Đặt vấn đề Việt Nam là quốc gia có tiềm năng phát triển LSNG ở khu vực châu Á, hiện có gần 1,6 triệu ha rừng đặc sản, với tổng sản lượng hàng năm trên 40. Trong đó, các nhà khoa học đã phát hiện có hơn 5000 loài cây thuốc, 500 loài cây tinh dầu, 620 loài nấm, 820 loài tảo, 186 loài thực vật đặc hữu chỉ có ở Việt Nam, 823 loài đặc hữu chỉ có ở Đông Dương. LSNG Việt Nam đã được xuất khẩu sang gần 90 nước và vùng lãnh thổ, giai đoạn 2005- 2007 giá trị xuất khẩu lâm sản ngoài gỗ đem lại nguồn thu 400-500 triệu USD, bằng gần 20% tổng giá trị xuất khẩu đồ gỗ. Khai thác, chế biến LSNG đã thu hút hàng trăm nghìn lao động ở nông thôn, miền núi góp phần đáng kể vào xoá đói, giảm nghèo.
LSNG có vai trò quan trọng đối với đời sống của đồng bào miền núi. Sản phẩm LSNG của Việt Nam đã và đang được nhiều nước trên thế giới quan tâm. Thạch hộc tía phân bố ở Việt Nam, Lào, Trung Quốc, Myanmar và nhiều nước nhiệt đới, cận nhiệt đới. Ở nước ta cây cây phân bố chủ yếu ở các tỉnh miền núi Phía bắc như: Hòa Bình, Ninh Bình, Lào Cai, Lai Châu, Hà Giang, vùng rừng có độ cao 1.400 m so với mực nước biển, thường phụ sinh vào cây gỗ hoặc vách đá có mọc rêu dưới tán rừng.
Trong điều kiện môi trường tự nhiên độ ẩm 70%, nhiệt độ không khí bình quân năm 12 - 18 độ C, lượng mưa 900 - 1.500 mm, thường tập trung sống ở phần dốc núi râm mát, độ ẩm cao và vách núi đá (Đỗ Tất Lợi, 2001).Điều kiện khí hậu cũng như trình độ sản xuất của người dân Việt Nam rất thích hợp cho trồng Thạch hộc tía. Tuy nhiên, việc sản xuất loại dược liệu này vẫn chưa được đầu tư thích đáng khiến cho chúng có nguy cơ tuyệt chủng và được đưa vào sách đỏ Việt Nam (Sách đỏ Việt Nam, 2007). Luan van 2 Thạch hộc tía làm thuốc có nhiều hoạt chất có hoạt tính sinh học quý, giàu polysacarit thạch hộc, alkaloit thạch hộc, polysacarit (22%), hàm lượng các acid amine như glutamic, asparagic, glucin chiếm tới 35% tổng lượng acid amin. Ngoài ra, thạch hộc tía còn có những hợp chất đặc thù như phenanthryn, bibenzyl, keton, ester và các chất nhầy, hợp chất amidon.
Trong thân cây thạch hộc tía có hàm lượng alkaloit sinh học chiếm tới 0,3%. Thạch hộc tía vừa là cây làm cảnh vừa là cây làm thuốc quý hiếm, đã có lịch sử làm thuốc cách đây trên 2.000 năm, được ghi trong “Thần nông bản thảo” của Trung Quốc. Loài cây này có nguy cơ tuyệt chủng được quốc tế đưa vào Công ước buôn bán quốc tế về động thực vật hoang dã có nguy cơ tuyệt chủng (Dược điển Trung Quốc, 2000). Việc nhân giống và trồng cây thuốc không những đáp ứng nhu cầu sử dụng mà còn góp phần bảo tồn và phát triển nguồn gen các loài quý hiếm, tạo việc làm và tăng thu nhập cho người dân địa phương, tận dụng được đất đai, tăng độ che phủ bảo vệ môi trường.
Đặc biệt là góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng, giữ gìn những bài thuốc quý và nghề làm thuốc ở địa phương. Thạch hộc tía có tên khoa học là Dendrobium officinale Kimura et Migo, thuộc họ Lan (Orchidaceae), thường sinh trưởng ở các vách đá, khe đá, hoặc phụ sinh trên cây cổ thụ, ở vùng cao núi đá, nhiệt đới, Á nhiệt đới như Trung Quốc, Ấn Độ, Đông Nam Á, ở độ cao từ 800 – 1000 m. Loài này có mặt trong Sách đỏ, là dược liệu quý hiếm được pháp luật bảo hộ nghiêm ngặt. Thạch hộc tía hoang dã đã được đưa vào “Công ước buôn bán quốc tế động thực vật hoang dã có nguy cơ tuyệt chủng” được pháp luật bảo vệ, do nguồn cung cấp tự nhiên đã cạn kiệt, cấm thu hái và buôn bán (John et al.
Thạch hộc tía chế biến thành phong đấu, giá xuất khẩu vào những năm 80 thế kỷ trước đạt mức 3. Ở Đài Loan giá phong đấu từ 1. Giá phong đấu hảo hạng ở thị trường Trung Quốc khoảng 30 đến 60 triệu Luan van 3 VNĐ/kg. Giá 1 cây Thạch hộc tía tươi 3 tuổi có giá 25.000 VNĐ, 1 ha trồng 1 triệu cây Thạch hộc tía, có thể thu được 25-30 tỷ trong 3 năm.
Nhu cầu của Trung Quốc và các nước trên thế giới về Thạch hộc tía còn rất lớn với giá cao, đem lại siêu lợi nhuận cho những người trồng và chế biến Thạch hộc tía. Như vậy, để bảo tồn và phát triển loài cây này cần thiết phải có những nghiên cứu sâu về chọn giống và nhân giống làm cơ sở đề xuất các giải pháp phát triển loài cây trên địa bàn. Với ý nghĩa đó, tôi thực hiện đề tài: "Nghiên cứu và nhân giống vô tính loài cây lan thạch học tía (Dendrobium officinale Kimura et Migo) tại Viện nghiên cứu và phát triển lâm nghiệp, trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên" nhằm đưa ra một số giải phát bảo tồn và phát triển giống Thạch học tía đạt năng suất và hiểu quả kinh tế. Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá được hiện trạng, tiềm năng phát triển nguồn gen của cây lan Thạch hộc tía tại Thái Nguyên.
- Nghiên cứu phương pháp nhân giống in-vitro loài cây Lan Thạch hộc tía. - Đề xuất một số giải pháp nhằm năng cao hiệu quả phát triển gắn với bảo tồn loài cây Lan thạch hộc tía. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1. Ý nghĩa khoa học - Đánh giá được giá trị nguồn gen, chọn giống và nhân giống loài cây Lan thạch hộc tía.
Cung cấp cơ sở khoa học về loài cây này. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Đề tài thực hiện nhằm đề xuất một số giải pháp bảo tồn và phát triền loài Lan thachj hộc tía cũng như góp phần cải thiện đời sống người dân tham gia trồng lan thạch hộc tía ở các tỉnh miền núi phía Bắc. Luan van 4 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1. Cơ sở khoa học của nghiên cứu Nuôi cấy mô tế bào thực vật là khái niệm chung cho tất cả các quá trình nuôi cấy từ nguyên liệu thực vật trên môi trường nhân tạo trong điều kiện vô trùng.
Nhân giống in vitro hay còn gọi là vi nhân giống thường sử dụng cho việc ứng dụng các kỹ thuật nuôi cấy mô để nhân giống thực vật, sử dụng các bộ phận khác nhau của thực vật với kích thước nhỏ (Nguyễn Quang Thạch, 2009). Trong thực tế, các nhà vi nhân giống thường dùng thuật ngữ nuôi cấy mô và nhân giống in vitro hay nuôi cấy in vitro thay thế cho nhau để chỉ các phương thức nhân giống thực vật trong điều kiện vô trùng với các mục đích khác nhau. Nguyên lý cơ bản của nuôi cấy mô là tính toàn năng của tế bào (Totipotency). Gottlieb Haberlandt (1902) nhà thực vật học người Đức đã đặt nền móng đầu tiên cho nuôi cấy mô-tế bào thực vật.
Ông đưa ra giả thuyết về tính toàn năng của tế bào trong cuốn sách “Thực nghiệm về nuôi cấy tế bào tách rời”. Theo ông, mỗi tế bào bất kỳ của cơ thể sinh vật nào đều mang toàn bộ lượng thông tin di truyền của cơ thể đó và có khả năng phát triển thành cơ thể hoàn chỉnh khi gặp điều kiện thuận lợi (Nguyễn Quang Thạch, 2009). Ưu điểm của phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật Quá trình nuôi cấy mô tế bào thực vật có những ưu điểm sau (Dương Công Kiên, 2006): - Nhân nhanh với hệ số nhân giống cao: Trong hầu hết các trường hợp từ 1 cây sau khi được nuôi cấy từ 1 – 2 năm có thể tạo ra hàng triệu cây. - Sản phẩm cây đồng nhất: Tạo ra quần thể có độ đều cao dù xuất phát từ cây mẹ có kiểu gen dị hợp hay đồng hợp.
Luan van 5 - Tiết kiệm không gian: Không phụ thuộc vào thời tiết bên ngoài và các vật liệu khởi đầu có kích thước nhỏ. Mật độ cây tạo trên một đơn vị diện tích lớn hơn rất nhiều so với sản xuất truyền thống trên đồng ruộng. - Lợi thế về vận chuyển: Cây con có kích thước nhỏ, vì vậy có thể vận chuyển đi xa dễ dàng và thuận lợi. - Sản xuất được quanh năm: Qúa trình sản xuất có thể tiến hành vào bất kỳ thời gian nào, không phụ thuộc mùa vụ.
Nhược điểm của phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật - Chi phí sản xuất cao: chi phí hóa chất, trang thiết bị hiện đại, tiêu tốn nhiều năng lượng,….nên giá thành sản xuất con giống cao so với các phương pháp truyền thống như chiết, ghép và nhân giống bằng hạt. - Chất lượng cây giống có thể bị biến dị: cây con nuôi cấy có thể sai khác với cây mẹ ban đầu do hiện tượng biến dị tế bào soma. Các phương pháp nuôi cấy mô Các phương pháp thường được áp dụng phổ biến như sau (Nguyễn Như Khanh, 2011, Vũ Văn vụ, 2009): - Nuôi cấy đỉnh sinh trưởng Trong nuôi cấy mô, một phương thức đơn giản và thường hay được sử dụng để tái sinh chồi invitro là nuôi cấy đỉnh sinh trưởng. Trên thực tế người ta thường nuôi cấy đỉnh chồi non với kích thước khoảng vài mm.
Đó có thể đỉnh chồi ngọn hoặc đỉnh chồi nách, Mỗi đỉnh sinh trưởng nuôi cấy ở điều kiện thích hợp sẽ tạo ra một hay nhiều chồi và mỗi chồi sẽ phát triển thành cây hoàn chỉnh. - Nuôi cấy mô sẹo Mô sẹo là một khối tế bào vô tổ chức, hình thành từ các mô hoặc cơ quan đã phân hóa dưới các điều kiện đặc biệt (vết thương, xử lý bằng các chất điều hòa sinh trưởng thực vật…) Mẫu cấy ban đầu để tạo mô sẹo có thể lấy từ Luan van 6 cây con vô trùng trong ống nghiệm, rẽ, thân, lá của cây bên ngoài đã được vô trùng. Mô sẹo là nguyên liệu khởi đầu cho các nghiên cứu quan trọng như: nuôi cấy tế bào đơn, nuôi cấy phôi soma. - Nuôi cấy bao phấn và túi phấn Nuôi cấy bao phấn và túi phấn tạo cây đơn bội là sự cảm ứng phát sinh phôi từ những lần phân chia lặp lại của các bào tử đơn bội, các tiểu bao tư, các hạt phấn non.
- Nuôi cấy tế bào đơn Tế bào đơn có thể ghi nhận bằng con đường nghiền mô, hoặc xử lý bằng enzyme. Mỗi loại cây, mỗi loại tế bào khác nhau đòi hỏi những kỹ thuật nuôi cấy khác nhau. Nuôi cấy tế bào đơn được sử dụng để nghiên cứu cấu trúc tế bào, nghiên cứu ảnh hưởng của các điều kiện khác nhau lên quá trình sinh trưởng, phát triển và phân hóa của tế bào.