Đặt vấn đề Sự phát triển kỹ thuật nuôi cấy mô thực vật đã và đang có định hướng đáng kể trong các nghiên cứu công nghệ sinh học thực vật. Nhờ ứng dụng các thành tựu mới mẻ của công nghệ sinh học như kỹ thuật nuôi cấy mô, kỹ thuật tái tổ hợp di truyền, người ta có thể tạo ra được những giống cây trồng không những có năng suất cao mà còn chống chịu được với sâu bệnh, hạn hán… Bên cạnh các nghiên cứu về sự tăng trưởng và phát triển của cây, nuôi cấy mô thực vật mang lại nhiều lợi ích kinh tế quan trọng trong nhân giống cây trồng. Từ nhiều năm trở lại đây, khi khám phá ra rằng thực vật có thể nhân giống nhanh chóng trong điều kiện in vitro thì rất nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới đã tập trung vào nghiên cứu. Phương pháp nhân giống vô tính in vitro cho phép giữ nguyên đặc tính và cải thiện giống cây trồng.
Bằng phương pháp in vitro người ta có thể sử dụng tất cả các bộ phận của cây trong điều kiện vô trùng để nuôi cấy. Ngày nay khi khoa học kỹ thuật phát triển, đời sống con người được nâng cao, các nhu cầu thẩm mỹ ngày càng được chú trọng hơn. Nhu cầu sử dụng hoa để trang trí trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống. Phương pháp nhân giống vô tính in vitro đã mở ra cho ngành công nghiệp hoa cắt cành và hoa chậu cảnh ngày một phát triển và đem lại một nguồn thu nhập đáng kể.
Từ những nghiên cứu về nhân giống vô tính in vitro, chúng tôi thực hiện đề tài này trên đối tượng là cây hoa Cẩm chướng. Mục tiêu của đề tài này là nhân giống cây hoa Cẩm chướng dựa trên việc khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến việc hình thành chồi, rễ của cây Cẩm chướng in vitro. Mục đích-yêu cầu 1. Mục đích Khảo sát ảnh hưởng của các chất điều hòa sinh trưởng đến sự nhân chồi, tạo rễ, hình thành cây Cẩm chướng in vitro hoàn chỉnh.2 Yêu cầu - Xác định nồng độ chất điều hòa sinh trưởng BA thích hợp cho sự hình thành chồi cây Cẩm chướng in vitro.
- Xác định nồng độ nước dừa thích hợp lên sự hình thành chồi cây Cẩm chướng in vitro. - Xác định nồng độ IBA thích hợp lên sự phát sinh rễ cây Cẩm chướng in vitro. 2 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 2. Giới thiệu về cây Cẩm chướng 2.
Phân loại thực vật Giới: Thực vật (Plantae) Ngành: Magnoliophyta ( ngành hạt kín) Lớp: Magnoliosida ( lớp hai lá mầm) Bộ: Caryophyllales Họ: Caryophyllaceae Tên khoa học: Dianthus sinensis L. Nguồn gốc và sự phân bố Cẩm chướng là loại hoa đẹp với màu sắc phong phú, có thể được trồng làm cảnh hay sản xuất hoa cắt cành. Đây là loại hoa cho giá trị kinh tế cao, nhưng tương đối dễ trồng và dễ chăm sóc. Hoa thích hợp ở nhiều vùng sinh thái khác nhau.
Hoa có nguồn gốc từ Địa Trung Hải và chuyển vào Việt Nam từ nửa đầu thế kỷ 20. Hoa cẩm chướng còn có tên gọi là hoa cẩm nhung là nhóm hoa cắt cành phổ biến không kém hoa hồng, hoa cúc trên thế giới. Hoa cẩm chướng đặc điểm thân mảnh, có các đốt ngắn mang lá kép, bé, thân gãy khúc nhiều, thân bò là chính, trên mặt lá có ít phấn trắng, hoa nhiều màu sắc, hoa đơn nhiều hơn hoa kép, lông nhỏ, ít bị sâu bệnh. Thân phân nhánh nhiều, có đốt dễ gãy giòn, lá Cẩm chướng mọc đối, phiến lá nhỏ dày, dài, không có răng cưa, mặt lá thường nhẵn.
Hoa mọc đơn từng chiếc một ở nách lá, hoa kép có nhiều màu sắc ngay trên cùng một bông, mang nhiều hạt, có từ 330 – 550 hạt. [14] 3 Hiện nay, trên thế giới có khoảng hơn 300 loài và có rất nhiều giống lai khác nhau. Hoa cẩm chướng có hai loại là loại hoa đơn và cánh kép, màu sắc rất đa dạng như: màu trắng điểm pha sắc hồng, hường, đỏ, vàng và cam. Chúng thường ra hoa vào mùa xuân hay mùa hè, có khi đến tận mùa đông nếu thời tiết không quá lạnh.
Hoa Cẩm chướng có mùi hương rất đặc trưng. Tính thẩm mỹ và giá trị kinh tế Trước đây hoa Cẩm chướng được trồng làm cảnh trang trí. Từ năm 1975 đã có sản xuất hoa cắt cành với những giống nhập trước 1975. Từ năm 1995 có nhiều giống hoa Cẩm chướng được nhập nội có nguồn gốc từ Hà Lan, Trung Quốc với màu sắc đa dạng phong phú.
Vùng Vạn Thành – phường 5, Thái Phiên – phường 12, 7, 8 là nơi trồng nhiều hoa Cẩm chướng tại Đà Lạt. [12] Hiện nay có khoảng 20 giống được trồng với mục đích cắt cành. Các giống trồng trọt hiện nay được chia theo nhóm sau: Nhóm hoa chùm: Màu đỏ, hồng, trắng, kem… Hoa nhỏ, chành thấp 30-40 cm. Thời gian sinh trưởng 18-24 tháng.
Nhóm hoa đơn: Màu đỏ, hoa lớn, cành cao 70-80 cm, mắt thưa, ít chồi. Thời gian sinh trưởng 15-18 tháng. Hoa Cẩm chướng có diện tích canh tác không lớn, chủ yếu trồng trong nhà có mái che plastic. Hàng năm, Đà Lạt cung cấp khoảng 0,3-0,5 triệu cành hoa Cẩm chướng các loại.
Khái quát chung về nuôi cấy mô tế bào thực vật Nuôi cấy mô tế bào thực vật hay nhân giống in vitro đều là thuật ngữ mô tả các phương thức nuôi cấy các bộ phận khác nhau của thực vật trong ống nghiệm trên môi trường xác định ở điều kiện vô trùng. Môi trường bao gồm các nhân tố thiết yếu đa lượng và vi lượng, chất kích thích sinh trưởng, đường, vitamin và một số hợp chất hữu cơ cần thiết khác. Tế bào thực vật có tính toàn thế, tế bào đơn hoặc protoplast thực vật đều có khả năng tái sinh cây hoàn chỉnh. Đây là điều kiện quan trọng để ứng dụng trong nuôi 4 cấy mô thực vật.
Kỹ thuật nuôi cấy mô cho phép tái sinh chồi hoặc cơ quan từ các mô như lá, thân, hoa hoặc rễ tạo thành cây hoàn chỉnh nhờ vào sự điều chỉnh môi trường nuôi cấy in vitro. Lịch sử hình thành và phát triển nuôi cấy mô Ý tưởng nuôi cấy mô của sinh vật ra ngoài cơ thể, trong ống nghiệm (in vitro) đã được Haberlandt thử nghiệm từ năm 1902 nhưng do ông đã sử dụng các tế bào của cây một lá mầm nên đã thất bại. Năm 1919, Carrel nuôi cấy thành công mô động vật, nhưng cho đến năm 1934 mô thực vật mới được nuôi cấy. Năm 1934, White đã thành công trong việc phát hiện ra sự sống vô hạn của các tế bào rễ cà chua được nuôi cấy mô.
Năm 1964, Ball là người đầu tiên tìm ra mầm rễ từ việc nuôi cấy chồi ngọn. Ông đã thành công trong việc chuyển mô nuôi cấy thành cây con ở cây sen cạn và cây White lupin trên môi trường nuôi dinh dưỡng nhân tạo. Tuy nhiên, việc nhân giống thực vật in vitro vẫn chưa hoàn thiện. Sau đó, nhiều nhà nghiên cứu đã khám phá ra những thành phần quan trọng, cần thiết cho sự phát triển của tế bào được nuôi cấy.
Năm 1951, Skoog và Miller phát hiện ra các hợp chất có khả năng điều khiển sự nhân chồi. Năm 1962, Murashige và Skoog đã thành công trong việc cải tiến môi trường nuôi cấy, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong kỹ thuật nuôi cấy mô. Môi trường của họ đã được dùng làm môi trường cơ bản cho việc nuôi cấy nhiều loại cây và cho đến nay vẫn còn được sử dụng rộng rãi. [2], [7] Hiện nay, kỹ thuật nuôi cấy mô thực vật đang được sử dụng rộng rãi để sản xuất giống cây trồng tạo nguồn giống đồng nhất về di truyền, sạch bệnh, đồng đều về sinh lý và phát triển bình thường.
Những ứng dụng của vi nhân giống trong nghề vườn nói riêng và nông nghiệp nói chung đã rộng khắp thế giới nhưng việc thương mại hóa vẫn còn giới hạn do chi phí sản xuất lớn, giá thành sản phẩm cao. Trong nuôi cấy mô người ta có xu hướng quan tâm đến các thành phần hóa học như: chất vô cơ, chất kích thích sinh trưởng thực vật, đường, acid amin, vitamin, và 5 các đặc tính sinh hóa của môi trường như chỉ số pH hơn là các yếu tố vật lý môi trường (ánh sáng, thành phần khí, độ ẩm, trao đổi khí, nhiệt độ) trong hộp nuôi cấy. Nhân giống in vitro 2. Ưu điểm - Đưa ra sản phẩm nhanh hơn: Từ một cây mẹ ưu việt bất kỳ đều có thể tạo ra một quần thể có độ đồng đều cao về số lượng không hạn chế, phục vụ sản xuất thương mại, dù cây đó là dị hợp về mặt di truyền.
- Nhân nhanh với hệ số nhân giống cao: Trong hầu hết các trường hợp, công nghệ vi nhân giống đáp ứng với tốc độ nhân nhanh, từ 1 cây trong vòng 1-2 năm có thể tạo ra hàng triệu cây. - Sản phẩm cây giống đồng nhất: Vi nhân giống về cơ bản là công nghệ nhân nhanh dòng. Nó tạo ra quần thể có độ đồng đều cao dù xuất phát từ cây mẹ có kiểu gene dị hợp hay đồng hợp. - Tiết kiệm không gian: Vì hệ thống sản xuất hoàn toàn trong phòng thí nghiệm, không phụ thuộc vào thời tiết và các vật liệu khởi đầu có kích thước nhỏ.
Mật độ cây tạo ra trên một diện tích lớn hơn rất nhiều so với sản xuất trên đồng ruộng và trong nhà kính theo phương pháp truyền thống. - Nâng cao chất lượng cây trồng: Nuôi cấy mô là một phương pháp hữu hiệu để loại trừ virus, nấm khuẩn khỏi các cây giống đã nhiễm bệnh. Cây giống sạch bệnh tạo ra bằng cấy mô thường tăng năng suất 15 – 30% so với giống gốc. - Khả năng tiếp thị sản phẩm tốt hơn và nhanh hơn: Các dạng sản phẩm khác nhau có thể tạo ra từ hệ thống vi nhân giống như cây con in vitro hoặc trong bầu đất.
Các cây giống có thể được bán ở dạng cây, củ bi hay là thân củ. - Lợi thế về vận chuyển: Các cây con kích thước nhỏ có thể vận chuyển đi xa dễ dàng và thuận lợi, đồng thời cây con tạo ra trong điều kiện vô trùng được xác nhận là sạch bệnh. Do vậy, đảm bảo an toàn, đáp ứng được các yêu cầu về vệ sinh thực vật quốc tế. 6 - Sản xuất quanh năm: Quá trình sản xuất có thể tiến hành ở bất kỳ thời gian nào, không phụ thuộc mùa vụ.
Hạn chế - Hạn chế về chủng loại sản phẩm: Trong điều kiện kỹ thuật hiện nay, không phải tất cả các cây trồng đều được nhân giống thương phẩm bằng vi nhân giống. Nhiều cây trồng có giá trị kinh tế hoặc quý hiếm vẫn chứa thể nhân nhanh để đáp ứng nhu cầu thị trương mại hoặc bảo quản nguồn gene.