Nghiên cứu xây dựng quy trình nhân nhanh in vitro giống gừng trâu (zingiber officinale (willd ) roscoe)

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

NGUYỄN PHƢƠNG QUÝ

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG
QUY TRÌNH NHÂN NHANH IN VITRO GIỐNG GỪNG TRÂU
(ZINGIBER OFFICIALE (WILLD.) ROSCOE)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 12/2017


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

NGUYỄN PHƢƠNG QUÝ

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG
QUY TRÌNH NHÂN NHANH IN VITRO GIỐNG GỪNG TRÂU
(ZINGIBER OFFICIALE (WILLD.) ROSCOE)

Chuyên ngành:
Mã số:

Sinh học thực nghiệm
60420114

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Lê Khả Tƣờng
TS. Lê Quỳnh Mai

Hà Nội - 12/2017


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu làm luận văn đến nay, em đã nhận được
sự quan tâm, chỉ bảo, giúp đỡ của thầy cô, gia đình và bạn bè xung quanh.
Với tấm lòng biết ơn vô cùng sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất
từ đáy long đến quý Thầy Cô Khoa Sinh học của trường Đại học Khoa học Tự
nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội đã dùng những tri thức và tâm huyết của mình để
có thể truyền đạt cho chúng em trong vốn kiến thức quý báu suốt thời gian học tập
tại trường.
Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn GS. TSKH Lê Khả Tường và TS. Lê
Quỳnh Mai đã tận tâm chỉ bảo hướng dẫn em qua từng buổi học, từng buổi nói
chuyện, thảo luận về đề tài nghiên cứu. Nhờ có những lời hướng dẫn, dạy bảo đó,
bài luận văn này của em đã hoàn thành một cách suất sắc nhất. Một lần nữa, em
xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô.
Luận văn này đã được hoàn thành tại Trung tâm tài nguyên Thực vật. Để đạt
được kết quả này, em xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới
ban lãnh đạoTrung tâm tài nguyên Thực vật, phòng ngân hàng gen invitro và đặc
biệt xin gửi lời cảm ơn đến cô Phạm Thị Kim Hạnh đã trực tiếp tận tình chỉ bảo, dìu
dắt, giúp đỡ em. Nhờ những sự chỉ bảo hường dẫn quý giá đó mà trong suốt quá
trình triển khai, nghiên cứu và hoàn thành đề tài một cách tốt nhất.
Em xin được gửi lời cảm ơn tới ban giám hiệu cùng các đồng nghiệp tại
Trường Đại học Hùng Vương nơi em đang học tập và công tác đã tạo điều kiện tốt
nhất để em có thể tập trung học tập hoàn thành tốt luận văn này.

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI .... 3
1.1. Đặc điểm hình thái, thành phần dinh dƣỡng cây gừng ........................................ 3
1.1.1. Đặc điểm hình thái ............................................................................................ 3
1.1.2. Thành phần hóa sinh, dinh dƣỡng của gừng ..................................................... 4
1.1.3. Đặc điểm của giống gừng G10.......................................................................... 6
1.2. Công nghệ nuôi cấy lát mỏng tế bào .................................................................... 7
1.2.1. Ƣu điểm - Nhƣợc điểm công nghệ nuôi cấy lát mỏng tế bào ........................... 7
1.2.2. Ứng dụng của công nghệ nuôi cấy lớp mỏng tế bào ......................................... 8
1.2.3. Kỹ thuật nuôi cấy ngoài vƣờn ƣơm ................................................................... 9
1.3. Những nghiên cứu về nuôi cấy mô cây gừng..................................................... 10
1.3.1. Những nghiên cứu trên thế giới ...................................................................... 10
1.3.2. Những nghiên cứu trong nƣớc ........................................................................ 14
CHƢƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................... 17
2.1. Vật liệu nghiên cứu ............................................................................................ 17
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................................... 17
2.2.1. Phƣơng pháp đánh giá đặc điểm nông sinh học .............................................. 17
2.2.2. Phƣơng pháp khử trùng mẫu ........................................................................... 18
2.2.3. Phƣơng pháp nuôi cấy lớp tế bào mỏng từ các lát cắt tế bào .......................... 18
2.2.4. Phƣơng pháp nuôi trồng ngoài vƣờn ............................................................... 18
2.2.5. Môi trƣờng nuôi cấy in vitro ........................................................................... 18
2.2.6. Bố trí thí ngiệm ............................................................................................... 19
2.2.7. Thu thập số liệu ............................................................................................... 21
2.2.8. Phân tích và xử lý số liệu ................................................................................ 22
CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................................... 24
3.1. Kết quả điều tra, đánh giá đặc điểm sinh học giống gừng G10 ......................... 24
3.2. Nghiên cứu quy trình nhân giống vô tính in vitro cho giống gừng G10. .......... 25

3.2.1. Thiết lập hệ nuôi cấy vô trùng ........................................................................ 25
3.2.2. Nghiên cƣ́u môi trƣờng nuôi cấy tạo chồi và callus từ lát cắt mô non .......... 27
3.2.3. Nghiên cứu ảnh hƣởng của môi trƣờng đến khả năng nhân và tạo chồi của
callus.......................................................................................................................... 29
3.2.4. Nghiên cứu ảnh hƣởng của môi trƣờng đến khả năng nhân nhanh chồi đƣợc
tạo thành từ lát cắt mô non ........................................................................................ 32
3.2.5. Nghiên cứu ảnh hƣởng của môi trƣờng đên sự phát triển hoàn chỉnh cây con
in vitro ....................................................................................................................... 34
3.3. Nghiên cứu quy trình nuôi trồng ngoài vƣờn ƣơm cho giống gừng G10 ......... 37
3.3.1. Nghiên cứu huấn luyện cây trƣớc khi đƣa ra vƣờn ƣơm ................................ 37
3.3.2. Ảnh hƣởng của giá thể đến cây ngoài vƣờn ƣơm ........................................... 38
3.3.3. Nghiên cứu ảnh hƣởng của phân bón đến cây ngoài vƣờn ƣơm..................... 40
3.3.4. Nghiên cứu ảnh hƣởng của ánh sáng đến cây ngoài vƣờn ƣơm ..................... 41
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 48


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
2,4 D

2,4 diclorophenoxyacetic acid

BAP

Benzylaminopurine

CT

Công thức

CV%

Hệ số biến động

CĐAS

Cƣờng độ ánh sáng

DTL

Diện tích lá

ĐHST

Điều hòa sinh trƣởng

HSN

Hệ số nhân

NAA

Naphthalene Acetic Acid

KI

Kinetin

LSD 0,05

Giá trị sai khác nhỏ nhất

MS

Môi trƣờng Murashige & Skoog

MT

Môi trƣờng

PSHT

Phát sinh hình thái

PVP

Polyvinylpyrrolidone

TGST

Thời gian sinh trƣởng


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.2. Diện tích, năng suất, sản lƣợng gừng ở một số nƣớc trên thế giới .... 11
Bảng 2.1. Phƣơng pháp đánh giá sinh trƣởng, phát triển ............................... 17
Bảng 2.2. Thành phần môi trƣờng MS ........................................................... 19

Bảng 3.1. Đặc điểm nông sinh học của một số giống gừng đƣợc trồng tại
trung tâm tài nguyên Thực vật. ....................................................... 24
Bảng 3.2. Ảnh hƣởng của thời gian khử trùng đến sinh trƣởng của mẫu chồi .. 25
Bảng 3.3. Ảnh hƣởng của chất ĐHST đến khả năng phát sinh hình thái của
mẫu lát cắt mô non (sau 6 tuần) ...................................................... 27
Bảng 3.4. Ảnh hƣởng của chất điều hóa sinh trƣởng đến khả năng nhân của
callus và hình thái callus sau giai đoạn nhân .................................. 29
Bảng 3.5. Ảnh hƣởng của casein hydrolysate đến quá trình phát sinh phôi và
tái sinh của callus ............................................................................ 31
Bảng 3.6. Ảnh hƣởng của VTM B1 đến khả năng nhân và sức sống của chồi .. 33
Bảng3.7. Ảnh hƣởng của NAA đến sinh trƣởng và phát triển cây con in vitro
......................................................................................................... 34
Bảng 3.8. Ảnh hƣởng của trạng thái môi trƣờng đến sinh trƣởng của cây gừng
G10 (sau 15 ngày) ........................................................................... 36
Bảng 3.9. Ảnh hƣởng của thời gian tập huấn cây gừng G10 trƣớc khi đƣa ra
vƣờn ƣơm ........................................................................................ 37
Bảng 3.10. Ảnh hƣởng của các loại giá thể đến tỷ lệ sống của cây con giống
gừng G10 ngoài vƣờn ƣơm (sau 1 tháng)....................................... 39
Bảng 3.11. Ảnh hƣởng của phân bón đến cây con ngoài vƣờn ƣơm .............. 40
Bảng 3.12. Ảnh hƣởng của cƣờng độ ánh sáng đến sinh trƣởng cây gừng G10
ngoài vƣờn ƣơm .............................................................................. 42


DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Hình thái các bộ phận cây Gừng (Zingiber officinale)[36]. ............. 4
Hình 3.1. Mẫu nuôi cấy sau khi khử trùng...................................................... 26
Hình 3.2. Mẫu cát lát đƣợc nuôi cấy trong môi trƣờng .................................. 28
Hình 3.3. Hệ số nhân callus tƣơng ứng với các hàm lƣợng NAA bổ sung
trong môi trƣờng nuôi cấy .............................................................. 30

Hình 3.4. Mẫu trong môi trƣờng nhân nhanh callus ....................................... 30
Hình 3.5. Mẫu nuôi cấy trong môi trƣờng bổ sung 1,5g/l casein
hydrolysate sau 1,5 tháng................................................................ 32
Hình 3.6. Chồi đƣợc nuôi cấy trong môi trƣờng bổ sung vitamin B1.................. 34
Hình 3.7. Cây gừng G10 in vitro trong môi trƣờng ra rễ sau 1 tháng ............ 35
Hình 3.8. Cây ra rễ ở môi trƣờng lỏng sau 15 ngày nuôi cấy . ..................... 37
Hình 3.9. Cây con ở cƣờng độ ánh sáng 5000lux sau 8 tuần .......................... 43


MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài
Gừng (Zingiber officinale Rosc) là cây dƣợc liệu truyền thống ở Việt Nam
cũng nhƣ ở nhiều nƣớc nhiệt đới và cận nhiệt đới với mục đích chủ yếu là làm gia
vị, thực phấm và dƣợc liệu. Tại các nƣớc phƣơng Tây, gừng đƣợc sử dụng làm
nguyên liệu cho việc sản xuất bánh nƣớng, bánh ngọt, mứt tết… Bia gừng và rƣợu
gừng cũng đƣợc sử dụng rộng rãi làm đồ uống hay thực phẩm chức năng. Đặc biệt,
gừng còn đƣợc sử dụng nhƣ một loại dƣợc liệu truyền thống hỗ trợ điều trị các bệnh
tiêu hóa, thần kinh, tim mạch và xƣơng khớp [2]. Để cung cấp nguyên liệu cho các
nhà máy chế biến, gừng đƣợc sản xuất tại nhiều nƣớc trên thế giới nhƣ Ấn Độ,
Trung Quốc, Jamaica, Đài Loan… Theo kết quả thống kê chƣa đầy đủ, sản lƣợng
tiêu thụ gừng trên thế giới đạt khoảng 2,5 triệu tấn/năm [42]. Trong đó đứng đầu là
Ấn Độ, Trung Quốc, Indonesia, Vƣơng quốc Anh, Hoa Kỳ, Ả Rập Saudi, Nepal và
Thái Lan với sản lƣợng khoảng 1,7 triệu tấn/năm, tƣơng ứng với 70% sản lƣợng
gừng toàn cầu[42].
Gừng là cây trồng có hoa nhƣng lại không có khả năng hình thành hạt vì vậy
việc nhân giống và phát triển các thế hệ tiếp theo đều đƣợc thực hiện bằng con
đƣờng sinh sản vô tính từ củ gừng. Với phƣơng pháp nhân giống truyền thống từ
việc phân chia hom từ nguồn củ sống trên đồng ruộng có nhiều nhƣợc điểm nhƣ
nguy cơ lây nhiễm bệnh cao, các hom giống không đồng nhất về tuổi sinh lý, tiêu
tốn nhiều số lƣợng củ giống. Từ đó làm tăng giá thành sản xuất và tăng chi phí đầu

tƣ. Các giống gừng năng suất cao chƣa đƣợc chọn lọc bài bản. Các yếu tố này làm
cản trở việc gừng thành hàng hóa và xuất khẩu gừng ở nƣớc ta.
Trong khi đó việc nhân nhanh giống gừng bằng công nghệ nuôi cấy mô tế
bào có ƣu điểm là cây nuôi cấy in vitro sạch bệnh ngay từ đầu, cây con tạo ra đồng
đều về chất lƣợng và tuổi sinh lý với số lƣợng lớn kết hợp với khâu chọn giống tốt,
công nghệ vƣờn ƣơm và các biện pháp phòng trừ tổng hợp tạo ra đƣợc ngành công
nghệ sản xuất gừng chất lƣợng cao. Kỹ thuật nhân giống gừng bằng phƣơng pháp

1


nuôi cấy mô tế bào đã thành công ở nhiều nƣớc châu Á nhƣ tại Malayxia, Indonesia
và Ấn độ. Nhân dòng vô tính gừng thông qua nhân nhanh chồi đỉnh đã đƣợc công
bố bởi Hosoki & Sagawa(1977), Balachandran(1990), Rout & Das(1997). Nhờ
phƣơng pháp này có thể tăng nhanh diện tích sản xuất những giống gừng có chất
lƣợng cao, sạch bệnh đồng thời nhân giống bằng nuôi cấy mô có thể giảm mức đầu
tƣ giống tiết kiệm đến 40% chi phí giống ban đầu [3]. Tuy vậy hiện nay ở nƣớc ta
do tốc độ phát triển nhanh của cây gừng nên công nghệ nuôi cấy mô gừng thông
thƣờng vẫn chƣa có đủ khả năng đáp ứng đƣợc nhu cầu khối lƣợng cây giống cho
các địa phƣơng. Nuôi cấy in vitro với công nghệ nuôi cấy lát mỏng phát sinh callus
trong môi trƣờng phù hợp, sau một thời gian ngắn có thể tạo ra một khối lƣợng lớn
callus để tái sinh thành cây hoàn chỉnh là một giải pháp mới có khả năng sản xuất
hàng loạt cây giống đạt tốc độ nhanh nhất nhằm khắc phục những hạn chế nêu trên
của nuôi cấy mô truyền thống.
Kết hợp với nhu cầu thị trƣờng, hiện nay giống gừng trâu (G10) đã đƣợc
chọn lọc có chất lƣợng tốt và phát triển rất mạnh ở Trung Quốc và đang là giống
gừng có tiềm năng phát triển lớn ở Việt Nam[18].
Trên cơ sở đó chúng tôi đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xây dựng quy
trình nhân nhanh in vitro giống gừng trâu (Zingiber officinale (Willd.)
Roscoe)” tại Phòng nuôi cấy mô thuộc Ngân hàng gen cây trồng quốc gia - Trung

tâm Tài nguyên Thực Vật - Viện khoa học nông nghiệp Việt Nam.

2


CHƢƠNG I
TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Đặc điểm hình thái, thành phần dinh dƣỡng cây gừng
Cây gừng Zingiber officinale (Willd.) Roscoe thuộc ngành Ngọc Lan
(Magnoliophyta), lớp Hành (Liliopsida), phân lớp Thài Lài (Commelinidae), bộ
Gừng (Zingiberales), họ Gừng (Zingiberaceae), chi Zingiber. Gừng có nguồn gốc
nhiệt đới thuộc vùng Ấn Độ-Malaysia từ thời cổ đại.
1.1.1. Đặc điểm hình thái
Hình thái cơ bản của loài gừng trồng (Zingiber officinale) bao gồm các bộ
phận cơ bản là thân rễ, thân giả, lá và hoa.
Thân rễ còn gọi là củ, có hình thái rất đa dạng, nằm ngang dƣới mặt đất.
Thân rễ đƣợc chia thành nhiều nhánh cùng nằm trên một mặt phẳng, mỗi nhánh lại
chia thành nhiều đốt. Trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm đất thích hợp, sau trồng 2
tuần trên thân rễ mẹ (còn gọi củ hay hom giống) xuất hiện mầm và nhiều lông hút.
Sau trồng 4 tuần, hệ thống lông hút bắt đầu thực hiện chức năng hấp thu nƣớc và
dinh dƣỡng để cung cấp cho mầm. Sự phát triển của mầm chính là sự hình thành
các chồi hƣớng lên mặt đất và các chồi khác nằm ngang dƣới mặt đất. Các chồi
hƣớng lên mặt đất sẽ phát triển thành thân giả và lá khí sinh làm nhiệm vụ quang
hợp. Các chồi nằm ngang dƣới mặt đất sẽ hình thành các nhánh của thân rễ trên
cùng một mặt phẳng. Sự tăng tiến về kích thƣớc và khối lƣợng thân rễ đạt giá trị
cực đại sau trồng 8-10 tháng tùy thuộc vào giống và điều kiện canh tác. Chất lƣợng
củ của mỗi giống thƣờng đạt giá trị cao nhất vào thời điểm bộ lá bắt đầu chuyển
sang màu vàng [14].
Thân giả đƣợc hình thành do các bẹ lá ôm chặt lấy nhau, không phân
nhánh. Cây thƣờng có mùi thơm hay hắc tùy thuộc vào đặc điểm của các giống

[14]. Lá đơn, mọc cách, các lá xếp thành hai hàng, thƣờng hƣớng lên trên, đôi
khi nằm ngang gần nhƣ song song với mặt đất; có khi lá chỉ là bẹ lá dạng vảy. Lá
gồm các phần: bẹ lá, cuống lá, lƣỡi lá và phiến lá; Bẹ lá: mở đến gốc. Cuống lá
3


hình lòng máng nông hoặc sâu. Lƣỡi lá là phần giữa bẹ lá và cuống lá, từ bẹ lá
kéo dài lên. Phiến lá hình mác, trứng hẹp, bầu dục, ít khi hình tròn, gốc phiến
nhọn, hình nêm hay gần tròn; đầu phiến thƣờng nhọn, đôi khi thót nhỏ thành
dạng đuôi. Cụm hoa: Cụm hoa mọc từ thân rễ sát mặt đất, có hình dạng chùy,
không phân nhánh [35].

Hình 1.1. Hình thái các bộ phận cây gừng (Zingiber officinale)[36].
AS: Thân giả, R: Thân rễ, F1: Hoa, P: Cuống hoa, S: Cụm hoa
1.1.2.Thành phần hóa sinh, dinh dưỡng của gừng
Cây gừng là cây gia vị, cây dƣợc liệu truyền thống ở các vùng nhiệt đới trên
thế giới. Thành phần sinh hoá của gừng rất đa dạng và phong phú với trên 400 hợp
chất sinh học có giá trị dƣợc lý khác nhau trên cơ thể ngƣời và động vật. Cùng với
sự đa dạng về thành phần dinh dƣỡng, mùi thơm và vị cay của gừng là những yếu tố
căn bản tạo nên những món ẩm thực hấp dẫn đồng thời là nguyên liệu không thể
thiếu trong công nghệ chế biến thực phẩm ở nhiều nƣớc trên thế giới. Đặc biệt gừng
còn đƣợc sử dụng nhƣ một loại dƣợc liệu truyền thống hỗ trợ điều trị các bệnh tiêu
hóa, thần kinh, tim mạch và xƣơng khớp.
Các nhà khoa học đã khẳng định tinh dầu là thành phần sinh hoá quan trọng
nhất của gừng. Tinh dầu có mặt trong tất cả các bộ phận của cây gừng nhƣng ở củ

4


có hàm lƣợng cao nhất [21]. Củ gừng chứa 2 - 3% tinh dầu (Bảng 1.1) với thành

phần chủ yếu là các hợp chất hydrocarbon sesquiterpenic: β-zingiberen (35%), arcurcumenen (17%), β-farnesen (10%) và một lƣợng nhỏ các hợp chất alcol
monoterpenic nhƣ geraniol, linalol, borneol. Trong nhựa dầu chứa 20 - 25% tinh
dầu và 20 - 30% chất cay. Thành phần chủ yếu của chất cay là zingeron, shogaol và
gingerol. Trong tinh dầu gừng còn chứa α-camphen, β-phelandren, eucalyptol và
các gingerol. Cineol trong gừng có tác dụng kích thích khi sử dụng tại chỗ và có tác
dụng diệt khuẩn trên nhiều chủng loại khác nhau [27].

Bảng 1.1. Thành phần sinh hóa gừng khô (trong 100 g) [21]
Chỉ tiêu

Hàm lƣợng

Chỉ tiêu

Hàm lƣợng

Độ ẩm (g)

15,02

Chất tro (g)

3,85

Protein (g)

5,08

Calcium (mg)

88,40

Dầu (g)

3,72

Phosphorus (mg)

174,00

Isoluble fibre (%)

23,50

Sắt (mg)

8,00

Soluble fibre (%)

25,50

Kẽm (mg)

0,92

Carbohydrate (g)

38,35

Đồng (mg)

0,54

Vitamin C

9,33

Mn (mg)

9,13

Carotenoid (mg)

79,00

Chromium (µg)

70,00

Nghiên cứu chất thơm và hƣơng vị đặc trƣng của gừng, các nhà phân tích cho
rằng hỗn hợp của zingerone, shogaols và gingerols đã tạo ra một phức hợp với mùi
thơm đặc trƣng của gừng [27]. Các thí nghiệm trên đối tƣơng động vật, các
gingerols đã đƣợc chứng minh là làm tăng nhu động của đƣờng tiêu hóa và có tác
dụng giảm đau, an thần, hạ sốt và kháng khuẩn ở quy mô phòng thí nghiệm [23].
Một nghiên cứu khác tại Đại học Michigan cũng thừa nhận rằng gingerols có thể ức
chế sự tăng trƣởng của ung thƣ buồng trứng. Gingerol là cơ sở vật chất chủ yếu
hình thành nên tính vị cay ở củ gừng. Những nghiên cứu khác còn xác định hƣơng
thơm và vị cay của gừng là do phenylpropanoid tạo thành từ gingerols [37].

5


Với công dụng làm thực phẩm và dƣợc liệu, trên thế giới hiện nay nhu cầu tiêu thụ
gừng đạt khoảng 2,5 triệu tấn để cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy chế biến.
1.1.3. Đặc điểm của giống gừng G10
a, Nguồn gốc
Trên cơ sở khảo sát đánh giá nguồn gen gừng từ ngân hàng gen cây trồng
quốc gia năm 2006, Trung tâm tài nguyên thực vật đã phân lập 230 nguồn gen gừng
thành những nhóm giống khác nhau. Trong đó nhóm giống có tiềm năng năng suất
cao, chống chịu khá gồm 10 giống mang ký hiệu G1, G1, G3, G4, G5, G6, G7, G8,
G9 và G10 đã đƣợc so sánh tại ngân hàng gen cây trồng quốc gia giai đoạn 20072009. Trong đó giống G10 luôn đƣợc đánh giá cao nhất về sinh trƣởng, chống chịu
và năng suất. Giống G10 có nguồn gốc từ giống Hongya - Trung quốc, đƣợc Hội
giống cây trồng Việt Nam nhập nội năm 2005. Trên cơ sở đó giống G10 đã đƣợc
khảo nghiệm cơ bản tại Bắc Kạn, Hòa Bình và Hƣng Yên cùng với các giống đối
chứng địa phƣơng trong giai đoạn 2010-2012[18].
b, Đặc điểm hình thái
Giống G10 có khả năng sinh trƣởng phát triển, thích ứng tốt, có tiềm năng
năng suất cao. Theo các số liệu từ các tỉnh Bắc Kạn, Hòa Bình và Hƣng Yên, giống
gừng G10 có các chỉ tiêu phát triển vƣợt trội thời gian sinh trƣởng 250 - 260 ngày,
chiều cao cây 70,6- 73,4 cm, chỉ số diện tích lá cao nhất vào giai đoạn sau mọc 150
ngày, tƣơng ứng với 4,66- 5,43 m2lá/m2 đất, đƣờng kính củ đạt 24-26 cm, năng suất
đạt 30,6-32,5 tấn/ha[18].
c, Thành phần dinh dưỡng
Giống gừng trâu G10 có đầy đủ các thành phần sinh hóa trong củ nhƣ các
giống gừng khác. Kết quả nghiên cứu trên giống G10 đƣợc nuôi trồng tại Bắc Kạn,
Hòa Bình và Hƣng Yên cho thấy trong các giống gừng triển vọng ở khu vực, giống
gừng trâu G10 có hàm lƣơng vitamin C 9,67 mg/ 100g là một trong những giống
gừng có hàm lƣợng vitamin C cao nhất, đặc biệt về chỉ tiêu hàm lƣợng tinh dầu và
kẽm thì giống G10 đạt cao nhất với hàm lƣợng tinh dầu lên đến 4,91 g/100mg và hàm

6


lƣợng kẽm 1,88mg/ 100g chất khô. Từ đó kết luận giống gừng trâu G10 là giống có
chất lƣợng cao nhất trong bộ giống gừng triển vọng đƣợc khảo nghiệm[18].
1.2. Công nghệ nuôi cấy lát mỏng tế bào
Trong các phƣơng pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật, công nghệ nuôi cấy lát
mỏng tế bào có đƣợc nhiều ƣu điểm phù hợp cho phát triển gừng.
1.2.1. Ưu điểm - Nhược điểm công nghệ nuôi cấy lát mỏng tế bào
Lớp mỏng tế bào bao gồ m các lớp tế bào (tƣ̀ 3-4 lớp tế bào ) đƣơ ̣c cắ t ngang và
dọc khi nuôi cấy . Lớp mỏng tế bào thƣờng thuô ̣c 1-2 loại mô nhất định của một cơ
quan thƣ̣c vâ ̣t. Ngƣời ta sƣ̉ du ̣ng phƣơng pháp nuôi cấ y lớp mỏng để nghiên cƣ́u sự
tƣơng tác giƣ̃a các mô trong q uá trình phát sinh cơ quan hoặc để nâng cao khả năng
tái sinh của tế bào . Lớp mỏng tế bào đă ̣c biê ̣t phản ƣ́ng nhanh với môi trƣờng
nhanh chóng ta ̣o đƣơ ̣c các chƣơng trin
̀ h biê ̣t hóa và tái sinh cây đồ ng nhấ t

,

. Các lát

mỏng nếu đƣợc nuôi cấy trong môi trƣờng thích hợp sẽ hình thành cấu trúc giống
phôi gọi là callus, các thể này có thể nhân nhanh với số lƣợng lớn và biệt hóa thành
chồi mà không cần thông qua trung gian mô sẹo. Từ số lƣợng ít mẫu ban đầu, sau
khi đƣa vào nuôi cấy in vitro, áp dụng công nghệ nuôi cấy lớp mỏng phát sinh
callus kết hợp với môi trƣờng phù hợp, sau một thời gian ngắn tạo ra số lƣợng lớn
callus, sau đó tái sinh thành cây .
Với số lƣợng mẫu ban đầu nhỏ, ứng dụng công nghệ nuôi cấy lớp mỏng tế bào
ta dễ dàng thu đƣợc số lƣợng lớn callus sau đó thu đƣợc số lƣợng lớn cây con.

Ứng dụng công nghệ nuôi cấy lớp mỏng tế bào, khi cắt mẫu, các mô thực vật
bị tổn thƣơng, nhiều enzyme hoặc các polysacharide sinh ra rất cần cho quá trình
cảm ứng sinh trƣởng và phát triển của thực vật. Các tế bào của lát mỏng đƣợc tiếp
xúc trực tiếp với môi trƣờng nuôi cấy, từ đó sự phát sinh hình thái đƣợc thể hiện ở
hầu hết các tế bào, với những lát cắt mô rất mỏng (không quá 1mm) thì mọi tế bào
của đối tƣợng đều tham gia vào hoạt động hút các chất[19].
Lớp mỏng tế bào đặc biệt phản ứng nhanh với môi trƣờng, nhanh chóng tạo
đƣợc các chƣơng trình biệt hóa và tái sinh cây đồng nhất. Tùy theo mục tiêu nghiên
cứu mà độ dày của lớp mỏng có thể khác nhau, đối với nhân nhanh có thể sử dụng
7


lát cắt mô hoặc cơ quan. Từ lớp mỏng tế bào có thể hình thành mô sẹo phôi hóa,
phôi, chồi, củ siêu nhỏ pử các loại cây thân thảo, đặc biệt là cây khó tái sinh nhƣ
cây ngũ cốc, thân gỗ[41].
Sản phẩm tạo ra từ nuôi cấy lát mỏng tế bào có đặc điểm là đồng đều về mặt
sinh lý, di truyền và có thể ứng dụng cho mọi loại thực vật. Tuy nhiên điều kiện môi
trƣờng lý tƣởng phù hợp cho sự tồn tại của mẫu còn phụ thuộc vào loài và phải thử
nghiệm lại tất cả các điều kiện in vitro bao gồm chất dinh dƣỡng, chất điều hòa sinh
trƣởng, ánh sáng, nhiệt độ,…[44].
1.2.2.Ứng dụng của công nghệ nuôi cấy lớp mỏng tế bào
Nuôi cấ y tế bào lớp mỏng đã đƣơ ̣c ƣ́ng du ̣ng ở nhiề u loa ̣i cây trồ ng , đặc biệt
đƣơ ̣c ƣ́ng du ̣ng ở rấ t nhiề u loài lan . Tƣ̀ lớp mỏng tế bào có thể hình thành mô sẹo
phôi hóa , phôi, chồ i, củ siêu nhỏ ở các loại cây thân thảo , đă ̣c biê ̣t là cây khó tái
sinh nhƣ cây ngũ cố c , thân gỗ [41].Công trình nghiên cƣ́u đầ u tiên về nuôi cấ y lớp
mỏng tế bào đƣợc Trần Thanh Vân

(1973) thƣ̣c hiê ̣n ở cây thuố c là

Nicotiana

tabacum [45]. Sau đó , nhiề u công trin
̀ h nghiên cƣ́u cơ bản về kỹ thuâ ̣t nuôi cấ y lớp
mỏng tế bào đã đƣợc thực hiện . Ở cây 1 lá mầm, để tạo cây phôi vô tính ngƣời ta sử
dụng phƣơng pháp cắt lớp mỏng tế bào ngang [10]. Kết quả nghiên cứu cho thấy
quy trình thích hợp có tần số tạo chồi cao đƣợc thực hiện thành công trên các đối
tƣơng nhƣ: Trên cây Măng cụt (Garcinia mangostana), lát cắt dọc từ hạt và lóng
thân cây con cho thấy sự tạo chồi thích hợp ở 1-2mg/l BAP với 8,4 chồi/lát mỏng ở
hạt và 17,3 chồi/lát mỏng ở lóng thân. Các tỉ lệ tạo chồi tƣơng ứng là 91,6% ở thạt
và 60% ở lóng thân [12]. Lát cắt dọc trên chồi non cây cam (Poncirus trifoliate) 1
năm tuổi cho số chồi cao nhất là 33 chồi/lát mỏng với các nồng độ BAP 3mg/l;
NAA 0,5mg/l và hiệu suất là 90% [10].
Năm 2000, Hoàng Thị Nga đã nghiên cứu ứng dụng phƣơng pháp nuôi
cấy lát mỏng tế bào trong nhân nhanh một số giống hoa lan. Vật liệu khởi đầu là
mắt ngủ, sau đó mắt ngủ phát triển thành chồi, tiến hành cắt lát mỏng chồi in
vitro này và nghiên cứu sự ảnh hƣởng của các chất điều hòa sinh trƣởng (ĐHST)
Kinetin, NAA, IAA, 2,4-D đối với sự cảm ứng phát sinh thể pro của lát cắt tế
8


bào cũng nhƣ sự phát triển tiếp của chồi hình thành từ thể pro [12]. Đây là một
hƣớng rất tốt để nâng cao hệ số nhân nhanh và đảm bảo sự đồng đều về mặt di
truyền đối với một lƣợng lớn cá thể tạo thành. Nếu phƣơng pháp này đƣợc kết
hợp với phƣơng pháp tạo nguồn vật liệu ban đầu tốt thì đây sẽ là hƣớng để phát
triển lên quy mô công nghiệp.
Tuy nhiên công nghệ nuôi cấy lát mỏng tế bào cây gừng thì hiện tại trong
nƣớc chƣa có công trình nghiên cứu nào công bố. Trong các công trình của nƣớc
ngoài rất ít tài liệu nhắc đến.
1.2.3. Kỹ thuật nuôi cấy ngoài vườn ươm
Tuy nhiên việc ứng dụng các công nghệ hiện đại chỉ có thể đa ̣t kế t quả cao

khi cây giống in vitro đƣơ ̣c đƣa ra vƣờn ƣơm với giá thể trồ ng và các điề u kiê ̣n
chăm sóc thić h hơ ̣p . Đặc điểm cơ bản trong vƣờn ƣơm hiện đại là giá thể

, thành

phầ n quang phổ , cƣờng đ ộ và thời gian chiếu sáng , đô ̣ ẩ m và nhiê ̣t đô ̣ không khí ,
các kỹ thuật tƣới bón thích hợp . Hê ̣ thố ng vƣờn ƣơm thić h hơ ̣p giúp cho cây sinh
trƣởng tốt hơn trong thời gian ngắn hơn[19].
Giá thể: Giá thể là nơi trụ bám của hệ rễ , ảnh hƣởng đến sinh trƣởng , phát
triể n của cây . Giá thể cho gừng gồ m nhƣ̃ng vâ ̣t liê ̣u dễ kiế m rẻ tiền nhƣ: đất phù
sa, cát,trấu hun, xơ dƣ̀a , cũng có khi rất đắt tiền nhƣ rong biển đã qua
các loại giá thể đã tổng

xử lý, hay

hợp đƣơ ̣c phố i trô ̣n công phu . Tuy nhiên cần lƣu ý đặc

điểm của mỗi loại giá thể để sử dụng cho hợp lý.
Nhiệt độ: mỗi loài cây sẽ có nhiệt độ sinh trƣởng thích hợp khác nhau. Các
giống gừng thƣờng đƣợc nuôi trồng thích hợp ở nhiệt độ từ 20ºC đến 28ºC.
Ánh sáng: Thực vật cần năng lƣợng nhất định đủ để sinh trƣởng phát triển,
sự sinh trƣởng của cây gừng có thể bị đình trệ hoặc cháy lá khi nhiệt độ cao và thừa
lƣợng ánh sáng
Phân bón: Theo các tác giả Trần Văn Huân, Văn Tích Lƣợm chỉ ra các loại
phân bón thƣờng sử dụng cho cây in vitro là Growmore, Yogen, Miracrle, HVP,
Phân bón đầu trâu, phân cá (Fish emulsion)[8]. Nhóm vô cơ hỗn hợp: phối hợp 3
loại cơ bản N, P, K và các vi lƣợng + 1 ít sinh tố nhóm B. Để thuận tiện cho việc sử
9

dụng thích hợp với từng giai đoạn phát triển của cây, các nhà khoa học đã sản xuất
ra nhiều phân bón vô cơ hỗn hợp với nhiều công thức có tỉ lệ N:P:K khác nhau.
Công thức 30:10:10 có tác dụng phát triển lá, sử dụng cho nhóm cây con, cây mới
ra ngôi hoặc cây mới tách chiết.
Công thức cân bằng 20:20:20 dùng cho nhóm cây đã lớn giúp cho cây phát
triển cân đối và cứng cáp. Công thức 15:30:15 hoặc 7:17:35 sử dụng cho nhóm cây
đã phát triển và sẵn sàng ra hoa. Muốn sử dụng phân bón đƣợc tốt nhất cần các điều
kiện ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm thích hợp, vì vậy nên chọn những ngày trời quang có
ánh nắng đầy đủ và nên bón vào buổi sáng, khi ánh nắng còn dịu, tránh bón phân
sau 10h vì khi đó ánh nắng và nhiệt độ đã gay gắt không có lợi. Trƣớc khi bón nên
tƣới nƣớc qua 1 lƣợt để tạo độ ẩm thích hợp, chờ một lát cho lá khô bớt khi đó mới
bón phân, đây là lúc cây có thể hấp thụ tốt nhất. Những ngày bón phân buổi chiều
nên tƣới đẫm cho cây để có thể rửa trôi hết những phân bón lần trƣớc mà cây không
sử dụng hết, nhƣ vậy sẽ an toàn cho cây hơn, không nên bón phân vào ngày mƣa vì
phân sẽ bị trôi[8].
Nhƣ vậy, Công nghệ nhân giống lựa chọn của đề tài là công nghê ̣ nuôi cấ y lát
mỏng tế bào, gây tổn thƣơng, phƣơng pháp tạo phôi vô tính, tái sinh cây nhân
nhanh, hoàn thiên cây con và kĩ thuật ngoài vƣờn ƣơm sau in vitro.
1.3. Những nghiên cứu về nuôi cấy mô cây gừng
1.3.1. Những nghiên cứu trên thế giới
Gừng đã đƣợc sản xuất tại nhiều nƣớc trên thế giới. Tổng sản lƣợng của gừng
trên thế giới năm 2014 là 1.683,00 nghìn tấn với tổng diện tích 310.430 ha. Trung
Quốc, Ấn Độ, Nepal và Thái Lan là nhà sản xuất chính của gừng trên thế giới,
tƣơng ứng với sản lƣợng 396,60; 385,330; 210,790 và 172,680 tấn. Đặc biệt trong
giai đoạn 2008 - 2011 Ấn Độ đƣợc xem là nƣớc có tốc độ tăng trƣởng sản lƣợng
gừng cao nhất trên thế giới [42]. Sản xuất gừng trên thế giới trong những năm gần
đây có xu hƣớng tăng lên do nhu cầu tiêu thụ tăng cao, đặc biệt là trong chế biến
thực phẩm, gia vị và thuốc chữa bệnh[42].

10

Bảng 1.2.Diện tích, năng suất, sản lượng gừng ở một số nước trên thế giới
Quốc gia
Trung Quốc
Ấn Độ
Nepal
Thái Lan
Nigeria
Indonesia
Bangladesh
Philippines
Hàn Quốc
Sri Lanka
Các nƣớc khác
Tổng số

Diện tích
(nghìn ha)
36,10
107,54
18,04
10,25
52,33
60,47
9,07
3,97
2,09
2,07
8,51

310,43

Năng suất
Sản lƣợng
(tấn/ha)
(nghìn tấn)
10,99
396,60
3,58
385,33
11,68
210,79
16,85
172,68
3,10
162,22
1,80
109,02
8,26
74,84
6,83
27,10
11,98
24,97
5,82
12,05
12,62
107,39
5,42
1.683,00

Nguồn: FAOSTAT, 2014[42]

Phát triển sản xuất chọn lọc từ các bộ giống ƣu tú, có nguồn gốc khác nhau là
con đƣờng chủ yếu đã và đang đƣợc áp dụng trong nghiên cứu, cải tiến giống gừng
tại nhiều quốc gia trên thế giới. Các bƣớc thực hiện chính trong nghiên cứu này là:
tập hợp nguồn vật liệu, chọn địa điểm tiến hành nghiên cứu thích hợp, đánh giá đặc
điểm nông sinh học, chống chịu, năng suất củ tƣơi, củ khô, chất lƣợng, thử nghiệm
ngoài sản xuất, xây dựng mô hình, nhân rộng trong sản xuất [21]. Cải tiến giống
gừng theo định hƣớng năng suất cao, thích ứng rộng, kháng bệnh thối rễ, bệnh héo
xanh do vi khuẩn và nấm, cải thiện các thông số chất lƣợng dầu, nhựa dầu và chất
xơ là nội dung trọng tâm của các nƣớc trồng gừng trên thế giới. Theo hƣớng này
trƣờng Đại học Nông nghiệp Orissa và các Trung tâm AICRPS tại Himachal
Pradesh thuộc Ấn Độ đã tiến hành thu thập, nhập nội, đánh giá tuyển chọn với số
lƣợng hàng trăm mẫu giống/năm trong giai đoạn 1999-2000 [21].
Nghiên cứu phát triển nguồn gen gừng có năng suất, chất lƣợng và chống
chịu cao luôn là mong ƣớc của các nhà chọn tạo giống. Theo hƣớng đó Viện nghiên
cứu dƣợc liệu Ấn Độ đã nghiên cứu, tuyển chọn và phát triển giống gừng từ ngân
hàng gen cây trồng quốc gia. Giống Calicut là một nguồn gen đã đƣợc khai thác
theo định hƣớng ấy. Calicut đã đƣợc đánh giá là có nhiều triển vọng với năng suất

11


cao trung bình 23,2 tấn/ha, hàm lƣợng chất khô 23,0%, hàm lƣợng dầu tổng số
1,72%, Oleoresin (nhựa dầu) 4,48%, chất xơ 3,26% đồng thời là một giống chín
sớm vào ngày thứ 200 sau trồng và chống chịu khá với bệnh thối rễ [46]. Hiện nay
Calicut là một trong những giống gừng thƣơng mại đƣợc sản xuất với quy mô lớn
tại nƣớc này. Nghiên cứu tuyển chọn những giống gừng có chất lƣợng cao đáp ứng
nhu cầu thị trƣờng trong và ngoài nƣớc từ lâu đã thu hút các nhà khoa học Ấn Độ.
Ghana, một vùng đất có lịch sử lâu đời về sản xuất, chế biến và xuất khẩu các sản

phẩm gừng đã và đang là điểm nghiên cứu thu hút nhiều nhà chọn tạo giống đến từ
các viện và trƣờng đại học của Ấn Độ [42]. Nghiên cứu chọn tạo giống có hàm
lƣợng gingerol cao là một trong những mục tiêu hàng đầu của Ấn Độ nhằm cạnh
tranh với thị trƣờng đang diễn ra gay gắt tại Hoa Kỳ vào trƣớc những năm 2000. Để
thực hiện mục tiêu này các nhà khoa học đã tiến hành tuyển chọn 2 giống số 1 và số
2, có nguồn gốc Ấn Độ. Hai giống số 1 và số 2 đã đƣợc nghiên cứu tại 2 tiểu vùng
khí hậu khác nhau với kết quả là giống số 2 có hàm lƣợng 6 -10% gingerol, tăng 3 5 lần so với các giống gừng thƣơng mại hiện đang có mặt tại Hoa Kỳ. Giống số 2
hiện đã và đang là giống thƣơng mại của vùng Ghana và các vùng có điều kiện
tƣơng tự với quy mô 3000 ha/năm và mang lại một nguồn thu nhập đáng kể cho
ngƣời dân vùng chuyên canh gừng ở Ghana. Khai thác phát triển nguồn gen gừng
theo hƣớng chống chịu và thích ứng với biến đổi khí hậu hiện đang là một quan tâm
lớn của nhiều nhà khoa học trên thế giới. A Mishra, S K Mohanty đã khai thác phát
triển 7 nguồn gen gừng theo hƣớng chống chịu hạn. Kết quả cuối cùng đã tuyển
chọn đƣợc 3 giống tính chịu hạn cao là ACC-35, ACC-117 và SG-666. Các giống
này đƣợc đánh giá là chịu hạn khá trong hầu hết các thời kỳ sinh trƣởng, phát triển.
Hiện nay các giống này đã trở thành giống chủ lực cho các vùng khô hạn hay có
lƣợng mƣa thấp < 600 mm/năm, đồng thời là nguồn vật liệu quan trọng của các
chƣơng trình chọn tạo giống chống chịu ở nhiều bang của Ấn Độ và các nƣớc có
điều kiện tƣơng tự[42].

12


Áp dụng công nghệ nuôi cấy mô trong nhân giống gừng sạch bệnh
Việc nhân giống gừng bằng phƣơng pháp nuôi cấy mô tế bào đã cho kết quả
khả quan ở nhiều nƣớc Đông Nam Á nhƣ ở Malayxia, Indonesia và Ấn Độ [45].
Nhờ phƣơng pháp này có thể tăng nhanh diện tích sản xuất những giống gừng có
chất lƣợng cao, sạch bệnh. Nhân giống vô tính gừng thông qua nhân nhanh chồi
đỉnh đã đƣợc công bố bởi Hosoki và Sagawa, 1977[33]; Balachandra, 1990[26];
Rout và Das, 1997[38]. Tại Indonexia các thí nghiệm nhân giống bằng phƣơng pháp

nuôi cấy mô từ chồi non ở nách lá của loài gừng đen (Z.spectabile) trong môi
trƣờng Murashige-Skoog có bổ sung chất điều hoà sinh trƣởng IAA (indole-3-acetic
acid), NAA (Naphthalene - acetic acid) và BA (6-benzyladenin) đã cho kết quả cao
và đƣợc xem là một phƣơng pháp quan trọng để khuyến cáo cho các vùng trồng
gừng [47].
Những nghiên cứu đã tìm ra phƣơng pháp nuôi cấy gừng hiệu quả cho 6 loài
gừng địa phƣơng ở Bangladesh. Môi trƣờng hiệu quả tạo Callus là MS + 1mg/l IAA
+ 3mg/l BAP, môi trƣờng tái sinh chồi là MS + 4mg/l BAP + 3mg/l kinetin + 1mg/l
IAA, môi trƣờng tạo rễ là MS/2 + 2mg/l IBA + 2mg/l NAA, đạt 43,46% số mẫu tạo
rễ. Cây ra vƣờn ƣơm có tỉ lệ sống sót và sinh trƣởng tốt đạt 66,67-84,62%[22].
Nghiên cứu của tác giả S. Sathyagowri (2011) ở SriLanka cho thấy tầm quan
trọng của nguồn mẫu đầu tiên có ảnh hƣởng đến sự tái sinh của cây gừng in vitro.
Phƣơng pháp nhân giống thông qua thân rễ còn nhiều hạn chế. Vì vậy đã có 1
nghiên cứu để lựa chọn mẫu ban đầu phù hợp đƣa vào nuôi cấy, mẫu thân rễ có chồi
đƣợc khử trùng bằng Etanol 70% trong 1 phút sau đó khử trùng bề mặt bằng Captan
0,3% kết hợp với Doxycycline 0,2% trong 10 phút, tiếp tục khử trùng bằng dung
dịch 20% Clorox trong 20 phút. Cắt các mẩu thân rễ với kích thƣớc dài 0,5; 1,0;
2cm và cấy trên môi trƣờng MS bổ sung 3,0mg/l BAP + 0,5mg/l NAA. Kết quả cho
thấy kích thƣớc mẫu 0,5cm đạt tỉ lệ mẫu sống sót cao 66,67%, mẫu phát sinh hình
thái đạt 44,44% trên môi trƣờng 5,0mg/l BAP + 0,5mg/l NAA, chồi tái sinh sau 6

13


tuần nuôi cấy. Chồi mới đƣợc cấy chuyển sang môi trƣờng 3,0mg/l BAP + 0,5mg/l
NAA để tái sinh cây con[40].
Tại Ấn độ đã tái sinh cây in vitro thông qua phôi vô tính của giống gừng chất
lƣợng cao “Garubathan”. Nghiên cứu cho thấy sự hình thành chồi tốt hơn từ phôi vô
tính tái sinh lần 2. Phôi vô tính tạo thành từ chồi trên môi trƣờng MS bổ sung 2,4D
và BAP, nhân lên trên môi trƣờng MS bổ sung 2% đƣờng sacrose + 10% nƣớc dừa

+ 1mg/l 2,4D + 1mg/l BAP. Số lƣợng và chất lƣợng chồi tạo thành từ phôi vô tính
tốt nhất trên môi trƣờng 3/4MS bổ sung 5mg/l BAP [43].
Ngoài ra phôi vô tính đƣợc tạo trực tiếp hoặc gián tiếp từ thân trên của 2
giống gừng. Nuôi cấy đoạn thân trên môi trƣờng bổ sung 2,4D đã tạo callus màu
vàng dạng hạt cứng (I) và calluss màu trắng nhạt, dính và mềm (II). Callus dạng II
đƣợc làm khô sau 40-60 ngày nuôi cấy, sau đó chúng tách rời dạng hạt và chuyển
sang dạng phôi hóa và tiếp tục chuyển thành phôi vô tính trên môi trƣờng chứa
2mg/l BAP. Những phôi vô tính này chín và nảy mầm trên môi trƣờng bổ sung
BAP (0,2-2mg/l) và NAA (0,2-1mg/l). Calluss dạng I cũng tạo đƣợc phôi vô tính
nhƣng chỉ tạo rễ ở tất cả các công thức nuôi cấy. Phôi vô tính đƣợc tạo trực tiếp từ
đoạn thân hoặc lá gốc trên môi trƣờng bổ sung đơn lẻ TDZ hoặc kết hợp IBA.
Nhƣng nghiên cứu trƣớc đã chỉ ra rằng phôi vô tính của cây gừng có thể đƣợc tạo ra
từ các mô khác nhau của biểu bì, bao lá mầm, đỉnh chồi và đỉnh rễ[20].
Một nghiên cứu tại Hàn quốc so sánh năng suất và chất lƣợng của củ và cây
gừng bản địa Seosanjong trồng ngoài đồng ruộng: 1. từ cây con in vitro. 2. Từ cây
con củ mầm tự nhiên. Kết quả cho thấy trong cùng điều kiện nuôi trồng cây nguồn
gốc in vitro có tốc độ sinh trƣởng tốt hơn, cây cao hơn, chồi mới nhiều hơn, đặc biệt
trọng lƣợng tƣơi cụm củ gừng sau khi thu hoạch nặng hơn 486g so với cây con từ
củ mầm tự nhiên[32].
1.3.2 Những nghiên cứu trong nước
Ở Việt Nam, nhu cầu tiêu thụ gừng làm gia vị, bánh kẹo, mứt, dƣợc liệu, trà
cũng nhƣ phục vụ nhu cầu xuất khẩu đang ngày càng tăng lên. Tuy nhiên, sản xuất

14


gừng vẫn mang tính truyền thống, nhỏ lẻ, chƣa tƣơng xứng với tiềm năng và lợi thế
phát triển cây gừng. Quy mô sản xuất gừng ở nƣớc ta ƣớc tính khoảng < 40.000
ha/năm, tập trung chủ yếu tại các tỉnh trung du, miền núi phía Bắc, Bắc Trung Bộ
và Tây Nguyên.

Trong những năm gần đây các giống gừng trâu bản địa ở hầu hết các vùng trồng
gừng đã đƣợc ƣu tiên phát triển để phục vụ cho nhu cầu xuất khẩu. Tuy nhiên hầu
hết các vùng chuyên canh gừng, năng suất thƣờng bấp bênh, không ổn định và có
thể giảm từ 10-50% do sự gây hại của một số loại bệnh. Đây là một trong những
yếu tố hạn chế lớn đang đe dọa ngành sản xuất gừng ở nƣớc ta hiện nay. Trong đó
bệnh héo xanh vi khuẩn Pseudomonas solanacearum (nay là Ralstonia
solanacearum) là đối tƣợng nguy hiểm nhất. Vi khuẩn này tồn tại chủ yếu trong đất
trồng và thân rễ từ nhiều năm sau đó lây nhiễm qua các vết xây sát trên củ giống
hay trên thân cây khí sinh [2]. Vì vậy củ giống và đất bị nhiễm bệnh là con đƣờng
lây lan chủ yếu của bệnh héo xanh, bệnh khô vằn trên cây gừng, đồng thời có nguy
cơ ngày càng nghiêm trọng hơn cho những năm sau nếu không có sự can thiệp bằng
một giải pháp thích hợp.
Gừng là cây trồng có hoa nhƣng không có khả năng hình thành hạt. Vì vậy,
việc nhân giống và phát triển các thế hệ tiếp theo phải thực hiện bằng con đƣờng
sinh sản vô tính từ củ thông qua các mẫu nhánh nhỏ đƣợc tách ra từ thân rễ, mỗi
nhánh dài 3,0 - 7,5cm, nặng 30 - 150g và có ít nhất một chồi hoặc một đỉnh sinh
trƣởng. Lƣợng giống cần cho mỗi ha đất canh tác cần khoảng 1,0 - 2,5 tấn tuỳ giống
và điều kiện canh tác [17]. Độ lớn của các mẩu gừng giống có ảnh hƣởng trực tiếp
đến tốc độ sinh trƣởng và năng suất trên đơn vị diện tích. Điều này đã làm tăng vốn
đầu tƣ và chi phí đầu vào của quá trình sản xuất, từ đó làm ảnh hƣởng đến khả năng
mở rộng và phát triển sản xuất cây gừng. Do đó phƣơng thức sản xuất tạo giống
gừng bằng phƣơng pháp nuôi cấy mô là một giải pháp hiệu quả để giải quyết vấn đề
tạo giống chất lƣợng với số lƣợng lớn, giảm giá thành đáp ứng đƣợc nhu cầu sản
xuất gừng trong nƣớc và hƣớng tới xuất khẩu.

15


Đã có nghiên cứu về nhân giống gừng bằng phƣơng pháp nuôi cấy mô của
tác giả Trần Thị Đính, mẫu đƣợc rửa sạch, kích thƣớc 2-3cm đƣa vào khử trùng

bằng HgCl2 0,1% trong 10 phút đạt tỉ lệ tái sinh chồi 66,7%. Cấy mẫu chồi lên môi
trƣờng MS bổ sung 1mg/l TDZ, 0,5mg/l NAA để nhân chồi, tạo cây hoàn chỉnh trên
môi trƣờng MS bổ sung 1mg/l BAP, 0,5mg/l kinetin, 0,5mg/l NAA [3].
Năm 2009, tại Trƣờng Đại học An Giang đã có công trình nghiên cứu “Cải
tiến quy trình nhân giống gừng (Zingiber officinale Rosc.) bằng phƣơng pháp nuôi
cấy mô tế bào”. Đề tài đã thực hiện 4 thí nghiệm và xác định xử lý khử trùng mẫu
với hóa chất Ca(OCl)2 thời gian 25-30 phút, nồng độ 10% đạt hiệu quả khử trùng
cao nhất đạt 70%. Nhân chồi tốt trên môi trƣờng MS bổ sung 2mg/l BA cho chồi
gừng tăng trƣởng và phát triển nhanh. Kích thích tạo rễ nhanh trên môi trƣờng bổ
sung 1mg/l NAA. Tạo cây hoàn chỉnh với 2 kích thích tố BA 0,5-2mg/l và NAA
1mg/l. Cây con đƣợc thuần hóa trong điều kiện nhà lƣới đạt tỉ lệ sống cao [9].
Tóm lại, nghiên cứu hoàn thiện quy trình nhân in vitro thông qua nuôi cấy
chồi giống gừng G10 để tạo ra 1 số lƣợng cây con lớn sạch bệnh đồng đều là hết
sức cấp bách góp phần làm tăng năng suất, chất lƣợng, đồng thời giảm giá thành cây
giống tạo ra củ gừng thƣơng phẩm đủ tiêu chuẩn tiêu dùng và xuất khẩu.

16


CHƢƠNG II
VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu nghiên cứu
Gừng trâu G10 (Zingiber officiale (Willd.) Roscoe) đƣợc tuyển chon trong
tập đoàn cây trồng tại vƣờn thực nghiệm Trung tâm tài nguyên Thực vật đƣợc dùng
để đánh giá đặc điểm nông sinh học giống gừng G10.
Chồi của giống gừng G10 đƣợc lấy từ củ cái, to khỏe, không nhiễm sâu bệnh,
có chiều dài từ 3,0-12,0 cm, có đƣờng kính gốc từ 0,5-2,0 cm đƣợc dùng làm nguồn
mẫu cho nuôi cấy mô.
Cây in vitro đủ tiêu chuẩn đƣợc đƣa ra nuôi cấy ngoài vƣờn ƣơm
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu

2.2.1. Phương pháp đánh giá đặc điểm nông sinh học
Đƣợc thực hiện theo hƣớng dẫn của Viện tài nguyên di truyền thực vật quốc
tế (IPGRI) nay là Trung tâm đa dạng sinh học quốc tế (International Bioversity) trên
cơ sở mô tả đặc điểm nông sinh học cây họ gừng. Trong đó các chỉ tiêu cơ bản đƣợc
thƣc hiện trong nghiên cứu này đƣợc trình bày trên bảng 2.1:
Bảng 2.1. Phương pháp đánh giá sinh trưởng, phát triển
Chỉ tiêu

Phƣơng pháp tiến hành

Cao cây

Trung bình chiều cao của 10 cây đại diện (3 lần nhắc lại)

Số cây/khóm

Trung bình số cây của 10 khóm đại diện/ô (3 lần nhắc lại)

DTL/cây

Trung bình diên tích lá của 10 cây đại diện/ ô (3 lần nhắc lại)
theo phƣơng pháp của Shouichi Yoshida và CS năm 1964 trong
công thức 1:DTL (cm2/khóm)=KDR. Trong đó K= 0,725, D=
chiều dài lá, R=chiều rộng lá

DTL/khóm

Trung bình diện tích lá/ cây x số cây/khóm của 10 khóm đại diện
(3 lần nhắc lại)

17