Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu khả năng tạo rễ bất định từ cây đảng sâm nam Codonopsis javanica

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hay nghiên cứu khả năng tạo rễ bất định từ cây đảng sâm nam codonopsis javanica blume hook f, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện pháp

• Tác giả: Hoàng Ngọc Hà
• Người hướng dẫn: Ts. Vũ Thị Lan
• Trường học: Trường Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Công nghệ Sinh học
• Đề tài: Nghiên cứu khả năng tạo rễ bất định từ cây đảng sâm nam (Codonopsis javanica (Blume) Hook.,)
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Giới thiệu chung về cây Đảng Sâm
• 1.2. Phân loại khoa học
• 1.3. Đặc điểm sinh lý, sinh thái của cây Đảng Sâm
• 1.4. Giá trị dược liệu của cây Đảng Sâm
• 1.5. Thành phần và công dụng của Đảng sâm
• 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Vật liệu nghiên cứu
• 2.2. Vật liệu thực vật
• 2.3. Hóa chất và dụng cụ thí nghiệm
• 2.4. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 2.5. Phương pháp nghiên cứu
• 2.6. Chỉ tiêu theo dõi và đánh giá
• 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của môi trường nền đến khả năng phát triển hệ rễ bất định cây Đảng sâm
• 3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của các chất kích thích sinh trưởng đến khả năng tạo mô sẹo và rễ bất định cây Đảng sâm
• 3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của 2,4D lên sự tạo mô sẹo từ lá cây Đảng sâm
• 3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng NAA đến khả năng cảm ứng tạo rễ bất định từ mô sẹo cây Đảng sâm
• 3.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng IBA đến khả năng cảm ứng tạo rễ bất định từ mô sẹo cây Đảng sâm
• 3.6. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số chất hữu cơ tự nhiên, đường đến sự tăng sinh khối rễ bất định cây Đảng sâm
• 3.7. Nghiên cứu ảnh hưởng của nước dừa đến khả năng tăng sinh khối rễ bất định Đảng sâm
• 3.8. Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ cao nấm men đến khả năng tăng sinh khối rễ bất định Đảng sâm
• 3.9. Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ peptone đến khả năng tăng sinh khối rễ bất định Đảng sâm
• 3.10. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng đường đến khả năng tăng sinh khối rễ bất định Đảng sâm
• 3.11. Nghiên cứu sự tăng trưởng của rễ bất định khi nuôi cấy trong môi trường lỏng (bình bioreactor)
• 3.12. Nghiên cứu ảnh hưởng của thể tích môi trường đến khả năng nhân sinh khối rễ bất định Đảng sâm trong bình bioreactor sục khí liên tục
• 3.13. Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ sục khí đến khả năng nhân sinh khối rễ bất định Đảng sâm trong môi trường lỏng
• 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu khả năng tạo rễ bất định từ cây đảng sâm nam Codonopsis javanica

Cây đảng sâm nam, hay còn gọi là Codonopsis javanica, là một loài cây dược liệu quý giá tại Việt Nam. Nghiên cứu khả năng tạo rễ bất định từ cây này không chỉ giúp bảo tồn nguồn gen mà còn nâng cao giá trị kinh tế của cây thuốc. Việc áp dụng công nghệ sinh học trong việc nhân giống cây đảng sâm nam đang trở thành một xu hướng quan trọng trong ngành nông nghiệp và y dược.

1.1. Đặc điểm sinh học của cây đảng sâm nam Codonopsis javanica

Cây đảng sâm nam có đặc điểm sinh lý và sinh thái phong phú. Cây thường mọc ở độ cao từ 700m trở lên, ưa ẩm và ánh sáng. Rễ củ của cây chứa nhiều hợp chất có giá trị dược liệu, đặc biệt là saponin, giúp tăng cường sức khỏe.

1.2. Giá trị dược liệu và ứng dụng của cây đảng sâm nam

Cây đảng sâm nam được coi là 'nhân sâm của người nghèo' với nhiều công dụng như bồi bổ sức khỏe, tăng cường miễn dịch và hỗ trợ điều trị một số bệnh lý. Việc nghiên cứu khả năng tạo rễ bất định từ cây này sẽ mở ra cơ hội mới trong việc sản xuất dược liệu.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu cây đảng sâm nam

Mặc dù cây đảng sâm nam có giá trị cao, nhưng việc khai thác tự nhiên đã dẫn đến tình trạng cạn kiệt nguồn gen. Các thách thức trong việc bảo tồn và phát triển cây thuốc này bao gồm sự thay đổi môi trường và áp lực từ việc khai thác quá mức.

2.1. Tình trạng cạn kiệt nguồn gen cây đảng sâm nam

Việc khai thác liên tục đã làm giảm đáng kể số lượng cây đảng sâm nam trong tự nhiên. Nhiều loài đã được đưa vào danh sách đỏ, cần có biện pháp bảo tồn hiệu quả.

2.2. Ảnh hưởng của môi trường đến sự phát triển của cây

Cây đảng sâm nam rất nhạy cảm với sự thay đổi của môi trường sống. Các yếu tố như độ ẩm, ánh sáng và chất dinh dưỡng trong đất đều ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng và phát triển của cây.

III. Phương pháp nghiên cứu khả năng tạo rễ bất định từ cây đảng sâm nam

Nghiên cứu khả năng tạo rễ bất định từ cây đảng sâm nam sử dụng các phương pháp nuôi cấy mô tế bào. Phương pháp này cho phép tạo ra một lượng lớn rễ bất định trong thời gian ngắn, đáp ứng nhu cầu dược liệu.

3.1. Quy trình nuôi cấy mô tế bào cây đảng sâm nam

Quy trình nuôi cấy mô bao gồm việc chọn mẫu, chuẩn bị môi trường dinh dưỡng và điều kiện nuôi cấy thích hợp. Các yếu tố như pH, nhiệt độ và ánh sáng cần được kiểm soát chặt chẽ.

3.2. Ảnh hưởng của các chất kích thích sinh trưởng đến khả năng tạo rễ

Các chất kích thích sinh trưởng như NAA và IBA có vai trò quan trọng trong việc kích thích sự hình thành rễ bất định. Nghiên cứu cho thấy nồng độ và thời gian sử dụng các chất này ảnh hưởng lớn đến kết quả.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy khả năng tạo rễ bất định từ cây đảng sâm nam có thể đạt hiệu quả cao khi áp dụng đúng phương pháp. Việc này không chỉ giúp bảo tồn nguồn gen mà còn tạo ra nguồn dược liệu ổn định cho thị trường.

4.1. Kết quả đạt được từ nghiên cứu khả năng tạo rễ

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng môi trường nuôi cấy phù hợp có thể tạo ra số lượng rễ bất định lớn, đáp ứng nhu cầu dược liệu trong thời gian ngắn.

4.2. Ứng dụng trong sản xuất dược liệu

Kết quả nghiên cứu mở ra cơ hội cho việc sản xuất dược liệu từ cây đảng sâm nam, giúp giảm áp lực khai thác tự nhiên và bảo tồn nguồn gen quý giá.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu khả năng tạo rễ bất định từ cây đảng sâm nam là một bước tiến quan trọng trong việc bảo tồn và phát triển cây thuốc quý. Tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình và mở rộng ứng dụng trong sản xuất.

5.1. Tầm quan trọng của việc bảo tồn cây đảng sâm nam

Bảo tồn cây đảng sâm nam không chỉ giúp duy trì nguồn gen mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành dược liệu tại Việt Nam.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực này

Cần nghiên cứu thêm về các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của cây và tối ưu hóa quy trình nuôi cấy để nâng cao hiệu quả sản xuất dược liệu.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam sở hữu nguồn tài nguyên cây thuốc phong phú với gần 4000 loài thực vật và nấm có công dụng chữa bệnh, trong đó hơn 90% phân bố tự nhiên trong các quần xã rừng. Tuy nhiên, áp lực khai thác liên tục cùng tình trạng suy thoái rừng đã khiến nhiều loài dược liệu quý đứng trước nguy cơ tuyệt chủng. Đảng sâm nam (Codonopsis javanica (Blume) Hook.) là loài cây dược liệu quý thuộc họ Hoa chuông (Campanulaceae), chứa hàm lượng lớn saponin, triterpenes và steroid có tác dụng bồi bổ khí huyết, tăng cường miễn dịch và hỗ trợ điều trị tim mạch. Do giá trị kinh tế cao, loài cây này đã bị khai thác cạn kiệt và được đưa vào Sách Đỏ Việt Nam cũng như Nghị định số 32/2006/NĐ-CP của Chính phủ nhằm tăng cường quản lý, bảo vệ.

Nguồn cung dược liệu Đảng sâm hiện nay vẫn phụ thuộc chủ yếu vào thu hái tự nhiên và trồng trọt truyền thống với chu kỳ kéo dài từ 2 đến 3 năm, chịu nhiều rủi ro về thời tiết, sâu bệnh và tồn dư thuốc bảo vệ thực vật. Việc ứng dụng công nghệ nuôi cấy mô tế bào thực vật để nhân sinh khối rễ bất định in vitro mở ra hướng đi đột phá, giúp chủ động sản xuất dược liệu sạch, hàm lượng hoạt chất cao trong thời gian ngắn. Luận văn tập trung nghiên cứu tối ưu hóa môi trường cảm ứng mô sẹo, phát sinh rễ bất định từ mẫu lá cây Đảng sâm và đánh giá khả năng nhân sinh khối rễ trong hệ thống bioreactor sục khí liên tục.

Các thí nghiệm được triển khai từ tháng 9/2016 đến tháng 9/2017 tại phòng thí nghiệm nuôi cấy mô tế bào thực vật thuộc Viện Nghiên cứu và Phát triển Lâm nghiệp, Đại học Nông Lâm Thái Nguyên. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn to lớn khi rút ngắn thời gian thu nhận sinh khối xuống chỉ còn 40 ngày với hệ số tăng sinh khối đạt 8,07 lần, tạo cơ sở khoa học vững chắc để phát triển sản xuất hoạt chất dược liệu quy mô bán công nghiệp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên thuyết toàn năng của tế bào thực vật (Cellular Totipotency) do Haberlandt khởi xướng và mô hình phát sinh hình thái in vitro (Organogenesis) của Murashige và Skoog. Thuyết toàn năng khẳng định mọi tế bào thực vật đều chứa đầy đủ thông tin di truyền cần thiết để phản phân hóa thành tế bào phôi sinh và tái sinh thành cơ quan hoàn chỉnh khi được cung cấp điều kiện dinh dưỡng và hormone thích hợp.

Mô hình nghiên cứu ứng dụng quy luật tương tác giữa nhóm auxin và cytokinin cùng cơ chế điều hòa của yếu tố phiên mã phản ứng auxin (Auxin Response Factor - ARF) trong việc kích thích phân chia tế bào tầng phát sinh và hình thành mầm rễ. Ba khái niệm nền tảng được vận dụng xuyên suốt gồm: mô sẹo (callus) là khối tế bào chưa phân hóa hình thành qua quá trình phản phân hóa dưới tác động của auxin mạnh; rễ bất định (adventitious roots) là hệ thống rễ hình thành từ các cơ quan không phải phôi rễ nguyên thủy; và công nghệ bioreactor lỏng sục khí liên tục giúp tối ưu hóa truyền khối, cung cấp dưỡng chất và oxy đồng đều cho tế bào sinh trưởng.

Phương pháp nghiên cứu

Vật liệu nghiên cứu là các phiến lá thu từ nguồn chồi in vitro khỏe mạnh của cây Đảng sâm nam, được cắt thành các đoạn kích thước 2 x 4 mm và tạo vết thương cơ học hai đầu để kích thích phản ứng mô sẹo. Nghiên cứu sử dụng phương pháp bố trí thí nghiệm khối ngẫu nhiên hoàn toàn (CRD). Mỗi thí nghiệm trên môi trường đặc bao gồm từ 4 đến 6 công thức, thực hiện với 3 lần nhắc lại, mỗi lần lặp gồm 30 mẫu cấy độc lập (tương ứng 90 mẫu cho mỗi công thức thí nghiệm). Đối với thí nghiệm nuôi cấy trong bình bioreactor thể tích 5000 ml, mật độ cấy là 20 mẫu/bình với khối lượng tươi ban đầu dao động từ 17,23 g đến 18,61 g.

Phương pháp phân tích thu thập dữ liệu định lượng bao gồm: tỷ lệ tạo mô sẹo (%), số rễ trung bình trên mẫu cấy, khối lượng tươi trung bình (g), khối lượng sinh khối tăng ròng và đánh giá chỉ tiêu cảm quan chất lượng rễ (màu sắc, độ mập, độ cứng). Việc lựa chọn phương pháp phân tích phương sai (ANOVA) kèm kiểm định sự khác biệt có ý nghĩa bằng chỉ số LSD ở mức ý nghĩa 0,05 và hệ số biến thiên CV dưới 5,3% cho phép kiểm soát chặt chẽ sai số ngẫu nhiên, khẳng định độ tin cậy khoa học đạt 95% trên phần mềm chuyên dụng IRRISTAT 4.0 và Microsoft Excel. Timeline nghiên cứu được thực hiện tuần tự qua các giai đoạn cảm ứng mô sẹo (7-10 ngày), tạo rễ in vitro (40 ngày) và nhân sinh khối trong bioreactor (40 ngày) trong suốt chu kỳ 12 tháng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Môi trường khoáng cơ bản MS giàu dinh dưỡng chứng minh hiệu quả vượt trội trong việc phát triển hệ rễ bất định với khối lượng rễ tươi trung bình đạt 3,29 g và khối lượng tăng đạt 2,71 g sau 4 tuần, cao hơn 53,74% so với môi trường 1/2 B5 nghèo dinh dưỡng vốn chỉ đạt 2,14 g (sai số LSD0.05 = 0,25).

Quá trình cảm ứng tạo mô sẹo từ lá đạt kết quả tối ưu khi bổ sung 2,0 mg/l 2,4-D vào môi trường MS, cho thời gian xuất hiện sẹo chỉ sau 7 ngày, khối lượng mô sẹo tươi trung bình đạt 3,25 g (tăng 2,70 g) với cấu trúc mô vàng nhạt, xốp mịn. Ngược lại, khi tăng nồng độ 2,4-D lên 4,0 mg/l, khối lượng mô sẹo giảm xuống còn 2,25 g và mô bị chai cứng, nhanh lão hóa.

Chất điều hòa sinh trưởng IBA thể hiện khả năng cảm ứng tạo rễ bất định từ mô sẹo vượt trội so với NAA. Ở nồng độ tối ưu 2,0 mg/l IBA, số rễ trung bình đạt 30,32 rễ/mẫu với 100% mẫu hình thành rễ mập, màu vàng đậm sau 40 ngày; chỉ số này cao hơn 45,84% so với công thức sử dụng 2,0 mg/l NAA vốn chỉ đạt 20,79 rễ/mẫu với hình thái sợi rễ mảnh, trong.

Việc bổ sung các chất hữu cơ tự nhiên và nguồn carbon giúp gia tăng sinh khối rễ rõ rệt: Peptone ở nồng độ 2,0 g/l cho khối lượng rễ tăng thêm 6,26 g (đạt tổng khối lượng tươi 7,12 g), vượt trội hơn so với cao nấm men 1,5 g/l (tăng 5,18 g) và nước dừa 100 ml/l (tăng 4,46 g). Hàm lượng đường sucrose tối ưu được xác định là 30 g/l, giúp khối lượng rễ tươi đạt 7,95 g sau 40 ngày nuôi cấy.

Trong hệ thống bioreactor lỏng sục khí liên tục dung tích 5000 ml, nuôi cấy với thể tích 1,0 lít dịch dinh dưỡng và tốc độ sục khí 2 ống mang lại hiệu quả sinh khối cao nhất, đạt khối lượng tươi 143,80 g từ 17,82 g mẫu ban đầu, tương đương mức tăng 125,98 g (tăng trưởng gấp 8,07 lần khối lượng ban đầu) sau 40 ngày.

Thảo luận kết quả

Khả năng cảm ứng tạo rễ vượt trội của IBA so với NAA được giải thích bởi đặc tính phân tử auxin: IBA có hoạt tính ổn định, ít bị oxy hóa và có ái lực mạnh mẽ trong việc kích thích sự phân chia tế bào tầng trụ bì mà không gây ức chế kéo dài như NAA. Ở nồng độ cao trên 2,0 mg/l, cả hai loại auxin đều kích thích mô sẹo phát triển ở gốc rễ gây ức chế kéo dài tế bào, phù hợp với nguyên lý tác động hormone hình chuông trong sinh học thực vật. Đối với các hợp chất hữu cơ, peptone cung cấp trực tiếp nguồn đạm hữu cơ chứa các chuỗi polypeptide và axit amin dễ đồng hóa, giúp tế bào rễ phân chia nhanh chóng mà không làm xáo trộn áp suất thẩm thấu như nồng độ đường hoặc nước dừa quá cao (vượt ngưỡng 200 ml/l hay 50 g/l).

Trong hệ thống nuôi cấy lỏng bioreactor, thể tích 1,0 lít mang lại tỷ lệ trao đổi khí và khả năng hòa tan dinh dưỡng tối ưu hơn thể tích 2,0 lít nhờ tốc độ luân chuyển dòng chất lỏng cao, giúp bề mặt mẫu cấy tiếp xúc liên tục với dưỡng chất mà không bị lắng đọng. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu nhân sinh khối rễ sâm Ngọc Linh và nhân sâm Hàn Quốc đã công bố. Toàn bộ chuỗi dữ liệu thực nghiệm có thể được biểu diễn trực quan qua các bảng thống kê phương sai đa yếu tố và biểu đồ cột so sánh sinh khối, trong đó biểu đồ đường thể hiện rõ mối quan hệ phi tuyến giữa nồng độ chất bổ sung và tốc độ tích lũy sinh khối rễ tươi Đảng sâm.

Đề xuất và khuyến nghị

Thiết lập quy trình chuẩn hóa cảm ứng mô sẹo Đảng sâm nam trên nền môi trường MS bổ sung 2,0 mg/l 2,4-D nhằm đảm bảo tỷ lệ tạo sẹo đạt 100% trong 7 ngày nuôi cấy; mục tiêu hoàn thiện tài liệu hướng dẫn kỹ thuật phòng thí nghiệm trong vòng 3 tháng do nhóm nghiên cứu công nghệ sinh học thực vật đảm trách.

Áp dụng đồng bộ công thức môi trường tối ưu cho giai đoạn tạo và phát triển rễ bất định gồm môi trường MS bổ sung 2,0 mg/l IBA, 2,0 g/l peptone và 30 g/l đường sucrose; hướng tới mục tiêu duy trì số lượng trên 30 rễ/mẫu và năng suất sinh khối đạt trên 7,90 g/mẫu sau chu kỳ 40 ngày; triển khai chuyển giao kỹ thuật cho các trung tâm giống cây trồng dược liệu trong thời hạn 6 tháng.

Đầu tư mở rộng hệ thống bioreactor sục khí liên tục 2 ống quy mô 5 đến 10 lít với tỷ lệ thể tích môi trường tối ưu 1,0 lít dịch dinh dưỡng cho mỗi 20 mẫu cấy; đặt mục tiêu sản xuất đạt trên 140 g sinh khối tươi mỗi bình trong chu kỳ 40 ngày; giao cho các doanh nghiệp dược phẩm và nông nghiệp công nghệ cao triển khai thử nghiệm trong 9 đến 12 tháng tới.

Tiến hành phân tích định tính và định lượng hàm lượng hoạt chất saponin tổng số, polyphenol và đường khử tích lũy trong sinh khối rễ in vitro bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC; đặt mục tiêu hàm lượng saponin đạt tối thiểu 1,5% theo tiêu chuẩn Dược điển Việt Nam; thực hiện bởi các viện kiểm nghiệm dược liệu trong vòng 6 tháng tiếp theo.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Công nghệ Sinh học và Sinh học Thực vật: Cung cấp nguồn tài liệu học thuật giá trị về phương pháp bố trí thí nghiệm mô sẹo, cảm ứng rễ bất định và các chỉ số thống kê sinh học tin cậy để phục vụ giảng dạy và nghiên cứu chuyên sâu.

Nhà khoa học và kỹ thuật viên tại các Viện Nghiên cứu Dược liệu và Lâm nghiệp: Tham khảo quy trình công nghệ hoàn chỉnh để ứng dụng vào công tác bảo tồn nguồn gen các loài thực vật quý hiếm trong Sách Đỏ và tối ưu hóa hệ số nhân giống vô tính.

Doanh nghiệp sản xuất Dược phẩm và Thực phẩm Chức năng: Khai thác giải pháp công nghệ nhân sinh khối rễ trong bình bioreactor để chủ động tạo nguồn nguyên liệu sạch, đồng nhất về hoạt chất, không phụ thuộc vào mùa vụ và không tồn dư hóa chất bảo vệ thực vật.

Kỹ sư nông nghiệp và cán bộ quản lý trang trại công nghệ cao: Ứng dụng các thông số kỹ thuật về nồng độ dinh dưỡng khoáng, hormone sinh trưởng và chất hữu cơ bổ sung để xây dựng quy trình sản xuất sinh khối rễ dược liệu thương mại với chi phí vận hành tối ưu.

Câu hỏi thường gặp

Nuôi cấy rễ bất định in vitro mang lại ưu thế gì so với trồng cây Đảng sâm truyền thống ngoài tự nhiên? Phương pháp nuôi cấy in vitro giúp rút ngắn chu kỳ thu hoạch từ 2-3 năm ngoài tự nhiên xuống chỉ còn 40 ngày trong phòng thí nghiệm. Hệ thống bioreactor tạo ra 143,80 g sinh khối tươi từ 17,82 g mẫu ban đầu, kiểm soát tuyệt đối môi trường vô trùng, loại bỏ hoàn toàn nguy cơ sâu bệnh và dư lượng thuốc bảo vệ thực vật.

Vì sao chất điều hòa sinh trưởng IBA lại cho hiệu quả tạo rễ tốt hơn NAA trên cây Đảng sâm? IBA kích thích trực tiếp và mạnh mẽ sự phân hóa tế bào mô phân sinh thành mầm rễ mà không gây hiện tượng chai hóa mô. Thực nghiệm chứng minh môi trường chứa 2,0 mg/l IBA tạo ra 30,32 rễ/mẫu với chất lượng rễ mập, màu vàng đậm, trong khi 2,0 mg/l NAA chỉ đạt 20,79 rễ/mẫu với sợi rễ mảnh và tạo nhiều mô sẹo gốc.

Hợp chất hữu cơ tự nhiên nào thúc đẩy tăng sinh khối rễ Đảng sâm hiệu quả nhất? Peptone ở nồng độ 2,0 g/l mang lại hiệu quả tăng sinh khối cao nhất với khối lượng tươi đạt 7,12 g (khối lượng tăng 6,26 g sau 40 ngày). Peptone vượt trội hơn cao nấm men 1,5 g/l (đạt 6,06 g) và nước dừa 100 ml/l (đạt 5,34 g) nhờ cung cấp nguồn đạm hữu cơ và các axit amin hòa tan dễ hấp thu.

Thể tích môi trường dinh dưỡng trong bình bioreactor ảnh hưởng như thế nào đến tốc độ tăng sinh khối rễ? Thể tích 1,0 lít trong bình bioreactor 5000 ml mang lại hiệu quả tăng sinh khối tốt hơn thể tích 2,0 lít. Thể tích nhỏ hơn giúp tốc độ lưu thông và khuấy đảo dòng chất lỏng tăng lên dưới áp lực của 2 ống sục khí, tăng cường tiếp xúc oxy và dưỡng chất, giúp sinh khối tăng ròng đạt 125,98 g sau 40 ngày.

Tại sao nồng độ đường sucrose quá cao lại làm suy giảm sinh trưởng của rễ Đảng sâm in vitro? Hàm lượng sucrose tối ưu cho sinh trưởng rễ Đảng sâm là 30 g/l, giúp rễ đạt khối lượng 7,95 g. Khi nồng độ đường tăng lên 40 đến 50 g/l, khối lượng tươi giảm xuống còn 7,02 g do lượng đường quá cao làm tăng áp suất thẩm thấu của môi trường, cản trở rễ hấp thu nước và trao đổi chất.

Kết luận

• Xác định môi trường khoáng MS bổ sung 2,0 mg/l 2,4-D là điều kiện tối ưu để cảm ứng 100% mô sẹo từ phiến lá Đảng sâm sau 7 ngày nuôi cấy với khối lượng sẹo đạt 3,25 g.
• Chứng minh chất điều hòa IBA ở nồng độ 2,0 mg/l cho hiệu quả phát sinh rễ bất định in vitro cao nhất với 30,32 rễ/mẫu, cấu trúc rễ mập khỏe và có màu vàng đậm đặc trưng.
• Xác định môi trường bổ sung 2,0 g/l peptone và 30 g/l đường sucrose giúp tối ưu hóa quá trình tăng sinh khối rễ trên môi trường đặc, đạt khối lượng tươi 7,95 g sau 40 ngày.
• Vận hành thành công hệ thống bioreactor lỏng sục khí liên tục 2 ống với thể tích 1,0 lít dịch dinh dưỡng, thu nhận 143,80 g sinh khối tươi sau 40 ngày với hệ số nhân sinh khối đạt 8,07 lần.
• Đóng góp quy trình công nghệ sinh học hoàn chỉnh giúp giải quyết bài toán thiếu hụt nguồn dược liệu quý Đảng sâm nam; các đơn vị nghiên cứu và doanh nghiệp sản xuất hãy ứng dụng ngay công nghệ bioreactor này trong vòng 6 đến 12 tháng tới để nâng cao giá trị chuỗi dược liệu Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Giới thiệu chung về cây Đảng Sâm 1. Phân loại khoa học Đảng sâm có tên khoa học là Codonopsis javanica (Blume) Hook. et Thoms hay còn có tên gọi khác là Sâm leo, Sâm nam, Cây đùi gà, Ngân đằng; Mằn rày cáy (Tày); Co nhả đòi (Thái); Cang hô (H' Mông).

Thường mọc ven rừng, nương rẫy bỏ hoang lâu ngày ở độ cao 700m trở lên đối với các tỉnh phía Bắc và độ cao 1300m đối với các tỉnh phía Nam. Là loại cây ưa ẩm, ưa sáng, ưa bóng, mọc nơi đất tốt, nhiều mùn [6],[8]. Đảng Sâm mọc rải rác ở các tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam, phân bố chủ yếu ở các tỉnh Hà Giang (Vị Xuyên, Đồng Văn, Mèo Vạc, Quản Bạ, Yên Minh., ở các tỉnh phía nam trở nên hiếm dần, chỉ thấy tập trung xung quanh núi Ngọc Linh (Quảng Nam, Kon Tum); vùng Đà Lạt và núi LangBiang (Lâm Đồng). Ngoài ra trên thế giới cây còn xuất hiện ở Trung Quốc, Lào, Ấn Độ, Myanma và Nhật Bản [16].

Phân loại dựa vào đặc điểm hình thái, sự phân bố địa lý và số lượng nhiễm sắc thể, cây Đảng Sâm được phân loại như sau: [6],[29]. Tên Việt Nam: Đảng sâm nam Tên khoa học: Codonopsis javanica (Blume) Hook., Họ: Hoa chuông (Campanulaceae) Bộ: Hoa chuông (Campanulales) Lớp (nhóm): Hai lá mầm (Magnoliopsida) Ngành: Hạt kín (Magnoliophyta) Giới: Thực vật (Plantae) 1. Đặc điểm sinh lý, sinh thái của cây Đảng Sâm Theo Sách đỏ Việt Nam [6] và Từ điển cây thuốc Việt Nam [8] đã chỉ ra đặc điểm sinh lý, sinh thái của cây Đảng sâm như sau: LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 4 Dây leo nhỏ, sống nhiều năm, leo bằng thân quấn. Có rễ bất định (củ) hình trụ, màu ngà vàng, có thể phân nhánh, nạc.

Thân leo dài trên 1m, màu xanh hay phớt tím hồng, có lông nhỏ ở ngọn non sau nhẩn. Lá mọc đối, ít khi mọc so le, có cuống; phiến lá hình tim, dài 3 - 8cm, rộng 2 - 4cm, gốc lá chia 2 thùy tròn, đầu hơi nhọn, mép hơi lượn sóng hoặc có răng cưa tù; mặt trên lá xanh, mặt dưới màu hơi xám bạc; có lông nhỏ lúc non. Hoa mọc riêng lẻ ở kẽ lá, có cuống dài 2 - 3cm; 5 lá đài thuôn hẹp màu xanh hoặc phớt tía; tràng hình chuông, màu trắng, có các gân màu tía, đầu xẻ thành 5 thùy, họng màu tím đen; 5 nhị, chỉ nhị dẹt, bao phấn đính gốc. Bầu có 5 ô; núm nhụy ngắn, tồn tại ở quả.

Quả nang, gần hình cầu, đường kính 1 - 1,6cm; vết tràng hoa còn lại thành 5 gờ nông; khi chín màu tím đen. Hạt nhiều, màu vàng nâu. Toàn cây có nhựa mủ màu trắng. Mùa hoa quả: từ tháng 9 – tháng 12.

Cây ưa ẩm, ưa sáng nhưng có thể hơi chịu bóng; thường mọc lẫn với các cây cỏ thấp ở ven rừng, đất sau nương rẫy hoặc trong các hốc đá ở rừng núi đá vôi. Độ cao từ 600m (Bắc Sơn - Lạng Sơn) đến 1. Đảng sâm sinh trưởng mạnh trong mùa mưa ẩm. Sau khi quả già, phần trên mặt đất thường tàn lụi và sẽ mọc lại (từ đầu củ) vào mùa xuân năm sau.

Song đối với cây còn nhỏ (chưa ra hoa quả năm đầu tiên) không có hiện tượng lụi mùa đông. Cây tái sinh tự nhiên chủ yếu từ hạt. Do có củ nằm sâu dưới mặt đất, đảng sâm có thể tồn tại qua đợt cháy rừng hay đốt nương làm rẫy.1: Đảng Sâm (Codonopsis javanica (Blume) Hook.,) (Nguồn: https://botanyvn.com/cay-dang-sam-nam) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Giá trị dược liệu của cây Đảng Sâm Cây Đảng Sâm có tác dụng và được sử dụng tương tự cây Nhân Sâm trong đời sống nhân dân Việt Nam và được coi là "nhân sâm của người nghèo" [12].

Thành phần quan trọng nhất trong cây Đảng Sâm là bộ phận rễ củ của cây. Rễ đảng sâm được thu hoạch vào năm thứ 3 hay 4 của đời cây và phơi khô trước khi đem bán. Rễ cây Đảng Sâm có chứa các chất như saponin, đường khử, acid amin, chất béo, terpen, hợp chất glycosid, vitamin, các nguyên tố khoáng, alkaloid [11]. Hợp chất được ưu tiên quan tâm nhất trong rễ cây Đảng Sâm là saponin.

Nó có nhiều tác dụng to lớn. Đối với các hệ cơ quan trong cơ thể có tác dụng chống mệt mỏi, tăng cường sự thích nghi của cơ thể với môi trường ở nhiệt độ cao. Đối với hệ tiêu hóa, có tác dụng tăng cường trương lực của hối tràng. Đối với tim mạch có tác dụng làm tăng cường độ co bóp của tim, tăng lượng máu cho não, chân và nội tạng.

Đối với máu và hệ thống máu giúp làm tăng lượng hồng cầu, huyết sắc tố, làm giảm số lượng bạch cầu, làm tăng nhanh máu đông khô mà không có tác dụng tán huyết. Ngoài ra còn có tác dụng hạ huyết áp, tăng cường miễn dịch của cơ thể, có tác dụng kháng viêm, giảm ho, kháng khuẩn,…[ 23]. Thành phần và công dụng của Đảng sâm Thành phần hóa học: Lá Ðảng sâm non chứa nước 77,5%, protid 4,2%, glucid 13,1%, xơ 3,3%, caroten 3,6mg%, vitamin C 85,5mg%. Sơ bộ thấy trong rễ cây có đường, chất béo; không chỉ có saponin là thành phần chính còn có anthraglucosid, iridoid glucoside, các sterol, các chất vô cơ như K, Na, Mg, Fe, Cu, Zn…, tinh bột, đường, acid hữu cơ, tinh dầu, vitamin C [11].

Theo Y dược học Trung Hoa [1] và Dược điển Việt Nam [7]. Đảng sâm có rất nhiều công dụng và có nhiều bài thuốc được áp dụng trong dân gian như sau: Công dụng dược lý của Đảng sâm: + Tác dụng tăng sức: Thực nghiệm cho thấy Đảng sâm có tác dụng chống mỏi mệt và tăng sự thích nghi của động vật trong môi trường nhiệt độ cao. Thực nghiệm trên động vật chứng minh rằng Đảng sâm có tác dụng trên cả 2 mặt hưng phấn và ức chế của vỏ não. Thí nghiệm cho thấy dịch chiết xuất thô của Đảng sâm có tác dụng làm tăng sự thích nghi của chuột nhắt trong trạng thái thiếu dưỡng khí (do thiếu dưỡng khí ở tổ chức tế bào, do suy tuần hoàn hoặc do làm tăng sự tiêu hao dưỡng khí…) thuốc đều có tác dụng với mức độ khác nhau [7].

LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 6 + Đối với máu và hệ thống tạo máu [7]: * Nước sắc Đảng sâm có tác dụng làm tăng số lượng hồng cầu, huyết sắc tố. Dịch tiêm Đảng sâm tăng nhanh máu đông mà không có tác dụng tán huyết. * Tiêm mạch máu dung dịch Đảng sâm 20% (4ml/1kg thể trọng) hoặc cho uống (mỗi ngày 20g) đều thấy hồng cầu tăng lên, bạch cầu giảm xuống. + Đối với huyết áp: Tiêm mạch máu dung dịch Đảng sâm 20% (chiết xuất bằng nước và bằng rượu) cho thỏ và chó đã gây mê đều thấy hạ huyết áp.

Tác giả có tiêm dung dịch 4,8% glucose và đối chứng là dung dịch đảng sâm không chứa glucose thì không thấy hạ huyết áp, do đó tác giả cho rằng hiện tượng hạ huyết áp không liên quan đến thành phần đường trong Đảng sâm. Tác giả cho rằng hiện tượng hạ huyết áp là do gĩan mạch ngoại vi. Đảng sâm còn có tác dụng ức chế hiện tượng cao huyết áp do Adrenalin gây ra: nếu lượng Adrenalin tiêm thì cao thì hiện tượng ức chế kém, nếu lượng Adrenalin tiêm thấp thì hiện tượng ức chế càng mạnh [7]. + Tăng khả năng miễn dịch của cơ thể: dùng chế phẩm Đảng sâm tiêm bụng, tiêm bắp hoặc tiêm tĩnh mạch chuột nhắt đều có tác dụng làm tăng số lượng thực bào rõ rệt, thể tích tế bào tăng giả túc nhiều hơn, khả năng thực bào cüng tăng.

Các thành phần trong tế bào như DNA, RNA, các enzym, acid được tăng lên rõ rệt [7]. + Kháng viêm, hóa đàm, chỉ khái (giảm ho). + Kháng khuẩn: Trên thực nghiệm ‘In Vitro’ thấy Đảng sâm có tác dụng kháng khuẩn ở mức độ khác nhau đối với các loại vi khuẩn sau: Não mô cầu khuẩn, Trực khuẩn bạch hầu, Trực khuẩn và Phó trực khuẩn đại tràng, Tụ cầu khuẩn vàng, Trực khuẩn lao ở người [7]. + Ngoài ra, Đảng sâm còn có tác dụng làm hưng phấn tử cung cô lập của chuột cống, phát triển nội mạc tử cung kiểu Progesteron mức độ nhẹ, gây tăng trương lực cổ tử cung, tiết sữa ở động vật mẹ cho con bú, nâng cao corticosterone trong huyết tương, nâng cao đường huyết [7].

Một số bài thuốc từ Đảng sâm [1]: + Thanh Phế kim, bổ nguyên khí, khai thanh âm, tráng gân cơ: Đảng sâm 640g, Sa sâm 320g, Quế viên nhục 160g. Nấu thành cao, uống. + Trị thần kinh suy nhược: Đảng sâm 12g, Mạch môn 12g, Ngũ vị tử 8g. + Trị trẻ nhỏ miệng bị lở loét: Đảng sâm 40g, Hoàng bá 20g.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 7 + Trị huyết áp thấp: Đảng sâm 16g, Hoàng tinh 12g, Nhục quế 10g, Cam thảo 6g, Đại táo 10 quả, sắc uống ngày 1 thang. 15 ngày là 1 liệu trình, dùng 1-2 liệu trình. + Trị huyết áp cao ở người bị bệnh cơ tim: Đảng sâm 10g, Vỏ con trai (loại cho ngọc) 16g, Sinh địa 10g, Đương quy 10g, Trắc bá tử (hạt) 16g, Táo 16g, Phục linh 16g, Mộc hương 6g, Hoàng liên 6g. Sắc với 800ml nước, chia làm 3 lần uống liên tục 2 – 2,5 tháng.

+ Trị Phế quản viêm mạn (thể khí hư huyết ứ): Đảng sâm, Ngũ linh chi, Thương truật, Sinh khương, mỗi thứ 10g, sắc uống. Đã trị 32 trường hợp, mỗi năm uống thuốc từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, mỗi lần 20-30ml (những lúc sốt,cảm, không uống), uống liên tục 1-2 tháng, có kết quả: 93,75%. kết quả tốt 53,13%, không có phản ứng phụ. + Trị thần kinh suy nhược: dùng dung dịch tiêm ‘Phức Phương Đảng Sâm’ (mỗi ml có 1g Đảng sâm, 50mg vitamin B1) tiêm bắp mỗi ngày 1 lần 2ml, liệu trình 15 ngày, có kết quả nhất định.

+ Trị tử cung xuất huyết cơ năng: dùng độc vị Đảng sâm, mỗi ngày 30-60g, sắc, chia làm 2 lần uống, liên tục 5 ngày trong thời kì kinh nguyệt. + Trị hư lao, ho, cơ thể suy nhược: Đảng sâm 16g, Hoài sơn 12g, dĩ nhân 6g, Cam thảo 2g, Khoản đông hoa 6g, Xa tiền tử 6g. Sắc, chia làm 3 lần uống. + Trị Thận suy, hay đau lưng, mỏi gối, đái lắt nhắt, bồi dưỡng cơ thể: Đảng sâm 16g, Cáp giới 6g, Huyết giác 1,2g, Trần bì 0,8g, Tiểu hồi 6g.

Ngâm với 1 xị (250ml) rượu uống trước khi đi ngủ. + Trị cơ thể mỏi mệt, ăn không ngon, đại tiện lỏng: sắc 20 – 40g Đảng sâm uống, hoặc kết hợp các vị thuốc khác như: Bạch truật (sao), Đương quy, Ba kích mỗi thứ 12g, sắc uống hoặc tán bột viên với mật, ngày uống 12-20g.