Nghiên cứu sự tạo củ in vitro và sinh trưởng ở cây trồng từ củ in vitro của một số giống khoai môn sọ

JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE

Natural Sci., 2011, Vol. 56, No. 3, pp. 3-10

NGHIÊN CỨU SỰ TẠO CỦ IN VITRO
VÀ SINH TRƯỞNG Ở CÂY TRỒNG TỪ CỦ IN VITRO
CỦA MỘT SỐ GIỐNG KHOAI MÔN SỌ

Đặng Thị Thanh Mai(∗)

Trường Cao đẳng Sư phạm Bắc Ninh

Nguyễn Xuân Viết

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
(∗)
E-mail:

1.

Mở đầu

Khoai môn sọ là loài cây trồng có giá trị. Nhiều bộ phận của cây được sử
dụng làm thực phẩm, thuốc chữa bệnh. Các nghiên cứu gần đây còn cho thấy chất
chiết từ hồ bột củ khoai sọ có khả năng chống tế bào ung thư ruột kết [2]. Protein
globulin (G1 và G2) trong củ khoai sọ có vai trò quan trọng trong cơ chế chống côn
trùng và nấm bệnh [4]. Cây khoai môn sọ là một trong số ít các cây trồng có khả
năng phát triển tốt trên đất trống đồi trọc.
Khoai môn sọ được trồng từ củ giống, do đó người nông dân cần lượng củ lớn
để làm giống cho vụ sau. Hiệu quả nhân giống từ củ rất thấp, bảo quản củ giống
trong điều kiện khí hậu nóng ẩm ở nước ta rất khó khăn. Sử dụng cây in vitro để

trồng có thể cung cấp số lượng lớn, đồng đều và cây giống sạch bệnh. Tuy nhiên,
thời gian sinh trưởng thường bị kéo dài theo Zhou và CS đã đề cập đến phương pháp
nhân giống khoai môn sọ sử dụng củ in vitro [3]. Phương pháp nhân giống bằng kĩ
thuật tạo củ in vitro đảm bảo cung cấp các giống sạch bệnh, hệ số nhân giống cao
và hiệu quả kinh tế cao hơn so với các phương pháp khác.
Ở Việt Nam, khoai môn sọ được trồng ở nhiều vùng khác nhau và nhiều giống
khoai môn sọ có chất lượng cao đặc trưng cho địa phương, như khoai môn Thơm
(Thái Nguyên), khoai môn Thơm (Lạng Sơn), khoai Cụ Cang (Sơn La), khoai Sọ
núi (Bắc Giang),. . . [1]. Các giống khoai này có mùi vị và độ dẻo rất đặc trưng. Tuy
nhiên, các giống khoai môn sọ nói chung và các giống khoai đặc sản nói riêng đang
đối mặt với sự xói mòn di truyền do những thay đổi về cơ cấu cây trồng, sự sử dụng
rộng rãi các giống có năng suất cao. Các giống đặc sản tuy có chất lượng củ cao,
chống chịu tốt nhưng năng suất thấp, nguồn củ làm giống cần nhiều trong khi khả
năng lưu giữ và cung cấp củ giống hạn chế đã gây khó khăn cho việc mở rộng diện
tích phát triển giống khoai sọ chất lượng cao.
3


Đặng Thị Thanh Mai và Nguyễn Xuân Viết

Nhân giống từ củ in vitro có thể cung cấp lượng giống lớn, đồng đều và sạch
bệnh cho việc mở rộng diện tích trồng khoai sọ đặc sản, nâng cao hiệu quả kinh tế,
phục vụ bảo tồn, phục tráng và cải tiến giống. Trong bài viết này, chúng tôi báo cáo
kết quả bước đầu về khả năng tạo củ khoai môn sọ in vitro ở một số giống khoai
môn sọ địa phương quý hiếm ở miền Bắc nước ta.

2.

Nội dung nghiên cứu

2.1.

Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

* Đối tượng nghiên cứu:
Chồi in vitro của ba giống khoai sọ đia phương được dùng để nghiên cứu tạo
củ khoai môn sọ in vitro: khoai môn Thơm (Lạng Sơn), Khoai sọ Tà Xùa (Sơn La),
Bảo Yên (Lào Cai) và khoai Sáp vàng (Thanh Hóa).
* Phương pháp nghiên cứu:
Chồi in vitro tạo ra bằng kĩ thuật nuôi cấy đỉnh chồi trên môi trường cơ bản
MS (Murashige và Skoog, 1962) có bổ sung saccarozơ 3%, 7 - 8 g agar/l, NAA 0,1
mg/l và BAP 2 mg/l. Các chồi in vitro khi đạt chiều cao 3 - 5 mm được cấy chuyển
vào môi trường tạo rễ. Các chồi đã ra rễ sau đó được cắt bỏ rễ và cấy trên môi
trường không bổ sung chất kích thích sinh trưởng. Sau khoảng 4 tuần, tiếp tục cấy
chuyển sang môi trường MS có bổ sung đường và chất kích thích sinh trưởng ở các
nồng độ khác nhau để nghiên cứu sự cảm ứng hình thành củ của chồi cấy.
Mỗi bình tam giác 250 ml được sử dung để cấy 4 - 5 chồi. 10 bình cây cho mỗi
công thức thí nghiệm ở mỗi giống. Thí nghiệm được lặp lại 3 lần cho mỗi công thức
thí nghiệm. Các bình cấy được nuôi trong phòng vô trùng ở nhiệt độ 25 - 27◦ C với
16 giờ chiếu sáng.
Củ hình thành được thu hoạch sau 4, 6, 8 tuần nuôi cấy trong môi trường cảm
ứng tạo củ và được phân thành nhóm theo khối lượng củ tươi và số lượng củ được
hình thành trong một cụm chồi củ (tỉ lệ nhân củ).
Các củ có khối lượng tươi trên 0,2 g được bảo quản trong tủ lạnh ở điều kiện
nhiệt độ 4 - 10◦ C trong thời gian 3 - 6 tháng sau đó trồng trong nhà lưới có mái che
ở vụ Xuân để theo dõi sinh trưởng của cây mọc từ củ in vitro giai đoạn phát triển
trên đồng ruộng.

2.2.
2.2.1.

Kết quả và thảo luận
Cảm ứng sự tạo củ in vitro

* Ảnh hưởng của BAP và đường đến thời gian hình thành củ
Các chồi in vitro đạt kích thước 3 - 5 cm được đưa vào môi trường MS không
bổ sung chất kích thích sinh trưởng sau 3 tuần được cấy vào môi trường cảm ứng
tạo củ. Môi trường cảm ứng tạo củ in vitro được sử dụng trong thí nghiệm là môi
trường MS có bổ sung đường và các chất kích thích sinh trưởng ở nồng độ khác
4


Nghiên cứu sự tạo củ in vitro và sinh trưởng ở cây trồng từ củ in vitro...

nhau (Bảng 1). Các kết quả thí nghiệm cho thấy cây bị ức chế sinh trưởng và chết
khi môi trường có bổ sung BAP với nồng độ ≥ 7 mg/l hoặc đường với nồng độ ≥
9% ở tất cả các công thức thí nghiệm.
100% chồi hình thành củ khi môi trường nuôi cấy có bổ sung BAP 1 mg/l
hoặc BAP 5 mg/l và nồng độ đường từ 5% - 6%. Tuy nhiên, các chồi sinh trưởng
trên môi trường MS có bổ sung đường ở nồng độ 3% (nồng độ cơ bản dùng trong
nuôi cấy mô) và BAP 1 mg/l cần thời gian nuôi cấy dài hơn (6 - 12 tuần), các chồi
cũng tự tích lũy và hình thành củ.
Bảng 1. Ảnh hưởng của BAP và đường đến tỉ lệ (%) chồi
hình thành củ ở một số giống khoai môn sọ sau 8 tuần nuôi cấy
Đường
BAP (mg/l)
(C%)
0
1
5

Tà
Sáp
Tà
Sáp
Tà
Sáp
Thơm
Thơm
Thơm
Xùa
vàng
Xùa
vàng
Xùa
vàng
0
Cây chết
Cây chết
Cây chết
3
30
30
32
0
0
0
Cây phát triển,
4
70
72

75
62
60
68
không hình thành củ
5
100
100
100
100
100
Cây không phát triển 100
100
100
100
100
100
100
6
7
72
68
70
30
28
28
8
52
50
51

0
0
0
Cây chết
9
Cây chết
Cây chết
* Ảnh hưởng của BAP và nồng độ đường đến tỉ lệ số chồi hình thành củ/cụm
chồi (tỉ lệ nhân củ in vitro) sau 8 tuần nuôi cấy
Bảng 2. Ảnh hưởng của BAP và đường đến tỉ lệ nhân chồi củ
(số chồi củ/cụm) ở một số giống khoai môn sọ sau 8 tuần nuôi cấy
Đường
BAP (mg/l)
(C%)
1
5
Thơm
Thơm
Tà Xùa
Sáp vàng
Tà Xùa
Sáp vàng
3
1-2
1-2
2-3
0
0
0
4

2-3
2-3
2-3
4-5
3-4
4-5
5
5-6
5-6
5-6
6-7
6-7
7-8
6
5-6
5-6
5-6
6-7
6-7
7-8
7
3-4
3-4
3-4
4-5
4-5
4-5
3-4
3-4
3-4

8
Cây chết
5


Đặng Thị Thanh Mai và Nguyễn Xuân Viết

Các củ in vitro được thu hoạch ở thời điểm 4, 6, 8 tuần sau khi cấy trên môi
trường tạo củ. Sau 8 tuần, tỉ lệ nhân chồi củ của các giống đạt được khá cao, từ 4
- 7 củ/cụm chồi củ. Đặc biệt, tỉ lệ nhân củ cao khi sử dụng môi trường nuôi cấy có
bổ sung BAP 5 mg/l và đường với nồng độ từ 5% - 6%. Ở môi trường có bổ sung
đường nồng độ 3%, BAP 1 mg/l sau 8 - 12 tuần nuôi cấy, cây cũng tự tích lũy và
hình thành củ, trung bình 2 - 3 củ/cụm chồi.
* Ảnh hưởng của BAP và nồng độ đường đến khối lượng củ tươi thu hoạch sau
8 tuần nuôi cấy
Các củ thu hoạch sau 8 tuần nuôi cấy được cân khối lượng và phân nhóm theo
khối lượng củ. Môi trường MS bổ sung BAP 1 mg/l có khối lượng củ tươi cao hơn
so với củ tạo được trong môi trường MS bổ sung BAP 5 mg/l.

Hình 1. Một số ảnh về củ in vitro được tạo ra
trong môi trường MS bổ sung BAP 1 mg/l
6


Nghiên cứu sự tạo củ in vitro và sinh trưởng ở cây trồng từ củ in vitro...
Bảng 3. Ảnh hưởng của BAP và đường đến khối lượng củ tươi
của một số giống khoai Môn sọ sau 8 tuần nuôi cấy
Đường
BAP 1 mg/l
BAP 5 mg/l

(C%)
Tà Xùa
Môn thơm Sáp vàng
Tà Xùa
Môn thơm Sáp vàng
a
b
a
b
a
b
a
b
a
b
a
b
3
0,25 0,2 0,24 0,21 0,22 0,2
4
1,2 0,25 1,0 0,23 1,0 0,25 0,25 0,22 0,23 0,22 0,26 0,24
5
0,3 0,28 0,29 0,26 0,28 0,25 0,31 0,22 0,26 0,25 0,28 0,25
6
0,3 0,27 0,29 0,25 0,28 0,24 0,3 0,23 0,28 0,25 0,29 0,25
7
0,35 0,28 0,35 0,27 0,32 0,30 0,28 0,25 0,28 0,24 0,3 0,25
8
0,4 0,3 0,35 0,28 0,35 0,30
(Ghi chú: a là khối lượng củ tươi lớn nhất;

b là khối lượng củ tươi trung bình cho mỗi công thức thí nghiệm)

Hình 2. Một số ảnh về củ in vitro được tạo ra
trong môi trường MS bổ sung BAP 5 mg/l
7


Đặng Thị Thanh Mai và Nguyễn Xuân Viết

* Ảnh hưởng của BAP và nồng độ đường đến hình thái củ và cụm chồi củ sau
8 tuần nuôi cấy
Nồng độ BAP và đường cũng ảnh hưởng đến hình thái củ và cụm chồi củ được
hình thành.
Về hình thái củ, ở các công thức có bổ sung nồng độ BAP khác nhau, củ hình
thành cũng có hình thái khác nhau. Có thể chia thành 2 nhóm tạo củ in vitro khác
nhau: nhóm tạo củ, có phần lá, thân phát triển mặt thạch (khi bổ sung BAP 1
mg/l) và nhóm tạo củ có phần lá không phát triển mặt thạch (khi bổ sung BAP 5
mg/l).

Hình 3. Một số ảnh về cụm chồi củ in vitro được tạo ra
trong môi trường MS bổ sung BAP 1 mg/l và BAP 5 mg/l
2.2.2.

Sinh trưởng của cây mọc từ củ in vitro

Tất cả các củ in vitro có khối lượng lớn hơn hoặc bằng 0,2 g được thu hoạch
và tính tỉ lệ nảy mầm.
Các củ thu hoạch được bảo quản trong lọ thủy tinh kín, ở nhiệt độ 4◦ C và
được đem trồng ra ngoài môi trường đất sau 3 tháng và 6 tháng.
Theo dõi sinh trưởng của các củ in vitro cho thấy tỉ lệ nảy mầm của củ in

vitro đạt 99 - 100%.

8


Nghiên cứu sự tạo củ in vitro và sinh trưởng ở cây trồng từ củ in vitro...

Hình 4. Một số hình ảnh về sinh trưởng của cây từ củ in vitro
sau 6 tháng bảo quản ở nhiệt độ 4◦ C

3.

Kết luận

Các chồi in vitro của các giống khoai sọ nghiên cứu đều tạo củ in vitro khi
được nuôi cấy trong môi trường MS cơ bản có bổ sung BAP 1 - 5 mg/l, saccarozơ
5% - 6%, pH từ 5,7 - 6 với thời gian chiếu sáng 16 giờ/ngày, ở nhiệt độ 25 - 27◦ C.
Môi trường MS bổ sung saccarosơ 4% và BAP 1 mg/l cho khối lượng củ tươi lớn
hơn. Tỉ lệ nhân chồi lớn nhất khi sử dụng môi trường MS bổ sung đường 6% và
BAP 5 mg/l.
Các củ in vitro có khối lượng ≥ 0,2 g bảo quản ở nhiệt độ 4◦ C sau 3 đến 6
tháng đều nảy mầm thành cây con (đạt 99%) và biểu hiện sinh trưởng tốt trong
điều kiện nhà lưới.
9


Đặng Thị Thanh Mai và Nguyễn Xuân Viết

Việc tạo củ in vitro khoai môn sọ mở ra hướng mới khả thi và hiệu quả cho
việc nhân giống các giống khoai môn sọ quý hiếm cần bảo tồn, phục tráng giống,

như các giống khoai môn Thơm (Lạng Sơn), Tà Xùa (Sơn La), Bảo Yên (Lào Cai),
Sáp vàng (Thanh Hóa).
Từ khóa: Giống khoai sọ, các chồi in vitro, tạo củ in vitro, môi trường MS.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Danh mục nguồn gen cây trồng quý hiếm cấn bảo tồn ban hành kèm theo Quyết
định số 80/2005/QĐ-BNN, ngày 05 tháng 12 năm 2005 của Bộ Nông nghiệp và
Phát triển nông thôn.
[2] Brown, A. C. et al., 2005. The Anti-Cancer Effects of Poi (Colocasia esculenta)
on Colonic denocarcinoma Cells In Vitro. Phytother. Res. 19, pp. 767-771.
[3] Su P.Zhou, Ye K. He & Shi J. Li, 1999. Induction and characterization of in vitro
corm of diploid - taro. Plant cell, Tissue and Organ Culture 57, pp. 173-178.
[4] Yang, A. H. and K. W. Yeh, 2005. Molecular cloning, recombinant gene expression, and antifungal activity of cystatin from taro (Colocasia esculenta cv.
Kaosiung). Planta No. 1, 221, pp. 493-501.
ABSTRACT
Study in vitro corm induction and plant growth
from in vitro corm of some taro strains
In this study, three Taro strains investigated are Thom (Lang Son), Ta Xua
(Son La), Bao Yen (Lao Cai), Sap vang (Thanh Hoa). When in vitro plantlets were
cultured in Murashige and Skoog liquid medium supplemented with 3% - 8% sucrose
and 0.5 - 5 mg/L BAP, pH from 5.7 to 6, all of the stem explants formed corm.
Medium supplemented 5 mg/L BAP increased corm formation, whereas 7 mg/L
BAP or 9% sucrose inhibited corm development. In vitro corms with an average
fresh weight over 0.2 g were stored at 4◦ C and transplanted directly into soil after
the period time of 3 - 6 months. 99 - 100% in vitro corms sprouted and nurselings
grew well into soil. This study indicated a new propagation method for preserving
and revigorating the precious Taro strains feasibly and effectively.

10