MỞ ĐẦU Rong Bắp sú – Kappaphycus striatus thuộc ngành rong đỏ (Rhodophyta), phân bố chủ yếu ở vùng biển nhiệt đới, trong các thủy vực biển hở ven bờ nơi có sự trao đổi nước, độ mặn cao ổn định, nước trong và cường độ ánh sáng (CĐAS) cao…. Rong Bắp sú không chỉ giàu chất xơ thô, sắt, axit béo omega-3, chất chống oxy hóa mà còn chứa các hợp chất có hoạt tính sinh học phục vụ cho ngành dược phẩm và sinh học. Vì vậy, rong Bắp sú được sử dụng làm nguyên liệu để chiết xuất Kappa – carrageenan, làm phân bón nông nghiệp và ethanol sinh học. Năm 2005, Việt Nam đã di trồng thành công loài rong Bắp sú có nguồn gốc từ Phillipines.
Những năm đầu mới di trồng, rong có tốc độ tăng trưởng (TĐTT) cao và có thể trồng quanh năm ở những vực nước có độ mặn cao ổn định. Vì vậy, nghề nuôi trồng rong Bắp sú góp phần xóa đói giảm nghèo và đã thành công trong việc bảo đảm sinh kế cho nhiều cộng đồng cư dân ven biển. Tuy nhiên, sau gần hai mươi năm di trồng, rong Bắp sú phân bố ngoài tự nhiên hiện tại đã không giữ được đặc tính sinh học và chất lượng carrageenan như ban đầu. Bên cạnh đó, nhu cầu sử dụng rong biển thô và những sản phẩm từ rong ngày càng tăng trong khi sản lượng rong Bắp sú đã không đáp ứng đủ nhu cầu tiêu thụ trên thế giới.
Tại Việt Nam, từ khi di trồng thành công đến nay, phương pháp sinh sản sinh dưỡng là phương pháp duy nhất được sử dụng để nhân giống trong nuôi trồng loài rong này. Việc nhân giống bằng phương pháp sinh sản sinh dưỡng nhiều năm không có chọn lọc đã dẫn đến rong giống bị sự suy giảm sức sống và bị thoái hóa. Hơn nữa, dưới tác động của điều kiện sinh thái, rong đã bị biến đổi về: TĐTT, hàm lượng cũng như chất lượng carrageenan. Đặc biệt, trong những năm gần đây, ảnh hưởng của biến đổi khí hậu dẫn đến dễ bùng phát dịch bệnh, từ đó làm cho năng suất và chất lượng rong cũng giảm một cách đáng kể.
Trong số các phương pháp nhân giống được sử dụng trong nghiên cứu rong biển, nuôi cấy in vitro là một phương pháp nhân giống ít phụ thuộc vào thời tiết, đáp ứng số lượng giống rong lớn và là con đường tạo được nguồn rong giống sạch bệnh, kháng bệnh, năng suất cao, chống chịu được với sâu bệnh và phát triển tốt trong điều kiện nghèo dinh dưỡng. Nuôi cấy in vitro đã được coi là một phương pháp thay thế để sản xuất rong biển sạch, không nhiễm bệnh để canh tác bền vững và cung cấp nguyên 2 liệu cho các ngành công nghiệp khác nhau bao gồm cả sản xuất thực phẩm. Rong biển có nguồn gốc từ nuôi cấy in vitro cũng có nồng độ Asen, Cadimi và Chì thấp hơn so với rong biển có nguồn gốc tự nhiên. Thêm vào đó, TĐTT của rong có nguồn gốc nuôi cấy in vitro nhanh hơn 1,5 – 1,8 lần so với giống truyền thống.
Đặc biệt, rong có khả năng sinh trưởng tốt trong điều kiện nhiệt độ cao cũng như kháng được mầm bệnh trắng nhũn thân. Hơn thế nữa, rong có nguồn gốc nuôi cấy in vitro có hàm lượng và chất lượng carrageenan cao hơn, giá trị dinh dưỡng tốt hơn so với rong có nguồn gốc từ sinh sản sinh dưỡng. Tuy nhiên, cho đến nay những nghiên cứu về đặc điểm sinh học cũng như nhân giống rong này đặc biệt là nhân giống in vitro còn hạn chế. Do đó, nhằm nghiên cứu sự biến đổi đặc điểm sinh học của một số dòng rong Bắp sú sau gần hai mươi năm di trồng, qua đó chọn được dòng rong vượt trội thích nghi cao với điều kiện sinh thái của vùng biển Việt Nam để tiến hành nhân giống dựa trên kết hợp phát huy những ưu điểm của công nghệ nuôi cấy in vitro, nghiên cứu sinh tiến hành thực hiện luận án: “Nghiên cứu sinh học, sinh thái và nhân giống rong Bắp sú – Kappaphycus striatus (F.
Schmitz) Doty ex P. Mục tiêu nghiên cứu của luận án Tìm được dòng rong có đặc điểm sinh học phù hợp để làm vật liệu nghiên cứu tạo ra nguồn giống chất lượng cao bằng phương pháp nuôi cấy in vitro. Nghiên cứu để tìm ra các điều kiện nuôi cấy in vitro thích hợp cho các quá trình phát sinh hình thái khác nhau (cảm ứng mô sẹo, phát sinh phôi và tái sinh cây con hoàn chỉnh…) của rong Bắp sú. Đánh giá chất lượng cây giống có nguồn gốc in vitro của rong Bắp sú thông qua khả năng thích nghi ngoài tự nhiên, hàm lượng cũng như chất lượng carrageenan.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Các dòng rong thuộc loài rong Bắp sú được nuôi trồng ở vịnh Vân Phong và vịnh Cam Ranh thuộc tỉnh Khánh Hòa. Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu đặc điểm sinh học và sinh thái của các dòng rong Bắp sú đang được nuôi trồng tại vịnh Vân Phong và Cam Ranh sau gần hai mươi năm di trồng. Lựa chọn dòng rong có đặc điểm sinh học tốt nhất để nghiên cứu quy 3 trình nhân giống in vitro. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Ý nghĩa khoa học: Xác định dòng rong có TĐTT, tỉ lệ khô tươi, hàm lượng và chất lượng carrageenan tốt nhất, phù hợp nhất trong điều kiện sinh thái của vùng biển Việt Nam hiện nay.
Cung cấp dữ liệu khoa học về vi nhân giống rong Bắp sú bằng phương pháp nuôi cấy in vitro. Ý nghĩa thực tiễn: Xác định được phương pháp tái sinh và nhân giống hiệu quả đối với rong Bắp sú bằng kỹ thuật nuôi cấy in vitro. Đây là một bước tiến quan trọng nhằm cung cấp nguồn giống cho phát triển nuôi trồng rong Bắp sú ở quy mô lớn, góp phần lưu giữ nguồn gen, thay thế nguồn giống từ phương pháp sinh sản sinh dưỡng hiện nay đang làm thoái hóa nguồn giống ngoại nhập. Những đóng góp mới của luận án Cung cấp dữ liệu cụ thể về đặc điểm sinh học, sinh thái của các dòng rong thuộc loài rong Bắp sú sau gần hai mươi năm di trồng ở vịnh Vân Phong và vịnh Cam Ranh, Khánh Hòa.
Sử dụng nano bạc như là chất khử trùng mới trong nuôi cấy in vitro rong biển. Cung cấp dữ liệu về quá trình phát sinh phôi vô tính và xây dựng quy trình nhân giống rong Bắp sú bằng phương pháp nuôi cấy in vitro. Luận án đóng góp cho công tác đào tạo và giảng dạy về lĩnh vực nuôi cấy in vitro thực vật nói chung và rong biển nói riêng. Giới thiệu về rong Bắp sú 1.
Hệ thống phân loại Trước đây, loài rong Bắp sú (Kappaphycus striatus) được định danh là Eucheuma striatum Schmitz và xếp vào chi Eucheuma thuộc họ Solieriaceae, bộ Gigartinales, lớp Eucheumatoideae, ngành Rhodophyta. Đến năm 1989, dựa vào thành phần hóa học có chứa chủ yếu là Kappa-carrageenan của một số loài trong chi Eucheuma, Doty đã tách ra một chi mới, đặt tên là Kappaphycus và xếp loài rong Bắp sú vào chi này mang tên K. Năm 1996, Liao đã hiệu chỉnh thành K. Hệ thống phân loại Giới : Plantae Ngành : Rhodophyta, Wettstein Lớp : Florideophyceae, Cronquist Bộ : Gigartinales, F.
Schmitz Họ : Solieriaceae, J. Agardh Chi : Kappaphycus, Doty Loài : K. Schmitz, 1895) Doty ex P. Silva, 1996 Tên tiếng việt: Rong Bắp sú [2].
Rong Bắp sú có nhiều dòng khác nhau, trong đó có 6 dòng đang được nuôi trồng phổ biến trên thế giới đó là: Kab Kab sitangkai, Tawi – Tawi: Dòng rong Kab Kab Red Payaka Hingutanan Is., Bohol: Dòng rong đỏ Payaka Green Sacol Green Is., Roxas, Palawan: Dòng rong xanh Sacol Brown Sacol Tuluk sangay, zamboanga City: Dòng rong nâu Sacol Brown Payaka Hingutanan Is., Bohol: Dòng rong nâu Payaka Green Sacol Tando, Guimaras: Dòng rong xanh Sacol Trong số những dòng rong trên, ba dòng rong (nâu Sacol, xanh Sacol và nâu Payaka) có những đặc tính sinh học vượt trội và được trồng phổ biến ở đảo Coco, Philippines. Vì vậy, năm 2005, ba dòng này đã được di trồng vào vùng biển các tỉnh miền Trung, Việt Nam (Hình 1. Hình thái của một số dòng thuộc loài rong Bắp sú được di trồng vào Việt Nam A: Dòng rong nâu Sacol B: Dòng rong nâu Payaka C: Dòng rong xanh Sacol 1. Một số đặc điểm sinh học và sinh thái 1.
Đặc điểm hình thái Tản rong Bắp sú có cấu tạo thân hình trụ đặc, thường tròn hay hơi dẹp và nhiều nhánh. Thân dạng bò hoặc thẳng, cao khoảng 20 – 25 cm, đường kính thân chính và nhánh 1 – 2 cm. Phân nhánh dày 3 – 4 lần, theo kiểu đối nhau, mọc vòng, chạc hai không đều. Nhánh chót ngắn, đỉnh nhánh chia chạc hai có đầu vuốt nhọn hoặc tù.
Khi sờ vào rong Bắp sú ta thấy các nhánh rong hơi dẻo và mềm [4]. Dòng rong nâu Sacol (Hình 1. A) có màu xanh nâu đến nâu, màu nâu của dòng này thay đổi nhẹ liên quan đến cường độ ánh sáng (CĐAS). Các nhánh rong trơn bóng, khoảng cách giữa hai nhánh 1 – 4 cm, đỉnh nhánh chia chạc hai với đầu nhọn [4].
Dòng rong nâu Payaka (Hình 1. B) có màu từ nâu nhạt đến nâu đậm hoặc nâu đỏ, màu nâu thay đổi đậm hay nhạt liên quan đến CĐAS vào các mùa khác nhau trong một năm. Rong thô và sần sùi, bề mặt nhánh có nhiều u lồi, khoảng cách giữa hai nhánh 1 – 3 cm. Đỉnh nhánh cùn hoặc tròn [4].
Dòng rong xanh Sacol (Hình 1. C) có đặc điểm phân nhánh tương tự dòng rong nâu Sacol nhưng có màu xanh lá cây hay xanh ngọc, màu xanh của dòng này thay đổi nhẹ liên quan đến CĐAS [4]. Đặc điểm sinh trưởng và phát triển Rong Bắp sú là loài hẹp muối, chỉ sinh trưởng và phát triển tốt ở độ mặn từ 6 27‰ đến 33‰. Ở độ mặn dưới 20‰ kéo dài nhiều ngày, rong ngừng phát triển và chết sau một tuần; độ mặn cao 35 – 40‰ thì rong bị ức chế sinh trưởng [5].
Nhiệt độ nước thích hợp nhất cho rong Bắp sú sinh trưởng và phát triển là từ 25°C đến 30°C; khi nhiệt độ nước cao hơn 31°C thì rong tăng trưởng chậm còn ở nhiệt độ thấp hơn 15°C rong bị chết [6]. Nhu cầu muối khoáng (chủ yếu là muối nitơ và photpho) đối với rong Bắp sú cao trong điều kiện nhiệt độ cao và ánh sáng mạnh. Trong điều kiện nước biển tự nhiên và trao đổi thường xuyên, hàm lượng khoáng đã đủ cho rong sinh trưởng và phát triển [5]. Trong điều kiện tự nhiên, CĐAS thích hợp nhất là 585 – 975 μmol photons.s-1, CĐAS quá cao hay quá thấp đều ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của rong [7].
Rong phát triển tốt ở vùng nước thường xuyên trao đổi nước.