intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Ảnh hưởng của ánh sáng đèn LED xanh và đỏ trên sự tăng trưởng và tích lũy flavonoid ở cây cốt khí củ (Polygonum cuspidatum Sieb. et Zucc.)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST
Báo xấu
10
lượt xem 2
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cốt khí củ (Polygonum cuspidatum Sieb. et Zucc.) là một thảo dược có nguồn gốc Đông Á, flavonoid trong cây có nhiều hoạt tính sinh học đang được quan tâm trong điều trị tiêu viêm, kháng khuẩn, chống oxy hóa và ung thư da. Mục tiêu nghiên cứu nhằm đánh giá sự tăng trưởng và tích lũy flavonoid ở lá cây Cốt khí củ in vitro, dưới các điều kiện ánh sáng LED xanh và đỏ.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ảnh hưởng của ánh sáng đèn LED xanh và đỏ trên sự tăng trưởng và tích lũy flavonoid ở cây cốt khí củ (Polygonum cuspidatum Sieb. et Zucc.)

  1. Nghiên cứu Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 24 * Số 6 * 2020 ẢNH HƯỞNG CỦA ÁNH SÁNG ĐÈN LED XANH VÀ ĐỎ TRÊN SỰ TĂNG TRƯỞNG VÀ TÍCH LŨY FLAVONOID Ở CÂY CỐT KHÍ CỦ (POLYGONUM CUSPIDATUM SIEB. ET ZUCC.) Hà Thị Thanh Hoa1, Lê Anh Tuấn1, Đỗ Thường Kiệt1,2, Phan Ngô Hoang1 TÓM TẮT Đặt vấn đề: Cốt khí củ (Polygonum cuspidatum Sieb. et Zucc.) là một thảo dược có nguồn gốc Đông Á, flavonoid trong cây có nhiều hoạt tính sinh học đang được quan tâm trong điều trị tiêu viêm, kháng khuẩn, chống oxy hóa và ung thư da. Trong bài báo này, ảnh hưởng của một vài nguồn ánh sáng đơn sắc trên sự tăng trưởng và tích lũy hợp chất flavonoid ở cây này được nghiên cứu. Mục tiêu nghiên cứu nhằm đánh giá sự tăng trưởng và tích lũy flavonoid ở lá cây Cốt khí củ in vitro, dưới các điều kiện ánh sáng LED xanh và đỏ. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu: Các khúc cắt mang chồi nách cây Cốt khí củ in vitro được đặt nuôi trên môi trường MS ½, dưới các nguồn sáng đèn LED xanh (450 nm) hoặc đỏ (660 nm), đèn huỳnh quang trắng (đối chứng). Những biến đổi của hàm lượng đường tổng số, tinh bột, sắc tố hay flavonoid trong lá được ghi nhận và phân tích sau 4 tuần. Kết quả: Cả hai nguồn sáng LED xanh hoặc đỏ đều tác động làm gia tăng cường độ quang hợp, nhưng giảm cường độ hô hấp ở lá so với đối chứng. Ánh sáng xanh 450 nm thúc đẩy tăng hàm lượng diệp lục tố a và carotenoid, nhưng giảm hàm lượng diệp lục tố b trong lá so với hai nghiệm thức còn lại. Sinh khối của cây in vitro tăng trưởng dưới LED xanh được tích lũy ở lá và thân, trong khi sinh khối được tích lũy về phía rễ đối với các cây dưới nguồn sáng LED đỏ. Dưới tác động của ánh sáng xanh, lá cây có hàm lượng đường tổng số thấp, trong khi hàm lượng tinh bột cao hơn so với cây tăng trưởng dưới ánh sáng đỏ và huỳnh quang trắng. Đặc biệt, hàm lượng flavonoid trong lá của cây tăng dưới nguồn sáng LED xanh đạt giá trị cao có khác biệt so với hai nghiệm thức còn lại. Các chỉ tiêu như: chiều cao cây, số lá và tổng diện tích lá của cây tăng trưởng dưới các nguồn sáng khác nhau cũng được phân tích và thảo luận. Kết luận: Ánh sáng LED xanh, ở cường độ 50 µmol photon/m2/giây làm tăng cường độ quang hợp, qua đó gia tăng sự tích lũy hợp chất flavonoid ở lá cây Cốt khí củ in vitro so với các điều kiện ánh sáng LED đỏ hoặc huỳnh quang trắng. Từ khóa: flavonoid, nguồn sáng LED, Polygonum cuspidatum ABSTRACT THE EFFECTS OF BLUE AND RED LIGHT EMITTING DIODES (LED) ON GROWTH AND FLAVONOID ACCUMULATION OF POLYGONUM CUSPIDATUM SIEB. ET ZUCC. Ha Thi Thanh Hoa, Le Anh Tuan, Do Thuong Kiet, Phan Ngo Hoang * Ho Chi Minh City Journal of Medicine * Vol. 24 - No. 6 - 2020: 52 - 59 Background: Polygonum cuspidatum Sieb. et Zucc. is a native medicinal herb in East Asia. Flavonoid compounds from P. cuspidatum have many remarkable biological activities such as anti-inflammatory, antibacterial, antioxidant, and anticancer. In this paper, the effects of monochromatic lights on flavonoid accumulation in this plant were investigated. The study aimed to assess growth and flavonoid accumulation in 1Khoa Sinh học – Công nghệ Sinh học, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh Trung tâm Nghiên cứu Ứng dụng Công nghệ cao trong Nông nghiệp, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên 2 Tác giả liên lạc: ThS. Phan Ngô Hoang ĐT: 0903650777 Email: pnhoang@hcmus.edu.vn 52 B - Khoa học Dược
  2. Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 24 * Số 6 * 2020 Nghiên cứu in-vitro leaves of Polygonum cuspidatum, under LED (blue 450 nm; red 660 nm) lighting conditions. Materials and methods: Stem segments contained an axillary bud were grown on MS ½ medium under blue LED (450 nm), red LED (660 nm), and fluorescent light (used as the control). The changes in total sugar, starch, pigment or flavonoid content in leaves were recorded and analyzed after 4 weeks. Results: The plants cultured under different LED monochromatic lights showed that the photosynthesis intensity was higher than those grown under the fluorescent light, but the intensity of respiration reduced in the leaves of the in vitro plants. Blue light (450 nm) increased the chlorophyll a and carotenoid content, but decreased the chlorophyll b content in leaves compared to that of the two other treatments. While the biomass of in vitro plants grown under blue LED was accumulated in leaves and stems, the red LED light affected root biomass accumulation. Compared with plants treated with red light and fluorescent light, total sugar content decreased and starch content increased with blue light treatment. In particular, the concentration of flavonoid in the leaves of plants treated with blue LED had a significantly higher content compared to that of the two other treatments. Conclusions: Blue LED light, at 50 µmol photon/m2/s, enhances photosynthesis, increasing flavonoid accumulation in leaves of Polygonum cuspidatum in vitro compared to red LED or white fluorescent conditions. Keywords: flavonoid, light-emitting diodes, Polygonum cuspidatum ĐẶT VẤNĐỀ giai đoạn sáng(3). Khác với các sắc tố, các thể nhận ánh sáng liên quan đến một mạng lưới điều hòa Tương tác của thực vật với ánh sáng, đặc biệt biểu hiện gene ở thực vật để kiểm soát các hoạt là hai vùng ánh sáng xanh lơ và đỏ, xảy ra thông động biến dưỡng và phát triển của thực vật(1). qua các sắc tố thực vật (như diệp lục tố, carotenoid, xanthophyll) và thể nhận tín hiệu Ánh sáng xanh và đỏ có ảnh hưởng mạnh ánh sáng như phytochrome (cho tia đỏ), mẽ đến sự biến dưỡng sơ cấp và thứ cấp ở thực cryptochrome (cho tia xanh lơ) (1). Vai trò của các vật do thúc đẩy sự sinh tổng hợp hàng loạt sắc tố liên quan trực tiếp đến nguồn carbon và protein chức năng. Nghiên cứu ở cây Arabidopsis năng lượng đầu vào của thực vật, với chức năng bị tổn thương cơ học, ánh sáng xanh lơ (khi so chủ yếu là phản xạ, hấp thu, và chuyển năng với ánh sáng huỳnh quang) giúp duy trì 78% sự lượng vào những trung tâm phản ứng của các sinh tổng hợp các protein tổng số, đặc biệt là các quang hệ thống để khởi động quá trình quang protein liên quan đến biến dưỡng cabohydrate hợp. Trong đó, chỉ diệp lục tố a tại trung tâm và năng lượng. Đồng thời, ánh sáng xanh còn phản ứng mới có khả năng phóng thích điện tử tăng mạnh protein liên quan đến các con đường vào chuỗi quang hợp, vài trăm phân tử sắc tố biến dưỡng các hợp chất thứ cấp và lipid. Ánh phụ (diệp lục tố b, c, d, carotenoid…) tạo nên sáng đỏ tăng tích lũy các protein mạnh hơn ánh một phức hợp thu ánh sáng hay phức hợp anten sáng xanh tuy nhiên các protein này thuộc nhóm (LHC - light havesting complex) giúp cho phổ chưa rõ chức năng. Ngoài ra ánh sáng đỏ làm hoạt động của quang hợp trở nên rộng hơn bằng việc thu nhận ánh sáng và truyền năng lượng tăng mạnh các protein tăng cường sự sinh tổng cho diệp lục tố a, đồng thời giúp bảo vệ lục lạp hợp hormon thực vật(4,5). khỏi điều kiện ánh sáng cường độ cao(2). Kết quả Flavonoid là một nhóm hợp chất thứ cấp của quá trình quang hợp là sự cố định CO2 của thuộc phức hợp phenolic, các hợp chất này được khí quyển thông qua giai đoạn tối, tuy không đặc biệt quan tâm bởi giá trị dược liệu, tầm quan trực tiếp dùng ánh sáng nhưng sử dụng nguồn trọng của chúng trong chất lượng thực phẩm, năng lượng từ NADPH và ATP được tạo ra dinh dưỡng và sức khỏe con người(6). Ở thực vật, trong giai đoạn sáng để tạo các phân tử đường flavonoid cũng như nhiều hợp chất biến dưỡng và trả lại các tiền chất NADP+, ADP và Pi cho thứ cấp khác đều có nguồn gốc từ sản phẩm của B - Khoa học Dược 53
  3. Nghiên cứu Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 24 * Số 6 * 2020 quá trình quang hợp. Flavonoid thường được Phương pháp nghiên cứu tổng hợp ở thực vật và có vai trò tích cực giúp Ảnh hưởng của các nguồn sáng LED thực vật có nhiều đáp ứng sinh lý với môi xanh, LED đỏ lên sự tăng trưởng và tích lũy trường như chống lại các tổn hại vật lý và bệnh hợp chất biến dưỡng của cây Cốt khí củ in hại. Ngoài ra, flavonoid cũng hoạt động như vitro. Các khúc cắt thân mang chồi nách được một phân tử tín hiệu, hợp chất phytoalexin, chất cô lập và đặt nuôi trên môi trường MS½ có khử độc, hợp chất phòng chống vi khuẩn ở thực bổ sung IAA 0,5 mg/l, theo dõi sự tăng trưởng vật(7). Đặc biệt, flavonoid ở lá giúp thực vật hấp dưới điều kiện nguồn sáng thay đổi: huỳnh thu ánh sáng vùng xanh lơ và cả bức xạ UV, hạn quang, LED xanh 450 nm hoặc LED đỏ 660 nm. chế tổn hại từ các tia này(8). Sau 4 tuần, ghi nhận sự thay đổi hình thái, Cây Cốt khí củ (Hổ trượng căn, Reynoutria cường độ quang hợp, hô hấp của lá, hàm lượng japonica Houtt.) là một thảo dược quý có chứa sắc tố, hàm lượng đường và tinh bột, hàm lượng hàm lượng cao flavonoid, được sử dụng trong flavonoid trong lá. điều trị kháng viêm, chống oxy hóa, kích thích Tất cả các cây in vitro đều được tăng miễn dịch, ức chế hoạt động tyrosinase, chống trưởng dưới các nguồn sáng có cùng cường độ tăng huyết áp và kháng sự tăng trưởng của các 50 µmol photon/m2/giây, quang kỳ 12/12 giờ; khối u ác tính(9,10). Hiện nay, các nghiên cứu y nhiệt độ 27 ± 2 oC, ẩm độ 65 ± 5 %. học hiện đại tập trung vào quy trình tách chiết Xác định diện tích lá và sử dụng các hợp chất thiên nhiên từ loài cây Các lá được chụp hình và xác định diện này thay cho các loại thuốc tân dược tổng hợp, tích nhờ phần mềm LIA for Win32 (LIA32). nhằm giảm tác dụng phụ của thuốc và đảm bảo an toàn cho người sử dụng(11). Các phương pháp Cường độ quang hợp, cường độ hô hấp nhằm cải thiện chất lượng cây trồng và hàm Sự trao đổi khí của lá được xác định bằng lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học của điện cực oxygen (LD2 - Leaflab 2 system, dược liệu này đang rất được quan tâm. Trong Hansatech, Anh), ở nhiệt độ 27 ± 2 oC. Cường độ đó, các nghiên cứu về tác động của ánh sáng, đặc quang hợp (µmol O₂/cm2/phút) được tính dựa biệt chất lượng của tia sáng trên sự tăng trưởng trên sự gia tăng lượng oxygen trong buồng đo ở và tích lũy các hợp chất thứ cấp đã được thực chính điều kiện ánh sáng mà cây tăng trưởng. hiện trên một vài đối tượng như Húng quế, Lưỡi Cường độ hô hấp (µmol O₂/cm2/phút) được tính rắn(12,13). Trong bài báo này, chúng tôi tập trung dựa trên sự giảm lượng oxygen trong buồng đo, tìm hiểu tác động của nguồn sáng đơn sắc xanh ở điều kiện tối hoàn toàn. hoặc đỏ trên quá trình quang hợp và tích lũy Ly trích và xác định hàm lượng sắc tố flavonoid trong nuôi cấy in vitro cây Cốt khí củ, 0,5 g mẫu lá tươi được cô lập và ly trích bước đầu hướng đến việc cải thiện kỹ thuật nuôi trong 10 mL aceton 80%, ly tâm thu dịch nổi và trồng nhằm nâng cao chất lượng, tạo nguồn đo mật độ quang ở các bước sóng 470, 663 và 646 nguyên dược liệu sạch cho ngành công nghệ nm (GENESYS-30, Thermo Scientific, Mỹ). Hàm dược phẩm hiện nay. lượng diệp lục tố a, b và carotene tổng cộng được ĐỐI TƯỢNG- PHƯƠNG PHÁP NGHIÊNCỨU tính theo các công thức của Wellburn, 1994(14). Đối tượng nghiên cứu Hàm lượng diệp lục tố a: Ca = 12,21.𝐴663− Các khúc cắt thân 0,5 cm mang chồi nách ở 2,81.𝐴646. vị trí thứ 3 (tính từ ngọn) cây Cốt khí củ in vitro 5 Hàm lượng diệp lục tố b: Cb = 20,13.𝐴646− tuần tuổi trên môi trường MS½ có bổ sung 5,03.𝐴663. đường 30 g/L, agar 6 g/L, tăng trưởng dưới ánh Hàm lượng carotene: CCar= (1000.𝐴470− sáng đèn huỳnh quang. 3,27.Ca− 104.Cb)/198 54 B - Khoa học Dược
  4. Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 24 * Số 6 * 2020 Nghiên cứu Trong đó, A663, A646, A470 là các chỉ số OD đo thu dịch nổi. Lần lượt cho 0,5 mL dịch trích, 2 10 mL dịch sắc tố bằng máy quang phổ ở các mL nước cất và 0,15 mL NaNO2 5% vào ống bước sóng tương ứng. nghiệm; sau 5 phút thêm 0,15 mL AlCl3 10%; lắc Ly trích và xác định hàm lượng đường tổng đều 1 phút và thêm 2 mL NaOH 4% vào, lắc số, tinh bột đều, để yên 15 phút và đo mật độ quang ở 510 nm. Mẫu đối chứng được thay thế 0,5 mL dịch 0,5 g lá tươi được nghiền trong 10 mL trích bằng nước cất. Hàm lượng flavonoid (mg/g ethanol tuyệt đối, đun cách thủy 15 phút, ly tâm TLK) được xác định bằng phương pháp đo mật độ 6000 vòng/phút trong 5 phút, thu dịch nổi. Phần quang ở bước sóng 510 nm và so với đường bã được tiếp tục ly trích thêm 2 lần nữa và thu chuẩn rutin(16). dịch nổi. Toàn bộ dịch trích được đun cách thủy để cô cạn ethanol, sau đó dịch cô cạn được định Xử lý số liệu mức đủ 50 mL bằng nước cất. Sử dụng 1 mL Các thí nghiệm được lặp lại với 5 dịch sau pha loãng để thực hiện phản ứng màu mẫu/nghiệm thức, số liệu ghi nhận từ các thí với 1 mL phenol 5%, 5 mL acid sulfuric đậm đặc nghiệm được xử lý bằng phần mềm Microsoft và đo mật độ quang ở bước sóng 490 nm. Hàm Office Excel 2010 và thống kê bằng phần mềm lượng đường tổng số được xác định căn cứ theo SPSS 11.5 cho Windows. Sự phân hạng, chia đường chuẩn sucrose. Phần cặn của mẫu được nhóm theo công thức Duncan, khác biệt có ý sấy khô ở 70 oC, thêm 2 mL nước cất, đun cách nghĩa ở mức p≤ 0,05 được biểu hiện bằng các thủy 15 phút. Hỗn hợp được thêm 2 mL HClO4 mẫu tự khác nhau kèm theo sau số trung bình. 7,2 N, vortex trong 5 phút, tiếp tục đun cách KẾT QUẢ thủy trong 15 phút. Hỗn hợp được thêm nước Ảnh hưởng của ánh sáng xanh 450 nm hay đỏ cất đến đủ 10 mL và ly tâm 6000 vòng/phút 660 nm trên sự tăng trưởng cây Cốt khí củ in trong 5 phút, thu dịch nổi. Phần cặn tiếp tục vitro được bổ sung 2 mL HClO4 4,6 N và lặp lại sự ly Cây Cốt khí củ in vitro sau 2 tuần tăng trích một lần nữa như trên. Tổng dịch nổi của 2 trưởng dưới các điều kiện chiếu sáng khác nhau lần ly tâm được cô cạn và định mức đủ 50 mL đều có sự tăng trưởng lá, rễ xuất hiện tại vị trí bằng nước cất. Lấy 1 mL dịch trích để thực hiện gốc thân và xuất hiện nhiều sắc tố đỏ sau đó. phản ứng màu với 1 mL phenol 5%, 5 mL acid Ánh sáng xanh thúc đẩy tăng số lượng, kích sulfuric đậm đặc, và đo mật độ quang ở bước thước của lá và chiều cao cây nhưng giảm chiều sóng 490 nm. Hàm lượng tinh bột được xác định dài rễ so với những cây tăng trưởng dưới ánh dựa trên đường chuẩn glucose(15). sáng huỳnh quang (Bảng 1, Hình 1A và B). Trong Xác định hàm lượng flavonoid khi đó, ánh sáng đỏ làm tăng kích thước lá và Hàm lượng flavonoid trong lá được xác định chiều dài rễ, tuy nhiên chiều cao cây và số lá thông qua phản ứng màu với AlCl3. 0,1 g lá khô không khác biệt so với đối chứng, sau 4 tuần được nghiền trong 10 mL methanol 80%, ly tâm nuôi cấy (Bảng 1, Hình 1C). Bảng 1. Chỉ số tăng trưởng của cây Cốt khí củ in vitro sau 4 tuần Số lá Diện tích lá Chiều cao cây Chiều dài rễ Nghiệm thức (cm2) (cm) (cm) Huỳnh quang (ĐC) 2,50 ± 0,10 b 1,34 ± 0,05 c 2,73 ± 0,16 c 3,11 ± 0,24 a LED xanh 3,72 ± 0,15 a 2,40 ± 0,09 a 3,73 ± 0,05 a 2,38 ± 0,06 b LED đỏ 2,72 ± 0,20 b 1,97 ± 0,06 b 3,03 ± 0,09 b 2,79 ± 0,23 ab Các số trung bình trong cột với các mẫu tự khác nhau thì khác biệt có ý nghĩa ở mức p ≤ 0,05. Trọng lượng tươi và trọng lượng khô của đều cao hơn so với ở điều kiện ánh sáng lá và thân các cây tăng trưởng dưới LED xanh huỳnh quang hay LED đỏ, trong khi sinh khối B - Khoa học Dược 55
  5. Nghiên cứu Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 24 * Số 6 * 2020 rễ của cây dưới LED xanh thấp hơn so với hai Bảng 3. Cường độ quang hợp, cường độ hô hấp của nghiệm thức còn lại (Bảng 2). lá cây Cốt khí củ in vitro sau 4 tuần Cường độ (µmol O2/cm2/phút) Nghiệm thức Quang hợp Hô hấp Huỳnh quang (ĐC) 1,74 ± 0,23 c 4,25 ± 0,30 a LED xanh 4,21 ± 0,09 a 0,34 ± 0,20 c LED đỏ 2,17 ± 0,07 b 2,20 ± 0,20 b Các số trung bình trong cột với các mẫu tự khác nhau thì khác biệt có ý nghĩa ở mức p ≤ 0,05. Bảng 4. Hàm lượng sắc tố trong lá cây Cốt khí củ in vitro sau 4 tuần Hàm lượng (mg/g TLT) Tỉ lệ Nghiệm Diệp lục Diệp lục Diệp lục thức Carotene tố a/b tố a tố b Huỳnh quang 1,50 ± 0,23 ± 0,45 ± 6,53 ± (ĐC) 0,09 c 0,01 a 0,05 b 0,54 b 2,63 ± 0,17 ± 0,92 ± 15,74 ± Hình 1. Cây Cốt khí củ in vitro 4 tuần tăng trưởng LED xanh 0,07 a 0,02 b 0,03 a 1,42 a dưới các nguồn sáng huỳnh quang (A), LED xanh LED đỏ 2,03 ± 0,26 ± 0,52 ± 7,56 ± 0,06 b 0,01 a 0,05 b 0,34 b 450 nm (B) và LED đỏ 660 nm (C) Bảng 2. Trọng lượng khô lá, thân, rễ của cây Cốt Các số trung bình trong cột với các mẫu tự khác nhau khí củ in vitro sau 4 tuần thì khác biệt có ý nghĩa ở mức p ≤ 0,05. Trọng lượng khô (mg) Ảnh hưởng của nguồn sáng xanh hay đỏ trên Nghiệm thức Lá Thân Rễ sự tích lũy các hợp chất biến dưỡng trong lá Huỳnh quang (ĐC) 5,52 ± 0,25 2,33 ± 0,12 b b 1,96 ± 0,10 a Dưới ánh sáng xanh, hàm lượng đường LED xanh a 8,62 ± 0,29 3,59 ± 0,15 a 1,38 ± 0,08 b tổng số trong lá thấp hơn nhưng hàm lượng LED đỏ b 5,90 ± 0,41 2,45 ± 0,03 b 1,81 ± 0,08 a tinh bột trong lá cao hơn so với đối chứng. Đặc Các số trung bình trong cột với các mẫu tự khác biệt, hàm lượng flavonoid trong lá của cây nhau thì khác biệt có ý nghĩa ở mức p ≤ 0,05. tăng trưởng dưới LED xanh tăng gần gấp hai Ảnh hưởng của ánh sáng xanh và đỏ trên sự lần so với LED đỏ và huỳnh quang, trong khi quang hợp ở lá cây Cốt khí củ in vitro hàm lượng đường, tinh bột và flavonoid trong Cường độ quang hợp lá các cây dưới LED lá của cây tăng trưởng dưới LED đỏ không có xanh hay LED đỏ đều tăng cao so với đối chứng, sự khác biệt so với đối chứng (Bảng 5). và cao nhất ở nghiệm thức LED xanh. Ngược lại, Bảng 5. Hàm lượng đường, tinh bột và flavonoid trong cường độ hô hấp lá các cây 4 tuần dưới nguồn lá cây Cốt khí củ in vitro sau 4 tuần tăng trưởng sáng đơn sắc đều thấp hơn so với đối chứng, Nghiệm thức Hàm lượng thấp nhất ở cây tăng trưởng dưới LED xanh Đường Tinh bột Flavonoid (mg/g TLT) (mg/g TLT) (mg/g TLK) (Bảng 3). Huỳnh quang Sau 4 tuần, các cây dưới ánh sáng đơn sắc 56,03 ± 2,78 a 26,72 ± 1,74 b 36,40 ± 1,77 b (ĐC) đều có hàm lượng diệp lục tố a cao hơn so với LED xanh 41,24 ± 1,88 b 58,43 ± 1,01 a 56,61 ± 1,98 a dưới ánh sáng huỳnh quang. LED xanh thúc đẩy gia tăng hàm lượng carotene và tỉ lệ diệp LED đỏ 62,71 ± 1,57 a 35,07 ± 1,98 b 42,05 ± 1,70 b lục tố a/b, nhưng hàm lượng diệp lục tố b giảm Các số trung bình trong cột với các mẫu tự khác nhau so với đối chứng và LED đỏ (Bảng 4). thì khác biệt có ý nghĩa ở mức p ≤ 0,05. 56 B - Khoa học Dược
  6. Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 24 * Số 6 * 2020 Nghiên cứu BÀNLUẬN xanh cũng tăng gấp đôi so với LED đỏ và huỳnh Ánh sáng xanh tăng cường hiệu suất quang quang, chứng tỏ các LHC cũng được tăng cường hợp thông qua việc điều hòa sắc tố của lá bảo vệ nhờ chu trình xanhthophyll, và phù hợp với khả năng quang hợp với hiệu suất cao trong Ở thực vật, các sắc tố trong phức hợp anten điều kiện ánh sáng có năng lượng mạnh như thu nhận ánh sáng (LHC), quan trọng nhất là LED xanh 450 nm. Hơn nữa, LED xanh cũng đẩy diệp lục tố và carotenoid, liên quan trực tiếp vào mạnh sự tích lũy sinh khối khô ở cả lá và thân chất lượng quang hợp ở trung tâm phản ứng cây (Bảng 1 và Bảng 2), hoàn toàn trùng khớp với (PSII), thể hiện qua cường độ của sự quang giải cường độ quang hợp mà cây đạt được và do đó nước và chuỗi chuyển điện tử từ PSII đến PSI(2). một lần nữa khẳng định vai trò quan trọng của Về nguyên tắc, ở cùng một cường độ ánh sáng LED xanh 450 nm trên năng suất quang hợp (mật độ photon 50 µmol/m²/giây), nhưng ánh thông qua sự điều chỉnh hàm lượng sắc tố trong sáng xanh (400-500 nm) và đỏ (600-730 nm) là lá. Điều đáng lứu ý là LED xanh gia tăng sinh hai vùng phổ được diệp lục tố hấp thu mạnh, do khối phần khí sinh nhưng lại kiềm chế sự gia đó đã có tác động tích cực trên quang hợp ở thực tăng sinh khối rễ (giảm chiều dài rễ và 30% sinh vật so với ánh sáng huỳnh quang. Hàm lượng khối rễ so với đối chứng và ánh sáng đỏ, Bảng 2). diệp lục tố a trong lá cây Cốt khí củ in vitro tăng Ngược lại, lá cây thích nghi dưới LED đỏ (660 trưởng dưới ánh sáng LED đơn sắc đều cao hơn nm) với bước sóng dài, mức năng lượng thấp so với ánh sáng huỳnh quang (Bảng 4). Diệp lục không kích thích sự thay đổi tỷ lệ hàm lượng sắc tố a tồn tại trong cả LHC và các trung tâm phản tố như đối chứng. Kết quả này phù hợp với ứng, cho thấy số lượng diệp lục tố a gia tăng nghiên cứu của Frede & Baldermann (2019), ánh mạnh cũng đồng nghĩa với sự gia tăng sự hiện sáng xanh kích thích sự gia tăng các enzyme sinh diện của hai phức hệ này. Nhưng sự giảm diệp tổng hợp β-carotenoid: phytoene synthase lục tố b, vốn chỉ có ở LHC lại cho thấy LED xanh (PDS), cytochrome P450 97A3 (CYP97A3), có lẽ tập trung gia tăng các quang hệ thống với cytochrome P450 97C1 (CYP97C1) và trung tâm phản ứng gắn với cặp diệp lục tố a violaxanthin de-epoxidase (VDE) mạnh mẽ hơn hơn. Thực vậy, chỉ có LED xanh mới nâng cường rất nhiều so với ánh sáng LED trắng hay đỏ khi độ quang hợp gấp đôi (thông qua sự gia tăng chuyển cây Cải mầm từ điều kiện tối sang các phóng thích oxygen ở lá, Bảng 3). Điều này cho ánh sáng LED trắng, xanh hoặc đỏ(19). thấy sự gia tăng tỷ lệ diệp lục tố a/b, cho thấy số lượng các trung tâm phản ứng cũng phải gia Ánh sáng xanh tăng cường tích trữ tinh bột tăng tương ứng nên cường độ quang hợp ở lá trong lá và thân mới tăng mạnh. Ở cây Sâm dây, công bố của Năng lượng từ pha sáng của quang hợp Nguyễn Khắc Hưng và cs (2016) cũng ghi nhận phần lớn được sử dụng trong chu trình Calvin tỷ lệ diệp lục tố a/b tăng cao khi cây tăng trưởng để cố định CO2, tích lũy sinh khối. Sinh khối khô dưới ánh sáng xanh đơn sắc(17). Tuy nhiên, mức ở lá và thân của cây tăng trưởng dưới LED xanh độ ảnh hưởng bởi quá trình quang oxy hóa lên cao khác biệt so với những cây dưới LED đỏ và diệp lục tố còn phụ thuộc vào tỷ lệ giữa diệp lục huỳnh quang (Bảng 2). Các cây dưới nghiệm thức tố tổng số và carotenoid(18). Carotenoid là nhóm này cũng gia tăng chiều cao cây, số lá và diện tích sắc tố phụ có vai trò quan trọng trong chu trình lá so với hai nghiệm thức còn lại (Bảng 1). Ở lá, xanthophyll, giúp phóng thích năng lượng vượt đường tạo ra từ quang hợp có thể tham gia hô quá ngưỡng do các diệp lục tố hấp thu, bảo vệ tế hấp tế bào và tiếp tục các con đường biến dưỡng bào tránh các tổn thương do oxy gen dư thừa từ sau đó hoặc sẽ được tích trữ hay chuyển đi khỏi sự quang hợp quá mức. Ở cây Cốt khí củ, lượng lá. Do đó, cường độ hô hấp thể hiện trạng thái sắc tố sắc tố carotenoid trong lá ở điều kiên LED biến dưỡng sơ cấp của lá. Các ánh sáng LED đơn B - Khoa học Dược 57
  7. Nghiên cứu Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 24 * Số 6 * 2020 sắc đều làm giảm hô hấp lá so với đối chứng. tham gia vào nhóm sắc tố bảo vệ cho lá. Kết quả Trong đó, LED xanh hạ thấp mức hô hấp chỉ còn tương tự với công bố kết quả nghiên cứu của 8% (Bảng 3), cho thấy mức tiêu thụ đường thấp Lê Anh Tuấn & cộng sự (2015) khi xử lý cường hơn 10 lần so với đối chứng. Tuy nhiên, lượng độ ánh sáng cao 7.500 lux, cây Lưỡi rắn đường tổng số trong lá của nghiệm thức LED (Hedyotis corymbosa L.) gia tăng quá trình sinh xanh vẫn giảm khoảng 26% (Bảng 5). Hiện tượng tổng hợp ursolic acid gây kích kháng để bảo vệ này cho thấy có lẽ đường được dùng để tổng cơ thể thực vật(12). Ngược lại, LED đỏ có mức hợp tinh bột hoặc chuyển ra khỏi lá. Điều này năng lượng thấp hơn không gây bất lợi cho sự trùng khớp với kết quả gia tăng tích lũy tinh bột tăng trưởng của cây nên hàm lượng flavonoid ở lá và tăng sinh khối khô ở lá, thân các cây trong lá thấp và không khác biệt so với đối trong điều kiện LED xanh (Bảng 2 và Bảng 5). chứng. Như vậy, dưới tác động của ánh sáng Như vậy ở cường độ ánh sáng 50 µmol xanh, cây Cốt khí củ giữ năng suất quang hợp photon/m²/giây, cây Cốt khí củ in vitro cho thấy cao ở lá, sản phầm đường từ quá trình quang hiệu suất quang hợp được tăng cường dưới ánh hợp được tăng cường tích lũy dưới dạng tinh bột sáng xanh, sản phẩm từ quang hợp được tạo ra và rẽ nhánh để tạo flavonoid. Đây có thể là một nhanh và với mật độ cao các đường C6 và sau cách để cây chống lại các quang oxid hóa và tăng đó tạo tinh bột trong lục lạp hoặc vận chuyển trưởng tốt dưới điều kiện ánh sáng này. đến tích trữ trong thân. Trong khi đó, cây tăng KẾT LUẬN trưởng dưới LED đỏ lại có xu hướng gia tăng sự Ánh sáng đèn LED xanh (450 nm) thúc đẩy tích lũy ở rễ. Điều này cho thấy cây sử dụng lá tăng chiều cao thân, số lượng lá, kích thước lá như là mô dự trữ năng lượng (source) dưới dạng của cây Cốt khí củ in vitro so với LED đỏ và các hạt tinh bột, đóng vai trò như một phin lọc huỳnh quang sau 4 tuần tăng trưởng. Các cây che chắn nhằm giảm tác hại cho quang hệ thống tăng trưởng dưới LED xanh có cường độ hô hấp dưới điều kiện ánh sáng mạnh. Dường như ánh và hàm lượng đường tổng số ở lá thấp, hàm sáng xanh và đỏ có tác động trong việc điều lượng sắc tố bảo vệ và cường độ quang hợp cao khiển hướng xuất nhập sucrose ở cây Cốt khí củ. hơn so với đối chứng. Ánh sáng xanh thúc đẩy Các con đường vận chuyển, xuất nhập sucrose sự tích lũy các sản phẩm quang hợp ở lá và thân; cần các protein vận chuyển trên màng. LED ánh sáng đỏ hướng sản phẩm quang hợp về xanh là tín hiệu cho việc gia tăng sinh tổng hợp phía rễ. Hàm lượng tinh bột và flavonoid trong protein vận chuyển trong khi LED đỏ tăng sự lá các cây dưới LED xanh đều cao hơn so với hai sinh tổng hợp hormon tương tự trường hợp của nghiệm thức còn lại ở cùng cường độ ánh sáng các cây Arabidopsis thaliana(4). 50 µmol photon/m2/giây. Ánh sáng xanh kích thích sinh tổng hợp Lời cảm ơn: Nhóm tác giả chân thành cảm flavonoid ở lá ơn: Lương y Nguyễn Đức Nghĩa đã cung cấp Hàm lượng flavonoid trong lá của cây Cốt vật liệu ban đầu; Công ty cổ phần bóng đèn khí củ gia tăng mạnh dưới ánh sáng xanh (Bảng phích nước Rạng Đông đã tài trợ thiết bị đèn 5). Thông thường, khi gặp điều kiện bất lợi cho LED, Bộ môn Sinh lý thực vật và Trung tâm sự tăng trưởng, thực vật sẽ có xu hướng thúc Nghiên cứu Ứng dụng Công nghệ cao trong đẩy con đường biến dưỡng thứ cấp, tăng cường Nông nghiệp (RCHAA), Trường Đại học Khoa tổng hợp và tích lũy sắc tố và các sản phẩm học Tự nhiên, ĐHQG-HCM đã tạo điều kiện kháng oxyd hóa giúp kích kháng bảo vệ thực để nhóm tác giả triển khai các thí nghiệm. vật(20). Có thể, ánh sáng xanh đóng vai trò như TÀI LIỆU THAM KHẢO một tín hiệu trong sự tăng sinh tổng hợp 1. Duan L, Ruiz-Sola MA, Couso A, Veciana N, Monte E (2020). flavonoid để hỗ trợ kháng stress oxid hóa và Red and blue light differentially impact retrograde signalling 58 B - Khoa học Dược
  8. Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 24 * Số 6 * 2020 Nghiên cứu and photoprotection in rice. Philos Trans R Soc B Biol Sci, 12. Bantis F, Ouzounis T, Radoglou K (2016). Artificial LED 375(1801):20190402. lighting enhances growth characteristics and total phenolic 2. Yamazaki JY, Suzuki T, Maruta E, Kamimura Y (2005). The content of Ocimum basilicum, but variably affects transplant stoichiometry and antenna size of the two photosystems in success. Scientia Horticulturae, 198:277–283. marine green algae, Bryopsis maxima and Ulva pertusa, in 13. Lê Anh Tuấn, Hoàng Thị Thu Thấm, Phan Ngô Hoang (2015). relation to the light environment of their natural habitat. J Exp Phát triển chồi cây lưỡi rắn (Hedyotis corymbosa (L.) Lam) trong Bot, 56(416):1517-1523. điều kiện nuôi cấy in vitro. Phát Triển Khoa Học và Công Nghệ, 3. Bùi Trang Việt (2016). Sinh lý thực vật đại cương, pp.1- 8(5):75-84. 753. Nhà Xuất Bản Đại học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí 14. Wellburn AR (1994). The spectral determination of Minh, TP. Hồ Chí Minh. chlorophylls a and b, as well as total carotenoids, using various 4. Mirzahosseini Z, Shabani L, Sabzalian MR, Dayanandan S solvents with spectrophotometers of different resolution. (2020). Comparative physiological and proteomic analysis of Journal of Plant Physiology, 144(3):307–313. Arabidopsis thaliana revealed differential wound stress 15. Coombs J, Hind G, Leegood RC, Tieszen LL, Vonshak A responses following the exposure to different LED light (1985). Analytical Techniques. In: Techniques in sources. Environ Exp Bot, 169:1-10. bioproductivity and photosynthesis, 2nd ed, pp.219–228. 5. Đoàn Phan Phương Thảo, Lê Anh Tuấn, Phan Ngô Hoang Pergamon, USA. (2020). Ảnh hưởng thidiazuron và ánh sáng đơn sắc trên sự 16. Samatha T, Shyamsundarachary R, Srinivas P, Swamy NR phát triển cụm chồi in vitro cây Cốt khí củ (Polygonum (2012). Quantification of total phenolic and total flavonoid cuspidatum Sieb. et Zucc.). Phát triển Khoa học và Công nghệ contents in extracts of Oroxylum indicum L. Kurz. Asian J Pharm ĐHQG-HCM, 4(2):468-477. Clin Res, 5(4):177–179. 6. Panche AN, Diwan AD, Chandra SR (2016). Flavonoids: An 17. Nguyễn Khắc Hưng, Phạm Bích Ngọc, Nguyễn Thị Thu Hiền, overview. J Nutr Sci, 5(47):1-15. Nguyễn Thị Thúy Hường, Đỗ Thị Gấm, Lê Duy Hùng, Chu 7. Samanta A, Das G, Das S (2011). Roles of flavonoids in plants. Hoàng Hà (2016). Nghiên cứu ảnh hưởng của ánh sáng đơn Int J Pharm Sci Technol, 6(1):12-35. sắc (LED) đến một số đặc điểm sinh lý và hình thái của cây 8. Siipola SM, Kotilainen T, Sipari N, Morales LO, Lindfors AV, Sâm dây (Codonopis sp.) nuôi cấy in vitro. Sinh Học, Robson TM, et al (2015). Epidermal UV-A absorbance and 38(2):220-227. whole-leaf flavonoid composition in pea respond more to solar 18. Hendry GAF, Grime JP (2012). Methods in comparative plant blue light than to solar UV radiation. Plant Cell Environ, ecology: a laboratory manual, pp.1-268. Chapman and Hall, 38(5):941-952. London LD. 9. Lee CC, Chen YT, Chiu CC, Liao WT, Liu YC, David Wang 19. Frede K, Schreiner M, Baldermann S (2019). Light quality- HM (2015). Polygonum cuspidatum extracts as bioactive induced changes of carotenoid composition in pak choi Brassica antioxidaion, anti-tyrosinase, immune stimulation and rapa ssp. chinensis. J Photochem Photobiol B Biol. 193:18-30. anticancer agents. J Biosci Bioeng, 119(4):464-469. 20. Darko E, Heydarizadeh P, Schoefs B, Sabzalian MR (2014). 10. Peng W, Qin R, Li X, Zhou H (2013). Botany, phytochemistry, Photosynthesis under artificial light: The shift in primary and pharmacology and potential application of Polygonum secondary metabolism. Philos Trans R Soc B Biol Sci, cuspidatum Sieb. et Zucc.: A review. J Ethnopharmacol, 369(1640):1-7. 148(3):729-745. 11. Jia W, Chen Z, Zhao Y, Li K, Tichnell B, Tang Z, et al (2019). The study of ultrasound-assisted extraction of flavonoids from Ngày nhận bài báo: 02/07/2020 Polygonum cuspidatum Sieb. et Zucc. Journal of Materials Ngày phản biện nhận xét bài báo: 28/09/2020 Research, 34(19):3254-3262. Ngày bài báo được đăng: 10/12/2020 B - Khoa học Dược 59
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
17=>2