Đặt vấn đề: Khoai tây là loài cây nông nghiệp ngắn ngày, trồng lấy củ chứa tinh bột. Chúng là loại cây trồng lấy củ rộng rãi nhất thế giới và là loại cây trồng phổ biến thứ tư về mặt sản lượng tươi - xếp sau lúa, lúa mì và ngô. Khoai tây có vai trò chính trong việc đảm bảo an ninh lương thực toàn cầu. Nó là lương thực chính cho hàng tỷ người trên toàn cầu, bao gồm hàng triệu người nghèo ở miền đông Ấn Độ, Bangladesh và các khu vực miền núi của Trung Quốc.
Ở Việt Nam, khoai tây được trồngkhá rộng rãi vào vụ đông ở miền Bắc và đóng vai trò làm thực phẩm là chủ yếu. Cây khoai tây là cây trồng vụ đông cho hiệu quả kinh tế cao nhưng khá nhạy cảm với điều kiện canh tác, sâu bệnh, phân vô cơ và thuốc bảo vệ thực vật (BVTV). Tuy nhiên, cũng như các cây trồng khác, khi diện tích gieo trồng tăng, kéo theo áp lực cung cấp giống, cũng như khả năng kiểm soát sâu bệnh hại và do vậy có thể dẫn tới lây lan phát triển thành dịch, giảm năng suất nghiêm trọng. Việt Nam là nước đang phát triển, với 70% dân số có thu nhập từ sản xuất nông nghiệp và các nghề liên quan đến nông nghiệp.
Cùng với sự gia tăng dân số, đô thị hóa dẫn tới thu hẹp ruộng đất gây sức ép tăng sản lượng nông nghiệp. Những năm gần đây, canh tác nông nghiệp ở nước ta ngày càng trở nên thiếu an toàn do việc sử dụng phân bón vô cơ và thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) tuỳ tiện, không hợp lý đã dẫn đến hậu quả là các loài thiên địch cũng bị tiêu diệt, hiệu quả sử dụng thuốc ngày càng giảm, sâu bệnh lưu truyền qua các vụ gây nên những trận dịch hại lớn, ảnh hưởng không nhỏ đến thu nhập của người sản xuất. Những chi phí cho thuốc BVTV, phân vô cơ đã làm cho giá thành sản phẩm nông nghiệp nâng cao nhưng chất lượng nhưng chất lượng và độ an toàn lại không đảm bảo. Ngoài ra, việc sử dụng phân bón vô cơ và thuốc BVTV bừa bãi đã dẫn tới tồn đọng dư lượng trong sản phẩm nông nghiệp, trong đất, nước ngầm gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe vật nuôi và con người.
1 Nhằm khắc phục những bất lợi của việc sử dụng quámức phân bón hóa, hạn chế ô nhiễmmôi trường, việc nghiên cứu tìm ra những giải pháp thay thế và vẫn duytrì sản lượng khoai tây, thân thiện với môi trường là vấn đề cấp bách hiện nay. Đã và đang có nhiều nghiên cứu ứng dụng phân bón vi sinh học trong nông nghiệp. Đây là một trong những biện pháp làm tăng độ phì nhiêu cho đất và hạn chế ô nhiễmmôi trường, tuy nhiên giá thành các loại phân này vẫn còn cao do phải vận chuyển số lượng lớn từ nơi sản xuất đến đồng ruộng. Một số chủng vi sinh vật (VSV) cộng sinh có khả năng tiết ra các chất điều tiết sinh trưởng thực vật như: ABA, IBA, auxin…, là những chất điều tiết sinh trưởng cũng như các chất sơ cấp, thứ cấp có thể có tác dụng có lợi đối với cây trồng.
Do vậy, đã có nhiều nghiên cứu sử dụng VSV cộng sinh với các cây trồng nuôi cấy mô vừa có khả năng giúp cây trồng phát triển tốt mà không cần bổ sung hoặc giảm các chất dinh dưỡng, chất điều tiết sinh trưởng từ bên ngoài. Các vi sinh vật này cộng sinh trong điều kiện in vitro qua các lần cấy chuyển hay thậm chí ngoài môi trường tự nhiên chúng sẽ phát huy tác động có lợi lâu dài và do vậy sẽ là hướng ứng dụng rất lớn đặc biệt cho các cây trồng lâm nghiệp hay cây lâu năm hoặc với cây trồng đòi hỏi sự có mặt của các chủng vi sinh vật nhất định. Phân bón vi sinh chỉ có tác dụng khi các chủng vi sinh vật có trong phân bón sinh trưởng, phát triển, tương tác với môi trường xung quanh dẫn tới sự trao đổi chất với môi trường (trong đó có cây trồng) và do vậy có tác dụng có lợi tới cây trồng. Chính vì vậy, trong một số điều kiện nhất định, chế phẩm vi sinh vật đã không có tác dụng như mong muốn (có thể do các chủng VSV không được tạo điều kiện sinh trưởng phát triển thích hợp hoặc VSV không được tiếp xúc với cây trồng đặc biệt với các vi sinh vật nội sinh trong hệ rễ.
Để khắc phục được hiện tượng trên, việc nghiên cứu và tìm ra các loại vi khuẩn nội sinh có khả năng kích thích sinh trưởng, phát triển cây trồng và là một nhu cầu cấp thiết.Nuôi cấy mô thực vật là một trong những ứng dụng đạt được nhiều thành công nổi bật của công nghệ sinh học thực vật.Với những thuận lợi cơ bản sau: Nhân giống nhanh với số lượng lớn, có thể 2 tiến hành ở một số loài thực vật mà biện pháp nhân giống thông thường không thể thực hiện được. Tạo ra cây giống sạch bệnh và tương đối đồng đều về mặt di truyền, có thể sản xuất ra cây giống quanh năm, có thể sử dụng cây nhân giống từ phương pháp nuôi cấy mô để làm cây mẹ cho các bước nhân tiếp theo. Hiệu quả kinh tế cao, đối với người mua cây cấy mô về sản xuất kinh doanh nhanhthu hồi vốn. Đề tài này bước đầu nghiên cứu khảo sát các đặc điểm sinh học và đánh giá tiềm năng ứng dụng của một số chủng giống VSV nội sinh phân lập được từ đó làm cơ sở cho các ứng dụng tiếp theo vào trong sản xuất và sử dụng các nhóm vi sinh vật có lợi như một loại phân bón nâng cao năng xuất và chất lượng sản phẩm.Xuất phát từ những lí do trên chúng tôi tiến hành đề tài: “Khảo sát đặc điểm sinh học và đánh giá tiềm năng ứng dụng của một số chủng giống vi sinh vật nội sinh trong cây khoai tây”.
Mục đích nghiên cứu và yêu cầu đề tài 1. Mục đích nghiên cứu Khảo sát được đặc điểm sinh học và đánh giá được tiềm năng ứng dụng của một số chủng giống vi sinh vật nội sinh trong cây khoai tây. Yêu cầu đề tài Khảo sát đặc tính của một số chủng vi khuẩn nội sinh trong cây khoai tây: đánh giá khả năng sinh tổng hợp IAA, phân giải lân, cố định đạm,…của các chủng giống vi sinh vật. Nghiên cứu ảnh hưởng của các chủng vi khuẩn nội sinh đến khả năng nảy mầm của một số hạt giống cây trồng (rau cải ngọt , rau cải cúc, rau mùi).
Nghiên cứu ảnh hưởng của VSV nội sinh đến khả năng sinh trưởng của cây khoai tây Solara trong điều kiện in vitro. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài 1. Ý nghĩa khoa học Kết quả nghiên cứu góp phần cung cấp nguồn dữ liệu về các vi khuẩn nội sinh trong cây khoai tây và tiềm năng ứng dụng của chúng trong nuôi cấy mô cây khoai tây. Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu góp phần ứng dụng các vi khuẩn nội sinh để sản xuất các chế phẩm sinh học nhằm thúc đẩy tăng trưởng ở thực vật và kiểm soát sinh học với các tác nhân gây bệnh, góp phần xây dựng nền nông nghiệp sạch và bền vững.
4 PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LI U 2. Giới thiệu về nuôi cấy mô, tế bào Nuôi cấy mô, tế bào thực vật và phương pháp cần thiết trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu cơ bản và ứng dụng của ngành sinh học. Kỹ thuật nuôi cấy mô hay phương pháp vi nhân giống có thể sản xuất ra một số lượng lớn cây trồng sạch bệnh, đồng nhất về mặt di truyền, có cùng đặc tính sinh lý và phát sinh hình thái (Jeong và ctv 1995), có thể duy trì và bảo quản nhiều giống cây trồng quý hiếm hoặc loại bỏ các mầm bệnh để phục tráng giống cây trồng. Lịch sử nuôi cấy mô, tế bào thực vật 2.
Thế giới Theo Vũ Văn Vụ và ctv (2006) thì lịch sử nuôi cấy mô tế bào thực vật có các mốc thời gian quan trọng sau: Năm 1902,Habeslandt nhà thực vật học người Đức đã đặt nền móng đầu tiên cho nuôi cấy mô tế bào thực vật. Ôngđưa ra giả thuyết về tính toàn năng của tế bào trong cuốn sách “Thực nghiệm về nuôi cấy mô tế bào tách rời”.Theo ông, mỗi tế bào bất kỳ của cơ thể sinh vật nào đều mang toàn bộ lượng thông tin di truyền của cơ thể đó và có khả năng phát triển thành cơ thể hoàn chỉnh khi gặp điều kiện thuận lợi. Tuy nhiên những thí nghiệm của Haberlandt với các tế bào mô mềm, biểu bì đã bị thất bại, do chúng không thể phân chia được. Năm 1922, Kotte là học trò của Haberlandt cùng với Robbins đã lặp lại các thí nghiệm của Haberlandt với đỉnh sinh trưởng tách từ đầu rễ một cây hòa thảo (cây ngô).
Hai tác giả đã nuôi được trong một thời gian ngắn trên môi trường lỏng có chứa đường glucozo, muối khoáng và thu được hệ rễ nhỏ. Năm 1932, bắt đầu giai đoạn thứ 2 của lịch sử nuôi cấy mô, tế bào thực vật, khi White đã duy trì được sinh trưởng của đầu rễcàchua (Lycopersiconesculenturn) trong một thời gian khá dài, trên môi trường lỏng có chứa đường, một số muối khoáng và dịch chiết nấm men. Theo hướng khác, Gautheret nghiên cứu nuôi cấy mô tượng tầng của cây gỗ và đã tìm ra môi trường trong nuôi cấy của hàng 5 loạt vitamin nhóm B cũng được phát hiện như: vitamin B1, B6, B3… Nuôi cấy mô thực vật có nhiều thuận lợi hơn khi Went và Thimann tìm ra được chất kích thích sinh trưởng đầu tiên, sau đó xác định là acid indole axetic (IAA) và được Kogl tách chiết, tinh chế thành công. Năm 1939, Gautheret và Nobectacet duy trì được sự sinh trưởng của mô sẹo cà rốt (Daucus caota) trong một thời gian dài.
Năm 1941, Van Overbeck đã chứng minh tác dụng tốt của nước dừa trong nuôi cấy phôi cây họ cà. Sau đó Stewart và Milles (1952) cũng xác nhận tầm quan trọng của nước dừa trong nuôi cấy mô sẹo và phát sinh phôi ở cà rốt. Năm 1954, Skoog phát hiện chế phẩm thủy ngân của tinh dịch cá bẹ có tác dụng kích thích sinh trưởng rất rõ rệt trong nuôi cấy các mảnh mô thân cây thuốc lá. Trong khoảng thời gian từ 1954–1959, kỹ thuật nuôi cấy tế bào đơn đã được phát triển và hoàn thiện dần.
Melcher và Beckman đã nuôi cấy các tế bào đơn trong các bình dung tích lớn có sục khí và bổ sung chất dinh dưỡng định kỳ. Khả năng nuôi cấy các tế bào thực vật và tái tạo được cây hoàn chỉnh từ tế bào đã mở ra triển vọng mới cho chọn dòng đột biến, sản xuất các chất trao đổi thứ cấp.