Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Cây Xạ can, tên dân gian thường gọi là rẻ quạt hoặc lưỡi dòng, có tên khoa học là Belamcanda chinensis (L.) DC, thuộc họ Lay ơn (Iridaceae). Đây là loài thân thảo sống nhiều năm, thân rễ bò ngang phân nhánh nhiều, phân bố tự nhiên và được trồng tại nhiều quốc gia châu Á như Việt Nam, Trung Quốc, Ấn Độ, Triều Tiên, Nhật Bản. Trong y học cổ truyền, thân rễ Xạ can là vị thuốc có vị đắng, tính hàn, quy vào các kinh can và phế, được ứng dụng rộng rãi để thanh nhiệt giải độc, khu đờm, tán kết tiêu viêm, chủ trị các chứng viêm họng mạn tính, viêm amidan có mủ, ho gà, khản tiếng, sốt, tắc tia sữa và chấn thương ứ huyết.

Các nghiên cứu dược lý học hiện đại đã phân lập và chứng minh hoạt tính sinh học của nhiều hợp chất thứ cấp trong thân rễ Xạ can, tiêu biểu là tectorigenin, tectoridin, irisolidon, mangiferin và genistein. Dịch chiết thân rễ có khả năng ức chế khối viêm từ 52,12% đến 70% trên mô hình thực nghiệm đường uống; hoạt chất tectorigenin thể hiện tác dụng chống viêm cấp và mạn tính ở liều 60 mg/kg trên chuột cống, ức chế enzyme hyaluronidase và giảm đau hiệu quả ở liều 100 mg/kg trên chuột nhắt trắng. Về tác dụng chống ung thư, tectorigenin ức chế các dòng tế bào HL-60, U-937, HepG2 và SNUC-5 thông qua cơ chế giảm biểu hiện protein Bcl-2 và kích hoạt quá trình apoptosis. Ngoài ra, Xạ can còn có hoạt tính kháng khuẩn mạnh đối với Staphylococcus aureus kháng methicillin (MIC = 125 µg/ml), Helicobacter pylori, Pseudomonas aeruginosa, kháng nấm (Trychophyton, Candida), chống oxy hóa mạnh (dọn gốc tự do DPPH với $\text{EC}_{50} = 63,4\text{ }\mu\text{g/ml}$) và ức chế enzyme aldose reductase giúp phòng ngừa các biến chứng tiểu đường.

Nhu cầu sử dụng dược liệu Xạ can tăng cao dẫn đến sự cần thiết của việc mở rộng diện tích chuyên canh và chủ động cung ứng cây giống chuẩn hóa. Trong sản xuất đại trà, việc nhân giống vô tính bằng phương pháp giâm hom thường đối mặt với các khó khăn như tỷ lệ sống không ổn định, hom non dễ thối hỏng, thời vụ giâm chưa tối ưu và cây con sinh trưởng không đồng đều. Đề tài "Nghiên cứu một số đặc điểm hình thái và khả năng nhân giống của một số mẫu giống Xạ Can (Belamcanda chinensis (L.) DC) tại Hà Nội" được thực hiện nhằm giải quyết các tồn tại kỹ thuật nêu trên.

Mục đích nghiên cứu của đề tài là đánh giá đặc điểm hình thái, xác định ảnh hưởng của thời vụ giâm, vị trí hom giâm và chiều dài đoạn hom đến khả năng sinh trưởng, phát triển của cây giống Xạ can, từ đó tuyển chọn giống phù hợp và hoàn thiện quy trình kỹ thuật nhân giống vô tính.

Nhiệm vụ nghiên cứu gồm 4 nội dung cụ thể:

  1. Đánh giá đặc điểm hình thái của 3 mẫu giống Xạ can thu thập từ Hà Nội, Thanh Hoá và Ninh Bình.
  2. Đánh giá ảnh hưởng của thời vụ giâm đến khả năng nhân giống trong vườn ươm và sinh trưởng, phát triển của cây giống khi xuất vườn.
  3. Đánh giá ảnh hưởng của vị trí hom giâm đến khả năng nhân giống trong vườn ươm và sinh trưởng, phát triển của cây giống khi xuất vườn.
  4. Đánh giá ảnh hưởng của chiều dài đoạn giâm đến khả năng nhân giống trong vườn ươm và sinh trưởng, phát triển của cây giống khi xuất vườn.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: 3 mẫu giống Xạ can gồm giống Hà Nội (ký hiệu XC1), giống Thanh Hóa (ký hiệu XC2) và giống Ninh Bình (ký hiệu XC3).
  • Vật liệu thí nghiệm: Các đoạn thân hom giống và dụng cụ nông học chuyên dụng.
  • Không gian nghiên cứu: Khu nhà lưới số 8 và khu thí nghiệm đồng ruộng thuộc Bộ môn Cây công nghiệp và Cây thuốc, Khoa Nông học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam (thị trấn Trâu Quỳ, huyện Gia Lâm, TP. Hà Nội).
  • Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 02/2022 đến tháng 08/2022.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Về mặt phân loại thực vật học, loài Belamcanda chinensis (L.) DC thuộc chi đơn loài Belamcanda Adans, họ Lay ơn (Iridaceae), bộ Hành (Liliales), phân lớp phụ Hành (Liliidae), lớp thực vật một lá mầm (Liliopsida), ngành Ngọc lan (Magnoliophyta). Cây mang các đặc trưng hình thái của thực vật một lá mầm: thân ngắn bao bọc bởi bẹ lá, các lá hình dải mọc xếp thành mặt phẳng xòe như nan quạt, hoa màu vàng cam điểm đốm tía, quả nang 3 van chứa hạt xanh đen hình cầu bóng.

Cơ sở sinh học của phương pháp giâm hom dựa trên tính toàn thể (totipotency) và tính phản phân hóa (dedifferentiation) của tế bào thực vật (Cao Anh Long, 1996). Mọi tế bào sống đều mang bộ thông tin di truyền hoàn chỉnh để tái sinh thành cơ thể mới. Khi cắt rời hom khỏi cây mẹ, dưới tác động của các phytohormone nội sinh (auxin, cytokinin) cùng các điều kiện ngoại cảnh thích hợp (nhiệt độ giá thể, độ ẩm không khí 75% - 80%, ánh sáng tán xạ 40% - 50%), các tế bào nhu mô sống ở tầng phát sinh hoặc libe thứ cấp sẽ phân chia, hình thành mô sẹo (callus) và phát triển thành rễ bất định (Vũ Mạnh Hải, 2006; Mai Quan Trường & Lương Thị Anh, 2007).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đồng ruộng và vườn ươm:

  • Thiết kế thí nghiệm: Áp dụng phương pháp bố trí khối ngẫu nhiên đầy đủ (RCBD) với 3 lần nhắc lại cho từng giống độc lập.
    • Thí nghiệm 1 (Ảnh hưởng của thời vụ): Gồm 5 công thức thời vụ: TV1 (14/02), TV2 (24/02), TV3 (06/03), TV4 (16/03) và TV5 (26/03). Đoạn giâm dài 7 cm mang đốt trên mặt đất, giâm trên giá thể cát sạch, dung lượng 30 hom/lần nhắc lại.
    • Thí nghiệm 2 (Ảnh hưởng của chiều dài đoạn giâm): Gồm 3 công thức: CT1 (hom ngắn 3 cm), CT2 (hom trung bình 5 cm) và CT3 (hom dài 7 cm). Diện tích ô thí nghiệm là 5 $\text{m}^2$.
    • Thí nghiệm 3 (Ảnh hưởng của vị trí hom giâm): Gồm 3 công thức: CT1 (đoạn mầm chưa có đốt), CT2 (đoạn thân trên mặt đất mang đốt, cách mặt đất 0,5 cm) và CT3 (đoạn thân củ dưới mặt đất). Diện tích ô thí nghiệm là 5 $\text{m}^2$.
  • Tiêu chuẩn và chỉ tiêu theo dõi:
    • Giai đoạn vườn ươm: Thời gian từ giâm đến khi 50% số hom bật mầm (ngày), tỷ lệ bật mầm (%), tỷ lệ ra rễ (%), tỷ lệ xuất vườn (%), chiều cao cây giống (cm), số lá/cây, số rễ/cây và chiều dài rễ (cm) tại thời điểm xuất vườn (theo dõi 10 cây/lần nhắc lại, 30 cây/công thức).
    • Giai đoạn ngoài đồng ruộng: Đánh giá định kỳ tại các mốc 30 ngày, 60 ngày và 90 ngày sau trồng (NST) về chiều cao cây (cm), số lá/cây, số rễ/cây và chiều dài rễ chính (cm).
  • Phương pháp xử lý dữ liệu: Toàn bộ số liệu thực nghiệm được thu thập, tính giá trị trung bình trên Microsoft Excel 2010 và xử lý thống kê sinh học bằng phần mềm IRRISTAT 5.0 để so sánh sai khác có ý nghĩa thống kê qua chỉ số $\text{LSD}_{0,05}$ và hệ số biến động $\text{CV}%$.

Nội dung chính theo từng chương

Phần I: Mở đầu

Trình bày tổng quan về giá trị dược liệu của cây Xạ can trong y học cổ truyền và dược liệu học; phân tích những bất cập trong thực tiễn sản xuất giống sinh dưỡng; xác định rõ mục đích, đối tượng và hệ thống 4 nhiệm vụ nghiên cứu khoa học của đề tài.

Phần II: Tổng quan tài liệu

Hệ thống hóa vị trí phân loại học và hình thái thực vật của chi Belamcanda; tổng hợp các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về hoạt tính chống viêm, chống ung thư, kháng khuẩn, bảo vệ gan và hạ glucose máu của các hoạt chất chiết xuất từ Xạ can; phân tích cơ sở sinh lý học thực vật của phương pháp nhân giống vô tính bằng giâm cành; đánh giá các kết quả nghiên cứu nhân giống trên các cây dược liệu khác (Polyscias fruticosa, Homalomena, Momordica cochinchinensis, Camellia spp., Fibraurea tinctoria) nhằm xác lập luận cứ cho đề tài.

Phần III: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Quy định chi tiết nguồn gốc vật liệu 3 mẫu giống (XC1, XC2, XC3); mô tả địa điểm thí nghiệm tại Gia Lâm - Hà Nội; xây dựng sơ đồ bố trí các thí nghiệm một nhân tố theo khối ngẫu nhiên hoàn toàn (RCBD); chuẩn hóa các công thức thí nghiệm về thời vụ, chiều dài hom, vị trí hom; mô tả công thức tính toán các chỉ tiêu sinh trưởng và quy trình xử lý số liệu bằng phần mềm IRRISTAT 5.0.

Phần IV: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Trình bày và phân tích các số liệu thực nghiệm thu được qua các thí nghiệm:

  • Đặc điểm hình thái: Cả 3 giống đều có thân rễ màu vàng nâu và lá hình dải. Giống XC1 có lá màu xanh nhạt khi non, chuyển xanh khi trưởng thành; giống XC2 có lá xanh khi non và xanh đậm khi trưởng thành; giống XC3 có màu xanh đậm xuyên suốt các giai đoạn. Giống XC2 có các chỉ tiêu nông sinh học vượt trội với số gân lá đạt 7,2; đường kính thân 7,06 cm và chiều dài lóng 7,06 cm.
  • Ảnh hưởng của thời vụ giâm hom: Thời vụ 1 (14/02) đạt hiệu quả cao nhất ở cả 3 giống. Tỷ lệ bật mầm đạt từ 76,77% đến 80,79%, tỷ lệ ra rễ đạt 80,20% đến 84,24% và tỷ lệ xuất vườn đạt 73,39% đến 78,17%. Thời gian bật mầm kéo dài và các tỷ lệ nhân giống giảm dần khi lùi thời vụ sang tháng 3 (thấp nhất ở TV5 - 26/03).
  • Sinh trưởng giai đoạn đồng ruộng: Cây giống giâm ở thời vụ TV1 duy trì ưu thế sinh trưởng vượt trội tại thời điểm 90 ngày sau trồng (chiều cao đạt 30,9 - 36,0 cm; số lá đạt 13,9 - 15,0 lá/cây; số rễ đạt 15,7 - 16,3 rễ/cây; chiều dài rễ đạt 27,9 - 30,9 cm).
  • Ảnh hưởng của chiều dài cành giâm: Công thức hom dài 7 cm (CT3) cho tỷ lệ bật mầm (79,21% - 84,24%), tỷ lệ ra rễ (80,17% - 85,82%) và tỷ lệ xuất vườn (75,19% - 85,31%) cao hơn rõ rệt so với hom dài 3 cm và 5 cm.
  • Ảnh hưởng của vị trí hom giâm: Sử dụng đoạn thân củ dưới mặt đất (CT3) mang lại hệ số nhân giống cao nhất, kích thích bộ rễ phát triển mạnh nhất về số lượng và chiều dài rễ so với đoạn thân mang đốt trên mặt đất và đoạn ngọn non.

Phần V: Kết luận và đề nghị

Đúc kết các thông số kỹ thuật tối ưu phục vụ sản xuất giống Xạ can vô tính tại Hà Nội và đề xuất các hướng thử nghiệm tiếp theo trên diện rộng.

Kết quả và đóng góp

Chỉ tiêu nông sinh học và nhân giống Giống Hà Nội (XC1) Giống Thanh Hóa (XC2) Giống Ninh Bình (XC3)
Màu sắc lá (Giai đoạn non / Trưởng thành) Xanh nhạt / Xanh Xanh / Xanh đậm Xanh đậm / Xanh đậm
Số gân lá trung bình 7,00 - 7,09 7,20 6,13 - 6,93
Số lóng thân chính 6,00 - 6,13 7,06 6,66
Thời gian bật mầm tối ưu ở TV1 (ngày) 28 28 28
Tỷ lệ bật mầm cao nhất ở TV1 (%) 77,61 80,79 76,77
Tỷ lệ ra rễ cao nhất ở TV1 (%) 81,86 84,24 80,20
Tỷ lệ xuất vườn cao nhất ở TV1 (%) 74,56 78,17 73,39
Chiều cao cây xuất vườn ở TV1 (cm) 14,00 14,50 14,40
Số lá/cây tại thời điểm xuất vườn (lá) 5,80 6,20 6,10
Số rễ/cây tại thời điểm xuất vườn (rễ) 7,80 8,80 7,90
Chiều dài rễ xuất vườn ở TV1 (cm) 14,92 16,00 15,10
Chiều cao cây sau trồng 90 ngày ở TV1 (cm) 32,80 36,00 30,90
Số rễ/cây sau trồng 90 ngày ở TV1 (rễ) 15,70 16,00 16,30
Chiều dài rễ sau trồng 90 ngày ở TV1 (cm) 30,20 30,90 27,90
Tỷ lệ xuất vườn tối ưu theo chiều dài hom 7 cm (%) 80,75 85,31 75,19

Các giải pháp kỹ thuật nhân giống Xạ can do tác giả đề xuất:

  1. Thời vụ giâm hom: Nên tiến hành giâm hom vào trung tuần tháng 2 (khoảng ngày 14/02 hàng năm) để tận dụng điều kiện nhiệt độ và ẩm độ mùa xuân, rút ngắn thời gian bật mầm xuống 28 ngày và đạt tỷ lệ cây giống xuất vườn trên 74% - 78%.
  2. Kích thước đoạn hom: Sử dụng đoạn cành giâm có chiều dài từ 7 cm trở lên nhằm bảo đảm đủ lượng chất dinh dưỡng dự trữ cho quá trình tái sinh rễ và chồi.
  3. Vị trí lấy hom: Ưu tiên sử dụng đoạn thân có củ dưới mặt đất hoặc đoạn thân bánh tẻ mang đốt để đạt tỷ lệ ra rễ và tỷ lệ xuất vườn cao nhất.
  4. Lựa chọn giống: Giống Thanh Hóa (XC2) biểu hiện khả năng sinh trưởng, năng lực đâm chồi và phát triển bộ rễ ngoài đồng ruộng vượt trội hơn so với giống Hà Nội (XC1) và Ninh Bình (XC3).

Về mặt đóng góp khoa học, đề tài đã bổ sung hệ thống dẫn liệu thực nghiệm có kiểm định thống kê sinh học về đặc tính hình thái và kỹ thuật nhân giống vô tính bằng giâm hom cho cây Xạ can tại vùng đồng bằng Bắc Bộ, khắc phục tình trạng thiếu hụt tài liệu chuyên khảo về canh tác loài dược liệu này tại Việt Nam.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Phạm vi nghiên cứu mới thực hiện trong chu kỳ 7 tháng (từ tháng 02 đến tháng 08/2022); các chỉ tiêu sinh trưởng ngoài đồng ruộng dừng lại ở giai đoạn 90 ngày sau trồng, chưa theo dõi hết chu kỳ sinh trưởng hoàn chỉnh để đánh giá năng suất củ thân rễ và chất lượng hoạt chất dược liệu khi thu hoạch. Đề tài cũng chưa khảo nghiệm phối hợp các nhóm chất điều hòa sinh trưởng kích thích ra rễ (IBA, NAA) trên cành giâm.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Tiếp tục theo dõi sinh trưởng của 3 mẫu giống ngoài đồng ruộng đến giai đoạn thu hoạch dược liệu; tiến hành định lượng các hoạt chất chính (tectorigenin, tectoridin) trong thân rễ của cây nhân giống vô tính; nghiên cứu bổ sung ảnh hưởng của các nồng độ chất kích thích ra rễ và các loại giá thể phối trộn khác nhau nhằm tối ưu hóa hơn nữa quy trình nhân giống.

Giá trị tham khảo

Công trình là tài liệu chuyên khảo thực nghiệm hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu thuộc các ngành Nông học, Cây dược liệu, Khoa học cây trồng và Công nghệ sinh học nông nghiệp.

Nội dung có giá trị ứng dụng cao nhất bao gồm: phương pháp thiết kế thí nghiệm nông học khối ngẫu nhiên hoàn toàn (RCBD), bảng chỉ số hình thái phân biệt các mẫu giống Xạ can, và quy trình kỹ thuật giâm hom cụ thể (thời vụ tháng 2, hom dài $\ge 7\text{ cm}$, vị trí thân củ) giúp các trang trại và cơ sở sản xuất giống dược liệu nâng cao tỷ lệ xuất vườn và hạ giá thành cây giống.

Câu hỏi thường gặp

1. Thời vụ giâm hom nào mang lại hiệu quả sinh học và tỷ lệ xuất vườn cao nhất cho cây Xạ can? Thời vụ TV1 (giâm ngày 14/02) cho kết quả tốt nhất ở cả 3 giống nghiên cứu. Thời gian bật mầm ngắn nhất (28 ngày), tỷ lệ bật mầm đạt 76,77% - 80,79%, tỷ lệ ra rễ đạt 80,20% - 84,24% và tỷ lệ cây đủ tiêu chuẩn xuất vườn đạt cao nhất (73,39% - 78,17%).

2. Tiêu chí hình thái nào giúp phân biệt rõ nhất giữa 3 mẫu giống Xạ can XC1, XC2 và XC3? Tiêu chí phân biệt rõ nét nhất là màu sắc lá qua các giai đoạn sinh trưởng: giống Hà Nội (XC1) có lá xanh nhạt khi non và chuyển xanh khi trưởng thành; giống Thanh Hóa (XC2) có lá xanh khi non và chuyển xanh đậm khi trưởng thành; giống Ninh Bình (XC3) duy trì màu xanh đậm ở cả giai đoạn cây con lẫn trưởng thành.

3. Chiều dài đoạn cành giâm ảnh hưởng như thế nào đến khả năng nhân giống của cây Xạ can? Chiều dài cành giâm không ảnh hưởng nhiều đến thời gian bật mầm (dao động 26 - 29 ngày) nhưng tác động có ý nghĩa thống kê ($P < 0,05$) đến tỷ lệ ra rễ và xuất vườn. Công thức hom dài 7 cm (CT3) đạt tỷ lệ xuất vườn cao nhất (80,75% ở XC1, 85,31% ở XC2, 75,19% ở XC3), vượt trội so với hom ngắn 3 cm (CT1) và hom 5 cm (CT2).

4. Vị trí hom giâm nào trên thân cây mẹ cho chất lượng cây giống tốt nhất? Đoạn thân mang củ dưới mặt đất (CT3) cho hệ số nhân giống, tỷ lệ bật mầm, tỷ lệ ra rễ, tỷ lệ xuất vườn và các chỉ tiêu sinh trưởng rễ cao nhất nhờ chứa nhiều chất dinh dưỡng dự trữ và mô tế bào có khả năng phản phân hóa mạnh.

5. Trong 3 mẫu giống nghiên cứu, mẫu giống nào sinh trưởng tốt nhất ở giai đoạn đồng ruộng sau 90 ngày? Giống Thanh Hóa (XC2) có khả năng sinh trưởng mạnh nhất ngoài đồng ruộng tại mốc 90 ngày sau trồng ở thời vụ TV1, đạt chiều cao cây 36,0 cm; 15,0 lá/cây; 16,0 rễ/cây và chiều dài rễ chính đạt 30,9 cm.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thị Quỳnh Như đã xác định đầy đủ đặc điểm hình thái và xây dựng các thông số kỹ thuật then chốt cho quy trình nhân giống vô tính cây Xạ can (Belamcanda chinensis (L.) DC) tại Gia Lâm - Hà Nội. Kết quả thực nghiệm khẳng định thời vụ giâm hom thích hợp nhất là ngày 14/02, sử dụng hom đoạn thân củ dài từ 7 cm trở lên và lựa chọn giống Thanh Hóa (XC2) để đạt tỷ lệ xuất vườn trên 85% cùng khả năng sinh trưởng đồng ruộng tối ưu. Công trình cung cấp cơ sở khoa học thực nghiệm vững chắc phục vụ công tác bảo tồn, sản xuất cây giống và phát triển các vùng chuyên canh cây thuốc tại Việt Nam.