Luận án tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu đặc điểm sinh học và kỹ thuật nhân giống phục vụ bảo tồn hai loài lan Nghệ tâm (Dendrobium loddigesii Rolfe), Hạc vỹ (Dendrobium aphyllum (Roxb.) Fisher) của Việt Nam

Chia sẻ: Co Ti Thanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:184

Thêm vào BST

Báo xấu

69
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của luận án nhằm nghiên cứu đánh giá các đặc điểm sinh học cơ bản và biện pháp kỹ thuật nhân giống in vitro phục vụ công tác bảo tồn và phát triển hai loài lan quý Nghệ tâm và Hạc vỹ, từng bước góp phần vào sản xuất cây dược liệu, cây cảnh có giá trị của Việt Nam.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu đặc điểm sinh học và kỹ thuật nhân giống phục vụ bảo tồn hai loài lan Nghệ tâm (Dendrobium loddigesii Rolfe), Hạc vỹ (Dendrobium aphyllum (Roxb.) Fisher) của Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THỊ LÀI NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC VÀ KỸ THUẬT NHÂN GIỐNG PHỤC VỤ BẢO TỒN HAI LOÀI LAN NGHỆ TÂM (Dendrobium loddigesii Rolfe), HẠC VỸ (Dendrobium aphyllum (Roxb.) Fisher) CỦA VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - 2019
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THỊ LÀI NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC VÀ KỸ THUẬT NHÂN GIỐNG PHỤC VỤ BẢO TỒN HAI LOÀI LAN NGHỆ TÂM (Dendrobium loddigesii Rolfe), HẠC VỸ (Dendrobium aphyllum (Roxb.) Fisher) CỦA VIỆT NAM Chuyên ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 9 62 01 10 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: 1. GS.TS. Vũ Mạnh Hải 2. TS. Phạm Hương Sơn HÀ NỘI - 2019
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của GS. TS. Vũ Mạnh Hải và TS. Phạm Hương Sơn, sự giúp đỡ của lãnh đạo, cán bộ nghiên cứu thuộc Trung tâm Sinh học Thực nghiệm - Viện Ứng dụng Công nghệ - Bộ Khoa học và Công nghệ; Trung tâm Tài nguyên thực vật. Các thông tin trích dẫn sử dụng trong luận án đều được ghi rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả luận án Nguyễn Thị Lài
ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của các thầy, cô giáo, các tập thể, cá nhân cùng bạn bè đồng nghiệp. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS. TS. Vũ Mạnh Hải và TS. Phạm Hương Sơn đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài và hoàn thiện luận án. Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ban lãnh đạo, các cán bộ nghiên cứu Trung tâm Sinh học Thực nghiệm - Viện Ứng dụng Công nghệ, Trung tâm Tài nguyên thực vật, Ban Đào tạo sau đại học, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này. Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên khích lệ, giúp đỡ về vật chất và tinh thần để tôi hoàn thành quá trình học tập và nghiên cứu. Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả luận án Nguyễn Thị Lài
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................................. i LỜI CẢM ƠN....................................................................................................................... ii MỤC LỤC ........................................................................................................................... iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .......................................................................................... vi DANH MỤC BẢNG........................................................................................................... vii DANH MỤC HÌNH ............................................................................................................ ix MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................................. 4 1.1 Nguồn gốc và phân bố của hai loài lan Nghệ tâm (D. loddigesii) và Hạc vỹ (D. aphyllum) của Việt Nam .................................................................................. 4 1.2 Một số đặc điểm thực vật học chính của hai loài lan Nghệ tâm (D. loddigesii) và Hạc vỹ (D. aphyllum) .................................................................................. 4 1.3 Yêu cầu điều kiện ngoại cảnh của chi lan Hoàng thảo (Dendrobium) .............. 5 1.4 Giá trị sử dụng và thực trạng khai thác hai loài lan Nghệ tâm (D. loddigesii) và Hạc vỹ (D. aphyllum) ở Việt Nam ................................................................... 6 1.5 Tình hình sản xuất và tiêu thụ lan Hoàng thảo (Dendrobium) trên thế giới và ở Việt Nam .......................................................................................................... 7 1.5.1 Sản xuất và tiêu thụ lan Hoàng thảo (Dendrobium) trên thế giới ............... 7 1.5.2 Sản xuất và tiêu thụ hoa lan Hoàng thảo (Dendrobium) ở Việt Nam ......... 8 1.6 Cơ sở khoa học về nhân giống và tạo hạt giống nhân tạo ................................. 9 1.6.1 Bảo tồn hoa lan............................................................................................ 9 1.6.2 Các kỹ thuật về nhân giống và tạo hạt giống nhân tạo hoa lan ................. 10 1.7 Nghiên cứu thực vật học và nhân giống lan Hoàng thảo (Dendrobium) trên thế giới và ở Việt Nam ......................................................................................... 20 1.7.1 Nghiên cứu thực vật học và nhân giống lan Hoàng thảo (Dendrobium) trên thế giới ................................................................................................................ 20 1.7.2 Nghiên cứu thực vật học và nhân giống lan Hoàng thảo (Dendrobium) ở Việt Nam ............................................................................................................ 33 CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP ....................................... 39 NGHIÊN CỨU ................................................................................................................... 39 2.1 Vật liệu nghiên cứu .......................................................................................... 39 2.2 Nội dung nghiên cứu ....................................................................................... 41
iv 2.2.1 Nghiên cứu đặc điểm sinh học của hai loài lan Nghệ tâm (D. loddigesii) và Hạc vỹ (D. aphyllum) ......................................................................................... 41 2.2.2 Nghiên cứu kỹ thuật nhân giống in vitro, kỹ thuật tạo hạt nhân tạo và nhân giống in vitro từ hạt nhân tạo sau bảo quản lan Nghệ tâm (D. loddigesii) và Hạc vỹ (D. aphyllum) phục vụ cho công tác bảo tồn ................................................ 41 2.2.3 Nghiên cứu kỹ thuật chăm sóc cây con lan Nghệ tâm (D. loddigesii) và Hạc vỹ (D. aphyllum) in vitro giai đoạn vườn ươm .................................................. 42 2.2.4 Nghiên cứu kỹ thuật chăm sóc lan Nghệ tâm (D. loddigesii) và Hạc vỹ (D. aphyllum) giai đoạn vườn sản xuất .................................................................... 42 2.3 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 43 2.4 Các chỉ tiêu theo dõi ....................................................................................... 52 2.5 Điều kiện thí nghiệm ....................................................................................... 53 2.6 Phương pháp xử lý số liệu ............................................................................... 54 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................................ 55 3.1 Đặc điểm sinh học của lan Nghệ tâm (D. loddigesii) và Hạc vỹ (D. aphyllum) ........................................................................................................ 55 3.1.1 Đặc điểm hình thái học của lan Nghệ tâm và Hạc vỹ .............................. 55 3.1.2 Cấu tạo vi phẫu của hai loài lan Nghệ tâm và Hạc vỹ .............................. 59 3.1.3 Một số thành phần hóa sinh cơ bản của lan Nghệ tâm (D. loddigesii) và Hạc vỹ (D. aphyllum) ................................................................................................ 67 3.2 Nghiên cứu biện pháp kỹ thuật nhân giống in vitro, tạo hạt giống nhân tạo và nhân giống in vitro từ hạt nhân tạo sau bảo quản hai loài lan Nghệ tâm (D. loddigesii) và Hạc vỹ (D. aphyllum) .............................................................. 69 3.2.1 Xác định chất khử trùng và thời gian khử trùng của mẫu nuôi cấy .......... 69 3.2.2 Nghiên cứu tạo vật liệu protocorm like bodies (PLBs) từ lát mỏng tế bào nằm ngang (tTCL) .............................................................................................. 71 3.2.3 Tái sinh chồi từ protocorm like bodies (PLBs) ......................................... 74 3.2.4 Nghiên cứu tạo cây in vitro hoàn chỉnh .................................................... 79 3.2.5 Nghiên cứu kỹ thuật tạo hạt nhân tạo........................................................ 84 3.2.6 Nghiên cứu kỹ thuật bảo quản hạt nhân tạo .............................................. 90 3.2.7 Nghiên cứu khả năng nhân giống in vitro của hạt nhân tạo sau bảo quản 99 3.2.8 Nghiên cứu tạo cây in vitro hoàn chỉnh từ hạt hạt nhân tạo sau bảo quản .................................................................................................................. 103 3.3 Nghiên cứu kỹ thuật chăm sóc cây con lan Nghệ tâm (D. loddigesii) và Hạc vỹ (D. aphyllum) in vitro giai đoạn vườn ươm ................................................. 108
v 3.3.1 So sánh sinh trưởng của cây nhân giống in vitro truyền thống và cây nhân giống in vitro từ hạt nhân tạo sau bảo quản ..................................................... 109 3.3.2 Nghiên cứu xác định thời vụ ra ngôi cây con in vitro giai đoạn vườn ươm .................................................................................................................. 111 3.3.3 Nghiên cứu xác định giá thể cho cây con in vitro ở giai đoạn vườn ươm .................................................................................................................. 112 3.3.4 Nghiên cứu bổ sung chế phẩm dinh dưỡng cho cây con in vitro ở giai đoạn vườn ươm ......................................................................................................... 115 3.4 Nghiên cứu kỹ thuật chăm sóc cây lan Nghệ tâm (D. loddigesii) và Hạc vỹ (D. aphyllum) giai đoạn vườn sản suất ............................................................... 118 3.4.1 Nghiên cứu xác định giá thể cho cây ở giai đoạn vườn sản xuất ............ 118 3.4.2 Nghiên cứu chế độ dinh dưỡng cho cây lan ở giai đoạn vườn sản suất .. 120 3.4.3 Nghiên cứu bổ sung Superthrive cho cây lan ở giai đoạn vườn sản xuất ................................................................................................................... 122 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .............................................................................................. 128 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN .. 130 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 131 PHỤ LỤC.......................................................................................................................... 148
vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ABA Abscisic Acid ADN Axit DeoxyriboNucleic BA 6-Benzylaminopurine CITES Convention on International Trade in Endangered Species CV (%) Hệ số biến động (Coeffient of Variants) EDTA Ethylene Diamine Tetraacetate FDA Fluorescein Diacetate HV Hạc vỹ (Dendrobium aphyllum (Roxb.) Fisher) IBA Indole Butyric Acid IUCN International Union for Conservation of Nature 2iP 2-isopentyl Adenine αNAA α-Naphthalene Acetic Acid Kin Kinetin (6-furfuryl-aminopurine) KC Knudson C (1946) LSD Least significiant difference (Sai số tối thiểu có ý nghĩa) MS Murashige and Skoog (1962) ND New Dogashima (1998) NT Nghệ tâm (Dendrobium loddigesii Rolfe) OD Optical Density PAA Phenoxy Acetic Acid PLBs Protocorm like bodies SH Schenk and Hildebrandt (1972) TCLs Thin cell layers – Các lát mỏng tế bào tTCL Traverse thin cell layer- Lát mỏng tế bào nằm ngang TDZ Thidiazuron (N-phenyl-N,-1,2,3-thiadiazol-5-ylurea) TTC Tetrazolium TNDTTV Tài nguyên di truyền thực vật THT Than hoạt tính UNCED United Nations Conference on Environment and Development (Hội nghị Liên Hiệp quốc về môi trường và phát triển) VW Vacin and Went (1949)
vii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Đặc điểm thực vật chính của hai loài lan nghiên cứu .................................. 4 Bảng 3.1 Đặc điểm hình thái rễ, lá và thân của lan Nghệ tâm và Hạc vỹ................. 56 Bảng 3.2 Đặc điểm hình thái hoa của hai loài lan Nghệ tâm và Hạc vỹ................... 57 Bảng 3.3 Kích thước các lớp mô trong cấu tạo vi phẫu rễ Nghệ tâm và Hạc vỹ ...... 61 Bảng 3.4 Cấu tạo vi phẫu thân Nghệ tâm và Hạc vỹ ................................................ 63 Bảng 3.5 Cấu tạo vi phẫu lá Nghệ tâm và Hạc vỹ .................................................... 64 Bảng 3.6 Kết quả định lượng một số thành phần hóa sinh cơ bản có trong hai loài lan Nghệ tâm và Hạc vỹ ....................................................................................... 68 Bảng 3.7 Ảnh hưởng của thời gian khử trùng NaOCl lên mẫu cấy .......................... 69 Bảng 3.8 Ảnh hưởng của chất kháng sinh cefotaxime (cef) và 3% NaOCl đến khả năng sống và vô trùng của mẫu cấy ................................................................ 70 Bảng 3.9 Ảnh hưởng của BA .................................................................................... 72 Bảng 3.10 Ảnh hưởng của tổ hợp (BA + αNAA) đến khả năng tạo PLBs từ lát mỏng tế bào nằm ngang (tTCL) ................................................................................ 73 Bảng 3.11 Ảnh hưởng của tổ hợp (BA + IBA) đến khả năng tái sinh chồi từ PLBs 75 Bảng 3.12 Ảnh hưởng của dịch nghiền bí ngô đến khả năng tái sinh chồi từ PLBs 76 Bảng 3.13 Ảnh hưởng của bột tảo Spirulina đến khả năng tái sinh chồi từ PLBs ... 77 Bảng 3.14 Ảnh hưởng của IBA đến khả năng tạo rễ chồi lan Nghệ tâm và Hạc vỹ in vitro ................................................................................................................. 79 Bảng 3.15 Ảnh hưởng của PAA đến khả năng tạo rễ chồi Nghệ tâm và Hạc vỹ .... 80 Bảng 3.16 Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch sodium alginate và CaCl2.2H2O đến sự hình thành vỏ hạt nhân tạo lan Nghệ tâm và Hạc vỹ ...................................... 86 Bảng 3.17 Ảnh hưởng của nồng độ sodium alginate (%) và CaCl2.2H2O (mM) đến tỷ lệ nảy mầm của hạt nhân tạo lan Nghệ tâm và Hạc vỹ................................... 86 Bảng 3.18 Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc với dung dịch 100 mM CaCl2.2H2O đến khả năng nảy mầm và khả năng sinh trưởng của hạt nhân tạo ....................... 87 Bảng 3.19 Ảnh hưởng của BA, tổ hợp BA + IBA đến khả năng nảy mầm và sinh trưởng của hạt nhân tạo .................................................................................. 89 Bảng 3.20 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến thời gian bảo quản của hạt nhân tạo .......... 91 Bảng 3.21 Ảnh hưởng của nồng độ ABA đến thời gian bảo quản của hạt nhân tạo lan Nghệ tâm ......................................................................................................... 93
viii Bảng 3.22 Ảnh hưởng của nồng độ ABA đến thời gian bảo quản của hạt nhân tạo lan Hạc vỹ ............................................................................................................. 94 Bảng 3.23 Ảnh hưởng của natri benzoat, topsin - M và carbendazim đến khả năng sống sót của hạt nhân tạo sau bảo quản lan Nghệ tâm ................................... 96 Bảng 3.24 Ảnh hưởng của natri benzoat, topsin - M và carbendazim đến khả năng sống sót của hạt nhân tạo sau bảo quản lan Hạc vỹ........................................ 97 Bảng 3.25 Ảnh hưởng của tổ hợp BA + PAA đến quá trình nhân nhanh protocorm và chồi sau bảo quản.......................................................................................... 100 Bảng 3.26 Ảnh hưởng của dịch nghiền cà chua đến khả năng nhân nhanh protocorm và chồi của hạt nhân tạo sau quá trình bảo quản .......................................... 102 Bảng 3.27 Ảnh hưởng của PAA đến khả năng tạo rễ của chồi ............................... 104 Bảng 3.28 Sinh trưởng của cây nhân giống in vitro truyền thống và cây nhân giống in vitro từ hạt nhân tạo sau bảo quản ............................................................ 109 Bảng 3.29 Ảnh hưởng của các thời vụ ra cây đến tỷ lệ sống và khả năng sinh trưởng của cây in vitro giai đoạn vườn ươm ............................................................ 111 Bảng 3.30 Ảnh hưởng của giá thể đến khả năng sinh trưởng của cây in vitro ở giai đoạn vườn ươm ............................................................................................. 113 Bảng 3.31 Ảnh hưởng của một số loại chế phẩm dinh dưỡng khác nhau đến khả năng sinh trưởng của cây in vitro giai đoạn vườn ươm......................................... 116 Bảng 3.32 Ảnh hưởng của loại giá thể đến khả năng sinh trưởng của lan Nghệ tâm và Hạc vỹ giai đoạn vườn sản suất .................................................................... 118 Bảng 3.33 Ảnh hưởng của một số loại chế phẩm dinh dưỡng đến khả năng sinh trưởng của lan Nghệ tâm giai đoạn vườn sản suất ................................................... 120 Bảng 3.34 Ảnh hưởng của loại chế phẩm dinh dưỡng đến khả năng sinh trưởng của lan Hạc vỹ giai đoạn vườn sản suất .............................................................. 121 Bảng 3.35 Ảnh hưởng của liều lượng phun Superthrive đến khả năng khả năng sinh trưởng của lan Nghệ tâm ở giai đoạn vườn sản suất .................................... 123 Bảng 3.36 Ảnh hưởng của liều lượng phun Superthrive đến khả năng khả năng sinh trưởng của lan Hạc vỹ ở giai đoạn vườn sản suất ......................................... 124
ix DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cây hoa lan Nghệ tâm và Hạc vỹ ................................................................. 5 Hình 3.1 Thân, lá và rễ cây Nghệ tâm (D. loddigesii) .............................................. 55 Hình 3.2 Thân, lá và rễ cây Hạc vỹ (D. aphyllum) ................................................... 55 Hình 3.3 Lát cắt ngang qua rễ Nghệ tâm và Hạc vỹ ................................................. 60 Hình 3.4 Lát cắt ngang qua thân Nghệ tâm và Hạc vỹ ............................................. 62 Hình 3.5 Lát cắt ngang qua lá Nghệ tâm và Hạc vỹ ................................................. 64 Hình 3.6 Đặc điểm hình thái và cấu tạo hoa của Nghệ tâm và Hạc vỹ..................... 66 Hình 3.7 Mẫu nảy chồi sau 6 tuần nuôi cấy .............................................................. 71 Hình 3.8 Khả năng phát sinh PLBs từ tTCL ............................................................. 74 Hình 3.9 Tái sinh chồi từ PLBs ................................................................................. 78 Hình 3.10 Tạo cây lan Nghệ tâm in vitro hoàn chỉnh ............................................... 81 Hình 3.11 Tạo cây lan Hạc vỹ in vitro hoàn chỉnh ................................................... 81 Hình 3.12 Sơ đồ tóm tắt quy trình nhân giống lan Nghệ tâm bằng phương pháp nuôi cấy mô tế bào .................................................................................................. 83 Hình 3.13 Sơ đồ tóm tắt quy trình nhân giống lan Hạc vỹ bằng phương pháp nuôi cấy mô tế bào......................................................................................................... 84 Hình 3.14 Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc với dung dịch 100 mM CaCl2.2H2O đến khả năng nảy mầm của hạt nhân tạo ............................................................... 88 Hình 3.15 A - protocorm like bodies; B, C - hạt nhân tạo; D - Hạt nhân tạo được bảo quản (sau 24 tuần) ........................................................................................... 98 Hình 3.16 Sơ đồ tóm tắt quy trình tạo hạt giống nhân tạo hai loài lan Nghệ tâm và Hạc vỹ ............................................................................................................. 99 Hình 3.17 Ảnh hưởng của dịch nghiền cà chua đến khả năng nhân nhanh protocorm của hạt nhân tạo sau quá trình bảo quản ....................................................... 103 Hình 3.18 Nhân nhanh protocorm và chồi sau quá trình bảo quản hạt giống nhân tạo.................................................................................................................. 103 Hình 3.19 Ảnh hưởng của PAA đến khả năng tạo rễ của chồi lan Nghệ tâm ........ 105 Hình 3.20 Ảnh hưởng của PAA đến khả năng tạo rễ của lan Hạc vỹ ..................... 105 Hình 3.21 Cây in vitro đưa ra vườn ươm ................................................................ 106 Hình 3.22 Sơ đồ tóm tắt quy trình nhân giống in vitro sau bảo quản hạt nhân tạo lan Nghệ tâm và Hạc vỹ ..................................................................................... 108
x Hình 3.23 Sinh trưởng của cây nhân giống in vitro từ hạt nhân tạo sau bảo quản và cây nhân giống in vitro thông thường ........................................................... 110 Hình 3.24 Ảnh hưởng của các thời vụ ra cây đến tỷ lệ sống của cây in vitro ........ 112 ở giai đoạn vườn ươm ............................................................................................ 112 Hình 3.25 Ảnh hưởng của giá thể đến tỷ lệ sống của cây in vitro ở giai đoạn vườn ươm ............................................................................................................... 114 Hình 3.26 Cây in vitro lan Nghệ tâm giá thể rêu + đá bọt (50:50) ......................... 114 Hình 3.27 Cây in vitro lan Hạc vỹ trên giá thể rêu + xơ dừa (70:30) ..................... 115 Hình 3.28 Ảnh hưởng của loại chế phẩm dinh dưỡng đến chiều cao của cây in vitro giai đoạn vườn ươm ...................................................................................... 116 Hình 3.29 Ảnh hưởng của loại chế phẩm dinh dưỡng đến khả năng sinh trưởng của cây in vitro giai đoạn vườn ươm................................................................... 117 Hình 3.30 Ảnh hưởng của loại giá thể đến chiều cao cây của lan Nghệ tâm và Hạc vỹ giai đoạn vườn sản suất ................................................................................ 119 Hình 3.31 Ảnh hưởng của một số loại chế phẩm dinh dưỡng đến đường kính thân của lan Nghệ tâm và Hạc vỹ giai đoạn vườn sản suất......................................... 122 Hình 3.32 Ảnh hưởng của liều lượng phun Superthrive đến chiều cao cây của lan Nghệ tâm và Hạc vỹ ở giai đoạn vườn sản suất ........................................... 124 Hình 3.33 Thí nghiệm phun Superthrive trên cây lan Nghệ tâm ........................... 125 Hình 3.34 Thí nghiệm phun Superthrive trên cây lan Hạc vỹ ................................ 125 Hình 3. 35 Sơ đồ tóm tắt quy trình kỹ thuật trồng hai loài lan Nghệ tâm và Hạc vỹ in vitro ở giai đoạn vườn ươm và vườn sản xuất .............................................. 127
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Chi Hoàng thảo (Dendrobium) là một trong những chi lớn nhất của họ Lan (Orchidaceae), ước tính có khoảng 1.184 loài (Leitch et al., 2009) và được phân bố từ vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới châu Á Thái Bình Dương đến New Zealand (Govaerts et al., 2011). Ở Việt Nam, chi lan Hoàng thảo có khoảng 110 loài (Leonid et al., 2013) và được đánh giá cao vì hoa có sự đa dạng về kiểu dáng, màu sắc, hoa nở vào nhiều thời điểm khác nhau với độ bền dài, có thể lên đến 10 tuần. Cũng chính vì vậy mà nhiều loài lan thuộc chi Dendrobium ở Việt Nam đã bị khai thác cạn kiệt phục vụ nhu cầu trang trí, thưởng ngoạn. Ngoài giá trị làm cảnh, một số loài Dendrobium còn được sử dụng làm thực phẩm, đồ uống, gia vị, hương thơm, thuốc chữa bệnh và cả trong đời sống tinh thần như nghệ thuật, tôn giáo (Arditti and Pridgeon, 2013). Nghệ tâm (Dendrobium loddigesii Rolfe) và Hạc vỹ (Dendrobium aphyllum (Roxb.) Fisher) thuộc chi Hoàng thảo (Dendrobium) là hai loài lan rừng đẹp, có giá trị y học và giá trị thương mại cao. Theo y học cổ truyền Trung Quốc, Nghệ tâm có tác dụng ngăn ngừa tế bào ung thư dạ dày, ung thư phổi, chất chống đông máu (Tsai et al., 2010); ung thư tuyến giáp, ung thư tuyến tiền liệt, ung thư thực quản, ung thư tuyến tụy, có tác dụng điều trị bệnh tiểu đường (Veronika Cakova et al., 2017); làm trắng da (Ho Kyung Jung et al., 2015). Hạc vỹ dùng trị ho, đau họng, bỏng lửa, toàn cây điều trị kinh phong trẻ em, ăn uống bị ngộ độc (Sách Đỏ Việt Nam, 2007). Trong xu thế nhu cầu sử dụng làm cây hoa cảnh và dược liệu tăng mạnh những năm gần đây, hai loài Nghệ tâm và Hạc vỹ đã bị khai thác ồ ạt, dẫn đến nguồn nguyên liệu đang trở nên cạn kiệt. Mặt khác, do tỷ lệ nảy mầm từ hạt trong tự nhiên rất thấp và vùng phân bố của Nghệ tâm và Hạc vỹ bị thu hẹp nên hai loài lan này đang trong tình trạng gần như mất dần trong tự nhiên và được đưa vào Sách Đỏ Việt Nam năm 2007 (Nguyễn Tiến Hiệp et al., 2009) và hạng mục IUCN (Romand-Monnier, 2013) phải được bảo vệ. Vì vậy, việc nghiên cứu công nghệ nhân giống phục vụ cho công tác bảo tồn và phát triển hai loài lan này là rất cần thiết. Một trong các biện pháp hữu hiệu để nhân nhanh và bảo tồn các loài lan quý hiếm nói chung và Nghệ
2 tâm, Hạc vỹ nói riêng là kỹ thuật nhân giống in vitro và tạo hạt giống nhân tạo, kéo dài quá trình bảo quản và cung cấp hạt giống cho sản xuất. Nhằm góp phần làm phong phú nguồn dược liệu quý của Việt Nam, làm đẹp môi trường cảnh quan, nâng cao thu nhập cho người trồng lan, chúng tôi thực hiện đề tài:“Nghiên cứu đặc điểm sinh học và kỹ thuật nhân giống phục vụ bảo tồn hai loài lan Nghệ tâm (Dendrobium loddigesii Rolfe), Hạc vỹ (Dendrobium aphyllum (Roxb.) Fisher) của Việt Nam”. 2. Mục tiêu của đề tài Nghiên cứu đánh giá các đặc điểm sinh học cơ bản và biện pháp kỹ thuật nhân giống in vitro phục vụ công tác bảo tồn và phát triển hai loài lan quý Nghệ tâm và Hạc vỹ, từng bước góp phần vào sản xuất cây dược liệu, cây cảnh có giá trị của Việt Nam. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học Các kết quả nghiên cứu của đề tài cung cấp dữ liệu khoa học có giá trị về một số biện pháp kỹ thuật nhân giống dựa trên các đặc điểm sinh học của hai loài lan Nghệ tâm và Hạc vỹ, góp phần bảo tồn, khai thác và phát triển chúng một cách phù hợp trong điều kiện Việt Nam. Các kết quả nghiên cứu có tính hệ thống về đặc điểm nông sinh học, dược tính và công nghệ tạo hạt giống nhân tạo lan Nghệ tâm và Hạc vỹ là nguồn tư liệu có giá trị, làm cơ sở cho các nghiên cứu và ứng dụng tiếp theo, bổ sung vào tài liệu giảng dạy chuyên ngành trong các trường đại học, các chương trình phổ biến kiến thức cho cộng đồng. 3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Kết quả đề tài đã góp phần tích cực vào công tác bảo tồn hai loài lan dược liệu quý Nghệ tâm và Hạc vỹ của Việt Nam thông qua việc thu thập và lưu giữ với đầy đủ các thông tin bộ giống gốc bản địa. Sử dụng kỹ thuật nuôi cấy in vitro, đề tài đã nhân giống và tạo được hạt giống nhân tạo cùng số lượng lớn cây giống sạch bệnh, khỏe với hệ số nhân cao, góp phần mở rộng diện tích trồng hai loài lan Nghệ tâm và Hạc vỹ cho mục đích sản xuất dược phẩm và mỹ phẩm phục vụ nội tiêu và hướng tới xuất khẩu với hiệu quả kinh tế cao.
3 4. Những đóng góp mới của đề tài - Đề tài là công trình nghiên cứu có hệ thống về các đặc điểm hình thái, cấu trúc vi phẫu và thành phần hóa sinh của hai loài lan Nghệ tâm (D. loddigesii) và Hạc vỹ (D. aphyllum) có giá trị làm thuốc và làm cảnh cao. - Đã xây dựng được quy trình nhân giống in vitro cho hai loài lan quý Nghệ tâm và Hạc vỹ phù hợp với điều kiện của Việt Nam, dễ áp dụng với nguồn nguyên vật liệu trong nước nên có tính khả thi cao. - Quy trình tạo hạt giống nhân tạo và nhân giống in vitro sau bảo quản hạt hai loài lan đã kéo dài được thời gian bảo quản với tỷ lệ hạt nảy mầm từ 68% đến 70%, chi phí thấp và giữ được đặc tính giống. - Đã xác định được các biện pháp kỹ thuật cơ bản trong sản xuất cây giống in vitro và vườn sản xuất làm cơ sở để xây dựng quy trình công nghệ hoàn chỉnh về kỹ thuật sản suất hai loài lan Nghệ tâm và Hạc vỹ ở Việt Nam.
4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Nguồn gốc và phân bố của hai loài lan Nghệ tâm (D. loddigesii) và Hạc vỹ (D. aphyllum) của Việt Nam Chi Hoàng thảo (Dendrobium) được đặt tên vào năm 1799, Dendrobium được hiểu là lan sống trên cây, tiếng Việt Nam gọi là lan Hoàng thảo (Trần Duy Quý, 2005). Theo Trần Hợp (1998); Leitch et al., (2009) lan Hoàng thảo thuộc chi Hoàng thảo (Dendrobium), họ phong lan (Orchidaceae), bộ lan (Orchidales), phân lớp Hành (Liliidae), lớp một lá mầm (Liliopsida). Các loài lan Hoàng thảo có mặt ở tất cả các vùng sinh thái trong cả nước, phân bố chủ yếu ở vùng núi suốt từ Bắc vào Nam và trên một số đảo ven biển Việt Nam. Các đại diện của chi Hoàng thảo chủ yếu sống phụ sinh trên thân hoặc các cành cây ở trong rừng hoặc trên các hốc mùn trên đá, thường ở nơi ẩm, mọc ở độ cao 500 - 1500m so với mực nước biển, nhưng đôi khi mọc ở độ cao 200m hoặc tới 2000m (Dương Đức Huyến, 2007). Trên thế giới lan Nghệ tâm phân bố ở Trung Quốc, Lào. Ở Việt Nam phân bố tại Thái Nguyên, Hà Giang, Lai Châu, Nghệ An (Averyanov et al., 2005). Lan Hạc vỹ phân bố ở Ấn Độ, Nepan, Butan, Trung Quốc, Mianma, Thái Lan, Lào, Malaixia và ở Việt Nam phân bố tại Lâm Đồng, Khánh Hòa, Lào Cai, Bắc Cạn, Ninh Thuận (Averyanov et al., 2005; Sách đỏ Việt Nam, 2007). 1.2 Một số đặc điểm thực vật học chính của hai loài lan Nghệ tâm (D. loddigesii) và Hạc vỹ (D. aphyllum) Một số đặc điểm thực vật chính của hai loài lan Nghệ tâm và Hạc vỹ được trình bày ở bảng 1.1 và minh họa ở hình 1.1. Bảng 1.1 Đặc điểm thực vật chính của hai loài lan nghiên cứu Đặc điểm Nghệ tâm (D. loddigesii) Hạc vỹ (D. aphyllum) Lan sống phụ sinh, mọc bụi Lan sống phụ sinh, thân Thân nhỏ, thân mềm buông xuống dài buông xuống, mảnh dài 100 cm. (Trần Hợp, 1998).
5 10 - 20 cm, có đốt thưa (Trần Hợp, 1998). Lá thuôn hình giáo, dài 4 - 6 Lá xếp thành hình mác Lá cm, rộng 1 - 2 cm, dễ rụng (Trần nhọn, dài 6 - 8 cm, rộng 1,5 - 2 Hợp, 1998). cm (Sách Đỏ Việt Nam, 2007). Cụm hoa mọc ở nách lá, 1 - 2 Cụm hoa bên, 1 - 3 hoa, hoa, mọc trên các thân mang lá, mọc suốt dọc chiều dài thân màu hơi đậm (gân đỏ) có đốm không mang lá, màu tím nhạt đậm. Cánh môi tròn, mép có hay hơi trắng. Cánh môi màu Hoa nhiều lông mịn và ở giữa có màu vàng nhạt có 3 gân. Mùa hoa vàng nghệ. Mùa hoa tháng 4 - 8 tháng 4 - 5 (Trần Hợp, 1998; (Trần Hợp, 1998; Zhu Guanghua Sách Đỏ Việt Nam, 2007). et al., 2009). Lan Nghệ tâm (D. loddigesii) Lan Hạc vỹ (D. aphyllum) Hình 1.1 Cây hoa lan Nghệ tâm và Hạc vỹ (Nguồn ảnh: Nguyễn Thị Lài - Trung tâm Sinh học Thực nghiệm) 1.3 Yêu cầu điều kiện ngoại cảnh của chi lan Hoàng thảo (Dendrobium) - Nhiệt độ Lan Hoàng thảo thuộc loại cây ưa ấm, sinh trưởng tốt ở nhiệt độ 24 - 330C. Dưới
6 120C và trên 370C đều làm chậm và ảnh hưởng lớn đến sự ra hoa của cây, do đó ở các tỉnh phía Bắc có mùa đông lạnh và mùa hè nóng phải hạn chế tác động xấu của nhiệt độ, như mùa đông che phủ nilon quanh nhà trồng lan hoặc bổ sung ánh sáng nhân tạo...mùa hè che lưới phản quang, có hệ thống tưới phun thích hợp, để tạo điều kiện thông thoáng trong nhà lan giúp cho cây sinh trưởng phát triển tốt (Nguyễn Thị Kim Lý, 2009). - Ẩm độ Độ ẩm thích hợp cho lan Hoàng thảo từ 50 - 75%. Độ ẩm dưới 50% Hoàng thảo phát triển kém. Nhiệt độ, ánh sáng và độ ẩm có liên quan hài hòa và mật thiết với nhau để cây sinh trưởng và phát triển tối ưu. Trong những tháng mùa hè cần tăng độ ẩm lên bằng cách phun nước thường xuyên (Sushanta Kumar Naik and Usha Bharathi, 2012). - Ánh sáng Chi lan Hoàng thảo thuộc loại cây ưa sáng, có thể chịu được ánh nắng trực tiếp. Cường độ ánh sáng để cây tăng trưởng và ra hoa tốt nhất là 25.000 - 30.000 lux. Nơi có cường độ ánh sáng quá cao, cần che bóng. Ánh sáng tối ưu sẽ làm cho hoa nở đẹp và bền, thiếu ánh sáng sẽ làm cho lá chuyển sang màu xanh nhạt. Ánh sáng quá cao sẽ làm các đầu lá chuyển từ màu vàng - trắng rồi tới màu nâu, mặt dưới của lá xuất hiện những vết đốm gọi là vết cháy nắng (Sushanta Kumar Naik and Usha Bharathi, 2012). 1.4 Giá trị sử dụng và thực trạng khai thác hai loài lan Nghệ tâm (D. loddigesii) và Hạc vỹ (D. aphyllum) ở Việt Nam Chi Hoàng thảo (Dendrobium) lớn thứ hai trong họ lan, có khoảng 1.184 loài và đã được lai tạo thêm rất nhiều loài mới, phân bố ở các vùng nhiệt đới, tập trung nhiều ở Châu Á và Châu Úc. Nếu ở các nước Nam Mỹ tự hào về các loài thuộc chi Cattleya tuyệt đẹp, thì các nước Đông Nam Á cũng hãnh diện về chi Hoàng thảo vô cùng phong phú, đa dạng về kiểu dáng hoa, nhiều loài có hương thơm, hoa rất bền từ 45 - 60 ngày, có loài tới 70 ngày, thậm chí có loài nở suốt quanh năm bởi các chồi hoa mới luôn thay thế các chồi hoa cũ. Chi lan Hoàng thảo có khả năng thích nghi rộng với điều kiện sống, phân bố rất rộng nên có ý nghĩa thương mại lớn.
7 Trong y học cổ truyền lan Nghệ tâm có tác dụng chống tế bào ung thư dạ dày và ung thư phổi, chất chống đông máu (Tsai et al., 2010), điều trị bệnh tiểu đường type 2 (Zhang et al., 2011). Lan Hạc vỹ có tác dụng trị ho, đau họng, trị phong kinh ở trẻ em, ăn uống bị ngộ độc (Sách Đỏ Việt Nam, 2007). Bộ phận được sử dụng làm dược liệu của hai loài lan này chủ yếu là thân lá. Lan Nghệ tâm và Hạc vỹ không chỉ được tiêu thụ trong nước mà còn được các thương lái Trung Quốc thu gom và xuất khẩu tiểu ngạch. Giá của các cây lan này được bán trên thị trường từ 700.000 - 900.000 đồng/kg cây tươi. Trên thị trường các loại thực phẩm chức năng có nguồn gốc tự nhiên từ lan Hạc vỹ, Tam bảo sắc và Thạch hộc rỉ sắt, được bán với giá rất cao 2.000 - 4.000 USD/kg (Weichao Zhang et al., 2009). Do có giá trị làm hoa cảnh, dược liệu và giá trị kinh tế cao nên lan Nghệ tâm và Hạc vỹ trong một số năm gần đây đã bị khai thác quá mức dẫn đến nguy cơ mất hẳn trong tự nhiên. Năm 2007 lan Hạc vỹ đã có trong danh mục đỏ của “Sách đỏ Việt Nam”. Lan Nghệ tâm được báo cáo tại “Hội nghị Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, 2009 - Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật” là loài thực vật bị đe dọa. 1.5 Tình hình sản xuất và tiêu thụ lan Hoàng thảo (Dendrobium) trên thế giới và ở Việt Nam 1.5.1 Sản xuất và tiêu thụ lan Hoàng thảo (Dendrobium) trên thế giới Hoa Lan chiếm một phần lớn trong thương mại toàn cầu về hoa chậu và hoa cắt cành. Ước tính khoảng 10% hoa tươi cắt cành được thương mại trên thị trường quốc tế. Giá trị thương mại trung bình của hoa lan cắt cành từ năm 2007 đến năm 2012 là 483 triệu USD (Jayarama Reddy, 2016). Hawaii, California và Florida là những vùng trồng Dendrobium trong chậu lớn tại Mỹ. Giá trị mặt hàng này ở Hawaii đã được xác nhận trong nhiều thập kỷ và doanh thu tăng từ 2,4 triệu USD năm 1991 lên 5,6 triệu USD trong năm 2000 (De and Debnath Correct, 2011). Năm 2012, trên thế giới đã có hơn 40 nước xuất khẩu hoa lan và 60 nước nhập khẩu hoa lan với tổng giá trị thương mại toàn cầu là 504.740.644 USD (Jayarama Reddy, 2016). Hà Lan là nước dẫn đầu thế giới về sản xuất và xuất khẩu hoa lan (39,7%), tiếp theo là Thái Lan (28,4%), Đài Loan (10%), Singapore (10%) và New Zealand (6%).
8 Các nước nhập khẩu chủ yếu là Nhật Bản (30%), Anh (12%), Ý (10%), Pháp (7%) và Mỹ (6%). Tổng số lan cắt cành thương mại trên thế giới chủ yếu các loài lan Dendrobium chiếm 85% và Phalaenopsis, Cymbidium chiếm 15% (Cheamuangphan et al., 2013; De et al., 2014). Tại Hà Lan, việc sản xuất hoa lan Dendrobium trong chậu đã tăng ổn định đạt 40 đến 50 triệu cây (De et al., 2014). Thái Lan là nước xuất khẩu lớn nhất thế giới về các loài lan cắt cành nhiệt đới và là nhà cung cấp lớn thứ hai chiếm 22% nguồn cung vào thị trường EU. Thái Lan có vị thế mạnh trong sản xuất lan Hoàng thảo (De et al., 2014). Năm 2012, tại Thái Lan ước tính 46% sản lượng hoa lan đã được tiêu thụ trong nước và 54% được xuất khẩu (Thammasiri, 2015). 1.5.2 Sản xuất và tiêu thụ hoa lan Hoàng thảo (Dendrobium) ở Việt Nam Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm quanh năm nên chủng loại lan rừng rất phong phú, đặc biệt có điều kiện khí hậu thuận lợi thích hợp phát triển các loài lan thuộc chi Hoàng thảo (Dendrobium), chi Cát lan (Cattleya), chi lan Vũ nữ (Oncidium). Diện tích trồng hoa lan ở Việt Nam còn ở mức hết sức khiêm tốn, chỉ chiếm 10% tổng diện tích các loại hoa đang được trồng. Sản xuất hoa lan ở Việt Nam tập trung theo 2 hướng chính là sản xuất theo quy mô công nghiệp các loài lan mới lai tạo hoặc được nhập nội (lan công nghiệp); Khai thác và nuôi trồng các loài hoa lan bản địa (lan rừng). Lan bản địa (lan rừng) chủ yếu được nuôi trồng nhỏ lẻ ở quy mô hộ gia đình, tập trung chủ yếu ở Hà Nội và một số vùng phụ cận. Xã Đông La, La Phù, La Khê thuộc huyện Hoài Đức - Hà Nội những năm gần đây trở nên nổi tiếng với nghề trồng lan. Đây được coi là trung tâm nuôi trồng phong lan rừng lớn nhất miền Bắc và chủ yếu là chi lan Hoàng Thảo. Bên cạnh Hoài Đức, một số địa phương như Gia Lâm, Đông Anh (Hà Nội), Văn Giang (Hưng Yên), Mộc Châu (Sơn La), Phổ Yên (Thái Nguyên) cũng đã có nhiều hộ gia đình tập trung đầu tư vào sản xuất và nuôi trồng phong lan bản địa, với quy mô từ 300 - 500m2,…(Hoàng Xuân Lam, 2014). Ở TP. Hồ Chí Minh chủ yếu trồng các loài lan của chi Hoàng thảo, Cát lan, Vũ nữ…với diện tích khoảng 200ha, bằng 5,4% diện tích so với hoa lan của Thái Lan. Ở miền Bắc, một số cơ quan nghiên cứu như Viện Di truyền Nông nghiệp, Viện