1
PHẦN 1. GIỚI THIỆU
1.1 Đặt vấn đề
Điều kiện khí hậu nƣớc ta nhìn chung rất thích hợp cho việc phát triển cây hồ
tiêu.Tuy nhiên, do nƣớc ta có mùa mƣa rất tập trung và có mùa nắng kéo dài nên đây
sẽ là điều kiện rất thuận lợi cho sâu bệnh phát triển và đây sẽ là nguyên nhân gây giảm
năng suất, sản lƣợng và phẩm chất cho cây tiêu. Bên cạnh các loại sâu hại (rầy, rệp
sáp, tuyến trùng ) còn có cả virus gây bệnh tiêu điên, thối rễ, rụng đốt. Đây là các
nhân tố gây bệnh cho cây tiêu mà nó có thể ẩn tích trong thân của cây tiêu. Bởi vậy,
bằng phƣơng pháp nhân giống thông thƣờng nhƣ: Chiết, ghép, giâm cành hoặc trồng
bằng hạt thì hệ số nhân giống sẽ thấp mà cây giống khi đem trồng sẽ vẫn mang theo
mầm bệnh thông qua các thao tác nhân giống này và sẽ gây hại cho cây giống. Vì vậy,
hiện nay việc nhân giống vô tính cây tiêu bằng phƣơng pháp nuôi cấy mô thực sự cần
thiết vì cho hệ số nhân giống cao đồng thời sẽ làm giảm đƣợc tác nhân gây hại cho cây
giống và đã đem lại hiệu quả rất thiết thực trong việc nâng cao chất lƣợng giống cây
con. Hiện nay đã có một số công trình nghiên cứu nhân giống in vitro hồ tiêu để kháng
nấm bệnh Phytophthora.
Đặc biệt, công tác nhân giống in vitro còn là tiền đề thuận lợi cho việc nuôi cấy
đỉnh sinh trƣởng hay xử lí nhiệt để tạo các giống tiêu sạch bệnh để nâng cao năng suất,
phẩm chất cho cây tiêu.
Ngoài ra, công tác nhân giống in vitro cây tiêu có thể nhân giống đƣợc hàng
loạt các cây con giống có năng suất và phẩm chất tốt nhƣ các cây bố mẹ đã chọn lọc
cũng nhƣ có thể cung cấp nhiều giống tiêu thích hợp cho năng suất theo từng vùng để
phục vụ cho nhu cầu sản xuất của nông dân.
Trƣớc thực trạng trên và đặc biệt để tận dụng điều kiện khí hậu, địa lí của nƣớc
ta để phát triển, nâng cao năng suất, phẩm chất và sản lƣợng cho cây tiêu; đồng thời
nhằm từng bƣớc đƣa nƣớc ta lên vị trí cao nhất trong các nƣớc sản xuất và xuất khẩu
tiêu trên thế giới, đƣợc sự đồng ý của bộ môn Công Nghệ Sinh Học chúng tôi đã tiến
hành đề tài “NGHIÊN CỨU NHÂN GIÔNG VÔ TÍNH CÂY TIÊU (Piper nigrum)
BẰNG PHƯƠNG PHÁP NUÔI CẤY MÔ”.
3
PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Lịch sử phát triển của nuôi cấy mô tế bào thực vật
Kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào thực vật đã trải qua gần trăm năm phát triển, và có
thể phân chia ra thành 4 giai đoạn phát triển nhƣ sau:
2.1.1 Giai đoạn khởi xƣớng (1898-1930)
Đầu tiên là các thí nghiệm của Haberlandt (1898) khi ông đề xƣớng ra tính toàn
thế của tế bào và tìm cách nuôi cấy tế bào phân lập từ tầng tế bào lƣợc, tế bào tầng nhu
mô, tầng biểu bì và lông hút của thực vật để minh chứng cho luận điểm của ông nhƣng
không thành công.
Tiếp theo Haberlandt còn có các thí nghiệm khác của Winkler (1902),
Thielmann (1924) và Kuster (1928) tiến hành tƣơng tự nhƣng không nhận đƣợc tế bào
phân chia nào.
Phải đến những năm 30 của thế kỷ thứ 20 ngƣời ta mới đạt đƣợc những tiến bộ
thực sự:
Schmucker (1929), Scheitterer (1931), Pfeiffer (1931, 1933), Larue (1933)
thông báo về nuôi cấy thành công đoạn đầu rễ riêng rẽ. Trong môi trƣờng nhân tạo
những đoạn rễ này đã phát triển thành những chiếc rễ hoàn chỉnh. Đây là một tiến bộ
đánh dấu một giai đoạn phát triển mới.
2.1.2 Giai đoạn nghiên cứu sinh lý (1930-1950)
Bắt đầu bằng thành công của White (1934) nuôi cấy đƣợc một dòng rễ cà chua
sinh trƣởng mạnh và liên tục.
Năm 1934 Gautheret thông báo thành công trong việc nuôi cấy mô tách từ
tƣợng tầng của cây Salix apraea và cây Populus nigra. Mô nuôi cấy đã liên tục phân
chia trong nhiều tháng trên môi trƣờng Knop bổ sung glucose và cysteinhyochloride.
Trong thời kỳ này Went và Thimann (1937) đã phát hiện ra IAA là một auxin tồn tại
tự nhiên trong cơ thể thực vật. IAA đã đƣợc Gautheret sử dụng vào môi trƣờng nuôi cấy,
Xanthi.
1977 Melchers lai soma thành công cây cà chua và cây khoai tây.
1985 cây thuốc lá mang gen biến nạp đầu tiên đƣợc công bố.
1994 giống củ cải đƣờng mang gen kháng bệnh virus biến nạp đƣợc đƣa vào
sản xuất đại trà tại Na Uy.
5
2.2 Tổng quan về cây tiêu
2.2.1 Nguồn gốc và lịch sử phát triển cây tiêu
Cây tiêu (Piper nigrum) thuộc họ Piperaceae. Có nguồn gốc từ tây nam Ấn Độ
nằm ở vùng Ghats và Assam, mọc hoang trong rừng, đƣợc ngƣời Ấn Độ phát hiện, sử
dụng đầu tiên và cho rằng việc phát hiện này là rất quý giá.
Đến đầu thế kỷ thứ XIII cây tiêu mới đƣợc trồng rộng rãi và sử dụng trong bữa
ăn hàng ngày. Lúc này, cây tiêu đã đƣợc trồng cả ở Indonesia và Malaysia. Đến thế kỷ
thứ XVIII cây tiêu đƣợc trồng ở Srilanka và Campuchia. Vào đầu thế kỷ thứ XX thì
cây tiêu đƣợc trồng tiếp ở các nƣớc nhiệt đới nhƣ Châu Phi nhƣ: Madagasca, Nigieria,
Congo và ở châu Mỹ nhƣ: Brazil, Mexico…
Ở nƣớc ta cây tiêu đƣợc trồng rất lâu từ trƣớc khi ngƣời Pháp đến xâm chiếm.
Khi những ngƣời Trung Hoa di dân vào Campuchia ở dọc vùng biển vịnh Thái Lan
nhƣ: Konpong Trach, Kep, Campot và lúc đó tiêu đƣợc trồng ở nƣớc ta chủ yếu ở đảo
Phú Quốc, Hòn Chông, Hà Tiên, một số ít ở Bà Rịa và Thủ Dầu Một.
2.2.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ hạt tiêu trên thế giới và Việt Nam
2.2.2.1 Thế giới
Theo thống kê của FAO thì hiện nay trên thế giới có khoảng 70 quốc gia trồng tiêu.
1954 toàn thế giới có khoảng 64.000 tấn hột tiêu.
1978 là 160.000 tấn hột tiêu.
1983 là 180.000 tấn hột tiêu.
Sau 1982 sản lƣợng tiêu trên thế giới giảm dần do sâu bệnh và thời tiết. Đồng thời
một phần cũng do sự ô nhiễm môi trƣờng gây ảnh hƣởng tới sự thụ phấn của hoa tiêu.
Đến năm 1989-1990 diện tích trồng tiêu trên toàn thế giới đã tăng vọt và sản
60,000
55,000
50,000
55,000
60,000
55,833
Indonesia
61,000
62,000
23,500
42,500
59,000
39,200
47,867
Malaysia
29,000
26,000
17,600
16,000
13,000
12,000
18,933
Vietnam
8,900
7,830
18,500
20,000
20,000
20,000
15,872
2,000
1,983
Brunei Darus
15
15
15
15
15
15
15
South Pacific
158
159
164
168
168
168
197
Fiji
140
145
145
150
150
150
176
Samoa
5
5
6
2,395
734
1,363
1,000
1,250
1,273
Guatemala
360
370
380
380
380
380
375
Honduras
420
160
213
400
400
400
332
Saint Lucia
100
190
100
160
160
160
145
700
750
Benin
894
150
150
150
150
150
299
Kenya
200
300
400
300
300
300
300
Cote di Voire
100
100
100
100
100
100
100
Cameroon
63
63
65
7
2.2.2.2 Việt Nam
a. Tình hình sản xuất
Trƣớc năm 1975, Miền Bắc đƣợc trồng chủ yếu ở Nghệ An, Quảng Bình và
Miền Nam đƣợc trồng ở Phú Quốc, Long Khánh, Lộc Ninh. Năm 1995 diện tích từng
bƣớc gia tăng song biến động không ổn định bởi thiên tai, bệnh tật. Từ 1990-1995 do
giá tiêu bị giảm mạnh và không có thị trƣờng tiêu thụ nên các vƣờn tiêu bị phá đi rất
nhiều.
Từ năm 1996 các nƣớc nhƣ Indonesia, Brazil,… bị ảnh hƣởng của thiên tai, khu
vực Đông Nam Á bị khủng hoảng tài chính, nên giá tiêu đã gia tăng lên 4.000 USD/tấn
vào năm 2000, và đó là cơ hội thuận lợi cho hồ tiêu Việt Nam vƣơn lên chiếm lĩnh thị
trƣờng hạt tiêu thế giới.
Năm 1997-1999 diện tích tiêu tăng từ 9.777 lên 15.461 ha. Diện tích tiêu tăng
nhanh nhất ở vùng Đông Nam Bộ từ 5.893 ha tăng lên 9.115 ha (chiếm 60,27% diện
tích tiêu của cả nƣớc).
8
Bảng 2.2 Tình hình sản xuất hồ tiêu các tỉnh trọng điểm (1997 - 1999) Đơn vị tính: DT (ha); NS (tấn/ha); SL (tấn).
Nguồn: Tổng cục thống kê Việt Nam, năm 2000
Số
thứ
tự
Hạng
Mục
Năm 1997
Năm 1998
Năm 1999
Diện tích
Tổng số
DT thu
1153
0.69
795
1754
1261
0.74
932
1900
1337
0.75
1002
I
Bắc TBộ
1405
1153
0.69
795
1754
1261
0.74
932
1900
1337
0.75
1002
1
Nghệ An
279
226
0.70
798
0.82
652
1284
870
0.80
696
B
Miền Nam
8372
5090
2.40
12212
11029
6348
2.36
14951
13741
7602
2.36
17968
I
DH Trung bộ
329
306
1.14
348
424
312
1.10
56
0.55
31
3
Phú Yên
97
97
1.92
186
166
105
1.91
201
186
115
1.95
224
4
Khánh Hòa
11
10
1.40
14
9
8
0.88
7
12
9
0.89
Đắc Lắc
1409
871
1.76
1537
1797
1347
1.83
2459
2277
1500
1.90
2850
III
Đông Nam bộ
5893
3415
2.76
9412
7726
4080
2.75
11230
9115
5061
2.55
12925
1
Lâm Đồng
52
231
298
240
1.63
391
495
263
1.82
478
4
Bình Dƣơng
244
138
2.21
305
249
143
2.30
329
262
145
2.30
334
5
Đồng Nai
52
520
0.92
480
611
1349
1743
1150
1.22
1404
IV
Đồng Bằng SCL
433
364
2.26
823
511
380
2.00
760
642
520
1.80
936
1
Kiên Giang
433
364
2.26
823
511
380
2.00
760
642
15.883
18.970
58.360
25.300
24.700
23.000
34.800
107.800
195.700
243.700
225.000
Nguồn: Bộ thương mại, năm 2000
b.Tình hình tiêu thụ
Nƣớc ta chủ yếu sản xuất mặt hàng tiêu đen, thị trƣờng tiêu thụ trong nƣớc hàng
năm chỉ đạt khoảng 3.500-4.000 tấn/năm, còn phần lớn sản lƣợng tiêu dành cho xuất
khẩu.
Theo Bộ Thƣơng Mại, hạt tiêu Việt Nam đã xuất khẩu cho 30 nƣớc trên thế
giới. Cả nƣớc xuất khẩu từ 1996-1999 là 107.800 tấn (bình quân một năm 26.950 tấn),
tốc độ tăng 12% /năm. Riêng số liệu xuất khẩu mà cơ quan kiểm dịch tại cảng TP.Hồ
Chí Minh cho biết từ 1996 đến 20/6/2000 là 110.656 tấn. Đặc biệt 6 tháng đầu năm
2000 đã xuất khẩu 28.801 tấn.
Thị trƣờng tiêu xuất khẩu chủ yếu của Việt Nam (1996-6/2000) là các nƣớc:
Mỹ, các nƣớc EU, Singapore.
10
Bảng 2.4 Thị trƣờng và số lƣợng hạt tiêu xuất khẩu từ 1996 – 6 tháng đầu năm 2000
(Tại cảng Sài Gòn - Thành phố Hồ Chí Minh)
Năm
Số lƣợng (tấn)
Thị trƣờng nhập
14 ngày nuôi cấy. Khi bổ sung kháng sinh Cefotaxin (1%) vào môi trƣờng nuôi cấy.
Kết quả cho khoảng 20-30% mẫu đƣợc vô trùng hoàn toàn sau 3-4 tuần nuôi cấy.
Đồng thời khi cấy chuyền sang môi trƣờng mới không có kháng sinh, chồi mới không
có khả năng tái nhiễm trở lại.
Ngoài ra, thử nghiệm khử trùng bằng cách kết hợp dung dịch Acid Benzoic bão
hòa, dung dịch tẩy Javel và kháng sinh. Kết quả thu đƣợc khoảng 40-50% mẫu khử
trùng không tái nhiễm.
Khả năng tạo chồi mới của đốt gốc là tốt nhất so với đốt giữa và đốt ngọn. Khả
năng tạo mô sẹo ở mỗi loại đốt cũng tƣơng tự nhƣ ở tạo chồi. Khi nồng độ BA hơn
5,0mg/L hoặc TDZ sẽ ức chế khả năng hình thành chồi, và khi bổ sung một nồng độ
Cytokinin và Auxin thích hợp sẽ làm tăng số chồi hình thành ở đốt cấy hồ tiêu. Nồng
độ NAA hoặc IBA càng cao thì khối mô sẹo tạo ra càng nhiều. Các mô sẹo trắng, xốp
khi cấy chuyền sang môi trƣờng tạo chồi sẽ ít có khả năng tái tạo chồi. Môi trƣờng MS