Luận án Tiến sĩ Sinh học: Nghiên cứu sinh học, sinh thái và nhân giống rong Bắp sú – Kappaphycus striatus (F. Schmitz) Doty ex P. C. Silva, 1996

Chia sẻ: Hương Hoa Cỏ Mới | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:159

Thêm vào BST

Báo xấu

35
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận án là tìm được dòng rong có đặc điểm sinh học phù hợp để làm vật liệu nghiên cứu tạo ra nguồn giống chất lượng cao bằng phương pháp nuôi cấy in vitro. Nghiên cứu để tìm ra các điều kiện nuôi cấy in vitro thích hợp cho các quá trình phát sinh hình thái khác nhau (cảm ứng mô sẹo, phát sinh phôi và tái sinh cây con hoàn chỉnh…) của rong Bắp sú. Đánh giá chất lượng cây giống có nguồn gốc in vitro của rong Bắp sú thông qua khả năng thích nghi ngoài tự nhiên, hàm lượng cũng như chất lượng carrageenan.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Sinh học: Nghiên cứu sinh học, sinh thái và nhân giống rong Bắp sú – Kappaphycus striatus (F. Schmitz) Doty ex P. C. Silva, 1996

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VŨ THỊ MƠ NGHIÊN CỨU SINH HỌC, SINH THÁI VÀ NHÂN GIỐNG RONG BẮP SÚ – Kappaphycus striatus (F. Schmitz) Doty ex P.C. Silva, 1996 LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC KHÁNH HÒA, 2022
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VŨ THỊ MƠ NGHIÊN CỨU SINH HỌC, SINH THÁI VÀ NHÂN GIỐNG RONG BẮP SÚ – Kappaphycus striatus (F. Schmitz) Doty ex P.C. Silva, 1996 Chuyên ngành: THỦY SINH VẬT HỌC Mã số: 9 42 01 08 LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. GS.TS. DƯƠNG TẤN NHỰT 2. GS.TS. NGUYỄN NGỌC LÂM KHÁNH HÒA, 2022
LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận án tiến sĩ, tôi đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ rất tận tình từ quý thầy cô, các anh chị, đồng nghiệp, bạn bè và gia đình. Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến GS.TS. Dương Tấn Nhựt (Viện Nghiên cứu Khoa học Tây Nguyên). Thầy đã truyền cho tôi nhiệt huyết, lòng say mê khoa học, phương pháp làm việc khoa học, hiệu quả và hướng nghiên cứu mới. Thầy tận tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu, sách vở quý giá, hết lòng sửa chữa những sai sót trong bài báo và các chuyên đề cũng như luận án. Thầy không chỉ tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi có thể hoàn thành tốt luận án nghiên cứu của mình mà còn tích lũy cho tôi vốn kiến thức và vốn sống mà không ở đâu có được. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến GS.TS. Nguyễn Ngọc Lâm (Viện Hải dương học) đã hỗ trợ hết mình giúp tôi hoàn thành các môn học và đã định hướng, dìu dắt cũng như giúp đỡ tôi hoàn thành luận án này. Lòng biết ơn sâu sắc kính gửi tới GS.TS. Reddy (Trung tâm muối và Viện Nghiên cứu Hóa học Biển, Bhavnagar, Ấn Độ) người đã trao cho tôi cơ hội để được tiếp cận một lĩnh vực nghiên cứu mới về nuôi cấy mô rong biển. Tôi không thể quên sự giúp đỡ của TS. Lê Kim Cương và TS. Hoàng Thanh Tùng (Viện Nghiên cứu Khoa học Tây Nguyên), TS. Huỳnh Hoàng Như Khánh và ThS. Trần Mai Đức (Viện Nghiên cứu & Ứng dụng công nghệ Nha Trang) đã có những hỗ trợ trong suốt quá trình thực hiện luận án. Lời cám ơn chân thành cũng được gửi đến Ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu Khoa học Tây Nguyên, Viện Hải dương học và Viện Nghiên cứu & Ứng dụng công nghệ Nha Trang đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi thực hiện luận án. Kính gởi lòng biết ơn chân thành đến quý thầy cô trong khoa Khoa học và Công nghệ biển, Học Viện Khoa học và Công Nghệ, VAST đã giúp đỡ tôi hoàn thành các môn học cũng như trang bị cho tôi những kiến thức cơ bản về lĩnh vực thủy sinh vật học. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các cán bộ phòng Sinh học phân tử và chọn tạo giống cây trồng, Viện Nghiên cứu Khoa học Tây Nguyên, đặc biệt TS. Vũ Thị Hiền, CN. Hoàng Đắc Khải, TS. Nguyễn Thị Phương Mai cùng các nghiên cứu sinh NCS.
Lê Thị Diễm, NCS. Trương Hoài Phong, NCS. Hà Thị Mỹ Ngân và các em sinh viên như em Mai, em Nguyệt… đã hết lòng giúp đỡ động viên tôi hoàn thành luận án. Chân thành cảm ơn quý đồng nghiệp trong Viện Nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha Trang, đặc biệt là tập thể phòng Vật liệu Hữu cơ từ Tài nguyên biển, suốt thời gian qua đã giúp đỡ, động viên tinh thần cho tôi hoàn thành luận án. Nhân dịp này, cho phép tôi được gửi lời cảm ơn đến thầy cô đã dành thời gian quý báu để đọc, tham gia hội đồng các cấp với những góp ý cụ thể, gợi ý bổ ích, giúp tôi hoàn thiện tốt hơn các nội dung nghiên cứu của luận án. Cuối cùng, công trình luận án này sẽ không được hoàn thành nếu không có sự cảm thông và chia sẻ của gia đình, người thân và bạn bè đã luôn sát cánh động viên và chăm sóc gia đình trong thời gian tôi vắng nhà theo đuổi con đường khoa học. Khánh Hòa, tháng 01 năm 2022 Tác giả luận án Vũ Thị Mơ
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả trình bày trong luận án là trung thực, khách quan, nghiêm túc và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Khánh Hòa, tháng 01 năm 2022 Tác giả luận án Vũ Thị Mơ
ii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i MỤC LỤC ..................................................................................................................ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................... vi DANH MỤC BẢNG .............................................................................................. viii DANH MỤC HÌNH ................................................................................................... x DANH MỤC BIỂU ĐỒ ...........................................................................................xii MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu về rong Bắp sú ..................................................................................... 4 1.1.1. Hệ thống phân loại ..................................................................................... 4 1.1.2. Một số đặc điểm sinh học và sinh thái....................................................... 5 1.1.2.1. Đặc điểm hình thái ..................................................................... 5 1.1.2.2. Đặc điểm sinh trưởng và phát triển ............................................ 5 1.1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của rong ............................................................................................. 6 1.1.2.4. Đặc điểm phân bố tự nhiên......................................................... 8 1.1.2.5. Chu trình sinh trưởng và phát triển ............................................ 8 1.1.3. Giá trị của rong Bắp sú .............................................................................. 9 1.2. Nhân giống in vitro rong biển ............................................................................ 11 1.2.1. Các giai đoạn nhân giống in vitro ............................................................ 11 1.2.1.1. Tạo nguồn vật liệu ban đầu ...................................................... 11 1.2.1.2. Cảm ứng mô sẹo ....................................................................... 12 1.2.1.3. Tái sinh phôi vô tính ................................................................. 13 1.2.1.4. Tái sinh cây con ........................................................................ 13 1.2.1.5. Giai đoạn thích nghi ................................................................. 14 1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến nhân giống in vitro rong biển ....................... 14 1.2.2.1. Nguồn mẫu cấy ......................................................................... 14 1.2.2.2. Chất khử trùng .......................................................................... 14 1.2.2.3. Môi trường dinh dưỡng ............................................................ 16 1.2.2.4. Nhiệt độ .................................................................................... 17
iii 1.2.2.5. Ánh sáng ................................................................................... 17 1.2.2.6. Chất tạo đông............................................................................ 18 1.2.2.7. Các chất điều hòa sinh trưởng thực vật .................................... 18 1.3. Tình hình nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái và nhân giống rong biển trên thế giới ......................................................................................................... 20 1.3.1. Tình hình nghiên cứu đặc điểm sinh học và sinh thái ............................. 20 1.3.2. Tình hình nghiên cứu nhân giống rong biển............................................ 23 1.4. Tình hình nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái và nhân giống rong biển tại Việt Nam........................................................................................................ 26 CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu ........................................................ 30 2.1.1. Vật liệu..................................................................................................... 30 2.1.2. Địa điểm................................................................................................... 30 2.1.3. Thời gian .................................................................................................. 31 2.2. Nội dung nghiên cứu .......................................................................................... 31 2.2.1. Đặc điểm sinh học và sinh thái các dòng rong Bắp sú ............................ 31 2.2.2. Nhân giống rong Bắp sú bằng phương pháp nuôi cấy in vitro ..................... 32 2.3. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................... 32 2.3.1. Điều kiện nuôi cấy/trồng ......................................................................... 32 2.3.1.1. Điều kiện in vitro ...................................................................... 32 2.3.1.2. Điều kiện ex vitro ..................................................................... 32 2.3.2. Nuôi trồng và chăm sóc rong Bắp sú ngoài tự nhiên............................... 33 2.3.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm ................................................................ 34 2.3.3.1. Hiện trạng các dòng rong Bắp sú đang được nuôi trồng ở vịnh Vân Phong và vịnh Cam Ranh ......................................... 34 2.3.3.2. Đánh giá sinh trưởng, hàm lượng và chất lượng carrageenan của các dòng rong thuộc loài rong Bắp sú thu thập được ở vịnh Vân Phong và vịnh Cam Ranh ........................................... 34 2.3.3.3. Tạo nguồn vật liệu .................................................................... 35 2.3.3.4. Cảm ứng mô sẹo và nhân nhanh mô sẹo .................................. 36 2.3.3.5. Sự phát sinh phôi vô tính từ mô sẹo ......................................... 38
iv 2.3.3.6. Khả năng tái sinh cây con và thích nghi điều kiện sống tự nhiên ......................................................................................... 38 2.3.4. Phương pháp quan sát giải phẫu hình thái thực vật ................................. 41 2.3.5. Phương pháp ghi nhận số liệu.................................................................. 42 2.3.5.1. Các yếu môi trường .................................................................. 42 2.3.5.2. Xác định khối lượng tươi và khô.............................................. 42 2.3.5.3. Tốc độ tăng trưởng ................................................................... 42 2.3.5.4. Xác định chiều dài cây con và số nhánh/cây ............................ 43 2.3.5.5. Xác định hàm lượng và chất lượng carrageenan ...................... 43 2.3.5.6. Các chỉ tiêu theo dõi ................................................................. 43 2.3.5.7. Một số công thức tính sau khi thu nhận số liệu ........................ 44 2.3.6. Xử lý số liệu ............................................................................................. 45 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Đặc điểm sinh học và sinh thái rong Bắp sú ...................................................... 46 3.1.1. Hiện trạng các dòng rong Bắp sú ở vịnh Vân Phong và vịnh Cam Ranh ......................................................................................................... 46 3.1.2. Sinh trưởng, hàm lượng và chất lượng carrageenan dòng rong nâu Sacol và nâu Payaka nuôi trồng ở vịnh Vân Phong và vịnh Cam Ranh ..................................................................................................... 47 3.1.2.1. Các yếu tố môi trường tại khu vực nuôi trồng ............................. 47 3.1.2.2. Sinh trưởng, hàm lượng và chất lượng carrageenan của 2 dòng rong nuôi trồng ................................................................. 47 3.2. Nhân giống dòng rong nâu Sacol thuộc loài rong Bắp sú.................................. 56 3.2.1. Tạo nguồn vật liệu .................................................................................... 56 3.2.1.1. Thử nghiệm các loại môi trường dinh dưỡng đối với sự sinh trưởng của rong giống trong điều kiện in vitro giai đoạn thuần hóa .................................................................................. 56 3.2.1.2. Khử trùng mẫu in vitro ............................................................. 58 3.2.2. Cảm ứng và nhân nhanh mô sẹo .............................................................. 62 3.2.2.1. Ảnh hưởng của một số yếu tố đối với sự cảm ứng mô sẹo ...... 62 3.2.2.2. Ảnh hưởng của các loại môi trường dinh dưỡng và NAA, BAP đối với khả năng nhân nhanh mô sẹo .............................. 75
v 3.2.3. Sự phát sinh phôi vô tính từ mô sẹo ........................................................ 80 3.2.3.1. Ảnh hưởng của độ rắn môi trường nuôi cấy đối với khả năng phát sinh phôi vô tính ...................................................... 80 3.2.3.2. Ảnh hưởng của NAA và BAP đối với khả năng phát sinh phôi vô tính ............................................................................... 82 3.2.4. Khả năng tái sinh cây con và thích nghi điều kiện sống tự nhiên ........... 88 3.2.4.1. Ảnh hưởng của một số yếu tố đối với khả năng tái sinh cây con hoàn chỉnh từ phôi vô tính ................................................. 88 3.2.4.2. Giai đoạn thích nghi ngoài tự nhiên của cây con có nguồn gốc in vitro .............................................................................. 102 3.2.4.3. Đánh giá hàm lượng và chất lượng carrageenan của dòng rong nâu Sacol có nguồn gốc in vitro ..................................... 113 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1. Kết luận ............................................................................................................ 117 4.2. Kiến nghị .......................................................................................................... 117 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC
vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ½ MPI: Môi trường MPI có hàm lượng khoáng đa lượng giảm đi một nửa ½ MS: Môi trường MS có hàm lượng khoáng đa lượng giảm đi một nửa ½ PES: Môi trường PES có hàm lượng khoáng đa lượng giảm đi một nửa 2,4-D: 2,4-Dichlorophenoxyacetic axit 2iP: Di-methyl-allyl-amino purine AMPEP: Dịch chiết xuất từ rong ASP12-NTA: Synthetic ASP 12-NTA BAP: Benzyl-amino-purine CĐAS: Cường độ ánh sáng CĐHSTTV: Chất điều hòa sinh trưởng thực vật Cps: Đơn vị đo độ nhớt tuyệt đối CW: Môi trường Conwy EC: Các cụm phát triển phôi ESS/2: Môi trường làm giàu nước biển Erdshcribers F/2 50: 50% dung dịch Guillard và Ryther IAA: 3-Indoleacetic axit IBA: 3-Indolebutyric axit Kin: Kinetin MPI ½: Môi trường MPI có hàm lượng khoáng đa lượng và vi lượng giảm đi một nửa MPI: Môi trường Suto MS ½: Môi trường MS có hàm lượng khoáng đa lượng và vi lượng giảm đi một nửa MS: Môi trường Murashige và Skoog NAA: α-Naphthaleneacetic axit NCN: Nghiên cứu này NCS: Nghiên cứu sinh PES ½: Môi trường PES có hàm lượng khoáng đa lượng và vi lượng giảm đi một nửa PES: Môi trường làm giàu nước biển Provasoli
vii TĐTT: Tốc độ tăng trưởng TDZ: Thidiazuron VSV: Vi sinh vật VS 50: 50% dung dịch Von Stosch W: Khối lượng
viii DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 2.1. Nồng độ, thời gian khử trùng bằng nano bạc và kháng sinh ................. 36 Bảng 2.2. Các thông số nguồn ánh sáng khác nhau ............................................... 40 Bảng 2.3. Các chỉ tiêu sinh trưởng của cây con in vitro trước khi thí nghiệm ...... 40 Bảng 3.1. Hàm lượng, chất lượng carrageenan dòng rong nâu Payaka và dòng rong nâu Sacol được nuôi ở vịnh Vân Phong và vịnh Cam Ranh ......... 52 Bảng 3.2. So sánh TĐTT, hàm lượng và chất lượng carrageenan dòng rong nâu Payaka và dòng rong nâu Sacol với các nghiên cứu trước đây ...... 55 Bảng 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ nano bạc, kháng sinh và thời gian xử lý lên tỉ lệ mẫu nhiễm VSV và tỉ lệ mẫu sống và sạch VSV của dòng rong nâu Sacol ................................................................................................ 60 Bảng 3.4. Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng đối với cảm ứng mô sẹo dòng rong nâu Sacol sau 8 tuần nuôi cấy .............................................. 64 Bảng 3.5. Ảnh hưởng của NAA và BAP đơn lẻ hoặc kết hợp đối với cảm ứng mô sẹo dòng rong nâu Sacol sau 8 tuần nuôi cấy .................................. 68 Bảng 3.6. Ảnh hưởng của CĐAS đối với cảm ứng mô sẹo dòng rong nâu Sacol sau 8 tuần nuôi cấy .................................................................................. 70 Bảng 3.7. Ảnh hưởng của hàm lượng agar đối với cảm ứng mô sẹo dòng rong nâu Sacol sau 8 tuần nuôi cấy ............................................................... 71 Bảng 3.8. Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng đối với khả năng nhân nhanh mô sẹo dòng rong nâu Sacol sau 8 tuần nuôi cấy ....................... 76 Bảng 3.9. Ảnh hưởng của NAA và BAP đối với khả năng nhân nhanh mô sẹo dòng rong nâu Sacol sau 8 tuần nuôi cấy .............................................. 78 Bảng 3.10. Ảnh hưởng của độ rắn môi trường nuôi cấy đối với sự phát sinh phôi vô tính từ mô sẹo dòng rong nâu Sacol sau 8 tuần nuôi cấy ......... 80 Bảng 3.11. Ảnh hưởng của NAA và BAP đơn lẻ hoặc kết hợp đối với sự phát sinh phôi vô tính từ mô sẹo dòng rong nâu Sacol sau 8 tuần nuôi cấy ............. 84 Bảng 3.12. Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng đối với khả năng tái sinh cây con từ phôi vô tính dòng rong nâu Sacol sau 8 tuần nuôi cấy ........ 89
ix Bảng 3.13. Ảnh hưởng của tần số lắc (số vòng/phút) và sục khí đối với khả năng tái sinh cây con từ phôi vô tính dòng rong nâu Sacol sau 8 tuần nuôi cấy .......................................................................................................... 92 Bảng 3.14. Ảnh hưởng của CĐAS đối với khả năng tái sinh cây con từ phôi vô tính dòng rong nâu Sacol sau 8 tuần nuôi cấy ....................................... 94 Bảng 3.15. Ảnh hưởng của độ mặn đối với khả năng tái sinh cây con từ phôi vô tính dòng rong nâu Sacol sau 8 tuần nuôi cấy .................................. 97 Bảng 3.16. Ảnh hưởng của nhiệt độ đối với khả năng tái sinh cây con từ phôi vô tính dòng rong nâu Sacol sau 8 tuần nuôi cấy ................................ 100
x DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1. Hình thái của một số dòng thuộc loài rong Bắp sú được di trồng vào Việt Nam .................................................................................................. 5 Hình 1.2. Vòng đời của rong Kappaphycus ............................................................ 9 Hình 2.1. Vị trí bố trí thí nghiệm ở vịnh Vân Phong (A) và vịnh Cam Ranh (B) ..... 31 Hình 3.1. Hình thái các dòng rong thuộc loài rong Bắp sú thu thập ở vịnh Vân Phong ..................................................................................................... 46 Hình 3.2. Hình thái dòng rong nâu Payaka và dòng rong nâu Sacol trước nuôi trồng và sau khi đạt sinh khối cực đại ở vịnh Vân Phong và vịnh Cam Ranh .............................................................................................. 49 Hình 3.3. Hình thái dòng rong nâu Sacol trước và sau khi nuôi 7 tuần ở các loại môi trường dinh dưỡng khác nhau. ................................................ 58 Hình 3.4. Hình thái của mẫu cấy dòng rong nâu Sacol được khử trùng bằng nano bạc, kháng sinh và thời gian xử lý khác nhau sau 1 tuần nuôi cấy. ........... 61 Hình 3.5. Hình thái mô sẹo của dòng rong nâu Sacol ở các loại môi trường dinh dưỡng khác nhau sau 8 tuần nuôi cấy. .......................................... 63 Hình 3.6. Hình thái mô sẹo của dòng rong nâu Sacol ở môi trường PES có bổ sung NAA và BAP đơn lẻ hoặc kết hợp sau 8 tuần nuôi cấy. ............... 66 Hình 3.7. Hình thái mô sẹo của dòng rong nâu Sacol dưới các CĐAS khác nhau sau 8 tuần nuôi cấy. ...................................................................... 69 Hình 3.8. Hình thái mô sẹo của dòng rong nâu Sacol ở các hàm lượng agar khác nhau sau 8 tuần nuôi cấy. .............................................................. 72 Hình 3.9. Quá trình phát triển mô sẹo dòng rong nâu Sacol. ................................ 74 Hình 3.10. Hình thái cụm mô sẹo dòng rong nâu Sacol ở các loại môi trường dinh dưỡng khác nhau sau 8 tuần nhân nhanh. ..................................... 77 Hình 3.11. Hình thái cụm mô sẹo dòng rong nâu Sacol ở môi trường PES bổ sung NAA và BAP ở các nồng độ khác nhau sau 8 tuần nhân nhanh............... 79 Hình 3.12. Hình thái giải phẫu mô sẹo dòng rong nâu Sacol ở các điều kiện nuôi khác nhau. ...................................................................................... 81
xi Hình 3.13. Hình thái giải phẫu cụm mô sẹo dòng rong nâu Sacol ở môi trường PES bổ sung NAA và BAP đơn lẻ hoặc kết hợp sau 8 tuần nuôi cấy .......................................................................................... 83 Hình 3.14. Sự phát sinh phôi vô tính của dòng rong nâu Sacol thông qua mô sẹo ..... 87 Hình 3.15. Hình thái của cây con dòng rong nâu Sacol có nguồn gốc từ phôi vô tính ở các loại môi trường dinh dưỡng khác nhau sau 8 tuần nuôi cấy ..... 88 Hình 3.16. Hình thái của cây con dòng rong nâu Sacol có nguồn gốc từ phôi vô tính ở các chế độ khuấy trộn nước khác nhau sau 8 tuần nuôi cấy ......... 91 Hình 3.17. Hình thái của cây con dòng rong nâu Sacol có nguồn gốc từ phôi vô tính ở các CĐAS khác nhau sau 8 tuần nuôi cấy ..................................... 95 Hình 3.18. Hình thái của cây con dòng rong nâu Sacol có nguồn gốc từ phôi vô tính ở các độ mặn khác nhau sau 8 tuần nuôi cấy .................................... 98 Hình 3.19. Hình thái của cây con dòng rong nâu Sacol có nguồn gốc từ phôi vô tính ở các nhiệt độ khác nhau sau 8 tuần nuôi cấy ................................. 101 Hình 3.20. Hình thái của cây con dòng rong nâu Sacol có nguồn gốc in vitro dưới các nguồn ánh sáng khác nhau ở giai đoạn thích nghi sau 8 tuần nuôi trồng. ................................................................................ 103 Hình 3.21. Hình thái của cây con dòng rong nâu Sacol có nguồn gốc in vitro của các loại cây khác nhau ở giai đoạn thích sau 8 tuần nuôi trồng. .. 109 Hình 3.22. Sơ đồ tóm tắt quy trình nhân giống in vitro dòng rong nâu Sacol ...... 116
xii DANH MỤC BIỂU ĐỒ Trang Biểu đồ 3.1. Biến động khối lượng tươi của dòng rong nâu Payaka và dòng rong nâu Sacol ở vịnh Vân Phong và vịnh Cam Ranh theo thời gian nuôi ............................................................................................ 48 Biểu đồ 3.2. Biến động khối lượng khô của dòng rong nâu Payaka và dòng rong nâu Sacol ở vịnh Vân Phong và vịnh Cam Ranh theo thời gian nuôi ............................................................................................ 50 Biểu đồ 3.3. TĐTT của dòng rong nâu Payaka và dòng rong nâu Sacol ở vịnh Vân Phong và vịnh Cam Ranh theo thời gian nuôi........................... 51 Biểu đồ 3.4. Tỉ lệ khô tươi dòng rong nâu Payaka và dòng rong nâu Sacol ở vịnh Vân Phong và vịnh Cam Ranh theo thời gian........................... 52 Biểu đồ 3.5. Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng đối với khối lượng của rong giống dòng rong nâu Sacol sau 7 tuần nuôi trồng .................... 57 Biểu đồ 3.6. Ảnh hưởng của nguồn ánh sáng đối với tỉ lệ sống của cây con dòng rong nâu Sacol có nguồn gốc in vitro ở giai đoạn thích nghi bán tự nhiên sau 8 tuần nuôi trồng ............................................................... 102 Biểu đồ 3.7. Ảnh hưởng của nguồn ánh sáng đối với khối lượng tươi của cây con dòng rong nâu Sacol có nguồn gốc in vitro ở giai đoạn thích nghi bán tự nhiên sau 8 tuần nuôi trồng............................................... 104 Biểu đồ 3.8. Ảnh hưởng của CĐAS đối với TĐTT của cây con dòng rong nâu Sacol có nguồn gốc in vitro ở giai đoạn thích nghi bán tự nhiên sau 8 tuần nuôi trồng ....................................................................... 105 Biểu đồ 3.9. Ảnh hưởng của loại cây in vitro đối với tỉ lệ sống của cây con dòng rong nâu Sacol ở giai đoạn thích nghi bán tự nhiên sau 8 tuần nuôi trồng ................................................................................ 106 Biểu đồ 3.10. Ảnh hưởng của loại cây in vitro đối với khối lượng tươi của cây con dòng rong nâu Sacol ở giai đoạn thích nghi bán tự nhiên sau 8 tuần nuôi trồng ............................................................................. 107 Biểu đồ 3.11. Ảnh hưởng của loại cây in vitro đối với TĐTT của cây con dòng rong nâu Sacol ở giai đoạn thích nghi bán tự nhiên sau 8 tuần nuôi trồng ........................................................................................ 107
xiii Biểu đồ 3.12. Khối lượng tươi rong in vitro và rong tự nhiên nuôi trồng ngoài tự nhiên sau 12 tuần ........................................................................ 110 Biểu đồ 3.13. Khối lượng khô rong in vitro và rong tự nhiên nuôi trồng ngoài tự nhiên sau 12 tuần ........................................................................ 110 Biểu đồ 3.14. TĐTT của rong in vitro và rong tự nhiên nuôi trồng ngoài tự nhiên sau 12 tuần ............................................................................. 111 Biểu đồ 3.15. Tỉ lệ khô tươi rong in vitro và rong tự nhiên nuôi trồng ngoài tự nhiên sau 10 tuần ............................................................................. 112 Biểu đồ 3.16. Hàm lượng carrageenan rong in vitro và rong tự nhiên nuôi trồng ngoài tự nhiên sau 10 tuần .............................................................. 113 Biểu đồ 3.17. Sức đông của carrageenan được chiết xuất từ rong có nguồn gốc in vitro và rong tự nhiên sau 10 tuần .............................................. 114 Biểu đồ 3.18. Độ nhớt của carrageenan được chiết xuất từ rong có nguồn gốc in vitro và rong tự nhiên sau 10 tuần .............................................. 114
1 MỞ ĐẦU Rong Bắp sú – Kappaphycus striatus thuộc ngành rong đỏ (Rhodophyta), phân bố chủ yếu ở vùng biển nhiệt đới, trong các thủy vực biển hở ven bờ nơi có sự trao đổi nước, độ mặn cao ổn định, nước trong và cường độ ánh sáng (CĐAS) cao…. Rong Bắp sú không chỉ giàu chất xơ thô, sắt, axit béo omega-3, chất chống oxy hóa mà còn chứa các hợp chất có hoạt tính sinh học phục vụ cho ngành dược phẩm và sinh học. Vì vậy, rong Bắp sú được sử dụng làm nguyên liệu để chiết xuất Kappa – carrageenan, làm phân bón nông nghiệp và ethanol sinh học. Năm 2005, Việt Nam đã di trồng thành công loài rong Bắp sú có nguồn gốc từ Phillipines. Những năm đầu mới di trồng, rong có tốc độ tăng trưởng (TĐTT) cao và có thể trồng quanh năm ở những vực nước có độ mặn cao ổn định. Vì vậy, nghề nuôi trồng rong Bắp sú góp phần xóa đói giảm nghèo và đã thành công trong việc bảo đảm sinh kế cho nhiều cộng đồng cư dân ven biển. Tuy nhiên, sau gần hai mươi năm di trồng, rong Bắp sú phân bố ngoài tự nhiên hiện tại đã không giữ được đặc tính sinh học và chất lượng carrageenan như ban đầu. Bên cạnh đó, nhu cầu sử dụng rong biển thô và những sản phẩm từ rong ngày càng tăng trong khi sản lượng rong Bắp sú đã không đáp ứng đủ nhu cầu tiêu thụ trên thế giới. Tại Việt Nam, từ khi di trồng thành công đến nay, phương pháp sinh sản sinh dưỡng là phương pháp duy nhất được sử dụng để nhân giống trong nuôi trồng loài rong này. Việc nhân giống bằng phương pháp sinh sản sinh dưỡng nhiều năm không có chọn lọc đã dẫn đến rong giống bị sự suy giảm sức sống và bị thoái hóa. Hơn nữa, dưới tác động của điều kiện sinh thái, rong đã bị biến đổi về: TĐTT, hàm lượng cũng như chất lượng carrageenan. Đặc biệt, trong những năm gần đây, ảnh hưởng của biến đổi khí hậu dẫn đến dễ bùng phát dịch bệnh, từ đó làm cho năng suất và chất lượng rong cũng giảm một cách đáng kể. Trong số các phương pháp nhân giống được sử dụng trong nghiên cứu rong biển, nuôi cấy in vitro là một phương pháp nhân giống ít phụ thuộc vào thời tiết, đáp ứng số lượng giống rong lớn và là con đường tạo được nguồn rong giống sạch bệnh, kháng bệnh, năng suất cao, chống chịu được với sâu bệnh và phát triển tốt trong điều kiện nghèo dinh dưỡng. Nuôi cấy in vitro đã được coi là một phương pháp thay thế để sản xuất rong biển sạch, không nhiễm bệnh để canh tác bền vững và cung cấp nguyên
2 liệu cho các ngành công nghiệp khác nhau bao gồm cả sản xuất thực phẩm. Rong biển có nguồn gốc từ nuôi cấy in vitro cũng có nồng độ Asen, Cadimi và Chì thấp hơn so với rong biển có nguồn gốc tự nhiên. Thêm vào đó, TĐTT của rong có nguồn gốc nuôi cấy in vitro nhanh hơn 1,5 – 1,8 lần so với giống truyền thống. Đặc biệt, rong có khả năng sinh trưởng tốt trong điều kiện nhiệt độ cao cũng như kháng được mầm bệnh trắng nhũn thân. Hơn thế nữa, rong có nguồn gốc nuôi cấy in vitro có hàm lượng và chất lượng carrageenan cao hơn, giá trị dinh dưỡng tốt hơn so với rong có nguồn gốc từ sinh sản sinh dưỡng. Tuy nhiên, cho đến nay những nghiên cứu về đặc điểm sinh học cũng như nhân giống rong này đặc biệt là nhân giống in vitro còn hạn chế. Do đó, nhằm nghiên cứu sự biến đổi đặc điểm sinh học của một số dòng rong Bắp sú sau gần hai mươi năm di trồng, qua đó chọn được dòng rong vượt trội thích nghi cao với điều kiện sinh thái của vùng biển Việt Nam để tiến hành nhân giống dựa trên kết hợp phát huy những ưu điểm của công nghệ nuôi cấy in vitro, nghiên cứu sinh tiến hành thực hiện luận án: “Nghiên cứu sinh học, sinh thái và nhân giống rong Bắp sú – Kappaphycus striatus (F. Schmitz) Doty ex P. C. Silva, 1996”. Mục tiêu nghiên cứu của luận án Tìm được dòng rong có đặc điểm sinh học phù hợp để làm vật liệu nghiên cứu tạo ra nguồn giống chất lượng cao bằng phương pháp nuôi cấy in vitro. Nghiên cứu để tìm ra các điều kiện nuôi cấy in vitro thích hợp cho các quá trình phát sinh hình thái khác nhau (cảm ứng mô sẹo, phát sinh phôi và tái sinh cây con hoàn chỉnh…) của rong Bắp sú. Đánh giá chất lượng cây giống có nguồn gốc in vitro của rong Bắp sú thông qua khả năng thích nghi ngoài tự nhiên, hàm lượng cũng như chất lượng carrageenan. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Các dòng rong thuộc loài rong Bắp sú được nuôi trồng ở vịnh Vân Phong và vịnh Cam Ranh thuộc tỉnh Khánh Hòa. Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu đặc điểm sinh học và sinh thái của các dòng rong Bắp sú đang được nuôi trồng tại vịnh Vân Phong và Cam Ranh sau gần hai mươi năm di trồng. Lựa chọn dòng rong có đặc điểm sinh học tốt nhất để nghiên cứu quy
3 trình nhân giống in vitro. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Ý nghĩa khoa học: Xác định dòng rong có TĐTT, tỉ lệ khô tươi, hàm lượng và chất lượng carrageenan tốt nhất, phù hợp nhất trong điều kiện sinh thái của vùng biển Việt Nam hiện nay. Cung cấp dữ liệu khoa học về vi nhân giống rong Bắp sú bằng phương pháp nuôi cấy in vitro. Ý nghĩa thực tiễn: Xác định được phương pháp tái sinh và nhân giống hiệu quả đối với rong Bắp sú bằng kỹ thuật nuôi cấy in vitro. Đây là một bước tiến quan trọng nhằm cung cấp nguồn giống cho phát triển nuôi trồng rong Bắp sú ở quy mô lớn, góp phần lưu giữ nguồn gen, thay thế nguồn giống từ phương pháp sinh sản sinh dưỡng hiện nay đang làm thoái hóa nguồn giống ngoại nhập. Những đóng góp mới của luận án Cung cấp dữ liệu cụ thể về đặc điểm sinh học, sinh thái của các dòng rong thuộc loài rong Bắp sú sau gần hai mươi năm di trồng ở vịnh Vân Phong và vịnh Cam Ranh, Khánh Hòa. Sử dụng nano bạc như là chất khử trùng mới trong nuôi cấy in vitro rong biển. Cung cấp dữ liệu về quá trình phát sinh phôi vô tính và xây dựng quy trình nhân giống rong Bắp sú bằng phương pháp nuôi cấy in vitro. Luận án đóng góp cho công tác đào tạo và giảng dạy về lĩnh vực nuôi cấy in vitro thực vật nói chung và rong biển nói riêng.