Nghiên cứu tác dụng của nano bạc và nano đồng trong khử trùng mẫu và môi trường nuôi cấy

Tài liệu nghiên cứu Nghiên cứu tác dụng của nano bạc và nano đồng trong khử trùng mẫu khử trùng môi trường nuôi cấy và, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên

• Tác giả: Huỳnh Gia Bảo
• Người hướng dẫn: TS. Hoàng Thanh Tùng
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Nghiên cứu tác dụng của nano bạc và nano đồng trong khử trùng mẫu, khử trùng môi trường nuôi cấy và vi nhân giống một số cây trồng có giá trị kinh tế
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Khử trùng môi trường nuôi cấy in vitro
• 1.2. Khử trùng mẫu cấy
• 1.3. Nano bạc và ứng dụng
• 1.3.1. Giới thiệu chung
• 1.3.2. Đặc tính kháng khuẩn của nano bạc
• 1.3.3. Ảnh hưởng của AgNPs lên sự sinh trưởng thực vật
• 1.3.4. Hấp thụ, vận chuyển và chuyển hóa nano bạc trên thực vật
• 1.3.5. Nano bạc trong nghiên cứu vi nhân giống thực vật
• 1.4. Nano đồng và ứng dụng
• 1.4.1. Ảnh hưởng của đồng lên sinh trưởng thực vật
• 1.4.2. Nano đồng trong vi nhân giống thực vật
• 1.5. Hiện tượng bất thường trong vi nhân giống
• 1.5.1. Hiện tượng thủy tinh thể
• 1.5.2. Sự tích lũy khí ethylene
• 1.5.3. Hiện tượng rụng cơ quan
• 1.5.4. Hiện tượng hóa nâu
• 1.6. Tổng quan về các đối tượng nghiên cứu
• 1.6.1. Cây Thu hải đường
• 1.6.2. Cây Tử linh lan
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Vật liệu thực vật
• 2.2. Dung dịch nano kim loại
• 2.3. Hệ thống nuôi cấy
• 2.4. Thiết bị và dụng cụ
• 2.5. Điều kiện nuôi cấy
• 2.6. Nội dung nghiên cứu
• 2.6.1. Ảnh hưởng của AgNPs lên khử trùng mẫu cấy, môi trường nuôi cấy và vi nhân giống cây hoa Cúc
• 2.6.2. Ảnh hưởng của AgNPs và CuNPs lên khả năng khử trùng mẫu cấy và sinh trưởng tiếp theo của cây Thu hải đường
• 2.6.3. Ảnh hưởng của AgNPs lên khả năng tái sinh chồi và hạn chế một số hiện tượng bất thường trong nuôi cấy in vitro của cây Tử linh lan
• 2.7. Phương pháp nghiên cứu
• 2.8. Bố trí thí nghiệm
• 2.9. Xác định hàm lượng khí ethylene bằng phương pháp sắc ký khí
• 2.10. Xác định hoạt độ của enzyme kháng oxy hóa bằng phương pháp phân tích phổ tử ngoại
• 2.11. Xác định hàm lượng đường và tinh bột bằng phương pháp phân tích phổ tử ngoại
• 2.12. Giải phẫu hình thái
• 2.13. Xử lí số liệu
• 2.14. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 2.14.1. Địa điểm nghiên cứu
• 2.14.2. Thời gian nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Ảnh hưởng của AgNPs lên khử trùng môi trường nuôi cấy, khử trùng mẫu cấy và vi nhân giống cây hoa Cúc
• 3.1.1. Ảnh hưởng của AgNPs lên khử trùng môi trường nuôi cấy
• 3.1.2. Khử trùng mẫu cấy bằng AgNPs và cảm ứng mô sẹo
• 3.1.3. Tái sinh chồi trên môi trường bổ sung AgNPs không hấp khử trùng
• 3.1.4. Ảnh hưởng của nồng độ agar lên sự sinh trưởng của cây con trong môi trường bổ sung AgNPs không hấp khử trùng
• 3.1.5. Nhân giống cây cúc trong các hệ thống nuôi cấy khác nhau
• 3.1.6. Thích nghi và sinh trưởng tiếp theo ở giai đoạn vườn ươm
• 3.1.7. Đánh giá hiệu quả kinh tế của AgNPs lên khả năng khử trùng mẫu cấy, môi trường nuôi cấy và vi nhân giống cây hoa Cúc
• 3.2. Ảnh hưởng của AgNPs và CuNPs lên khả năng khử trùng mẫu cấy và sinh trưởng tiếp theo của cây Thu hải đường
• 3.2.1. Ảnh hưởng của AgNPs và CuNPs lên khử trùng mẫu cấy
• 3.2.2. Ảnh hưởng của AgNPs và CuNPs lên cảm ứng tạo phôi
• 3.2.3. Ảnh hưởng của AgNPs và CuNPs lên sinh trưởng của phôi soma
• 3.2.4. Tạo cây hoàn chỉnh và sinh trưởng tiếp theo ở điều kiện vườn ươm
• 3.3. Ảnh hưởng của AgNPs lên khả năng tái sinh chồi và hạn chế một số hiện tượng bất thường trong nuôi cấy in vitro của cây Tử linh lan
• 3.3.1. Đánh giá khả năng tái sinh chồi của các nguồn mẫu khác nhau và ghi nhận hiện tượng bất thường
• 3.3.2. AgNPs gia tăng hiệu quả tái sinh chồi và khắc phục một số hiện tượng bất thường
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Nano Bạc Đồng trong Khử Trùng Mở Đầu

Kỹ thuật nuôi cấy mô ngày càng phổ biến trong nhân giống cây trồng, sản xuất cây giống sạch bệnh và nghiên cứu sinh lý thực vật. Tuy nhiên, nhiễm nấm, vi khuẩn vẫn là thách thức lớn, gây ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của mô cấy. Đồng thời, quá trình chuẩn bị môi trường nuôi cấy, đặc biệt là khâu hấp khử trùng, tiêu tốn nhiều thời gian, công sức và năng lượng. Nghiên cứu về nano bạc (AgNPs) và nano đồng (CuNPs), với khả năng kháng khuẩn tiềm năng, mở ra hướng giải quyết mới cho vấn đề này. Luận án này tập trung đánh giá tác dụng của AgNPs và CuNPs trong khử trùng mẫu, khử trùng môi trường nuôi cấy và vi nhân giống một số cây trồng có giá trị kinh tế, hướng tới mục tiêu giảm thiểu các hạn chế của kỹ thuật nuôi cấy mô truyền thống.

1.1. Giới Thiệu Chung về Ứng Dụng Nano Kim Loại Khử Trùng

Nano kim loại, đặc biệt là nano bạc khử trùng và nano đồng khử trùng, đã chứng minh khả năng kháng khuẩn mạnh mẽ trong nhiều lĩnh vực. Ứng dụng của chúng trong nông nghiệp, đặc biệt là nuôi cấy mô, hứa hẹn mang lại hiệu quả cao. Việc sử dụng chất khử trùng nano có thể giảm sự phụ thuộc vào các quy trình khử trùng truyền thống, vốn tốn kém và có thể gây hại. Nghiên cứu tập trung vào việc tận dụng ưu điểm nano bạc và ưu điểm nano đồng để cải thiện quy trình nuôi cấy mô.

1.2. Vấn Đề Nhiễm Khuẩn trong Môi Trường Nuôi Cấy Vi Sinh

Nhiễm khuẩn là một trong những nguyên nhân chính gây thất bại trong nuôi cấy mô. Các tác nhân gây nhiễm, như nấm và vi khuẩn, cạnh tranh dinh dưỡng với mô cấy, ức chế sự sinh trưởng và phát triển. Việc duy trì môi trường khử trùng môi trường nuôi cấy là yếu tố then chốt để đảm bảo thành công của quy trình. Nghiên cứu này khám phá khả năng của nano bạc và nano đồng trong việc duy trì môi trường nuôi cấy vô trùng, thay thế cho phương pháp hấp tiệt trùng truyền thống.

II. Giải Pháp Khử Trùng Môi Trường Bằng Nano Bạc và Nano Đồng

Luận án tập trung vào việc đánh giá khả năng của AgNPs và CuNPs trong việc khử trùng môi trường nuôi cấy thay thế cho phương pháp hấp tiệt trùng truyền thống. Đồng thời, nghiên cứu cũng xem xét tác động của nano kim loại khử trùng này lên sự sinh trưởng và phát triển của các loại cây trồng khác nhau. Mục tiêu là tìm ra nồng độ tối ưu của nồng độ nano bạc khử trùng và nồng độ nano đồng khử trùng để đạt hiệu quả khử trùng cao nhất mà không gây ảnh hưởng tiêu cực đến cây trồng. Nghiên cứu này nhằm tìm kiếm một phương pháp khử trùng môi trường nuôi cấy tế bào và khử trùng môi trường nuôi cấy mô hiệu quả hơn, tiết kiệm chi phí và thân thiện với môi trường.

2.1. Cơ Chế Diệt Khuẩn Của Nano Bạc Phương Pháp Nghiên Cứu

Nghiên cứu đi sâu vào cơ chế diệt khuẩn của nano bạc. Các thí nghiệm được thực hiện để xác định khả năng diệt khuẩn của nano bạc đối với các loại vi sinh vật gây nhiễm phổ biến trong nuôi cấy mô. Phân tích cơ chế diệt khuẩn của nano đồng cũng được thực hiện để so sánh và đánh giá hiệu quả. Kết quả sẽ cung cấp cơ sở khoa học cho việc ứng dụng nano bạc và nano đồng trong khử trùng môi trường nuôi cấy.

2.2. Tác Động của Nano Bạc Đồng lên Sinh Trưởng và Phát Triển Cây

Bên cạnh khả năng khử trùng, nghiên cứu cũng đánh giá ảnh hưởng của nano bạc và ảnh hưởng của nano đồng lên sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Các chỉ tiêu như tỷ lệ nảy mầm, chiều cao cây, số lượng lá và sinh khối được theo dõi và phân tích. Mục tiêu là xác định nồng độ nano bạc và nano đồng tối ưu, vừa đảm bảo hiệu quả khử trùng, vừa không gây ức chế hoặc độc hại cho cây trồng. Cần đánh giá độc tính của nano bạc và độc tính của nano đồng để đảm bảo an toàn.

2.3. So Sánh Hiệu Quả Nano Bạc và Đồng trong Khử Trùng

Nghiên cứu này tiến hành so sánh nano bạc và nano đồng về hiệu quả khử trùng môi trường nuôi cấy. Các tiêu chí so sánh bao gồm khả năng diệt khuẩn, tác động lên sinh trưởng cây trồng, chi phí và tính khả thi trong ứng dụng thực tế. Mục tiêu là xác định loại nano kim loại nào phù hợp hơn cho việc khử trùng môi trường nuôi cấy trong các điều kiện khác nhau. Ưu điểm nano bạc và nhược điểm nano bạc được so sánh với ưu điểm nano đồng và nhược điểm nano đồng.

III. Ứng Dụng Nano Bạc Đồng Khử Trùng Mẫu và Cải Thiện Sinh Trưởng

Nghiên cứu không chỉ tập trung vào khử trùng môi trường nuôi cấy mà còn mở rộng sang ứng dụng nano bạc và nano đồng trong khử trùng mẫu cấy. Các phương pháp khử trùng mẫu cấy truyền thống thường sử dụng hóa chất mạnh, có thể gây hại cho mô cấy. Việc sử dụng ứng dụng nano bạc trong nuôi cấy và ứng dụng nano đồng trong nuôi cấy hứa hẹn mang lại hiệu quả khử trùng cao hơn, đồng thời giảm thiểu tác động tiêu cực đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Nghiên cứu đánh giá tác dụng kháng khuẩn của nano bạc và tác dụng kháng khuẩn của nano đồng trên các loại mẫu cấy khác nhau.

3.1. Khử Trùng Mẫu Cấy Bằng Nano Bạc Phương Pháp Mới Tiềm Năng

Nghiên cứu khảo sát hiệu quả của nano bạc trong việc loại bỏ các tác nhân gây nhiễm từ mẫu cấy. So sánh hiệu quả của nano bạc với các chất khử trùng truyền thống như thủy ngân clorua (HgCl2) và canxi hypochlorite (Ca(ClO)2). Đánh giá tỷ lệ sống sót của mẫu cấy sau quá trình khử trùng bằng nano bạc, đồng thời theo dõi sự sinh trưởng và phát triển của mẫu cấy sau khi chuyển sang môi trường nuôi cấy vô trùng.

3.2. Nano Đồng Giải Pháp Khử Trùng Mẫu Cấy Hiệu Quả

Tương tự như nano bạc, nghiên cứu cũng đánh giá hiệu quả của nano đồng trong việc khử trùng mẫu cấy. Các thí nghiệm được thực hiện để so sánh khả năng diệt khuẩn của nano đồng với các chất khử trùng truyền thống. Đánh giá tỷ lệ sống sót của mẫu cấy sau khi khử trùng bằng nano đồng, đồng thời theo dõi sự sinh trưởng và phát triển của mẫu cấy sau khi chuyển sang môi trường nuôi cấy vô trùng.

IV. Nghiên Cứu Nano Bạc và Đồng Trên Cây Cúc Thu Hải Đường

Luận án tiến hành các thí nghiệm cụ thể trên ba loại cây trồng có giá trị kinh tế là cây Cúc, cây Thu hải đường và cây Tử linh lan. Mỗi loại cây trồng được sử dụng để đánh giá các khía cạnh khác nhau của ứng dụng nano bạc và nano đồng trong nuôi cấy mô. Trên cây Cúc, nghiên cứu tập trung vào hiệu quả của nano bạc trong khử trùng môi trường nuôi cấy. Trên cây Thu hải đường, nghiên cứu đánh giá khả năng của nano bạc và nano đồng trong khử trùng mẫu. Trên cây Tử linh lan, nghiên cứu xem xét tác động của nano bạc lên sự sinh trưởng và hạn chế các hiện tượng bất thường.

4.1. Tác Dụng của Nano Bạc lên Khử Trùng Môi Trường Cây Cúc

Nghiên cứu đánh giá hiệu quả của nano bạc trong việc khử trùng môi trường nuôi cấy cây Cúc, thay thế cho phương pháp hấp tiệt trùng. So sánh sự sinh trưởng của cây Cúc trên môi trường được khử trùng bằng nano bạc và môi trường được hấp tiệt trùng. Xác định nồng độ nano bạc tối ưu để đảm bảo hiệu quả khử trùng cao mà không gây ảnh hưởng tiêu cực đến sự sinh trưởng của cây Cúc.

4.2. Nano Bạc và Đồng trong Khử Trùng Mẫu Cấy Thu Hải Đường

Nghiên cứu khảo sát hiệu quả của nano bạc và nano đồng trong việc khử trùng mẫu cấy cây Thu hải đường. So sánh hiệu quả của nano bạc và nano đồng với các chất khử trùng truyền thống. Đánh giá tỷ lệ sống sót của mẫu cấy sau quá trình khử trùng, đồng thời theo dõi sự sinh trưởng và phát triển của mẫu cấy sau khi chuyển sang môi trường nuôi cấy vô trùng.

V. Nano Bạc Cải Thiện Sinh Trưởng và Hạn Chế Bất Thường

Nghiên cứu đánh giá vai trò của nano bạc trong việc cải thiện sinh trưởng và hạn chế các hiện tượng bất thường trong nuôi cấy mô, đặc biệt trên cây Tử linh lan. Các hiện tượng bất thường như thủy tinh thể, rụng cơ quan và hóa nâu thường gặp trong nuôi cấy mô, gây ảnh hưởng đến chất lượng cây giống. Nghiên cứu khảo sát khả năng của nano bạc trong việc giảm thiểu các hiện tượng này, đồng thời thúc đẩy sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng.

5.1. Tác Động Của Nano Bạc Lên Tái Sinh Chồi và Sinh Trưởng

Nghiên cứu đánh giá tác động của nano bạc lên khả năng tái sinh chồi của cây Tử linh lan. So sánh tỷ lệ tái sinh chồi trên môi trường có bổ sung nano bạc và môi trường không bổ sung nano bạc. Theo dõi sự sinh trưởng và phát triển của chồi, đồng thời đánh giá chất lượng chồi được tạo ra.

5.2. Nano Bạc Khắc Phục Các Hiện Tượng Bất Thường trong Nuôi Cấy

Nghiên cứu khảo sát khả năng của nano bạc trong việc khắc phục các hiện tượng bất thường như thủy tinh thể, rụng cơ quan và hóa nâu trong nuôi cấy mô cây Tử linh lan. So sánh tỷ lệ cây bị ảnh hưởng bởi các hiện tượng bất thường trên môi trường có bổ sung nano bạc và môi trường không bổ sung nano bạc. Đánh giá hiệu quả của nano bạc trong việc cải thiện chất lượng cây giống.

VI. Kết Luận và Triển Vọng Nghiên Cứu Nano Bạc Đồng Tương Lai

Nghiên cứu đã chứng minh tiềm năng của nano bạc và nano đồng trong việc khử trùng môi trường nuôi cấy, khử trùng mẫu cấy, cải thiện sinh trưởng và hạn chế các hiện tượng bất thường trong nuôi cấy mô. Kết quả nghiên cứu mở ra hướng đi mới trong việc tối ưu hóa quy trình nuôi cấy mô, giảm thiểu chi phí và nâng cao chất lượng cây giống. Nghiên cứu tác dụng của nano bạc và nano đồng trong khử trùng mẫu, khử trùng môi trường nuôi cấy và vi nhân giống một số cây trồng có giá trị kinh tế này có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển nền nông nghiệp bền vững.

6.1. Đánh Giá Tổng Quan Hiệu Quả của Nano Kim Loại

Tóm tắt những kết quả chính của nghiên cứu, đánh giá tổng quan về hiệu quả của nano bạc và hiệu quả của nano đồng trong các ứng dụng khác nhau của nuôi cấy mô. Nêu bật những ưu điểm và hạn chế của việc sử dụng nano kim loại trong nuôi cấy mô. Nhấn mạnh ý nghĩa của nghiên cứu đối với việc phát triển các phương pháp nuôi cấy mô hiệu quả và bền vững.

6.2. Hướng Nghiên Cứu và Ứng Dụng Nano Bạc Đồng Trong Tương Lai

Đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo để khám phá tiềm năng của nano bạc và nano đồng trong nuôi cấy mô. Đề xuất các ứng dụng thực tế của kết quả nghiên cứu, như việc sử dụng nano kim loại để sản xuất cây giống sạch bệnh, cải thiện năng suất cây trồng và phát triển các loại cây trồng mới. Nhấn mạnh vai trò của nghiên cứu khoa học trong việc giải quyết các thách thức trong lĩnh vực nông nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

LỜI MỞ ĐẦU Lý do chọn đề tài Hiện nay, kỹ thuật nuôi cấy mô hay vi nhân giống được sử dụng rất rộng rãi để nhân giống các loài cây trồng khác nhau (cây hoa, cây rau, cây cảnh,…) và là công cụ hữu ích được sử dụng trong nghiên cứu sinh trưởng, sinh lý – sinh hóa của thực vật. Kỹ thuật nuôi cấy mô có thể sử dụng để sản xuất số lượng lớn cây giống sạch bệnh trong thời gian ngắn và sản xuất sinh khối chứa các chất có hoạt tính thứ cấp,. Bên cạnh những thuận lợi mang lại thì kỹ thuật nuôi cấy mô vẫn còn một số hạn chế như nhiễm nấm, vi khuẩn,…chúng sinh trưởng và làm hạn chế sự sinh trưởng của mô cấy do chúng sử dụng môi trường dinh dưỡng [1]. Bên cạnh đó, môi trường nuôi cấy tối ưu hay lý tưởng cho sự sinh trưởng của mẫu cấy cần phải hấp khử trùng.

Các bình nuôi cấy (túi nylon hay chai thủy tinh) chứa môi trường cũng cần được hấp khử trùng, môi trường được đun sôi; sau đó khử trùng môi trường nuôi cấy mô ở nhiệt độ 121C với áp suất 15 psi trong khoảng thời gian từ 20 đến 40 phút. Ngoài ra, các bước chuẩn bị môi trường cần trải qua nhiều giai đoạn khác nhau và tốn nhiều công lao động, điện năng, thời gian,…cho việc hấp khử trùng môi trường. Nano bạc (AgNPs) có tác dụng kháng các vi sinh vật (nấm, vi khuẩn,…) và được sử dụng trong nghiên cứu hay ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như y dược, y sinh,. Các nghiên cứu về tác động của AgNPs lên thực vật như khử trùng mẫu cấy [2], nảy mầm của một số cây trồng [3], sinh lý cũng như hình thái của thực vật [4] cũng đã được chỉ ra.

Tuy nhiên, ảnh hưởng của AgNPs lên khả năng khử trùng môi trường nuôi cấy mô mà không hấp tiệt trùng vẫn chưa được công bố trước đây. Trong luận án này, AgNPs được bổ sung vào môi trường nuôi cấy (không hấp khử trùng) nhằm đánh giá khả năng khử trùng môi trường nuôi cấy và cảm ứng sinh trưởng tiếp theo của mẫu cấy cây Cúc. Ngoài ra, những nghiên cứu trước đây chưa ghi nhận vai trò của nano đồng (CuNPs) trong giai đoạn khử trùng và cảm ứng của mẫu cấy; vì vậy, nghiên cứu này cũng đánh giá ảnh hưởng của AgNPs và CuNPs trong giai đoạn khử trùng mẫu cấy và sinh trưởng tiếp theo, cảm ứng tạo phôi,…trên cây Thu hải đường. Bên cạnh đó, vai trò của AgNPs lên khả năng sinh trưởng và các hiện tượng bất 2 thường ở giai đoạn nhân nhanh chồi cây Tử linh lan cũng được chỉ ra trong luận án này.

Đề tài “Nghiên cứu tác dụng của nano bạc và nano đồng trong khử trùng mẫu, khử trùng môi trường nuôi cấy và vi nhân giống một số cây trồng có giá trị kinh tế” hướng tới giải quyết một số vấn đề còn hạn chế của nuôi cấy mô. Đây là định hướng nghiên cứu chưa được quan tâm nhiều ở trên thế giới cũng như tại Việt Nam. Kết quả của nghiên cứu sẽ góp phần đưa ra một hướng nghiên cứu mới trong vi nhân giống thực vật. Mục tiêu của đề tài Mục tiêu tổng quát Luận án được thực hiện nhằm đưa ra được giải pháp mới để khắc phục một số hạn chế đang gặp phải trong vi nhân giống như khử trùng môi trường nuôi cấy, khử trùng mẫu cấy, cải thiện sinh trưởng tiếp theo của mẫu cấy, khắc phục một số hiện tượng bất thường của cây Cúc, cây Thu hải đường và cây Tử linh lan nuôi cấy in vitro.

Mục tiêu cụ thể Xác định hiệu quả của AgNPs lên khả năng khử trùng môi trường nuôi cấy in vitro thay thế hấp tiệt trùng cũng như sinh trưởng tiếp theo của mẫu cấy cây Cúc. Xác định hiệu quả của AgNPs và CuNPs thay thế các chất khử trùng truyền thống như thủy ngân clorua (HgCl2) hay canxi hypochlorite (Ca(ClO)2) và ảnh hưởng của chúng lên sự sinh trưởng tiếp theo của mẫu cấy cây Thu hải đường. Xác định hiệu quả của AgNPs lên sự sinh trưởng và hạn chế một số hiện tượng bất thường trong giai đoạn tái sinh chồi cây Tử linh lan. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài Đối tượng nghiên cứu Ba loại cây trồng (Cúc, Thu hải đường và Tử linh lan) được sử dụng làm đối tượng nghiên cứu của luận án.

Hai loại vật liệu nano (AgNPs và CuNPs) được sử dụng làm vật liệu để khử trùng mẫu cấy và môi trường hoặc bổ sung vào môi trường nuôi cấy in vitro. 3 Phạm vi nghiên cứu Luận án đánh giá hiệu quả của AgNPs và CuNPs lên khả năng khử trùng môi trường nuôi cấy mô, mẫu cấy và khả năng sinh trưởng tiếp theo của mẫu cấy, các chỉ tiêu sinh lý - sinh hóa của cây Cúc, Thu hải đường và Tử linh lan nuôi cấy in vitro. Trong quá trình thực hiện thí nghiệm, mỗi đối tượng cây trồng có các chương trình phát sinh hình thái khác nhau cũng như AgNPs và CuNPs có những tác động khác nhau phụ thuộc vào giai đoạn nuôi cấy cũng như mẫu cấy của từng loại cây trồng: Đối với cây Cúc, AgNPs có hiệu quả khử trùng mẫy cấy cũng như khử trùng môi trường nuôi cấy không hấp tiệt trùng. Ngoài ra, mẫu cấy có thể sinh trưởng trên môi trưởng bổ sung AgNPs ở nồng độ cao.

Bên cạnh đó, qua đánh giá trạng thái môi trường nuôi cấy không hấp tiệt trùng thì độ cứng môi trường là lớn hơn so với hấp tiệt trùng; vì vậy, thí nghiệm ảnh hưởng của nồng độ agar cũng như đưa ra các hệ thống nuôi cấy khác nhau cũng được khảo sát. Đối với cây Thu hải đường, CuNPs được sử dụng như một chất khử trùng mới và chưa được công bố trước đây. CuNPs được sử dụng để khử trùng mẫu cấy và so sánh với các chất khử trùng khác cũng như đánh giá dư lượng Cu trong mẫu cấy (sau khi khử trùng) tác động đến sinh trưởng tiếp theo của mẫu cấy (cảm ứng tạo phôi, phát sinh phôi và sinh trưởng tiếp theo). Đối với cây Tử linh lan, nghiên cứu này đánh giá vai trò của AgNPs trong việc khắc phục một số hiện tượng bất thường trong nuôi cấy mô và gia tăng sinh trưởng của mẫu cấy.

Do đó, trên 3 đối tượng nghiên cứu khác nhau, 3 vấn đề có những điểm tương đồng và cũng có những điểm khác biệt được giải quyết trong luận án này. Vì vậy, cách trình bày luận án theo đối tượng nghiên cứu có thể giải quyết trọn vẹn từng bài toán trên từng đối tượng cây trồng cụ thể. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Ý nghĩa khoa học Luận án này đã đánh giá được hiệu quả của AgNPs hoặc CuNPs lên khử trùng môi trường nuôi cấy mô thay thế hấp tiệt trùng, cảm ứng phát sinh hình thái, sinh 4 trưởng tiếp theo và hạn chế một số hiện tượng bất thường trong nuôi cấy in vitro cây trong nuôi cấy cây Cúc, cây Tử linh lan và cây Thu hải đường. Ý nghĩa thực tiễn Luận án đã sử dụng AgNPs là chất khử trùng môi trường nuôi cấy mô thay thế chất khử trùng truyền thống và không ảnh hưởng đến sinh trưởng tiếp theo của mẫu cấy.

Ngoài ra, AgNPs và CuNPs có thể sử dụng làm chất khử trùng mẫu cấy thay thế cho các chất khử trùng truyền thống và gia tăng sinh trưởng tiếp theo của mẫu cấy. Những đóng góp mới của luận án AgNPs bổ sung vào môi trường nuôi cấy được giảm một nửa hàm lượng agar có hiệu quả khử trùng môi trường nuôi cấy và không cần hấp tiệt trùng bằng nồi hấp. AgNPs và CuNPs có thể sử dụng làm tác nhân khử trùng mẫu cấy thay chất khử trùng truyền thống và cải thiện sinh trưởng tiếp theo của mẫu cấy. AgNPs gia tăng hiệu quả tái sinh chồi, giảm hiện tượng bất thường và giảm sự tích lũy ethylene, gia tăng hoạt tính enzyme chống oxy hóa của mẫu cấy nuôi cấy in vitro.

TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Khử trùng môi trường nuôi cấy in vitro Môi trường lý tưởng hay tối ưu cho sự sinh trưởng của cây trồng nuôi cấy mô cần được vô trùng; do đó, chúng phải được hấp tiệt trùng. Ngoài ra, các bình chứa môi trường nuôi cấy mô (bình thủy tinh, tam giác, túi nylon,…) cũng cần được hấp tiệt trùng. Môi trường nuôi cấy mô sau khi chuẩn bị cần được đun sôi nhằm hòa tan các thành phần môi trường và được hấp tiệt trùng bằng nồi hấp ở nhiệt độ 121C, áp suất khoảng 15 psi trong khoảng thời gian từ 20 đến 40 phút tùy theo thể tích môi trường nuôi cấy mô (từ 20 đến 80 mL nếu là môi trường ở các bình nuôi cấy có thể tích từ 100 đến 500 mL).

Bên cạnh đó, chuẩn bị môi trường nuôi cấy mô cần trải qua nhiều giai đoạn; do đó, nó sẽ mất thời gian, công lao động, điện năng cho việc hấp tiệt trùng môi trường. Hầu hết môi trường nuôi cấy mô đều được tiệt trùng bằng nồi hấp (autoclave). Nồi hấp là một thiết bị khử trùng bằng áp suất hơi nước. Đối với thể tích môi trường nhỏ, có thể sử dụng một nồi áp suất mà hoạt động của nó theo nguyên tắc giống với nồi hấp.

Thời gian hấp khác nhau đối với thể tích môi trường khác nhau (Bảng 1. Thời gian hấp kéo dài có thể ảnh hưởng xấu đến khả năng đông của agar và chất lượng của môi trường [5]. Điều kiện hấp khử trùng môi trường nuôi cấy [5]. TT Thể tích môi trường/ Thời gian tối thiểu ở 121oC (phút) bình (mL) 1 20 - 50 15 2 75 20 3 250 - 500 25 4 1.000 40 6 Hơn nữa, Leifert và cộng sự (1994) báo cáo rằng, vi khuẩn Bacillus có thể tồn tại sau khi hấp tiệt trùng ở khoảng 120°C [6].

Do đó, nên ủ môi trường sau khi hấp ở nhiệt độ 30 đến 35oC trong khoảng 24 đến 48 giờ trước khi sử dụng để đánh giá xem nấm, vi khuẩn,…có trong môi trường nuôi cấy mô hay không [6]. Bên cạnh đó, hấp tiệt trùng môi trường sẽ ảnh hưởng đến sự thay đổi pH của môi trường và làm biến tính các thành phần của môi trường như đường, chất điều hòa sinh trưởng thực vật (CĐHSTTV), dịch chiết hữu cơ,…[7, 8]. Các CĐHSTTV nhạy cảm với nhiệt như Gibêrelin có thể mất hầu hết hoạt tính của chúng. Ngoài ra, một số vitamin bị phân hủy khi hấp tiệt trùng nhiệt độ cao.

Thời gian khử trùng quá lâu có thể làm thay đổi tính chất của agar và nó cũng có thể dẫn đến tạo ra các sản phẩm độc hại như 5- (hydroxymethyl) -2-furaldehyde và phenolics [9] dẫn đến làm giảm hiệu quả của môi trường lên sự sinh trưởng của mẫu cấy.