Đặt vấn đề Việt Nam là nước có nền nông nghiệp phát triển mạnh mẽ trong khu vực Đông Nam Á, đóng vai trò hỗ trợ lương thực cho các nước trong và ngoài khu vực. Với điều kiện tự nhiên thuận lợi, kết hợp với văn hoá gốc nông nghiệp có từ lâu đời là nền tảng vững chắc để ngành sản xuất nông nghiệp giữ vững vị thế và vai trò, tạo áp lực phát triển ổn định kinh tế xã hội. Sản xuất cây lương thực là ngành chủ đạo trong sản xuất nông nghiệp tại Việt Nam, một trong những loại cây lương thực quan trọng nhất là khoai lang với sản lượng lớn hàng năm, cung cấp các loại sản phẩm phong phú và đảm bảo chất lượng. Khoai lang ruột tím (Ipomoea batatas L.) thuộc chi khoai lang (Ipomoea), họ bìm bìm (Convolvulaceae).
Khoai lang ruột tím được cho là loại dược liệu quý trong món ăn bình dân, giàu hàm lượng vitamin A, B, canxi, mangan,… Anthocyanin trong khoai lang ruột tím là chất chống oxy hoá cực mạnh, tác dụng phòng ngừa các bệnh liên quan tới tim mạch, tiểu đường, làm chậm và làm ngăn quá trình phát triển ung thư. Một số nghiên cứu cho thấy khả năng chống oxy hoá của khoai lang ruột tím tốt hơn đáng kể so với các loại khoai trắng và vàng theo Ervika Rahayu Novita Herawati và cs, (2020). Được trồng nhiều ở các vùng Tam Bình, Bình Tân,… thuộc tỉnh Vĩnh Long, khoai lang ruột tím có tiềm năng trong việc sản xuất quy mô lớn nhưng lại gặp nhiều khó khăn trong việc quy hoạch bền vững và cải thiện tiêu chuẩn giống. Tuy nhiên hiện nay do nhu cầu thị trường lớn dẫn tới việc canh tác liên tục, với phương thức trồng bằng dây (sinh sản vô tính) khiến chất lượng giống thoái hoá nghiêm trọng, làm giảm chất lượng nông sản, cây sinh trưởng kém, nhiễm sâu bệnh.
Mặt khác Trung Quốc đang là thị trường tiêu thụ chính cho mặt hàng khoai lang ruột tím cho nên nhu cầu về chất lượng, kiểm định càng nghiêm ngặt. Chất lượng khoai lang chưa tốt khiến giá khoai lang không ổn định làm 1 cho đời sống của bà con nông dân gặp rất nhiều khó khăn. Để khắc phục tình trạng thoái hoá về giống thì việc tiến hành chọn tạo giống đang là mục tiêu cấp bách mà nền nông nhiệp Việt Nam hướng tới. Tuy nhiên để cải tiến giống khoai lang theo phương pháp truyền thống thì mất rất nhiều thời gian để có được những đặc tính ban đầu.
Việc áp dụng kỹ thuật nhân giống vô tính in vitro sử dụng đoạn thân mang mắt ngủ và không mang mắt ngủ đã được áp dụng nhiều trên một số giống khoai lang khác nhau như khoai lang Nhật, HNV1…và đạt được thành công nhất định, tuy nhiên hệ số nhân giống chưa thực sự cao. Do vậy, việc tìm ra phương pháp nuôi cấy in vitro phù để cải thiện quy trình vi nhân giống khoai lang là cần thiết. Kĩ thuật nuôi cấy lớp mỏng tế bào (thin cell layer - TCL) là kỹ thuật mà mẫu cấy từ các bộ phận khác nhau của cây như lá, cuống lá, thân, thân rễ được cắt ra với kích thước nhỏ, mỏng. Mẫu được cắt theo chiều dọc được gọi là lTCL (longitudinal TCL), mẫu được cắt theo chiều ngang gọi là tTCL (transverse TCL).
Kĩ thuật này được ứng dụng thành công trên nhiều loại cây trồng khác nhau như hoa Lan Dendrobium aqueum (Parthibhan et al., 2018), cây củ dòm (Ngyễn Văn Việt và cs. Tuy nhiên chưa có bất kì nghiên cứu nào được công bố về việc sử dụng kỹ thuật nuôi cấy lớp mỏng trên đối tượng cây khoai lang tím. Với kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào thực vật sẽ giải quyết được các vấn đề khó khăn hiện nay với cây khoai lang ruột tím. Kỹ thuật này sẽ tạo ra được giống cây con khoẻ mạnh, sạch bệnh, giảm thiểu khả năng nhiễm bệnh trong quá trình canh tác, đảm bảo năng suất và chất lượng nông sản.
Nuôi cấy mô giúp việc lưu trữ giống cây trong thời gian dài, khắc phục hậu quả trong canh tác gặp phải, sẵn sàng nguồn giống cho các thí nghiệm, nghiên cứu. Với nguồn vật liệu là lát mỏng tế bào đoạn thân mang mắt ngủ và không mang mắt ngủ làm cho giống đa dạng hơn. Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn và để đưa ra những nghiên 2 cứu ban đầu phục vụ cho công tác nghiên cứu sau này. Tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tái sinh chồi từ lớp mỏng tế bào cây khoai lang ruột tím (Ipomoea batatas L.
Mục tiêu nghiên cứu đề tài Thiết lập được một phương thức nhân giống in vitro mới cho cây khoai lang ruột tím thông qua kỹ thuật nuôi cấy lớp mỏng (Thin cell layer – TCL). Yêu cầu – Xác định được ảnh hưởng của Cytokinin (BA, Kinetin,) riêng lẻ và kết hợp với auxin (α-NAA, IAA) lên khả năng tái sinh chồi lớp mỏng tế bào đoạn thân mang mắt ngủ. – Xác định được ảnh hưởng của nền môi trường nuôi cấy lên khả năng tái sinh chồi từ lớp mỏng tế bào đoạn thân mang mắt ngủ. – Xác định được ảnh hưởng của BA lên khả năng tái sinh chồi từ lớp mỏng tế bào đoạn thân không mang mắt ngủ.
– Xác định được ảnh hưởng của các môi trường tái sinh chồi tốt nhất thu được ở một số nghiên cứu lên khả năng tái sinh chồi từ callus. – Xác định được ảnh hưởng của Kinetin kết hợp với α-NAA đến khả năng nhân nhanh chồi có nguồn gốc từ lớp mỏng tế bào đoạn thân mang mắt ngủ. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Giới thiệu chung về cây khoai lang 2.
Nguồn gốc Cây khoai lang (Ipomoea batata L.) là loại cây lương thực xếp thứ 7 trên thế giới. Trong các loại cây có củ thì khoai lang là một trong ba cây lấy củ quan trọng nhất trên Thế giới gồm khoai tây, sắn và khoai lang. Nguồn gốc địa lý của cây khoai lang có nhiều ý kiến khác nhau. Obrren (1972) qua chứng minh bằng lịch sử và ngôn ngữ đã cho rằng cây khoai lang có nguồn gốc ở Nam Peru và Nam Meehico vào khoảng 2000 – 2500 năm trước công nguyên.
Năm 1988 đã chứng minh rằng nguồn gốc địa lý của tổ tiên hoang dại của khoai lang là ở một số vùng giữa bán đảo Yucatan của Meehico và cửa sông Orinoco của Venezuela. Người thổ dân nơi đây bao gồm người Mayas và Incas đã thuần hóa và truyền bá khoai lang vào khoảng 2500 năm trước công nguyên. Tuy nhiên, qua bằng chứng khảo cổ học, đa số các nhà khoa học cho rằng khoai lang được thuần hóa rất sớm, cách đây 8000 – 10000 năm và có nguồn gốc xuất xứ từ vùng nhiệt đới Trung và Nam châu Mỹ, cụ thể là từ hẻm núi Chilca trên bờ biển Peru. Phân bố Khoai lang được trồng trong phạm vi rộng lớn giữa vĩ tuyến 40 độ Bắc đến 32 độ Nam và lên tới độ cao 3000m so với mặt nước biển (Woolfe J.
Hiện nay, cây khoai lang được trồng nhiều ở các nước nhiệt đới, á nhiệt đới, á nhiệt đới châu Á, châu Phi, châu Mỹ La Tinh. Khoai lang được trồng phối hợp trong hệ thống canh tác với cây có hạt (lúa, ngô, đậu…) ở Đông Nam Á, với cây có củ khác (khoai mỡ, khoai nước…) ở châu Úc và là cây trồng rất quen thuộc ở Philippine và Nhật Bản… 4 Từ Trung và Nam châu Mỹ, khoai lang được di chuyển đi khắp các vùng trên Thế giới. Khi thuyền trưởng Jame Cook phát hiện ra quần đảo Tahiti và Hawaii năm 1778 thì khoai lang đã được trồng rộng rãi ở đó. Nhìn chung, đa số các nhà khoa học chấp nhận quan điểm là từ Trung và Nam Mỹ cây khoai lang được lan truyền theo con đường di chuyển của con người đến các vùng nhiệt đới khác trên Thế giới, trước khi có sự khám phá ra châu Mỹ.
Phân loại Hệ thống phân loại cây khoai lang được Trung tâm Khoai lang Quốc tế (CIP) công bố năm 1992 (trích theo Mai Thạch Hoành, 2011), như sau: Họ (Family): Convolvulaceae (họ Bìm Bìm) Tộc (Tribe): Impomoea Chi (Genus): Impomoea Chi phụ (Subgenus): Quamoclit Nhóm (Section): Batatas Loài (Speccies): Impomoea batatas (L) Lam Cây khoai lang lần đầu tiên được nhà thực vật học Linnaeus mô tả và phân loại vào năm 1753 gọi là Convolvulus batatas (mô tả họ và loài). Đến năm 1791, nhà thực vật học Lamarck phân loại loài khoai lang ở trong chi Ipomoea, nên tên cuối cùng của cây khoai lang đổi thành Ipomoea batatas (L) Lam để ghi công lao của cả hai nhà thực vật học này. Khoai lang là cây thể lục bội (hexaploid plant) với thể nhiễm sắc (chromosomes) 2n = 6x = 90 với số nhiễm sắc thể cơ bản x = 15. Chi Ipomoea là một chi lớn, có khoảng 400 loài, với số nhiễm sắc thể cơ bản là 15 và được phân thành 13 nhóm.
Cây khoai lang được phân loại trong nhóm Batatas. Đặc điểm thực vật học Cây khoai lang (Ipomoea batatas L.) thuộc họ Bìm Bìm (Convolvulaceae), là cây thân thảo, sống nhiều năm do có tập tính sinh sản vô hạn nhưng khi được con người canh tác thì khoai lang là cây trồng hàng năm. Khoai lang có thân mềm dạng bò hoặc leo, hoa lưỡng tính, quả sóc, lá đơn mọc cách, mép lá trơn hoặc có khía. Những bộ phận chính của cây khoai lang gồm rễ, thân, lá, hoa, quả và hạt.
Mỗi cơ quan này lại do nhiều bộ phận hợp thành, có cấu tạo và đặc điểm hình thái khác nhau. Có thể phân chia các bộ phận trên cây khoai lang thành hai phần chính: các bộ phận trên mặt đất và bộ phận dưới mặt đất. Rễ được hình thành ở các mắt đốt trên thân từ trên xuống dưới. Căn cứ vào đặc tính, chức năng, nhiệm vụ và mức độ phân hóa có thể chia rễ khoai lang thành 3 loại: Rễ con (rễ cám, rễ hút, rễ nhỏ); rễ củ (củ); rễ nửa chừng (rễ đực, rễ lửng).
Thân khoai lang gồm nhiều lóng, đốt, mỗi đốt có mang một lá. Độ dài thân, dạng thân, độ dài lóng thân và đường kính thân khác nhau tùy thuộc chủ yếu vào giống. Ngoài ra, chúng cũng chịu ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh, biện pháp kỹ thuật. Dạng thân là dạng thân bò, nằm ngang, có một số giống thân leo, thân đứng hoặc thân hơi đứng.
Lá khoai lang là lá đơn, mọc cách có cuống dài. Lá được sắp xếp gần như kiểu xoắn ốc xen nhau trên thân theo tỷ lệ 2/5 (tức là có 5 lá được sắp xếp trong hai vòng tròn xoắn ốc trên thân) (Lebot, 2009). Mép của phiến lá có thể liền nguyên vẹn, răng cưa hoặc xẻ thùy. Hình dạng lá có thể là hình tim, hình bầu dục, hình tròn, hình tam giác, hình mác, xẻ thùy nông hoặc sâu.