KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Dischidia pectinoides Pearson)
(Drosera burmannii Vahl)
2007
Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 08/2007
ii
:
-
Hội đồng hƣớng dẫn:
TS. Trần Thị Dung
Đề tài đƣợc thực hiện từ tháng 03/2007 đến tháng 08/2007 tại Bộ môn Công
nghệ sinh học Trƣờng Đại học Nông Lâm Tp.HCM. Cây lan sò và cây bắt ruồi in
vitro đƣợc nuôi cấy trong môi trƣờng cảm ứng ra hoa với các yếu tố cảm ứng đƣợc
sử dụng là GA
3
, BA, cƣờng độ ánh sáng và sự gia tăng nồng độ KH
2
PO
4
, giảm nồng
độ NH
4
NO
3
.
Những kết quả thu đƣợc:
Đối với cây lan sò
- Môi trƣờng thích hợp nhất để cây lan sò ra hoa trong ống nghiệm (đạt tỉ lệ
44,4%) là môi trƣờng MS có bổ sung GA
3
1,5mg/l. Cây ra nụ sau 78 ngày nuôi cấy
và ra hoa sau 95,5 ngày, trung bình đạt 7 hoa/cây.
- Môi trƣờng có bổ sung BA hoặc thay đổi cƣờng độ ánh sáng không có ảnh
hƣởng nhiều trên sự ra hoa của cây lan sò in vitro.
Đối với cây bắt ruồi
- Việc thay đổi nồng độ KH
2
2
PO
4
, NH
4
NO
3
.
Results:
In Dischidia pectinoides
The best medium for flower induction is MS medium supplemented with
1.5mg/l GA
3
. The plants has formed flower buds after 78 days and bloomed after
95.5 days. There are 7 flowers in plant.
The effect of MS medium supplemented with BA or changed the intensity of
light isn’t clearly.
In Drosera burmannii
The change of KH
2
PO
4
and NH
4
NO
3
concentrations didn’t effect in fowering
in vitro in Drosera burmannii. The plants was formed flower buds, but ratio isn’t
higher when compared with control treatment. All of flower buds didn’t bloom.
2.2.2.4. Hiện tƣợng xuân hóa (hay sự thọ hàn) ......................................... 13
2.3. Các yếu tố ảnh hƣởng lên sự ra hoa in vitro ............................................. 15
2.3.1. Độ tuổi cây ......................................................................................... 16
vi
2.3.2. Dinh dƣỡng .......................................................................................... 16
2.3.2.1. Nồng độ đƣờng .............................................................................. 16
2.3.2.2. Hàm lƣợng photpho và nitơ .......................................................... 17
2.3.3. Các chất điều hòa sinh trƣởng ............................................................. 18
2.3.3.1. Cytokinins ...................................................................................... 18
2.3.3.2. Auxins ........................................................................................... 19
2.3.3.3. Gibberellins ................................................................................... 19
2.3.4. Các yếu tố khác ................................................................................... 20
2.4. Sự phát triển hoa in vitro ........................................................................... 22
2.5. Các nghiên cứu ra hoa in vitro .................................................................. 23
2.5.1. Trên thế giới ........................................................................................ 23
2.5.2. Trong nƣớc .......................................................................................... 24
Chƣơng 3: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................... 26
3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu .............................................................. 26
3.2 Nội dung .................................................................................................... 26
3.3 Bố trí thí nghiệm ........................................................................................ 26
3.3.1 Nội dung 1: Khảo sát sự ra hoa in vitro của cây lan sò ........................ 27
Thí nghiệm 1: Ảnh hƣởng của cƣờng độ ánh sáng đến sự tạo sò
và ra hoa in vitro của cây lan sò. ............................................................. 26
Thí nghiệm 2: Ảnh hƣởng của nồng độ GA
3
đến sự ra hoa in vitro
của cây lan sò trên môi trƣờng có và không có bổ sung nƣớc dừa ................. 27
Thí nghiệm 3: Ảnh hƣởng của nồng độ BA đến sự tạo sò và ra hoa in vitro
của cây lan sò. .................................................................................................. 28
viii
: Các nghiệm thức thí nghiệm ảnh hƣởng của cƣờng độ ánh sáng
đến sự tạo sò và ra hoa trên cây lan sò trong ống nghiệm .................................... 26
: Các nghiệm thức thí nghiệm ảnh hƣởng của nồng độ GA
3
đến sự ra hoa in vitro ở cây lan sò trên môi trƣờng có và không có
bổ sung nƣớc dừa ................................................................................................ 27
: Các nghiệm thức thí nghiệm ảnh hƣởng của nồng độ BA
đến sự tạo sò và ra hoa in vitro trên cây lan sò .................................................... 28
: Các nghiệm thức thí nghiệm ảnh hƣởng của nồng độ KH
của cây lan sò in vitro ........................................................................................... 42
8. Ảnh hƣởng của nồng độ KH
2
PO
4
đến sự sinh trƣởng chiều cao
ix
của cây bắt ruồi in vitro ........................................................................................ 45
. Ảnh hƣởng của nồng độ KH
2
PO
4
đến sự ra hoa in vitro
của cây bắt ruồi .................................................................................................... 46
. Ảnh hƣởng của nồng độ NH
4
NO
3
đến sự sinh trƣởng chiều cao
của cây bắt ruồi in vitro ........................................................................................ 47
. Ảnh hƣởng của nồng độ NH
4
NO
3
đến sự ra hoa
của cây bắt ruồi in vitro ........................................................................................ 48
4.5: Các giai đoạn phát triển của hoa bắt ruồi in vitro ................................ 49
4.6: Cấu tạo hoa và các cơ quan bên trong của nụ hoa bắt ruồi in vitro ..... 50
B2
1
1
1.1
Vòng đời của một thực vật bắt đầu từ hạt. Hạt nẩy mầm hình thành chồi và rễ.
Cây phát triển sinh dƣỡng đến một giai đoạn nhất định thì ra hoa, thụ phấn và tạo
hạt. Giai đoạn tạo hạt cũng chính là giai đoạn kết thúc một vòng sinh trƣởng và phát
triển của thực vật và khi hạt nẩy mầm sẽ mở ra một vòng đời mới. Thế giới thực vật
vô cùng phong phú và đa dạng, có những cây hoàn thành vòng đời trên chỉ trong ba
tháng đến một năm nhƣng cũng có những cây phải mất đến vài năm.
Do vậy, cùng với sự phát triển của công nghệ sinh học hiện đại, con ngƣời đã
dần dần chuyển sang nhân giống cây trong ống nghiệm để rút ngắn vòng đời của
thực vật, từ đó có thể kiểm soát hầu hết cơ chế của các quá trình diễn ra trong cuộc
sống của thực vật. Việc nghiên cứu điều khiển thực vật ra hoa trong ống nghiệm
cũng là một phần của mục đích trên. Nếu con ngƣời hiểu rõ cơ chế và có thể điều
khiển thực vật ra hoa trong ống nghiệm dễ dàng thì đây sẽ là một công cụ rất hữu
ích trong việc nghiên cứu sinh lý thực vật; rút ngắn giai đoạn sinh trƣởng sinh
dƣỡng ở các thực vật có giai đoạn sinh trƣởng dài, làm cây ra hoa sớm; và một đóng
góp to lớn cho nông nghiệp đó là xây dựng một hệ thống có ý nghĩa trong vi nhân
giống, cải thiện giống cây trồng, phục hồi các tính trạng quý, tạo cây có năng suất
cao, chất lƣợng tốt,…
3
2
2.1
2.2.1
[15]
Giới : Thực vật
Giới phụ : Tracheobionta
Ngành : Spermatophyta
Ngành phụ : Magnoliophyta
Lớp : Magnoliopsida
Lớp phụ : Asteridae
Bộ : Gentianales
Họ : Asclepiadaceae
Giống : Dischidia
Tên khoa học : Dischidia pectinoides Pearson /
Tên tiếng Việt : Lan sò
Lan sò có nguồn gốc từ Philippines, là một loại hoa kiểng mới tại Việt Nam.
[25]
Lan sò là một loại dây leo nhỏ, sống hàng năm, có khả năng phát triển đến
chiều dài khoảng 250 cm. Lá đơn, mọc đối hoặc xen kẽ. Cây phân nhánh từ gốc và
khí hậu ấm áp.
Dischidia imbricata: có nguồn gốc từ vùng rừng mƣa của Malaysia cũng là
một dạng dây leo, bám và phát triển rễ từ các nách lá bất cứ nơi nào tiếp xúc với
giá thể để củng cố độ bám và bao phủ hầu nhƣ toàn bộ giá thể. Hoa của loại cây
này có dạng nhƣ là một cái bình trà nhỏ. Đây cũng là loại cây ƣa bóng râm, phát
triển tốt trong nhà kính có nhiệt độ ấm áp và có độ ẩm thích hợp.
5
2.1.2
[10]
Giới : Thực vật
Ngành : Magnoliophyta
Lớp : Magnoliopsida
Lớp phụ : Rosidae
Bộ : Caryophyllales
Họ : Droseraceae
Giống : Drosera
Tên khoa học : Drosera burmanni Vahl (1794)
Tên tiếng Việt : Cây bắt ruồi, Trƣờng lệ Burman, Bèo đất, Trói gà
Trong tự nhiên, họ bắt ruồi Droseraceae gồm có 4 chi và khoảng 200 loài, phân
bố khắp thế giới. Phổ biến nhất là ở Mỹ. Ở Việt Nam, cây bắt ruồi đƣợc tìm thấy ở
khu bảo tồn Bình Châu- Phƣớc Bửu, Đà Lạt và một vài nơi ở Miền Trung. Chúng
chủ yếu mọc hoang dại, dọc đƣờng đi, ít đƣợc con ngƣời quan tâm.[3]
[1, 16, 19]
Cây bắt ruồi (Drosera burmanni) là dạng cây cỏ nhỏ, sống nhất niên, bò sát
đất. Thân ngắn, rễ giả. Lá hình hoa thị, mọc chụm ở mặt đất, có cuống bụng, dạng
trứng ngƣợc (đầu nhỏ ở phía cuống lá) hoặc dạng nêm, cuống nhỏ dài 10-15 mm, có
nhiều lông tuyến ở phía trên. Lá có thể sập lại đƣợc để bắt sâu bọ đậu vào lá.
Cây sinh sản bằng hai hình thức hữu tính và vô tính. Sinh sản vô tính bằng
hoa là bƣớc chuyển quan trọng đánh dấu bƣớc phát triển mới của thực vật và có ý
nghĩa quyết định đối với sự tồn tại của thực vật. Hoa đƣợc thành lập từ chồi ngọn
hay chồi nách qua ba giai đoạn chính: chuyển tiếp ra hoa; tƣợng hoa; tăng trƣởng và
nở hoa.
Sự chuyển tiếp ra hoa
Sự chuyển tiếp ra hoa gây nên các biến đổi sâu sắc của mô phân sinh ngọn, từ
mô phân sinh dinh dƣỡng thành mô phân sinh tiền hoa. Các biểu hiện đầu tiên của
sự chuyển tiếp ra hoa không thấy đƣợc bằng mắt thƣờng, chỉ biết đƣợc bởi các phân
tích tế bào học hay sinh hóa học, với sự tăng mạnh hoạt tính biến dƣỡng (tổng hợp
RNA, ribosom, protein), đặc biệt trong vùng đỉnh. Sự chuyển tiếp ra hoa xảy ra
7
đồng thời với sự biến đổi rất rõ của bộ máy dinh dƣỡng, đặc biệt là sự kéo dài lóng
thân do hoạt động mạnh của vùng dƣới ngọn của mô phân sinh tiền hoa.
Sự tƣợng hoa
Sự chuyển tiếp ra hoa cần khoảng 2-3 ngày để dẫn tới sự tƣợng hoa, tức sự
sinh cơ quan hoa (quan sát đƣợc dƣới kính hiển vi). Sự phát triển của các sơ khởi
hoa nói chung xảy ra nhanh chóng, làm chồi phồng lên thành nụ hoa (dễ thấy dƣới
kính lúp, qua lát cắt dọc).
Sự tăng trƣởng và nở hoa
Khi sự tƣợng hoa hoàn thành, nụ hoa có thể tiếp tục tăng trƣởng và nở (trƣờng
hợp các cây nhất niên). Tuy nhiên nụ hoa có thể vào trạng thái ngủ (ví dụ: nụ hoa
Lilas đƣợc tạo vào cuối mùa hè, nhƣng hoa chỉ nở vào mùa xuân nhờ nhiệt độ lạnh
mùa đông gỡ trạng thái ngủ).[8]
2.2.1 [8]
Sự ra hoa (phát triển hoa) là bƣớc chuyển quan trọng trong đời sống thực vật.
Để một chồi dinh dƣỡng trở thành sinh sản, thực vật cần phải đạt tới trạng thái phát
triển tối thiểu hay trƣởng thành ra hoa. Trạng thái này có thể rất sớm ở Arachis
(phát thể hoa thành lập ở nách tử điệp), khoảng 13 lóng ở cà chua, 5-7 năm ở các
cây ăn trái, và khoảng 50 năm ở cây sồi. Hơn nữa, vài thực vật cần mùa đông hay
Quang kỳ là sự xen kẽ giữa sáng và tối trong giai đoạn 24 giờ (trong thực
nghiệm, giai đoạn này có thể dài hoặc ngắn hơn), và quang kỳ tính (quang chu kỳ)
là phản ứng của thực vật đối với quang kỳ tức là đối với sự biến thiên theo mùa của
độ dài ngày. Độ dài ngày là một yếu tố quan trọng để điều khiển thời gian ra hoa.
Đã có nhiều thí nghiệm chứng minh rằng độ dài ngày có ảnh hƣởng sâu sắc đối với
sự ra hoa của thực vật.
Thí nghiệm của Tournois (1912, Pháp) lần đầu tiên chứng minh cây gai dầu có
khả năng ra hoa, trong nhà kính, nếu giai đoạn chiếu sáng đƣợc rút ngắn.
Năm 1913, Klebs trên ví dụ của cây cỏ trƣờng sinh (Sempervivum) đã chỉ ra
rằng có thể làm cây ra hoa vào mùa đông bằng cách chiếu ánh sáng bổ sung.
9
Garner và Allard (1920, Mỹ) thực hiện một hệ thống các thí nghiệm trên loại
thuốc lá ra hoa vào mùa thu: Maryland mammoth. Bằng cách thay đổi nhiệt độ và
quang kỳ (thay đổi chiều dài ngày và đêm), họ kết luận, ở thứ thuốc lá này, không
phải nhiệt độ mà chính là quang kỳ ảnh hƣởng tới sự ra hoa: cây chỉ ra hoa nếu
chiều dài ngày dƣới 13-14 giờ. Đây là cây ngày ngắn (CNN), giống nhƣ cây gai dầu.
Nhƣ vậy, khi đạt tới tuổi trƣởng thành, nhiều thực vật phải chờ một dấu hiệu
nào đó để tƣợng hoa, mà quan trọng nhất là quang kỳ. Dựa theo những quan sát và
phân tích cách đáp ứng của thực vật đối với quang kỳ, ngƣời ta phân biệt cây theo
quang kỳ nhƣ sau:
Cây bất định (CBĐ): có thể ra hoa bất chấp quang kỳ, miễn là giai đoạn sáng
cho phép quang hợp đủ. Đặc trƣng cho các loại thực vật thuộc nhóm này là:
cà chua, đậu Hà lan, phần lớn các thứ thuốc lá, bắp, Lilas, anh đào,…
Cây ngày ngắn (CNN): chỉ có thể ra hoa nếu giai đoạn sáng ngắn hơn một
giai đoạn sáng tới hạn C và giai đoạn tối dài hơn giai đoạn tối tối thiểu; giai
đoạn tối không đƣợc gián đoạn (sự chiếu sáng trong giai đoạn tối, dù chỉ vài
phút, sẽ cản sự ra hoa). Các cây tiêu biểu cho nhóm này là: gai dầu, đậu nành,
tía tô, thƣợc dƣợc,…
Cây ngày dài (CND): chỉ có thể ra hoa nếu giai đoạn sáng dài hơn giai đoạn
vào điểm sinh trƣởng. Sau một số lƣợng chu kỳ cảm ứng nhất định cây mới ra hoa
trong mọi chu kỳ quang. Tùy thuộc vào kiểu thực vật mà số lƣợng các chu kỳ cảm
ứng khác nhau. Có những loài chỉ đòi hỏi một chu kỳ quang, song cũng có những
loài cần đến 25 chu kỳ quang (đậu tƣơng). [8]
Vào năm 1865, Sachs phát hiện ra rằng những lá cây để ngoài sáng sản xuất ra
những chất hình thành hoa, chúng hiện diện ở hàm lƣợng rất nhỏ nhƣng đóng vai trò
tiên phong trong sự ra hoa. Đến năm 1936, Chailakhyan đã nhận thấy ở cây
Xanthium chỉ cần đặt một lá trong ngày ngắn (che tối), phần cây còn lại trong ngày
dài, cây có thể ra hoa ở những vị trí khác nhau. Lá là nơi nhận cảm ứng và chồi là
nơi phản ứng ra hoa, do đó phải có sự vận chuyển kích thích từ lá tới chồi [7] . Kích
thích ấy có dấu hiệu hormon và đƣợc ông gọi là florigen – hormon ra hoa.
11
Giả thuyết về florigen đã đƣợc làm sáng tỏ qua việc tiến hành các thí nghiệm
ghép: có sự truyền kích thích quang kỳ qua chỗ ghép, để kích thích sự ra hoa của
cành không đƣợc cảm ứng. Hơn nữa, chất trích từ cây ngày ngắn Xanthium hay cây
bất định hƣớng dƣơng, đang ra hoa, nếu đƣợc chích vào cây Xanthium chƣa đƣợc
cảm ứng quang kỳ, có thể kích thích cây Xanthium này ra hoa. Từ các kết quả nhƣ
vậy, ngƣời ta cho rằng: florigen là hormon chuyên biệt cho sự ra hoa, có tính phổ
biến ở thực vật và không có tính hữu cực. Nhƣ vậy, cây chỉ ra hoa khi nào tích lũy
đủ lƣợng florigen cần thiết cho sự ra hoa dƣới tác dụng của quang kỳ.[8]
Các thí nghiệm trên đã dẫn tới kết luận về sự tồn tại của hormon đặc hiệu
chuyên biệt gây ra sự chuyển cây sang trạng thái ra hoa. Vì sự chuyển sang trạng
thái ra hoa có thể do sự ghép lá lấy từ cây đang ra hoa gây nên tùy thuộc vào phản
ứng chu kỳ quang của nó, ngƣời ta giả định hormon đó giống nhau đối với tất cả các
loài cây. Tuy nhiên, quan điểm đó đã bị lung lay một ít vì đã có thí nghiệm trong đó
xử lí hormon GA làm cho thực vật ngày dài ra hoa ở điều kiện ngày ngắn và không
gây ảnh hƣởng gì đối với cây ngày ngắn [8]. Chailakhyan (1936- 1977) đã đƣa ra
giả thuyết chất tạo hoa có chứa hai thành phần gồm: gibberellin và anthesin để hóa
giải mâu thuẫn này. Theo ông tùy loài thực vật mà một trong hai thành phần của
hoạt động) đƣợc sinh ra dƣới hiệu ứng của Fr. Từ đây xuất hiện hai thuyết về hoạt
động của phytochrom đối với quá trình ra hoa của thực vật là thuyết “đồng hồ cát”
và thuyết “đồng hồ sinh học”. Tuy nhiên, hai thuyết này chƣa thuyết phục bởi chƣa
giải thích đƣợc một số trƣờng hợp đối với các loài thực vật khác. Gần đây, ngƣời ta
hƣớng sang xem xét đến nhiều yếu tố môi trƣờng sung quanh. Các yếu tố môi
trƣờng có thể tác động trực tiếp hoặc gián tiếp trên sự ra hoa: quang kỳ đƣợc nhận
bởi lá trƣởng thành, nhiệt độ bởi cả thực vật (riêng sự thọ hàn đƣợc nhận chủ yếu
bởi ngọn chồi), nƣớc bởi hệ thống rễ,…Các yếu tố này tƣơng tác mạnh trong sự ra
hoa, và mỗi yếu tố có thể làm thay đổi giá trị ngƣỡng của những yếu tố khác. Sự
điều hòa chuyển tiếp ra hoa bằng tín hiệu môi trƣờng có ảnh hƣởng quan trọng đảm
bảo cho sự ra hoa đồng loạt và giao phối cùng loài của hầu hết các loài thực vật,
hoàn tất sự sinh sản hữu tính dƣới các điều kiện bên ngoài thích hợp.
13
Cho đến nay cơ chế của sự ra hoa trên thực tế vẫn chƣa đƣợc hiểu rõ và vẫn
còn gây nhiều thắc mắc tranh cãi đối với những ngƣời làm nghiên cứu khoa học.
Tuy nhiên, những thí nghiệm trên đây đã phần nào hé mở và đƣa ra những hƣớng đi
mới để chúng ta có thể đi sâu nghiên cứu một cách rõ ràng hơn nữa cơ chế và các
yếu tố ảnh hƣởng trên sự ra hoa ở thực vật.
2.2.2.4 [8]
Hiện tƣợng xuân hóa ở thực vật là hiện tƣợng cảm ứng thực vật nẩy chồi hoặc
ra hoa bằng xử lý nhiệt độ lạnh (cây chỉ ra hoa sau khi trải qua một giai đoạn nhiệt
độ lạnh nhất định) đặc biệt là thực vật ôn đới. Điều này đã đƣợc chứng minh qua thí
nghiệm của Lyssenko (1928) trên giống lúa mì Triticum sativum. Đây là giống lúa
mì gồm hai thứ: thứ mùa đông hạt gieo vào mùa thu, cây mầm trải qua mùa đông và
tăng trƣởng trong mùa xuân, sau đó cây ra hoa vào mùa hè năm sau; thứ mùa xuân
hạt đƣợc gieo vào mùa xuân, cây tăng trƣởng và ra hoa trong mùa hè (cây mầm
không chịu đƣợc mùa đông). Nhƣ vậy, thứ mùa đông phải trải qua nhiệt độ lạnh
mùa đông mới có thể cho hoa, nếu gieo vào mùa xuân, cây vẫn ở trạng thái dinh
dƣỡng và không cho hoa trong mùa hè. Trên cơ sở đó, Lyssenko đã tiến hành thí
mà những cây hai năm thì cần một mùa đông cây sinh trƣởng trong điều kiện nhiệt
độ thấp.
Năm 1948, Melchers và Lang đã tiến hành thí nghiệm ghép giữa cây hai năm
không thọ hàn và cây hai năm đã thọ hàn, cho thấy kích thích ra hoa. Từ đây đã xuất
hiện quan niệm về hormon xuân hóa đặc hiệu gọi là “vernalin” đƣợc truyền qua chỗ
ghép và không đặc hiệu cho loài. Vậy bản chất của “vernalin” là gì? Sự thọ hàn
thƣờng đi cặp với sự gia tăng gibberellin, nhóm chất làm dễ sự ra hoa ở vài loài hoa
hồng. Các chất cản sinh tổng hợp gibberellin đàn áp hiệu ứng thọ hàn. Tuy nhiên,
giả thuyết vernalin là gibberellin là khó chấp nhận vì gibberellin chỉ giúp sự kéo dài
lóng ở các thực vật mà các lóng ngắn là sự cản trở duy nhất của sự ra hoa và
gibberellin vẫn kích thích ra hoa ở một số cây hai năm khi không trải qua xử lý lạnh.
Vậy cũng giống florigen, gibberellin không thể là vernalin - hormon xuân hóa mà
chỉ có thể là hormon hoạt tính của vernalin. Trong cây tồn tại chất mà biến đổi thành
tiền chất của vernalin trong điều kiện lạnh, sau đó tiền chất này biến đổi thành
vernalin và ở nhiệt độ ấm áp, nó quay trở lại chất ban đầu. Do đó trong một số