ít
khi phải dùng tới. Do thân phát triển nhanh che lấp và kìm hãm sự phát triển
của cỏ dại nên việc diệt trừ cỏ cũng đỡ tốn thời gian hơn. Trong khu vực nhiệt


9
đới, khoai lang có thể để ở ngoài đồng và thu hoạch khi cần thiết còn tại khu
vực ôn đới thì nó được thu hoạch khi sương giá bắt đầu.


10

1.1.3. Giá trị của cây khoai lang
1.1.3.1. Giá trị dinh dưỡng và làm thuốc
Thành phần chủ yếu của củ khoai lang là đường bột. Trong 100g chất
khô có 28 – 30g đường bột (tỷ lệ 30%), có dạng gluco, manto, dextrin, tinh
bột. Độ biến động phụ thuộc vào giống, nơi trồng, khí hậu, độ dài ngày, tỷ lệ
sâu bệnh, kỹ thuật trồng trọt... Ở Việt Nam chất khô của củ khoai lang là 9,2 –
33,6% (Ngô Xuân Mạnh, Đinh Thế Lộc, Nguyễn Đăng Hùng, 1994). Hàm
lượng caroten nhiều dễ tổng hợp vitamin A, vì vậy ăn khoai lang nhiều rất tốt
cho mắt và gan; ngoài ra trong củ còn chứa các sinh tố quan trọng khác như
vitamin C, B1, B2. Hàm lượng protein thấp 2% ở dạng dễ đồng hóa. Khoai
lang còn có nhiều axit amin quan trọng, đủ 18 loại thường và 8 loại không
thay thế. Về tinh bột chiếm 16,6 – 17,48% so với trọng lượng khô. Sự biến
động hàm lượng đường tổng số từ 0,38 – 5,64% trọng lượng củ tươi (Ngô
Xuân Mạnh, 1994).
Các giống khoai lang có lớp thịt màu vàng cam sẫm chứa nhiều vitamin
A hơn các giống khác có thịt màu nhạt và việc trồng các giống này được
khuyến khích tại châu Phi do thiếu hụt vitamin A là vấn đề nghiêm trọng tại
khu vực này [7].
Mặc dù có vị ngọt nhưng khoai lang trên thực tế là thức ăn tốt cho những
người bị tiểu đường do các nghiên cứu sơ bộ trên động vật cho thấy nó hỗ trợ
sự ổn định cho nồng độ đường trong máu và làm giảm sức kháng insulin [7].
Do có nhiều tính ưu việt nên khoai lang có vai trò đáng kể trong cuộc
đấu tranh đẩy lùi sự thiếu hụt lương thực và suy dinh dưỡng là hai vấn đề cấp
thiết trên thế giới hiện nay.
Khoai lang là một trong những cây lương thực quan trọng, được dùng
làm nhiều loại thức ăn quen thuộc như bánh, cháo, chè, mứt… Lá khoai lang
là loại rau dân dã vừa ngon, vừa mát và bổ. Củ và rau khoai lang là vị thuốc


11

phòng chữa bệnh thận, táo bón đã được dùng từ lâu trong dân gian, có nơi gọi
nó là “Sâm Nam” [28].
Theo Đông Y, khoai lang có nhiều tên gọi như Cam thử, Phiên chử. Củ
khoai lang tính bình, vị ngọt, vào hai kinh tỳ và thận. Có tác dụng bồi bổ cơ
thể, ích khí, cường thận, kiện vị, tiêu viêm, thanh can, lợi mật, sáng mắt, chữa
vàng da, ung nhọt, viêm tuyến vú, phụ nữ kinh nguyệt không đều, trẻ em cam
tích, lỵ. Rau lang bổ hư tổn, ích khí lực, kiện tỳ vị, tư thận âm. Kiêng kị với
các trường hợp thấp trệ, tiêu chảy, viêm dạ dày đa toan, đường huyết thấp.
Khoai lang đỏ vàng có tính chất bổ nhiều hơn công, còn khoai lang trắng thì
công nhiều hơn bổ. Đặc điểm này phần nào đã được chứng minh qua thành
phần hóa học của chúng [28].
1.1.3.2. Giá trị kinh tế và khả năng phát triển cây khoai lang ở nước ta
Ngày nay khi nền công nghiệp chế biến phát triển với rất nhiều các sản
phẩm có giá trị sử dụng và tính tiện ích cao thì những nguồn nguyên liệu như
khoai lang là vô cùng quan trọng.
Từ củ khoai lang người ta đã cho ra nhiều sản phẩm như bột khoai để
làm bánh, mứt ..., rượu Sochu. Khoai lang còn là nguyên liệu chế biến tinh
bột, cồn, nước giải khát, mì, miến, phụ gia dược phẩm, màng phủ sinh học
[29]. Tại Nam Mỹ, nước lấy từ khoai lang đỏ trộn lẫn với nước chanh để làm
một loại thuốc nhuộm vải bằng cách thay đổi tỉ lệ thành phần của các loại
nước này mà người ta thu được các tông màu từ hồng tới tía hay đen [29].
Khoai lang là cây rau lương thực được trồng trên nhiều chân đất và dễ
thích nghi với điều kiện thời tiết khí hậu từ Bắc vào Nam. Đẩy mạnh phát
triển khoai lang có mấy tác dụng sau:
- Góp phần giải quyết vững chắc vấn đề lương thực cho con người do
có khả năng cho năng suất cao tới 30 tấn/ha khoai tươi.


12
- Tạo điều kiện thuận lợi giải quyết thức ăn cho gia súc, đẩy mạnh phát

triển chăn nuôi. Thực tế là vùng nào trồng khoai lang vùng đó chăn nuôi phát
triển tốt và có nhiều phân bón để thâm canh.
- Thực hiện được luân canh tăng vụ, cải tạo đất, góp phần xóa dần chế
độ thâm canh cây lúa và sử dụng một cách hợp lý nguồn nhân lực.
- Có thể thu về ngoại tệ lớn cho những người nông dân như những cây
trồng khác.
Do có những tác dụng trên, cây khoai lang có vị trí quan trọng trong sản
xuất lương thực và có ảnh hưởng trong nông nghiệp nước nhà. Khả năng mở
rộng diện tích và nâng cao năng suất khoai lang là rất lớn, nhất là các tỉnh
miền Nam có thời tiết thuận lợi, đất đai bỏ hoang nhiều, vấn đề luân canh tăng
vụ áp dụng tiến bộ kỹ thuật chưa được chú ý [5]. Đẩy mạnh phát triển trồng
cây khoai lang bằng cách nắm vững kỹ thuật thâm canh, cải tiến sự thoái
giống là một việc làm cần thiết.
1.1.4. Vài nét về giống khoai lang tím Nhật Bản
Giống khoai lang tím Nhật là giống khoai lang mới, có nguồn gốc Nhật
Bản. Hiện nay giống khoai này đã được trồng trên nhiều vùng và cho kết quả
cao như Đắc Nông, Đắc Lăk, Vĩnh Long,... [27].
Khoai lang Nhật Beniazuma là cây thân thảo, dạng dây leo, hình bò lan
rộng, thân to mập, ít phân cành và có màu tím, lá hình tim màu xanh, ngọn và
lá non màu xanh vàng. Đầu ngọn màu tím thấy rõ, khi trưởng thành màu tím
mờ đi. Củ thuôn dài, nhẵn, vỏ củ màu tím, ruột màu vàng đậm. Hàm lượng
chất khô 27 - 33%. Độ đường và chất lượng cao phù hợp với ăn tươi (luộc,
nướng), chế biến, xuất khẩu, khả năng sinh trưởng phát triển mạnh, thời gian
sinh trưởng ngắn 105 - 120 ngày. Năng suất trung bình 20 tấn/ha.
Khoai lang Nhật Bản Beniazuma cũng như những giống khoai lang khác,
là loài không chịu được sương giá. Vì vậy, trong khu vực nhiệt đới khoai lang


13
có thể để ngoài đồng và thu hoạch khi cần thiết, còn ở khu vực ôn đới thì nó

thì nó được thu hoạch sớm trước khi sương giá bắt đầu.
1.2. Nuôi cấy mô tế bào thực vật và ứng dụng trong tạo giống cây trồng
1.2.1. Khái niệm và cơ sở khoa học của nuôi cấy mô tế bào thực vật
1.2.1.1. Khái niệm
Kỹ thuật nuôi cấy mô và tế bào thực vật (NCMTB) hay nhân giống in
vitro đều là thuật ngữ mô tả các phương pháp nuôi cấy các bộ phận thực vật
(tế bào đơn, mô, cơ quan) trong ống nghiệm có chứa môi trường dinh dưỡng
thích hợp như muối khoáng, vitamin, đường và các chất điều hòa sinh trưởng
thực vật trong điều kiện vô trùng (Bùi Văn Thế Vinh, 2009).
Kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào thực vật nói chung và kĩ thuật nhân giống
vô tính in vitro nói riêng đều dựa vào cơ sở khoa học là tính toàn năng, sự
phân hoá và phản phân hoá của tế bào.
1.2.1.2. Cơ sở khoa học
- Tính toàn năng của tế bào
Theo Haberland (1902) mỗi một tế bào bất kì của một cơ thể sinh vật đa
bào đều có khả năng tiềm tàng để phát triển thành một cơ thể hoàn chỉnh.
Theo quan điểm sinh học hiện đại thì mỗi một tế bào đã chuyên hoá đều
chứa một lượng thông tin di truyền (bộ ADN) tương đương với lượng thông
tin di truyền của một cơ thể trưởng thành. Vì vậy, trong điều kiện nhất định
một tế bào bất kì đều có thể phát triển thành một cơ thể hoàn chỉnh. Đặc tính
đó của tế bào gọi là tính toàn năng của tế bào.
Quá trình phát sinh hình thái trong NCM-TB thực chất là kết quả của sự
phân hoá và phản phân hoá .
- Sự phân hoá và phản phân hoá của tế bào


14
Cơ thể sinh vật trưởng thành bao gồm nhiều cơ quan có chức năng khác
nhau được hình thành từ nhiều loại tế bào. Tất cả các tế bào đó đều bắt nguồn
từ một tế bào ban đầu (tế bào hợp tử).

Ở giai đoạn đầu tế bào hợp tử phân chia thành nhiều tế bào phôi sinh
chưa mang chức năng riêng biệt. Sau đó, các tế bào phôi sinh này tiếp tục
được biến đổi thành các tế bào chuyên hoá đặc hiệu cho các mô, cơ quan khác
nhau. Đó là sự phân hoá.
Tuy nhiên, khi tế bào đã phân hoá thành các tế bào có chức năng chuyên
biệt, chúng không hoàn toàn mất khả năng biến đổi của mình. Trong điều kiện
thích hợp chúng có thể trở về dạng tế bào phôi sinh và phân chia mạnh mẽ.
Quá trình đó gọi là quá trình phản phân hoá tế bào.
Sự phân hóa và phản phân hóa tế bào có thể biểu thị theo sơ đồ sau:
Phân hóa tế bào
Tế bào phôi sinh------->tế bào dẫn----------->tế bào chuyên hóa
<-------------Phản phân hóa tế bào<-------------Về bản chất, phân hóa và phản phân hóa là những quá trình hoạt hóa
gen. Tại một thời điểm nào đó trong quá trình phát triển cá thể, có một số
gen được hoạt hóa (mà trước đây bị ức chế) để cho ra tính trạng mới. Điều
này xảy ra theo một chương trình đã được mã hóa trong cấu trúc AND của
mỗi tế bào. Mặt khác khi tế bào nằm trong một khối mô của cơ thể thường
bị ức chế bởi các tế bào xung quanh. Khi tách riêng rẽ các tế bào thì sẽ loại
trừ sự ức chế sinh trưởng đó, nếu gặp điều kiện thuận lợi thì các gen sẽ
được hoạt hóa, quá trình phân hóa được thực hiện theo một chương trình đã
định [2], [14], [19], [20].


15
1.2.2. Lịch sử phát triển và những thành tựu ứng dụng NCMTB thực vật
trong tạo giống cây trồng
1.2.2.1. Lịch sử phát triển [17], [15], [11], [3]
Vào năm 1838, hai nhà sinh vật học người Đức là Schleiden và
Schwann đã đưa ra học thuyết tế bào và nêu rõ: “ Tế bào là đơn vị cơ bản của
sự sống, mọi sinh vật dù phức tạp đến cũng đều được cấu tạo từ các đơn vị rất
nhỏ, đó là các tế bào”.

Bảng 1.1. Các mốc quan trọng trong lịch sử nuôi cấy mô tế bào thực vật
Năm

Sự kiện
Haberlandt lần đầu tiên thực hiện nuôi cấy mô tế bào thực vật,

1902

ông nhận thấy có sự ảnh hưởng của muối khoáng tới sự chuyển
hóa tế bào.
Kotte và Robins nuôi cấy đỉnh sinh trưởng của rễ một cây hòa

1922

thảo và nhận thấy sự ảnh hưởng của khoáng và glucose. Tuy
nhiên, sự sinh trưởng ngừng lại sau đó dù đã được cấy chuyền.
White nuôi cấy thành công đầu rễ cà chua trong thời gian vô
hạn trên môi trường chứa khoáng, glucose và dịch chiết nấm

1934

men. Sau đó, phát hiện ra sự ảnh hưởng của các vitamin nhóm
B (B1, B6) và acid nicotinic và sử dụng để thay thế cho dịch

1938
1939

1948

1954

chiết nấm men.
Went và Thimann phát hiện ra chất điều hòa sinh trưởng thực
vật đầu tiên là IAA.
Nobécourt và Gautheret duy trì thành công mô sẹo cà rốt trong
môi trường agar bằng cách cấy chuyền 6 tháng một lần.
Sterward xác định tác dụng của nước dừa trong quá trình phân
chia mô sẹo cà rốt.
Tổng hợp thành công các chất điều hòa sinh trưởng thực vật
thuộc nhóm auxin như NAA, 2,4-D.
Skoog phát hiện ra kinetin (thuộc nhóm cytokinin) và ảnh


16
hưởng của nó trong việc phân chia tế bào mô thân cây thuốc lá.
Skoog và Miller nhận thấy sự ảnh hưởng của tỷ lệ
1957

cytokinin/auxin lên sự biệt hóa và tái sinh cơ quan của mô sẹo
thuốc lá.

1954
-1959
1956

1960

Bắt đầu nghiên cứu tách và nuôi cấy tế bào đơn của thực vật.
Muir, Hildebrandt và Riker tách thành công tế bào đơn từ mô
sẹo bằng máy lắc.

Bergman tiến hành thu tế bào đơn bằng lọc đơn giản và đưa ra
kỹ thuật gieo tế bào đơn.
Cooking tạo ra các tế bào trần bằng enzym cellulase.
Murashige và Skoog đã cải tiến môi trường nuôi cấy và môi

1962

1966

1970

1980 –
1992

trường của họ được dùng làm cơ sở cho việc nuôi cấy nhiều
loại cây khác nhau cây khác nhau.
Guha và Maheswari công bố nuôi cấy thành công túi phấn của
cà độc dược và tạo thành các cây đơn bội.
Nagata và Takebe tái tạo thành công vách tế bào trần cây thuốc
lá và mở rộng ra khả năng lai các giống khác nhau của cùng
một loài thực vật và tái sinh cây mới bằng các kỹ thuật dung
hợp tế bào trần.
Sử dụng kỹ thuật gen vào việc nghiên cứu và lai tạo nhiều loại
thực vật khác nhau.

Và kết quả cho đến nay, các kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào thực vật vẫn
đang phát triển và được áp dụng mạnh mẽ vào thực tiễn chọn giống, nhân
giống cây trồng; sản xuất các sản phẩm thứ cấp có hoạt tính sinh học nhằm
đáp ứng một phần tương đối lớn cho nhu cầu nhiều mặt của con người. Sự
phát triển của kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào thực vật vẫn đang tiếp tục hứa hẹn

nhiều điều trong tương lai.
1.2.2.2. Thành tựu