Khả năng kháng nấm kháng khuẩn của tinh dầu thu được từ cây
gừng Bắc Kạn được thử nghiệm trên 8 chủng vi sinh vật (Bảng 3.20). Kết
quả nghiên cứu cho thấy rằng các mẫu tinh dầu thu được từ cây tự nhiên và
cây nuôi cấy mô trồng tại tỉnh Phú Thọ và Bắc Kạn 01 năm tuổi có khả
năng kháng 5-6/8 chủng vi sinh vật kiểm định ở nồng độ ức chế dưới
200g/ml. Riêng tinh dầu thu được từ cây nuôi cấy mô 02 năm tuổi trồng
tại tỉnh Phú Thọ có khả năng kháng 7/8 chủng vi sinh vật kiểm định.
27 trang |
Chia sẻ: honganh20 | Ngày: 05/03/2022 | Lượt xem: 492 | Lượt tải: 2
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Tóm tắt Luận án Nghiên cứu xác định tên khoa học, quy trình nhân gống in vitro và hoạt tính sinh học của tinh dầu cây gừng bản địa ở Bắc Kạn (gừng đá), để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ính sinh học tinh
dầu và xây dựng quy trình nhân giống bằng công nghệ nuôi cấy mô từ
lát cắt chồi.
2.2. Vật liệu nghiên cứu
- Mẫu vật là những cây mọc tự nhiên (mẫu hoang dã) được thu thập
tại 02 xã Liêm Thủy và Xuân Dương thuộc huyện Na Rì tỉnh Bắc Kạn, độ
cao từ 846 - 862m so với mực nước biển. Tổng số mẫu được sử dụng để
phân tích hình thái và giải trình tự gen ITS và gen matK là 06 mẫu.
- Vật liệu sử dụng để nghiên cứu quy trình nhân giống in vitro là chồi
mới tái sinh từ cây mẹ khỏe mạnh, sạch bệnh. Kích thước chồi từ 6 – 8cm.
2.3. Nội dung nghiên cứu
- Nội dung 1: Xác định loài gừng bản địa Bắc Kạn dựa vào phân
tích đặc điểm hình thái và giải trình tự đoạn gen ITS và gen matK.
- Nội dung 2: Hoàn thiện quy trình kỹ thuật nhân giống cây gừng
Bắc Kạn bằng công nghệ nuôi cấy lớp mỏng in vitro.
5
- Nội dung 3: Đặc điểm nông sinh học cây gừng Bắc Kạn có nguồn
gốc nuôi cấy mô.
- Nội dung 4: Xác định thành phần hóa học và hoạt tính sinh học
tinh dầu gừng Bắc Kạn.
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.4.1. Phương pháp phân loại dựa vào đặc điểm hình thái
Sử dụng phương pháp hình thái so sánh, tham khảo các chuyên
khảo của Phạm Hoàng Hộ (2000) [20], Nguyễn Quốc Bình (2011) [6]
và Thực vật chí Trung Quốc [48].
2.4.2. Phương pháp phân loại thực vật dựa trên trình tự gen
2.4.2.1. Phương pháp tách chiết DNA tổng số
2.4.2.2. Điện di kiểm tra kết quả tách chiết DNA tổng số
2.4.2.3. Kiểm tra chất lượng DNA trên gel agarose
2.4.2.4. Kiểm tra chất lượng DNA bằng máy đo quang phổ
2.4.2.5. Khuếch đại DNA bằng kỹ thuật PCR
2.4.2.6. Giải trình tự sản phẩm PCR
2.4.2.7. Hiệu chỉnh trình tự
2.4.2.8. Xây dựng cây phát sinh loài
2.4.3. Phương pháp nuôi cấy mô
2.4.3.1. Nghiên cứu tạo mẫu sạch in vitro
2.4.3.2. Nghiên cứu tạo callus
2.4.3.3. Nghiên cứu tái sinh chồi từ callus
2.4.3.4. Nghiên cứu nhân nhanh chồi
2.4.3.5. Nghiên cứu tạo cây con hoàn chỉnh
2.4.3.6. Nghiên cứu chế độ luyện cây và giá thể ra ngôi
2.4.3.7. Nghiên cứu biến đổi sinh lý, hóa sinh cây in vitro giai đoạn ra ngôi
2.4.4. Đặc điểm sinh trưởng phát triển cây có nguồn gốc in vitro
2.4.5. Phương pháp phân tích sinh hóa
6
Chưng cất thu tinh dầu bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước. Việc
phân tích định tính được thực hiện trên hệ thống thiết bị sắc ký khí và
phổ ký liên hợp GC/MS của hãng Agilent Technologies HP 6890N.
2.4.6. Phương pháp phân tích hoạt tính kháng vi sinh vật
Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định được tiến hành để đánh giá
khả năng kháng sinh của các mẫu chiết được thực hiện trên phiến vi
lượng 96 giếng theo phương pháp của Vander Bergher và Vlietlinck
(1991) và McKane & Kandel (1996).
2.5. Địa điểm và thời gian nghiên cứu.
Các nghiên cứu về phân tích đặc điểm hình thái được thực hiện tại
Bảo tàng thiên nhiên Việt Nam – 18 Hoàng Quốc Việt – Hà Nội. Các
mẫu tiêu bản được gửi kiểm tra tại Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc,
Quảng Châu, Trung Quốc. Thời gian thực hiện: từ 2/2016 - 6/2017.
Các nghiên cứu về giải trình tự đoạn gen đặc trưng được thực hiện
tại Viện Công nghệ sinh học -Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ
Việt Nam. Thời gian thực hiện: từ 01/2017 - 7/2017.
Các nghiên cứu về nhân giống in vitro được thực hiện tại Viện Di
truyền Nông nghiệp – Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam; Trường
Đại học Hùng Vương – Thành phố Việt Trì – Tỉnh Phú Thọ. Thời gian
thực hiện: từ 2/2016 - 6/2017.
Các nghiên cứu về phân tích hóa sinh, hoạt tính kháng sinh được
thực hiện tại Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên - Viện Hàn lâm
Khoa học & Công nghệ Việt Nam. Thời gian thực hiện: từ 7/2017 -
8/2018.
Các nghiên cứu về đánh giá khả năng sinh trưởng và phát triển của
cây gừng Bắc Kạn nuôi cấy mô được thực hiện tại tỉnh Phú Thọ và
Huyện Na Rì – tỉnh Bắc Kạn. Thời gian thực hiện: từ 4/2016 - 8/2018.
7
CHƢƠNG 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Vị trí phân loại cây gừng Bắc Kạn
3.1.1. Đặc điểm sinh học của cây gừng Bắc Kạn
3.1.1.1. Một số đặc điểm hình thái nông học
Bảng 3.1: Một số tính trạng đặc trưng của gừng Bắc Kạn
TT Tính trạng Mức độ biểu hiện
1 Chiều cao cây Cao 80-150 cm
2 Hình dạng thân cắt ngang tới gốc: Tròn
3 Mùi của thân Có
4 Độ dài cuống lá Ngắn (3-6 mm)
5 Hình dạng lá Hình mác - elip
6 Chiều dài lá Từ 13 - 16 cm
7 Chiều rộng lá Từ 2,5 – 3,3 cm
8 Tỷ lệ dài/rộng lá Từ 3 – 5
9 Màu phiến lá Xanh đậm
10 Có vệt sọc trên lá Có
11 Mép lá Có lông mi
12 Màu mép lá Xanh đậm
13 Mùi của lá Có
14 Tần suất ra hoa Mỗi năm 1 lần
15 Số hoa/khóm Có 2 - 4 hoa
16 Cấu tạo hoa Dạng bông cụm
17 Màu sắc hoa Nâu đỏ, vàng
18 Hình dạng củ Phân nhánh
19 Kích thước củ Nhỏ (200g)
20 Màu vỏ củ Đỏ nâu
21 Màu thịt củ phần trung tâm Xám
22 Màu phụ ở thịt củ Có màu vàng
23 Năng suất củ/khóm (kg) 150 – 300g
24 Số củ con trên khóm 4 – 6 củ.
25 Dài củ 5 – 10cm
26 Rộng củ tại vị trí rộng nhất 2 – 3cm
27 Thời gian sinh trưởng Dài >10 tháng
8
3.1.2. Phân loại dựa vào đặc điểm hình thái.
3.1.2.1. Phân loại đến bậc chi
Kết quả mô tả hình thái so sánh với khóa phân loại của Nguyễn Quốc
Bình (2011), cây gừng Bắc Kạn với các đặc điểm cây có cụm hoa trên
ngọn, thân có lá, nhị lép hình dùi, quả hình cầu, đây là các đặc điểm của
các loài cây thuộc chi Riềng (Alpinia) để phân biệt với các loài trong các
chi khác thuộc họ Gừng (Zingiberaceae) [6]. Trên cơ sở đó chúng tôi xác
định loài cây có tên là Gừng đá ở Bắc Kạn thuộc chi Riềng (Alpinia), đây
là một trong những phát hiện mới có giá trị vì trước đó chúng được người
dân gọi tên thông thường là “Gừng đá” và được hiểu là cây thuộc chi Gừng
(Zingiber).
3.1.2.2. Phân loại đến bậc loài
Sau khi xác định nguồn gen gừng Bắc Kạn thuộc chi Riềng
(Alpinia), chúng tôi sử dụng khóa phân loại đến loài trong chi Riềng
(Alpinia) ở Việt Nam [8]. Tuy nhiên, mô tả đặc điểm cho thấy loài này
không giống bất cứ loài nào đã công bố tại Việt Nam. Trên cơ sở đó
chúng tôi tiếp tục rà soát các khu vực lân cận (thuộc Trung Quốc), sử
dụng danh mục các loài thực vật và khóa định loại các loài trong chi
Riềng (Alpinia) của Trung Quốc [48] và so sánh với các loài gần, kết
quả đã xác định được loài gừng Bắc Kạn có tên khoa học là Alpinia
coriandriodora D.Fang với các đặc điểm đặc trưng là: có mùi thơm đặc
trưng, rụng lá bắc. Đây là một loài bổ sung cho hệ thực vật Việt Nam,
nâng tổng số loài hiện biết của chi Alpinia Roxb. ở Việt Nam lên 34 loài
[18]. Loài cây này đã được D. Fang công bố trong tạp chí Acta Phytotax.
Sin. 16 (4): 79 năm 1978 [57].
3.1.3. Phân loại gừng Bắc Kạn dựa trên trình tự gen ITS và gen matK
3.1.3.1. Tách chiết DNA tổng số
Đã tách chiết được DNA của 6 mẫu nghiên cứu. Kết quả cho thấy
9
chỉ số A260/A280 của tất cả các mẫu đều dao động trong khoảng 1,8-
2,0, chứng tỏ DNA tổng số thu được đảm bảo cho việc làm các thí
nghiệm sau này.
3.1.3.2. Phân tích các sản phẩm khuếch đại
Kết quả điện di cho thấy, sản phẩm PCR của cặp mồi matK có kích
thước khoảng 900bp, sản phẩm PCR của cặp mồi ITS có kích thước
khoảng 800bp phù hợp với kích thước lý thuyết.
3.1.3.3. Phân loại gừng Bắc Kạn dựa trên trình tự gen ITS
3.1.3.3.1. Kết quả giải trình tự gen ITS
Đã giải trình tự thành công 06 trình tự ITS mới và đăng ký trên
Genbank với các mã số: MN227653, MN227654, MN227655,
MN227656, MN227657 và MN227658 (Phụ lục 3).
Sau khi chỉnh sửa và loại bỏ tất cả các vị trí trống vùng gen ITS, các
mẫu gừng thu được có trình tự nucleotit vùng gen ITS tương đồng từ 99 -
100% và có chiều dài 698bp. Xuất hiện 02 vị trí nucleotit có sự sai khác
giữa các mẫu, vị trí nu số 597 trong khi các mẫu GD01LT, GD02LT và
GD01XD là nu loại T thì các mẫu còn lại GD03LT, GD02XD, GD03XD
lại là nu loại C; vị trí nu số 605 trong mẫu GD03LT là nu loại T thì các
mẫu còn lại là nu loại C. Sự sai khác giữa các nu ở các vị trí trên có thể cho
thấy có sự đa dạng về mặt di truyền giữa các cá thể gừng Bắc Kạn, đây là
cơ sở rất quan trọng để phục vụ cho nghiên cứu chọn dòng trội, lai tạo,
chọn giống có năng suất chất lượng cao.
Sáu trình tự gen ITS của các mẫu nghiên cứu được so sánh với các
trình tự ITS của chi Alpinia (taxid:94326) công bố trên NCBI bằng công cụ
Blast nucleotit. Kết quả cho thấy, các loài có trình tự ITS ở mức độ tương
đồng cao nhất với trình tự ITS của mẫu gừng Bắc Kạn bao gồm: Alpinia
chinensis (EU909426.1), Alpinia japonica (EU909427.1), Alpinia
officinarum (EU909422.1), Alpinia pumila , Alpinia nieuwenhuizii.
10
3.1.3.3.2. Xây dựng cây phân loại bằng trình tự gen ITS
Cây phân loại mẫu gừng Bắc Kạn bằng chỉ thị gen ITS (Hình 3.7)
được xây dựng bằng phương pháp Maximum Likelihood với giá trị
boostrap 1000, kết quả cho thấy 06 mẫu gừng Bắc Kạn được xếp cùng
nhóm với các loài: Alpinia coriacea, A. pumila, A. japonica, A.
polyantha, A. intermedia, A. stachyodes, A. maclurei, A. suishaensis, A.
guangdongensis. Kết quả này khá phù hợp vì trong thực tế vì các loài
trên đều có cùng khu vực phân bố với loài A. coriandriodora thuộc khu
vực phía Nam Trung Quốc.
3.1.3.4. Phân loại gừng Bắc Kạn dựa trên trình tự gen matK
3.1.3.4.1. Kết quả giải trình tự gen matK
Đã giải trình tự thành công cho 06 trình tự gen matK mới và đăng
ký trên Genbank với các mã số: MN335320, MN335321, MN335322,
MN335323, MN335324, MN335325 (Phụ lục 4). Sau khi chỉnh sửa và
loại bỏ tất cả các vị trí trống vùng gen matK, các mẫu gừng thu được
(GD01LT, GD02LT, GD03LT, GD01XD, GD02XD, GD03XD) có trình
tự nucleotide tương đồng 100% và có chiều dài 700bp.
Sáu trình tự gen matK của các mẫu nghiên cứu được so sánh với các
trình tự matK của chi Alpinia (taxid:94326) công bố trên NCBI bằng công
cụ Blast nucleotit ( Kết quả cho
thấy: Các loài có trình tự matK ở mức độ tương đồng cao nhất với trình
tự matK của mẫu gừng Bắc Kạn bao gồm: Alpinia zerumbet, A. mutica,
A. kwangsiensis, A. hainanensis, A. uraiensis, A. uraiensis, A. shimadae,
A. formosana, A. japonica, A. japonica, A. chinensis, A. calcarata, A.
oxyphylla.
3.1.3.4.2. Xây dựng cây phân loại bằng trình tự gen matK
Dựa trên trình tự gen matK thu được từ các mẫu gừng Bắc Kạn và cơ
sở dữ liệu trình tự gen matK của các loài trong chi Alpinia đã được công
11
bố, chúng tôi đã xây dựng được sơ đồ hình cây về mối quan hệ di truyền
giữa loài A. coriandriodora và các loài trong chi Alpinia dựa trên khối dữ
liệu kết hợp của vùng gen matK bằng phương pháp Maximum Likelihood
(hình 3.9). Sơ đồ hình cây cho thấy, các mẫu gừng Bắc Kạn cùng nhóm
với các loài: A. guinaensis, A. zerumbet, A. mutica, A. polyantha, A.
mutan, A. blepharocalyx, A. rugosa, A.calcarata, A. macrlure, A.
guangdongensis và A.japonica.
3.1.3.5. Phân loại gừng Bắc Kạn dựa trên trình tự kết hợp gen ITS và matK
Kết quả phát sinh loài từ cây phát sinh được xây dựng bằng khối
dữ liệu đơn như matK và ITS là tương đồng nhau, tuy nhiên chúng thể
hiện rằng kết quả từ khối dữ liệu đơn là không rõ ràng và mức ủng hộ
thấp. Do đó chúng tôi sử dụng cây phát sinh loài từ khối dữ liệu kết hợp
matK và ITS để xác định mối quan hệ phát sinh loài của chi Alpinia và
vị trí của loài Alpinia coriandriodora (Hình 3.10).
Kết quả phân tích dữ liệu phân tử kết hợp bằng phương pháp
maximum likelihood (ML) and Bayesian Inference (BI) đều ủng hộ
mạnh mẽ rằng Alpinia không phải là nhóm đơn phát sinh
(nonmonophyletic group) với chỉ số ủng hộ rất cao (BS: 100%, PP: 1.0)
(Hình 3.10). Cây phân loại đã phân biệt 06 nhánh riêng biệt của Alpinia,
kết quả này hoàn toàn tương đồng với nghiên cứu của Kress et al.,
(2005) [77]. Trong đó loài gừng Bắc Kạn (Alpinia coriandriodora) được
ghi nhận là một thành viên của chi Alpinia với vị trí phát sinh loài thuộc
nhánh thứ VI (Hình 3.10).
Kết quả phân tích cũng thể hiện rằng loài gừng Bắc Kạn (Alpinia
coriandriodora) có mối quan hệ rất gần gũi với một số thành viên
Alpinia ở nam Trung Quốc (Quảng Tây, Vân Nam, Quảng Đồng, Hải
Nam) như A. japonica, A. coriacea và A. guangdongensis Kết quả
này thể hiện rằng A. coriandriodora có sự tương đồng về di truyền với
12
các loài trong cùng vùng phân bố. Hơn nữa, kết quả này là căn cứ khẳng
định chắc chắn cho ghi nhận loài bổ sung Alpinia coriandriodora cho hệ
thực vật Việt Nam [51].
Hình 3.10. Sơ đồ hình cây về mối quan hệ di truyền giữa loài A.
coriandriodora và các loài trong chi Alpinia dựa trên khối dữ liệu kết hợp
của matK và ITS (A), và vị trí phát sinh loài của Alpinia coriandriodora
trong chi Alpinia (B). Chỉ số ủng hộ ML và PP của phân tích BI được trình
bày trên các nhánh. “–” thể hiện chỉ số ủng hộ thấp hơn 50%. Màu đỏ: Vị
trí loài A. coriandriodora; Màu xanh: các loài thuộc cùng nhánh phân loại
với loài A. coriandriodora)
13
3.2. Nhân giống gừng Bắc Kạn bằng công nghệ nuôi cấy lớp mỏng
3.2.1. Tạo mẫu sạch in vitro
Công thức khử trùng hiệu quả đối với mẫu chồi non gừng Bắc Kạn
là khử trùng kép bằng dung dịch NaOCl 2,5% và 0,5ml Tween20 trong
thời gian lần 1 là 5 phút, lần 2 là 15 phút, giữa 2 lần mẫu được rửa sạch
bằng nước cất tiệt trùng ít nhất 3 lần.
3.2.2. Tạo callus từ lát cắt chồi
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của tổ hợp TDZ và 2,4D đến khả năng tái sinh tạo
callus của lát cắt chồi (sau 8 tuần nuôi cấy).
Công
thức
Chất ĐHST
(mg/l)
Tỉ lệ tạo
callus (%)
Hình thái callus
TDZ 2,4D
ĐC 0 0 32,22
Một số mẫu không tạo
được callus và bị hóa đen
CT8 0,5 1,0 34,44
Bề mặt callus khô, chắc,
màu trắng sáng.
CT9 0,5 2,0 44,44
CT10 0,5 3,0 75,56
CT11 0,5 4,0 54,44
Một số mẫu không tạo
được callus và bị hóa đen
LSD0,05 5,05
P.value <0,001
Để tạo callus từ lát cắt chồi cây gừng Bắc Kạn có thể sử dụng tổ
hợp 0,5 mg/l TDZ và 3 mg/l 2,4D, tỉ lệ tạo callus đạt 75,56%, callus có
bề mặt khô, chắc, màu trắng sáng. Kết quả nghiên cứu này phù hợp với
công bố trước đó khi nghiên cứu nhân giống loài Curcuma kwangsiensis
Lindl. và Alpinia purpurata thông qua con đường tạo callus [80, 114].
3.2.3. Tái sinh chồi từ callus
Kết quả nghiên cứu cho thấy, môi trường MS có bổ sung 2,0 mg/l
Vitamin B1 và 3,0 mg/l BAP là phù hợp để tái sinh chồi từ callus, tỷ lệ
bật chồi đạt 78,89%, hệ số tái sinh chồi đạt 9,71 chồi/callus.
14
3.2.4. Nhân chồi in vitro
3.2.4.1. Ảnh hưởng của BAP và Kin đến khả năng tái sinh và nhân
nhanh chồi in vitro
Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng phối hợp 2,0 mg/l
BAP; 1,0 mg/l Kin và 0,2 mg/l α-NAA đã làm tăng hệ số nhân chồi (đạt
5,98 lần) và chiều cao trung bình chồi (đạt 6,07 cm) so với việc sử dụng
riêng rẽ 3,5mg/l BAP (hệ số nhân chồi đạt 5,03 lần, chiều cao trung bình
chồi đạt 4,18cm) theo nghiên cứu của Trịnh Thị Thanh Hương và cộng
sự (2014).
3.2.4.2. Ảnh hưởng của nước dừa đến khả năng tái sinh và nhân nhanh
chồi in vitro
Bảng 3.9 Ảnh hưởng của hàm lượng nước dừa đến hiệu quả nhân chồi
(sau 4 tuần nuôi cấy)
CT
Nƣớc
dừa
(ml/l)
Hệ số
nhân
(lần)
Chiều
cao
chồi
(cm)
Số
lá/chồi
(lá)
Hình thái chồi
CT22 0 5,91 5,87 4,67
Chồi mập, thân lá xanh
đậm, sinh trưởng phát triển
tốt.
CT23 100 6,32 5,90 5,00
Chồi mập, thân lá xanh
đậm, sinh trưởng phát triển
tốt.
CT24 150 5,69 5,77 4,33
Chồi mập, thân lá xanh
đậm
CT25 200 4,71 5,27 3,67
Chồi trung bình, thân lá
xanh nhạt
CT26 250 3,71 4,67 3,33
Chồi nhỏ, thân lá xanh
nhạt, một số lá vàng.
LSD0,05 0,14 0,38 0,81
P-value <0,001 <0,001 0.0142
So với kết quả nghiên cứu của Trịnh Thị Thanh Hương (2014), việc
sử dụng môi trường MS + 30g/l Succrose + 6 g/l agar + 2,0mg/l BAP +
15
1,0mg/l Kin + 0,2mg/l α-NAA + 100ml/l nước dừa đã cải thiện hệ số
nhân chồi, tăng từ 5,03 lần lên 6,32 lần, đồng thời chất lượng chồi thu
được tốt, chồi mập, lá to, thân lá xanh đậm, sinh trưởng phát triển tốt.
Như vậy, hàm lượng nước dừa phù hợp để bổ sung vào môi trường
là 100ml/l và môi trường phù hợp để nhân chồi gừng Bắc Kạn in vitro
là: MS + 30g/l Succrose + 6 g/l agar + 2,0mg/l BAP + 1,0mg/l Kin +
0,2mg/l α-NAA + 100ml/l nước dừa.
3.2.5. Tái sinh rễ tạo cây hoàn chỉnh in vitro
Kết quả nghiên cứu cho thấy công thức sử dụng môi trường MS
có bổ sung 0,6mg/l NAA có hiệu quả tái sinh rễ và tạo cây hoàn chỉnh
tốt nhất với thời gian ra rễ từ 19 – 21 ngày, chiều cao TB/cây là
9,63cm, số lá TB/cây là 5,33 lá, số rễ TB là 5,51 rễ/chồi và chiều dài
TB rễ là 4,43cm. Kết quả nghiên cứu này phù hợp với công bố trước đó
của các tác giả khi nghiên cứu nhân giống cây họ gừng, đặc biệt khẳng
định kết quả nghiên cứu của Trịnh Thị Thanh Hương và cộng sự (2014)
khi nghiên cứu trên đối tượng gừng đá Bắc Kạn [19,51,112].
A B
Hình 3.15. Hình thái cây hoàn chỉnh sau 6 tuần nuôi cấy
A: Trên môi trường ½MS (hàm lượng NAA bổ sung từ 0,2 -1,0mg/l)
B: Trên môi trường MS (hàm lượng NAA bổ sung từ 0,2 -1,0mg/l)
3.2.6. Giai đoạn ra ngôi
3.2.6.1. Giá thể ra ngôi
1,0 0,2 0,4 1,0 0,8 0,6 0,2 0,4 0,8 0,6
16
Trên giá thể 100% cát mịn, chất lượng cây được cải thiện đáng kể.
Chiều cao cây, số lá và số rễ trung bình/cây của cây sau 15 ngày đạt 9,43
cm; 5,33 lá/cây; 5,33 rễ/cây so với chiều cao cây, số lá trung bình và số
rễ/cây lúc đầu là 9,2 cm, 5 lá/cây và 5 rễ/cây. Đến ngày thứ 30 chiều cao
trung bình của cây đạt 9,67 cm, số lá trung bình là 5,67 lá/cây và số rễ
trung bình trên cây đạt 6,00 rễ/cây.
3.2.6.2. Sự biến đổi sinh lý, hóa sinh cây gừng Bắc Kạn trong thời kỳ ra ngôi
3.2.6.2.1. Hàm lượng nước tự do,nước liên kết và hàm lượng chất khô
3.2.6.2.2. Hàm lượng sắc tố quang hợp
3.2.6.2.3. Huỳnh quang diệp lục
3.2.6.2.4. Hoạt độ catalase
3.2.7. Quy trình nhân nhanh gừng Bắc Kạn bằng kỹ thuật nuôi cấy lớp
mỏng
3.2.7.1. Sơ đồ quy trình
3.2.7.2. Mô tả quy trình
* Bước 1: Chuẩn bị vật liệu
* Bước 2: Tạo callus
* Bước 3: Tái sinh chồi từ callus
* Bước 4: Nhân chồi in vitro
* Bước 5: Tái sinh cây hoàn chỉnh in vitro
* Bước 6: Chuyển cây ra vườn ươm
3.3. Đặc điểm nông sinh học cây gừng Bắc Kạn nuôi cấy mô
Gừng Bắc Kạn nguồn gốc nuôi cấy in vitro được trồng tại Thành phố
Việt trì – Tỉnh Phú Thọ trong điều kiện đồng ruộng để đánh giá các đặc
điểm nông sinh học: Động thái tăng trưởng chiều cao cây; Động thái ra lá;
Động thái đẻ nhánh; Một số yếu tố cấu thành năng suất.
Thời gian trồng: Tháng 4/2016
17
3.3.1. Động thái tăng trưởng chiều cao cây
Kết quả nghiên cứu cho thấy tốc độ tăng trưởng chiều cao cây của
giống gừng Bắc Kạn trong suốt quá trình theo dõi là tương đối chậm. Ở 20
ngày sau trồng chiều cao cây trung bình đạt 4,39cm. Đến 50 ngày sau
trồng, chiều cao cây trung bình đạt 8,88cm (tăng 4,49cm/30 ngày); 80 ngày
sau trồng chiều cao cây trung bình đạt 13,60 cm (tăng 4,72 cm/30 ngày).
Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây đạt cao nhất đạt 5,41 cm/30 ngày
(170-200 ngày sau trồng) và 4,73 cm/30 ngày (140 – 170 ngày sau trồng).
Đến 290 ngày sau trồng, chiều cao cây trung bình đạt 41,85cm; 320 ngày
sau trồng, chiều cao cây trung bình đạt 44,26 cm.
3.3.2. Động thái ra lá
Kết quả nghiên cứu cho thấy, tương ứng với tốc độ tăng trưởng chiều
cao cây, động thái ra lá của giống gừng Bắc Kạn cũng tương đối chậm. Ở
20 ngày sau trồng, số lá trung bình đạt 3,03 lá/thân chính; 50 ngày sau
trồng, số lá trung bình đạt 3,59 lá/thân chính; tốc độ tăng trưởng là 0,56
lá/30 ngày. Từ 50 - 80 ngày sau trồng, tốc độ tăng trưởng dạt 0,55 lá/30
ngày; 80 – 110 ngày ngày sau trồng, tốc độ tăng trưởng dạt 0,48 lá/30
ngày. Từ 110 ngày sau trồng trở đi, tốc độ ra lá của cây gừng Bắc Kạn
nhanh hơn giai đoạn đầu. Đến 320 ngày sau trồng, số lá trung bình đạt
9,48 lá/thân chính.
3.3.3. Động thái đẻ nhánh
Kết quả cho thấy, trong 20 ngày sau trồng, tỉ lệ đẻ nhánh thấp, số
nhánh trung bình đạt 1,10 nhánh/cây, giai đoạn này cây phải thích ứng
với điều kiện môi trường đồng ruộng, khả năng tích lũy dinh dưỡng còn
hạn chế. Sau 50 ngày, khi cây đã bén rễ hồi xanh, cây gừng Bắc Kạn bắt
đầu có khả năng đẻ nhánh, số nhánh/cây đạt 1,57 nhánh và đến 80 ngày
sau trồng đạt 2,23 nhánh/cây. Sau 140 ngày, cây gừng Bắc Kạn vẫn tiếp
18
tục đẻ nhánh nhưng mức độ đẻ nhánh thấp hơn giai đoạn đầu. Đến 320
ngày sau trồng, số nhánh/cây trung bình đạt 5,34 nhánh/cây.
3.3.4. Một số yếu tố cấu thành năng suất giống gừng Bắc Kạn nuôi cấy mô
Kết quả nghiên cứu cho thấy 320 ngày sau trồng số củ /khóm trung
bình của giống gừng Bắc Kạn đạt 4,73củ/khóm, chiều dài củ trung bình
đạt 5,41cm và chiều rộng củ trung bình đạt 2,26cm. Năng suất cá thể
khối lượng củ/khóm của giống gừng Bắc Kạn đạt trung bình
147,7g/khóm.
3.4. Thành phần hóa học tinh dầu cây gừng Bắc Kạn
3.4.1. Kết quả tách chiết tinh dầu
Tinh dầu thu được từ các mẫu thân lá có màu vàng nhạt, mùi thơm
dễ chịu. Ở mẫu gừng Bắc Kạn tự nhiên, từ 400g mẫu lá tươi thu được
0,440g tinh dầu, đạt hàm lượng 0,110 % (tính theo nguyên liệu mẫu tươi).
Ở mẫu gừng Bắc Kạn nuôi cấy mô, hàm lượng tinh dầu mẫu lá trồng tại
Bắc Kạn và trồng tại Phú Thọ có tỉ lệ hàm lượng tinh dầu tương đương
nhau, lần lượt là 0,131% và 0,133%, và đều cao hơn so với mẫu gừng Bắc
Kạn tự nhiên. Điều này chứng tỏ việc trồng mẫu nuôi cấy mô ở hai địa
điểm khác nhau (Bắc Kạn và Phú Thọ) không làm ảnh hưởng đến hàm
lượng tinh dầu (Bảng 3.17).
Tinh dầu thu được từ các mẫu củ rễ có màu vàng đậm, cũng có
mùi thơm dễ chịu giống như tinh dầu thu được từ phần lá. Khi so sánh
với mẫu gừng Bắc Kạn tự nhiên, các mẫu gừng nuôi cấy mô cho hàm
lượng tinh dầu phần thân lá cao hơn phần củ rễ. Ở mẫu gừng Bắc Kạn tự
nhiên, từ 500g mẫu rễ tươi thu được 0,412g tinh dầu, đạt hàm lượng
0,082 % (tính theo nguyên liệu mẫu tươi). Ở các mẫu gừng Bắc Kạn
nuôi cấy mô, tinh dầu thu được từ bộ phận rễ có hàm lượng thấp hơn hẳn
19
so với tinh dầu thu được từ bộ phận lá (0,075% ở mẫu củ rễ so với
0,131% ở mẫu thân lá) (Bảng 3.17).
3.4.2. Thành phần hóa học tinh dầu
Bằng phương pháp phân tích sắc ký khí kết hợp khối phổ (GC-MS)
đã xác định được thành phần tinh dầu thân lá mẫu TNBK gồm 14 cấu tử
(chiếm 94,38%), mẫu CMBK gồm 13 cấu tử (chiếm 85,16%), mẫu CMPT
gồm 18 cấu tử (chiếm 84,33%). Thành phần tinh dầu thân rễ mẫu TNBK
gồm 15 cấu tử (chiếm 94,24%), mẫu CMBK gồm 14 cấu tử (chiếm
85,27%), mẫu CMPT gồm 18 cấu tử (chiếm 88,65%) (bảng 3.18).
Tinh dầu thân lá chứa hợp chất chính là decenal (chiếm tới 80,78
%), tiếp theo đó là decen-1-ol (4,91 %), octenal (2,71 %), decanal (1,25
%) và 2-decenoic acid (1,03 %). Decenal là một thành phần chính của
tinh dầu cây rau mùi Coriandrum sativum L. Decenal được sử dụng làm
gia vị và là một tác nhân hương liệu [84]. Cũng giống như tinh dầu phần
thân lá, trong tinh dầu thu được từ củ rễ gừng tự nhiên hợp chất chiếm
hàm lượng cao nhất là decenal (chiếm tới 80,48 %), tiếp theo đó là
octenal (3,01 %), 2-decenoic acid (1,69 %), decen-1-ol (1,53 %) và
dodecanal (1,17 %).
20
Bảng 3.18: Thành phần hóa học của tinh dầu các mẫu nghiên cứu
TT Hợp chất
Mẫu thân lá (%) Mẫu thân rễ (%) Công
thức
phân tử
TNB
K
CMB
K
CMP
T1
CMP
T2
TNB
K
CMB
K
CMP
T1
CMP
T2
1 Camphene - - - - 0,43 - 0,31 2,79 C10H16
2 Octanal 0,36 0,56 0,41 0,59 0,22 1,05 0,32 0,23 C8H16O
3 Cymene 0,67 0,23 0,68 1,18 0,25 0,15 0,38 0,87 C10H14
4 Limonene - - - 0,14 0,12 - - 0,98 C10H16
5 Cineole 1,8 - - 0,27 - 0,39 0,22 0,45 1,78 C10H18O
6 Octenal 2,71 0,71 1,64 3,42 3,01 0,32 1,36 4,47 C8H14O
7 Borneol - - 0,34 - 0,36 - 1,02 0,98 C10H18O
8 Decanal 1,25 0,58 0,76 1,85 0,91 - 0,25 1,00 C10H20O
9 Fenchyl acetate - - 2,54 - 2,25 2,11 3,35 5,25 C12H20O2
10 Decenal 80,78 39,60 47,11 53,48 80,48 22,21 42,52 61,59 C10H18O
11 Decen-1-ol 4,91 0,53 1,62 2,26 1,53 0,97 1,55 1,13 C10H20O
12 Bornyl acetate - - 1,41 - 0,84 1,16 2,35 2,51 C12H20O2
13 2-Decenoic acid 1,03 21,94 8,60 2,67 1,69 36,29 21,22 2,19 C10H18O2
14
Decenyl Acetate
0,46 16,89 15,90 9,25 0,60 16,11 11,75 2,36 C12H22O2
15 Dodecanal 0,98 1,14 1,17 - 1,17 0,64 0,94 0,99 C12H22O
16 Decanol 0,58 - 0,78 - - - - - C10H22O
17 Non-1-ene 0,20 0,17 - - - 0,12 - C9H18
18 Nonanal - 0,45 0,25 - - 0,64 0,25 - C9H18O
19 Nonanoic acid - 1,70 - - - 1,77 - - C9H18O2
20 Decanoic acid - 0,63 - - - - 0,37 - C10H20O2
Tổng 94.38 85,16 84,33 98,21 94,24 85,27 88,65 98,05
Ghi chú: TNBK: Mẫu mọc tự nhiên tại Bắc Kạn
CMBK: Mẫu nuôi cấy mô trồng tại Bắc Kạn
CMPT1: Mẫu nuôi cấy mô trồng tại Phú Thọ 01 năm tuổi
CMPT2: Mẫu nuôi cấy mô trồng tại Phú Thọ 02 năm tuổi
( - ): Không phát hiện
Khi so sánh với tinh dầu của một số loài thuộc chi Alpinia khác thì
thấy rằng, tinh dầu gừng Bắc Kạn tự nhiên có sự khác biệt lớn với tinh dầu
của các loài này: trong khi tinh dầu gừng Bắc Kạn tự nhiên chứa các thành
phần chính là decenal, octenal, 2-decenoic acid, decen-1-ol và dodecanal
thì tinh dầu Riềng nếp (A. galanga) chứa thành phần chính là 1,8-cineol,
camphor, alpha-fenchyl acetate; tinh dầu A. conchigera chứa 1,8-cineol,
21
myrcen và farnesol là các thành phần chính và tinh dầu A. tonkinensis chứa
các thà
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- tom_tat_luan_an_nghien_cuu_xac_dinh_ten_khoa_hoc_quy_trinh_n.pdf