Đặt vấn đề Khoai lang Hoàng Long là giống nhập từ Trung Quốc và đƣợc trồng thí điểm tại vùng đất trũng ven sông Hoàng Long, tỉnh Ninh Bình. Ngày nay khoai Hoàng Long đã trở nên phổ biến và đƣợc trồng ở nhiều nơi trên khắp miền Bắc của Việt Nam. Khoai có thân màu tím đỏ, lá già thì có màu xanh tím, gân lá tím, mặt dƣới lá tím và lá hình tim, củ có thịt củ bở, màu vàng nhạt, bùi, ngọt và có mùi thơm đặc trƣng. Đây là giống cây có thời gian sinh trƣởng ngắn, thích hợp trồng tại các vùng đồng bằng và trung du Bắc Bộ hay trên các loại đất cát pha (Hình 2.
Do vậy, phát triển nguồn khoai lang đặc sản này để trở thành một thƣơng hiệu nổi tiếng và là cây kinh tế mũi nhọn cho tỉnh Ninh Bình và các vùng đồng bằng và trung du Bắc Bộ là một yêu cầu bức thiết. Cây khoai lang thƣờng đƣợc nhân giống từ từ củ hoặc từ nhánh. Theo đó, củ hoặc các đoạn nhánh sau khi cắt khỏi cây mẹ đƣợc giâm vào giá thể hoặc nƣớc để kích thích củ và đốt thân mọc rễ. Phƣơng pháp nhân giống này khá đơn giản và rất dễ thực hiện nhƣng lại có nhƣợc điểm là hệ số nhân thấp, cây dễ thoái hoá và khó kiểm soát đƣợc phẩm chất của cây con do cây có thể mang mầm bệnh từ cây mẹ.
Để khắc phục các hạn chế này, phƣơng pháp nhân giống in vitro là một giải pháp hiệu quả do cho hệ số nhân giống cao, cây giống tạo ra hoàn toàn sạch bệnh, đồng nhất về kiểu hình và có thể sản xuất đƣợc ở quy mô lớn. Ở nƣớc ta đã có một số nghiên cứu thiết lập quy trình nhân giống in vitro một số giống khoai lang nhƣ khoai lang Kokei No.14 (Nguyễn Thanh Mai, 2005), khoai lang nhật (Lƣơng Thị Ngọc Tú và cs., 2017) và khoai lang HNV1 (Nguyễn Thị Thúy Ngọc, 2018). Tuy nhiên cho đến nay chƣa có bất kỳ nghiên cứu nào về sử dụng kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào để nhân giống cây khoai lang Hoàng Long đƣợc chính thức công bố. Đề tài “Nghiên cứu xây dựng quy trình nhân nhanh in vitro cây khoai lang Hoàng Long (Ipomoea Batatas (L.) Lam)” đƣợc thực hiện nhằm khảo sát khả năng nhân giống in vitro cây khoai lang Hoàng Long góp phần thiết lập quy trình vi nhân giống loài cây này cho hệ số 1 nhân giống và chất lƣợng cây giống tốt làm cơ sở cho việc cung cấp cây giống cho ngƣời dân trồng khoai lang khu vực tỉnh Ninh Bình và các vùng đồng bằng và trung du Bắc Bộ.2 Mục đích và yêu cầu của đề tài 1.1 Mục đích đề tài Nghiên cứu xây dựng quy trình nhân nhanh in vitro cây khoai lang Hoàng Long (Ipomoea Batatas (L.) Lam) cho hệ số nhân giống cao, chất lƣợng cây tốt nhằm cung cấp nguồn cây giống đồng nhất, sạch bệnh, khỏe mạnh đáp ứng sản xuất thƣơng mại loài cây này.2 Yêu cầu - Xác định đƣợc chế độ khử trùng thích hợp cho vật liệu đoạn thân và mẫu chồi ngọn cây khoai lang Hoàng Long.
- Xác định môi trƣờng nhân nhanh chồi in vitro cây khoai lang Hoàng Long thích hợp. - Xác định môi trƣờng thích hợp để tạo cây in vitro cây khoai lang Hoàng Long hoàn chỉnh. TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 2.1 Giới thiệu chung về cây khoai lang 2.1 Nguồn gốc và phân bố Cây khoai lang (Ipomoea Batatas Lam. Là cây thân thảo, sống hằng năm, thân mềm bò hoặc leo, hoa lƣỡng tính, quả sóc, lá đơn mọc cách, lá đều đặn hoặc có khía (Hình 2.
Khoai lang có nguồn gốc từ Trung Mỹ và Nam Mỹ, trải rộng toàn thế giới với đặc điểm là cây dễ trồng, hiệu quả năng suất trên đơn vị diện tích đất rất lớn so với những loài cây khác. Với sự hình thành và phát triển của thƣơng mại quốc tế, cây khoai lang lan nhanh ra các vùng nhiệt đới. Ngƣời Tây Ban Nha mang khoai lang từ Mêhicô và Philippin, rồi từ đó phát tán ra các đảo khác. Ngƣời Bồ Đào Nha đƣa cây khoai lang từ vùng Caribê và Nam Mỹ sang Châu Âu, Châu Phi, Đông Nam Châu Á và Ấn Độ (Yen, 1974).
Cây khoai lang du nhập vào Việt Nam vào cuối thế kỉ 16. Ngày nay, khoai lang đƣợc trồng rộng khắp trong các khu vực nhiệt đới và ôn đới ấm thích hợp cho sự phát triển của khoai lang.1: Cây khoai lang Hoàng Long.2 Phân loại - Tên Việt Nam: Cây khoai lang - Tên khoa học: Ipomoea Batatas L. batatas Tùy thuộc vào giống, có khoảng 400 loại khoai lang đã đƣợc phát hiện trên thế giới, vỏ và thịt của khoai lang có thể gần nhƣ trắng, kem, vàng, cam, hồng hoặc tím đậm, mặc dù thịt có màu trắng kem và vàng cam là phổ biến nhất Các giống khoai lang đƣợc trồng và dại có tầm quan trọng trong sản xuất và lai tạo giống: - Giống khoai lang thịt tím Ipomoea Batatas ( L. ) Purple-fleshed - Giống khoai lang thịt vàng Ipomoea Batatas ( L.
) Orange-fleshed - Giống khoai lang thịt trắng Ipomoea Batatas ( L. ) White-fleshed - Loài khoai lang dại Ipomoea pandurata ( L. ) Ngoài ra còn các giống khoai lang lai nhƣ: - Ipomoea Batatas ( L. ) Purple-fleshed: khoai lang KL 20-209, KL 143.
) Orange-fleshed: VX-37, HL4. ) White-fleshed: V 15-70 (K4), TV1.3 Đặc điểm sinh học của cây khoai lang - Thân Thân khoai lang chủ yếu là thân bò, đứng, thân leo. Chiều dài thân từ 3 - 4 m, trung bình từ 1,5 - 2 m, đƣờng kính thân từ 0,3 - 0,6 cm. Trên thân có nhiều đốt, mỗi đốt có một lá.
Chiều dài đốt từ 3 - 7 cm. Thân tròn hoặc có cạnh, một số giống trên thân có lông. Màu sắc thân: trắng vàng, xanh đậm hoặc xanh nhạt. - Hoa 4 Khoai lang thuộc họ bìm bìm, hoa có hình chuông, cuống dài, giống hoa rau muống.
Hoa mọc ở nách lá hoặc đầu ngọn thân, mọc riêng rẽ thành chùm 3 - 7 hoa. Tràng hoa hình phễu, màu hồng tía, cánh hoa dính liền, mỗi hoa có một nhị cái và 5 nhị đực cao thấp không đều nhau và thấp hơn nhị cái. Sau khi nở hoa nhị đực mới tung phấn. Trong sản xuất khoai lang thƣờng thụ phấn nhờ gió hoặc côn trùng.
- Lá Lá khoai lang mọc cách, có cuống dài (trên dƣới 10 cm). Cuống dài nên lá khoai lang có thể xoay chuyển phiến lá ra ngoài ánh sáng mặt trời. Hình dạng màu sắc lá phụ thuộc vào giống có hình tim, mũi mác, xẻ thùy (nông, sâu hoặc chân vịt). Tùy vào chủng và giống mà lá cây sẽ những màu sắc khác nhau.
Khoai lang có số lƣợng lá nhiều, trên thân chính từ (40 - 50 lá) và lá trên các thân phụ (cành cấp 1, 2). Tổng số lá trên cây khoảng 300 - 400 lá. - Quả Quả khoai lang thuộc dạng quả sóc, hình hơi tròn, có 3 mảnh vỏ, mỗi quả có 1 - 4 hạt. Hạt khoai lang có màu nâu đen, hình bầu dục hay đa giác, vỏ cứng do đó có thể duy trì khả năng sống đƣợc 20 năm hoặc lâu hơn.
- Rễ và củ Theo Wilson (1970) quan sát về hình thái có thể xếp rễ khoai lang thành 4 loại * Rễ phụ là rễ phát triển trên các mắt đốt thân có các dạng sau - Rễ hƣớng địa: rễ cám, rễ to, rễ hình dây, rễ thon dài, rễ củ. - Rễ khuynh hƣớng trung gian chủ yếu rễ phát triển trên mặt đất. - Rễ nằm ngang đƣợc hình thành từ rễ già. - Rễ mọc ra từ củ gọi là rễ đầu củ, rễ bên.
* Rễ con Bắt đầu mọc ở các mắt gần sát mặt đất, 7 - 10 ngày sau khi bén rễ, rễ con phát triển ở lớp đất mặt và phát triển tối đa ở giai đoạn sau trồng từ 1,5 - 2 tháng. Trong điều kiện thuận lợi ở các mắt đốt thân cũng sẽ mọc ra nhiều rễ con và rễ 5 con đó cũng có thể phân hoá thành rễ củ. Chức năng của rễ con là hút nƣớc và chất dinh dƣỡng để nuôi cây. * Rễ củ Đƣợc phân hoá từ rễ con.
Trong điều kiện thuận lợi, sau khi trồng 15 - 20 ngày, rễ con sẽ phân hoá rễ củ và sau đó phát triển thành củ khoai lang. Củ khoai lang đƣợc hình thành ổn định vào thời điểm sau trồng khoảng 30 ngày (đối với giống ngắn ngày) và 35 - 40 ngày (đối với giống trung bình và dài ngày). Sự phân hoá hình thành củ khoai lang còn phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ, độ ẩm đất và sự cân bằng dinh dƣỡng. Củ khoai lang tập trung nhiều ở các mắt gần sát mặt đất.
Thời gian đầu phát triển chủ yếu theo chiều dài, thời gian cuối phát triển theo chiều ngang. Màu sắc hình dáng và số củ trên một cây nhiều hay ít phụ thuộc vào giống. * Rễ nửa chừng Là loại rễ có khả năng hình thành củ, nhƣng trong quá trình phát triển gặp điều kiện bất thuận. Khi đã hình thành rễ nửa chừng, sau đó có gặp điều kiện ngoại cảnh thuận lợi thì rễ nửa chừng cũng không phát triển thành củ.
Rễ nửa chừng có đƣờng kính 2 - 5 mm, dài 20 - 30 cm, mọc thẳng tuột và rất nhanh, không phình to thành củ đƣợc.4 Giá trị dinh dƣỡng và giá trị kinh tế của cây khoai lang 2.1 Giá trị dinh dƣỡng Khoai lang là nguồn dinh dƣỡng chất dồi dào, giàu carbohydrate, đƣờng, chất xơ hòa tan và không hòa tan, natri, vitamin, khoáng chất, axit béo, axit amin. Trong khoai lang chứa rất nhiều chất chống oxi hóa và các chất dinh dƣỡng, nhờ vào các thành phần dinh dƣỡng dồi dào có trong khoai lang giúp cải thiện các vấn đề của cơ thể con ngƣời giúp củng cố hệ thống rào chắn miễn dịch, cải thiện bộ nhớ, tăng cƣờng hàm lƣợng vitamin cho cơ thể, giúp ngăn ngừa, ức chế các tác nhân gây ung thƣ, cải thiện tóc và da và tăng cƣờng sức khỏe đƣờng ruột (Bảng 2.1: Hàm lƣợng chất dinh dƣỡng trong 100g khoai lang (USDA, 2018). Thành phần Hàm lƣợng Nƣớc 80,1 g Năng lƣợng 320 kJ Chất đạm 1,37 g Chất béo 0,14 g Chất xơ 2,5 g Đƣờng 5,74 g Tinh bột 5,22 g Canxi 27 g Sắt 0,72 mg Natri 55 mg Kali 337 mg Vitamin C 12,8 mg Vitamin A 787 µg Vitamin E 0,94 mg Vitamin B6 0,2 mg 2. Giá trị kinh tế Khoai lang đƣợc trồng ở tất cả các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, đặc biệt là ở Châu Á, Châu Phi và Thái Bình Dƣơng.
Khoai lang là một trong những cây lƣơng thực chính trên thế giới khoai lang sử dụng nhiều hơn ở châu Á và Châu Phi góp phần cải thiện nền kinh tế địa phƣơng.