Kết quả khảo sát một số phương pháp kiểm tra đa bội trên m Ngọc Linh (Panax vietnamensis Ha et Grushv.) *Phạm Văn Hiểu, Nguyễn Thị Kiều Linh,Trần Thanh Vy và Nguyễn Xuân DũngTrung tâm Công nghệ Sinh học Thành phố Hồ Chí MinhTÓM TTSâm Ngọc Linh (Panax vietnamensis Ha et Grushv.) là cây dược liệu quý và đặc hữu của Việt Nam. Việc nghiên cứu tạo giống m Ngọc Linh đa bội với hàm lượng dược chất khả năng sinh trưởng gia tăng ý nghĩa rất quan trọng đối với sản xuất. Tuy nhiên, việc kiểm tra đa bội ở sâm Ngọc Linh hiện vẫn chưa được thống nhất về mặt phương pháp. Nghiên cứu này tiến hành thử nghiệm đánh giá một số phương pháp kiểm tra đa bội để phục vụ cho việc sàng lọc cây sâm Ngọc Linh đa bội. Mẫu sâm Ngọc Linh (lá, rễ, thân rễ và phôi) sau khi xử lý đa bội được sử dụng cho kiểm tra thông qua phân tích (1) số ợng lục lạp, kích thước và mật độ khí khổng, (2) số lượng nhiễm sắc th(NST) tế bào đầu rễ và (3) hàm ợng ADN tế bào. Kết qucho thấy tất cả các phương pháp phân tích đều thể xác định được mẫu sâm Ngọc Linh đa bội. Số ợng lục lạp trong tế bào và ch thước kkhổng tăng trong khi mật độ khí khổng giảm mẫu tứ bội so với ỡng bội. Số ợng nhiễm sắc thể đầu rễ mẫu tứ bội (48 NST) tăng 2 lần so với mẫu lưỡng bội (24 NST). Sự gia tăng hàm ợng ADN của mẫu tứ bội (9.41 ± 0.05 pg) so với ỡng bội (4.73 ± 0.04 pg) đạt tỷ lệ tương ứng với mức độ đa bội. Tkhóa: sâm Ngọc Linh, đa bội, dòng chảy tế bào, khí khổng, nhiễm sắc thể, lục lạpTác giả liên hệ: Phạm Văn HiểuEmail: pvhieu.snn@tphcm.gov.vn1. ĐẶT VẤN ĐỀSâm Ngc Linh (Panax vietnamensis Ha et Grushv.) là cây dược liệu quý, có chứa khoảng 52 hợp chất saponin [1], trong đó thành phần M-R2 (thuc nhóm ocotillol saponin) chiếm tới 50% tổng m ợng saponin [2]. m Ngọc Linh đã được sử dụng trong y học cổ truyền từ rất lâu và hiện đang nhận được squan m lớn của cả nkhoa học quan quản lý. Tuy nhiên, do đặc điểm sinh trưởng chậm, sản ợng m Ngọc Linh thu nhận được vẫn còn rất hạn chế. Vì vậy, việc nghiên cứu tạo ra giống sâm Ngọc Linh có những đặc điểm đưc cải thiện về ợc chất sinh trưởng vấn đcấp thiết.Quá trình đa bội hóa đã và đang diễn ra phổ biến trên thực vật theo con đường tự nhiên nhân tạo [3]. c ng đa bội, nhiều n hai bnhiễm sắc thể trong tế bào, xuất hiện phổ biến ở nhiều li thc vật [4-6], mang lại nhiều lợi ích như hội tiến hóa, khả ng tch nghi những nh trạng ưu việt [5, 7, 8]. Kết quả nghn cứu đa bội a trên sâm Panax ginseng C.A. Meyer đã cho thấy s gia tăng sinh khi ch lũy ginsenoside ở rễ bất đnh [9, 10]. Trên đi tượng m Ngọc Linh, Diem et al., (2022) cũng đã thực hiện nghn cứu đa bội thu được cây m Ngọc Linh đa bội với sthay đổi về kiểu hình. Trong đó, việc c định đa bội được thực hiện chyếu thông qua đếm nhiễm sắc thđầu rễ quan sát sthay đổi khí khổng [11]. Thông thưng, mc độ đa bội th đưc c định gián tiếp qua c thay đi (kích thưc, số lưng lc lạp, mật độ) khí khng [12-14] hay trc tiếp qua slưng nhim sc thtrong tế bào đầu r[15]. Ngoài ra, mức đđa bội n có thđưc xác đnh qua việc đo hàm lưng ADN bằng phương pháp dòng chảy tế bào [16]. Tùy thuc o điu kin, đi tưng mc đích nghiên cu, nhà nghiên cu s thnghim và sdng 69Hong Bang International University Journal of ScienceISSN: 2615 - 9686 Tạp chí Khoa học Trường Đại học Quốc tế Hồng Bàng - Số 28 - 3/2024: 69-78DOI: https://doi.org/10.59294/HIUJS.28.2024.587
70Hong Bang Internaonal University Journal of ScienceISSN: 2615 - 9686Tạp chí Khoa học Trường Đại học Quốc tế Hồng Bàng - Số 28 - 3/2024: 69-78phương pháp kim tra phù hp cho vic xác đnh mc đđa bi. Nghiên cu y tiến hành kho sát và đánh giá các phương pháp xác định đa bội dựa trên sthay đổi về khí khng, số ng nhim sắc thvà hàm lưng DNA nhm chn lọc phương pháp phù hp cho vic xác đnh mc đđa bi phc vcho nghiên cu đa bi hoá m Ngọc Linh.2. VT LIỆU PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CU2.1. Vật liệuCây sâm Ngọc Linh in vitro (có , thân, rễ) phôi (ỡng bội và đa bội) được sử dụng làm mẫu cho xác định đa bội. thu nhận tcây in vitro (2 tuần tuổi, nẩy mầm thạt) của đậu nành (Glycine max (L.) Merr.) và đậu Hà Lan (Pisum sativum L.) được sử dụng làm mẫu đối chứng do m ợng ADN đã được xác định với giá trị ơng ứng là 2.5 pg [17] 9.56 pg [18].Mẫu pi sâm Ngọc Linh (đã xử lý đa bội bằng colchichin ở các nồng độ 0.025% - 0.4%, trong 48 giờ nuôi cấy 8 tuần) được sdng cho kiểm tra đa bội bng phương pháp dòng chảy tế bào.2.2. Phương pháp2.2.1. Xác định số lượng lc lạp, kích tớc mật độ khí khngSố lượng lục lạp, kích thước và mật độ khí khổng được c định theo Ordoñez et al. (2017) [15]. Mẫu được cắt tcây sâm Ngọc Linh in vitro (lưng bội đa bội) đặt trên đĩa Petri t giấy ẩm. Sdụng np nhọn, tách biểu bì gần n lá đặt lên lam kính chứa 1 giọt thuốc nhuộm Lugol, đậy lamen lên trên mẫu quan sát ới nh hiển vi quang học tích hợp máy nh (Carl Zeiss Primo tích hợp Carl Zeiss Microscopy GmbH -Axicam 105, Đức) độ phóng đại 100 1000 lần. Số lượng lục lạp ch thước khí khổng được xác định trên 20 khí khổng trong ba ln lặp lại. Mật đkhí khổng được xác định trong vi tờng (FOV) với độ png đại 200 lần trên 10 vi trường trong ba lần lặp lại. Mẫu sâm Ngọc Linh được xác định đa bội khi số lượng lục lạp, kích tớc khí khổng tăng mật độ kkhổng giảm so mẫu lưỡng bội. 2.2.2. c định sợng nhiễm sắc thtế bào đầu rĐầu rễ (2 cm) từ cây sâm Ngọc Linh in vitro được cô lập và ngâm trong dung dch 8-Hydroxyquinol º0.002 M 4C trong thời gian 3 - 5 giờ trước khi rửa với nước (3 ln). Sau đó, mu được ngâm trong dung dch Carnoy (3 methanol: 1 acid acetic) trong vòng 24 tc khi loại bCarnoy bng cách rửa với nước (3 lần). Cuối cùng, mẫu đưc thủy phân trong dung dịch HCl 1.0 N trong º10 phút 60C, rửa lại với nước (3 ln) nm trong dung dịch cồn 70% đsdụng cho đếm nhiễm sc thể [15]. Để chuẩn bị tu bản và đếm nhiễm sắc th, đầu rễ (1-2 mm) đưc nhuộm với acetocarmine 2% (1 giọt) tn lam nh trong 10 phút trước khi bổ sung tm acetic acid 45% (1 git) đậy lamen n. Sau đó, đặt giấy Whatman n trên lamen, ng ngón tay i ép mạnh lên giấy để m dẹt tế o loại bthuốc nhum thừa. Quan sát đếm nhim sắc thtn nh hiển vi quang học tích hp máy ảnh (Carl Zeiss Primo ch hợp Carl Zeiss Microscopy GmbH -Axicam 105, Đức) dưới vật kính 100X.2.2.3. Xác định hàm ợng ADN tế oMẫu lá, rễ, thân rễ và phôi in vitro của m Ngọc Linh, lá đậu nành và lá đậu Hà Lan được cô lập và ºu trữ 4C trong 12 gitớc khi tiến hành phân 2 ch. Sau đó, cắt mẫu lá (0.5 cm)cho vào đĩa Petri chứa 500 µL dung dịch Nuclei Extraction Buffer cắt mẫu trong 15 - 30 giây để m vỡ tế bào. Hn hợp sau khi cắt được lọc qua phin lọc 50 µL (CellTric®filter) vào ng ng 5 mL đloại bmảnh vỡ tế o. Cho thêm 2 mL dung dịch PI o tube chứa dịch lọc và đặt ống o đá lạnh trong 5 phút tc khi sử dụng cho phân ch bằng máy đo ng chảy tế bào (BD FACS, Mỹ). Mẫu lá đu nành đậu Hà Lan được sdụng m đối chứng để hiệu chuẩn máy. Hàm ợng DNA được c định dựa theo công thức trong nghn cứu của Sharma et al., (2007) [19]. m lượng AND (pg) = (F/F)*N00Trong đó:F: Giá trhuỳnh quang của mẫu kho sátF: Giá trị huỳnh quang của mẫu đối chứng0N: m lượng ADN của mẫu đối chứng 0Mức bội thđược c định dựa trên hàm ợng ADN, trong đó thể tứ bi có hàm lượng ADN gấp đôi thể lưỡng bội, thkhảm khi m ợng ADN được thhiện hai giá trí lưỡng bội tbội.
71Hong Bang Internaonal University Journal of ScienceISSN: 2615 - 9686 Tạp chí Khoa học Trường Đại học Quốc tế Hồng Bàng - Số 28 - 3/2024: 69-78n cạnh mẫu lá, rễ, thân rễ pi ã biết tớc đa bội), việc xác định hàm lượng DNA cũng được thực hiện trên 30 mẫu phôi sâm Ngọc Linh đã được xử đa bội bằng colchicin (ca biết mức bội th, được tả phần vật liệu). Tất cả dliệu được pn ch ANOVA một chiều pn hạng Turkey's test (p < 0.05) bằng phần mềm GraphPad Prism 5.0.3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN3.1. Xác định slượng lục lạp, kích tớc mật độ khí khổngKết ququan sát cho thy có sthay đi rõ rt vsố lc lp trong tế bào khí khng, kích thưc và mt đkhí khng gia mu sâm Ngc Linh tbi và lưng bi (Hình 1). Trong đó, mu tbi có slưng lc lp và kích thưc khí khng tăng trong khi mật đkhí khng gim so với mu lưng bội (Bng 1). Phù hp với kết qunày, kết qunghiên cu trên khoai tây (Solanum tuberosum L.) [20] hkhô tho (Prunella vulgaris for. albiflora Nakai) [21]cũng cho thy có sthay đi rõ ràng slc lp tế bào khí khng gia cây lưng bi và tbi. Ngoài ra, nghiên cu Khrolenko et al., 2012 đã xác đnh slc lp 35-52 trong tế bào [22]. Xác đnh mc đbi thda o slưng lc lp trong tế bào khí khng đã trthành phương pháp đưc sdng phbiến khoai y [20, 23] bt đu trin khai trên nhân sâm (Panax ginseng) [22]. Nghiên cu ca Diem et al. (2002) trên sâm Ngc Linh cũng ghi nhn có stăng sng lc lp, ch thưc tế bào và gim mt đkhí khng ca mu tbi so vi lưng bi. Nhng kết qunày cho thấy có thsdng phương pháp kim tra sthay đi vkhí khng đxác đnh mc đbi thca sâm Ngc Linh, tuy nhiên cần n nhc khi áp dng nhng hn chế v mu lá (cây in vitro ng trưng chm nên có lá ít và nh) sử dng cho phân tích khí khng. Hình 1. Sự thay đổi số lượng lục lạp, kích thước vàmật độ khí khổng giữa sâm Ngọc Linh lưỡng bội(A, C) và tứ bội (B, D)
72Hong Bang Internaonal University Journal of ScienceISSN: 2615 - 9686Tạp chí Khoa học Trường Đại học Quốc tế Hồng Bàng - Số 28 - 3/2024: 69-783.2. Xác đnh slưng nhim sc thtế bào đu rKết quchun btiêu bn quan t đã ghi nhn đưc hình nh nhim sc thtương đi rõ ràng, thhin đưc skhác bit hai trưng hp mu lưng bi và tbi (Hình 2). Trong đó, mu tbi 48 nhim sc th, gp hai ln snhim sc th(24) ca mẫu lưng bi. Số lưng nhim sc thể ca sâm Ngọc Linh lưng bi và tbi xác đnh đưc trong trưng hp này cũng phù hp vi kết quđưc công bbi Diem et al. (2022) [11] và Shi et al., 2015 [24]. Mc dù đưc xem là phương pháp chính xác nhất để kim tra trc tiếp mc đđa bội, tuy nhiên vic xác đnh slưng nhim sc thca tế bào đu rthưng bị gii hn về thi gian và lưng mẫu rễ cn cho phân tích đi vi các loi cây tăng trưng chm và khó tạo rễ như sâm Ngc Linh. Ngoài ra, vic đếm nhim sc thể tế bào đu rễ cũng sẽ không khthi khi cn sàng lc nhanh mc đđa bi tn mt lưng ln các loi mô, cơ quan khác mô rễ. Do đó, vic thnghim thêm phương pháp thay thế trong nhng trưng hp này là điu có ý nghĩa quan trng tht scn thiết.3.3. Xác định hàm lượng ADN tế bàoBiểu đồ tương quan hàm lượng ADN và cường độ huỳnh quang thu được khi phân tích mẫu sâm Ngọc Linh lưỡng bội cho thấy các mẫu đối chứng đậu nh, đậu Hà Lan, mẫu sâm Ngọc Linh cường độ huỳnh quang rõ ràng tập trung tại một vị trí, tín hiệu nhiễu rất thấp. Trong đó, giá trị huỳnh quang của mẫu sâm Ngọc Linh đạt mức 450 (so với đối chứng đậu nành - 230) 480 (so với đối chứng đậu Lan- 950) (Hình 3). Kết quả tính toán dựa trên giá trhuỳnh quang thu được cho thấy hàm lượng ADN của mẫu sâm Ngọc Linh lưỡng bội gần như không thay đổi giữa hai trường hợp sử dụng đối chứng khác nhau. Cụ thể, hàm lượng ADN đạt mức 4.87 ± 0.25 pg 4.85 ± 0.11 pg tương ứng cho hai trường hợp sử dụng đối chứng đậu nành đậu Lan. Hình 2. Nhiễm sắc thể sâm Ngọc LinhA. Sâm Ngọc Linh lưỡng bội (2n = 24), B. Sâm Ngọc Linh tứ bội (4n = 48)Bảng 1. Số lượng lục lạp, kích thước và mật độ khí khổng của sâm Ngọc Linh lưỡng bội và tứ bội
Mức đa bội
Số
lượng lục lạp
Chiều dài khí khổng
(µm)
Chiều rộng khí khổng
(µm)
Mật độ
khí khổng/ FOV
Lưỡng bội
19.06
± 0.17
56.56
± 0.29
49.49
± 0.46
189.4
± 1.1
Tứ
bội
32.52
± 0.28***
83.01
± 0.44***
65.27
± 0.07***
121.4
± 0.4***
Số liệu có *** kèm theo biểu hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức p < 0.05
73Hong Bang Internaonal University Journal of ScienceISSN: 2615 - 9686 Tạp chí Khoa học Trường Đại học Quốc tế Hồng Bàng - Số 28 - 3/2024: 69-78Kết quphân tích trên mu sâm Ngc Linh tbi (sdng đi chng đu Hà Lan) thu đưc hàm lưng ADN đt mc 9.41 ± 0.05 pg, gp đôi hàm lưng ADN (đt mc 4.73 ± 0.04 pg) ca mu sâm Ngc Linh lưng bi (Hình 4-A, B). Hình 3. Tương quan hàm lượng ADN và cường độ huỳnh quang của mẫu sâm Ngọc Linh lưỡng bội vàmẫu đối chứng. A. Đối chứng đậu nành (Glycine max), B. Đối chứng đậu Hà Lan (Pisum savum)Hình 4. Tương quan hàm lượng ADN và cường độ huỳnh quang của Sâm Ngọc LinhA. Sâm lưỡng bội và đậu Hà Lan, B. Sâm tứ bội