Nghiên cứu biến nạp gen dof1 vào mô sẹo phôi hóa giống sắn TMS 60444 thông qua vi khuẩn agrobacteriu

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT
---------------------

LÊ THỊ LÝ

NGHIÊN CỨU BIẾN NẠP GEN DOF1 VÀO MƠ SẸO
PHƠI HĨA GIỐNG SẮN TMS 60444 THÔNG QUA VI

KHUẨN AGROBACTERIUM TUMEFACIENS

Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
Mã số: 60420114

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Cán bộ hướng dẫn:

PGS. TS. Nguyễn Văn Đồng

Hà Nội, 2015
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




VIỆN

HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT

---------------------

LÊ THỊ LÝ

NGHIÊN CỨU BIẾN NẠP GEN DOF1 VÀO MƠ SẸO
PHƠI HĨA GIỐNG SẮN TMS 60444 THÔNG QUA VI

KHUẨN AGROBACTERIUM TUMEFACIENS

Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
Mã số: 60420114

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Cán bộ hướng dẫn:

PGS. TS. Nguyễn Văn Đồng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




Hà Nội, 2015

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô giáo tham gia giảng dạy ở
Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật đã tận tình giảng dạy, dìu dắt tơi trong thời
gian học tập tại Viện.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS. TS. Nguyễn Văn Đồng người thầy
đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn tơi trong suốt q trình học tập, nghiên cứu khoa
học và thực hiện luận văn.
Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể cán bộ và học viên làm
việc tại Phịng thí nghiệm Trọng điểm Quốc gia Công nghệ Tế bào thực vật, Viện Di
truyền Nơng nghiệp đã hết lịng giúp đỡ tơi thực hiện thành công luận văn này.

Cuối cùng, tôi vô cùng biết ơn gia đình và bạn bè đã khích lệ, động viên, giúp
đỡ và là chỗ dựa vững chắc cho tôi trong quãng thời gian qua.
Luận văn được thực hiện với sự hỗ trợ kinh phí từ Bộ Khoa học Công nghệ
thông qua Hợp đồng Thực hiện nhiệm vụ hợp tác quốc tế về khoa học và công nghệ
theo nghị định thư số: 08/2013/HĐ-NĐT. Tôi xin chân thành biết ơn sự hỗ trợ đó.

Hà Nội, tháng 12 năm 2015
Học viên

Lê Thị Lý

3
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ...................................................................................................................
Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .......................................................................
1.1. Giới thiệu chung về cây sắn ...............................................................................
1.1.1. Nguồn gốc và phân loại cây sắn .................................................................
1.1.2. Vai trò của cây sắn ......................................................................................
1.1.2.1. Vai trò của cây sắn đối với thế giới ............................................
1.1.2.2. Vai trò của cây sắn đối với Việt Nam .........................................
1.1.3. Giống sắn TMS 60444 .................................................................................
1.2. Yếu tố phiên mã .................................................................................................
1.2.1. Ứng dụng của yếu tố phiên mã trong chọn giống phân tử..........................
1.2.2. Yếu tố phiên mã Dof1 .................................................................................
1.3. Chuyển gen gián tiếp nhờ vi khuẩn A. tumefaciens ..............................................
1.3.1. Cơ sở khoa học của phương pháp ...............................................................
1.3.2. Đặc điểm cấu trúc của vi khuẩn Agrobacterium ........................................
1.4. Tình hình nghiên cứu chuyển gen ở sắn ............................................................
1.4.1. Tình hình nghiên cứu chuyển gen sắn trên thế giới ....................................
1.4.2. Tình hình chuyển gen sắn ở Việt Nam .......................................................
Chương 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................
2.1. Vật liệu nghiên cứu ............................................................................................
2.1.1. Mẫu thực vật ...............................................................................................
2.1.2. Vi khuẩn và các vector................................................................................
2.1.3. Môi trường nghiên cứu ...............................................................................

4
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




2.2. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................

2.2.1. Nghiên cứu khả năng tạo mơ sẹo phơi hóa .................................................


2.2.2. Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào mơ sẹo phơi hóa.............................
2.2.2.1. Chuẩn bị dung dịch khuẩn và biến nạp .......................................
2.2.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ cefotaxime đến khả năng loại
khuẩn thừa và tái sinh cây từ mô sẹo phơi hóa sau biến nạp ............................
2.2.2.3. Nghiên cứu nồng độ chất chọn lọc thực vật hygromycin thích hợp
để chọn lọc mô được chuyển gen .....................................................................
2.2.2.4. Nghiên cứu khả năng tái sinh thành cây hồn chỉnh từ mơ sẹo phơi
hóa sau biến nạp và chọn lọc cây chuyển gen ..................................................
2.2.2.5. Phương pháp xác định sự có mặt của gen Dof1 trong cây sau chuyển
gen .....................................................................................................................
2.2.3. Đánh giá các đặc tính nông sinh học của cây chuyển gen Dof1 trong điều
kiện nhà lưới .........................................................................................................

2.2.3.1. Phương pháp đưa cây ra đất và chăm sóc cây trong nhà lư
2.2.3.2. Phương pháp đánh giá một số đặc tính nơng sinh học của

trồng ngồi đồng ruộng ..................................................................
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................

3.1.Kết quả tạo mơ sẹo phơi hóa giống sắn TMS 60444 .......................

3.2.Kết quả chuyển gen Dof1 vào FEC giống sắn TMS 60444 .............
3.2.1. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ khuẩn đến hiệu quả biến nạp gen

Dof1 vào FEC giống sắn TMS 60444 ...................................................................
3.2.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đồng nuôi cấy đến khả năng tiếp

nhận gen Dof1 của FEC giống sắn TMS 60444 ....................................................
3.2.3. Kết quả nghiên cứu hiệu quả diệt khuẩn của cefotaxime và ảnh hưởng của
nó đến khả năng sống sót và tái sinh chồi từ FEC sau chuyển gen ......................

5
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




3.2.4. Kết quả khảo sát hiệu quả gây chết của chất chọn lọc hygromycin...........60
3.2.5. Kết quả chọn lọc và tái sinh cây chuyển gen sau biến nạp........................62
3.2.6. Kết quả sàng lọc và phân tích PCR kiểm tra sự có mặt của gen Dof1 trong
cây sau chuyển gen............................................................................................. 65
3.3. Kết quả đưa cây ra vườn ươm và đánh giá các đặc tính nơng sinh học của cây
chuyển gen Dof1..................................................................................................... 70
3.3.1. Kết quả đưa cây ra vườn ươm................................................................... 70
3.3.2. Kết quả đánh giá các đặc tính nơng sinh học của cây chuyển gen Dof1 thế
hệ T0 sau 3 tháng trồng ra vườn ươm.................................................................. 72
3.3.3. Kết quả đánh giá các đặc tính nơng sinh học của cây chuyển gen Dof1 thế
hệ T0 sau 6 tháng trồng ra nhà lưới..................................................................... 74
KẾT LUẬN............................................................................................................. 78
KIẾN NGHỊ............................................................................................................ 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................... 80

6
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1: Thành phần hóa học của sắn và các sản phẩm sơ chế từ sắn so với các loại
lương thực khác [12]............................................................................................... 17
Bảng 2: Năng lượng cung cấp trực tiếp cho con người ở vùng nhiệt đới [12].........18
Bảng 3: Khái quát các bước tạo mô sẹo phơi hóa ở sắn.......................................... 43
Bảng 4: Thành phần và điều kiện phản ứng PCR sử dụng mồi Dof1 F3/ Dof1 R3. 47
Bảng 5: Kết quả tạo FEC từ chồi nách và thùy lá non cây sắn TMS 60444 in vitro 49
Bảng 6: Hiệu quả diệt khuẩn của cefotaxime và ảnh hưởng của nó đến tỉ lệ sống sót
và khả năng tái sinh của FEC giống sắn TMS 60444 (sau 8 tuần)...........................58
Bảng 7: Kết quả chọn lọc và tái sinh FEC trên môi trường chứa hygromycin........63
Bảng 8: Kết quả đưa cây TMS 60444 chuyển gen Dof1 ra nhà lưới sau 1 tháng.....71
Bảng 9: Bảng đánh giá các đặc tính nơng sinh học của cây chuyển gen Dof1 sau 3
tháng trồng trong nhà lưới....................................................................................... 72
Bảng 10: Bảng đánh giá các đặc tính nông sinh học của cây chuyển gen Dof1 sau 6
tháng so với đối chứng trong điều kiện nhà lưới..................................................... 75

7
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1: Hình thái cây sắn [58]. .................................................................................
Hình 2: Hoạt động của yếu tố phiên mã (TF) ............................................................
Hình 3: Biểu hiện Dof1 tăng sự biểu hiện của các gen PEPC, PK, CS và ICDH trong

cây Arabidopsis chuyển gen Dof1. ...........................................................................
Hình 4: Cấu tạo vi khuẩn A. tumefaciens [4] ............................................................
Hình 5: Cấu trúc và sự biểu hiện của Ti-plasmid kiểu octopine và kiểu nopaline. ..
Hình 6: Sơ đồ cấu trúc của Ti-plasmid [90]. .............................................................
Hình 7: Cơ chế biến nạp của Agrobacterium vào tế bào thực vật [95]. ....................
Hình 8: Sơ đồ khái quát các hệ thống đang được sử dụng để tạo cây sắn chuyển gen
[68] ............................................................................................................................
Hình 9: Cây sắn TMS 60444 in vitro 1 tháng tuổi ....................................................
Hình 10: Sơ đồ vector pCAMBIA 1303 [75] ............................................................
Hình 11: Sơ đồ vector pCAMBIA Dof1 [75] ............................................................
Hình 12: Cụm mơ sẹo phơi hóa giống sắn TMS 60444 ............................................
Hình 13: Cụm mơ sẹo giống sắn TMS 60444 hình thành và phát triển trên các môi
trường từ các nguồn vật liệu khác nhau. ...................................................................
Hình 14: Các khối FEC của TMS 60444 hình thành và phát triển trên mơi trường
MMS..........................................................................................................................

8
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




Hình 15: Ảnh hưởng của các mật độ dịch khuẩn khác nhau đến khả năng tiếp nhận
gen Dof1 của FEC giống sắn TMS 60444................................................................ 54
Hình 16: Ảnh hưởng của nhiệt độ đồng nuôi cấy đến khả năng tiếp nhận gen Dof1
của FEC giống sắn TMS 60444............................................................................... 56
Hình 17: Hiệu quả gây chết của hygromycin lên FEC của giống sắn TMS 60444 sau
8 tuần....................................................................................................................... 60
Hình 18: Các cụm FEC trong mơi trường MMS bổ sung hygromycin ở các nồng độ
khác nhau sau 8 tuần chọn lọc................................................................................. 62

Hình 19: Kết quả chọn lọc và tái sinh FEC trên môi trường tái sinh (MSN) chứa
hygromycin qua các giai đoạn khác nhau................................................................ 64
Hình 20: Kết quả kiểm tra sự ra rễ của cây chuyển gen Dof1 trên mơi trường chứa
kháng sinh hygromycin........................................................................................... 66
Hình 21: Kết quả điện di DNA tổng số kiểm tra cây chuyển gen Dof1...................67
Hình 22: Kết quả điện di sản phẩm PCR kiểm tra sự có mặt của gen HPT trong các
cây chuyển gen........................................................................................................ 68
Hình 23: Kết quả điện di sản phẩm PCR kiểm tra sự có mặt của gen Dof1 trong các
cây chuyển gen........................................................................................................ 69
Hình 24: Kết quả đưa cây chuyển gen Dof1 và cây đối chứng ra đất sau 1 tháng. .. 71
Hình 25: Cây TMS 60444 chuyển gen Dof1 và cây đối chứng sau 3 tháng trồng trong

nhà lưới................................................................................................................... 73
Hình 26: Các cây TMS 60444 chuyển gen Dof1 và cây đối chứng sau 6 tháng trồng
trong nhà lưới.......................................................................................................... 77
Hình 27: Một số hình ảnh về sự phân chạc của cây đối chứng................................77

9
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Kí hiệu/viết
tắt
AS
BAP
CTAB

Cs
DNA
ĐC
FEC
FAO

NAA
OD
Picloram

10
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




PP
TF

Trans


w/v

Weig

MỞ ĐẦU
Sắn (Manihot esculenta Crantz) là cây lương thực có củ chứa tinh bột quan
trọng
ở nhiều vùng nhiệt đới có nguồn gốc từ châu Mỹ La-tinh và được du nhập vào

Việt Nam khoảng giữa thế kỷ 18. Trải qua thời gian dài phát triển, cây sắn đã dần
khẳng
định được vị thế của mình, trở thành cây lương thực và cây hàng hóa quan trọng,
được coi là cây “xóa đói giảm nghèo”. Trong 30 năm qua, diện tích trồng sắn đã
tăng nhanh hơn bất kỳ cây lương thực quan trọng nào khác [7], [38].
Quá trình chuyển dịch nền kinh tế theo hướng sản xuất hàng hóa làm cho vai
trị cây sắn dần dần thay đổi. Sắn không chỉ là cây lương thực quan trọng góp phần
ổn định nhu cầu lương thực của con người và giải quyết vấn đề an ninh lương thực
trên thế giới, cây sắn còn là nguồn nguyên liệu quan trọng cho các ngành công
nghiệp khác: dược phẩm, thức ăn chăn nuôi, nhiên liệu sinh học và công nghiệp
thực phẩm… Đặc biệt sắn là một nguồn nguyên liệu chính trong ngành cơng nghiệp
sản xuất mì chính do có hàm lượng tinh bột cao. Tuy nhiên, sắn có hàm lượng
protein và axit amin thấp do vậy trong quá trình chế biến sản xuất mì chính phải mất
nhiều ngun liệu cũng như thời gian lên men, làm giảm sức cạnh tranh của sắn với
các nguồn nguyên liệu khác và tăng giá thành sản phẩm. Vì vậy, để tăng sức cạnh
tranh của sắn với các nguồn nguyên liệu khác trong sản xuất mì chính thì địi hỏi
phải có một giống sắn mới có năng suất cao, chất lượng tốt, hàm lượng axit amin
cao.
Một trong những giải pháp phát triển sắn bền vững là áp dụng giống mới và kỹ
thuật canh tác sắn bền vững để đạt năng suất lợi nhuận cao và duy trì độ phì nhiêu
của đất mà khơng mở rộng diện tích trồng sắn. Khơng giống như nhiều loại cây
trồng

11


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

chính trên thế giới, mặc dù cây sắn dễ nhân giống vơ tính bằng giâm cành nhưng rất
khó khăn trong nhân giống hữu tính. Do tính dị hợp gen cao, ít hoa, khả năng thụ phấn
và tỷ lệ đậu trái thấp, tự khơng tương thích và phân ly tính trạng cao trong thế hệ con
cháu làm cho việc tạo giống truyền thống của sắn bị cản trở nghiêm trọng [22]. Chọn
tạo giống sắn bằng phương pháp đột biến cũng được xem là một trong các phương
pháp nhằm khắc phục các hạn chế của phương pháp lai tạo nói trên. Tuy nhiên đột biến
là vơ hướng vì vậy khơng phải lúc nào cũng thu được cá thể mang những tính trạng
mong muốn. Việc ứng dụng công nghệ chuyển gen là một trong các phương pháp hiệu
quả nhất tạo ra giống sắn mới có năng suất, chất lượng tốt, có hàm lượng tinh bột và
axit amin cao do có khả năng tích hợp các tính trạng mong muốn từ những nguồn gốc
khác nhau không bị giới hạn về kiểu gen. Trên thế giới đã có khá nhiều cơng trình
chuyển gen vào sắn thành công với các gen tăng cường hàm lượng các chất và chống
chịu sâu bệnh: tăng hàm lượng tinh bột, tăng hàm lượng vitamin A [39], [74]. Đặc biệt,
mô sẹo phơi hóa (FEC – Friable embryo callus) được coi là vật liệu thích hợp nhất cho
chuyển gen hiệu quả ở sắn [50]. Nhưng chưa có cơng trình nào nghiên cứu chuyển gen
gia tăng hàm lượng axit min ở sắn.

Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn ở trên, chúng tôi đã lựa chọn giống sắn TMS
60444 là giống sắn đã được các Viện nghiên cứu ở Thụy Sĩ và Hoa Kỳ đánh giá là
giống sắn dễ tạo mơ sẹo phơi hóa nhất và đã được chuyển gen thành công [69], [87]
để thực hiện đề tài: “Nghiên cứu biến nạp gen Dof1 vào mơ sẹo phơi hóa giống
sắn TMS 60444 thơng qua vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens”, với mục đích
tạo giống sắn TMS 60444 mang gen Dof1 bằng kỹ thuật chuyển gen thông qua vi
khuẩn A. tumefaciens.
Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Ý nghĩa khoa học: Kết quả của đề tài sẽ cung cấp những dẫn liệu khoa học về

khả năng biến nạp gen Dof1 vào mơ sẹo phơi hóa của giống sắn TMS 60444.

Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả của đề tài là cơ sở ứng dụng để chuyển gen Dof1

vào cây sắn (M. esculenta Crantz) nhằm tạo ra giống sắn mới có hàm lượng axit
amin cao cung cấp cho ngành cơng nghiệp sản xuất mì chính.

12
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




Đề tài được thực hiện tại Phịng thí nghiệm Trọng điểm Công nghệ Tế bào
thực vật – Viện Di truyền Nơng nghiệp, với sự hỗ trợ kinh phí từ Bộ Khoa học Công
nghệ thông qua Hợp đồng Thực hiện nhiệm vụ hợp tác quốc tế về khoa học và công
nghệ theo nghị định thư số: 08/2013/HĐ-NĐT.

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu chung về cây sắn
1.1.1. Nguồn gốc và phân loại cây sắn
Cây sắn (Manihot esculanta Crantz) (hình 1) thuộc chi Manihot, họ
Euphorbiaceae sống ở vùng nhiệt đới và đã được di canh đến nhiều khu vực khác
nhau trên thế giới [18]. Sắn được phân bố phổ biến từ 33° vĩ bắc đến 33° vĩ nam.
Sắn được biết đến với hơn 100 tên gọi khác nhau, phụ thuộc vào địa lý nơi chúng
được trồng. Ở Mỹ Latinh, sắn có tên gọi là yuca (theo tiếng Tây Ban Nha) hoặc
mandioca (tiếng Bồ Đào Nha), trong khi tại Brazin, chúng được chia thành 2 loại,
sắn ngọt (sweet cassava) hay sắn đắng (bitter cassava) theo người trồng [22].

13
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

Hình 1: Hình thái cây sắn [58].

Với những bằng chứng khảo cổ, có thể khẳng định rằng sắn có nguồn gốc ở
vùng nhiệt đới của châu Mỹ La-Tinh, thuộc khu vực sơng Amazon, được lồi người
trồng cách đây 5000 năm. Trung tâm phát sinh sắn ở Đông Bắc Brazin và một trung
tâm khác ở Trung Mỹ và Mexico. Nghiên cứu khảo cổ học cho thấy, một số di vật
củ sắn đã được tìm thấy có niên đại khoảng 2700 năm trước công nguyên ở
Venezuela, và khoảng 2000 năm trước Công ngun ở vùng ven biển Peru. Trong
khi đó, những lị nướng bánh sắn phức hệ Ualabo có niên đại 1200 năm trước cơng
ngun đã được tìm thấy ở phía Bắc Colombia và những hạt tinh bột có tuổi khoảng
năm 900-200 trước cơng ngun trong những phần hóa thạch được phát hiện tại
Mexico cùng một số di tích khảo cổ học khác chứng tỏ cây sắn đã xuất hiện và được
trồng như một loại cây nông nghiệp từ rất lâu đời [62].
Sắn được người Bồ Đào Nha đưa vào châu Phi lần đầu tiên vào giữa thế kỷ 16.
Trải qua thế kỷ 17 phát triển chậm chạp, sắn được du nhập vào đảo Bourbon và Ilede
(Pháp) vào các năm 1738-1739, và đưa sang Madagasca vào năm 1875, Xri lanca

(1786), Calcutta (1794) và một số nước phía đơng châu Phi như Zambiar (1799),
Uganda (1878). Ở châu Á, sắn được du nhập vào Ấn Độ khoảng thế kỷ 17, Việt
Nam và một số nước khác trong khu vực Đông Nam Á vào thế kỷ 18 [9].
Tóm lại, cịn có những điều khơng chắc chắn về vấn đề trung tâm phát sinh
cây sắn. Các cơng trình nghiên cứu gần đây của nhiều tác giả kết luận rằng: Cây sắn
có nguồn gốc phức tạp và có 4 trung tâm phát sinh chính đó là ở Braxin có 2 trung
tâm cịn lại là ở Mêxicơ và Bolivia và được trồng cách đây khoảng 3000-7000 năm
[12].
1.1.2. Vai trò của cây sắn
1.1.2.1. Vai trò của cây sắn đối với thế giới

Sắn (Manihot esculenta Crantz) là một trong 3 cây lương thực quan trọng nhất
thế giới bên cạnh gạo và ngơ [42], có giá trị kinh tế lớn về nhiều mặt. Sắn là nguồn
lương thực đáng kể cho con người, là nguồn thức ăn dồi dào cho chăn nuôi, nguồn

14
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




nguyên liệu cho công nghiệp. Tất cả các bộ phận của cây sắn đều có thể sử dụng
vào các mục đích kinh tế [12]. Khoảng 600 triệu người tại châu Á, châu Phi và Mỹ
La tinh có cuộc sống phụ thuộc vào cây sắn và hơn 80 quốc gia có khả năng phát
triển ngành công nghiệp từ sắn. Cây sắn được coi là cây lương thực xóa đói giảm
nghèo quan trọng do là cây trồng phát triển tốt trên đất nghèo dinh dưỡng và có khả
năng chịu hạn cao [17].
Hầu hết các bộ phận của sắn (củ, thân, lá) đều được dùng để chế biến ra nhiều
loại sản phẩm phục vụ cho nhiều ngành cơng nghiệp như: Dược, dệt, hố dầu thực
phẩm, chăn nuôi… Ngày nay giá trị của cây sắn ngày càng được nâng cao nhờ
những ứng dụng rộng rãi của nó. Trong ngành dược, tinh bột sắn được sử dụng làm
tá dược trong sản xuất thuốc, nhiều sản phẩm biến tính tinh bột sắn có giá trị như
đường gluccose, fructose…được dùng làm dịch truyền hoặc các phụ gia cho các sản
phẩm khác. Tinh bột sắn còn được dùng làm thức ăn cho người, để làm hồ vải và
đặc biệt trong ngành công nghiệp chế biến thức ăn cho nghề nuôi trồng thuỷ sản
tinh bột sắn là thành phần khơng thể thiếu được do nó có độ dẻo cao và không bị tan
trong nước. Gần 300 loại sản phẩm khác nhau có thể được chế biến từ tinh bột sắn.
Lá sắn có chứa nhiều chất dinh dưỡng có giá trị, khá đầy đủ các axit amin cần thiết.
Giá trị chủ yếu của lá sắn là dùng để chế biến thức ăn gia súc hoặc dùng để nuôi tằm
sắn rất tốt, do chứa nhiều axit amin và một số chất dinh dưỡng [6]. Các cơng trình
nghiên cứu gần đây về sử dụng lá sắn ủ chua cho chăn nuôi lợn là hướng đi có nhiều

triển vọng tốt đang được nơng dân ở tỉnh Thừa Thiên Huế và một số địa phương áp
dụng [12]. Thân sắn được dùng để chế biến cồn, làm giấy, ván ép, chất đốt hoặc làm
giá thể trồng nấm …
Thành phần hố học (Bảng 1) chính của củ sắn là gluxit, ở sắn củ tươi có tỷ lệ
các chất khoáng và vitamin khá cao đặc biệt là canxi. Tuy nhiên, sắn có tỷ lệ protein
và lipit thấp. Chính vì vậy, cần thiết phải tạo ra một giống sắn mới có hàm lượng
protein cao hơn các giống sắn hiện có.

15
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




16
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




Bảng 1: Thành phần hóa học của sắn và các sản phẩm sơ chế từ sắn so với các loại lương thực khác [12]
Loại lương
thực

* Calo/100 gr

Thành phần hóa học (%)

Gluxit

Gạo tẻ

76,2

Ngô hạt khô

69,4

Ngô mảnh

71,8

Khoai lang tươi

28,5

Khoai lang khô

80,0

Khoai tây tươi

21,0

Khoai tây khô

75,1

Mỳ loại I

72,9

Sắn củ tươi

36,4

Sắn củ khô

80,3

Pr


17
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




Sắn là cây trồng đứng vị trí thứ tư trên thế giới về mặt cung cấp năng lượng
cho con người (bảng 2).
Bảng 2: Năng lượng cung cấp trực tiếp cho con người ở vùng nhiệt đới [12].
Nguồn năng lượng
Lúa gạo
Đường
Ngô
Sắn
Cao lương
Kê
Lúa mỳ

Khoai tây
Chuối

Hội nghị Sắn Toàn cầu tổ chức tại Bỉ năm 2008 đã đưa ra thông điệp: “Cây sắn là
quà tặng của thế giới, cơ hội cho nông dân nghèo và thách thức đối với các nhà khoa
học” [29]. Do có hàm lượng tinh bột cao, cây sắn khơng chỉ là cây lương thực mà còn
là cây trồng nhiên liệu sinh học tiềm năng [26] tại một số quốc gia châu Á. Năm 2006,
sản lượng ethanol toàn thế giới đạt khoảng 50 tỷ lít [87]. Từ 2008, sản lượng sản xuất
ethanol của Trung Quốc đã đạt 1 triệu tấn và đang tiếp tục tăng lên. Trung Quốc trở
thành nước nhập khẩu nguyên liệu sắn để sản xuất ethanol từ các quốc gia lân cận như
Thái lan, Việt Nam, Campuchia và Indonesia. Tại Thái Lan và Việt Nam, nhiều nhà
máy sản xuất ethanol sử dụng sắn đã được xây dựng trong giai đoạn từ 2008-2012.
Indonesia, Philippine đã lên kế hoạch sử dụng sắn sản xuất ethanol để pha vào xăng
theo tỷ lệ bắt buộc 5% bắt đầu từ năm 2010. Các nước như


18
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




Lào, Papua New Guinea, đảo quốc Fiji, Nigeria, Colombia và Uganda cũng đang
nghiên cứu thử nghiệm cho sản xuất ethanol [93].
1.1.2.2. Vai trò của cây sắn đối với Việt Nam
Tại Việt Nam, cây sắn đang được trồng rất rộng rãi và là cây lương thực, thức
ăn gia súc quan trọng được xếp vào hàng thứ ba sau lúa, ngô và đang trong q trình
chuyển đổi nhanh chóng từ cây lương thực truyền thống thành cây công nghiệp [3].
Hướng sử dụng nguyên liệu sắn để chế biến tinh bột, cồn sinh học, tinh bột biến
tính, thức ăn gia súc và màng phủ sinh học đang ngày càng được quan tâm.

Năm 2014, tổng diện tích sắn trên cả nước đạt khoảng 551,1 nghìn ha tăng 7
nghìn ha, sản lượng đạt 10,225 triệu tấn, tăng 468 nghìn tấn so với năm 2013, so với
cây ngơ diện tích ngơ đạt khoảng 1,18 triệu ha, tăng 7 nghìn ha và sản lượng khoảng
5,19 triệu tấn, tăng 500 tấn và so với cây lúa tổng diện tích gieo trồng lúa mùa cả
nước đạt xấp xỉ 1,96 triệu ha, năng suất bình quân đạt 49 tạ/ha, sản lượng đạt 9,61
triệu tấn [11]. Cây sắn là nguồn thu nhập quan trọng của các hộ nông dân nghèo do
sắn dễ trồng, ít kén đất, ít vốn đầu tư, phù hợp sinh thái và điều kiện kinh tế nông
hộ. Sắn chủ yếu dùng để bán (48,6%) kế đến dùng làm thức ăn gia súc (22,4%), chế
biến thủ công (16,8%), chỉ có 12,2% dùng tiêu thụ tươi [12].
Sản xuất lương thực là ngành trọng tâm và có thế mạnh của Việt Nam tầm
nhìn đến năm 2020. Chính phủ Việt Nam chủ trương đẩy mạnh sản xuất lúa, ngô và
coi trọng việc sản xuất sắn, khoai lang ở những vùng, những vụ có điều kiện phát
triển. Thị trường xuất khẩu sắn lát và tinh bột sắn Việt Nam dự báo thuận lợi và có
lợi thế cạnh tranh cao do có nhu cầu cao về chế biến bioethanol, bột ngọt, thức ăn
gia súc và những sản phẩm tinh bột biến tính. Diện tích sắn của Việt Nam dự kiến
ổn định khoảng 450 nghìn ha nhưng sẽ tăng năng suất và sản lượng sắn bằng cách
chọn tạo và phát triển các giống sắn tốt có năng suất củ tươi và hàm lượng tinh bột
cao, xây dựng và hồn thiện quy trình kỹ thuật canh tác sắn bền vững và thích hợp
vùng sinh thái [12].
Để thúc đẩy ngành sản xuất nhiên liệu sinh học phát triển, gần đây Việt Nam đã
phát triển chính sách E10 (xăng sinh học gồm 10% ethanol và 90% xăng thông thường)

19
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN