Nghiên cứu khả năng tái sinh cây khoai từ burkill bằng kỹ thuật in vitro

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
------------------------

LÀN VĂN ĐÔNG

Tên đề tài:
T

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÁI SINH CÂY
KHOAI TỪ [Dioscorea esculenta (lour.) burkill]
BẰNG KỸ THUẬT IN VITRO

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo

: Chính quy

Chuyên ngành : Công nghệ Sinh học
Khoa

: CNSH - CNTP

Khoá học

: 2010 - 2014

Thái Nguyên, 2014

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
------------------------

LÀN VĂN ĐÔNG

Tên đề tài:
T

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÁI SINH CÂY
KHOAI TỪ [Dioscorea esculenta (lour.) burkill]
BẰNG KỸ THUẬT IN VITRO

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo

: Chính quy

Chuyên ngành

: Công nghệ Sinh học

Khoa

: CNSH - CNTP

Lớp

: 42 - CNSH

Khoá học

: 2010 - 2014

Giảng viên hướng dẫn : ThS. Nguyễn Thị Tình

Thái Nguyên, 2014


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành khóa luận này em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Th.S
Nguyễn Thị Tình đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và hướng dẫn tận tình chu đáo
trong quá trình thực tập.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến KS. Lã Văn Hiền đã dành nhiều
thời gian trực tiếp hướng dẫn em thực hiện nghiên cứu đề tài.
Em xin gửi lời cảm ơn đến toàn thể giáo viên Khoa Công nghệ Sinh học và
Công nghệ Thực phẩm - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã dạy bảo em
trong suốt quá trình học tập.
Và cuối cùng, em xin cảm ơn sự quan tâm, giúp đỡ, động viên tinh thần của
người thân và bạn bè trong suốt thời gian qua.
Em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày tháng 6 năm 2014
Sinh viên

Làn Văn Đông


DANH MỤC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT

AND

: Acid deoxyribonucleic

B1

: Thiamin

B3

: Nicotinic acid

B5

: Gamborg’s

B6

: Pyridoxine

BA

: 6-Benzylaminopurine

CV

: Coefficient of Variation

CT

: Công thức

Đ/C

: Đối chứng

IAA

: Indol axetic acid

iP

: N6-(2-isopentyl)adenin

Kinetin

: 6-Furfurylaminopurine

KIN

: Kinetin

LSD

: Least Significant Difference Test

MS

: Murashige and Skoog’s

NAA

: α - Naphlene axetic acid

TN

: Thí nghiệm

WPM

: Woody Plant Medium


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 4.1. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của môi trường MS, B5 và WPM đến khả
năng tái sinh chồi cây Khoai Từ (sau 3 tuần nuôi cấy) ..............................26
Bảng 4.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ khoáng MS tới khả năng tái sinh
chồi cây Khoai Từ (sau 3 tuần nuôi cấy) ...................................................28
Bảng 4.3. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ GA3 tới khả năng tái sinh chồi
cây Khoai Từ (sau 3 tuần nuôi cấy) ...........................................................29
Bảng 4.4. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của BA đến khả năng nhân nhanh chồi
cây Khoai Từ (sau 6 tuần nuôi cấy) ...........................................................31
Bảng 4.5. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của BA kết hợp Kinetin đến khả năng
nhân nhanh chồi cây Khoai Từ (sau 6 tuần nuôi cấy)................................33
Bảng 4.6. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của NAA đến khả năng ra rễ cây Khoai
Từ (sau 4 tuần nuôi cấy).............................................................................34
Bảng 4.7. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ NAA kết hợp với IAA đến
khả năng ra rễ chồi cây Khoai Từ (sau 4 tuần nuôi cấy) ...........................36

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang
Hình 2.1 Sơ đồ quá trình phân hóa và phản phân hóa của tế bào thực vật .................4
Hình 2.2. Cây Khoai Từ ............................................................................................12
Hình 4.1. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của môi trường MS, B5, WPM đến khả năng
tái sinh chồi cây Khoai Từ (Dioscorea esculenta ) (sau 20 ngày nuôi cấy)
....................................................................................................................27
Hình 4.2. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng nồng độ khoáng MS tới khả năng tái sinh
chồi cây Khoai Từ (Dioscorea esculenta) (sau 3 tuần nuôi cấy) ................28
Hình 4.3. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng nồng độ GA3 tới khả năng tái sinh chồi cây
Khoai Từ (Dioscorea esculenta) (sau 3 tuần nuôi cấy). .............................30
Hình 4.4. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của BA đến khả năng nhân nhanh chồi cây
Khoai Từ (Dioscorea esculenta) (sau 6 tuần nuôi cấy) ..............................32
Hình 4.5. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của BA kết hợp Kinetin đến khả năng nhân
nhanh chồi cây Khoai Từ (Dioscorea esculenta) (sau 6 tuần nuôi cấy) .....33
Hình 4.6. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của NAA đến khả năng ra rễ cây Khoai Từ
(Dioscorea esculenta) (sau 4 tuần nuôi cấy)...............................................35
Hình 4.7. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của nồng độ NAA kết hợp với IAA đến khả
năng ra rễ cây Khoai Từ (Dioscorea esculenta) (sau 4 tuần nuôi cấy)......36


MỤC LỤC
Trang
Phần 1: MỞ ĐẦU ......................................................................................................1
1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................1
1.2. Mục đích nghiên cứu ............................................................................................2
1.3. Yêu cầu đề tài .......................................................................................................2
1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .............................................................2

Phần 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...........................................................................3
2.1. Khái quát về nuôi cấy mô tế bào thực vật ............................................................3
2.1.1. Cơ sở khoa học của phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật........................3
2.1.1.1. Tính toàn năng của tế bào thực vật ................................................................3
2.1.1.2. Sự phân hóa và phản phân hóa tế bào ............................................................3
2.1.1.3. Cơ chế di truyền thông qua các thế hệ tế bào ................................................4
2.1.2. Các giai đoạn chính trong nuôi cấy mô tế bào thực vật ....................................5
2.1.2.1. Khử trùng mẫu và cấy khởi động ...................................................................5
2.1.2.2. Tái sinh mẫu nuôi cấy ....................................................................................5
2.1.2.3. Giai đoạn nhân nhanh chồi .............................................................................5
2.1.4.4. Tạo cây hoàn chỉnh ........................................................................................5
2.1.2.5. Giai đoạn đưa cây ra đất.................................................................................6
2.1.3. Ảnh hưởng của môi trường nuôi cấy đến nuôi cấy mô tế bào thực vật ............6
2.1.3.1. Các muối khoáng đa lượng và vi lượng .........................................................6
2.1.3.2. Nguồn cacbon.................................................................................................7
2.1.3.3. Các vitamin và acid amin ...............................................................................8
2.1.3.4. Các chất điều hòa sinh trưởng ........................................................................8
2.1.3.5. Các chất bổ sung, làm thay đổi trạng thái môi trường ...................................9
2.1.3.6. pH môi trường ..............................................................................................10
2.1.4. Ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy đến nuôi cấy mô tế bào thực vật .............10
2.1.4.1. Điều kiện vô trùng ........................................................................................10
2.1.4.2. Môi trường vật lý .........................................................................................10
2.2. Giới thiệu về cây Khoai Từ ................................................................................11
2.2.1. Nguồn gốc và phân loại..................................................................................11


2.2.2. Đặc điểm thực vật học của cây Khoai Từ .......................................................12
2.2.3. Phân bố và sinh thái ........................................................................................13
2.2.4. Công dụng của cây Khoai Từ..........................................................................14
2.3. Tình hình nghiên cứu cây Khoai Từ trong nước và trên thế giới ......................15

2.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ..................................................................15
2.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ....................................................................16
Phần 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......18
3.1. Vật liệu và phạm vi nghiên cứu .........................................................................18
3.1.1. Vật liệu thực vật ..............................................................................................18
3.1.2. Phạm vi nghiên cứu .........................................................................................18
3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ......................................................................18
3.3. Hóa chất và thiết bị sử dụng ..............................................................................18
3.3.1. Hóa chất ..........................................................................................................18
3.3.2. Thiết bị ............................................................................................................18
3.4. Nội dung và phương pháp nghiên cứu ...............................................................19
3.4.1. Nội dụng nghiên cứu .......................................................................................19
3.4.2. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................19
3.4.2.1. Phương pháp nghiên cứu nội dung 1: nghiên cứu ảnh hưởng của môi trường
MS, B5, WPM đến khả năng tái sinh chồi cây Khoai Từ. ........................................19
3.4.2.2. Phương pháp nghiên cứu nội dung 2 nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ GA3
tới khả năng tái sinh chồi cây Khoai Từ. ..................................................................21
3.4.2.3. Phương pháp nghiên cứu nội dung 3: nghiên cứu ảnh hưởng của một số
Cytokinin (BA, Kinetin) đến khả năng nhân nhanh cây Khoai Từ...........................22
3.4.2.4. Phương pháp nghiên cứu nội dung 3: nghiên cứu ảnh hưởng một số auxin
(NAA, IAA) đến khả năng ra rễ chồi cây Khoai Từ. ................................................23
3.5. Phương pháp đánh giá và xử lý số liệu ..............................................................24
3.5.1. Phương pháp đánh giá .....................................................................................24
3.5.2. Phương pháp xử lý số liệu ...............................................................................25
Phần 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .......................................26
4.1. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của môi trường MS, B5 và WPM đến khả năng
tái sinh chồi cây Khoai Từ (Dioscorea esculenta ). ..................................................26


4.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ khoáng MS tới khả năng tái sinh chồi

cây Khoai Từ (Dioscorea esculenta) ........................................................................28
4.3. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ GA3 tới khả năng tái sinh chồi cây
Khoai Từ (Dioscorea esculenta). ..............................................................................29
4.4. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của BA đến khả năng nhân nhanh chồi cây
Khoai Từ (Dioscorea esculenta). ..............................................................................31
4.5. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của BA kết hợp Kinetin đến khả năng nhân
nhanh chồi cây Khoai Từ (Dioscorea esculenta)......................................................33
4.6. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của NAA đến khả năng ra rễ cây Khoai Từ
(Dioscorea esculenta) ...............................................................................................34
4.7. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ NAA kết hợp với IAA đến khả
năng ra rễ cây Khoai Từ (Dioscorea esculenta) ......................................................36
Phần 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................38
5.1. Kết luận ..............................................................................................................38
5.2. Kiến nghị ............................................................................................................38
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................39
I. Tiếng Việt ..............................................................................................................39
II. Tiếng Anh .............................................................................................................40


1

Phần 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Khoai Từ [Dioscorea esculenta (Lour.) Burkill] thuộc họ củ nâu, chi Dioscorea là
một cây có củ truyền thống, còn được gọi với nhiều tên khác nhau là củ từ, từ lông, từ
gai. Chúng có đặc điểm thân leo, là loài giàu tinh bột. Củ Khoai Từ giàu nguồn
carbohydrate và chất xơ, hàm lượng chất béo ở mức thấp tốt cho nguồn dinh dưỡng [22].
Cùng với một số loài khác như Khoai Mỡ, củ Khoai Từ trở thành nguồn lương thực, thực
phẩm có ý nghĩa quan trọng đối với người nông dân các quốc gia vùng nhiệt đới và cận

nhiệt đới, đặc biệt là các nước châu Phi [25].
Củ Khoai Từ là nguồn nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp dược phẩm
và y học, chất Diosgenin có trong củ Khoai Từ được sử dụng để tổng hợp
Cortisone, Pregnenolone, progesterone và các sản phẩm steroid khác có hoạt tính
estrogen làm giảm cholesterol trong máu [37].
Trong thực tế, nhân giống in vitro các loài Dioscorea đã được các tác giả tiến
hành nghiên cứu cách đây khoảng 30 năm và sau đó tăng lên khá nhanh. Các tác giả
sử dụng các bộ phận nuôi cấy khác nhau cho đối tượng nghiên cứu của họ.
Kohmura và cs (1995) sử dụng lá non làm mẫu nuôi cấy [36]. Theo Alizadeh và cs
(1998) [21]. Twyford và Mantell, (1996) sử dụng mẫu cấy là rễ [50]. Tor và cs
(1998) dùng tế bào và protoplasts [49]. Nhiều tác giả như Mantell và Hugo (1989),
Jasik và Mantell (2000), Fotso và cs (2013), Borges và cs (2004) đã thực hiện
nghiên cứu trên đối tượng cây Khoai Mỡ với mẫu là củ bi [29], [30], [32], [40].
Tuy nhiên, có rất ít công trình nghiêm cứu hoàn thiện nhân giống cây Khoai Từ bằng
phương pháp in vitro được công bố. Hầu hết các nghiên cứu chỉ dừng lại ở việc tách chiết
các hợp chất hữu cơ có hoạt tính hóa học và sinh học trong củ Khoai Từ
Trong tự nhiên, Khoai Từ tái sinh thông qua hạt hay đoạn thân tươi hay củ.
Nhưng năng suất củ giảm do nhiễm virus và các loài tuyến trùng, củ bị nhiễm được
truyền cho thế hệ sau làm giảm chất lượng củ [49]. Nhân giống Khoai Từ bằng phương
pháp truyền thống đã trở nên phổ biến đối với hầu hết người nông dân, song kỹ thuật
nhân giống trên cho hiệu quả thấp. Nuôi cấy mô tế bào thực vật là một phương pháp
nhân giống hiệu quả cao. Với phương pháp nhân giống invitro đảm bảo chủ động số
lượng lớn cây giống, đồng đều, sạch bệnh. Xuất phát từ những yêu cầu trên, chúng tôi


2

tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu khả năng tái sinh cây Khoai Từ [Dioscorea
esculenta (Lour.) Burkill] bằng kỹ thuật in vitro”.
1.2. Mục đích nghiên cứu

Đưa ra quy trình tái sinh cây Khoai Từ [Dioscorea esculenta (Lour.) Burkill]
bằng kỹ thuật in vitro.
1.3. Yêu cầu đề tài
- Xác định được môi trường tái sinh chồi từ đốt thân cây Khoai Từ (Dioscorea
esculenta).
- Xác định được nồng độ GA3 đến khả năng tái sinh chồi cây Khoai Từ
(Dioscorea esculenta).
- Nghiên cứu ảnh hưởng của một số cytokinin (BA, Kinetin) tới khả năng nhân
nhanh cây Khoai Từ (Dioscorea esculenta).
- Xác định được nồng độ một số Auxin đến khả năng ra rễ chồi cây Khoai Từ
(Dioscorea esculenta).
1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Ý nghĩa khoa học:
+ Kết quả nghiên cứu sẽ xây dựng được quy trình nhân giống cây Khoai Từ bằng
kỹ thuật in vitro.
+ Kết quả nghiên cứu đạt được có thể bổ sung vào quy trình nhân giống danh mục cây trồng.
- Ý nghĩa thực tiễn:
Đề xuất quy trình hoàn chỉnh nhân giống cây Khoai Từ bằng kỹ thuật in vitro,
từ đó đảm bảo chủ động trong sản xuất cây giống với số lượng lớn, sạch bệnh, chất
lượng đồng đều, đáp ứng nhu cầu cây giống cho sản xuất, nâng cao hiệu quả sản
xuất, phục vụ nhu cầu lương thực, thực phẩm và dược liệu.


3

Phần 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Khái quát về nuôi cấy mô tế bào thực vật
2.1.1. Cơ sở khoa học của phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật
2.1.1.1. Tính toàn năng của tế bào thực vật

Cơ sở lý luận của phương pháp nuôi cấy mô, tế bào thực vật dựa trên học
thuyết về tính toàn năng của tế bào.
Cuối thế kỷ 19 đầu thế kỷ 20 nhà sinh lí học thực vật người Đức Haberlandt
(1902) đã phát biểu tính toàn năng của tế bào như sau: mỗi 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 [16].
Mỗi tế bào bất kì của cơ thể thực vật đều mang toàn bộ lượng thông tin di
truyền cần thiết và đầy đủ của hệ gen (genome) của thực vật đó. Do đó, khi gặp điều
kiện thuận lợi, cơ quan, mô, tế bào đều có thể phát triển thành một cơ thể mới hoàn
chỉnh mang những đặc tính di truyền giống như cây mẹ [10].
Trong nuôi cấy in vitro, tế bào thực vật thể hiện tính toàn năng thông qua sự
phân hóa và phản phân hóa của tế bào.
2.1.1.2. Sự phân hóa và phản phân hóa tế bào
Cơ thể thực vật là một chính thể thống nhất bao gồm nhiều cơ quan chức năng
khác nhau, được hình thành từ nhiều loại tế bào khác nhau. Tuy nhiên tất cả các loại tế
bào đó đều bắt nguồn từ một tế bào đầu tiên (tế bào hợp tử). Ở giai đoạn đầu, tế bào
hợp tử tiếp tục phân chia hình thành nhiều tế bào phôi sinh chưa mang chức năng riêng
biệt (chuyên hóa). Từ các tế bào phôi sinh này chúng tiếp tục biệt hóa thành các tế bào
chuyên hóa đặc hiệu cho các mô, cơ quan có chức năng khác nhau.
Sự phân hóa tế bào là sự chuyển các tế bào phôi sinh thành các tế bào mô
chuyên hóa, đảm nhận các chức năng khác nhau của cơ thể.
Tuy nhiên, khi các tế bào đã phân hóa thành các tế bào có chức năng chuyên biệt,
chúng không hoàn toàn mất khả năng biến đổi của mình. Trong trường hợp cần thiết, ở
điều kiện thích hợp, chúng lại có thể trở về dạng tế bào phôi sinh và phân chia mạnh
mẽ cho ra các tế bào mới có khả năng tái sinh thành cây hoàn chỉnh. Quá trình đó gọi là
phản phân hóa tế bào, ngược lại với sự phân hóa tế bào.


4

Sự giãn tế bào: tế bào giãn ra cả về chiều ngang và chiều dọc làm tăng kích thước
của từng cơ quan nói riêng và toàn bộ cơ thể nói chung. Sau hai giai đoạn này cùng với
quá trình cùng với quá trình biệt hóa tế bào phân hóa thành các mô chức năng chuyên
hóa chuyên biệt, đảm nhận các vai trò khác nhau trong cùng một cơ thể sống [3].

Phân hóa

Tế bào phôi sinh

Tế bào dãn

Tế bào chuyên hóa

Phản phân hóa
Hình 2.1 Sơ đồ quá trình phân hóa và phản phân hóa của tế bào thực vật
Về bản chất thì sự phân hóa và phản phân hóa là một quá trình hoạt hóa, ức
chế các gen. Tại một thời điểm nào đó trong quá trình phát triển cá thể, có một số
gen được hoạt hóa (mà vốn trước nay bị ức chế) để cho ta tính trạng mới, còn một
số gen khác lại bị đình chỉ hoạt động. Điều này xảy ra theo một chương trình đã
được mã hóa trong cấu trúc của phân tử DNA của mỗi tế bào khiến cho quá trình
sinh trưởng phát triển của cơ thể thực vật luôn được hài hòa. 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 từng tế bào hoặc giảm kích thước của khối mô sẽ tạo điều kiện cho sự
hoạt hóa các gen của tế bào [12].
Quá trình phát sinh hình thái trong nuôi cấy mô, tế bào thực vật thực chất là
kết của quá trình phân hóa và phản phân hóa tế bào.
2.1.1.3. Cơ chế di truyền thông qua các thế hệ tế bào
Theo quan niệm sinh học hiện đại thì mỗi tế bào riêng rẽ đã phân hóa đều
mang toàn bộ thông tin di truyền cần thiết và đủ của cả cơ thể sinh vật đó. Khi gặp
điều kiện thích hợp, mỗi tế bào đều có thể phát triển thành một cá thể hoàn chỉnh.

Cho đến nay các tác giả đã chứng minh được khả năng tái sinh một cơ thể thực vật
hoàn chỉnh từ một tế bào riêng rẽ [3].


5

2.1.2. Các giai đoạn chính trong nuôi cấy mô tế bào thực vật
2.1.2.1. Khử trùng mẫu và cấy khởi động
Đây là giai đoạn quan trọng quyết định toàn bộ quy trình nhân giống in vitro..
Mục đích của giai đoạn này là tạo được nguyên liệu thực vật vô trùng để đưa vào
nuôi cấy.
Mẫu sau khi được vô trùng đảm bảo các yêu cầu sau: tỉ lệ nhiễm thấp, tỷ lệ
sống cao và tốc độ sinh trưởng nhanh.
Kết quả của giai đoạn này phụ thuộc vào cách lấy mẫu, nồng độ và thời gian
xử lý diệt khuẩn. Vật liệu thường được chọn và đưa vào nuôi cấy là: đỉnh sinh
trưởng, chồi nách, hoa, đoạn thân, mảnh, lá, rễ [2]. Chọn đúng phương pháp khử trùng sẽ
đưa lại tỉ lệ mẫu sống cao, môi trường thích hợp sẽ đạt tốc độ nhân nhanh cao [2].
2.1.2.2. Tái sinh mẫu nuôi cấy
Đây là giai đoạn tái sinh một cách có định hướng sự phát triển của mô nuôi
cấy. Quá trình được điều khiển bằng các chất kích thích sinh trưởng
(auxin/cytokinin), các chất bổ sung khác như là nước dừa, dịch chiết nấm men…vào
môi trường kết hợp với các yếu tố ánh sáng, nhiệt độ thích hợp nhằm tạo ra tỷ lệ tái
sinh cao nhất. Tuổi mẫu đem vào nuôi cấy cần được chú ý, thường các mô non chưa
phân hóa có khả năng tái sinh cao hơn những mô đã chuyển hóa [2].
2.1.2.3. Giai đoạn nhân nhanh chồi
Giai đoạn này là giai đoạn tạo ra hệ số nhân nhanh cao nhất, được coi là then
chốt của quá trình. Điều khiển quá trình này bằng cách bổ sung vào môi trường nuôi
cấy các chất kích thích sinh trưởng, các chất bổ sung khác như: nước dừa, dịch chiết
nấm men,…. kết hợp với yếu tố nhiệt độ và ánh sáng [2]. Tùy thuộc vào vào đối
tượng nuôi cấy, có thể tiến hành nhân nhanh bằng cách kích thích sự hình thành các

cụm chồi (nhân cụm chồi), hay kích thích sự phát triển cuả các chồi nách hoặc
thông qua việc tạo thành cây từ phôi vô tính.
2.1.4.4. Tạo cây hoàn chỉnh
Khi các chồi đạt được kích thước nhất định sẽ được chuyển sang môi trường ra
rễ. Thường sau 2 - 3 tuần, các chồi riêng lẻ này sẽ ra rễ và trở thành cây hoàn chỉnh.
Ở giai đoạn này người ta bổ sung các vào môi trường nuôi cấy các chất kích thích
sinh trưởng thuộc nhóm auxin là nhóm hoocmon thực vật quan trọng có chức năng


6

tạo rễ phụ từ mô nuôi cấy. Trong nhóm này các chất IAA, IBA, NAA, 2,4-D thường
sử dụng để tạo rễ cho chồi.
2.1.2.5. Giai đoạn đưa cây ra đất
Đây là giai đoạn cuối cùng quyết định khả năng ứng dụng của quá trình nhân
giống in vitro trong thực tiễn sản xuất. Trong giai đoạn này cây con được chuyển từ
môi trường nhân tạo sang môi trường tự nhiên, do đó cần đảm bảo các điều kiện
ngoại cảnh thích hợp (nhiệt độ và độ ẩm) để cây có thể đạt tỷ lệ sống cao trong
vườn ươm cũng như trong sản xuất.
2.1.3. Ảnh hưởng của môi trường nuôi cấy đến nuôi cấy mô tế bào thực vật
Môi trường nuôi cấy là điều kiện tối cần thiết, là yếu tố quyết định cho sự phân
hoá tế bào và cơ quan nuôi cấy.
Thành phần hóa học của môi trường đóng vai trò quyết định đến sự thành công
của nuôi cấy mô thế bào thực vật. Thành phần của môi trường nuôi cấy tế bào thay
đổi tùy theo loài thực vật, loại tế bào, mô và cơ quan được nuôi cấy. Đối với cùng
một loại mô, cơ quan nhưng mục đích nuôi cấy không giống nhau, môi trường nuôi
cấy sử dụng cũng khác nhau khá cơ bản. Môi trường nuôi cấy còn thay đổi theo giai
đoạn sinh trưởng và phát triển của mẫu nuôi cấy [19].
Từ những năm 1933, Tukey đã nghiên cứu tạo ra môi trường nuôi cấy thực
vật, cho đến nay đã có rất nhiều loại môi trường khác nhau được sử dụng cho mục

đích này, trong đó có một số môi trường cơ bản được sử dụng rất phổ biến như MS,
LS, WPM, B5.
Tuy có nhiều loại môi trường nuôi cấy mô tế bào thực vật nhưng đều gồm một
số thành phần cơ bản sau [9].
+ Các muối khoáng đa lượng và vi lượng.
+ Nguồn cacbon.
+ Các vitamin và amino acid.
+ Chất bổ sung, chất làm thay đổi trạng thái môi trường.
+ Các chất điều hoà sinh trưởng.
2.1.3.1. Các muối khoáng đa lượng và vi lượng
Thành phần vô cơ bao gồm các muối khoáng (cả đa lượng và vi lượng) được
đưa vào nuôi cấy. Nhu cầu về muối khoáng của tế bào và mô thực vật tách rời là
không khác nhiều so với nhu cầu của cây trong điều kiện tự nhiên. Trong thành


7

phần muối khoáng đa lượng, các nguyên tố cần phải cung cấp là nitơ, phospho, kali
và sắt [19].
Nitơ vô cơ được đưa vào môi trường ở hai dạng: Nitrat (NO3) và amon (NH4).
Đa số các môi trường có chứa dạng nitrat nhiều hơn dạng amon. Hàm lượng nitrat
trong môi trường khoảng 25mM, còn của amon khoảng từ 2-20mM. Trong môi
trường MS, amon được cung cấp ở dạng muối NH4NO3, còn môi trường B5 của
Gamborg có amon dạng muối (NH4)2SO4. Các gốc nitrat được đưa vào môi trường
dưới dạng muối nitrat canxi, nitrat kali, nitrat natri hoặc nitrat amon. Trong số các
nguyên tố của môi trường, nitơ có hàm lượng lớn nhất [19].
Hai dạng phospho thường được dùng là: NaHPO4.7H2O và KH2PO4 [19].
Kali được cung cấp cho môi trường dưới dạng kali nitrat (KNO3); Kali Clorua
(KCl); Kali phosphate (KH2PO4). Nồng độ kali trong môi trường nuôi cấy thay đổi
từ 2-25mM [19].

Nguồn Canxi trong môi trường cung cấp dưới dạng muối canxi nitrat Ca(NO3)2.4H2O;

canxi clorua CaCl2.6H2O. Nồng độ Ca2+ trong môi trường nuôi cấy thay

đổi từ 1-3,5µM [19].
Nguồn magiê: Magiê được cung cấp dưới dạng magiê sunphat MgSO4. 7H2O.
Với nồng độ trong môi trường từ 0,5-3µM [21]. Nguồn Mg và S được cung cấp
dưới dạng MgSO4.H2O hoặc (NH4)2SO4 [19].
Sắt: thiếu sắt tế bào mất khả năng phân chia, thiếu sắt làm giảm hàm lượng
ARN và sinh tổng hợp protein nhưng làm tăng tổng hợp ADN và axit tự do dẫn đến
giảm phân bào. Các môi trường cổ điển dùng sắt dưới dạng clorua sắt FeCl2,
FeCl3.6H2O, sunfat sắt FeSO4.7H2O, Fe2(SO4)3 [19].
Các ion Na+ và Cl- cần ở hàm lượng thấp được đưa vào môi trường cùng với
các muối khoáng khi điều chỉnh pH môi trường [19].
Các loại muối khoáng vi lượng: là những nguyên tố thường được sử dụng với
hàm lượng thấp hơn 30 mg/l dung dịch nhưng rất nhiều nguyên tố vi lượng được chứng
minh là không thể thiếu đối với sự phát triển của mô: Fe, Cu, Zn, Mn, Mo,I, Bo, Co. Các
nguyên tố này đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của các enzyme [16].
2.1.3.2. Nguồn cacbon
Khi nuôi cấy in vitro, các tế bào thực vật thường không có khả năng quang hợp,
do đó đòi hỏi phải cung cấp nguồn cacbon cho các hoạt động dinh dưỡng của tế bào.


8

Nguồn cacbon được ưa chuộng nhất hiện nay trong nuôi cấy là đường
saccarose, một số trường hợp sử dụng glucose và fructose thay thế cho saccarose
nhưng chúng thường nghèo cacbon hydrate so với nhu cầu của thực vật.
Ngoài ra, khi khử trùng môi trường, cần chú ý không nên kéo dài thời gian để
tránh xảy ra hiện tượng caramen hoá, làm cho môi trường chuyển sang màu vàng

dẫn đến ức chế sự sinh trưởng và phát triển của tế bào [16].
2.1.3.3. Các vitamin và acid amin
Các loại mô và tế bào thực vật nuôi cấy có khả năng tổng hợp được hầu hết
các vitamin nhưng không đủ về số lượng, do đó để mô có thể sinh trưởng, tốt nhất
phải bổ sung thêm vào môi trường một hay nhiều loại vitamin và amino acid,
đặc biệt là vitamin nhóm B như: B1, B2, B3, B5, B6,…Các vitamin đặc biệt quan
trọng như Myo-inositol…đóng vai trò sinh tổng hợp thành tế bào và được sử dụng
với lượng lớn từ 50-100mg/l [16].
Các vitamin được pha ở dạng dung dịch mẹ có nồng độ cao từ 500 đến 1000
lần dung dịch làm việc. Dung dịch vitamin dễ bị hỏng do nấm, khuẩn nhiễm tạp và
dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao, vì vậy cần bảo quản trong điều kiện lạnh dưới 0oC
hoặc chỉ pha chế trước khi sử dụng [16].
2.1.3.4. Các chất điều hòa sinh trưởng
Thông thường trong môi trường nuôi cấy mô tế bào thực vật phổ biến 3 nhóm
chất sinh trưởng sau: auxin, cytokinin và gibberelin. Các chất sinh trưởng tương tác
với nhau và tương tác với các chất ức chế sinh trưởng (axit abscisis, ethylen) quyết
định sự hình thành, phát triển, phát sinh hình thái của thực vật nuôi cấy [16].
- Auxin:
Auxin được sử dụng phổ biến trong nuôi cấy mô tế bào thực vật và thường
được bổ sung vào môi trường nuôi cấy từ đầu. Auxin cùng với cytokinin có tác
dụng thúc đẩy sự phát sinh và phát triển chồi, huyền phù tế bào và cơ quan. Đồng
thời điều hòa quá trình phát sinh hình thái. Ở mức độ tế bào, auxin điều khiển các
quá trình cơ bản của tế bào như phân chia và kéo dài tế bào [16].
Auxin tự nhiên được tìm thấy nhiều ở thực vật là indol axetic acid (IAA). IAA
có tác dụng kích thích sinh trưởng kéo dài tế bào và điều khiển sự hình thành rễ.
Ngoài IAA, còn có các dẫn xuất của nó là napthyl axetic acid (NAA) và 2,4-


9

dichlorophenoxy acetic acid (2,4 D). Các chất này cũng đóng vai trò quan trọng
trong sự phân chia của mô và trong quá trình hình thành rễ [16].
Trong cây auxin được tổng hợp ở các mô non đặc biệt là lá đang phát triển và vùng
đỉnh chồi. Từ những vùng này auxin được chuyển xuống các phần phía dưới của cây [2].
- Cytokinin:
Cytokinin là chất kích thích sinh trưởng có tác dụng kích thích sử dụng protein,
điều khiển chu trình tế bào và tăng sự phân chia tế bào.
Các cytokinin thường được sử dụng rộng rãi là kinetine, benzyadenin (BA), 6benzyl aminopurin (BAP) và thidiazuzon (TDZ). Đây là các cytokinin tổng hợp
nhân tạo nhưng có hoạt tính mạnh hơn nhiều các cytokinin tự nhiên như zeatin hay
iP. Các cytokinin có tác dụng kích thích phân chia tế bào kéo dài thời gian hoạt
động của tế bào phân sinh và làm hạn chế sự già hóa của tế bào [16].
- Gibberellin:
Gibberellin được phát hiện đầu tiên bởi nhà nghiên cứu người nhật Kurosawa
(1920) khi nghiên cứu bệnh ở mạ lúa do nấm Gibberella Fujikuroi gây ra. Năm
1939, ông đã tách chiết được gibberellin từ nấm G. Fujikuroi và được gọi là
gibberellin A. Vào thời điểm năm 2003, đã có 126 chất được biết đến thuộc nhóm
Gibberellic acid, thông dụng nhất trong nuôi cấy mô là GA3. Hợp chất này có tác
dụng kích thích sự giãn tế bào theo chiều dọc, giúp kéo dài lóng đốt thân cây, phá
ngủ của phôi, ức chế tạo rễ phụ cũng như tạo chồi phụ. Ngoài ra GA3 còn ảnh
hưởng đến sự ra hoa của một số thực vật và rút ngắn thời gian sinh trưởng của cây.
Tuy nhiên GA3 rất mẫn cảm với nhiệt độ, nó bị mất hoạt tính sinh lý tới 90% sau
khi hấp vô trùng. Vì vậy sử dụng GA3 thường phải đem lọc qua màng lọc vô trùng,
sau đó đưa vào môi trường nuôi cấy [16].
2.1.3.5. Các chất bổ sung, làm thay đổi trạng thái môi trường
- Nước dừa:
Nước dừa đã được xác định là rất giàu các hợp chất hữu cơ, chất khoáng và
chất kích thích sinh trưởng [14]. Nước dừa đã được sử dụng để kích thích phân hoá
và nhân nhanh chồi ở nhiều loại cây. Nước dừa thường được lấy từ quả dừa để sử
dụng tươi hoặc sau bảo quản. Nước dừa thường sử dụng với hàm lượng 5-20% thể
tích môi trường, kích thích phân hoá và nhân nhanh chồi [19].

- Dịch chiết nấm men:


10

Có tác dụng kích thích sự sinh trưởng và phát triển của mô và tế bào. Dịch
chiết nấm men là chế phẩm thường dùng trong nuôi cấy vi sinh vật, mô tế bào động
vật với hàm lượng thích hợp.
Ngoài ra, có thể sử dụng dịch thuỷ phân casein hydrolyase (0,1-1%) hoặc bột
chuối với hàm lượng 40g bột khô trong 100g/l (xanh) nhằm tăng cường sự phát
triển của mô sẹo hay cơ quan nuôi cấy [19].
- Agar:
Trong môi trường nuôi cấy đặc, người ta thường sử dụng agar để làm rắn hoá
môi trường. Hàm lượng agar sử dụng thường là 0,6-1% đây là loại tinh bột đặc chế
từ rong biển để tránh hiện tượng mô chìm trong môi trường hoặc bị chết vì thiếu O2
nếu nuôi trong môi trường lỏng và tĩnh [11].
2.1.3.6. pH môi trường
Mỗi loại cây trồng yêu cầu một loại môi trường khác nhau nhưng pH của môi
trường thường là 5,6-6,0 [18].
Môi trường thấp có pH hơn 5 hay cao hơn 6 đều có ảnh hưởng đến trạng thái
của môi trường nuôi cấy và sự hòa tan các chất dinh dưỡng [13].
2.1.4. Ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy đến nuôi cấy mô tế bào thực vật
2.1.4.1. Điều kiện vô trùng
Nuôi cấy in vitro là nuôi cấy trong điều kiện vô trùng. Nếu không đảm bảo điều
kiện vô trùng mẫu nuôi cấy, môi trường hoặc thao tác nuôi cấy sẽ bị nhiễm. Điều kiện vô
trùng có ý nghĩa quyết định đến cả quy trình nuôi cấy mô in vitro [18].
Phương pháp vô trùng vật liệu thông dụng nhất hiện nay là dùng các chất hoá
học, đèn tím có khả năng diệt nấm và vi khuẩn. Đây là một thao tác khó và là khâu
đầu tiên có ý nghĩa tiên quyết. Song nếu tìm được nồng độ và thời gian xử lí thích
hợp sẽ cho mẫu tỉ lệ sống cao và tỉ lệ nhiễm thấp. Các hóa chất thường dùng để khử

trùng như: HgCl2 0,1%, nước Clolox, cồn 700, Ca(ClO)2…
2.1.4.2. Môi trường vật lý
- Nhiệt độ:
Là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự phân chia tế bào và các quá trình trao
đổi chất trong nuôi cấy mô, nhiệt độ nuôi cấy thường giữ ổn định ở 25-270C; nhiệt
độ còn ảnh hưởng tới hoạt động của auxin [19]. Nhìn chung nhiệt độ thích hợp nhất
cho sự sinh trưởng tốt ở nhiều loài cây là 25±20C [16].


11

- Ánh sáng:
Các nghiên cứu cho thấy ánh sáng rất cần thiết cho sự phát sinh hình thái mẫu
nuôi cấy. Cường độ ánh sáng cao kích thích sự sinh trưởng của mô sẹo. Ngược lại,
cường độ ánh sáng thấp kích thích sự tạo chồi. Và các loại mẫu cấy khác nhau có
nhu cầu về thời gian chiếu sáng, cường độ ánh sáng khác nhau. Thời gian chiếu
sáng với đa số các loài cây thích hợp là 12-18h/ngày. Cường độ ánh sáng thích hợp
cho mô nuôi cấy là 1000-10000lux [19].
- Độ ẩm:
Trong các bình nuôi cấy thì độ ẩm tương đối luôn luôn là 100%.
2.2. Giới thiệu về cây Khoai Từ
2.2.1. Nguồn gốc và phân loại
Theo hệ thống thực vật [4] cây Khoai Từ được phân loại như sau:
Giới (regum)

: Thực vật (Plantae)

Ngàng (Phylum)

: Ngọc lan (Magnoliophyta)

Lớp (Class)

: Hành (Liliospida)

Phân lớp

: Hành (Lilianae)

Liên bộ

: Hành (Liliales

Bộ (Ordo)

: Củ nâu (Dioscoreales)

Họ (family)

: Củ nâu (Dioscoreaceae)

Chi (genus)

: Củ nâu (Dioscorea L.)

Loài (species)

: Esculenta L.

Chi Dioscorea được đặt theo tên bác sĩ Hy Lạp cổ đại và nhà thực vật học

Dioscorides. Theo Ayensu ES. và cs (1972) chi này bao gồm hơn 600 loài, thuộc
nhóm cây một lá mầm chủ yếu được trồng ở Nam Mỹ, Châu Á và Tây Phi [22]. Ở
Việt Nam phổ biến 2 loài gồm Khoai Mỡ (Dioscorea alata L) và Khoai Từ
(Dioscorea esculenta L), là 2 loài trong số 10 loài quan trọng nhất có giá trị kinh tế
của chi Dioscorea, thường được người dân Việt Nam gọi là “Từ Vạc”, được trồng ở
hầu khắp các tỉnh từ Bắc vào Nam, tập trung nhiều ở các vùng trung du, bán sơn địa
và các vùng mới khai hoang [5].
Theo Jean M. và cs (1992) bộ Dioscoreales được xác định có niên đại khoảng
124 triệu năm trước [33]. Hầu hết các loài thuộc chi Dioscorea đều có nguồn gốc ở
Châu Á, Châu Phi, Châu Mỹ và Châu Đai Dương, xuất hiện cách ngày nay khoảng


12

10.000 năm (Khoai mỡ) và du nhập sang các vùng khác nhau trên thế giới, nhất là
các quốc gia nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới [51].
Khoai Từ là một trong những loài được con người tuyển chọn và phát triển đầu
tiên trong sản xuất, là loài thứ 3 được trồng phổ biến ở Đông Nam Châu Á [7]. Tuy
nhiên vẫn còn những ý kiến không đồng nhất về nguồn gốc của nó. Theo Jean và cs
(1992) cho rằng nguồn gốc Khoai Từ có thể là ở khu vực Đông Nam Á hoặc
Melanesia [33]. Coursey (1976) cho rằng Khoai Từ có nguồn gốc từ Trung Quốc đã
xuất hiện cách đây 1700 năm [24].
Ở Việt Nam, trong các tài liệu đề cập đến Khoai Từ ở nước ta chưa thấy tài
liệu nào bàn đến nguồn gốc của loài này. Tuy nhiên, có thể khẳng định rằng Khoai
Từ đã có mặt ở Việt Nam từ xa xưa. Theo Nguyễn Đăng Khôi (1985), trước khi
khoai lang được nhập trồng ở các nước Đông Nam Á thì cây Khoai Từ là cây củ bột
quan trọng của vùng này [8]. Ở nhiều địa phương của nước ta đã có tập quán trồng
cây Khoai Từ lâu đời song việc trồng cây củ bột này chưa được quan tâm đúng
mức. Hiện nay, có hai nhóm giống đã được thu thập và đánh giá nguồn gen, trong đó
điển hình là Khoai Từ lông và Khoai Từ gai tập trung chủ yếu ở Bắc Trung Bộ và

Đông Bắc Bộ [6].
2.2.2. Đặc điểm thực vật học của cây Khoai Từ
Rễ Khoai Từ thuộc rễ chùm, ăn ngang
trong đất ở độ sâu 30 cm, rễ mọc từ gốc thân
(ngay tại đầu củ) rễ mập và rễ mọc từ thân cây
yếu hơn so với mọc từ gốc thân. Thân Khoai Từ
có dạng dây leo (khi leo thân Khoai Từ quấn từ
phải sang trái còn Khoai mỡ quấn từ trái sang
phải), thân có màu xanh hoặc tím và một số
giống có gai. Lá của Khoai Từ thuộc loại lá
đơn, hình trứng phổ biến, hình tim và đỉnh lá
thường nhọn, mọc so le và có 9-13 hình cung,
gốc cuống lá mở rộng và có từ 2-5 gai nhô lên.
Củ của Khoai Từ thuộc loại thân củ, thuộc vùng
giữa thân củ và rễ .

Hình 2.2. Cây Khoai Từ

Củ Khoai Từ hình trứng hoặc ovan được hình thành từng khóm và được sinh
ra từ đoạn cuối của dải thân bò, mỗi đoạn thân chỉ có 1 củ, mỗi khóm có 5-20 củ, bề


13

mặt củ từ có rễ, thịt củ màu trắng, đến trắng ngà, thớ mịn và có mùi thơm hơn khoai
Khoai Từ. Củ Khoai Từ thuộc dạng thân ngầm, bề mặt có các mắt chồi và từ đó
mọc mầm, Khoai Từ thường là củ đơn, vỏ củ mỏng, củ có nhiều hình dạng khác
nhau (hình trứng, ovan, hình trụ, hình tù, hình con rắn, hình bàn tay…tùy thuộc vào
giống) và thịt củ có nhiều màu sắc khác nhau [6].
Hoa Khoai Từ là loại phân nhánh, có hoa đực và hoa cái riêng rẽ, sinh ra trên

các cây khác nhau, hoa đực được hình thành từ trục bông, hoa cái hình thành từ
nhánh bông và mọc từ nách lá: hoa đực có 3 cánh, 3 lá đài và 6 nhị, hoa cái to hơn
hoa đực cũng có 3 lá đài, 3 cánh, chiều dài 2 mm, bộ nhụy mọc ngắn, bộ nhụy có 3
bầu nhụy, mỗi bầu nhụy có 2 noãn [6].
Quả Khoai Từ loại quả nang, khô, nhiều ngăn đường kính 1-2 cm, có 3 ngăn,
vỏ dễ nứt, mỗi ngăn có 2 hạt, hạt nhỏ và dẹp, được bao quanh bởi màng cánh, tỷ lệ
nảy mầm thấp hoặc không nảy mầm [6].
Thời gian sinh trưởng của từ vạc dao động từ 6 đến 10 tháng và thời gian ngủ
nghỉ 2 đến 4 tháng, tùy thuộc vào từng loài, thời gian sinh trưởng và ngủ nghỉ của
Khoai Từ vào mùa mưa và mùa khô [6].
2.2.3. Phân bố và sinh thái
Trên thế giới Khoai Từ phân bố rất rộng, được trồng ở hầu hết các quốc gia
vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Đặc biệt là các Quốc gia Đông Nam Á, Ấn Độ,
Papua New Guinea, Trung Quốc, Đài Loan, Mexico, các quốc gia châu Phi. Ở Việt
Nam, Khoai Từ được trồng ở hầu khắp các tỉnh từ Bắc vào Nam, tập trung nhiều ở
các vùng bán sơn địa, triền sông và các vùng mới khai hoang [7]. Những địa
phương có truyền thống trồng Khoai Từ là Bắc Giang, Phú Thọ, Ninh Bình, Ninh
Thuận, Hà Tây (cũ) và Quảng Ninh [5].
Khoai Từ là loại cây ưa khí hậu nóng ẩm của vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới.
Cây ưa sáng và có khả năng chịu bóng. Cây phát triển tốt nhất ở nhũng vùng có
lượng mưa phân bố từ 875 - 1750 mm/năm. Nhiệt độ tối thiểu cho sự phát triển là
22,7oC. Nhiệt độ 35oC trở lên có thể làm giảm khả năng nảy mầm củ. Khoai Từ
được trồng ở đồng bằng và vùng đồ núi thấp nhưng ở độ cao 900 mét dãy Himalaya
và Papua New Guinea vẫn cho thấy sự phát triển tốt. Các loại đất nhẹ và thoát nước
tốt có pH từ 5,5-5,6 cho canh tác Khoai Từ là tốt nhất.


14

Khoai Từ là cây ngắn ngày. Sau khi già, phần thân leo trên mặt đất tàn lụi,

bước vào giai đoạn ngủ nghỉ và củ sẽ nảy mầm vào mùa xuân năm sau. Đây là hình
thức tái sinh chủ yếu của cây trong tự nhiên. Khoai Từ còn có khả năng tái sinh vô
tính khỏe. Từ một đoạn thân (cây trồng được 3 tháng) đem vùi xuống đất hoặc cát
ẩm và các củ con còn sót lại sau khi khai thác đều có khả năng mọc thành cây mới.
Ở nhiều địa phương của nước ta đã có tập quán trồng Khoai Từ lâu đời, nguồn
gen khá đa dạng với bốn nhóm giống đã được xác định, trong đó năm giống được
đánh giá có chất lượng tốt và năng suất cao. Song việc trồng cây củ bột này chưa
được quan tâm đúng mức. Theo Vũ Linh Chi và cs (2005), Khoai Từ ở Việt Nam
trồng chủ yếu ở các vùng tự cung, tự cấp lương thực, vấn đề sử dụng còn đơn giản,
chế biến không đáng kể, thị trường tiêu thụ chưa rộng [5].
Hiện trạng một số giống Khoai Từ trong thời gian gần đây đang có xu hướng
diện tích bị giảm, do mất giống, kỹ thuật canh tác chưa thâm canh và phù hợp trước
sự thay đổi của môi trường và hiệu quả kinh tế kém hơn một số cây trồng khác vì
năng suất còn thấp, mặc dù tiềm năng thị trường của Khoai Từ rất lớn vì là cây có
tính thích nghi cao với các điều kiện bất thuận trước ảnh hưởng của biến đổi khí hậu
và nền nông nghiệp đa dạng.
2.2.4. Công dụng của cây Khoai Từ
Khoai Từ là cây trồng có củ có ý nghĩa quan trọng trong các lĩnh vực khác
nhau [39]. Là nguồn thực phẩm chủ yếu có giá trị nhất ở các nước nhiệt đới và cận
nhiệt đới, là nguồn cung cấp dinh dưỡng cho hàng triệu người dân trên thế giới,
được coi là bổ dưỡng nhất trong các loại cây trồng gốc nhiệt đới [41], [51].
Về giá trị dinh dưỡng củ Khoai Từ (đơn vị tính 100g): Năng lượng 118 Kcal,
tinh bột 27,9 g, đường 0,5 g, chất xơ 4,1 g, chất béo 0,17 g, Protein 1,5 g, Vitamin
A 1%, Vitamin B1 0,112 mg, Vitamin B2 0,032 mg, Vitamin B3 0,552 mg, Vitamin
B6 0,3 mg, Vitamin C 17,1 mg, Vitamin K 2%, Calcium 17 mg, sắt 0,5 mg, magie 21
mg, photpho 55 mg, kali 816 mg, kẽm 0,24 mg (nguồn USDA Nutrient Database).
Củ Khoai Từ giàu canxi, phốt pho, sắt, acid ascorbic, thiamin, riboflavin và niacin..
Thành phần acid amin của protein củ Khoai Từ rất giàu arginine và leucine.
Trong công nghiệp dược phẩm chất Diosgenin có trong củ Khoai Từ được
chiết xuất để tổng hợp Cortisone, Pregnenolone, progesterone và các sản phẩm

steroid khác có hoạt tính estrogen làm giảm cholesterol trong máu [6], [7], [37],


15

[46]. Chất Diosgenin được sử dụng điều trị bệnh phong thấp và đau viêm khớp [44],
[48]. Ngoài ra, Diosgenin còn được sử dụng để trị ho, tiêu chảy co thắt và buồn nôn
ở phụ nữ có thai.
Củ Khoai Từ được sử dụng như các loại thuốc khác nhau trong y học truyền
thống Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản. Trong Khoai Từ có chứa hợp chất
allantoine là một hợp chất hóa học azote có công thức C4H6N4O3 nguồn gốc hữu cơ
hay thực vật. Chất này có nhiều tác dụng sinh học như chống ung thư, chống tăng
sinh, kháng khuẩn, làm lành vết thương và các hoạt động kháng khuẩn bao gồm cả
hoạt động chống oxy hóa [38], [51] và được dùng trong kỹ nghệ mỹ phẩm.
Theo Đông y, củ Khoai Từ có vị ngọt, tính bình, có tác dụng chống mệt mỏi,
ích khí lực, kiện tỳ vị, cường thận dương, giải các chất độc khỏi cơ thể và chữa
được nhiều bệnh [15].
Theo kinh nghiệm dân gian, ở Đông Dương thường nấu sắc củ Khoai Từ nhằm
chữa chứng phong thấp và lợi tiểu, ở Nigeria dùng để trị loét, nhọt và ung mủ áp xe
[42], ở Trung Quốc được dùng chữa bệnh Beriberi là chứng bệnh do thiếu vitamin
B1 gây suy dinh dưỡng.
Khoai Từ có hàm lượng cao vitamin B6, một vitamin bổ sung rất phổ biến ở phụ
nữ bị chứng trầm cảm do hội chứng trước khi có kinh nguyệt hay gọi là “ tiền kinh
nguyệt” [47]. Khoai Từ giúp duy trì mức đường trong máu bởi tỷ lệ chuyển đổi những
carbohydrate phức tạp và những chất xơ thực phẩm hiện diện trong Khoai Từ biến
thành đường saccharose rất chậm cũng như tốc độ hấp thu trong tuần hoàn máu rất
chậm [51].
2.3. Tình hình nghiên cứu cây Khoai Từ trong nước và trên thế giới
2.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Khoai Từ là một trong số 10 loài quan trọng nhất có giá trị kinh tế thuộc chi

Dioscorea, đặc biệt là nguồn thực phẩm quan trọng đối với các quốc gia có thu
nhập thấp và đang phát triển [46].
Theo số liệu của tổ chức Nông lương thế giới (FAO) tính đến năm 2005 sản
lượng Khoai Từ và Khoai vạc trên thế giới đạt 50,0 triệu tấn trong đó Nigieria là 35
triệu tấn, Coote d,lvoire là 6,9 triệu tấn, Ghana là 4,8 triệu tấn, Benin là 1,8 triệu tấn,
Togo là 0,6 triệu tấn, Cameroon là 0,3 triệu tấn, Colombia là 0,2 triệu tấn, Brazil là
0,2 triệu tấn, Haiti là 0,2 triệu tấn [34], năm 2008 sản lượng đạt 54,0 triệu tấn và
năm 2010 sản lượng đạt 48,7 triệu tấn [23], năng suất trung bình của từ vạc năm


16

2010 đạt 10,2 tấn/ha, nước có năng suất cao nhất là Colombia vùng Natiowide đạt
từ 28,3 - 30 tấn/ha [41].
Khoai Từ và các loài thuộc chi Dioscorea có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối
với người dân Nigieria và các nước Tây Phi, cung cấp hơn 200 calo/ngày/người cho
hơn 150 triệu người ở Tây Phi, nguồn thu nhập quan trọng cho người nghèo ở các
nước Tây và Trung phi. Đồng thời, chúng là cây giàu tinh bột, chế biến được nhiều
món ăn và được trồng quanh năm mang lại nguồn lương thực quan trọng và an ninh
lương thực cho người dân châu Phi vùng cận sa mạc Sahara [45].
Trong thực tế, kể từ khoảng 30 năm trước đây nhân giống in vitro các loài của
chi Dioscorea đã đạt được thông qua khả năng tái sinh thông qua nhiều bộ phận
nuôi cấy khác nhau.
Trong báo cáo Kadota và cs (2004) cho rằng hệ số nhân nhanh chồi cây
Dioscorea japonica trong môi trường lỏng vượt trội hơn môi trường rắn trong [35].
Tuy nhiên, trên thế giới có rất ít công trình nghiên cứu về nhân giống in vitro
trên cây Khoai Từ. Belarmini và cs (1991) sử dụng môi trường ½MS có bổ sung
NAA 2mg/l kết hợp với BA 0,2 và 0,5 mg/l cho tỉ lệ ra rễ cao nhất ở Khoai Từ [28].
Hầu hết các nghiên cứu chỉ đề cập đến các hoạt chất sinh học trong củ
Khoai Từ. Theo Shajeela và cs (2011) trong củ Khoai Từ hợp chất ethanol có tác

dụng kìm hãm sự sinh sản quá mức trên chuột đực bạch tạng [47]. Ukaegbu và cs
(2010) cho rằng đã có sự thay đổi hàm lượng tinh bột khi sử dụng vi khuẩn lên
men củ Khoai Từ [51].
2.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
Ở nhiều địa phương của nước ta đã có tập quán trồng cây Khoai Từ từ lâu đời
song việc trồng cây củ bột này chưa được quan tâm đúng mức. Hầu hết người nông
dân canh tác theo phương thức truyền thống.
Theo Vũ Linh Chi và cs (2005) cây Khoai Từ, Khoai mỡ ở Việt Nam trồng
chủ yếu ở các vùng tự cung, tự cấp lương thực, vấn đề sử dụng còn đơn giản, chế
biến không đáng kể, thị trường của Khoai Từ, Khoai vạc chưa rộng [6]. Tại các
tỉnh thuộc Đồng bằng sông Cửu long ở các chân đất phèn mặn đã phát triển
khoai mỡ khá mạnh và hàng năm xuất khẩu ra thị trường bên ngoài trên 1.000
tấn/năm.
Trong nhân giống, củ từ có chất lượng tốt sau khi thu hoạch sẽ được giữ giống cho
vụ sau. Ngoài ra, nhân giống bằng đoạn cắt thân cũng được tiến hành: cây trồng được 3
tháng tuổi, cắt đoạn gần gốc, mỗi đoạn 1-2 đốt kèm theo 1 lá, sau khi cắt xong ngâm ngay