ĐẶT VẤN ĐỀ Bắp (Zea mays L.) là một loài thực vật thuộc họ Hòa thảo với danh pháp khoa học là Poaceae. Bắp thuộc cây thân thảo, chiều cao có thể lên đến khoảng 3 m. Sự phân bố đầu tiên ở Mexico và Trung Mỹ sau đó lan sang các nước Đông Nam Á. Bắp chủ yếu sống ở vùng nhiệt đới nhưng qua quá trình trồng trọt và chọn tạo tự nhiên đã có thể trồng trên những vùng đất với khí hậu khác nhau.
Ở Việt Nam, Bắp là loại cây có diện tích và sản lượng thu hoạch đứng thứ hai sau lúa. Tất cả các bộ phận của cây đều có thể sử dụng để làm lương thực, thực phẩm cho con người và làm thức ăn cho gia súc. Tuy nhiên, con người thường trồng Bắp ở những khu vực miền núi, đất đai cằn cỗi, khô hạn, thiếu nước tưới, nghèo chất dinh dưỡng hoặc trồng xen canh với các loại cây trồng khác. Đây là nguyên nhân chủ yếu khiến năng suất thu hoạch thường không cao.
Do đó, việc tăng năng suất Bắp là vô cùng quan trọng và hết sức cần thiết. Muốn vậy, nền nông nghiệp nói chung và sản xuất Bắp nói riêng phải nhanh chóng tiếp thu các tiến bộ khoa học kỹ thuật, đầu tư vốn, nguồn giống. Hiện nay, trên thế giới đã có một số quốc gia nghiên cứu về Bắp. Năm 1983, Mỹ đã nghiên cứu ứng dụng của nuôi cấy mô để tạo cụm chồi và phôi soma từ chồi ngọn.
Huang đã nghiên cứu khả năng tái sinh cây thông qua mô sẹo bắt đầu từ phôi của cây Bắp Zea mays L. Trong nước cũng có nhiều nghiên cứu về loại cây này. Năm 2006, Nguyễn Thị Phương Nam đã xây dựng hệ thống in vitro để tái sinh cây Bắp và sau đó ứng dụng để chuyển gen tạo protein giàu sắt. Do đó, chúng tôi tiến hành đề tài “Nhân nhanh chồi Bắp Zea mays L.
in vitro” nhằm tìm ra môi trường tối ưu cho việc tạo chồi cây Bắp trong điều kiện in vitro, với mong muốn tạo được số lượng chồi lớn từ một nguồn vật liệu ban đầu thông qua các cách xử lý khác nhau. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Sơ lược về họ Hòa thảo (Poaceae) Họ Hòa thảo là họ thực vật một lá mầm, còn được biết đến với danh pháp khác là Gramineae. Họ này khá đồng nhất được chia làm 3 phân họ, bao gồm 700 chi với khoảng 10.000 loài, phân bố khắp nơi trên Trái đất.
Ở Việt Nam, hiện biết khoảng 150 chi với gần 500 loài. Đây là một trong những họ có tầm quan trọng lớn vì là nguồn cung cấp lương thực cho con người hoặc là thức ăn cho gia súc [3]. Hầu hết họ Hòa thảo là cây thân cỏ, sống lâu năm, ít khi 1 hay 2 năm, một số có dạng thân gỗ thứ sinh (tre, nứa. Thân khí sinh chia lóng và mắt: lóng thường rỗng (trừ một số loài như mía, kê, ngô có thân đặc), không phân nhánh (trừ tre), mà chỉ phân nhánh từ thân rễ hoặc từ gốc.
Lá mọc cách, xếp thành hai dãy hai bên thân, ít khi có dạng xoắc ốc, gân lá song song. Bẹ lá to, dài, hai mép của bẹ lá không dính liền nhau. Các bông nhỏ hợp thành những cụm hoa phức tạp như bông kép, chùm, chùy. Mỗi bông nhỏ mang 1-10 hoa.
Nhị thường là 3 (đôi khi 6), chỉ nhị dài bao phấn đính lưng, hai bao phấn khi chín thường loe ra thành chữ X. Bộ nhụy 2 lá noãn hợp, bầu trên, 1 ô, 1 noãn đính đáy, 2 vòi nhụy ngắn và hai đầu nhụy dài mang chùm lông để hứng hạt phấn, thường màu nâu hoặc tím. Các hạt phấn nhỏ, nhẹ, dễ dàng được gió chuyển đi đến thụ phấn cho hoa khác. Quả dĩnh, vỏ quả và vỏ hạt dính nhau.
Chỉ một số loài của chi Bambusa (tre) mới có quả bế hay quả mọng. Hạt chứa nhiều tinh bột. Vỏ quả và vỏ hạt gồm những tế bào nhu mô chứa nhiều protein, vitamin, dầu. Phôi nằm lệch 1 bên so với nội nhũ, ở gốc của quả dĩnh và phân cách với nội nhũ bởi một bộ phận gọi là lá mầm [3].
Một số cây thuộc họ Hòa thảo: bắp, lúa, mía, cỏ tranh, tre, nứa, giang, ý dĩ (bo bo). Sơ lược về cây Bắp Zea mays L. Vị trí phân loại Giới: Plantae Ngành: Magnoliophyta Lớp: Magnoliopsida Bộ: Poales Họ: Poaceae Chi: Zea Loài: Zea mays L. Nguồn gốc, phân bố Bắp có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới Mexico và Trung Mỹ.
Từ thời cổ đại, người dân đã biết cách trồng cây này. Đến thế kỉ thứ XVI, người Bồ Đào Nha đưa Bắp từ châu Mỹ vào vùng Đông Nam Á. Ngày nay, Bắp đã trở thành loại cây cho hạt được trồng rộng rãi nhất thế giới. Ở Việt Nam, Bắp cũng được coi là cây trồng cổ và được trồng ở khắp các địa phương, đặc biệt là các tỉnh trung du và miền núi [1].
Đặc điểm hình thái của cây Bắp Bắp là cây thân thảo, cao 2-3 m. Thân thẳng, đặc, nhẵn, không phân nhánh, các đốt ở gốc mang rễ. Lá hình dải, dài 30-40 cm, thường gập xuống, gốc nhẵn sát thân, đầu thuôn nhọn, mép có lông mềm, dạng mi, gân giữa nổi rõ, bẹ lá nhẵn, lưỡi bẹ ngắn [1]. Cụm hoa đực mọc ở ngọn thân thành chùy, cuống có lông; bông nhỏ hình bầu dục mang 2 hoa, hoa có 3 nhị, bao phấn thuôn, mày mềm hình mũi mác, có lông.
Cụm hoa cái mọc ở kẽ lá thành bông dày hình trụ, không cuống: bông nhỏ 4 rất ngắn mang 1 hoa, hoa ở dưới rỗng, các hoa ở trên có bầu và vòi nhụy dài, mày mềm, khá rộng [1]. Quả cứng, bóng, màu vàng, đôi khi đỏ hoặc nâu, tím, xếp thành nhiều dãy, bao bọc bởi mày, có vòi tồn tại rất dài và mảnh [1]. Đặc điểm sinh thái của cây Bắp Cây Bắp có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới nhưng qua quá trình trồng trọt, chọn lọc và thuần hóa nên Bắp đã có thể trồng trên nhiều vùng khí hậu khác nhau. Bắp là cây ưa nhiệt, có thể sinh trưởng và phát triển tốt ở biên độ nhiệt từ 25- 300C, pH trong khoảng 5,7-7,5.
Ánh sáng là một yếu tố quan trọng cho sự sinh trưởng và phát triển của cây Bắp, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tích lũy chất dinh dưỡng và ảnh hưởng đến độ dài quá trình sinh trưởng [1]. Cây Bắp có thể chống chịu tốt với điều kiện mất nước và quang hợp ở nhiệt độ cao. Ở những vùng nóng, nơi có sự thoát hơi nước cao, nhu cầu nước của cây Bắp lại càng cao. Bắp là cây trồng cạn cần nhiều nước nhưng cũng rất nhạy cảm với độ ẩm đất cao.
Đặc biệt, khi cây còn nhỏ chỉ cần nằm dưới nước 1-2 ngày cũng có thể bị chết [1]. Thành phần và công dụng của cây Bắp 1.1 Thành phần hóa học Thân Bắp chứa khá nhiều sucrose. Lá Bắp chứa 13-14% protein và feredoxin (protein có sắt). Trong hạt chứa 55-70% tinh bột; 10-15% protein; 5-10% lipid và một số chất khác.
Hạt Bắp còn chứa nhiều vitamin như thiamin, riboflavin, acid pantothenic, acid folic, biotin, vitamin E. Râu Bắp có 2,5% chất béo; 0,12% tinh dầu; 3,8% chất gôm; 2,7% chất nhựa; 1,5% glucosid đắng; 3,18% saponin; cryptoxanthin; các vitamin C và K; sitosterol; stigmasterol; nhiều acid hữu cơ (acid malic, acid tartric. Tác dụng dược lý Râu Bắp có tác dụng lợi tiểu, tăng bài tiết mật, làm giảm lượng bilirubin và tăng lượng prothrombin trong máu trên động vật thí nghiệm. Râu Bắp dưới 5 dạng chế phẩm ủ lên men, có tác dụng hạ đường máu trên động vật đái tháo đường.
Dầu Bắp có tác dụng làm hạ cholesterol máu ở người và một số động vật, làm giảm giảm mức độ bão hòa của β- lipoprotein trong máu với cholesterol, làm chậm sự thâm nhiễm β- lipoprotein vào động mạch chủ và giảm xơ vữa động mạch [1]. Nghiên cứu trong và ngoài nước 1. Nghiên cứu trong nước Năm 1995, Nguyễn Hữu Hổ, Nguyễn Văn Uyển, Z. Tkaschuc đã tạo cụm chồi cây Bắp Zea mays L.
từ đỉnh sinh trưởng và phôi hạt nuôi cấy in vitro. Năm 2007, Nguyễn Thị Phương Nam, Lê Tấn Đức, Phạm Đức Trí, Nguyễn Hữu Tâm, Nguyễn Hữu Hổ, Nguyễn Văn Uyển đã xây dựng hệ thống tái sinh in vitro cây Bắp Zea mays L. và sau đó ứng dụng để chuyển gen tạo protein giàu sắt nhờ vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens. Nghiên cứu ngoài nước Năm 1992, Heng Zhong, C.
Srinivasan và Mariam B. Sticklen đã nghiên cứu sự phát sinh hình thái của cây Bắp trong điều kiện in vitro. Huang và cộng sự đã nghiên cứu khả năng tái sinh cây thông qua mô sẹo bắt đầu từ phôi của cây Bắp Zea mays L. Nuôi cấy mô tế bào thực vật 1.
Khái niệm và ứng dụng Thuật ngữ “nuôi cấy mô tế bào thực vật” được dùng một cách rộng rãi để nói về việc nuôi cấy tất cả các phần của thực vật (tế bào đơn, mô, cơ quan) trong điều kiện vô trùng. Hệ thống nuôi cấy mô thực vật thường được sử dụng để nghiên cứu tất cả các vấn đề liên quan đến thực vật như sinh lí học, sinh hóa học, di truyền học và cấu trúc thực vật [5]. 6 Kỹ thuật nuôi cấy mô, tế bào và cơ quan thực vật hiện nay đã được củng cố vững chắc ở rất nhiều phòng thí nghiệm trên khắp thế giới. Nhiều phương pháp đã được phát triển để nhân giống, chọn lọc các đặc điểm mong muốn khác nhau, tạo dòng tế bào, nhân nhanh các kiểu di truyền tạo ra các cây đơn bội từ nuôi cấy noãn và túi phấn, đa dạng hóa các kiểu di truyền bằng cách tạo đột biến và nhân dòng soma, tạo mô sẹo cô lập và nuôi cấy tế bào để nghiên cứu ảnh hưởng của khoáng, vitamin và các chất điều hòa sinh trưởng thực vật trên sự tăng trưởng và biệt hóa tế bào.
Nhiều kỹ thuật nuôi cấy mô đặc biệt đã được nghiên cứu và ứng dụng. Trong tương lai, các mô được nuôi cấy sẽ được sử dụng như công cụ cơ bản và người ta đã sử dụng nhiều thuật ngữ chuyên biệt để phân biệt các kiểu nuôi cấy khác nhau: cấy cây, cấy phôi, cấy cơ quan, cấy mô, cấy tế bào, cấy tế bào trần, cấy túi phấn, hạt phấn [5]. Các yếu tố ảnh hưởng đến nuôi cấy mô 1. Sự lựa chọn mẫu cấy Việc lựa chọn nguồn mẫu cấy thích hợp là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả nuôi cấy mô.
Nói chung, mô non như chồi đỉnh, chồi nách hay chồi bất định sẽ tái sinh tốt hơn mô già của cùng một cây. Chồi hoa non hay cụm hoa cũng thường có kết quả tái sinh rất tốt. Mẫu cấy thích hợp phải có khả năng biểu hiện tính toàn thể [5].