Khảo sát sự tạo huyền phù tế bào capsicum sp có khả năng sinh tổng hợp capsaicinoid

ðại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA
-----------------------------

NGUYỄN NGỌC MINH THƯ

KHẢO SÁT SỰ TẠO HUYỀN PHÙ TẾ BÀO Capsicum sp CÓ
KHẢ NĂNG SINH TỔNG HỢP CAPSAICINOID
Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
Mã ngành: 604280

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2013

i


CƠNG TRÌNH ðƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA
ðẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS TS. Lê Thị Thủy Tiên

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS TS. Bùi Văn Lệ

Cán bộ chấm nhận xét 2: 4. TS. Quách Ngô Diễm Phương

Luận văn thạc sĩ ñược bảo vệ tại Trường ðại Học Bách Khoa - ðHQG
TP. HCM, ngày 30

tháng 12

năm 2013

Thành phần hội ñồng chấm ñánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. PGS TS. Nguyễn ðức Lượng
2. PGS TS. Bùi Văn Lệ
3. PGS TS. Nguyễn Thúy Hương
4. TS. Quách Ngô Diễm Phương
5. PGS TS. Lê Thị Thủy Tiên

Xác nhận của Chủ tịch Hội ñồng ñánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn ñã ñược chỉnh sửa.
CHỦ TỊCH HỘI ðỒNG

TRƯỞNG KHOA

ii


ðẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ðộc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Nguyễn Ngọc Minh Thư

MSHV: 11310628

Ngày, tháng, năm sinh: 06/10/1986

Nơi sinh: Bến Tre

Chuyên ngành: Công nghệ sinh học

Mã số : 11310628

I. TÊN ðỀ TÀI: Khảo sát sự tạo huyền phù tế bào Capsicum sp có khả năng sinh tổng
hợp capsaicinoid
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
Nhiệm vụ: Tìm hiểu các điều kiện thích hợp cho sự hình thành và tăng sinh của
huyền phù tế bào ớt cũng như bước đầu tìm hiểu ảnh hưởng của một số chất cảm ứng sự
sinh tổng hợp capsaicinoid của huyền phù tế bào.
Nội dung: Tạo mô sẹo từ lá mầm ớt thích hợp cho mục đích làm nguyên liệu tạo
huyền phù tế bào. Khảo sát ảnh hưởng của nồng ñộ saccharose, 2,4-D, ñiều kiện chiếu
sáng và trọng lượng tế bào khởi đầu đến q trình hình thành và tăng sinh của huyền phù
tế bào. Khảo sát sự ảnh hưởng của các hợp chất hữu cơ riêng rẻ (valine, phenylalanine,
acid salicylic và methyl jasmonate) ñến sự tăng sinh và sinh tổng hợp capsaicinoid của
huyền phù tế bào ớt. Khảo sát ảnh hưởng của sự phối hợp giữa valine, phenylalanine và
acid salicylic ñến sự tăng sinh và sinh tổng hợp capsaicinoid của huyền phù tế bào ớt.
II.

NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 24/06/2013

III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 22/11/2013
IV. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS. TS. Lê Thị Thủy Tiên

Tp. HCM, ngày 23 tháng 12 năm 2013
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ðÀO TẠO
(Họ tên và chữ ký)

i

TRƯỞNG KHOA
(Họ tên và chữ ký)


LỜI CÁM ƠN
Luận văn thạc sĩ được hồn thành khơng chỉ là cơng sức lao động của cá nhân tơi
mà cịn nhờ sự giúp đỡ của rất nhiều người. Trước tiên, tôi xin cảm ơn các thầy cô bộ
môn Công nghệ sinh học trường ðại học Bách Khoa ñã truyền ñạt kiến thức chuyên môn
cũng như các kỹ năng nghiên cứu cho chúng tôi. Tôi xin chân thành cảm ơn cơ hướng
dẫn, PGS TS. Lê Thị Thủy Tiên đã tận tình chỉ dạy tơi trong suốt q trình thực hiện luận
văn. Nhờ cơ, tơi đã học được nhiều phương pháp nghiên cứu cũng như biết thêm nhiều
kiến thức trong lĩnh vực công nghệ tế bào. Tôi xin cảm ơn cô Nguyễn Thúy Hương đã
ln quan tâm và giải đáp mọi thắc mắc để q trình thực hiện luận văn của chúng tơi
được thuận lợi.
Xin cảm ơn sự ủng hộ của gia đình đã giúp tơi có được điều kiện học tập một cách
tốt nhất. Nếu khơng có sự hy sinh của gia đình có lẽ tơi đã khơng thể tập trung cho việc
học một cách hiệu quả. Cảm ơn các bạn bè trong lớp cao học khố 2009, 2011 đã ln
hợp tác, giúp đỡ tơi trong q trình học tập.
Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành và chúc tất cả mọi người sức khỏe, thành công
và may mắn.
Nguyễn Ngọc Minh Thư

ii

TĨM TẮT LUẬN VĂN
Mơ sẹo từ lá mầm ớt hình thành trong điều kiện tối, trên mơi trường MS bổ sung
saccharose 30 g/l, 2,4-D 2.5 mg/l và kinetin 0.5 mg/l sau 6 tuần ni cấy có cấu trúc xốp
phù hợp với sự tạo dịch treo tế bào. Dịch treo tế bào ớt tăng sinh tốt trong môi trường
MS bổ sung saccharose 30 g/l, 2,4-D 3.0 mg/l kết hợp với kinetin 0.5 mg/l, trong ñiều
kiện tối với mật ñộ tế bào khởi đầu 4.8 ml (theo thể tích tế bào lắng) trong 40 ml mơi
trường. Dưới tác động của acid salicylic, methyl jasmonate, phenylalanine và valine riêng
lẻ, sự sinh tổng hợp capsaicinoid của dịch treo tế bào gia tăng so với ñối chứng nhưng sự
tăng trưởng lại bị ức chế. Sự kết hợp giữa acid salicylic 30 mg/l với phenylalanine 10
mg/l và valine 30 mg/l có tác động thúc đẩy sự sinh tổng hợp capsaicinoid ñồng thời cải
thiện sự tăng trưởng của dịch treo tế bào.
Từ khóa: acid salicylic; Capsicum sp.; dịch treo tế bào; mô sẹo; phenylalanine; valine.

ABSTRACT
Callus from chilli pepper cotyledons initiating in the dark, on MS medium with
saccharose 30 g/l, 2,4-D 2.5 mg/l and kinetin 0.5 mg/l. Callus was light yellow to brown
and friable. Six-week-old callus was inoculated into 40 ml of MS liquid medium to make
cell suspension cultures. Chilli pepper cell suspension cultures grew well in MS medium
with saccharose 30 g/l, 2,4-D 3.0 mg/l and kinetin 0.5 mg/l, in the dark, on rotary shaker
(100 rpm) with SCV 4.8 ml in 40 ml of medium. Salicylic acid, methyl jasmonate
phenylalanine and valine were used to promote the capsaicinoid biosynthesis pathway.
However, the present of these factors loosed the growth of cell suspension cultures. The
combination of salicylic acid 30 mg/l, phenylalanine 10 mg/l and valine 30 mg/l
increased capsaicinoid concentration and the growth of cell suspension cultures.
Key words: callus; Capsicum sp.; cell suspension cultures; phenylalanine; salicylic acid;
valine.

iii

LỜI CAM ðOAN CỦA TÁC GIẢ LUẬN VĂN
Tôi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi, các số liệu và kết quả được
trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được trình bay trong các luận văn khác.

iv


MỤC LỤC
LỜI CÁM ƠN ................................................................................................................... ii
TÓM TẮT LUẬN VĂN .................................................................................................. iii
LỜI CAM ðOAN CỦA TÁC GIẢ LUẬN VĂN ........................................................... iv
MỤC LỤC ..........................................................................................................................v
DANH MỤC BẢNG .......................................................................................................... ix
DANH MỤC ẢNH..............................................................................................................x
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................................ xii
CÁC TỪ VIẾT TẮT ..................................................................................................... xiv
CHƯƠNG 1: MỞ ðẦU
1.1. Tính cấp thiết của đề tài .............................................................................................. 2
1.2. Mục tiêu của ñề tài .......................................................................................................3
1.3. Nội dung thực hiện .......................................................................................................3
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Sơ lược về Capsicum sp ............................................................................................... 5
2.1.1. Phân loại khoa học ................................................................................................... 5
2.1.2. ðặc điểm hình thái ....................................................................................................7
2.1.3. ðặc ñiểm sinh trưởng ................................................................................................7
2.2. Cấu tạo quả ớt ............................................................................................................. 8
2.3. Thành phần hóa học của quả ớt ....................................................................................8
2.4. Giới thiệu về Capsaicin ................................................................................................ 9

2.4.1. Cấu trúc ................................................................................................................... 10
2.4.1.1. Capsaicin ..............................................................................................................11
2.4.1.2. Dihydrocapsaicin.................................................................................................. 11
2.4.1.3. Nordihydrocapsaicin ............................................................................................11
2.4.2. ðộ cay và thang ño ..................................................................................................12
2.4.3. Sự sinh tổng hợp capsaicin ..................................................................................... 12
v


2.5. Phương pháp ni cấy tế bào để thu nhận hợp chất thứ cấp ......................................14
2.5.1. Nuôi cấy mô sẹo ...................................................................................................... 14
2.5.2. Nuôi cấy huyền phù tế bào ..................................................................................... 14
2.5.3. Các yếu tố ảnh hưởng lên sự sinh tổng hợp hợp chất thứ cấp ................................ 15
2.5.3.1. Auxin ....................................................................................................................15
2.5.3.2. Cytokinin ..............................................................................................................16
2.5.3.3. Ánh sang ............................................................................................................... 16
2.5.3.4. Amino acid ...........................................................................................................17
2.5.3.5. Các ñặc ñiểm của chất cảm ứng ...........................................................................18
2.6. Các nghiên cứu trong và ngoài nước .........................................................................20
2.6.1. Các nghiên cứu ngồi nước ..................................................................................... 20
2.6.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ............................................................................ 26
CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHÊN CỨU
3.1. Vật liệu .......................................................................................................................29
3.2. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................ 29
3.2.1. Tạo cây mầm ớt .......................................................................................................29
3.2.2. Tạo mơ sẹo từ lá mầm .............................................................................................30
3.2.3. Khảo sát sự hình thành và tăng sinh của huyền phù tế bào ....................................31
3.2.3.1. Sự tạo huyền phù tế bào ....................................................................................... 31
3.2.4. Khảo sát sự tăng sinh và tổng hợp capsaicinoid của huyền phù tế bào theo thời gian
............................................................................................................................................34

3.2.5. Khảo sát ảnh hưởng của các chất cảm ứng (elicitor) lên sự sinh tổng hợp
capsaicinoid của huyền phù tế bào ....................................................................................34
3.2.5.1. Methyl jasmonate .................................................................................................34
3.2.5.2. Acid salicylic ........................................................................................................35
3.2.6. Khảo sát ảnh hưởng của tiền chất hữu cơ lên sự tăng sinh và tổng hợp capsaicinoid
của huyền phù tế bào .........................................................................................................36
3.2.6.1. Phenylalanine .......................................................................................................36
3.2.6.2. Valine ...................................................................................................................36
vi


3.2.7. Khảo sát ảnh hưởng của tổ hợp acid salicylic và amino acid lên sự tăng sinh và
tổng hợp capsaicinoid của huyền phù tế bào ....................................................................37
3.2.8. ðịnh lượng capsaicinoid .........................................................................................38
3.2.8.1. Nguyên tắc ...........................................................................................................38
3.2.8.2. Nguyên liệu .......................................................................................................... 38
3.2.8.3. Thao tác ................................................................................................................38
3.2.9. Phương pháp xử lý số liệu ....................................................................................... 40
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
4.1. Kết quả .......................................................................................................................42
4.1.1. Tạo cây mầm in vitro ..............................................................................................42
4.1.2. Sự tạo mô sẹo từ lá mầm ớt..................................................................................... 42
4.1.2.1. Sự tạo mô sẹo trên môi trường MS bổ sung NAA 2.0 mg/l và kinetin 0.5 mg/l . 42
4.1.2.2. Sự tạo mô sẹo trên môi trường MS bổ sung 2,4-D 2.5 mg/l và kinetin 0.5 mg/l 44
4.2. Sự hình thành và tăng sinh của huyền phù tế bào ......................................................45
4.2.1. ðường chuẩn ñịnh lượng capsaicin .........................................................................47
4.2.2. Khảo sát sự tăng sinh của huyền phù tế bào .......................................................... 47
4.2.2.1. Ảnh hưởng của thể tích tế bào lắng khởi đầu lên sự tăng sinh của huyền phù tế
bào .....................................................................................................................................47
4.2.2.2. Ảnh hưởng của nồng ñộ saccharose lên sự tăng sinh của huyền phù tế bào .......49

4.2.2.3. Ảnh hưởng của nồng ñộ 2,4-D lên sự tăng sinh của huyền phù tế bào ...............50
4.2.2.4. Ảnh hưởng của chế ñộ chiếu sáng lên sự tăng sinh của huyền phù tế bào ..........52
4.2.3. Khảo sát sự tăng sinh và sinh tổng hợp capsaicinoid của huyền phù tế bào theo
thời gian .............................................................................................................................54
4.2.3.1. Ảnh hưởng của acid salicylic lên sự tăng sinh và tổng hợp capsaicinoid của
huyền phù tế bào ...............................................................................................................56
4.2.3.2. Ảnh hưởng của methyl jasmonate lên sự tăng sinh và tổng hợp capsaicinoid của
huyền phù tế bào ............................................................................................................... 58
4.2.3.3. Ảnh hưởng của amino acid lên sự tăng sinh và tổng hợp capsaicinoid của huyền
phù tế bào sau 3 tuần nuôi cấy ...........................................................................................60
vii


4.2.4. Ảnh hưởng của việc phối hợp giữa acid salicylic và amino acid lên sự tăng sinh và
tổng hợp capsaicinoid của huyền phù tế bào .................................................................... 64
4.3. Bàn luận .....................................................................................................................66
4.3.1. Ảnh hưởng của auxin lên sự tạo mô sẹo từ lá mầm ớt ............................................66
4.3.2. Ảnh hưởng của nồng ñộ 2,4-D lên sự tăng sinh của huyền phù tế bào ..................67
4.3.3. Ảnh hưởng của mật ñộ tế bào khởi ñầu lên sự tăng sinh của huyền phù tế bào .....67
4.3.4. Ảnh hưởng của ñiều kiện chiếu sáng lên sự tăng sinh của huyền phù tế bào ......... 68
4.3.5. Vai trò của các tác nhân cảm ứng lên sự sinh tổng hợp capsaicinoid .....................69
4.3.6. Vai trò của amino acid trên sự sinh tổng hợp capsaicinoid ....................................70
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ
5.1. Kết luận ......................................................................................................................74
5.2. ðề nghị .......................................................................................................................74
CHƯƠNG 6: TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................76

viii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 4.1. Số liệu lập ñường chuẩn ñịnh lượng capsaicin theo phương pháp Sadavasidam
và Manickam ......................................................................................................................47
Bảng 4.2. Ảnh hưởng của trọng lượng tế bào khởi ñầu lên sự tăng sinh của huyền phù tế
bào sau 2 tuần nuôi cấy ...................................................................................................... 48
Bảng 4.3. Ảnh hưởng của nồng ñộ saccharose lên sự tăng sinh của huyền phù tế bào sau
2 tuần ni cấy ...................................................................................................................49
Bảng 4.4. Ảnh hưởng của nồng độ 2,4-D lên sự tăng sinh của huyền phù tế bào sau 2
tuần nuôi cấy ..................................................................................................................... 51
Bảng 4.5. Ảnh hưởng của chế ñộ chiếu sáng lên sự tăng sinh của huyền phù tế bào sau 2
tuần nuôi cấy ......................................................................................................................53
Bảng 4.6. Sự tăng sinh và sinh tổng hợp capsaicinoid của huyền phù tế bào theo thời gian
nuôi cấy ..............................................................................................................................55
Bảng 4.7. Ảnh hưởng của acid salicylic lên sự sự tăng sinh và sinh tổng hợp capsaicinoid
của huyền phù tế bào sau 3 tuần nuôi cấy .......................................................................... 56
Bảng 4.8. Ảnh hưởng của methyl jasmonate lên sự tăng sinh và sinh tổng hợp
capsaicinoid của huyền phù tế bào .....................................................................................58
Bảng 4.9. Ảnh hưởng của phenylalanine lên sự tăng sinh và sinh tổng hợp capsaicinoid
của huyền phù tế bào .......................................................................................................... 60
Bảng 4.10. Ảnh hưởng của valine lên sự tăng sinh và sinh tổng hợp capsaicinoid của
huyền phù tế bào ................................................................................................................ 62
Bảng 4.11. Ảnh hưởng của việc phối hợp giữa acid salicylic và amino acid lên sự tăng
sinh và sự sinh tổng hợp capsaicinoid của huyền phù tế bào ...........................................64

ix


DANH MỤC ẢNH
Ảnh 2.1. Capsicum annuum ................................................................................................5
Ảnh 2.2. Hình ảnh các loài thuộc chi Capsicum .................................................................6

Ảnh 2.3. Cấu tạo quả ớt .......................................................................................................8
Ảnh 3.1. Bao bì và hạt giống ớt chỉ thiên 27 .....................................................................29
Ảnh 3.2. Mẫu cấy lá mầm ñược sử dụng ñể tạo sẹo ..........................................................30
Ảnh 4.1. Cây mầm ớt trên môi trường MS, 2 tuần tuổi.....................................................42
Ảnh 4.2. Mô sẹo trên mơi trường MS có NAA 2.0 mg/l và kinetin 0.5 mg/l sau 2 tuần
nuôi cấy ..............................................................................................................................43
Ảnh 4.3. Mô sẹo trên mơi trường MS có NAA 2.0 mg/l và kinetin 0.5 mg/l sau 4 tuần
nuôi cấy ..............................................................................................................................43
Ảnh 4.4. Mô sẹo trên mơi trường MS có NAA 2.0 mg/l và kinetin 0.5 mg/l sau 6 tuần
nuôi cấy ............................................................................................................................. 43
Ảnh 4.5. Mô sẹo trên mơi trường MS có 2,4-D 2.5 mg/l và kinetin 0.5 mg/l sau 2 tuần
nuôi cấy ..............................................................................................................................44
Ảnh 4.6. Mô sẹo trên mơi trường MS có 2,4-D 2.5 mg/l và kinetin 0.5 mg/l sau 4 tuần
nuôi cấy ..............................................................................................................................44
Ảnh 4.7. Mô sẹo trên mơi trường MS có 2,4-D 2.5 mg/l và kinetin 0.5 mg/l sau 6 tuần
nuôi cấy ..............................................................................................................................45
Ảnh 4.8. Hyền phù tế bào trên mơi trường MS có 2,4-D 2.5mg/l và kinetin 0.5 mg/l sau 2
tuần .....................................................................................................................................46
Ảnh 4.9. Tế bào ớt trong môi trường lỏng sau 2 tuần nuôi cấy.........................................46
Ảnh 4.10. Huyền phù tế bào trong môi trường lỏng với các nồng độ 2,4-D khác nhau sau
2 tuần ni cấy ...................................................................................................................52
Ảnh 4.11. Huyền phù tế bào trong những ñiều kiện chiếu sáng khác nhau sau 2 tuần nuôi
cấy ...................................................................................................................................... 54
Ảnh 4.12. Huyền phù tế bào trong mơi trường có nồng độ acid salicylic khác nhau .......57
Ảnh 4.13. Huyền phù tế bào trong mơi trường có nồng độ methyl jasmonate khác nhau 59
x


Ảnh 4.14. Huyền phù tế bào trong mơi trường có nồng ñộ phenylalanine khác nhau ...... 61
Ảnh 4.15. Huyền phù tế bào trong mơi trường có nồng độ valine khác nhau...................63

xi


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Cấu trúc của các hợp chất capsaicinoid....................................................... 10
Hình 2.2. Cấu trúc của capsaicin (a) và hình mơ tả ba chiều (b) ................................. 10
Hình 2.3. Con đường sinh tổng hợp capsaicinoid ........................................................ 13
Hình 2.4. Valine .......................................................................................................... 17
Hình 2.5. Phenylalanine .............................................................................................. 17
Hình 2.6. Acid jasmonic, methyl jasmonate và acid salicylic..................................... 19
Hình 2.7. Cột phản ứng chứa tế bào C. frutescens cố định để sản xuất capsaicin ....... 24
Hình 3.1. Sơ đồ nghiên cứu chung ............................................................................... 28
Hình 3.2. Phương pháp ñịnh lượng capsaicinoid trong huyền phù tế bào ................... 39
Hình 4.1. ðường chuẩn định lượng capsaicin .............................................................. 47
Hình 4.2. Ảnh hưởng của trọng lượng tế bào khởi ñầu lên sự tăng sinh của huyền phù
tế bào sau 2 tuần ni cấy ............................................................................................. 48
Hình 4.3. Ảnh hưởng của nồng độ saccharose lên sự tăng sinh của huyền phù tế bào
sau 2 tuần ni cấy ........................................................................................................ 50
Hình 4.4. Ảnh hưởng của nồng ñộ 2,4-D lên sự tăng sinh của huyền phù tế bào sau 2
tuần ni cấy ................................................................................................................. 51
Hình 4.5. Ảnh hưởng của chế ñộ chiếu sáng lên sự tăng sinh của huyền phù tế bào sau
2 tuần nuôi cấy .............................................................................................................. 53
Hình 4.6. Sự tăng sinh và sinh tổng hợp capsaicinoid của huyền phù tế bào theo thời
gian nuôi cấy ................................................................................................................. 55
Hình 4.7. Ảnh hưởng của acid salicylic lên sự sự tăng sinh và sinh tổng hợp
capsaicinoid của huyền phù tế bào sau 3 tuần ni cấy ................................................ 57
Hình 4.8. Ảnh hưởng của methyl jasmonate lên sự tăng sinh và sinh tổng hợp
capsaicinoid của huyền phù tế bào sau 3 tuần ni cấy ................................................ 59
Hình 4.9. Ảnh hưởng của phenylalanine lên sự tăng sinh và sinh tổng hợp

capsaicinoid của huyền phù tế bào sau 3 tuần nuôi cấy ................................................ 61

xii


Hình 4.10. Ảnh hưởng của valine lên sự tăng sinh và sinh tổng hợp capsaicinoid của
huyền phù tế bào sau 3 tuần ni cấy ........................................................................... 63
Hình 4.11. Ảnh hưởng của việc phối hợp giữa acid salicylic và amino acid lên sự tăng
sinh và sự sinh tổng hợp capsaicinoid của huyền phù tế bào sau 3 tuần nuôi cấy....... .65

xiii


CÁC TỪ VIẾT TẮT
FW

Fresh weight

MJ

Methyl jasmonate

MS

Môi trường Murashige và Skoog

NAA

1-naphthalene acetic acid

SA

Salicylic acid

SCV

Settled cell volume

UV

Ultraviolet.

2,4-D

2,4 - dichlorophenoxyacetic acid

xiv


Chương 1: Mờ ñầu

CHƯƠNG 1

MỞ ðẦU

1


Chương 2: Tổng quan tài liệu

1.1. Tính cấp thiết của ñề tài
Ớt có nguồn gốc từ châu Mỹ, là một trong những loại cây trồng phổ biến trên
thế giới. Tại nhiều nước như Nhật Bản, Indonesia, Ấn ðộ, ñặc biệt tại Hungari người
ta trồng hàng nghìn hecta, mỗi năm xuất khẩu từ 2500 đến 3000 tấn ớt khơ. Tại Việt
Nam, việc trồng ớt chưa phát triển mạnh, chủ yếu tập trung ở một số tỉnh vùng đồng
bằng sơng Hồng, các tỉnh miền Trung, khu vực Nam Bộ và ñược sử dụng như một loại
gia vị.
Hợp chất tạo nên vị cay và nóng của ớt là một nhóm hợp chất alkaloid liên quan
đến capsaicin (8-methyl 6-nonenoyl- vanillylamine), chính capsaicin đã tạo nên giá trị
của quả ớt.
Trước ñây, ớt chủ yếu ñược dùng ñể làm gia vị trong bữa ăn hằng ngày. Hiện
nay, ớt cịn được biết đến như một nguồn dược liệu. Trong y học cổ truyền, ớt ñược sử
dụng như vị thuốc ñiều trị ñau lưng, thấp khớp, ñau dây thần kinh… dưới dạng cao
dán, ñiều trị trúng phong, sốt rét, phù thũng, rắn rết cắn, cơn trùng đốt,…
Ngồi ra, các lĩnh vực thực phẩm, dược phẩm và quân sự cũng sử dụng
capsaicin:
- Capsaicin ñược dùng ñể sản xuất thuốc giảm ñau cơ, kem giảm xung huyết
da, chữa bệnh thần kinh, bệnh viêm mũi, mỹ phẩm.
- Hiệp hội nghiên cứu ung thư Hoa Kỳ cho biết capsaicin có thể tiêu diệt các tế
bào ung thư tuyến tiền liệt bằng cách thúc đẩy q trình apoptosis. Một nghiên cứu
khác được thực hiện tại ðại học Nottingham cho thấy capsaicin có thể thúc ñẩy
apoptosis của tế bào ung thư phổi ở người.
Nhu cầu về capsaicin hiện nay ñang tăng cao trong khi quá trình thu nhận
capsaicin trực tiếp từ quả ớt phải trải qua nhiều bước tinh sạch phức tạp. Chất lượng
sản phẩm khơng đồng đều do phụ thuộc vào điều kiện ni trồng, cơn trùng dịch
hại,… Bên cạnh đó thời gian trồng cũng khá dài từ 4 ñến 5 tháng.
2


Chương 2: Tổng quan tài liệu

Áp dụng công nghệ sinh học vào thực tiễn sản xuất, nhằm tăng hàm lượng và
ổn ñịnh nguồn cung cấp nguyên liệu sinh học ñang ñược quan tâm và phát triển. Công
nghệ nuôi cấy tế bào thực vật là một mơ hình chuẩn, qua đó cho phép chúng ta chủ
ñộng ñiều khiển những yếu tố liên quan trong mục đích hỗ trợ q trình sinh tổng hợp
các hợp chất cần thiết từ tế bào. ðề tài “khảo sát sự tạo huyền phù tế bào Capsicum
sp có khả năng sinh tổng hợp capsaicinoid” được tiến hành nhằm tìm hiểu các điều
kiện thích hợp cho sự hình thành và tăng sinh của huyền phù tế bào ớt cũng như bước
đầu tìm hiểu ảnh hưởng của một số chất cảm ứng sự sinh tổng hợp capsaicinoid của
huyền phù tế bào.
1.2. Mục tiêu của đề tài
Tìm hiểu các điều kiện thích hợp cho sự hình thành và tăng sinh của huyền phù
tế bào ớt cũng như bước đầu tìm hiểu ảnh hưởng của một số chất cảm ứng sự sinh tổng
hợp capsaicinoid của huyền phù tế bào.
1.3. Nội dung thực hiện
- Tạo mơ sẹo từ lá mầm ớt thích hợp cho mục đích làm ngun liệu tạo huyền
phù tế bào.
- Khảo sát ảnh hưởng của nồng ñộ saccharose, 2,4-D, ñiều kiện chiếu sáng và
thể tích tế bào lắng khởi ñầu ñến quá trình hình thành và tăng sinh của huyền phù tế
bào.
- Khảo sát sự ảnh hưởng của các hợp chất hữu cơ riêng rẻ (valine,
phenylalanine, acid salicylic và methyl jasmonate) ñến sự tăng sinh và sinh tổng hợp
capsaicinoid của huyền phù tế bào ớt.
- Khảo sát ảnh hưởng của sự phối hợp các hợp chất hữu cơ (valine,
phenylalanine và acid salicylic) ñến sự tăng sinh và sinh tổng hợp capsaicinoid của
huyền phù tế bào ớt.

3

Chương 2: Tổng quan tài liệu

CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

4


Chương 2: Tổng quan tài liệu

2.1. Sơ lược về Capsicum sp.
2.1.1. Phân loại khoa học
Giới: Plantae
Ngành: Magnoliophyta
Lớp: Magnoliopsida
Bộ:

Solanales

Họ:

Solanaceae

Chi:

Capsicum

Loài: Capsicum sp. (De A.K., 2003)

Ảnh 2.1. Capsicum annuum [45]

Sự phân loại của chi Capsicum khá phức tạp. Chi gồm có khoảng 22 lồi hoang
dại và 5 lồi chính là Capsicum annum, Capsicum frutescens, Capsicum baccatum,
Capsicum chinense và Capsicum pubescens. Các ñặc ñiểm phân biệt giữa các lồi chủ
yếu là kích thước của quả, độ dày thịt quả, hình dạng, màu sắc và ñộ cay (De A.K.,
2003).
Capsicum annuum: gồm nhiều loại thông dụng như ớt chng, wax, ớt
cayenne, jalapos, và chiltepin.
Capsicum frutescens bao gồm Tabasco và ớt Thái.
Capsicum chinense: ớt naga, habanero, Datil và Scotch bonnet.
Capsicum pubescens: ớt Rocotto.
Capsicum baccatum: ớt Nam Mĩ aji

5


Chương 2: Tổng quan tài liệu

1

,
2

3

4

5

Ảnh 2.2. Hình ảnh các loài thuộc chi Capsicum

1. Capsicum annuum; 2. Capsicum frutescens; 3. Capsicum chinense;
4. Capsicum baccatum; 5. Capsicum pubescens [44], [45]

6


Chương 2: Tổng quan tài liệu

Có nhiều loại ớt khác nhau nhưng ở Việt Nam chủ yếu là các loài lai tạo từ
giống Capsicum annuum như Ớt Hiểm (Capsicum annuum L. var. microcarpum), Ớt
Sừng Trâu (Capsicum annuum L. var. parvo-acuminatum), Ớt Cà (Capsicum annuum
L. var. grossum), Ớt Tím (Capsicum annuum L. var. conoide).
2.1.2. ðặc điểm hình thái
Ớt là một loại cây bụi nhỏ, cho quả mọng. Cây có rất nhiều cành nhẵn, lá mọc
so le, hình thn dài, đầu nhọn, phía cuống thn hẹp, phiến lá dài 2-4 cm, rộng 1,5-2
cm. Hoa có cuống nhỏ, mọc ở nách lá, phân bố đơn lẻ hoặc cụm 2-3 hoa. Mỗi hoa có 5
cánh. Quả ớt có nhiều dạng: hình cầu, thn dài hoặc hình dạng đặc biệt, màu vàng
hay đỏ. Có loại rất cay, có loại ít cay, tùy theo nhiều điều kiện. Hạt có dạng hình dĩa,
trơn hoặc hơi xù xì (De A.K., 2003).
2.1.3. ðặc điểm sinh trưởng
Các lồi Capsicum rụng lá theo mùa hoặc quanh năm, là loại cây trồng của
vùng nhiệt đới và phát triển tốt ở vùng có khí hậu nóng. Cây ớt được trồng ở nhiều
nước thuộc Châu Á, Châu Phi, Nam và Trung Mĩ, một phần Hoa Kì và Nam Âu. Phần
lớn ớt được trồng ở Ấn ðộ, Nigeria, Mexico, Trung Quốc, Indonesia, Hàn Quốc, Nhật
Bản, …( De A.K., 2003). Ở Hàn Quốc, ớt là loại cây rau trồng chủ lực chiếm đến 60%
diện tích trồng rau và hơn 40% sản lượng nơng nghiệp. Diện tích trồng ớt cay và ớt
ngọt trên tồn thế giới đến năm 1994 là 1,116,300 ha, ñứng thứ 5 trong số các loại rau
trồng (Trần Khắc Thi, 2000).
Ớt là cây 1 năm nhưng có thể sống và cho quả liên tục trong vài năm. Cây ưa
nhiệt. Nhiệt độ thích hợp cho sinh trưởng và phát triển của cây là 25 – 28oC vào ban

ngày và 18 – 20oC vào ban ñêm. Ở nhiệt ñộ 15o C, hạt nảy mầm sau 10 – 12 ngày, còn
cây phát triển rất chậm. Ở nhiệt ñộ trên 32o C cây sinh trưởng kém, hoa bị rụng nhiều
nên tỷ lệ đậu quả thấp. Khí hậu nóng và khơ thích hợp cho quả chin (Trần Khắc Thi,
2000; De A.K., 2003).

7


Chương 2: Tổng quan tài liệu

Cây ớt là loại cây ngày dài. Thiếu ánh sáng, nhất là vào thời ñiểm ra hoa sẽ làm
giảm tỉ lệ ñậu quả của cây (Trần Khắc Thi, 2000).
pH đất tốt nhất cho các lồi ớt phát triển là 4,3 - 8,7, ñất cát hay ñất phù sa. Ở
thời kì ra hoa và ñậu quả, độ ẩm (đất và khơng khí) đóng vai trị quan trọng trong sự
hình thành khối lượng và chất lượng quả. ðộ ẩm ñất thấp (dưới 70%), quả hay bị cong
và vỏ quả khơng mịn: độ ẩm q cao (trên 80%) làm bộ rễ kém phát triển, cây cịi cọc.
Vì thế nên trồng ớt ở nơi thoát nước tốt (Trần Khắc Thi, 2000; De A.K., 2003).
2.2. Cấu tạo quả ớt

Ảnh 2.3. Cấu tạo quả ớt [45]
2.3. Thành phần hóa học của quả ớt
Thành phần của quả ớt bao gồm protein, các chất khoáng (molybdenum,
manganese, kali), các vitamin (B1, C, A và E), các loại ñường, lipid. Nước chiếm 90%
trọng lượng tươi của quả ớt. Các thành phần chính của quả là chất xơ, pectin, glucose,
tinh bột và fructose (Johnson T.S., 1993). Màu sắc sặc sỡ của quả ñược tạo nên bởi

8


Chương 2: Tổng quan tài liệu

hỗn hợp các ester của capsanthin, capsorubin, zeaxanthine, crytoxanthine và các
carotenoid (De A.K., 2003).
2.4. Giới thiệu về Capsaicin
Capsaicin (8-methyl-N-vanillyl-6-nonenamide) là thành phần tạo nên vị cay và
nóng của các lồi ớt thuộc nhóm capsaicinoid (Iwai và cộng sự, 1979). Chất này gây ra
cảm giác nóng khi tiếp xúc với các bộ phận cơ thể. Capsaicin và một số các chất thuộc
nhóm capsaicinoid là sản phẩm thứ cấp có tác dụng bảo vệ cây khỏi các loại động vật
ăn thực vật và các lồi nấm. Capsaicin nguyên chất là một chất kị nước, không màu,
không mùi, dạng tinh thể hoặc sáp.
ðộ cay của các loài ớt phụ thuộc vào nồng ñộ của capsaicinoid, mà chủ yếu là
hàm lượng capsaicin trong quả. Tỉ lệ các hợp chất capsaicinoid ở các loại ớt tùy thuộc
vào kiểu gen, quá trình chin và điều kiện trồng.
Hợp chất được chiết suất ñầu tiên (ở dạng không nguyên chất) vào năm 1816 do
Christian Friedrich Bucholz (1770-1818) và ñược gọi là “capsicin”. Capsaicin ñược
tách chiết ở dạng tinh thể nguyên chất vào năm 1876 bởi John Clough Thresh (18501932) và từ đây có tên là “capsaicin”. Năm 1873 nhà dược học người ðức Rudolf
Buchem (1820-1879) và năm 1878 bác sĩ người Hungary Endre Hogyes chứng minh
rằng “capsicol” (chứa capsaicin chưa ñược tinh sạch hồn tồn) gây ra cảm giác nóng
khi tiếp xúc với màng nhầy và kích thích sự tiết dịch vị ở dạ dày. Cấu trúc của
capsaicin ñược làm sáng tở bởi E. K. Nelson vào năm 1919. Capsaicin ñược tổng hợp
lần ñầu vào năm 1930 bởi E. Spath và S. F. Darling. Năm 1961, các hợp chất tương tự
ñược chiết xuất từ quả ớt bởi nhà hóa học người Nhật S. Kosuge và Y. Inagaki, các
hợp chất này ñược gọi tên là capsaicinoid [45].
Tính độc của capsaicin: capsaicin khi tiếp xúc với da có thể gây viêm và bỏng
da. Tiêu thụ capsaicin q liều có thể gây độc đối với động vật. Capsaicin hàm lượng

9