Luận văn: Nghiên cứu nhân giống dòng Tếch (Tectona grandis) bằng in vitro

Nghiên cứu nhân giống một số dòng Tếch (Tectona grandis) bằng phương pháp nuôi cấy in vitro. Luận văn đề xuất quy trình nhân giống tối ưu và hiệu quả.

• Tác giả: Nguyễn Thị Thúy Dương
• Người hướng dẫn: T.S Hà Huy Thịnh
• Trường học: Trường đại học lâm nghiệp
• Chuyên ngành: Lâm học
• Đề tài: Nghiên cứu nhân giống một số dòng Tếch (Tectona grandis Linn) bằng phương pháp nuôi cấy in vitro
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ khoa học lâm nghiệp
• Năm xuất bản: 2007
• Địa điểm: Hà Tây

Mục lục chi tiết

• Lời nói đầu
• Đặt vấn đề
• 1. Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu
• 1.1. Khái niệm và cơ sở khoa học của phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật
• 1.1.1. Khái niệm
• 1.1.2. Cơ sở khoa học của của nuôi cấy mô tế bào
• 1.1.2.1. Tính toàn năng (totipotence)
• 1.1.2.2. Sự phân hoá và phản phân hoá tế bào
• 1.2. Các giai đoạn chính trong quá trình nhân giống in vitro
• 1.2.1. Giai đoạn chuẩn bị
• 1.2.2. Giai đoạn cấy khởi động
• 1.2.3. Giai đoạn nhân nhanh
• 1.2.4. Tạo cây hoàn chỉnh (cho ra rễ)
• 1.2.5. Đưa cây ra môi trường tự nhiên
• 1.3. Các nhân tố ảnh hưởng tới quá trình nhân giống in vitro
• 1.3.1. Môi trường nuôi cấy
• 1.3.1.1. Nguồn Cácbon
• 1.3.1.2. Nguồn Nitơ
• 1.3.1.3. Các nguyên tố đa lượng
• 1.3.1.4. Nhóm các nguyên tố vi lượng
• 1.3.1.5. Các Vitamin
• 1.3.1.6. Dung dịch hữu cơ có thành phần không xác định
• 1.3.1.7. Chất làm đông cứng môi trường
• 1.3.2. Các chất điều hoà sinh trưởng
• 1.3.2.1. Auxin
• 1.3.2.2. Cytokinin

Tóm tắt

I. Vì sao nhân giống Tếch in vitro là xu thế tất yếu

Cây Tếch (Tectona grandis) là một trong những loài cây lâm nghiệp có giá trị kinh tế cao bậc nhất, được mệnh danh là “vua của các loài gỗ” nhờ chất lượng gỗ mịn, vân đẹp, độ bền cao và khả năng chống mối mọt tự nhiên. Nhu cầu thị trường đối với gỗ Tếch ngày càng tăng, thúc đẩy việc mở rộng diện tích trồng rừng quy mô lớn. Tuy nhiên, các phương pháp nhân giống truyền thống đang bộc lộ nhiều hạn chế, không đáp ứng đủ nhu cầu về số lượng và chất lượng cây giống. Trước bối cảnh đó, phương pháp nhân giống Tếch (Tectona grandis) bằng phương pháp in vitro, hay còn gọi là nuôi cấy mô tế bào thực vật, nổi lên như một giải pháp công nghệ cao mang tính đột phá. Công nghệ này cho phép sản xuất hàng loạt cây con sạch bệnh, có độ đồng đều di truyền cao, giữ lại nguyên vẹn các đặc tính ưu việt của cây mẹ. Hơn nữa, vi nhân giống cây Tếch giúp khắc phục hoàn toàn sự phụ thuộc vào mùa vụ, chủ động kế hoạch sản xuất và cung cấp nguồn giống chất lượng cho các dự án trồng rừng, góp phần vào việc cải thiện giống cây trồng và nâng cao năng suất rừng trồng một cách bền vững. Đây được xem là chìa khóa để giải quyết bài toán về giống cho ngành lâm nghiệp hiện đại.

1.1. Giá trị kinh tế và tiềm năng của gỗ Tếch Tectona grandis

Gỗ Tếch có giá trị thương mại vượt trội do các đặc tính vật lý độc đáo: tỷ trọng nhẹ, ít bị hà bám, chịu va đập và ngâm nước mặn tốt nên được ưa chuộng trong công nghiệp đóng tàu. Ngoài ra, gỗ Tếch còn được sử dụng rộng rãi trong sản xuất đồ gỗ cao cấp, xây dựng và có giá trị xuất khẩu cao. Nghiên cứu của Nguyễn Thị Thúy Dương (2007) chỉ ra rằng, giá gỗ Tếch chất lượng cao có thể lên tới 2000 USD/m³. Tại Việt Nam, dù đã được trồng từ những năm 30 của thế kỷ 20, diện tích rừng Tếch vẫn còn khiêm tốn (khoảng 1.500 ha) so với tiềm năng và nhu cầu. Việc phát triển các giống Tếch năng suất cao và nhân rộng quy mô trồng rừng là một định hướng chiến lược, hứa hẹn mang lại hiệu quả kinh tế lớn cho ngành lâm nghiệp.

1.2. Tổng quan về công nghệ nuôi cấy mô tế bào thực vật

Công nghệ nuôi cấy mô tế bào thực vật, hay nhân giống in vitro, là kỹ thuật sản xuất cây con từ một phần nhỏ của cây mẹ (mô, tế bào, cơ quan) trong môi trường dinh dưỡng nhân tạo, vô trùng và có kiểm soát. Cơ sở khoa học của phương pháp này dựa trên “tính toàn năng” của tế bào thực vật, tức là mỗi tế bào đều chứa đựng toàn bộ thông tin di truyền và có khả năng phát triển thành một cơ thể hoàn chỉnh. Ưu điểm vượt trội của phương pháp này là hệ số nhân chồi rất cao, cho phép tạo ra số lượng lớn cây con trong thời gian ngắn, đồng thời đảm bảo cây giống đồng nhất về mặt di truyền và sạch bệnh, một yếu tố cực kỳ quan trọng trong nhân giống vô tính cây lâm nghiệp.

II. Thách thức của các phương pháp nhân giống Tếch truyền thống

Mặc dù nhu cầu về giống cây Tếch chất lượng cao là rất lớn, các phương pháp nhân giống truyền thống lại gặp phải nhiều rào cản đáng kể, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả sản xuất. Đối với phương pháp nhân giống bằng hạt, vấn đề lớn nhất là chất lượng hạt giống không đảm bảo do nguồn thu hái không được chọn lọc. Hơn nữa, hạt Tếch có tỷ lệ nảy mầm tự nhiên rất thấp, theo tài liệu gốc chỉ đạt khoảng 5-10% trong điều kiện vườn ươm. Quá trình thụ phấn tự do còn dẫn đến hiện tượng phân ly tính trạng, làm cho cây con sinh trưởng không đồng đều, ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng rừng trồng. Trong khi đó, phương pháp nhân giống vô tính bằng giâm hom, một giải pháp thay thế, cũng không khả quan hơn. Tỷ lệ ra rễ của hom Tếch rất thấp, chỉ đạt khoảng 24-30% (Trần Văn Sâm, 1996 - 2000). Những hạn chế này cho thấy sự cần thiết phải tìm kiếm một giải pháp công nghệ ưu việt hơn, và nhân giống Tếch (Tectona grandis) bằng phương pháp in vitro chính là câu trả lời.

2.1. Tỷ lệ nảy mầm thấp và hiện tượng phân ly tính trạng từ hạt

Nhân giống bằng hạt là phương pháp phổ biến nhưng tiềm ẩn nhiều rủi ro. Tài liệu nghiên cứu cho thấy, hạt Tếch trong tự nhiên có khả năng nảy mầm thấp, và ngay cả trong điều kiện vườn ươm cây Tếch được kiểm soát, tỷ lệ này cũng chỉ đạt mức 5-10%. Nguyên nhân chính là do vỏ hạt cứng và các yếu tố ngủ nghỉ sinh lý. Một vấn đề nghiêm trọng khác là sự phân ly tính trạng. Do thụ phấn chéo tự do, cây con từ hạt không giữ được 100% đặc tính tốt của cây mẹ. Điều này dẫn đến một quần thể rừng trồng không đồng nhất về tốc độ sinh trưởng, hình thái thân cây và chất lượng gỗ, gây khó khăn trong quản lý và khai thác, làm giảm hiệu quả kinh tế tổng thể.

2.2. Khó khăn trong nhân giống vô tính cây Tếch bằng giâm hom

Phương pháp giâm hom được kỳ vọng sẽ khắc phục được nhược điểm của nhân giống bằng hạt, vì nó giữ được đặc tính di truyền của cây mẹ. Tuy nhiên, đối với cây Tếch, phương pháp này gặp nhiều trở ngại. Tỷ lệ ra rễ của hom giâm rất thấp, chỉ dao động từ 24-30%. Kết quả này cho thấy giâm hom không phải là giải pháp hiệu quả cho việc sản xuất cây giống Tếch trên quy mô công nghiệp. Tỷ lệ thành công thấp không chỉ gây lãng phí nguồn vật liệu giống mà còn làm tăng chi phí sản xuất, không thể đáp ứng nhu cầu trồng rừng với số lượng lớn. Đây là lý do chính thúc đẩy các nhà khoa học tìm đến vi nhân giống cây Tếch như một giải pháp thay thế vượt trội.

III. Quy trình nhân giống Tếch in vitro Giai đoạn chuẩn bị

Thành công của toàn bộ quy trình nhân giống in vitro phụ thuộc rất nhiều vào giai đoạn chuẩn bị ban đầu. Giai đoạn này bao gồm hai bước cốt lõi: lựa chọn vật liệu và khử trùng mẫu cấy. Việc lựa chọn vật liệu khởi đầu đóng vai trò quyết định đến khả năng tái sinh và phát triển của chồi. Theo các nghiên cứu, vật liệu lấy từ các phần non của cây, đang trong giai đoạn sinh trưởng mạnh (mùa xuân hè) sẽ cho tỷ lệ thành công cao hơn. Trong nghiên cứu này, mẫu cấy được lấy từ chồi bên của cây ghép 4 tháng tuổi, có độ tuổi chồi khoảng 20 ngày, không sâu bệnh. Bước tiếp theo và cũng là thách thức lớn nhất là khử trùng mẫu vật. Môi trường nuôi cấy giàu dinh dưỡng là điều kiện lý tưởng cho vi khuẩn và nấm phát triển, có thể làm hỏng toàn bộ lô cấy. Do đó, việc tìm ra một quy trình khử trùng hiệu quả, vừa tiêu diệt được mầm bệnh mà không làm chết mô thực vật, là yếu tố sống còn. Quá trình này đòi hỏi sự chính xác tuyệt đối về loại hóa chất, nồng độ và thời gian xử lý.

3.1. Tuyển chọn vật liệu và thời điểm lấy mẫu tối ưu

Nguyên tắc cơ bản trong nuôi cấy mô tế bào thực vật là vật liệu càng non thì khả năng tái sinh càng cao. Nghiên cứu chỉ ra rằng, thời điểm lấy mẫu ảnh hưởng rõ rệt đến tỷ lệ sống và bật chồi. Kết quả cho thấy, mẫu Tếch lấy vào mùa Xuân (tháng 3) và mùa Hè (tháng 6) cho tỷ lệ bật chồi cao nhất, lần lượt là 15% và 13,89%. Ngược lại, mẫu lấy vào mùa Đông chỉ đạt 3,33%. Mặc dù tỷ lệ nhiễm vào mùa xuân hè cao hơn, nhưng khả năng tái sinh mạnh mẽ của mô cấy trong giai đoạn này là yếu tố quyết định. Do đó, thời điểm thích hợp nhất để lấy mẫu nhân giống Tếch in vitro là từ tháng 2 đến tháng 7 hàng năm, khi cây đang trong chu kỳ sinh trưởng mạnh mẽ.

3.2. Kỹ thuật khử trùng mẫu Yếu tố quyết định thành công

Khử trùng là một bước kỹ thuật quan trọng. Thí nghiệm đã so sánh hiệu quả của các hóa chất khác nhau như HgCl₂, Ca(OCl)₂ và H₂O₂. Kết quả cho thấy Ca(OCl)₂ và H₂O₂ không hiệu quả, với tỷ lệ nhiễm rất cao (81,85% - 100%). Hóa chất HgCl₂ (Clorua thủy ngân) tỏ ra hiệu quả nhất. Cụ thể, công thức khử trùng tối ưu cho mẫu Tếch là sử dụng dung dịch HgCl₂ 0.05% trong thời gian 10 phút. Mặc dù tỷ lệ nhiễm vẫn còn (75%), công thức này cho tỷ lệ mẫu bật chồi cao nhất (13,70%) và tỷ lệ mẫu chết thấp. Việc sử dụng nồng độ cao hơn hoặc thời gian dài hơn sẽ gây độc cho mô cấy, dẫn đến hiện tượng hóa nâu và chết mẫu.

IV. Bí quyết tối ưu hệ số nhân chồi và cảm ứng ra rễ Tếch

Sau giai đoạn khởi đầu, giai đoạn nhân nhanh chồi và tạo rễ là then chốt để quyết định hiệu quả kinh tế của quy trình nhân giống Tếch in vitro. Mục tiêu là đạt được hệ số nhân chồi cao nhất mà vẫn đảm bảo chất lượng chồi khỏe mạnh. Điều này đòi hỏi phải tối ưu hóa hai yếu tố chính: môi trường dinh dưỡng khoáng và nồng độ các chất điều hòa sinh trưởng. Nghiên cứu đã thử nghiệm trên các môi trường nền khác nhau và kết luận môi trường nuôi cấy MS (Murashige & Skoog) là phù hợp nhất, giúp chồi phát triển khỏe, lá xanh tốt. Về hormone thực vật, sự cân bằng giữa Auxin và Cytokinin đóng vai trò quyết định. Cytokinin (như BAP) kích thích sự hình thành và nhân nhanh chồi, trong khi Auxin (như NAA, IBA) lại cần thiết cho giai đoạn cảm ứng ra rễ. Việc tìm ra công thức phối hợp tối ưu giữa các hormone này sẽ giúp tạo ra số lượng lớn cây Tếch nuôi cấy mô hoàn chỉnh, sẵn sàng cho giai đoạn tiếp theo.

4.1. Vai trò của môi trường MS và chất điều hòa sinh trưởng

Môi trường dinh dưỡng là nền tảng cho sự phát triển của mô cấy. Thí nghiệm so sánh ba loại môi trường phổ biến: MS, WPM và B5. Kết quả cho thấy môi trường nuôi cấy MS cải tiến là lựa chọn tối ưu cho Tếch. Mặc dù môi trường WPM cho hệ số nhân chồi cao hơn một chút (2,10 lần so với 1,73 lần của MS), nhưng chất lượng chồi trên môi trường MS lại vượt trội hơn hẳn: chồi mập, khỏe, lá xanh đậm và không có hiện tượng thủy tinh hóa. Môi trường MS cung cấp đầy đủ và cân bằng các nguyên tố đa lượng, vi lượng, đáp ứng tốt nhất nhu cầu dinh dưỡng cho sự tái sinh chồi của cây Tếch.

4.2. Tối ưu hóa nồng độ BAP và NAA để tái sinh chồi

Sự tương tác giữa chất điều hòa sinh trưởng quyết định sự phát triển của chồi. Thí nghiệm cho thấy việc sử dụng BAP (Benzylaminopurine) riêng lẻ hoặc kết hợp với NAA (Naphthaleneacetic acid) đều cho kết quả tốt. Cụ thể, công thức môi trường MS bổ sung 0,7mg/l BAP và 0,5mg/l NAA cho kết quả toàn diện nhất. Công thức này đạt được hệ số nhân chồi cao, đồng thời chiều dài chồi và số lá trên chồi cũng phát triển tốt. Sự kết hợp này không chỉ kích thích phân chia tế bào để tạo nhiều chồi mới mà còn giúp chồi vươn dài và phát triển khỏe mạnh, tạo tiền đề tốt cho giai đoạn ra rễ sau này.

4.3. Kỹ thuật cảm ứng ra rễ và tạo cây Tếch hoàn chỉnh

Để tạo ra một cây hoàn chỉnh, chồi Tếch cần được chuyển sang môi trường cảm ứng ra rễ. Giai đoạn này thường giảm hoặc loại bỏ Cytokinin và tăng nồng độ Auxin. Nghiên cứu đã thử nghiệm với IBA (Indole-3-butyric acid) và NAA. Kết quả cho thấy, việc xử lý chồi bằng bột IBA nồng độ 1,0% rồi cắm trực tiếp vào giá thể cát sạch trong vườn ươm cho tỷ lệ ra rễ cao nhất. Phương pháp này không chỉ hiệu quả mà còn rút ngắn thời gian so với việc ra rễ trong ống nghiệm, giúp giảm chi phí sản xuất. Cây con sau khi ra rễ sẽ được chuyển sang giai đoạn huấn luyện để thích nghi sau in vitro.

V. Ứng dụng và tiềm năng của nhân giống Tếch bằng in vitro

Phương pháp nhân giống Tếch (Tectona grandis) bằng phương pháp in vitro không chỉ là một nghiên cứu khoa học mà còn mở ra những ứng dụng thực tiễn to lớn cho ngành lâm nghiệp. Lợi ích rõ ràng nhất là khả năng sản xuất hàng loạt cây con sạch bệnh và đồng nhất về mặt di truyền. Điều này cho phép các dự án trồng rừng quy mô lớn sử dụng nguồn giống có chất lượng được kiểm soát, từ đó nâng cao năng suất và giá trị kinh tế. Cây Tếch từ nuôi cấy mô có tốc độ sinh trưởng đồng đều, giúp việc chăm sóc và khai thác trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn. Hơn nữa, công nghệ này còn là một công cụ hữu hiệu cho công tác bảo tồn nguồn gen của những cây Tếch ưu việt, những dòng cây quý hiếm có nguy cơ mai một. Bằng cách lưu giữ vật liệu trong điều kiện in vitro, chúng ta có thể bảo vệ và nhân rộng các nguồn gen quý giá, phục vụ cho các chương trình cải thiện giống cây trồng trong tương lai, hướng tới việc tạo ra những giống Tếch siêu việt.

5.1. Giai đoạn Acclimatization Thích nghi cây con ra vườn ươm

Đây là bước chuyển tiếp quan trọng từ môi trường phòng thí nghiệm ra điều kiện tự nhiên. Cây con in vitro vốn sinh trưởng trong điều kiện vô trùng, độ ẩm 100% và dinh dưỡng được cung cấp sẵn (dị dưỡng) nên rất yếu ớt. Giai đoạn acclimatization (huấn luyện) đòi hỏi phải giảm độ ẩm và tăng cường độ ánh sáng một cách từ từ để cây chuyển sang trạng thái tự dưỡng. Cây con sau khi ra rễ được chuyển vào bầu đất có giá thể tơi xốp, sạch bệnh và đặt trong nhà lưới có mái che, phun sương để duy trì độ ẩm cao trong những tuần đầu. Sau khoảng 2-3 tuần, cây sẽ dần cứng cáp, sinh trưởng ổn định và sẵn sàng để đưa ra vườn ươm cây Tếch hoặc trồng trực tiếp.

5.2. Tạo nguồn cây con sạch bệnh đồng đều và bảo tồn nguồn gen

Một trong những giá trị lớn nhất của Tectona grandis tissue culture là khả năng tạo ra nguồn cây con sạch bệnh. Quy trình nuôi cấy trong môi trường vô trùng giúp loại bỏ hoàn toàn các tác nhân gây bệnh như nấm, vi khuẩn, virus ngay từ giai đoạn đầu. Kết quả là một thế hệ cây trồng khỏe mạnh, có tỷ lệ sống cao và giảm thiểu chi phí phòng trừ sâu bệnh. Thêm vào đó, vì tất cả cây con đều bắt nguồn từ một cây mẹ duy nhất, chúng có độ đồng nhất di truyền tuyệt đối. Công nghệ này còn là công cụ đắc lực cho việc bảo tồn nguồn gen, giúp lưu giữ và nhân nhanh các dòng Tếch quý hiếm đã được tuyển chọn, phục vụ lâu dài cho công tác giống.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Bé n«ng nghiÖp vµ PTNT Tr­êng ®¹i häc l©m nghiÖp NguyÔn thÞ thuú D­¬ng Nghiªn cøu nh©n gièng mét sè dßng tÕch (Tectona grandis Linn) b»ng ph­¬ng ph¸p nu«i cÊy in vitro LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc L©m nghiÖp Hà T©y 2007 Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Bé n«ng nghiÖp vµ PTNT Tr­êng ®¹i häc l©m nghiÖp NguyÔn thÞ thuú D­¬ng Nghiªn cøu nh©n gièng mét sè dßng tÕch (Tectona grandis Linn) b»ng ph­¬ng ph¸p nu«i cÊy in vitro Chuyªn ngµnh: L©m häc M· sè: 60.60 LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc L©m nghiÖp Ng­êi h­íng dÉn: T.S Hµ huy thÞnh Hà T©y 2007 Lêi nãi ®Çu N©ng cao chÊt l­îng ®µo t¹o b»ng nghiªn cøu khoa häc lµ môc tiªu quan träng trong viÖc ®µo t¹o cao häc cña Tr­êng ®¹i häc L©m nghiÖp. §Ó hoµn thµnh ch­¬ng tr×nh ®µo t¹o Cao häc L©m nghiÖp kho¸ häc 2005- 2007, ®­îc sù ®ång ý cña Khoa sau ®¹i häc - Tr­êng §¹i häc L©m nghiÖp, t«i thùc hiÖn ®Ò tµi tèt nghiÖp: "Nghiªn cøu nh©n gièng mét sè dßng TÕch (Tectona grandis Linn) b»ng ph­¬ng ph¸p nu«i cÊy in vitro”. §­îc sù nhÊt trÝ cña Ban l·nh ®¹o Trung t©m nghiªn cøu gièng c©y rõng, ®Ò tµi ®­îc thùc hiÖn t¹i phßng nghiªn cøu nu«i cÊy m« - Trung t©m nghiªn cøu gièng c©y rõng. §Ó ®¹t ®­îc kÕt qu¶ trong häc tËp vµ hoµn thµnh luËn v¨n tèt nghiÖp nµy, t¸c gi¶ ®· nhËn ®­îc sù quan t©m vµ gióp ®ì tËn t×nh vÒ nhiÒu mÆt cña Tr­êng ®¹i häc L©m nghiÖp, ®Æc biÖt lµ Khoa sau ®¹i häc, cïng tÊt c¶ c¸c thÇy c« gi¸o trùc tiÕp gi¶ng d¹y, còng nh­ l·nh ®¹o Trung t©m nghiªn cøu gièng c©y rõng.

Cho phÐp t«i ®­îc bµy tá lßng biÕt ¬n ch©n thµnh ®Õn c¸c thÇy, c« gi¸o, ®Æc biÖt lµ T.S Hµ Huy ThÞnh vµ Th.S §oµn ThÞ Mai, toµn thÓ c¸n bé c«ng nh©n viªn t¹i trung t©m ®· tËn t×nh h­íng dÉn, chØ b¶o gióp ®ì t«i hoµn thµnh b¶n luËn v¨n nµy. Trong b¶n luËn v¨n nµy kh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng khiÕm khuyÕt, rÊt mong ®­îc sù chØ b¶o bæ sung ý kiÕn cña c¸c nhµ khoa häc, c¸c b¹n ®ång nghiÖp ®Ó c«ng tr×nh nghiªn cøu nµy ®­îc hoµn thiÖn. T«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n! Hµ T©y, Ngµy 25/09/2007 T¸c gi¶ 1 §Æt vÊn ®Ò Theo quyÕt ®Þnh cña thñ t­íng chÝnh phñ (Q§ sè 17/2006/N§-TTg), ®Õn n¨m 2020 chóng ta ph¶i t¹o ra c¸c gièng c©y trång, vËt nu«i… cã n¨ng suÊt cao, chÊt l­îng vµ hiÖu qu¶ kinh tÕ cao phôc vô tèt nhu cÇu chuyÓn ®æi c¬ cÊu kinh tÕ trong lÜnh vùc N«ng nghiÖp vµ Ph¸t triÓn n«ng th«n. Mét trong nh÷ng nhiÖm vô cña ngµnh L©m nghiÖp lµ “ph¸t triÓn vi nh©n gièng vµ ®¸p øng ®ñ nhu cÇu vÒ gièng c©y L©m nghiÖp vµo n¨m 2015” [16].

TÕch lµ loµi sinh tr­ëng nhanh cã biªn ®é sinh th¸i réng h¬n n÷a gç TÕch ®­îc sö dông phæ biÕn trong x©y dùng vµ lµm ®å gç gia dông v× cã kh¶ n¨ng chèng mèi mät, chÞu n­íc l©u ngµy, mÆt gç cã ®é bãng cao. Trong c«ng nghiÖp chÕ biÕn gç: TÕch lµ loµi c©y cã chÊt l­îng gç mÞn cã thÓ bãc t¸ch thµnh tÊm máng. Do gç TÕch cã tû träng nhÑ, Ýt bÞ hµ b¸m, chÞu va ®Ëp vµ ng©m n­íc mÆn nªn ®­îc dïng trong c«ng nghiÖp ®ãng tµu. MÆt kh¸c, nhu cÇu th­¬ng m¹i cña gç TÕch ngµy cµng t¨ng bëi nã cã thÓ thay thÕ mét sè loµi gç quý kh¸c[42].

C©y TÕch ®­îc trång th¨m dß ë n­íc ta vµo kho¶ng nh÷ng n¨m 30 cña thÕ kû 20. Lóc ®Çu, c©y TÕch ®­îc trång thö ë c«ng viªn hoÆc trªn ®­êng phè t¹i nhiÒu tØnh nh­: Hµ Giang, Tuyªn Quang, S¬n La, Lai Ch©u, Hµ Néi, §¾c L¾c, §ång Nai, T©y Ninh, Sµi Gßn… Còng trong thêi gian nµy chØ riªng ë Léc Ninh, TØnh B×nh Ph­íc ®· g©y trång TÕch thµnh nh÷ng khu rõng nhá. Vµo nh÷ng n¨m 60, víi nguån gièng thu h¸i tõ Léc Ninh ®· trång thµnh c«ng mét khu rõng TÕch 200 ha t¹i §Þnh Qu¸n, tØnh §ång Nai vµ mét khu rõng TÕch 5 ha t¹i Eak – Mat, tØnh §¾c L¾c. Sau n¨m 1975, c©y TÕch ®­îc trång më réng ë nhiÒu l©m tr­êng trong c¸c tØnh miÒn §«ng Nam Bé vµ T©y Nguyªn nh­: §ång Nai, B×nh Ph­íc, T©y Ninh, §¾c L¾c, Gia Lai, Kom Tum…Nh­ng do ch­a cã gièng ®­îc c¶i thiÖn nªn chÊt l­îng rõng kh«ng cao, n¨ng suÊt rõng trång TÕch ë n­íc ta cßn thÊp (9 – 12m3/ n¨m) [17].

HiÖn nay, diÖn tÝch rõng TÕch trång míi cña c¸c n­íc trªn thÕ giíi mçi n¨m t¨ng nhanh, nhiÒu nhÊt lµ ë Indonesia kho¶ng 1.760 ngh×n ha, Ên §é kho¶ng 2.450 ngh×n ha, Myanmar lµ 139 ngh×n ha, Malaysia kho¶ng 4 ngh×n ha, Th¸i Lan lµ 2 836 ngh×n ha [29]. ë ViÖt Nam, diÖn tÝch trång TÕch chØ ®¹t 1.500 ha, rÊt Ýt so víi c¸c n­íc trong khu vùc do nhiÒu nguyªn nh©n kh¸c nhau mµ thiÕu gièng ®­îc c¶i thiÖn lµ mét trong nh÷ng nguyªn nh©n quan träng. ChÝnh v× thÕ c«ng t¸c chän t¹o vµ nh©n gièng mét sè dßng tÕch cã n¨ng suÊt cao lµ vÊn ®Ò cÇn thiÕt. HiÖn nay, c©y gièng s¶n xuÊt tõ h¹t ®­îc sö dông phæ biÕn nh­ng kh«ng ®¸p øng ®­îc nhu cÇu trång rõng do kh«ng cã rõng gièng chuyªn canh, h¹t gièng thu h¸i x« bå nªn phÈm chÊt h¹t kÐm.

H¬n n÷a c¸ch nh©n gièng nµy cßn g©y ra hiÖn t­îng ph©n ly tÝnh tr¹ng v× thô phÊn tù do lµm cho c©y trång kh«ng ®ång ®Òu dÉn ®Õn n¨ng suÊt rõng biÕn ®éng. Mét khã kh¨n n÷a lµ n¨ng suÊt h¹t trªn mét c©y còng rÊt thÊp (1 ha rõng 15 tuæi chØ cho kho¶ng 50 kg h¹t). Kh«ng nh÷ng thÕ, h¹t TÕch trong tù nhiªn cã kh¶ n¨ng n¶y mÇm thÊp, trong v­ên ­¬m tû lÖ n¶y mÇm còng kh«ng cao, chØ ®¹t kho¶ng 5-10% [28] [42]. §Ó kh¾c phôc nh÷ng nh­îc ®iÓm trªn th× gi¶i ph¸p nh©n gièng sinh d­ìng ngµy cµng ®­îc quan t©m.

Tuy nhiªn ®èi víi loµi TÕch th× ph­¬ng ph¸p nh©n gièng v« tÝnh b»ng hom còng gÆp nhiÒu khã kh¨n do tû lÖ ra rÔ kh«ng cao chØ ®¹t kho¶ng 24-30% [3]. ChÝnh v× nh÷ng lý do trªn nªn gi¶i ph¸p nh©n gièng sinh d­ìng b»ng nu«i cÊy m« tÕ bµo ®ang ®­îc quan t©m nghiªn cøu. Nh©n gièng b»ng kü thuËt nu«i cÊy m« tÕ bµo, cßn gäi lµ nh©n gièng in vitro, lµ ph­¬ng ph¸p s¶n xuÊt c©y con tõ chåi v­ît cña c©y mÑ b»ng c¸ch nu«i cÊy chóng trong èng nghiÖm, ë ®iÒu kiÖn v« trïng tuyÖt ®èi víi m«i tr­êng thÝch hîp vµ cã thÓ kiÓm so¸t trong ®iÒu kiÖn hoµn c¶nh ®ång nhÊt. Nu«i cÊy m« tÕ bµo cã thÓ nh©n nhanh víi sè l­îng c©y con lín trong mét kho¶ng thêi gian ng¾n, ®­îc tiÕn hµnh trong ®iÒu kiÖn phßng thÝ nghiÖm nªn hoµn toµn chñ ®éng trong s¶n xuÊt.

Ngoµi ra, kü thuËt nµy cßn gióp chóng ta cã thÓ t¹o ra gièng míi, t¹o nguån c©y s¹ch bÖnh, t¹o ra c©y con cã ®é ®ång ®Òu cao vµ duy tr× ®­îc nh÷ng ®Æc tÝnh tèt nhÊt cña c©y mÑ. Tõ nh÷ng lý do trªn ®Ò tµi “Nghiªn cøu nh©n gièng mét sè dßng TÕch b»ng ph­¬ng ph¸p nu«i cÊy in vitro” ®­îc tiÕn hµnh. §©y lµ mét néi dung trong ®Ò tµi cÊp bé “Nghiªn cøu tuyÓn chän vµ nh©n gièng Xoan ta vµ TÕch cã n¨ng suÊt cao”. 3 Ch­¬ng 1 Tæng quan vÊn ®Ò nghiªn cøu 1.

Kh¸i niÖm vµ c¬ së khoa häc cña ph­¬ng ph¸p nu«i cÊy m« tÕ bµo thùc vËt 1. Kh¸i niÖm Nh©n gièng b»ng nu«i cÊy m« tÕ bµo thùc vËt hay cßn gäi lµ vi nh©n gièng lµ ph­¬ng ph¸p s¶n xuÊt hµng lo¹t c©y con tõ chåi non cña c©y (c¬ quan, m« tÕ bµo) b»ng c¸ch nu«i cÊy chóng trong èng nghiÖm ë c¸c ®iÒu kiÖn v« trïng tuyÖt ®èi víi m«i tr­êng thÝch hîp vµ ®­îc kiÓm so¸t. ThuËt ng÷ “nu«i cÊy m« tÕ bµo thùc vËt” hay “nu«i cÊy in vitro” lµ ph¹m trï kh¸i niÖm chØ tÊt c¶ c¸c lo¹i nu«i cÊy m« vµ tÕ bµo ë ®iÒu kiÖn v« trïng, bao gåm:  Nu«i cÊy c©y: nu«i cÊy thùc vËt.  Nu«i cÊy c¸c bé phËn ®· ®­îc t¸ch khái thùc c¬ thÓ thùc vËt: nu«i cÊy c¬ quan  Nu«i cÊy c¸c ph«i thµnh thôc hay ch­a thµnh thôc ®· ®­îc t¸ch khái c¬ thÓ thùc vËt: nu«i cÊy ph«i.

 Nu«i cÊy m« b¾t nguån tõ c¬ quan thùc vËt: nu«i cÊy m« hay nu«i cÊy m« sÑo.  Nu«i cÊy tÕ bµo ®¬n lÎ hay c¸c côm tÕ bµo rÊt nhá trong m«i tr­êng láng.  Nu«i cÊy tÕ bµo thùc vËt sau khi ®· t¸ch bá vá tÕ bµo, cßn gäi lµ nu«i cÊy tÕ bµo trÇn (protoplast) [14]. C¬ së khoa häc cña cña nu«i cÊy m« tÕ bµo * TÝnh toµn n¨ng (totipotence) N¨m 1902 lÇn ®Çu tiªn nhµ thùc vËt häc ng­êi §øc Haberlandt ®· ®­a ra quan niÖm: “Mçi tÕ bµo bÊt kú (®· biÖt ho¸) lÊy tõ mét c¬ thÓ thùc vËt ®Òu cã kh¶ n¨ng tiÒm tµng ®Ó cã thÓ ph¸t triÓn thµnh mét c¬ thÓ hoµn chØnh”.

Theo 4 quan niÖm cña sinh häc hiÖn ®¹i th× mçi tÕ bµo riªng rÏ ®· biÖt ho¸ ®Òu chøa toµn bé th«ng tin di truyÒn (ADN) cÇn thiÕt cña c¬ thÓ ®ã, nÕu gÆp ®iÒu kiÖn thÝch hîp th× mçi tÕ bµo ®Òu cã kh¶ n¨ng ph¸t triÓn thµnh mét c¬ thÓ hoµn chØnh, ®ã lµ tÝnh toµn n¨ng cña tÕ bµo thùc vËt. TÝnh toµn n¨ng cña tÕ bµo chÝnh lµ c¬ së lý luËn cña nu«i cÊy m« tÕ bµo thùc vËy. Cho ®Õn nay, con ng­êi ®· hoµn toµn chøng minh ®­îc kh¶ n¨ng t¸i sinh mét c¬ thÓ thùc vËt hoµn chØnh tõ mét tÕ bµo riªng rÏ. * Sù ph©n ho¸ vµ ph¶n ph©n ho¸ tÕ bµo C¬ thÓ thùc vËt tr­ëng thµnh lµ mét chØnh thÓ thèng nhÊt bao gåm nhiÒu c¬ quan chøc n¨ng kh¸c nhau, trong ®ã cã nhiÒu lo¹i tÕ bµo kh¸c nhau thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng cô thÓ kh¸c nhau.

Tuy nhiªn, tÊt c¶ c¸c lo¹i tÕ bµo ®ã ®Òu b¾t nguån tõ tÕ bµo ph«i sinh. Sù ph©n ho¸ tÕ bµo lµ sù chuyÓn ho¸ c¸c tÕ bµo ph«i sinh thµnh c¸c tÕ bµo cña c¸c m« chuyªn ho¸ ®¶m nhËn c¸c chøc n¨ng kh¸c nhau cña c¬ thÓ. Qu¸ tr×nh ph©n ho¸ cã thÓ biÓu thÞ nh­ sau: Ph©n ho¸ TÕ bµo ph«i sinh TÕ bµo d·n TÕ bµo chuyªn ho¸ Ph¶n ph©n ho¸ S¬ ®å 1.1: Qu¸ tr×nh ph©n ho¸ vµ ph¶n ph©n ho¸ tÕ bµo Qu¸ tr×nh nµy gåm cã c¸c giai ®o¹n - Sù ph©n chia tÕ bµo: Qu¸ tr×nh ph©n chia tÕ bµo x¶y ra trong m« ph©n sinh lµm cho sè l­îng tÕ bµo t¨ng lªn mét c¸ch ®¸ng kÓ. 5 - Sù d·n tÕ bµo: TÕ bµo d·n ra c¶ vÒ chiÒu ngang vµ chiÒu däc lµm t¨ng kÝch th­íc cña tõng c¬ quan nãi riªng vµ toµn bé c¬ thÓ nãi chung.

Sau hai giai ®o¹n nµy cïng víi qu¸ tr×nh biÖt ho¸ tÕ bµo ph©n ho¸ thµnh c¸c m« cã chøc n¨ng riªng biÖt, ®¶m nhËn c¸c vai trß kh¸c nhau trong cïng mét c¬ thÓ sèng. Tuy nhiªn, khi tÕ bµo ph©n ho¸ thµnh c¸c m« chøc n¨ng th× chóng kh«ng hoµn toµn mÊt ®i kh¶ n¨ng ph©n chia cña m×nh.