Thiết kế hệ thống vi thủy canh đơn giản cho rèn luyện loài oải hương lá xẻ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH - KTNN
======

TẠ THỊ THU HOÀI

THIẾT KẾ HỆ THỐNG VI THỦY CANH ĐƠN GIẢN
CHO RÈN LUYỆN LOÀI OẢI HƯƠNG LÁ XẺ
(LAVANDULA DENTATA L.) IN VITRO

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Sinh lí học Thực vật

Hà Nội, 2019


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH - KTNN
======

TẠ THỊ THU HOÀI

THIẾT KẾ HỆ THỐNG VI THỦY CANH ĐƠN GIẢN
CHO RÈN LUYỆN LOÀI OẢI HƯƠNG LÁ XẺ
(LAVANDULA DENTATA L.) IN VITRO

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Sinh lí học Thực vật
Người hướng dẫn khoa học

TS. LA VIỆT HỒNG

Hà Nội, 2019


LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành khóa luận này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới
thầy TS. La Việt Hồng - Khoa Sinh KTNN Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
2 đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình thực
hiện đề tài.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban Giám hiệu trường ĐHSP Hà Nội 2, Ban
Chủ nhiệm khoa Sinh - KTNN trường ĐHSP Hà Nội 2 đã tạo mọi điều kiện
thuận lợi để tôi hoàn thành khóa luận này.
Qua đây tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thể cán bộ
Phòng thí nghiệm Sinh lí thực vật, Bộ môn Thực vật - trường ĐHSP Hà Nội 2
đã tạo điều kiện thuận lợi về thiết bị, phương tiện để tôi có thể hoàn thành
khóa luận này.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn động viên, góp ý
cho tôi trong quá trình học tập và hoàn thành đề tài.
Hà Nội, ngày tháng năm 2019
Sinh viên

Tạ Thị Thu Hoài


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi được thực
hiện dưới sự hướng dẫn của TS. La Việt Hồng. Các số liệu, kết quả nghiên
cứu của đề tài này đảm bảo tính khách quan, trung thực, chính xác và không

trùng lặp với các tác giả khác.

Hà Nội, ngày tháng năm 2019
Sinh viên

Tạ Thị Thu Hoài


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

HT

: Hệ thống

Mg/l : miligam/ lít
MS

: Murashige & Skoog

½MS : Môi trường MS giảm còn một nửa khoáng đa lượng
NAA : 1-naphthaleneacetic acid
PE

: Polyethylene

SEM : Scanning electron microscope (Kính hiển vi điện tử quét)


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Loài Oải hương lá xẻ (Lavandula dentata L.) ................................. 3

Hình 2.1. Chồi Oải hương lá xẻ in vitro 5 tuần tuổi ...................................... 12
Hình 3.1. Thiết kế hệ thống vi thủy canh đơn giản để huấn luyện cây hoa
Oải hương lá xẻ in vitro thích nghi với điều kiện tự nhiên ............................ 17
Hình 3.2. Ảnh hưởng của tiền xử lý NAA, bổ sung NAA trực tiếp và
dung dịch dinh dưỡng đến tỷ lệ ra rễ và sự sinh trưởng của chồi oải
hương ........................................................................................................... 20
Hình 3.3. Chuyển và huấn luyện cây Oải hương từ hệ thống vi thủy canh
thích nghi với điều kiện tự nhiên. ................................................................. 23
Hình 3.4. Ảnh chụp SEM của khí khổng cây in vitro và cây vi thủy canh
sau 2 tuần nuôi cấy ....................................................................................... 24
Hình 3.5. Ảnh chụp SEM hình thái của khí khổng cây vi thủy canh và
cây in vitro sau 5, 6 và 7 ngày nuôi cấy ........................................................ 25


DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1. Ảnh hưởng của thời gian tạo lỗ thoáng khí giữa hệ thống vi
thủy canh và môi trường đến tỷ lệ sống (%) của chồi Oải hương.................. 18
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của tiền xử lý NAA, bổ sung NAA trực tiếp và
dung dịch dinh dưỡng đến sự sinh trưởng của chồi Oải hương ..................... 21


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
1. Lí do chọn đề tài ......................................................................................... 1
2. Mục đích của đề tài .................................................................................... 2
3. Nhiệm vụ.................................................................................................... 2
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .................................................... 2
5. Tính mới của đề tài ..................................................................................... 2
NỘI DUNG .................................................................................................... 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................... 3

1.1. Giới thiệu chung về loài Oải hương lá xẻ (Lavandula dentata L.) ........... 3
1.1.1. Nguồn gốc, phân loại và phân bố .......................................................... 3
1.1.2. Giá trị sử dụng ...................................................................................... 4
1.1.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cây Oải hương ở Việt Nam.................... 5
1.2. Sơ lược về thủy canh và vi thủy canh ...................................................... 5
1.2.1. Khái niệm ............................................................................................. 5
1.2.2. Các thông số cơ bản của dung dịch thủy canh....................................... 6
1.2.3. Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp vi thủy canh ....................... 7
1.2.3.1. Ưu điểm............................................................................................. 7
1.2.3.2. Nhược điểm ....................................................................................... 8
1.2.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về phương pháp thủy
canh và vi thủy canh ....................................................................................... 8
1.2.4.1. Trên thế giới ...................................................................................... 8
1.2.4.2. Ở Việt Nam ..................................................................................... 10
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............. 12
2.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................ 12
2.2. Phạm vi nghiên cứu, địa điểm và thời gian ............................................ 12


2.3. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất nghiên cứu............................................... 12
2.5. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................... 13
2.5.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm............................................................ 13
2.5.1.1. Thiết lập hệ thống vi thủy canh đơn giản, xác định thời gian tạo
lỗ thoáng khí giữa hệ thống và môi trường ................................................... 13
2.5.1.2. Ảnh hưởng của tiền xử lý NAA, bổ sung NAA trực tiếp và dung
dịch dinh dưỡng đến sự sinh trưởng của chồi Oải hương in vitro ................. 14
2.5.1.3. Chuyển và huấn luyện cây Oải hương từ hệ thống vi thủy canh
thích nghi với điều kiện tự nhiên .................................................................. 15
2.5.1.4. Đánh giá chỉ tiêu hình thái khí khổng của cây Oải hương sinh
trưởng trên hệ thống vi thủy canh ................................................................. 16

2.5.2. Phương pháp xử lý số liệu thống kê .................................................... 16
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ..................................................... 17
3.1. Thiết lập hệ thống vi thủy canh đơn giản, xác định thời gian tạo lỗ
thoáng khí giữa hệ thống và môi trường ....................................................... 17
3.2. Ảnh hưởng của tiền xử lý NAA, bổ sung NAA trực tiếp và dung
dịch dinh dưỡng đến sự sinh trưởng của chồi Oải hương in vitro ................. 20
3.3. Chuyển và huấn luyện cây Oải hương từ hệ thống vi thủy canh thích
nghi với điều kiện tự nhiên ........................................................................... 22
3.4. Đánh giá chỉ tiêu hình thái khí khổng của cây Oải hương sinh trưởng
trên hệ thống vi thủy canh ............................................................................ 23
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 27
Kết luận........................................................................................................ 27
Kiến nghị: .................................................................................................... 27
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 28


MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Chi Oải hương Lavandula thuộc họ Hoa môi (Lamiaceae), gồm có 39
loài và gần 400 giống lai [12], xuất xứ từ vùng Địa Trung Hải, là loại cây bụi
thường niên thường có màu tím đặc trưng và mùi thơm nồng, có khả năng
chịu hạn cao, không ưa ẩm. Oải hương có rất nhiều công dụng, trong đó nhiều
loài được trồng để tách chiết lấy tinh dầu, làm dược liệu và nguyên liệu cho
các ngành công nghiệp khác. Đây là lý do chi Lavandula ngày càng được ưa
chuộng và quan tâm nghiên cứu nhiều nhằm nhân rộng số lượng và cải thiện
chất lượng cây [12].
Phương pháp nhân giống vô tính in vitro chi Lavandula đã được hoàn
thiện và áp dụng thành công trong nhiều năm qua, chủ yếu thông qua sự phát
triển của chồi nách hoặc chồi bất định và sự phát sinh phôi soma [12]. Đến
nay, mặc dù các kỹ thuật nhân giống in vitro đã được hoàn thiện nhằm sản

xuất số lượng lớn cây Oải hương chất lượng cao, đồng đều và sạch bệnh, tuy
nhiên, tỷ lệ chết cao của cây invitro thường được ghi nhận khi chuyển ra điều
kiện bán tự nhiên [12]. Vì vậy, khả năng thích nghi của cây in vitro từ phòng
thí nghiệm ra tự nhiên là một điểm mấu chốt trong sản xuất với quy mô công
nghiệp.
Ngày nay, cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật đã có nhiều công
trình nghiên cứu nhằm khắc phục các nhược điểm của nhân giống vô tính in
vitro nhưng vẫn tạo ra được số lượng cây lớn đảm bảo thị trường. Hệ thống vi
thủy canh ra đời là sự kết hợp những ưu điểm của kỹ thuật nhân giống in vitro
và phương pháp trồng thủy canh. Các hệ thống thủy canh ngày càng được sử
dụng như một trong những phương pháp tiêu chuẩn cho nghiên cứu sinh học
thực vật. Nó đã được sử dụng thành công cho sản xuất thương mại các loại
cây trồng phát triển nhanh như rau diếp, dâu tây, cà chua, dưa chuột và cây
cảnh [24].
Ở Việt Nam, hệ thống thủy canh kết hợp vi nhân giống đã được thiết kế
nhằm nhân nhanh cây hoa cúc với số lượng lớn [23]. Tuy nhiên, chưa có ghi

1


nhận nào về thiết kế hệ thống vi thủy canh phục vụ cho sản xuất loài Oải
hương lá xẻ ( Lavandula dentata L.)
Từ thực tế nêu trên, chúng tôi quyết định chọn đề tài: “Thiết kế hệ
thống vi thủy canh đơn giản cho rèn luyện loài Oải hương lá xẻ
(Lavandula dentata L.) in vitro”
2. Mục đích của đề tài
Thiết kế hệ thống vi thủy canh cho rèn luyện loài Oải hương lá xẻ
(Lavandula dentata L.) in vitro phục vụ cho sản xuất và đáp ứng nhu cầu
ngày càng cao của người tiêu dùng.
3. Nhiệm vụ

Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố lên khả năng sinh trưởng của
chồi Oải hương in vitro.
Chuyển và huấn luyện cây Oải hương từ hệ thống vi thủy canh thích
nghi với điều kiện tự nhiên.
Đánh giá chỉ tiêu hình thái khí khổng của cây Oải hương sinh trưởng
trên hệ thống vi thủy canh.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
4.1 Ý nghĩa khoa học
Kết quả của đề tài góp phần thiết kế hệ thống vi thủy canh áp dụng cho
công đoạn huấn luyện loài Oải hương lá xẻ (Lavandula dentata L.) in vitro
thích nghi với điều kiện tự nhiên.
Đề tài cũng là tài liệu tham khảo cho học tập và nghiên cứu về lĩnh vực
nhân giống thực vật.
4.2 Ý nghĩa thực tiễn
Mô hình vi thủy canh này có tiềm năng trong lĩnh vực nhân giống cây
trồng, tạo được nguồn cây giống đồng nhất với số lượng lớn.
5. Tính mới của đề tài
Lần đầu tiên thiết kế hệ thống thủy canh rèn luyện loài Oải hương lá xẻ
(Lavandula dentata L.) nhằm tăng tỷ lệ sống của cây in vitro giai đoạn rèn luyện.

2


NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu chung về loài Oải hương lá xẻ (Lavandula dentata L.)
1.1.1. Nguồn gốc, phân loại và phân bố

Hình 1.1. Loài Oải hương lá xẻ (Lavandula dentata L.)
( Nguồn: />Giới: Plantae

Ngành: Magoliophyta
Phân lớp: Asteridae
Bộ: Lamiales
Họ: Lamiaceae
Chi: Lavandula
Loài: L. dentata
3


Tên khoa học: Lavandula dentata L.
Tên Việt Nam: Oải hương lá xẻ
Chi Oải hương Lavandula thuộc họ Hoa môi (Lamiaceae), gồm có 39
loài và gần 400 giống lai [12], xuất xứ từ vùng Địa Trung Hải. Hoa Oải
hương từ lâu đã nổi tiếng là loài hoa tượng trưng cho tình yêu chung thủy, có
mùi hương quyến rũ cùng với nhiều tác dụng tốt cho sức khỏe và làm đẹp. Nó
là loại cây đặc trưng của vùng Provence, Pháp, các cánh đồng hoa oải hương
thường rộng lớn và là nơi thu hút các khách tham quan du lịch [25]. Với khí
hậu ở Việt Nam thì một vài nơi như Đà Lạt rất thích hợp để trồng Oải hương
thậm chí là trồng quanh năm. Các tỉnh miền Bắc thời tiết khắc nghiệt hơn nên
gieo vào mùa thu, miền Nam thì vào khoảng tháng 11 - 12.
Trên thế giới, Oải hương được trồng rộng rãi ở nhiều nước như:
Provence (Pháp), Banstead (Anh), Furano - Hokkaido (Nhật Bản), Dungeness
Sequim (Mỹ), Y Lê (Trung Quốc). Ở nước ta, Oải hương chỉ mới được trồng
nhiều ở Đà Lạt và các sản phẩm từ Oải hương ngày càng được ưa chuộng và
phổ biến.
1.1.2. Giá trị sử dụng
Hoa Oải hương từ lâu đã nổi tiếng là loài hoa tượng trưng cho tình yêu
chung thủy, có mùi hương quyến rũ cùng với nhiều tác dụng tốt cho sức khỏe
và làm đẹp. Việc sử dụng truyền thống hoa oải hương vừa là nước hoa hoặc
cây thuốc đã được biết đến từ thời cổ đại. Ngày nay, ngoài công dụng làm

cảnh thì một số loài được trồng rộng rãi để chiết xuất các loại tinh dầu sử
dụng trong các sản phẩm như mỹ phẩm, nước hoa hoặc trong các liệu pháp tế
bào học.
Thành phần chính của tinh dầu Oải hương là linalool, terpinen - 4
-ol, α-tecpineol, linalyl anthranilate, geranyl axetat, cumarin, borneol,
lavandulol acetate và các thành phần khoáng như Mn, Cu, Ca, Mg, Zn, Fe, Na
[9]. Tinh dầu Oải hương nổi tiếng là một loại thảo dược thơm và dược liệu
mạnh mẽ. Cây được sử dụng trong y học cổ truyền ở các nơi khác nhau trên
thế giới cho hoạt động giảm đau và chống viêm [22]. Ngày càng có nhiều
công trình nghiên cứu đặc tính dược liệu của tinh dầu Oải hương đến việc
4


phòng và điều trị bệnh. Hichem Sebai và cộng sự (2013) nhận thấy rằng tinh
dầu Lavandula stoechas có tác dụng bảo vệ và chống lại bệnh tiểu đường một
phần là do đặc tính chống oxy hóa mạnh của nó [21]. Tinh dầu Oải hương còn
được sử dụng để điều trị một số bệnh rối loạn tiêu hóa, thần kinh và thấp
khớp. Trong nghiên cứu của Rasool Soltani và cộng sự (2013) bước đầu đã
đánh giá hiệu quả của liệu pháp mùi hương với tinh dầu oải hương sau phẫu
thuật cắt amidan ở trẻ em [22].
1.1.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cây Oải hương ở Việt Nam
Trên thế giới, Oải hương được trồng rộng rãi ở nhiều nước như:
Provence (Pháp), Banstead (Anh), Furano - Hokkaido (Nhật Bản), Dungeness
Sequim (Mỹ), Y Lê (Trung Quốc). Riêng ở nước ta, 5 năm trở lại đây các sản
phẩm từ Oải hương ngày càng được ưu chuộng, tuy nhiên lại chỉ mới được
trồng nhiều ở Đà Lạt. Các sản phẩm được nhiều người biết đến như các loại
nước hoa, túi thơm và sản phẩm dược liệu, đặc biệt nhu cầu sử dụng hoa oải
hương khô rất lớn. Lợi nhuận trồng hoa oải hương cao gấp 2 - 3 lần so với
hoa cúc. Tuy nhiên, ngoài chi phí cho nhập khẩu hoa là khá cao thì nguồn
cung trong nước vẫn chưa được đảm bảo do những khó khăn trong quá trình

trồng trọt, chăm sóc, đặc biệt là chất lượng cây giống [8]. Nếu trồng bằng hạt
phải 7,5 tháng mới cho thu hoạch. Nhiều công trình nghiên cứu nuôi cấy mô
in vitro Lavandula dentata L. đã được hoàn thiện nhưng vẫn gặp nhiều khó
khăn trong giai đoạn rèn luyện, tỷ lệ sống sót của cây mô sau khi chuyển sang
môi trường tự nhiên còn thấp.
Vì vậy, việc hoàn thiện một quy trình sản xuất cây giống với số lượng
lớn, sạch bệnh và đáp ứng nhu cầu thị trường là vấn đề rất đáng được quan
tâm.
1.2. Sơ lược về thủy canh và vi thủy canh
1.2.1. Khái niệm
Thủy canh thường được định nghĩa là “trồng cây trong nước”, là kỹ
thuật trồng cây không dùng đất mà trồng trực tiếp vào môi trường dinh dưỡng
hoặc giá thể mà không phải là đất. Các giá thể có thể là cát, trấu, vỏ xơ dừa,
than bùn, vermiculite perlite. Trong hệ thống thủy canh cần cung cấp đủ chất
5


dinh dưỡng, ánh sáng, CO2 cho quá trình quang hợp, O2 cho quá trình hô hấp
thì cây trồng mới có thể phát triển khỏe mạnh theo ý muốn của người trồng
[27].
Phương pháp nhân giống vô tính in vitro ra đời cho thấy được nhiều ưu
điểm, giúp cung cấp nhanh với số lượng lớn các giống cây trồng theo yêu cầu
mà vẫn giữ được các đặc tính di truyền của thực vật [3]. Tuy nhiên, trong hệ
thống nuôi cấy in vitro truyền thống đòi hỏi điều kiện môi trường khắt khe,
nghiêm ngặt. Độ ẩm tương đối cao; nhiệt độ không đổi; cường độ dòng
photon quang hợp thấp; nồng độ CO2 dao động lớn; cần bổ sung đường, muối
và các chất điều hòa sinh trưởng ở nồng độ cao trong môi trường; không có sự
hiện diện của vi sinh vật [15]. Chính vì điều này dẫn đến tốc độ tăng trưởng
hạn chế trong quá trình nhân giống, rễ kém phát triển và tỷ lệ sống sót thấp
của cây con trong quá trình thích nghi [15].

Để khắc phục các nhược điểm của phương pháp truyền thống, nhiều
công trình nghiên cứu ra đời nhằm cải tiến và tìm ra một hệ thống vi nhân
giống mới.
Hệ thống vi thủy canh là sự kết hợp những ưu điểm của kỹ thuật nhân
giống in vitro và phương pháp trồng thủy canh. Bước đầu, phương pháp này
đã thể hiện được nhiều ưu điểm, đặc biệt là các cây trong hệ thống vi thủy
canh có đáp ứng tốt hơn và tỷ lệ sống sót cao hơn phương pháp vi nhân giống
khi chuyển sang giai đoạn huấn luyện.
Trong nghiên cứu gần đây của Hoàng Thanh Tùng và cộng sự (2018)
đã thiết kế thành công hệ thống vi thủy canh với giá thể film nylon ống và các
hộp nhựa tròn Đại Đồng Tiến trên đối tượng cây hoa cúc (Chrysanthemum
morifolium) [23]. Trong đề tài này, hệ thống vi thủy canh được thiết kế gồm
hộp PE trong suốt, giá thể là bọt biển có tạo khe nhỏ để gắn chồi Oải hương in
vitro.
1.2.2. Các thông số cơ bản của dung dịch thủy canh
Trong một dung dịch, hoặc môi trường trơ, việc duy trì độ axit hay độ
kiềm (dựa vào pH), độ dẫn điện (Electrical Conductivity – EC) trong một
khoảng giá trị phù hợp với hệ thống rễ của thực vật được gọi là hoạt động
6


đệm [23]. Để cây sinh trưởng và phát triển bình thường thì hệ thống thủy canh
cần duy trì các thông số cơ bản sau [24]:
- Dung dịch dinh dưỡng thường có độ dẫn điện nằm trong khoảng
phạm vi từ 2 ÷ 5 m S/cm và pH nằm trong khoảng từ 5,5 ÷ 6,8 [4]. Các giá trị
độ dẫn điện và pH thay đổi đều ảnh hưởng ít nhiều đến các hoạt động trao đổi
chất và sinh lý của cây.
- Duy trì nhiệt độ của dung dịch luôn ổn định do độ dẫn điện thay đổi
theo nhiệt độ khoảng 2%/0C [4]. Nhiệt độ của dung dịch dinh dưỡng còn ảnh
hưởng đến sự hấp thu của nước và chất dinh dưỡng [24]. Mỗi loại cây trồng

khác nhau thích nghi với một nhiệt độ khác nhau vì vậy cần lưu ý đến việc
điều chỉnh nhiệt độ cho hợp lý.
- Luôn đảm bảo lượng oxygen hoà tan tối đa trong dung dịch dinh
dưỡng để rễ có thể hấp thu tốt. Nồng độ oxy trong dung dịch dinh dưỡng cũng
phụ thuộc vào nhu cầu của cây trồng, đặc biệt khi hoạt động quang hợp tăng
nhu cầu về oxy cũng lớn hơn. Giảm 3 hoặc 4 mg L-1 oxy hòa tan sẽ làm ức
chế sự phát triển của rễ, nếu rễ có hiện tượng chuyển sang màu nâu thì điều
này được coi là triệu chứng đầu tiên của việc thiếu oxy [24].
1.2.3. Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp vi thủy canh
1.2.3.1. Ưu điểm
Vi thủy canh thường được áp dụng vào giai đoạn rèn luyện của quá
trình nuôi cấy in vitro. Ưu điểm nổi trội của phương pháp vi thủy canh là điều
kiện nuôi cấy không cần vô trùng, vì vậy vừa có thể kiểm soát dinh dưỡng cây
trồng mà không lo thiệt hại do nhiễm nấm, khuẩn.
Việc thiết kế thí nghiệm cũng đơn giản hơn phương pháp nhân giống
in vitro và nhiều hệ thống dễ dàng thiết lập, cải tiến và có thể tái chế sử dụng
cho các thí nghiệm tiếp theo. Từ đó có thể rút ngắn bớt quy trình nhân giống
bằng việc kết hợp giai đoạn ra rễ với giai đoạn thuần dưỡng ex vitro.
Điều kiện môi trường của hệ thống vi thủy canh gần với điều kiện tự
nhiên nên việc thuần hoá cây con ngoài vườn ươm cũng thuận lợi hơn rất
nhiều. Các chồi cây in vitro trong hệ thống vi thủy canh được rèn luyện dần
7


trong điều kiện gần điều kiện tự nhiên (môi trường không vô trùng, độ thoáng
khí cao,...) giúp cho cây có thể tự quang hợp để lấy nguồn carbon từ CO2,
thay vì từ đường như hệ thống vi nhân giống truyền thống [23]. Vì vậy, khi
chuyển ra vườn ươm cây có thể dễ dàng thích nghi với môi trường mới.
1.2.3.2. Nhược điểm
Nhược điểm đầu tiên thường nhắc đến của vi thủy canh là chi phí đầu

tư cao. Trên thế giới có nhiều dạng hệ thống, cấu trúc đa dạng, lắp đặt ở nhiều
vùng khác nhau và giá thành không thống nhất. Điểm chung của các hệ thống
này là chi phí cao cho các thiết bị ban đầu. Cụ thể, hệ thống trồng cây trên cát
mịn do Roe thống kê có giá thành lên đến 1.032.600 bảng (Anh)/ ha. Trong
khi đó con số này lớn hơn nhiều là 1.760.500 bảng (Anh)/ ha với hệ thống kỹ
thuật màng dinh dưỡng, do phải dùng khay và giá đỡ kim loại [4]. Các số liệu
trên chưa đề cập đến các chi phí cho phòng thí nghiệm, hóa chất, kiểm soát
môi trường, chi phí vận hành. Điều này làm cho việc ứng dụng phương pháp
vi thủy canh vào sản xuất đại trà các loại cây trồng có giá trị gặp khó khăn.
Yêu cầu về trình độ kỹ thuật cao đòi hỏi người thực hiện phải có các
kiến thức về các nguyên lý sinh học cây trồng, các kiến thức khoa học cơ bản
về hóa học cũng như hiểu biết sâu về sinh trưởng của cây trồng. Mỗi loài cây
chỉ sinh trưởng tốt trong môi trường dinh dưỡng nhất định, chỉ cần một sai sót
nhỏ trong thành phần dinh dưỡng hoặc thay đổi liều lượng các chất điều hòa
sinh trưởng cũng có thể gây hại cho cây trồng. Hơn nữa, các cây trồng trong
hệ thống thủy canh luôn sinh trưởng trên một môi trường đồng nhất, vì vậy
nếu có sai sót xảy ra thì hậu quả sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ cây trồng.
Kỹ thuật vi thủy canh chắn chắn không phải là kỹ thuật dễ dàng để áp
dụng trên nhiều đối tượng cây trồng và nó đòi hỏi trình độ của đội ngũ lao
động. Tuy nhiên, kỹ thuật này đang ngày càng được cải tiến, góp phần nâng
cao chất lượng, số lượng cây trồng và hứa hẹn là một phương pháp triển vọng
trong sản xuất cây trồng trong tương lai.
1.2.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về phương pháp thủy
canh và vi thủy canh
1.2.4.1. Trên thế giới
8


Thủy canh đã được sử dụng từ rất lâu. Từ nhiều thế kỷ trước ở các
vùng Amazon, Babylon, Ai Cập, Trung Quốc và Ấn Độ, người xưa đã biết sử

dụng phân bón hòa tan để trồng dưa chuột, dưa hấu và nhiều loại rau củ khác
[4].
Tuy nhiên khoa học hiện đại chỉ thực sự chú ý đến thủy canh vào năm
1937, William F. Goricke đã thành công trong việc trồng cây cà chua đạt kích
thước 7.5 m trong dung dịch dinh dưỡng. Ông là người đầu tiên sử dụng thuật
ngữ hydroponics nhằm mô tả hình thức canh tác trong dung dịch nước đã hòa
tan các chất dinh dưỡng [27]. Từ đó, thủy canh được ứng dụng, phát triển
rộng rãi, và mở rộng thành các phương pháp trồng cây trên môi trường rắn trơ
sử dụng dung dịch dinh dưỡng [27].
Từ thập niên 80, kỹ thuật thủy canh ngày càng được ứng dụng rộng rãi
để sản xuất rau quả và hoa có giá trị thương mại. Nhiều người hiện nay tin
rằng canh tác bằng phương pháp thủy canh là "tương lai" của nền nông
nghiệp hiện đại [27].
Thủy canh không phải là khái niệm mới mẻ đối với các nước trong khối
ASEAN. Ứng dụng nguyên lý của thủy canh, Smits và Yasman (1988) đã áp
dụng thành công phương pháp giâm cành trong bể sục khí để nhân giống thực
vật các loài Anisoptera margita, Shoreasmithiana, S. laevis, S. ovalis, S.
blanco và S. pauciflora . Phần gốc của cành giâm được ngâm trong dung dịch
axit indolebutyric (IBA) 100 ppm khoảng 1 giờ, sau đó đặt gốc cành giâm
ngập trong dung dịch của thùng sục khí. Phương pháp này cho kết quả 90 –
100% rễ phát triển [4].
Năm 2012, Toshiki Asao trong cuốn sách của mình đã đánh giá thủy
canh là một phương pháp tiêu chuẩn cho nghiên cứu sinh học thực vật.
Phương pháp này cho phép kiểm soát chính xác hơn các điều kiện tăng
trưởng, giúp dễ dàng nghiên cứu các yếu tố hoặc tham số biến. Tuy nhiên, hệ
thống nuôi cấy có nhược điểm là bị giới hạn ở mức đầu tư ban đầu cao và
năng lượng đầu vào không đổi. Do đó, công nghệ thủy canh đã trở nên phổ
biến để sản xuất các loại cây trồng có giá trị cao ở các nước phát triển như
Hoa Kỳ, Canada, Châu Âu và Nhật Bản [24].

9


Yuri Shavrukov và cộng sự (2012) đã sử dụng 2 mô hình thủy canh để
nghiên cứu các phản ứng của thực vật đối với các căng thẳng phi sinh học. Hệ
thống 1 (Flood-drain systems): dung dịch tăng trưởng được bơm nhiều lần
vào bình kèm theo hệ thống thoát nước, sự chuyển động liên tục của dung
dịch trong các chu kỳ thoát nước bơm tạo điều kiện cung cấp oxy đến rễ. Hệ
thống 2 (Continuous aeration) sục khí liên tục: rễ của cây con nảy mầm được
ngập trực tiếp trong dung dịch tăng trưởng có sục khí và chồi được hỗ trợ để
phát triển trên dung dịch [24].
Xego và cộng sự (2017) đã nghiên cứu sự ảnh hưởng của môi trường
thủy canh đến việc sản xuất cây dược liệu để làm tăng khả năng tích lũy sinh
khối chất lượng cao và tối ưu hóa sản xuất các chất chuyển hóa thứ cấp [20].
1.2.4.2. Ở Việt Nam
Việc nuôi trồng thủy canh được biết khá lâu, nhưng chưa được nghiên
cứu có hệ thống và được sử dụng để trồng các loại cây cảnh nhiều hơn.
Nhut và cộng sự (2004) đã nghiên cứu về quá trình hình thành củ bi
trực tiếp của loài Khoai sọ (Colocasia esculenta) cũng như cảm ứng tăng
trưởng của cây con ở giai đoạn vườn ươm trong hai hệ thống (1) nuôi trồng
trong đất (2) và nuôi trồng trong hệ thống thủy canh hộp xốp sau 15 hoặc 30
ngày [18].
Dương Tấn Nhựt và cộng sự (2005) đã nghiên cứu phương pháp thủy
canh in vitro trong việc nâng cao chất lượng cây hoa African violet phục vụ
người trồng hoa [6].
Đến nay, mặc dù nhiều công trình nghiên cứu đã thiết kế thành công
được mô hình nhân giống in vitro nhằm sản xuất số lượng lớn cây trồng
nhưng giai đoạn rèn luyện gặp nhiều khó khăn, tỷ lệ sống sót thấp. Các
nghiên cứu gần đây đã chứng minh hiệu quả của phương pháp vi thủy canh so
với phương pháp vi nhân giống trong sản xuất đặc biệt là giai đoạn rèn luyện.

Đối với đối tượng là cây hoa Chuông (Sinningia speciosa) Nhut và
cộng sự (2005) nhận thấy rằng các cây nuôi cấy trong hệ thống vi thủy canh
có chiều cao, khối lượng tươi cao hơn và số lá nhiều hơn so với hệ thống bình
thủy tinh sau 6 tuần nuôi cấy. Ngoài ra khả năng tạo rễ ở các cây vi thủy canh
10


mạnh hơn, tất cả các cây được chuyển ra vườn ươm có tỷ lệ sống sót cao
(khoảng 80% cây từ hệ thống bình thuỷ tinh và 98% cây từ hệ thống vi thuỷ
canh) [5].
Hoàng Thanh Tùng và cộng sự (2018) đã thiết kế thành công hệ thống
thủy canh kết hợp vi nhân giống nhằm nhân nhanh cây hoa cúc với số lượng
lớn [23].

11


CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: chồi Oải hương lá xẻ in vitro 5 tuần tuổi trên
môi trường thạch MS (Murashige & Skoog, 1962) [17] đang được nuôi cấy
tại Phòng thí nghiệm Sinh lý học thực vật, Khoa Sinh - Kỹ thuật Nông
nghiệp, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2.

Hình 2.1. Chồi Oải hương lá xẻ in vitro 5 tuần tuổi
2.2. Phạm vi nghiên cứu, địa điểm và thời gian
- Phạm vi nghiên cứu: thiết kế hệ thống vi thủy canh cho rèn luyện loài
Oải hương lá xẻ (Lavandula dentata L.) in vitro.
- Địa điểm: các thí nghiệm được tiến hành trong điều kiện invitro và
thực nghiệm tại Phòng thí nghiệm Sinh lý học thực vật, Khoa Sinh - Kỹ thuật

Nông nghiệp, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2
- Thời gian nghiên cứu: từ tháng 3/2018 đến tháng 5/2019.
2.3. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất nghiên cứu
- Thiết bị: cân điện tử (Sartorius, Đức), máy đo pH (HM30G/TOA,
Đức), kính hiển vi quang học (Carl zeiss, Đức), nồi hấp khử trùng (HV-110/
12


HIRAYAMA, Nhật), tủ cấy vô trùng, máy khuấy từ gia nhiệt (ARE/VELP,
Italia), Cân phân tích (Sartorius, Đức).
- Dụng cụ: panh cấy, dao cấy, kéo, túi nilon, dây chun, găng tay, bình
tam giác, đèn cồn, bình xịt cồn, vỉ xốp nuôi cấy.
- Vật liệu nghiên cứu: hệ thống vi thủy canh gồm hộp PE trong suốt,
giá thể là bọt biển có tạo khe nhỏ để cố định chồi được sử dụng để nghiên cứu
quá trình tăng trưởng của loài Oải hương lá xẻ (Lavandula dentata L.).
- Giá thể bọt biển (mút xốp, sponge cubes): xuất xứ Việt Nam. Kích
thước: 8x6,5x2,5cm. Chất liệu: vật liệu tổng hợp. Màu sắc: vàng – xanh. Đặc
điểm: bề mặt thoáng, siêu nhẹ, bền, có thể tái sử dụng, mao dẫn tốt, có nhiều
lỗ nhỏ li ti giúp rễ cây phát triển tốt, thoáng khí, độ sạch sẽ cao, dung dịch
dinh dưỡng thủy canh sẽ không bị giá thể làm ô nhiễm, cây phát triển nhanh
ổn định.
- Môi trường nuôi cấy:
+ Môi trường in vitro: môi trường ½MS, không bổ sung chất điều hòa
sinh trưởng, pH 5,8 và hấp khử trùng.
+ Môi trường vi thủy canh: môi trường MS 50%, MS 20%, MS 10%;
không bổ sung chất điều hòa sinh trưởng; pH 5,8; không hấp khử trùng.
2.5. Phương pháp nghiên cứu
2.5.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm
2.5.1.1. Thiết lập hệ thống vi thủy canh đơn giản, xác định thời gian tạo lỗ
thoáng khí giữa hệ thống và môi trường

* Thí nghiệm 1: Thiết lập hệ thống vi thủy canh đơn giản
Hệ thống vi thủy canh được thiết kế từ các vật liệu đơn giản, bao gồm
hộp nhựa PE trong suốt (chiều cao 6 cm x đường kính miệng 6 cm x đường
kính đáy 5 cm), bông thấm nước, bọt biển, ống nhựa (đường kính 10 mm). Cụ
thể, ống nhựa được cắt thành các đoạn ngắn có kích thước 2 cm, sau đó xếp
vào hộp PE bên dưới có hoặc không lót bông. Đối với giá thể bọt biển, các

13


tấm nhỏ hình tròn (đường kính 5 cm, dày 2 cm, vừa với đáy hộp PE), trên mặt
bọt biển tạo 5 lỗ nhỏ (khe hẹp).
3 hệ thống vi thủy canh khác nhau gồm: (HT 1) ống nhựa + bông; (HT
2) bọt biển và (HT 3) ống nhựa.
* Thí nghiệm 2: Xác định thời gian tạo lỗ thoáng khí giữa hệ thống và môi
trường.
Bổ sung 20 ml dung dịch khoáng MS (Murashige, Skoog, 1962) nồng
độ 10%; miệng hộp PE được bao phủ kín bởi màng bao thực phẩm. Cắt các
chồi hoa Oải hương in vitro dài 3 cm cấy vào các hệ thống vi thủy canh trên,
sau 5, 10, 15 ngày nuôi cấy, tạo 5 - 7 lỗ nhỏ trên màng PE bọc phía trên của
mỗi hệ thống.
Theo dõi tỷ lệ sống sót (%) = số chồi sống sót/tổng số chồi ban đầu, đặc
điểm hình thái rễ của cây Oải hương in vitro và Oải hương vi thủy canh được
quan sát dưới kính hiển vi quang học (Carl zeiss, Đức) vật kính 40X.
2.5.1.2. Ảnh hưởng của tiền xử lý NAA, bổ sung NAA trực tiếp và dung dịch
dinh dưỡng đến sự sinh trưởng của chồi Oải hương in vitro
Các chồi cây hoa Oải hương in vitro 3 cm được dùng làm nguyên liệu
thí nghiệm gồm các công thức: tiền xử lý bằng cách ngâm chồi trong dung
dịch NAA 0,5 mg/l trong 15 phút và cấy vào hệ thống chứa dung dịch MS
10%. Chồi được rửa bằng nước cất và cấy vào hệ thống chứa tương ứng các

dung dịch dinh dưỡng MS 50% và MS 20%. CT 4 - CT 7 là các hệ thống
chứa MS 10%, và bổ sung NAA (mg/l) lần lượt: 0,0; 0,10; 0,25 và 0,50. Sau
đó đặt những chồi Oải hương này vào hệ thống vi thủy canh chứa bọt biển
Mỗi hộp chứa 5 - 7 chồi và 20 ml dung dịch dinh dưỡng MS.
Công thức thí nghiệm:
– Công thức 1 (CT1): tiền xử lý dung dịch NAA 0,5 mg/l trong 15 phút và
cấy vào dung dịch MS 10%.
– CT2: chồi được rửa bằng nước cất và cấy vào hệ thống chứa tương ứng
các dung dịch dinh dưỡng MS 50%.

14


– CT3: chồi được rửa bằng nước cất và cấy vào hệ thống chứa tương ứng
các dung dịch dinh dưỡng MS 20%.
– CT4: chồi được rửa bằng nước cất và cấy vào hệ thống chứa MS 10%
bổ sung NAA 0,0 mg/l.
– CT5: chồi được rửa bằng nước cất và cấy vào hệ thống chứa MS 10%
bổ sung NAA 0,1 mg/l.
– CT6: chồi được rửa bằng nước cất và cấy vào hệ thống chứa MS 10%
bổ sung NAA 0,25 mg/l.
– CT7: chồi được rửa bằng nước cất và cấy vào hệ thống chứa MS 10%
bổ sung NAA 0,5 mg/l.
Mỗi công thức được nhắc lại là 3 lần.
Theo dõi các chỉ tiêu: tỷ lệ ra rễ (%), chiều cao cây (cm), số rễ/cây,
chiều dài rễ (cm), chiều dài lá (mm), chiều rộng lá (mm) sau 2 tuần nuôi cấy.
Các thí nghiệm được tiến hành ở điều kiện phòng (nhiệt độ 25 ± 20C, độ ẩm
tương đối 55 - 60%, ánh sáng giàn cây 2000 - 3000 lux).
2.5.1.3. Chuyển và huấn luyện cây Oải hương từ hệ thống vi thủy canh thích
nghi với điều kiện tự nhiên

Cây Oải hương in vitro được huấn luyện theo phương pháp của Jordan
có cải tiến [13]: cây được đặt ra vườn ươm 2-5 ngày, mở lỏng bình, loại bỏ
agar bám ở rễ rồi ươm lên chậu trồng cây chứa đất phù sa + xơ dừa, cây được
tưới đủ nước và che phủ bằng màng nilon trong suốt. Với cách làm tương tự,
cây Oải hương sinh trưởng trên hệ thống vi thủy canh 2 tuần tuổi được lấy ra
và cấy lên chậu trồng cây chứa đất phù sa + xơ dừa. Theo dõi tỷ lệ sống sót
(%) của cây Oải hương sau 2 tuần huấn luyện.

15


2.5.1.4. Đánh giá chỉ tiêu hình thái khí khổng của cây Oải hương sinh trưởng
trên hệ thống vi thủy canh
Hệ thống vi nhân giống: chồi Oải hương nuôi cấy in vitro trong bình
thủy tinh chứa môi trường MS bổ sung 30 g/l sucrose và 7 g/l agar.
Hệ thống vi thủy canh: chồi Oải hương in vitro được đặt vào hệ thống
vi thủy canh giá thể bọt biển và chứa 20 ml môi trường MS 10% có bổ sung
NAA (mg/l) lần lượt: 0,0; 0,10; 0,25 và 0,50.
Quan sát hình thái khí khổng ở lá thứ 4 từ trên xuống của cây vi thủy
canh và cây in vitro [7]. Mẫu lá được chụp bằng kính hiển vi điện tử quét
phân giải siêu cao (FE-SEM) NOVA NanoSEM 450 hãng FEI của Trường
Đại học Khoa học Tự nhiên.
2.5.2. Phương pháp xử lý số liệu thống kê
Các số liệu được phân tích theo các tham số thống kê: giá trị trung
bình, độ lệch chuẩn, giới hạn sai khác nhỏ nhất LSD0,05 bằng chương trình
Excel [2]. Tất cả các thí nghiệm được bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên
với 3 lần nhắc lại.

16