Đặt vấn đề Việt Nam có nguồn tài nguyên di truyền cây có củ đặc biệt phong phú, cây có củ cũng được ghi nhận là một trong những cây lương thực lâu đời nhất và được coi là cây lương thực quan trọng đứng hàng thứ hai sau lúa (Vu Linh Chi và cs, 2008) [55]. Khoai từ [Dioscorea esculenta (Lour.) Burkill] thuộc chi Dioscorea, họ Củ nâu (Dioscoreaceae). Khoai Từ có nhiều tên gọi khác nhau như củ Từ, củ Từ lông, Củ từ gai. Một số tỉnh nước ta trồng củ Từ lông, củ Từ gai là: Ninh Bình, Thanh Hóa, Hà Tĩnh, Quảng Bình (Vu Linh Chi và cs, 2008) [55].
Giá trị dược liệu của khoai từ là vấn đề đã được quan tâm nghiên cứu từ rất lâu. Ở Trung Mỹ những sản phẩm thuốc công nghiệp đều được triết xuất từ Disogenin, một hoạt chất có trong khoai từ và một số loài có quan hệ với Khoai Từ (Vũ Linh Chi và cs, 2005) [14]. Disogenin được dùng để chữa bệnh thấp khớp và các bệnh liên quan đến khớp (Sofowora A,1993) [48], ngoài ra còn để sản xuất các loại thuốc chống viêm, hormone ở nam giới và diosgenin còn có tác dụng ngừa thai (Satour, 2007) [51]. Khoai từ cũng được dùng để trị loét, nhọt, hạ huyết áp, lợi tiểu… Các loài thuộc chi Dioscorea thường được người dân nhân giống vô tính bằng cách sử dụng củ.
Việc sản xuất này bị ảnh hưởng đáng kể bởi một số vi rút và các bệnh nấm (Saleil và cs, 1990) [49]. Thông qua củ bị nhiễm, các loài gây bệnh đó được truyền cho thế hệ sau (Krochmal và cs, 1973) [40], từ đó làm chất lượng củ cũng bị giảm. Hiện nay các nghiên cứu chủ yếu về các loài trong chi Dioscorea là về tác dụng dược lí từ các thành phần hóa học (Aderiyeh và cs,1998) [17], (Aradhana, 1992) [18], (Olayemi, 2007) [45]…các nghiên cứu nhân giống bằng nuôi cấy mô in vitro chưa nhiều. Do đó nhân giống in vitro là cần thiết để bảo tồn, nhân giống Khoai Từ sạch bệnh, đảm bảo chất lượng vì mục đích sử dụng làm dược liệu và trong sản xuất nông nghiệp.
Thành phần môi trường và điều kiện nuôi cấy có ảnh hưởng lớn đến kết quả nuôi cấy. Vì vậy điều chỉnh các thành phần môi trường nuôi cấy và điều kiện sao cho phù hợp là điều quan trọng trong nuôi cấy in vitro. n 2 Xuất phát từ tình hình thực tiễn, tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hƣởng của hàm lƣợng chất khoáng đa lƣợng và cƣờng độ chiếu sáng đến giai đoạn nhân nhanh và ra rễ của cây Khoai Từ [Dioscorea esculenta (Lour.) Burkill] bằng phƣơng pháp in vitro”. Mục đích của đề tài Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lươ ̣ng chất khoáng đa lượng, cường độ chiếu sáng đến khả năng nhân nhanh và ra rễ của cây Khoai Từ bằng phương phápin vitro.
Yêu cầu của đề tài - Xác định ảnh hưởng của KNO3, MgSO4, NH4NO3, FeSO4, CaCl2 đến khả năng nhân nhanh chồi của cây Khoai Từ [Dioscorea esculenta (Lour. - Xác định ảnh hưởng của cường đô ̣ chiế u sáng đến khả năng ra rễ của cây Khoai Từ [Dioscorea esculenta (Lour. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài - Ý nghĩa khoa học của đề tài: + Quá trình nghiên cứu xác định được ảnh hưởng của hàm lượng chấ t khoáng đa lượng, cường đô ̣ chiế u sáng đến khả năng nhân nhanh , ra rễ của cây Khoai Từ; góp phần xây dựng kỹ thuật nhân giống Khoai Từ bằng phương pháp in vitro. + Góp phần phát triển việc nghiên cứu kĩ thuật nhân giống in vitro cây có củ khác.
- Ý nghĩa thực tiễn của đề tài + Kết quả nghiên cứu sẽ giúp xác định ảnh hưởng của một số yếu tố đến quy trình nhân giống Khoai Từ bằng phương pháp in vitro, là cơ sở cho những nghiên cứu về sau. + Kết quả góp phần đáp ứng cho nhu cầu tạo ra cây giống có hiệu quả cho sản xuất, đáp ứng yêu cầu lương thực, thực phẩm, dược liệu. n 3 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Giới thiệu chung về chi Dioscorea 2.
Nguồn gốc và phân loại 2. Nguồn gốc Trên thế giới, họ Củ nâu còn 9 chi, khoảng 650 loài phân bố ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới (Mai Văn Phô, 2011) [8]. Dioscorea là chi thực vật một lá mầm được gọi là Yam. Nó được đặt tên theo nhà vật lí học và thực vật học Hy Lạp cổ đại Dioscorides.
Chi Dioscorea bao gồm 600 loài và có tầm quan trọng đáng kể về kinh tế (Ayensu, 1972) [20], (Coursey, 1967) [26]. Chi Dioscorea được coi là một trong những chi nguyên thủy nhất của Thực vật hạt kín, chúng đã xuất hiện đa dạng ở phía Nam địa cầu vào cuối kỷ Phấn trắng (khoảng 75 triệu năm trước). Dioscorea L là chi lớn nhất trong họ Củ nâu (Dioscoreaceae), trong họ Củ nâu có hơn 95% số loài của chi này (Coursey, 1967) [26]. Những loài thuộc chi này phân bố chủ yếu ở khu vực Đông Nam Á, Châu Phi, Trung Mỹ, Nam Mỹ và các khu vực nhiệt đới hoặc cận nhiệt đới khác, trong khi một số loài xuất hiện ở châu Âu và Bắc Mỹ.
Họ Dioscoreaceae là một đơn vị phân loại chủ chốt trên cả chặng đường tiến hóa của cây một lá mầm và chiếm một vị trí cơ bản trong tất cả các cây một lá mầm còn tồn tại (Chase và cs, 2006) [24], (Dahlgren, 1989) [27]. Phân loại Theo hệ thống thực vật (Võ văn Chi, 2007) [15] chi Củ nâu (Dioscorea L) được phân loại như sau: Giới (regum): Thực vật (plantae) Ngành (phylum): Ngọc lan (Magnoliophyta) Lớp (class): Hành (Liliospida) Phân lớp: Hành (Lilianae) Liên bộ: Hành (Liliales) n 4 Bộ (order): Củ Nâu (Dioscoreales) Họ (family): Củ nâu (Dioscoreaceae) Chi (genus): Củ nâu (Dioscorea L. Đặc điểm thực vật học Họ Củ nâu là một họ thực vật một lá mầm. Họ Củ nâu có một số đặc điểm chính là: Cây leo bằng thân quấn.
Lá mọc sole, ít khi mọc đối, lá đơn hay lá kép chân vịt. Hoa đơn tính khác gốc, hoa nhỏ, đều, mẫu 3, bao hoa phần lớn dính thành ống ngắn, 3 cánh hoa hơi khác với 3 lá đài. Hoa đực có 6 nhị, có khi còn 3 nhị do vòng nhị trong bị tiêu giảm. Hoa cái có 3 lá noãn, tạo thành bầu hạ, 3 ô, mỗi ô 2 noãn.
Quả nang ít khi quả mọng, có 3 cánh chạy dọc theo quả. Hạt nhỏ, thường có cánh. Giới thiệu về cây Khoai Từ [Dioscorea esculenta (Lour. Khoai Từ (Dioscorea esculenta L.) và Khoai Vạc (Dioscorea alata L) là 2 trong số 10 loài quan trọng nhất có giá trị kinh tế của chi Dioscorea, trong các tài liệu nước ngoài thường được gọi là Yams.
Chúng là cây một lá mầm, có bộ nhiễm sắc thể cơ bản là 2n = 20 (Vũ Linh Chi, 2003) [13]. Theo Miege (1954) [44] và Raghvan (1958) [47] trong thực tế có thể gặp các giống có bộ nhiễm sắc thể 2n = 40, 90, 100. Về mối quan hệ giữa nguồn gốc và phân bố của Khoai Từ, loài củ quan trọng thứ hai ở Đông Nam Á vẫn còn ít được biết đến. esculenta có nguồn gốc ở trung tâm đa dạng Ấn Độ.
esculenta có nguồn gốc ở Indo-China. Có tài liệu cho thấy người nông dân Trung Quốc có quá trình canh tác D. esculenta từ thế kỉ 2. Đó là cây lương thực quan trọng ở Đông Nam Á, đặc biệt ở Indonesia, Philippines và từ các đảo Nam Thái Bình Dương tới Guinea.
Khoai Từ có các đặc điểm sau: Rễ Khoai Từ thuộc rễ chùm, ăn ngang trong đất ở độ sâu 30cm, rễ mọc từ gốc thân (ngay tại đầu củ) rễ mập, khi trồng những củ này xuống đất chúng sẽ dài ra n 5 nhanh chóng và trở thành bộ rễ hút nước và thức ăn cho cây. Loại rễ thứ hai là rễ mọc từ thân cây, loại này cũng hấp thụ chất dinh dưỡng nhưng không đáng kể vì chúng quá ngắn và bé. Một số giống Khoai Từ còn có gai trên rễ, trường hợp này phổ biến ở các loài hoang dại (Vũ Linh Chi và cs, 2005) [14]. Thân Khoai Từ không tự đứng thẳng mà phải leo tựa nhờ giàn.
Thân màu xanh hay tím nhỏ, có nhiều lông và gai nhỏ. Thân cây thường cao 2-10m, cũng có khi cao hơn. Hướng xoắn của thân theo chiều sang trái. Thân phân làm nhiều nhánh [14].
Lá của Khoai Từ thuộc loại lá đơn, hình trứng phổ biến hoặc tim và đỉnh lá thường nhọn, mọc sole và có 9-13 hình cung, gốc cuống lá mở rộng và có từ 2-5 gai nhô lên (Vũ Linh Chi và cs, 2005) [14]. Củ của Khoai Từ thuộc loại thân củ, thuộc vùng giữa thân củ và rễ. Củ được hình thành từng khóm và được sinh ra từ đoạn cuối của dải thân bò. Mỗi đoạn thân bò chỉ có một củ nhưng mỗi cây có thể có 5-20 củ.
Củ khác nhau về hình dạng và kích thước nhưng phần lớn củ các giống Khoai Từ có hình trứng và hình ô van. Màu sắc ruột củ thường là màu trắng và trắng ngà. Củ ít phân nhánh. Củ được mọc từng chùm.
Trên củ có nhiều mầm ngủ, tập trung ở phần trên của củ. Màu vỏ củ chủ yếu là nâu đến vàng nhạt (Vũ Linh Chi và cs, 2005) [14]. Hoa Khoai Từ là hoa phân tính có hoa đực và hoa cái riêng rẽ ở trên những cây khác nhau. Hoa đực thường hình thành từ trục bông trong khi hoa cái sinh ra từ nhánh.
Cả trục bông và nhánh đều sinh ra từ nách lá. Hoa đực nhỏ khó nhìn thấy, mỗi hoa có ba lá đài, ba cánh và sáu nhị; cánh và lá đài thường có màu xanh hoặc trắng. Hoa cái to hơn hoa đực, có chiều dài 2mm và 1mm, thường có màu xanh hay màu tím. Hoa cái cũng có ba cánh đài, ba cánh hoa và bộ nhụy mọc ngắn, bộ nhụy có ba bầu nhụy, mỗi nhụy có 2 noãn (Vũ Linh Chi và cs, 2005) [14].
Quả Khoai Từ thuộc dạng quả nang, khô có nhiều ngăn với đường kính khoảng 1-2 cm. Quả có ba ngăn, vỏ dễ nứt, điểm nối của ngăn kéo dài ra thành cánh phẳng. Mỗi ngăn quả có hai hạt (Vũ Linh Chi và cs, 2005) [14]. n 6 Hạt của Khoai Từ thường thường nhỏ, dẹt và được bao quanh bởi màng.
Hạt lấy từ giống ra hoa, kết hạt thường không nảy mầm hoặc có nảy mầm nhưng tỷ lệ thấp (Vũ Linh Chi và cs, 2005) [14]. Một số hình ảnh của cây khoai Từ a, b- Củ; c- Thân, lá 2. Giá trị của một số loài cây thuộc chi Củ nâu (Dioscorea L. Giá trị dinh dưỡng Theo số liệu nghiên cứu của USDA (United States Department of Agriculture), trong củ Khoai Từ có chứa khá nhiều chất dinh dưỡng khác nhau.
Phân tích thành phần trong 100g phần củ Khoai Từ có một số chất chính sau: Bảng 2.