1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC
   GÓP PHẦN NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN QUY TRÌNH
SẢN XUẤT CỦ BI GIỐNG KHOAI TÂY (Solanum tuberosum L.)
TỪ CỦ SIÊU BI IN VITRO
Luận văn kỹ sƣ
Chuyên ngành: Công nghệ sinh học

Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 8/2006


Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 08/2006 3
MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING
NONG LAM UNIVERSITY. HO CHI MINH CITY
DEPARMENT OF BIOTECHNOLOGY
***000***
TO RESEACH THE PRODUCTION PROCEDURE OF
MINITUBER POTATOES (SOLANUM TUBEROSUM L.) FROM
MICROTUBER IN VITRO Graduation thesis
Major: Biotechnology
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn những ngƣời bạn của tôi đã giúp đớ tôi
trong suốt thời gian học tập tại trƣờng và thời gian làm đề tài. Chúc các bạn đạt
đƣợc những điều mình mơ ƣớc.
Tp HCM _tháng 7/2006
Phan Thị Ngọc Hà 5
TÓM TẮT

Phan Thị Ngọc Hà, Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2006. “GÓP
PHẦN NGHIÊN CỨU THIẾT LẬP QUY TRÌNH SẢN XUẤT CỦ BI GIỐNG KHOAI
TÂY (Solanum tuberosum) TỪ CỦ SIÊU BI IN VITRO ”.
Giảng viên hƣớng dẫn: TS. Nguyễn Tiến Thịnh
Đề tài đƣợc thực hiện tại phòng Công Nghệ sinh Học thuộc Viện phản ứng hạt nhân
Đà Lạt trên đối tƣợng cây khoai tây giống O
7
đƣợc nuôi cấy tại phòng Công nghệ sinh
học. Trong đề tài chúng tôi tiến hành 3 thí nghiệm khảo sát sự ảnh hƣởng của BAP,
Chitosan, Vanadium lên quá trình tạo củ siêu bi ống nghiệm ở các nồng độ khác nhau.,
đồng thời tiến hành 4 thí nghiệm nghiên cứu quá trình tạo củ bi khoai tây bằng hệ thống
thuỷ canh trên cát ở các điều kiện thí nghiệm khác nhau.
Những kết quả đạt đƣợc:
Trong thí nghiệm về tạo củ siêu bi ống nghiệm, chúng tôi nhận thấy các đốt mầm
đơn cây khoai tây nuôi cấy in vitro giống O7 đƣợc dùng tạo củ in vitro trong những môi
trƣờng có bổ sung BAP, Chitosan, Vanadium với nồng độ khác nhau, kết quả cho thấy
khi bổ sung BAP với nồng độ 3mg/l cho kết quả tốt nhất, giúp 100% đốt mầm tạo vi củ,

PHẦN II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................................... 3
1. Tổng quan về cây khoai tây ......................................................................................... 3
1.1. Nguồn gốc – phân loại .............................................................................................. 3
1.1.1. Nguồn gốc.............................................................................................................. 3
1.1.2. Phân loại ................................................................................................................ 3
1.2. Giá trị kinh tế và giá trị dinh dƣỡng ......................................................................... 4
1.2.1. Giá trị kinh tế ......................................................................................................... 4
1.2.2. Giá trị dinh dƣỡng ................................................................................................. 5
1.3. Đặc tính sinh học ...................................................................................................... 7
1.3.1. Đặc tính thực vật học ............................................................................................. 7
1.3.1.1. Rễ ........................................................................................................................ 7
1.3.1.2. Thân .................................................................................................................... 7
1.3.1.3. Lá ........................................................................................................................ 7
1.3.1.4. Hoa - quả ........................................................................................................... 7
7
1.3.2. Đặc điểm sinh lý .................................................................................................... 8
1.3.2.1. Thời kì ngủ nghỉ ................................................................................................. 8
1.3.2.2. Thời kì nảy mầm ................................................................................................. 9
1.3.2.3. Thời kì hình thành tia củ ..................................................................................... 9
1.3.2.4. Thời kì củ phát thiển ........................................................................................... 9
1.3.3. Ảnh hƣởng của điều kiện ngoại cảnh .................................................................... 9
1.3.3.1. Nhiệt độ .............................................................................................................. 9
1.3.3.2. Ánh sáng ........................................................................................................... 10
1.3.3.3. Nƣớc ................................................................................................................. 10
1.3.3.4. Đất đai và dinh dƣỡng ...................................................................................... 11
1.4. Tình hình sâu bệnh trên cây khoai tây .................................................................... 11
1.4.1. Các loại sâu hại cây khoai tây ............................................................................. 11
1.4.1.1. Sâu xám ........................................................................................................... 11
1.4.1.2. Sâu khoang ...................................................................................................... 12
1.4.1.3. Sâu xanh .......................................................................................................... 12

2.3.2.2. Ảnh hƣởng của cách pha chế đến nuôi trồng thuỷ canh ................................... 25
2.3.3. Ảnh hƣởng của điều kiện bên ngoài đến việc hấp thu dinh dƣỡng của
cây trồng trong hệ thống thuỷ canh .............................................................................. 26
2.3.3.1. Ánh sáng ........................................................................................................... 26
2.3.3.2. Nhiệt độ ............................................................................................................ 26
2.3.3.3. Nƣớc ................................................................................................................. 26
2.3.3.4. Nồng độ CO
2
.................................................................................................... 26
2.3.3.5. Độ thoáng khí ................................................................................................... 26
2.3.3.6. pH ..................................................................................................................... 26
2.3.3.7. Độ dẫn điện ....................................................................................................... 27
2.4. Một số giá thể sử dụng trong phƣơng pháp nuôi trồng thuỷ canh ......................... 27
2.4.1. Xơ dừa ................................................................................................................. 27
2.4.2. Tro trấu ................................................................................................................ 27
2.4.3. Cát ........................................................................................................................ 27
9
2.4.4. Perlite ................................................................................................................... 27
2.4.5. Verrmiculite ......................................................................................................... 27
2.4.6. Clay Pebblex ........................................................................................................ 28
2.5. Phân loại hệ thống thuỷ canh .................................................................................. 28
PHẦN III: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ...................................... 29
1. Thời gian và địa điểm ................................................................................................ 29
2. Trang thiết bị vật liệu ................................................................................................ 29
2.1. Phòng thí nghiệm .................................................................................................... 29
2.1.1. Phòng rửa dụng cụ ............................................................................................... 29
2.1.2. Phòng chuẩn bị môi trƣờng ................................................................................. 29
2.1.3. Phòng cấy vô trùng .............................................................................................. 29
2.1.4. Phòng nuôi cấy mẫu ............................................................................................ 29
2.1.5. Một số thiết bị khác ............................................................................................. 29

4.4. Thí nghiệm 4: Ảnh hƣởng của mật độ trồng lên quá trình tạo củ của
cây khoai tây .................................................................................................................. 51
4.5. Thí nghiệm 5: Ảnh hƣởng của BAP lên quá trình tạo củ bi ở cây khoai tây ......... 53
PHẦN V: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................... 56
5.1. Kết luận................................................................................................................... 56
5.2. Đề nghị ................................................................................................................... 56
PHẦN VI: TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 57
11
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT KT Cây khoai tây
CT Công thức dinh dƣỡng
NT Nghiệm thức
C0 Môi trƣờng tạo củ siêu bi chứa nồng độ Chitosan 0 mg/l
C50 Môi trƣờng tạo củ siêu bi chứa nồng độ Chitosan 50 mg/l
C100 Môi trƣờng tạo củ siêu bi chứa nồng độ Chitosan 100 mg/l
C150 Môi trƣờng tạo củ siêu bi chứa nồng độ Chitosan 150 mg/l
C200 Môi trƣờng tạo củ siêu bi chứa nồng độ Chitosan 200 mg/l
C500 Môi trƣờng tạo củ siêu bi chứa nồng độ Chitosan 500 mg/l
C1000 Môi trƣờng tạo củ siêu bi chứa nồng độ Chitosan 1000 mg/l


13

DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1.Tình hình sản xuất thuỷ canh của các nƣớc trên thế giới ................... 21
Bảng 2.2. Nồng độ một số dung dịch thƣờng đƣợc sử dụng trong
thí nghiệm trồng cây bằng hệ thống thuỷ canh .................................................. 25
Bảng 3.1. Mô tả thí nghiệm về ảnh hƣởng của BAP lên quá trình
tạo củ siêu bi ....................................................................................................... 33
Bảng 3.2. Mô tả thí nghiệm về ảnh hƣởng của Vanadium lên quá trình
tạo củ siêu bi ....................................................................................................... 33
Bảng 3.3. Mô tả thí nghiệm về ảnh hƣởng của Chitosan lên quá trình
tạo củ siêu bi ....................................................................................................... 34
15

DANH SÁCH CÁC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 4.1. Tỷ lệ các kích cỡ củ trong thí nghiệm ảnh hƣởng của BAP
lên sự tạo củ siêu bi ống nghiệm ........................................................................ 40
Biểu đồ 4.2. Biểu đồ thể hiện trọng lƣợng củ trung bình trong thí nghiệm
ảnh hƣởng của BAP lên sự tạo củ siêu bi ........................................................... 41
Biểu đồ 4.3. Tỷ lệ các kích cỡ củ trong thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng
của Vanadium lên quá trình tạo củ siêu bi ........................................................ 43
Biểu đồ 4.4. Biểu đồ thể hiện trọng lƣợng củ trung bình trong thí nghiệm
về ảnh hƣởng của Vanadium lên quá trình tạo củ siêu bi ................................. 44
Biểu đồ 4.5. Tỷ lệ các kích cỡ củ trong thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng

Hình 4.5. Tỷ lệ các kích cỡ củ trong thí nghiệm về ảnh hƣởng của
BAP lên quá trình tạo củ bi ................................................................................ 55 17
PHẦN I: GIỚI THIỆU

1. Đặt vấn đề
Trên thế giới khoai tây đƣợc xem là cây lƣơng thực quan trọng sau lúa, bắp, đại
mạch và tiểu mạch. Đây là một loại cây cho củ có giá trị dinh dƣỡng cao, dễ trồng, thời
gian sinh trƣởng ngắn, có năng suất khá cao nên đƣợc trồng rất phổ biến ở nhiều nơi trên
thế giới.
Ở Việt Nam khoai tây đƣợc xem nhƣ một loại rau cao cấp, vừa có giá trị lƣơng
thực vừa có giá trị thực phẩm. Khoai tây đƣợc trồng phổ biến nhất ở Thƣờng Tín (Hà
Đông), Từ Sơn (Hà Bắc), Trà Lĩnh (Cao Bằng), SaPa, một số vùng ngoại thành Hà Nội,
Đà Lạt.
Khoai tây đƣợc xem là một sản phẩm vụ đông quan trọng. Mặc dù diện tích gieo
trồng cả nƣớc khoảng 20000 đến 40000 ha, năng suất trung bình 20 – 27 tấn/ha, nhƣng

Xác định công thức dinh dƣỡng thích hợp cho hệ thống thuỷ canh cho năng
suất tạo củ bi cao
Xác định tần số cung cấp các thành phần dinh dƣỡng cho năng suất tạo củ bi
cao
Xác định mật độ trồng thích hợp để đạt năng suất cao và tạo củ đồng đều
với kích thƣớc phù hợp (3-9g / củ)
Nghiên cứu sự ảnh hƣởng của BAP đến năng suất tạo củ của cây khoai tây
2.3 Hạn chế của đề tài
Vì thời gian làm đề tài có hạn nên chúng tôi không bố trí đƣợc các thí nghiệm khảo
sát khả năng tạo củ bi của các mẫu khoai tây in vitro dạng hạt nhân tạo và cây khoai tây in
vitro; chƣa thực hiện các thí nghiệm khảo sát sự ảnh hƣởng của các chất lên sự tạo củ siêu
bi ống nghiệm ở các nồng độ thấp để tìm ra nồng độ thích hợp nhất. 19
PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1. Tổng quan về cây khoai tây
Nguồn gốc và phân loại
Nguồn gốc
Cây khoai tây có nguồn gốc hoang dại từ Trung và Nam Mỹ, đặc biệt là vùng Chile
và những đảo quanh vùng. Khí hậu ở Nam Mỹ có đặc điểm là mát, hơi lạnh và mƣa
nhiều. Từ một loại khoai tây ban đầu (Solanum tuberosum L.) đến nay ngƣời ta đã tạo ra
khoảng hơn 5 ngàn giống với phẩm chất khác nhau. Ngày nay hầu nhƣ cây khoai tây có
mặt ở khắp nơi trên thế giới, đặc biệt là sau khi cứu dân Châu Âu khỏi nhiều trận đói do
thiên tai và tai hoạ chiến tranh gây ra, khoai tây mới đƣợc con ngƣời tiếp nhận rộng rãi và
thu hút các nhà khoa học ở nhiều thời đại tập trung nghiên cứu.

S. tuberosum ssp. tuberosum
S. tuberosum ssp. andigena
Nhóm ngũ bội thể (2n=5X=60) có một loài:
S. xanrtilobum
Trong 8 loài khoai tây trồng ở trên chỉ có Solanum tuberosum ssp. là đƣợc trồng
rộng rãi trên thế giới. Hầu hết các loại khoai tây trồng là cây tứ bội thể (2n=4X=48) còn
các loài khác chỉ trồng ở các nƣớc có ngƣời da đỏ, nơi tổ tiên của loài khoai tây, đã có
hàng ngàn giống đƣợc tìm thấy ở đây.
Giá trị kinh tế và dinh dƣỡng
Giá trị kinh tế
Cây khoai tây vừa có giá trị lƣơng thực vừa có giá trị thực phẩm. Trên thế giới khoai
tây đƣợc coi là cây lƣơng thực quan trọng sau lúa, bắp, tiểu mạch và đại mạch. Khoai tây
còn là nguồn nguyên liệu quan trọng phục vụ cho ngành công nghiệp chế tạo tơ nhân tạo,
nƣớc hoa, bột khoai tây, bột hồ vải trong công nghiệp dệt, sản xuất rƣợu…ngoài ra khoai
tây còn dùng làm thức ăn gia súc rất tốt: chăn nuôi heo, bò sữa.
Nhờ có công dụng về nhiều mặt, mức tiêu thụ khoai tây ở các nƣớc trên thế giới khá
lớn:

21
Các nƣớc Tây Bắc Âu 100kg/ngƣời/năm
Ba Lan 220kg/ngƣời/năm
Đức 190kg/ngƣời/năm
Island 140kg/ngƣời/năm
Tổng sản lƣợng khoai tây trên thế giới:
1952 243 triệu tấn
1964 277 triệu tấn
1971 293.8 triệu tấn
1972 342 triệu tấn
1973 377 triệu tấn
1993 462 triệu tấn

Khoáng chất: P 21 – 107mg
Ca 9 – 64mg
Hàm lƣợng đạm là một trong những thành phần quan trọng để đánh giá phẩm chất
của củ khoai tây. Thƣờng hàm lƣợng protein trong củ không quá 1 – 2%, nhƣng gần đây
bằng con đƣờng chọn giống đã nâng hàm lƣợng protein lên 3 - 3.6%.
Chất độc solanin: trong điều kiện bình thƣờng chứa 0.0017 – 0.01% trong củ, chủ
yếu là ở vỏ. Khi khoai tây nảy mầm solanin xâm nhập vào thịt củ, tỷ lệ lớn hơn 0.015%
có thể gây ngộ độc cho ngƣời.

23
Đặc tính sinh học
1.3.1 Đặc tính thực vật học

Hình 2.1: Cây khoai tây
1.3.1.1 Rễ
Rễ khoai tây là rễ chùm, phân bố ở tầng đất 30cm. Nếu trồng bằng hạt thì rễ có thể
phân bố sâu hơn, có nhiều rễ phụ.
Quá trình hình thành rễ: Khi mắt trên củ bắt đầu nẩy mầm, ở gốc mầm xuất hiện
nhiều nốt nhỏ đó là mầm mống của rễ sau này, những rễ này xuất hiện suốt cả thời kì sinh
trƣởng sinh dƣỡng. Sự phát triển của bộ rễ mạnh nhất vào thời kì hình thành tia củ đến củ
lớn. Rễ trên tia củ có đặc điểm là ngắn, ít phân nhánh và cũng tham gia vào quá trình hấp

nhiều dầu.
1.3.2 Đặc điểm sinh lý
1.3.2.1 Thời kỳ ngủ
Củ khoai tây sau thu hoạch phải trải qua một thời gian nhất định mới nảy mầm đƣợc.
Thời gian đó ngƣời ta gọi là thời gian ngủ nghỉ của khoai tây (thuộc loại ngủ sinh lý),
khoảng thời gian này dài hay ngắn tuỳ thuộc vào giống, điều kiện cất giữ (nhiệt độ, ẩm
độ, ánh sáng, chế độ khí), thời gian ngủ nghỉ của khoai tây khoảng từ 2-5 tháng.

25
1.3.2.2 Thời kỳ nảy mầm
Sau thời kỳ ngủ nghỉ, củ khoai tây bƣớc vào giai đoạn nảy mầm, mầm đó sẽ phát
triển thành thân lá. Trƣớc khi nảy mầm xung quanh chân thân mầm xuất hiện màu xanh
do hoạt động của chất solanin (khi có ánh sáng chiếu vào). Ở xung quanh gốc mầm bắt
đầu xuất hiện những nốt sần đỏ, đó là nơi phát sinh rễ và thân ngầm (tia củ).
1.3.2.3 Thời kỳ hình thành tia củ
Sau khi trồng 10-15 ngày, các mầm mọc lên khỏi mặt đất và sau khi trồng 20-25
ngày phần dƣới mặt đất sẽ hình thành rễ và tia củ. Tia củ dài có màu trắng và thẳng, phát
triển theo chiều ngang. Khi tia củ phát triển đến mức độ nhất định thì không phát triển dài
ra nữa mà tập trung chất dinh dƣỡng vào đầu cuối của tia củ, củ to dần và bắt đầu quá
trình tạo củ khoai tây.
1.3.2.4 Thời kỳ củ phát triển
Sau khi hình thành tia củ (sau khi trồng 20-25 ngày) do sự tích tụ chất dinh dƣỡng
mà củ lớn dần, tốc độ phát triển của củ mạnh nhất là từ sau khi trồng 40-60 ngày trở đi và
củ tiếp tục phát triển cho đến lúc thu hoạch.
Sự phát triển của củ chịu sự ảnh hƣởng lớn bởi điều kiện ngoại cảnh, điều kiện trồng
trọt. Nhiệt độ cao, ẩm độ thấp, thiếu dinh dƣỡng, vun không kín tia củ, … làm củ lớn
chậm, giảm phẩm chất và năng suất.
1.3.3 Ảnh hƣởng của điều kiện ngoại cảnh
1.3.3.1 Nhiệt độ
Sau khi củ qua giai đoạn ngủ nghỉ, khoai tây bắt đầu nảy mầm, nhiệt độ thích hợp