BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BẠC NITRAT (AgNO3)
LÊN SỰ SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA CÂY
SÂM NGỌC LINH (Panax vietnamensis Ha et Grushv.)
NUÔI CẤY in vitro
Ngành học
: CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Sinh viên thực hiện
: NGUYỄN VIỆT CƯỜNG
Niên khóa
: 2009 – 2013
Tháng 6/2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BẠC NITRAT (AgNO3)
gian trên giảng đường đại học. Đặc biệt, em muốn gửi lời cảm ơn đến cô – KS. Tô Thị
Nhã Trầm, cố vấn học tập lớp DH09SH, cô đã chỉ dạy, giúp đỡ em trong suốt thời gian
em học tập tại trường.
Xin chân thành cảm ơn cô Phượng, anh Luận, chị Hiền, anh Huy, anh Chiến, chị
Hương và chị Cương là cán bộ nhân viên Phòng Sinh học Phân tử và Chọn tạo Giống
cây trồng đã tạo điều kiện và giúp đỡ em trong thời gian thực tập tại phòng. Đặc biệt,
em xin cảm ơn anh – ThS. Nguyễn Bá Nam, người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ và
chỉ bảo tận tình cho em trong thời gian làm khóa luận.
Cảm ơn chị Linh, chị Yến, anh Cương, anh Tâm, chị Ngân, anh Tài, chị Sương,
anh Tùng, anh Biên, chị Hạnh, chị Hoàng, anh Hiếu, anh Sang, chị Thủy, chị Thùy
Anh và Mạnh Cường đã chia sẻ, động viên và nhiệt tình giúp đỡ Cường trong suốt thời
gian qua.
Cường cũng xin gửi lời cảm ơn và lời chúc thân ái nhất đến tập thể lớp DH09SH.
Mong rằng, mọi thành viên trong lớp mình luôn mạnh khỏe, thành công và hạnh phúc.
Cuối cùng, con xin dành tình cảm thiêng liêng nhất gửi tới bố mẹ – người đã cho
con cuộc sống này. Em cũng xin cảm ơn các anh chị cùng các cháu. Gia đình mình đã
luôn dõi theo, ủng hộ, giúp đỡ và động viên con trên mỗi bước con đi. Gia đình mãi là
chỗ dựa vững chắc và là nơi hạnh phúc nhất của con.
Đà Lạt, ngày 15 tháng 6 năm 2013
Nguyễn Việt Cường
i
TÓM TẮT
Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của bạc nitrat (AgNO3) lên sự sinh trưởng và phát
triển của cây sâm Ngọc Linh (Panax vietnamensis Ha et Grushv.) nuôi cấy in vitro” do
Nguyễn Việt Cường, trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh thực hiện tại
phòng Sinh học Phân tử và Chọn tạo giống cây trồng thuộc viện Nghiên cứu Khoa học
Tây Nguyên, thời gian từ tháng 12/2012 đến tháng 6/2013.
Sâm Ngọc Linh (Panax vietnamensis Ha et Grushv.) là một loài sâm đặc hữu của
Scientific Research.
Ngoc Linh ginseng (Panax Vietnamensis Ha et Grushv.) is an endemic species of
Vietnam. Ngoc Linh Ginseng has been shown to have many effects such as fitness
promotion, anti-stress, anti-depressant and anti-oxidant. However, due to its restricted
native habitat and the considerable length of time it takes to grow, Ngoc Linh ginseng
supply is limited. In addition, micropropagation of this species has been widely
studied, but researchers have encountered many difficulties due to the ethylene
accumulation in poorly ventilated flasks, which inhibits the plant growth and
development. Therefore, in the present study, the use of AgNO3 was applied in order
to minimize the effect of ethylene accumulation on Ngoc Linh ginseng growth and
development.
Effects of various concentrations of AgNO3 and different types of ventilation of
the culture vessel headspace on callus and shoot proliferation, and root formation of
Ngoc Linh ginseng were investigated.
After 8 weeks of culture, the best callus proliferation was achieved on SH
medium supplemented with 0.2 mg/l TDZ, 0.1 mg/l 2.4-D and 15 mg/l AgNO3. The
results also showed that SH medium supplemented with 1.0 mg/l BA, 0.5 mg/l NAA,
1 g/l active charcoal and 8 mg/l were suitable for shoot proliferation. The most
successful rooting of shoot was obtained on SH medium with 1.0 mg/l NAA, 1.0 g/l
active charcoal and 2 mg/l AgNO3. Ventilation culture system proved ineffective in
promoting the growth and development of Ngoc Linh ginseng.
Key words: callus proliferation, development, growth, Panax Vietnamensis Ha et
Grushv., rotting, shoot proliferation, silver nitrate (AgNO3), ventilation.
iii
MỤC LỤC
Trang
Lời cảm ơn ........................................................................................................................i
Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ................................................................22
3.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ........................................................................22
3.2. Vật liệu và điều kiện nuôi cấy ..............................................................................22
3.2.1. Nguồn mẫu ......................................................................................................... 22
3.2.2. Môi trường nuôi cấy ........................................................................................... 22
3.2.3. Điều kiện nuôi cấy .............................................................................................. 22
3.2.4. Trang thiết bị và dụng cụ .................................................................................... 22
3.3. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................22
3.3.1. Ảnh hưởng của AgNO3 lên sự tăng sinh mô sẹo sâm Ngọc Linh ...................... 22
3.3.2. Ảnh hưởng của AgNO3 lên khả năng nhân chồi sâm Ngọc Linh in vitro .......... 23
3.3.3. Ảnh hưởng của AgNO3 lên khả năng tạo rễ ở cây sâm Ngọc Linh in vitro ....... 24
3.3.4. Ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy thoáng khí và không thoáng khí lên
khả năng nhân chồi và tạo rễ ở sâm Ngọc Linh nuôi cấy in vitro ...................... 24
3.3.5. Phương pháp thu nhận số liệu ............................................................................ 25
3.4. Xử lý số liệu ..........................................................................................................26
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................................27
4.1. Ảnh hưởng của AgNO3 lên sự tăng sinh mô sẹo sâm Ngọc Linh ........................27
4.2. Ảnh hưởng của AgNO3 lên khả năng nhân chồi sâm Ngọc Linh in vitro ............29
4.3. Ảnh hưởng của AgNO3 lên khả năng tạo rễ ở cây sâm Ngọc Linh in vitro .........33
4.4. Ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy thoáng khí và không thoáng khí lên khả
năng nhân chồi và tạo rễ sâm Ngọc Linh in vitro .................................................36
4.4.1. Ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy thoáng khí và không thoáng khí lên
khả năng nhân chồi sâm Ngọc Linh in vitro ....................................................... 36
4.4.2. Ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy thoáng khí và không thoáng khí lên
khả năng tạo rễ sâm Ngọc Linh in vitro ............................................................. 39
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..........................................................................43
5.1. Kết luận .................................................................................................................43
5.2. Đề nghị ..................................................................................................................43
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................44
Đ/C
:
Đối chứng
EDTA
:
Ethylenediaminetetraacetic acid
GA3
:
Gibberellic acid
IAA
:
Indole-3-acetic acid
IBA
:
Indole-3-butyric acid
TDZ
:
Thidiazuron
UV
:
Ultraviolet
vi
DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 3.1 Bố trí thí nghiệm tăng sinh mô sẹo sâm Ngọc Linh .................................... 23
Bảng 3.2 Bố trí thí nghiệm nhân chồi sâm Ngọc Linh in vitro ................................... 23
Bảng 3.3 Bố trí thí nghiệm tạo rễ ở cây sâm Ngọc Linh in vitro ................................ 24
Bảng 3.4 Bố trí thí nghiệm nhân chồi và tạo rễ sâm Ngọc Linh in vitro .................... 25
Bảng 4.1 Ảnh hưởng của AgNO3 lên sự tăng sinh mô sẹo sâm Ngọc Linh .............. 28
Bảng 4.2 Ảnh hưởng của AgNO3 lên khả năng nhân chồi sâm Ngọc Linh in vitro ...... 31
Bảng 4.3 Ảnh hưởng của AgNO3 lên khả năng tạo rễ ở cây sâm Ngọc Linh in vitro....... 34
Bảng 4.4 Ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy lên sự nhân chồi sâm Ngọc Linh ......... 38
Bảng 4.5 Ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy lên sự tạo rễ sâm Ngọc Linh ................ 41
vii
này là rất cần thiết.
Hiện nay, sâm Ngọc Linh có thể được nhân giống bằng hạt, đầu mầm thân rễ
(Triệu Văn Hùng, 2007) hay sử dụng kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào thực vật. Trong đó,
kỹ thuật nuôi cấy mô, tế bào thực vật là phương pháp hiệu quả nhất để nhân nhanh
sâm Ngọc Linh trong thời gian ngắn mà vẫn đảm bảo chất lượng của cây giống. Tuy
nhiên, một trong những khó khăn của việc nhân giống cây sâm Ngọc Linh cũng như
nhiều loài thực vật khác bằng kỹ thuật nuôi cấy mô là sự tích lũy ethylene trong bình
nuôi cấy kín. Nhiều nghiên cứu đã cho thấy ethylene tích lũy nhiều trong bình nuôi
cấy gây ức chế sự hình thành mô sẹo từ rễ khoai lang (Chalutz và de Vay, 1969), ngăn
cản sự hình thành chồi ở cây thuốc lá (Huxter và ctv, 1981), ức chế sự tạo rễ từ lá cây
cà chua (Coleman và ctv, 1980) và gây ra hiện tượng vàng lá ảnh hưởng đến sự sinh
trưởng và phát triển của thực vật. Do đó, các hiện tượng này cần được nghiên cứu để
tìm biện pháp khắc phục.
Sử dụng bạc nitrat (AgNO3) để khắc phục hiện tượng tích lũy ethylene là biện
pháp đã được áp dụng nhiều và thành công nhất. Thông qua sự ức chế hoạt động của
ethylene, AgNO3 có thể kích thích sự tái sinh cây con ở Brassica campestris ssp.
chinensis (Chi và Pua, 1989), kích thích sự hình thành phôi vô tính ở cây cà rốt
1
(Roustan và ctv, 1990), kích thích sự sinh trưởng của mô sẹo cây lúa (Adkins và ctv,
1993), ngăn chặn sự già hóa (Beyer và ctv, 1976a), giảm hiện tượng thủy tinh thể ở
cây hướng dương (Mayor và ctv, 2003) và cây hoa đồng tiền (Nguyễn Thị Kim Yến và
ctv, 2012). Tuy nhiên, AgNO3 vẫn chưa được áp dụng trên đối tượng cây sâm Ngọc
Linh.
Xuất phát từ những vấn đề trên, đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của bạc nitrat
(AgNO3) lên sự sinh trưởng và phát triển của cây sâm Ngọc Linh (Panax vietnamensis
Ha et Grushv.) nuôi cấy in vitro” được thực hiện với mục đích nghiên cứu ảnh hưởng
của AgNO3 lên sự nhân nhanh mô sẹo, khả năng nhân chồi và tạo rễ cây sâm Ngọc
Linh in vitro.
mô sẹo, khả năng nhân chồi và tạo rễ cây sâm Ngọc Linh in vitro. Sau thời gian
nuôi cấy, thu thập số liệu, chụp hình và ghi nhận kết quả.
Chọn nghiệm thức tốt nhất của hai thí nghiệm ảnh hưởng của nồng độ AgNO3
đến khả năng nhân chồi và tạo rễ sâm Ngọc Linh in vitro để thực hiện thí
nghiệm ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy thoáng khí lên khả năng nhân chồi và
tạo rễ sâm Ngọc Linh in vitro. Sau thời gian nuôi cấy, thu thập số liệu, chụp
hình kết quả.
Lựa chọn hình ảnh, xử lý số liệu, viết khóa luận tốt nghiệp.
2
Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Sơ lược về nuôi cấy mô tế bào thực vật
2.1.1. Khái niệm nuôi cấy mô tế bào thực vật
Nhân giống in vitro hay nuôi cấy mô đều là thuật ngữ mô tả các phương thức
nuôi cấy các bộ phận thực vật trong ống nghiệm có chứa môi trường xác định ở điều
kiện vô trùng. Môi trường có chứa các chất dinh dưỡng thích hợp như muối khoáng,
vitamin, các hormone tăng trưởng và đường. Kỹ thuật này cho phép tái sinh chồi hoặc
cơ quan (sự phát sinh cơ quan) từ các mô như: lá, thân, hoa hoặc rễ (Dương Công
Kiên, 2002).
2.1.2. Ưu nhược điểm của phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật
2.1.2.1 Ưu điểm
Phương pháp nuôi cấy mô hay nhân giống in vitro có ý nghĩa to lớn trong nghiên
cứu lý luận sinh học thực vật cơ bản, mở ra khả năng tìm hiểu sâu sắc về bản chất của
bất lợi như tốn thời gian và công sức mà giá thành lại cao hơn các phương pháp nhân
giống cổ điển. Kiểu gene thực vật không ổn định trong một số hệ thống nuôi cấy.
Thường xảy ra đột biến dinh dưỡng. Mức độ đột biến càng cao khi số lần cấy càng
nhiều, đặc biệt khi tạo chồi bằng mô sẹo (Takayama, 1991). Tiến tình nhân giống phức
tạp vì bao gồm nhiều giai đoạn liên quan nhau trước khi có thể đem ra vườn ươm
trồng. Đối với một số mô, việc vô trùng trước khi đưa vào cấy rất khó thực hiện. Hạn
chế nghiêm trọng nhất trong vi nhân giống là tỷ lệ sống sót của cây thấp sau khi được
chuyển ra vườn ươm vì sự khác biệt lớn giữa điều kiện in vitro và ex vitro. Tất cả
những khó khăn trên được xem như trở ngại to lớn cho việc ứng dụng rộng rãi kỹ thuật
vi nhân giống các giống thực vật có chất lượng cao.
2.1.3. Tầm quan trọng của phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật
Phương pháp nuôi cấy mô được sử dụng để phục tráng và nhân nhanh các giống
cây trồng quý, có giá trị kinh tế cao. Hiện nay, phương pháp nhân giống vô tính thực
vật in vitro đã trở thành phổ biến.
Phương pháp nuôi cấy mô còn có triển vọng sử dụng rộng rãi trong Công nghệ
Sinh học. Bằng phương pháp này chỉ sau một thời gian ngắn, chúng ta có thể tạo được
một lượng sinh khối lớn, có hoạt chất sinh học như alkaloic, glycoside, các steroid
(dùng trong y học), chất dính dùng trong công nghiệp thực phẩm, những chất kìm hãm
sự sinh trưởng của vi khuẩn trong công nghiệp.
4
2.1.4. Ý nghĩa của phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật
Ý nghĩa thực tiễn quan trọng nhất của nuôi cấy mô tế bào thực vật là áp dụng kỹ
thuật sản xuất đại trà có kiểm soát trong tạo giống và nhân giống cây trồng.
Những lợi ích trong việc áp dụng nuôi cấy mô trong sản xuất nông nghiệp và lâm
nghiệp gồm có kiểm soát được dịch bệnh cây trồng; kiểm soát được chất lượng giống
thông qua kiểm soát kiểu gene của giống đem vào sản xuất; kiểm soát được toàn bộ kỹ
thuật từ khâu nhân giống đến khâu thu hoạch; tạo ra sự đồng đều về giống, từ đó tạo ra
sinh vật và sự thoát hơi nước quá mức. Tuy nhiên, hình dạng bình nuôi cấy kín làm ảnh
hưởng đến thành phần các khí. Ví dụ tích lũy nước quá mức ảnh hưởng đến sự sinh
trưởng của mô như sự kéo dài của chồi, sự nảy chồi, gia tăng trọng lượng tươi. Sự khác
nhau về sinh trưởng của cây Chenpodium rubum in vitro trong các loại bình nuôi cấy là
do thành phần không khí khác nhau (hàm lượng CO2, ethylene) đã được chứng minh.
Những thông số về trao đổi khí trong bình có thể biểu diễn bằng số lần trao đổi
khí trong 1 giờ (N). N trong bình nuôi cấy kín là không đổi. Đối với hệ thống nuôi cấy
kín sử dụng màng film polypropylene, N có thể tăng từ 3 đến 6 lần (Kozai và
Sekimoto, 1988).
Sử dụng hệ thống nuôi cấy thoáng khí cải thiện được hiện tượng thủy tinh thể ở
cây hoa bibi (Dillen và Buysens, 1989), cây hoa cẩm chướng (Harkkaart và Versluijs,
1983) và để nâng cao sự sinh trưởng của cây dâu tây (Kozai và Sekimoto, 1988).
Như vậy mục đích của việc sử dụng hệ thống nuôi cấy thoáng khí để tăng cường
khả năng trao đổi khí trong bình nuôi cấy và môi trường ngoài nhằm tăng hàm lượng
CO2 lên mức tối ưu trong bình nuôi cấy nhằm tăng khả năng quang hợp của cây in
vitro (Tanaka, 1991), giảm nồng độ khí ethylene và các độc tố (de Proft và ctv, 1985),
giảm hàm lượng O2 trong bình nuôi cấy xuống khoảng 10% (Tanaka, 1991), giải quyết
vấn đề thủy tinh thể của cây con in vitro và hình thành hệ rễ thứ cấp trong giai đoạn in
vitro, điều này cũng góp một phần cải thiện tỷ lệ sống sót của cây khi đưa ra vườn
ươm (Nhut và ctv, 2002)
2.1.6. Môi trường trong nuôi cấy mô tế bào thực vật
Một trong những yếu tố quan trọng nhất trong nuôi cấy in vitro là thành phần môi
trường nuôi cấy. Tùy theo mục đích thí nghiệm thành phần môi trường sẽ thay đổi,
nhưng nhìn chung đều có các thành phần sau: khoáng đa lượng, khoáng vi lượng,
vitamin, đường, các chất điều hòa sinh trưởng thực vật. Ngoài ra, người ta còn bổ sung
các chất hữu cơ có thành phần xác định (amino acid, EDTA…) và một số chất có
thành phần không xác định như nước dừa, dịch chiết nấm men,… (Nguyễn Đức Lượng
và Lê Thị Thủy Tiên, 2006).
6
Bổ sung than hoạt tính vào môi trường nuôi cấy có 3 ảnh hưởng là hút các hợp
chất cản, hút các chất điều hòa sinh trưởng thực vật hoặc các chất làm đen môi trường.
7
Yếu tố làm đặc môi trường
Agar là chất thường được sử dụng nhất để tạo môi trường đặc hay môi trường
bán lỏng để nuôi cấy mô thực vật. Khi agar được trộn chung với nước thì tạo ra dạng
gel và tan ra ở nhiệt độ 60C đến 100C và đặc lại khi nhiệt độ giảm xuống 45C nên
agar ổn định trong tất cả điều kiện nhiệt độ môi trường nuôi cấy và không bị phân hủy
bởi enzym thực vật. Độ cứng của agar được quyết định bởi nồng độ agar sử dụng và
độ pH (Nguyễn Đức Lượng và Lê Thị Thủy Tiên, 2006).
Các chất điều hòa sinh trưởng thực vật
Các hormone thực vật (phytohormones) và các chất điều hòa sinh trưởng thực vật
(PGRs) đóng vai trò then chốt trong kiểm soát sự sinh trưởng, biệt hóa, phát triển và
sinh sản của thực vật, ảnh hưởng đến các quá trình sinh lý ở các nồng độ khác nhau.
Tế bào mô trong hệ thống TCL sẽ phụ thuộc vào môi trường nhiều hơn, nhạy cảm hơn
với các PGRs bên ngoài (Dương Tấn Nhựt, 2006).
2.1.7.1 Auxin
Auxin là một chất có nhân indole, có công thức nguyên là C10H9O2N. Auxin gồm
hai loại là auxin có nguồn gốc nội sinh được tổng hợp bởi thực vật và auxin tổng hợp
do con người tạo ra. Các loại auxin thông dụng thường dùng: IAA, IBA, NAA, 2,4-D.
Auxin can thiệp vào nhiều hiện tượng sinh lý, hoạt động của nó tùy thuộc vào
nồng độ và sự kết hợp với các chất điều hòa sinh trưởng khác. Auxin tác động lên sự
kéo dài tế bào. Hiệu quả này là sự tiếp nối cho sự tăng tính đàn hồi của thành tế bào và
cho phép nước xâm nhập vào trong tế bào; sự đề kháng của thành tế bào giảm đi và tế
bào tự kéo dài ra. Auxin thay đổi tính thẩm thấu của màng tế bào, sự thay đổi này thể
hiện bằng sự phóng thích ion H+. Ion này gây ra một hoạt tính acid có tác dụng làm
giảm tính đề kháng của thành tế bào bởi sự hấp thu ion K+. Auxin còn tác động lên sự
lại auxin thấp và cytokinin cao thích hợp cho sự hình thành chồi (Heide, 1965). Các
đoạn cắt khi được xử lý ở nồng độ cytokinin cao khó ra rễ hơn các đoạn được xử lý ở
nồng độ cytokinin thấp (Okoro và ctv, 1978). Cytokinin tổng hợp ức chế sự hình thành
rễ của các đoạn cắt từ thân (stem cutting) (Pierik và ctv, 1975). Tuy nhiên, cytokinin ở
nồng độ thấp, dùng trong giai đoạn cắt của cây đậu (mung bean) và cây thu hải đường
sẽ thúc đẩy sự hình thành rễ, trong khi ở nồng độ cao thì ức chế. Sử dụng cytokinin
cho các đoạn cắt của cây đậu sau giai đoạn khởi đầu hình thành rễ sẽ không gây ức chế
đến sự phát triển của rễ (Bollmark và ctv, 1986).
Các đoạn cắt từ lá thể hiện mối quan hệ giữa auxin và cytokinin vì các đoạn cắt
hình thành cả chồi và rễ. Ở nồng độ cao (13 mg/l), cytokinin thúc đẩy sự hình thành
chồi và ức chế sự hình thành rễ của các đoạn cắt từ lá cây Begonia trong điều kiện vô
trùng. Trong khi đó, auxin ở nồng độ cao có tác động ngược lại. Ở nồng độ thấp (2
9
mg/l), auxin thúc đẩy sự hình thành chồi. Ngoài ra, ở nồng độ thấp (0,8 mg/l),
cytokinin kích thích sự hình thành rễ.
Nồng độ cytokinin quá cao sẽ tạo ra một số lượng lớn chồi bất định nhưng giảm
chất lượng của chồi mới. Các kinh nghiệm trong việc nhân giống cây trồng cho thấy
chất lượng chồi bất định rất quan trọng trong sự tái sinh cây mới từ các đoạn cắt.
2.1.7.3 Gibberellin
Gibberellin là một nhóm lớn các hợp chất là diterpenoid có bốn vòng. Ngày nay,
người ta đã phát hiện hơn 60 loại Gibberellin khác nhau trong thực vật. Trong số các
loại Gibberellin, Gibberellin A3 (GA3) là phổ biến nhất và có hoạt tính cao nhất.
Các hợp chất này có điểm giống nhau ở cấu trúc hóa học đó là sườn gibbane,
được trích ra từ thực vật, vi sinh vật và được đánh số sau chữ GA. Hoạt động của mỗi
hợp chất phụ thuộc vào khả năng di chuyển qua mô hoặc sự biến đổi nó thành một
dạng hoạt động khác. Acid gibberellic (GA3) và hỗn hợp giữa GA3 và GA7 là những
Gibberellin duy nhất có giá trị thương phẩm do chúng thường được sử dụng.
soma và chỉ trong môi trường có ABA thì phôi soma mới phát triển và có cấu trúc
tương tự như phôi hợp tử.
2.1.7. Sơ lược về vai trò của ethylene và bạc nitrat trong nuôi cấy mô thực vật
2.1.8.1 Ethylene
Hầu hết các phần khác nhau của cơ thể thực vật bậc cao có thể sản sinh ra
ethylene, tuy nhiên tốc độ hình thành khí đó phụ thuộc vào kiểu mô, giai đoạn phát
triển của cơ thể thực vật.
Ethylene gây ra sự chín trái, sự lão hóa và sự rụng lá, quả, hoa; cảm ứng sự giãn
của tế bào theo hướng bên; cảm ứng ra rễ và lông hút,…
Ethylene kích thích sự tăng trưởng của mô sẹo. Như phôi của Ginkgo biloba sẽ
nảy mầm trên môi trường không có chất điều hòa sinh trưởng thực vật nếu như miệng
ống nghiệm được đậy bằng nút bông gòn, còn nếu nuôi trong ống nghiệm có cùng loại
môi trường nhưng miệng ống nghiệm được đậy bởi parafin thì sẽ có sự tạo mô sẹo vì
có thể lượng ethylene sinh ra từ phôi không thoát được ra bên ngoài nên gây sự tạo mô
sẹo (Webb và ctv, 1986). Sự gia tăng lượng ethylene sinh ra do tác động của 2,4-D
trong môi trường nuôi cấy, nó sẽ có tác dụng kích thích sự tăng trưởng độc lập với
auxin cùng hiện diện (Mackenzie và Street, 1970). Đồng thời có một mối liên hệ giữa
tốc độ sinh ra ethylene và tốc độ tăng trưởng của mô sẹo thuốc lá (Huxter và ctv,
1979), thược dược (Gavinlertvatana và ctv, 1982) và cà chua (Mukund và ctv, 1988).
Tuy nhiên trong thí nghiệm nuôi cấy rễ khoai lang, Chalutz và de Vay (1969)
nhận thấy ethylene có tác dụng ức chế sự hình thành mô sẹo, làm tăng sự hóa bần ở
những tế bào tại vị trí vết thương và dường như nó ảnh hưởng ít nhiều đến sự phân
chia liên tục của những tế bào chưa phân hóa.
11
Ethylene ngăn cản sự hình thành chồi trong suốt năm ngày đầu tiên của quá trình
khởi tạo chồi, nhưng sau đó thúc đẩy sự khởi tạo lá (Huxter và ctv, 1981).
Ethylene vừa có tác dụng kích thích vừa có tác dụng kìm hàm sự ra rễ từ mẫu cấy
in vitro. Như sự tạo rễ của mẫu lá cây cà chua bị ức chế nếu có ethylene (Coleman và
(Kong và Yeung, 1994), Triticum durum (Fernandez và ctv 1999) và Zea mays L.
(Vain Hort và ctv, 1989; Songstad và ctv, 1991).
Tác động của bạc nitrat lên cảm ứng tạo chồi và tái sinh chồi
Bạc nitrat có khả năng thúc đẩy nhân chồi ở các loài thực vật khác nhau. Sự hình
thành chồi in vitro đã được cải thiện bằng cách bổ sung bạc nitrat trong môi trường
nuôi cấy. Ganesh và Sreenath (1996) nhận thấy sự nảy mầm in vitro của chồi đỉnh ở
loài Coffea dưới ảnh hưởng của AgNO3. Việc bổ sung các N6-benzyladenine và
AgNO3 tăng cường đáng kể tỷ lệ nảy mầm. Ở nồng độ thấp, AgNO3 làm chậm sự lão
hóa dẫn đến cải thiện sự phát triển và tăng sinh ở cây cà phê vối (Coffea canephora)
(Fuentes và ctv, 2000). Bạc nitrat thúc đẩy sự phát triển của chồi C. arabica và C.
canephora (Giridhar và ctv, 2003). Sự tái sinh chồi củ cải Trung Quốc đã được cải
thiện khi nuôi cấy trong môi trường có bổ sung 0,34 g/l AgNO3 (Pua và ctv, 1996).
Brassica đáp ứng kém với các thao tác nuôi cấy mô (Narasimhulu và Chopra, 1988).
B. campestris sản xuất ethylene ở mức độ cao gây ra sự sinh trưởng phát triển bất
thường của cây trong điều kiện nuôi cấy mô (Lentini và ctv, 1988), và cũng ức chế tái
sinh chồi trong ống nghiệm (Chi và ctv, 1990; Palmer, 1992; Pua và Chi, 1993). Các lá
mầm và trụ dưới lá mầm của 7 giống thuộc các chi B. campestris spp. chinensis, spp.
pekinensis và spp. parachinensis được cải thiện sự tái sinh chồi trên môi trường nuôi
cấy bổ sung chất kích thích sinh trưởng và AgNO3.
Tác động của các tiền chất của ethylene như 1-aminocyclopropane-1-carboxylic
acid (ACC), silver thiosulfate và aminoethoxyvinylglycine (AVG) lên nuôi cấy tạo
chồi nách đã được thử nghiệm trên loài yellow passionfruit (Passiflora edulis) (Reis và
cvt, 2003). Sự tái sinh cơ quan được đánh giá qua số chồi hình thành trên mỗi mẫu,
diện tích lá trung bình và chiều cao chồi. Khi hoạt động và sự tổng hợp của ethylene bị
ức chế, số chồi và diện tích lá tăng lên rõ rệt. Điều này cho thấy hiệu quả của AgNO3
trong sự phát triển in vitro của chồi bên.
Sự ức chế hoạt động của ethylene của AgNO3 đã kích thích sự tái sinh chồi từ lá
mầm ở cây Helianthus annus (Chraibi và ctv, 1991). Ở nhiều loài cây, khả năng tái
sinh của tế bào và mô giảm khi số lần cấy chuyền tăng lên (Ogura và Shimada, 1978).
mẫu vani. Các cây con thu được trên môi trường chứa 6,8 mg/l AgNO3 có tỷ lệ sống sót
100%. Bạc nitrat cũng kích thích ra rễ và ra hoa in vitro trên cây gỗ thuốc hiếm, Rotula
aquatica Lour. Ngâm chồi trong dung dịch chứa NAA (0,45 mg/l) và AgNO3 (2 mg/l) là
giải pháp để cải thiện hiệu quả sự ra rễ ở loài này (Sunandakumari và ctv, 2004).
Tác động điều chỉnh biểu hiện giới tính của bạc nitrat
Sự ức chế hoạt động ethylene của AgNO3 đã được sử dụng để ngăn chặn sự phát
triển của hoa cái và tạo ra hoa đực (Beyer, 1976b; Takahashi và Jaffe, 1984). Dâu tằm
(Morus alba L.) là cây đơn tính khác gốc. Hoa lưỡng tính không xuất hiện trong điều
14
kiện tự nhiên (Thomas, 2004). Bằng cách xử lý chồi cắt với AgNO3, hoa lưỡng tính có
thể được tạo ra ở cây cái. Phân tích mô học của những bông hoa lưỡng tính cho thấy cả
noãn và túi phấn trong cùng một hoa (Thomas, 2004). Hoa lưỡng tính cũng đã gây ra ở
dưa chuột bằng cách xử lý AgNO3 (Stankovic và Prodanovic, 2002). Ethylene và auxin
thúc đẩy sự hình thành của hoa cái trong khi giberelin thúc đẩy sự hình thành của hoa
đực (Mohan Ram và Jaiswal, 1970). Tăng cường đặc tính của giới cái bằng auxin có thể
xảy ra thông qua sự cảm ứng sinh tổng hợp ethylene (Takahashi và Jaffe, 1984).
Ethylene có liên quan với biểu hiện giới tính ở thực vật và các cây đơn tính khác gốc tạo
ra nhiều ethylene hơn các cây đơn tính cũng gốc (Rudich và ctv, 1972). Theo đó,
AgNO3 có thể là hợp chất tiềm năng để điều chỉnh các biểu hiện giới tính ở thực vật.
Tác động của bạc nitrat lên sự chín của quả
Ethylene đóng một vai trò quan trọng trong việc khởi xướng và thúc đẩy quá
trình chín. Xử lý cà chua với các ion bạc đã cho thấy tác động ức chế hoạt động của
ethylene và sự chín của quả (Hobson và ctv, 1984). Hơn nữa, nếu các ion bạc đã được
áp dụng ở các giai đoạn chín ngay sau giai đoạn bẻ gãy liên kết cellullar, sự chín có
thể ngăn chặn (Tucker và Brady, 1987).
Tác động của bạc nitrat lên sự rụng lá
Ethylene kích thích rụng lá ở cây bông bị chặn bởi các ion bạc (Beyer, 1976b).
Nếu không có AgNO3, tất cả các lá sẽ rụng vào ngày thứ 7. Cây được xử lý với nồng
Copyright: Tài liệu đại học ©