BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
----------------*----------------

PHẠM THỊ THANH PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN QUY TRÌNH NHÂN NHANH
MỘT SỐ GIỐNG MÍA MỚI NHẬP NỘI BẰNG PHƯƠNG
PHÁP NUÔI CẤY MÔ TẾ BÀO

CHUYÊN NGÀNH: DI TRUYỀN VÀ CHỌN GIỐNG
MÃ SỐ: 60.62.01.11

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. HÀ THỊ THÚY

HÀ NỘI, 2015


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bản luận văn là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự
hướng dẫn của TS. Hà Thị Thúy . Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là
trung thực. Kết quả nghiên cứu trong cuốn luận văn này chưa từng được công
bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Học viên

Phạm Thị Thanh Phương

MỤC LỤC
Lời cam đoan .................................................................................................. i
Lời cảm ơn ..................................................................................................... ii
Mục lục ......................................................................................................... iii
Danh mục chữ viết tắt .................................................................................. vii
Danh mục bảng biểu.................................................................................... viii
Danh mục hình vẽ .......................................................................................... x
Danh mục biểu đồ ......................................................................................... xi
MỞ ĐẦU ...................................................................................................... 1
1. ĐẶT VẤN ĐỀ............................................................................................ 1
2. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI ................................................ 3
2.1. Mục đích của đề tài ...................................................................................3
2.2 Yêu cầu của đề tài ......................................................................................3
3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ................................................. 3
3.1. Ý nghĩa khoa học.......................................................................................3
3.2. Ý nghĩa thực tiễn .......................................................................................4
Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................ 5
1.1. Đặc điểm sinh học, phân loại và di truyền học của cây mía Saccharum
officinarum liên quan đến quá trình nhân giống ..................................... 5
1.1.1. Nguồn gốc ...............................................................................................5
1.1.2. Phân loại ..................................................................................................5
1.1.3. Đặc tính di truyền nhiễm sắc thể ở mía và quá trình nhân giống .....6
1.1.4. Vấn đề sâu bệnh ở mía ..........................................................................8
1.2. Vai trò của giống mía và cơ cấu giống đối với sản xuất ........................... 8
1.3. Tình hình sản xuất mía đường trên thế giới và nước ta ............................ 9
1.3.1.Tình hình sản xuất mía đường trên thế giới .........................................9

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page iii


Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page iv


chồi nách .............................................................................................. 38
3.1.1. Khử trùng vật liệu ................................................................................38
3.1.2. Phản ứng của các giống mía khác nhau trên môi trường khởi tạo .39
3.2. Nhân nhanh các giống mía trên các môi trường nhân chồi khác nhau .... 41
3.2.1. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ BAP lên hệ số nhân
chồi ..........................................................................................................41
3.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của Kinetin phối hợp với BAP lên hệ số
nhân chồi ................................................................................................43
3.2.3. Nghiên cứu vai trò của nước dừa đối với quá trình nhân chồi .......46
3.2.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của trạng thái môi trường đến quá trình
hình thành chồi của các giống mía sau 4 tuần. ..................................48
3.2.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của dung tích môi trường lên quá trình
nhân chồi của 04 giống Br 3280, ROC26, MY5514, QĐ 29. ..........52
3.2.6. Nghiên cứu tương tác của các chồi trong cùng một cụm chồi đối
với sinh trưởng và đẻ nhánh của chồi nuôi cấy. ................................55
3.3. Nhân nhanh giống mía thông qua tạo mô sẹo ở lá non .......................... 57
3.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của 2,4D đến quá trình hình thành mô sẹo
.................................................................................................................57

3.3.2. Nhân nhanh mô sẹo..............................................................................59
3.3.3. Nghiên cứu tái sinh cụm chồi từ mô sẹo ở các nồng độ BAP khác
nhau .........................................................................................................63
3.4. Nghiên cứu cải thiện môi trường tạo rễ và cây mía hoàn chỉnh.............. 67
3.4.1. Nghiên cứu vai trò của môi trường kéo dài chồi hay còn gọi là môi

Br 3280

Brazil 3280

CV %

Sai số thí nghiệm

Cs

cộng sự

NAA

Naphthaleneacetic acid

LSD0,5
MT
QĐ 29

Gía trị sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa tại mức 0.5.
Môi trường
Quế Đường 29

TB

Trung Bình

2,4D


1.3 Vùng sản xuất mía của Việt Nam

14

3.1 Tỷ lệ mô phân sinh mía bật chồi trên môi trường khởi tạo

39

3.2 Ảnh hưởng của BAP lên hệ số nhân chồi của các giống mía sau 4
tuần

42

3.3 Ảnh hưởng của kinetin đến hệ số nhân chồi của các giống mía sau 4
tuần

44

3.4 Ảnh hưởng của nước dừa tới quá trình nhân chồi của các giống mía
sau 4 tuần

46

3.5 Ảnh hưởng của trạng thái môi trường đến quá trình nhân nhanh chồi
của giống mía BR3280 sau 4 tuần nuôi cấy

49

3.6 Ảnh hưởng của trạng thái môi trường đến quá trình nhân nhanh chồi
của giống mía ROC26 sau 4 tuần nuôi cấy


3.12 Xác định môi trường thích hợp cho nhân sinh khối callus phôi hoá
của hai giống BR3280, ROC26

60

3.13 Xác định môi trường thích hợp cho nhân sinh khối callus phôi hoá
của hai giống MY5514, QĐ29

61

3.14 Ảnh hưởng của BAP đến quá trình tái sinh chồi mía BR3280,
ROC26, MY55-14 và Quế đường 29 sau 4 tuần nuôi cấy

64

3.15 Ảnh hưởng của BAP và Kinetin = 0,2mg/l lên quá trình nhân chồi
từ mô sẹo sau 4 tuần nuôi cấy

65

3.16 Nghiên cứu ảnh hưởng của BAP đến qúa trình kéo dài chồi của các
giống mía sau 2 tuần nuôi cấy

68

3.17 Nghiên cứu ảnh hưởng của BAP đến qúa trình kéo dài chồi của các
giống mía sau 2 tuần nuôi cấy

69


3.24 Ảnh hưởng của nền giâm đến khả năng phát triển của cây con trên
vườn ươm của giống QĐ29

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

79

Page ix


DANH MỤC HÌNH VẼ
STT

TÊN BẢNG

TRANG

3.1 Phát sinh chồi từ chồi đỉnh của các giống ROC26 (a); My5514 (b);
Quế Đường 29 (c) và Br3280 (d)

41

3.2 Ảnh hưởng của BAP lên nhân chồi của các giống Quế đường 29,
ROC26, My5514 và Br3280 (từ trái sang phải)

43

3.3 Giống Br3280 trên môi trường nhân chồi có Kinetin


77

3.11 giống ROC26, MY5514 trên giá thể sau 30 ngày ra cây

81

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page x


DANH MỤC BIỂU ĐỒ
TÊN BIỂU ĐỒ

STT

TRANG

3.1 Ảnh hưởng của BAP lên hệ số nhân chồi của các giống mía sau 4 tuần

42

3.2 Ảnh hưởng của kinetin đến hệ số nhân chồi của các giống mía sau 4 tuần

45

3.3 Ảnh hưởng của nước dừa tới quá trình nhân chồi của các giống mía
47

sau 4 tuần

1

MỞ ĐẦU
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Cây mía (Saccharum officinarum L.) là một trong những cây công
nghiệp có giá trị kinh tế cao, là nguyên liệu chính để sản xuất đường trên thế
giới và Việt Nam. Theo các nhà chuyên môn thì triển vọng của ngành trồng
mía ở nước ta rất lớn, do có những điều kiện thuận lợi để nâng cao năng suất
và sản lượng mía, đáp ứng đủ nhu cầu trong nước và xuất khẩu.
Định hướng đến năm 2015, phát triển ổn định diện tích mía cả nước
300 nghìn ha; đưa năng suất bình quân lên 65 tấn/ha; sản lượng mía nguyên
liệu 17,2 triệu tấn; sản lượng đường 1,75 triệu tấn, đáp ứng đủ nguyên liệu trong
nước và có thể dư thừa để xuất khẩu. Để duy trì và thúc đẩy tăng sản lượng mía,
từ nhiều năm nay, Cục Trồng trọt, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã
xác định được 4 nhân tố quan trọng: giống mía, phòng trừ sâu bệnh, tưới tiêu, cơ
giới hoá canh tác, trong đó giống mía được đặt lên hàng đầu.
Việc ứng dụng công nghệ tế bào trong chọn tạo và nhân giống đã được
áp dụng rộng rãi trên quy mô toàn cầu từ nhiều năm nay do các ưu việt của
công nghệ này:
- Công nghệ tế bào nhân giống bảo đảm an toàn trong nhập nội giống
không mang theo nguồn bệnh.
- Công nghệ tế bào làm phục tráng, làm trẻ hoá, sạch bệnh, tăng năng
suất mía một cách đáng kể. Giống qua cấy mô năng suất tăng lên 10 -20% so
với giống trồng bằng ngọn chưa qua cấy mô (kinh nghiệm của Trung quốc,
Ấn độ, Đài loan, Israel, Pháp...). Xây dựng hệ thống giống và vùng nguyên
liệu mía mới bằng giống cấy mô sạch bệnh dịch. Nuôi cấy mô được coi là
một khâu thiết yếu trong hệ thống giống của công nghiệp mía đường ở nhiều
nước trên thế giới.



Page 2


Chính vì thế chúng tôi đã tiến hành đề tài: “Nghiên cứu hoàn thiện
quy trình nhân nhanh một số giống mía mới nhập nội bằng phương pháp
nuôi cấy mô tế bào”.
Đề tài không chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu quy trình nhân nhanh các
giống mía bằng nuôi cấy mô mà còn xây dựng mô hình nhân giống có quy mô
lớn tại nhà máy mía đường nhằm khẳng định quy trình nhân giống có thể áp
dụng tốt trong sản xuất.
2. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI
2.1. Mục đích của đề tài
- Nghiên cứu quy trình công nghệ nhân nhanh các giống mía mới bằng
nuôi cấy mô.
- Tạo ra tập đoàn giống mía in vitro sẵn sàng cung cấp vật liệu giống
mới cho nhân giống sản xuất tại các vùng nguyên liệu mía khác nhau trong
nước.
- Tìm ra quy trình phù hợp nhất để nhân nhanh in vitro một số giống
mía có năng suất và chất lượng tốt.
2.2 Yêu cầu của đề tài
- Tìm ra quy trình phù hợp nhất để nhân nhanh in vitro một số giống
mía có năng suất và chất lượng tốt.
- Xác định được môi trường tạo rễ thich hợp nhất cho chồi invitro
- Xác định được giá thể thích hợp cho cây con ngoài vườn ươm
3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
3.1. Ý nghĩa khoa học
Nghiên cứu quy trình nhân nhanh thích hợp nhất với một số giống mía
mới nhập nội từ đó tìm ra công nghệ nhân nhanh các giống mía duy trì và
nhân nhanh các nguồn giống tốt phục vụ cho học tập và nghiên cứu khoa học.


Cao Đế từ năm 206 TCN”. Hiện nay ở nước ta khắp từ Nam ra Bắc, từ miền
xuôi đến miền ngược, từ biên giới đến hải đảo, đâu cũng thấy mía dại. Nhiều nơi
mía dại sống thành quần thể xanh tốt (Trần Văn Sỏi, 1980; Nguyễn Huy Ước,
1994). Việt Nam nằm trong vùng có nhiều ưu thế cho phát triển mía (Trần Văn
Sỏi, 1980).
1.1.2. Phân loại
Nhiều tài liệu của nhiều tác giả về phân loại (Võ Văn Chi, Dương Đức
Tiến, 1978; Hoàng Văn Đức, 1982; Nguyễn Huy Ước, 1994; Lê Song Dự, 1997)
cho rằng các loài mía thuộc ngành thực vật hạt kín (Magnoliophyta), lớp một lá
mầm (Monocotyledneae), họ Gramineae, chi Saccharum, tên khoa học thường
gọi cây mía là Saccharum officinarum Linn (Martin, 1962).
Theo Brandes (1958), MulkheJee (1957), chi Saccharum bao gồm 6 loài chính:
- Saccharum officinarum phân bố rộng rãi ở khắp các vùng trồng mía trên thế giới.
- S. sinense chủ yếu trồng ở Trung Quốc.
- S.barberi được trồng ở Bắc Ấn Độ. S. edule trồng ở Tân Ghinê và
Melaneum.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 5


- Hai loài hoang dại là: S. robustum và S. spontaneum.
Các giống mía hiện nay đều là con lai phức tạp với những đặc tính tổng
hợp từ các loài mía trồng và mía dại khác nhau dưới đây:
- S. officinarum.
- S. barberi - mía Ấn Độ
- S. sinense - mía Trung Quốc
Hai loài mía dại:
- S. spontaneum

2. Các loài mía trồng khác: S. bariberi và S. sinense cũng có số lượng
nhiễm sắc thể biến động từ 2n=82 đến 2n=120, 2n=124 với rất nhiều dạng lệch
bội (Price,1965).
3. Loài dại S. robustum có số lượng nhiễm sắc thể 2n = 60, 63 – 70, 80,
92, 100 - 112 và thậm chí 2n=194 (Price, 1965).
4. Loài dại S. spontanerum có vùng phân bố địa lý lớn nhất trong các loài
Saccharum và có số lượng nhiễm sắc thể biến động rộng theo vùng sinh thái.
Nhóm phía tây (gồm Châu Phi và Địa Trung Hải) có 2n=112 => 2n= 128.
Nhóm phía đông (Nam Á và Thái Bình Dương) có 2n= 40 => 2n= 112. Nhóm
trung tâm (vùng Ấn Độ) có 2n=40 => 80 nhiễm sắc thể (Paje and Babu, 1960).
Sự biến động số lượng nhiễm sắc thể ở mía thường do ba nguyên nhân.
1. Do lai giữa các loài
2. Do một số dòng có tần số biến dị số lượng nhiễm sắc thể lớn trong quá
trình phân bào giảm nhiễm( Bremer, 1929 và Nain, 1968).
3. Do biến dị tế bào soma xảy ra trong quá trình nhân giống vô tính ở mía
(Jagathesan and Ratnambal 1967).
Các loại mía trồng và mía dại nói chung có 2 khả năng nhân giống: nhân
giống hữu tính bằng hạt và nhân vô tính, các đặc tính nhân giống này ở mía có
liên quan mật thiết với di truyền nhiễm sắc thể. Nhân giống hữu tính cho phép
lai chéo giữa các loài, tạo ra con lai, nhân vô tính, trong đó có nhân giống bằng
cấy mô bảo tồn các đặc tính sau lai.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 7


1.1.4. Vấn đề sâu bệnh ở mía
Theo thông báo của FAO gần đây (1993) hàng năm thiệt hại do sâu bệnh
gây ra với cây mía khá lớn, có khi tới 45% sản lượng. Theo kết quả điều tra của

lạc hậu với năng suất thấp. Do nhân giống vô tính bằng ngọn, dễ truyền bệnh từ
thế hệ này sang thế hệ khác, một vài giống mía tốt qua quá trình canh tác lâu dài
đã bị thoái hoá và giảm năng suất. Trong khi năng suất mía ở các nước đạt rất
cao. Như ở Hawaii bình quân thu hoạch 11,9 tấn đường/ha/năm, có khi đạt 24,2
tấn đường/ha/năm (Heinz, 1987). Do chọn được những giống tốt mà năng suất
mía ở Cu Ba tăng liên tục từ 50 lên 90 tấn/ha kể từ năm 1964 và tỷ lệ đường trên
mía đạt 13,5%. Nhờ tạo được những giống mía tốt, hiệu suất thu hồi đường trên
mía ở Australia đạt vào loại cao nhất thế giới với tỷ lệ mía/đường khoảng 1/7-8,
thậm chí chỉ 6 mía thu hồi 1 đường (S.I.I.S, 1984).
Các giống mía ROC của Đài Loan, các giống Quế đường của Trung
Quốc, các giống H62-4671, H50-7209 của Hawai, và các giống K84-69, K84200, K82-83, K88-92... của Thái Lan là những giống mới có năng suất và hàm
lượng đường cao, thích ứng rộng, hơn hẳn so với hầu hết các giống Việt Nam.
Do vậy, việc nhập và chọn lọc các giống mía mới từ nước ngoài và áp
dụng các biện pháp nhân giống nhanh, an toàn sâu bệnh là cấp bách đối với sản
xuất. Công tác giống mía bao gồm:
- Chọn và nhân nhanh những bộ giống mía thích hợp cho các vùng sinh
thái khác nhau, ví dụ, chọn giống chịu hạn cho vùng miền Đông Nam Bộ, chịu
úng phèn cho vùng Tây Nam Bộ, chọn giống chịu thâm canh cho các vùng đất tốt.
- Chọn cơ cấu giống mía phù hợp: Đối với từng vùng sản xuất bao giờ
cũng cần những nhóm giống: chín sớm, chín trung bình, chín muộn và cơ cấu
giống thích ứng theo từng thời vụ ( Nguyễn Tiến San, 1997).
1.3. Tình hình sản xuất mía đường trên thế giới và nước ta
1.3.1.Tình hình sản xuất mía đường trên thế giới
Thực trạng ngành mía đường thế giới: Ngành mía đường trên thế giới

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 9



Diện tích mía
Năm

Sản lượng mía

Năng suất mía

Thế giới Việt Nam
Thế giới
Việt Nam Thế giới Việt Nam
(triệu ha) (10.000 ha) (triệu tấn) (10.000 tấn) (tấn/ha) (tấn/ha)

1990

17,079

13,080

1.053

541

61,7

41,3

1991

17,783


1.030

608

59,6

42,4

1994

17,592

16,660

1.090

755

61,9

45,3

1995

18,578

22,480

1.172


64,9

46,4

1998

19,318

28,300

1.276

1.384

66,0

48,9

1999

19,206

34,420

1.282

1.776

66,7


2002

20,389

32,000

1.335

1.712

65,5

53,5

2003

20,673

31,320

1.379

1.685

66,7

53,8

2004


4 thập kỷ cuối thế kỷ XX, mỗi thập kỷ diện tích mía thu hoạch trên thế giới tăng
bình quân hơn 2,5 triệu ha.
Ngành mía đường thế giới rất xem trọng công tác nghiên cứu khoa học và

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 11


chuyển giao tiến bộ kỹ thuật và việc tiến hành các thí nghiệm nghiên cứu về cây
mía trên đồng ruộng đã được con người tiến hành từ rất sớm ở Theo thống kê
của Tổ chức Nông Lương Liên Hợp Quốc (FAO, 2011), hiện nay có 111 quốc
gia và vùng lãnh thổ trên thế giới trồng mía và chế biến đường từ mía, hàng năm
sản xuất được 1.683 triệu tấn mía. Sản lượng mía toàn thế giới năm 2009 gấp
3,75 lần sản lượng năm 1961. Trong đó tăng nhiều nhất là vùng Nam Mỹ với
7,73 lần, chiếm 47,65% sản lượng thế giới, tiếp đến là Châu Á với 3,48 lần,
chiếm 35,76% sản lượng thế giới, trong khi đó sản lượng mía ở Châu Âu năm
2009 giảm chỉ còn 1,63% sản lượng năm 1961.
Bảng 1.2 Top 20 quốc gia sản xuất mía đường thế giới năm 2008
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

29.950.000
Philippines
26.601.400
Indonesia
26.000.000
Guatemala
25.436.764
Mỹ
25.041.020
Nam Phi
20.500.000
Ai Cập
16.469.947
Việt Nam
16.128.000
Cuba
15.700.000
Venezuela
9.448.162
Peru
9.395.959
Ecuador
9.341.095
Nguồn: Tổ chức Nông - Lương Liên Hiệp Quốc (FAO, 2009)

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 12



Page 13