Đặt vấn đề Mía là cây công nghiệp ngắn ngày quan trọng trong nền kinh tế quốc dân đối với nhiều nước trong khu vực nhiệt đới gió mùa ẩm. Nó cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghiệp đường, phục vụ nhu cầu đường trong nước và đường còn là mặt hàng xuất khẩu quan trọng. Ở nước ta cây mía là nguồn nguyên liệu duy nhất để chế biến đường và nó được coi là một trong những cây trồng quan trọng trong cơ cấu cây trồng của vùng đồi, vùng trung du và miền núi. Ngoài ra, các phụ phẩm của ngành công nghiệp đường còn là nguồn nguyên liệu quý báu cho các ngành công nghiệp giấy, bia, rượu, cồn.
Nhưng trong những năm gần đây ngành sản xuất mía đường gặp nhiều khó khăn trong việc tìm nguồn giống mía có năng suất và chất lượng cao, nhiều giống đã bị thoái hoá, năng suất chất lượng thấp, mức độ dịch hại nhiều. Trong khi đó, các nhà máy chế biến đường vẫn thiếu một nguồn cung cấp nguyên liệu mía ổn định và đảm bảo về mặt giá cả và chất lượng. Mía là loại cây khỏe, có khả năng thích nghi cao với nhiều loại đất từ loại đất bãi ven sông, cho đến đất pherarít ở vùng đồi thấp cho đến đất phù sa trong đê. Mía được trồng rộng rãi ở nhiều địa phương ở nước ta như các tỉnh đồng bằng sông Hồng, đồng bằng Cửu Long, Thanh Hóa, Nghệ An, Đồng Nai.
Nuôi cấy mô tế bào in vitro là một công nghệ hiện đại cho phép sản xuất những cây giống sạch bệnh với quy mô lớn, cung cấp cây giống với số lượng lớn cho sản xuất trong thời gian ngắn nhất, cây con giống hệt bố mẹ về các đặc tính di truyền, hệ số nhân cao, độ đồng đều lớn, thể hiện tính ưu việt so với các phương pháp nhân giống truyền thống khác. Nhiều nước như Trung Quốc, Ấn Độ, Đài Loan, Pháp… đều sử dụng công nghệ cấy mô như một mắt xích ổn định, hiệu quả kinh tế cao trong hệ thống giống của nhà máy. Nuôi cấy mô còn là biện pháp an toàn trong cung cấp giống sạch bệnh, giảm chi phí thuốc hoá học, giúp cho việc nhập nội giống và trao đổi nguồn gen. Xuất phát từ những vấn đề trên, để tìm hiểu và nghiên cứu sâu hơn về kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào in vitro, đặc biệt là nghiên cứu việc nhân nhanh giống mía bằng công nghệ invitro góp phần cung cấp dữ liệu hoàn thiện công nghệ nhân nhanh giống mía YT006, Br3280 và TQ2 để có được nguồn giống tốt, đảm bảo cả về số n 2 lượng và chất lượng cho người dân, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Xây dựng quy trình nhân nhanh một số giống mía YT006, Br3280 và TQ2 bằng công nghệ nuôi cấy mô tế bào”.
Mục đích nghiên cứu Xác định được các chất điều hòa sinh trưởng thích hợp và nồng độ cần bổ sung vào môi trường nuôi cấy một số giống mía YT006, Br3280 và TQ2 bằng công nghệ nuôi cấy mô tế bào để đạt hiệu quả nhân nhanh cao nhất. Yêu cầu của đề tài - Xác định được ảnh hưởng của hàm lượng một số chất kích thích sinh trưởng đến khả năng tạo chồi và hình thành mô sẹo của 3 giống mía YT006, Br3280 và TQ2. - Xác định được ảnh hưởng của một số chất kích thích sinh trưởng và hàm lượngnước dừa đến khả năng tái sinh chồi của 3 giống mía. - Xác định được ảnh hưởng của trạng thái môi trường và hàm lượng một số chất kích thích sinh trưởng đến quá trình nhân nhanh chồi.
- Xác định được ảnh hưởng của hàm lượng auxin đến khả năng ra rễ tạo cây hoàn chỉnh của 3 giống YT006, Br3280 và TQ2. - Xác định được giá thể thích hợp để đưa cây in vitro ra vườn ươm trước khi đưa cây ra ngoài đồng ruộng. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1. Ý nghĩa khoa học - Bước đầu hoàn thiện quy trình nuôi cấy mô 3 giống mía YT006, Br3280 và TQ2 bằng phương pháp invitro.
- Biết được phương pháp nghiên cứu một vấn đề khoa học, xử lý và phân tích số liệu, cách trình bày một bài báo khoa học. Ý nghĩa thực tiễn Đề xuất được quy trình nhân nhanh Giống mía YT006, Br3280 và TQ2 bằng công nghệ nuôi cấy mô tế bào in vitro, tạo ra số lượng lớn 3 giống mía trên góp phần tạo cơ cấu giống phù hợp cho từng vùng nguyên liệu với tốc độ nhanh nhất, tạo nguồn vật liệu cho nghiên cứu khoa học, nuôi cấy mô làm trẻ hóa, sạch bệnh, tăng năng suất mía một cách đáng kể. n 3 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Giới thiệu về cây mía 2.
Nguồn gốc, vị trí, phân loại cây mía Cây mía có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới, với hai trung tâm phát sinh là đảo Tân Ghinê và Ấn Độ, sau đó lan rộng ra toàn bộ khu vực Đông Nam Á và châu Đại Dương. Sau thế kỷ XVI, mía được người châu Âu đưa sang trồng ở châu Mỹ và châu Phi…(Nguyễn Minh Tuệ, Lê Thông, 2012) [11] Tên Việt Nam: Cây mía Tên khoa học: Succharum officinarum Ngành: Spermatophyta Lớp: Monocotyledoneae Họ Hòa thảo: Poaceae Chi: Saccharum Mía là thực vật nhiệt đới và cận nhiệt đới, phân bố từ 350 Bắc đến 350 Nam, ít ở xích đạo, tập chung ở chí tuyến, phân bố theo độ cao từ đất thấp duyên hải đến 1000 - 1200m (ở xích đạo) và 700m (chí tuyến) (Trần Văn Sỏi, 1977) [7]. Đặc điểm hình thái, sinh trưởng và phát triển của cây mía Mía là cây thân thảo, được trồng chủ yếu ở các nước nhiệt đới, năng suất có thể đạt 200 tấn/ ha. Chúng có thân to mập, chia đốt, chứa nhiều đường, cao từ 2 – 6 m.
Trên cây mía, thông thường phần ngọn sẽ nhạt hơn phần gốc (trong chiết nước mía). Đó là đặc điểm chung của thực vật: chất dinh dưỡng (ở đây là hàm lượng đường) được tập trung nhiều ở phần gốc (vừa để nuôi dưỡng cây vừa để dự trữ). Đồng thời, do sự bốc hơi nước của lá mía, nên phần ngọn cây lúc nào cũng phải được cung cấp nước đầy đủ để cung cấp cho lá, gây ra hàm lượng nước trong tỉ lệ đường/nước phần ngọn sẽ nhiều hơn phần gốc, làm cho ngọn cây mía nhạt hơn. Cấu tạo cây mía gồm 3 phần: - Thân: Gồm phần nằm dưới đất gọi là thân rễ (Rhizome) và thân cây gồm lóng và đốt.
Mỗi đốt thông thường có một mầm (chồi nách) hoặc nhiều hơn. Ngoài n 4 ra mỗi ngọn mía còn có một chồi đỉnh mà tại đây mô phân sinh phát triển mạnh (Artschwager,1958). - Lá: Lá mía hình dải gồm phiến lá và bẹ lá. Bên trong bẹ lá là chồi nách, ở phần ngọn chồi nách non và chồi đỉnh thường được bao bọc bởi nhiều lớp bẹ lá và lá non nên rất sạch.
Trong nuôi cấy mô, chồi nách và chồi đỉnh được bóc cẩn thận có thể cấy trực tiếp vào môi trường mà không cần khử trùng bằng hoá chất. - Rễ: rễ mía thuộc loại rễ chùm, so với những cây hoà thảo khác cây mía có bộ rễ phát triển rất mạnh, một khóm có từ 500 – 2.000 rễ, tổng chiều dài có thể tới 100 – 500 m [1]. Yêu cầu ngoại cảnh của cây mía Cây mía có khả năng thích ứng rộng, tận dụng tốt năng lượng ánh sáng mặt trời. Cây mía có các yêu cầu cơ bản sau đây để cho năng suất, chất lượng cao: - Nhiệt độ Mía là loại cây nhiệt đới nên đòi hỏi điều kiện độ ẩm rất cao.
Nhiệt độ bình quân thích hợp cho sự sinh trưởng của cây mía là 15-26⁰C, thời kì nảy mầm mía cần nhiệt độ trên 15⁰C tốt nhất là từ 26-33⁰C. Giống mía nhiệt đới sinh trưởng chậm khi nhiệt độ dưới 21⁰C và ngừng sinh trưởng khi nhiệt độ 13⁰C và dưới 5⁰C thì cây sẽ chết. - Ánh sáng Mía là cây nhạy cảm với ánh sáng và đòi hỏi cao về ánh sáng. Thiếu ánh sáng, mía phát triển không tốt, hàm lượng đường thấp.
Mía cần thời gian tối thiểu là 1200 giờ tốt nhất là trên 2000 giờ. - Độ ẩm Mía là cây cần nhiều nước nhưng lại sợ úng nước. Mía có thể phát triển tốt ở những vùng có lượng mưa từ 1500mm/năm. Giai đoạn sinh trưởng mía yêu cầu lượng mưa từ 100-170mm/tháng.
Khi chín cần khô ráo, mía thu hoạch sau một thời gian khô ráo khoảng 2 tháng sẽ cho tỉ lệ đường cao. - Đất trồng Mía là loại cây công nghiệp khoẻ, dễ tính, không kén đất, vậy có thể trồng mía trên nhiều loại đất khác nhau. Đất thích hợp nhất cho mía là những loại đất xốp, tầng canh tác sâu, có độ phì cao, giữ ẩm tốt và dễ thoát nước. Có thể trồng mía có kết quả trên cả những nơi đất sét rất nặng cũng như trên đất than bùn, đất hoàn toàn cát, đất n 5 chua mặn, đất đồi, khô hạn ít màu mỡ.
Yêu cầu tối thiểu với đất trồng là có độ sâu, độ thoáng nhất định, độ pH không vượt quá giới hạn từ 4-9, độ pH thích hợp là 5,5-7,5. Tình hình sản xuất và phân bố - Diện tích trồng mía nước ta từ năm 1995 đến năm 2010 có nhiều biến động. Diện tích, năng suất và sản lượng mía giai đoạn 1995 – 2010 Năm Diện tích (nghìn ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (nghìn tấn) 1995 224,8 476,5 10711,1 2000 302,3 497,7 15044,3 2005 266,3 561,3 14948,7 2009 265,6 587,7 15608,3 2010 269,1 600,6 16161,7 Nguồn: Niên giám thống kê Việt Nam năm 2000, 2011[11] - Phân bố: Cây mía được trồng ở cả 7 vùng sinh thái nông nghiệp và có mặt tại 58/63 tỉnh thành phố, nhưng tập trung nhiều nhất ở 4 vùng: Đồng bằng sông Cửu Long, Bắc Trung Bộ, Duyên hải Nam Trung Bộ và Đông Nam Bộ Bảng 2. Diện tích, năng suất và sản lượng mía phân theo vùng năm 2010 Diện tích Năng suất Sản lượng Các vùng (nghìn ha) (tạ/ha) (nghìn tấn) Cả nước 269,1 600,6 16161,7 Đồng bằng song Hồng 1,8 580,6 104,5 Trung du và miền núi Bắc Bộ 24,5 559,8 1371,4 Bắc Trung Bộ 54,3 524,6 2848,4 Duyên hải Nam Trung Bộ 52,8 454,8 2401,3 Tây Nguyên 37,9 573,9 2174,9 Đông Nam Bộ 38,8 613,1 2379,0 Đồng bằng song Cửu Long 59,0 827,5 4882,2 Nguồn: Niên giám thống kê Việt Nam năm 2011[11] n 6 2.
Tình hình nghiên cứu nhân giống mía bằng công nghệ nuôi cấy mô tế bào thực vật in vitro trên thế giới và ở Việt Nam 2. Trên thế giới Phương pháp nuôi cấy in vitro đã được áp dụng ở nhiều quốc gia như Ấn Độ, Cu Ba, Trung Quốc, Đài Loan,.