MỞ ĐẦU Khoai môn (Colocasia esculenta L.) là cây có củ được trồng ở khắp các châu lục trên thế giới. 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 (Brown, A.
Protein globulin (G1 và G2) trong củ khoai sọ có vai trò quan trọng trong cơ chế chống côn trùng và nấm bệnh (Yang, A. Với nhu cầu và tiêu chí tiêu dùng ngày càng tăng, thì các sản phẩn khoai môn - sọ còn được sử dụng trong công nghiệp chế biến thực phẩm như các sản phẩm: sấy khô, đóng hộp, bột dinh dưỡng… Cây khoai môn, sọ là một trong số ít các cây trồng có khả năng phát triển tốt trên đất trống đồi trọc. Theo nhiều nguồn tài liệu công bố, khoai môn có vai trò như nguồn lương thực chính của nhiều nước ở quần đảo Thái Bình Dương, khoai môn được coi như là cây “khoai tây” của vùng nhiệt đới. Khoảng 400 triệu người sử dụng khoai môn trong bữa ăn với tỷ lệ khá lớn, đặc biệt ở các nước Thái Bình Dương (Ivancic, 1992).
Vì thế khoai môn được trồng ở khắp các châu lục trên thế giới. Theo công bố của FAO (2001), diện tích khoai môn là khoảng 1,463 triệu ha với tổng sản lượng 8,974 triệu tấn một năm. Ở Việt Nam, khoai môn đã được biết đến và được trồng từ rất lâu đời ở hầu hết các vùng sinh thái, và đã trở thành đặc sản quý của nhiều vùng. Ở miền Bắc, khoai môn chủ yếu được trồng ở các tỉnh miền núi và trung du với quy mô gia đình.
Chính vì vậy các sản phẩm tạo ra chủ yếu phục vụ cho nhu cầu ăn tươi mà chưa đáp ứng nguyên liệu ở quy mô công nghiệp. Khoai môn sọ được trồng ở nhiều vùng khác nhau và nhiều giống khoai môn sọ bản địa 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),…. 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 1 Nguyễn Thị Phương Dung Sinh học thực nghiệm TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn Thạc sĩ khoa học Cao học K16 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 Khoai môn sọ thường được trồng từ củ giống theo phương pháp vô tính (Ivancic, 1992) do đó đã hạn chế sự đa dạng của loại cây này. Trong sản xuất, người dân chủ yếu trồng bằng các củ con, củ cái nhỏ, do đó người nông dân cần lượng củ lớn để làm giống cho vụ sau. Mặt khác, việc nhân giống vô tính lâu đời đã làm cho các giống môn bị nhiễm bệnh và nhanh chóng bị thoái hóa. 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.
Vì vậy các giống khoai môn sọ đang có xu hướng ngày càng bị thoái hoá nên đã làm giảm cả về năng suất và chất lượng củ khoai môn sọ. Do đó, việc cần thiết phải duy trì lưu giữ và bảo quản các giống khoai môn sọ bản địa đầu dòng để cung cấp cho sản xuất củ giống có chất lượng cao. Hiện nay, kỹ thuật bảo quản nguồn vật liệu cây trồng thường áp dụng hai phương pháp đó là phương pháp bảo quản in situ (bảo quản tại chỗ trong điều kiện sinh thái tự nhiên) và ex situ (bảo quản trong điều kiện nhân tạo tối ưu). Trong đó phương pháp bảo quản ex situ đóng vai trò quan trọng để lưu giữ được các ngân hàng gen và nó được sử dụng rộng rãi cho nhiều đối tượng cây trồng.
Trên cơ sở đó chúng tôi tiến hành đề tài “Nghiên cứu kỹ thuật bảo quản in vitro một số giống khoai môn bản địa (Colocasia esculenta)”. 2 Nguyễn Thị Phương Dung Sinh học thực nghiệm TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn Thạc sĩ khoa học Cao học K16 Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Giới thiệu chung về cây khoai môn 1.
Nguồn gốc, phân loại cây khoai môn Khoai môn, tên la tinh Colocasia esculenta (L.) Schott, là cây lấy củ, chi Colocasia, họ Araceae (họ Ráy). Khoai môn bắt đầu lan truyền từ rất sớm trong các vùng nhiệt đới. Đặc biệt ở vùng Châu Á Thái Bình Dương khoai môn đã là cây lương thực hơn 2000 năm. Những vấn đề về nguồn gốc, sự thuần hóa và phổ biến khoai môn, khoai sọ đã được nghiên cứu bởi nhiều nhà khoa học từ những năm 50 của thế kỷ 20.
Đa số các tác giả đều khẳng định rằng đây là một vấn đề không đơn giản để xác định trung tâm nguồn gốc. Tuy nhiên, gần đây nhiều tác giả đều thống nhất rằng rất nhiều dạng hoang dại và dạng trồng của cây khoai môn, sọ có nguồn gốc tại các dải đất kéo dài từ Đông Nam Ấn Độ và Đông Nam Á tới Papua New Guinea và Melanesia (Onwueme, 1999; Kreike, 2004; Nguyễn Thị Ngọc Huệ, Đinh Thế Lộc, 2005). Lịch sử trồng trọt cũng bắt đầu từ những vùng đất này. Vào khoảng 100 năm trước công nguyên, khoai môn được trồng ở Trung Quốc và Ai Cập.
Trong thời tiền sử, sự trồng trọt được mở rộng tới quần đảo Thái Bình Dương. Sau đó nó được đưa đến các vùng Địa Trung Hải rồi tới Tây Phi, từ Tây Phi và sau đó theo tàu nô lệ đến Caribe. Ngày nay, khoai môn được trồng phổ biến ở khắp các vùng nhiệt đới cũng như ôn đới ấm áp (Onwueme, 1999, Mai Thạch Hoành, Nguyễn Công Vinh, 2003; Nguyễn Thị Ngọc Huệ, Đinh Thế Lộc, 2005). Ở Việt Nam, khoai môn được thuần hoá sớm, đặc biệt là khoai môn nước được thuần hóa trước cả cây lúa (cách đây khoảng 10000–15000 năm).
Tuy nhiên, hiện nay nó không còn giữ vai trò chính trong sản xuất lương thực vì đã được thay thế bằng cây lúa và các cây trồng khác (Nguyễn Thị Ngọc Huệ, Đinh Thế Lộc, 2005). 3 Nguyễn Thị Phương Dung Sinh học thực nghiệm TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn Thạc sĩ khoa học Cao học K16 Cây khoai môn sọ thuộc chi Colocasia là một trong những loài được trồng phổ biến ý có giá trị kinh tế hơn cả. Hai loài đầu tiên của chi Colocasia được Linnes mô tả năm 1753 là Arum Colocasia và Arum esculentum. Năm 1789, hệ thống phân loại học các cây họ Ráy mới được Heinrich Wilhelm Schott chính thức đưa ra, ông cũng đặt tên cho hai loài trên là Colocasia esculenta và Colocasia antiquorum.
Cho đến thế kỉ XX đã có rất nhiều công trình nghiên cứu phân loại các loài trong chi khoai môn sọ dựa trên đặc điểm hình thái hoa và cơ quan sinh dưỡng nhưng vì có lịch sử lâu dài trong nhân giống vô tính nên vấn đề phân loại thực vật trong chi này còn nhiều điểm chưa thống nhất. Ở nước ta trong những năm gần đây, thực hiện quyết định của Thủ tướng Chính phủ về “Kế hoạch hành động đa dạng sinh học Việt Nam”, dự án “Thành lập ngân hàng gen quốc gia những loài thực vật hữu ích” của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã và đang được triển khai tại Viện Khoa học và Kỹ thuật nông nghiệp Việt Nam. Qua những năm thực hiện đề tài Bảo tồn quĩ gen cây trồng, Trung tâm đã bảo quản duy trì gần 500 mẫu giống của 5 loài cây thuộc họ ráy, trong đó khoai môn sọ chiếm 436 mẫu giống. Hiện nay theo điều tra của viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật Việt Nam thì họ Ráy ở Việt Nam có 23 chi và 120 loài, trong chi Khoai môn (Colocasia) có 2 loài.
Tuy nhiên, các nghiên cứu phân loại chủ yếu sử dụng các tài liệu đã có từ trước hay chỉ mới dừng lại ở mức độ nhận dạng của các chi. Cho đến nay, vẫn chưa có một khóa định loại các loài trong họ Ráy nói chung và trong chi Khoai môn (Colocasia) nói riêng (Phạm Hoàng Hộ, 1999; Võ Văn Chi, 2003). Số lượng NST trong bộ NST lưỡng bội của giống khoai môn sọ nghiên cứu được là: 2n = 22, 26, 28, 38, 42, 56 trong đó phổ biến nhất là hai dạng 2n = 28 và 2n = 42. Sự sai lệch số lượng NST của giống khoai môn sọ có thể do sự phát sinh đột biến đa bội và được duy trì thuận lợi nhờ sinh sản sinh dưỡng (Peter J.
4 Nguyễn Thị Phương Dung Sinh học thực nghiệm TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn Thạc sĩ khoa học Cao học K16 Khoai môn trồng lấy củ là loài Colocasia esculenta được phân thành hai nhóm chính (Onwueme, 1999; Kreike, 2004). esculenta có đặc điểm là củ chính rất to có hình trụ dài, xuất hiện vài củ con có ích thước nhỏ. Khoai môn này ở Việt Nam thường được gọi là khoai cao, khoai tàu. Hầu hết các giống thuộc nhóm này đều có bộ nhiễm sắc thể cơ bản 2n = 28.
antiquorum được phân biệt là có một củ chính nhỏ có hình cầu với nhiều củ con có kích thước to mọc xung quanh củ chính. Hầu hết các giống thuộc nhóm này đều có bộ nhiễm sắc thể cơ bản n = 14, thường dạng trồng trọt là dạng tam bội 3n = 42. Tuy nhiên cũng có nhóm mang nhiều đặc tính trung gian giữa 2 nhóm trên. Tình hình sản xuất khoai môn trên thế giới Khoai môn là cây có khả năng thích nghi cao với điều kện ngoại cảnh và có khả năng chống chịu được với điều kiện bất thuận như: khả năng chịu bóng râm, chịu mặn, đất có độ ẩm cao,… do đó chúng được phân bố khá rộng rãi.
Khoai môn, khoai sọ là cây lương thực chủ yếu ở nhiều đảo vùng Nam Thái Bình Dương như: Tonga, Tây Samoa, Papua New Guinea, do đặc tính chịu được bóng râm nên chúng thường được trồng trong các vườn cây lâu năm như chuối, dừa, cam, quýt, cọ dầu và đặc biệt là ca cao. Khoai môn Thái Bình Dương có năng suất cao hơn khoai môn - sọ Châu Á. Theo số liệu thống kê của tổ chức Lương thực và Nông nghiệp thế giới (FAO) tính đến năm 2001, diện tích trồng khoai môn - sọ trên thế giới đạt 1,463 triệu ha, năng suất bình quân đạt 6,13 tấn/ha và tổng sản lượng đạt 8,974 triệu tấn.