Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ các chất kích thích sinh trưởng đến khả năng vi nhân giống cây hông (Paulownia fortunei Hemsl.)

TẠP CHÍ KHOA HỌC, Đại học Huế, Số 29, 2005<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG NỒNG ĐỘ<br />  CÁC CHẤT KÍCH THÍCH SINH TRƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG<br />  VI NHÂN GIỐNG CÂY HÔNG (Paulownia fortunei Hemsl.)<br /> Nguyễn Hữu Thuần Anh<br /> Hoàng Văn Hạnh, Trương Thị Bích Phượng<br /> Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế <br /> I. ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> Cây hông (Paulownia fortunei Hemsl.) là loại cây gỗ  lâm nghiệp và có nhiều <br /> giá trị  kinh tế  cao. Do có nhiều  ưu điểm, cây hông đã được đưa vào chương trình  <br /> trồng rừng [1, 4]. <br /> Hông có thể  được nhân giống từ  hạt hoặc từ đoạn rễ, tuy nhiên với phương <br /> pháp này thường cho hiệu quả  không cao [1, 5, 6]. Vì vậy, để  đáp  ứng nhu cầu về <br /> giống và áp dụng những tiến bộ công nghệ  sinh học vào chương trình trồng 5 triệu <br /> ha rừng, việc đưa cây hông vào nhân giống bằng phương pháp nuôi cấy mô và tế bào  <br /> thực vật là hết sức cần thiết [2, 3].<br /> Xuất phát từ  những cơ  sở như trên, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu đề  tài  <br /> này.<br /> II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU<br /> Đối tượng nghiên cứu là cây hông (Paulownia fortunei Hemsl.) <br /> Các bước tiến hành thí nghiệm: Chuẩn bị và khử trùng mẫu; nuôi cấy ban đầu <br /> (cấy gây); nhân chồi; tái sinh chồi từ  callus, cuống lá, phiến lá; tạo rễ  và cây hoàn  <br /> chỉnh; thu và xử lý số liệu.<br /> Điều kiện nuôi cấy: mẫu vật được nuôi cấy trong các chai thủy tinh đặt trong <br /> phòng nuôi có nhiệt độ  25­270C, cường độ  ánh sáng 2000­3000 lux, thời gian chiếu <br /> sáng 8­10 giờ/ngày.<br /> III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU<br /> 3.1. Nuôi cấy ban đầu (cấy gây)<br /> 3.1.1. Ảnh hưởng của BAP đến khả năng tái sinh chồi<br /> Các đỉnh sinh trưởng và đoạn thân của cây hông sau khi khử trùng được cấy  <br /> lên môi trường MS cơ  bản, bổ  sung chất điều hòa sinh trưởng là BAP nồng độ  từ <br /> 1,0­4,0 mg/l.<br /> Sau 5 tuần nuôi cấy thu được kết quả như sau:<br /> <br /> 63<br /> Bảng 1: Ảnh hưởng của BAP đến khả năng tái sinh chồi<br />  Số mẫu  Số chồi tạo  Số lá trung <br /> BAP (mg/l) Số mô sống sót Số chồi/mô<br /> cấy  thành bình/chồi<br /> 1,0 31 20,00 ± 0,33 17,00 ± 0,88 0,85± 0,03 2,00 ± 0,33<br /> 1,5 30 21,00 ± 0,33 20,00 ± 0,33  0,95± 0,03 2,00 ± 0,33<br /> 2,0 30 26,00 ± 1,45 104,00 ± 0,88 4,00 ± 0,20 6,00 ± 0,58<br /> 2,5 26 18,00 ± 0,88 59,00 ± 0,33 3,28 ± 0,14 4,00 ± 1,20<br /> 3,0 27 20,00 ± 1,15 30,00 ± 0,58 1,50 ± 0,12 4,00 ± 0,88<br /> 4,0 25 18,00 ± 0,33 28,00 ± 0,88 1,56 ± 0,08 4,00 ± 0,58<br /> Môi trường có nồng độ BAP 2,0 mg/l, chồi tái sinh sinh trưởng tốt nhất, ngoài  <br /> ra còn có sự tạo thành callus ở mức trung bình; hệ số nhân chồi giai đoạn cấy gây cao  <br /> nhất, đạt trung bình 4,00   0,20 chồi/mô. Chồi tạo thành sinh trưởng tốt, số lá trung  <br /> bình khoảng 6 lá/chồiï, lá phát triển tốt. Chiều cao trung bình của chồi tạo thành đạt  <br /> khoảng 6   0,58 cm, cao hơn nhiều so với các chồi được cấy gây trên môi trường bổ <br /> sung nồng độ BAP khác. Các công thức môi trường còn lại kích tạo callus mạnh hơn  <br /> tạo chồi. <br /> 3.1.2. Ảnh hưởng của BAP và NAA đến khả năng tái sinh chồi:<br /> Các đỉnh sinh trưởng và đoạn thân của cây hông sau <br /> khi khử trùng được cấy lên môi trường MS cơ bản, bổ sung  <br /> BAP nồng độ 2,0 mg/l và NAA từ 0,0­0,2 mg/l.<br /> Kết quả thu được sau 5 tuần nuôi cấy như sau:<br /> Môi trường  có bổ  sung 2,0 mg/l  BAP và 0,1 mg/l <br /> NAA cho hệ số nhân chồi cao nhất đạt 5,68 chồi/mô. Cùng <br /> với   quá   trình   tạo   chồi   có   quá   trình   tạo   callus,   tuy   nhiên  <br /> callus phát triển kém. Số lá trung bình/chồi nhiều nhất, đạt  <br /> 8 lá /chồi, chiều dài trung bình của chồi tạo thành khoảng 7 <br /> cm. Môi trường có bổ  sung 2,0 mg/l BAP và 0,1 mg/l NAA  <br /> là môi trường thích hợp để nuôi cấy ban đầu mô hông.  Tái sinh chồi trên môi trường MS<br /> bổ sung 2,0 mg/l BAP và 0,1 mg/l <br /> NAA<br /> Bảng 2: Ảnh hưởng của BAP và NAA đến khả năng tái sinh chồi<br /> Chất KTST Số mẫu cấy <br /> Số mô tạo  Số chồi tạo  Hệ số nhân  Số lá trung <br /> BAP NAA<br /> ĐST ĐTL chồi thành chồi  bình/chồi<br /> (mg/l) (mg/l)<br /> 2,0 0,0 4 26 26,00 ± 1,20 104,00 ± 0,88 4,00 ± 0,15 6,00 ± 0,88<br /> 2,0 0,1 4 22 22,00 ± 0,58 125,00 ± 0,88 5,68 ± 0,17 8,00 ± 0,58<br /> 2,0 0,2 6 18 18,00 ± 0,67 38,00 ± 1,33 2,11± 0,07 6,00 ± 1,53<br /> Ghi chú: ĐST: đỉnh sinh trưởng; ĐTL: đoạn thân có mắt lá<br /> <br /> 3.2. Nhân chồi :<br /> Ảnh hưởng của BAP và NAA đến hệ số nhân chồi<br /> Đỉnh sinh trưởng và đoạn thân in vitro được cấy trên <br /> môi trường MS cơ bản, bổ sung BAP nồng độ từ 2,0­7,0 mg/l  <br /> và NAA từ 0,1­0,2 mg/l.<br /> Kết quả sau 4 tuần nuôi cấy như sau:<br /> 64<br />  Ở các môi trường có bổ sung NAA với nồng độ  0,2 mg/l kích thích quá trình  <br /> tạo rễ của mô nuôi cấy. Trong khi đó bổ sung 0,1 mg/l NAA không có quá trình tạo <br /> rễ ở mô nuôi cấy.<br /> Môi trường CPX5 là môi trường thích hợp để nhân chồi. Hệ số nhân chồi của <br /> môi trường này cao nhất, đạt 5,76 ± 0,15 chồi/mô. Lá phát triển tốt, trung bình đạt 8 <br /> ± 0,67 lá/chồi. Chiều dài trung bình của chồi tạo thành khoảng 7 cm.<br /> Trên môi trường CPX5 và CPX7, ngoài chồi còn có  Nhân chồi trên môi trường MS<br /> sự  tạo thành của callus  ở gốc mẫu cấy. Callus có màu xanh  bổ sung 5,0 mg/l BAP và 0,1 mg/l<br /> NAA<br />  <br /> <br /> và rắn, một số có màu trắng ngà, xốp. Sau 4 tuần nuôi cấy, trên tất cả các callus này <br /> chúng tôi quan sát thấy có sự xuất hiện các chồi mới. Số chồi trung bình hình thành  <br /> trên một khối callus  ở môi trường CPX7 (5 chồi/mô) nhiều hơn so với ở môi trường <br /> CPX5 (3 chồi/mô).<br /> Bảng 3: Ảnh hưởng của BAP và NAA đến khả năng nhân chồi<br /> Chất KTST Số <br /> Môi  Số mô tạo  Số chồi tạo  Hệ số nhân  Số lá trung <br /> BAP NAA mẫu <br /> trường chồi thành chồi  bình/chồi<br /> (mg/l) (mg/l) cấ y<br /> CPX1 2,0 0,1 43 42,00 ± 0,88 152,00 ± 1,15 3,62 ± 0,06 6,00 ± 0,58<br /> CPX2 2,0 0,2 22 22,00 ± 0,58 32,00 ± 1,20 1,45± 0,06 4,00 ± 0,88<br /> CPX3 3,0 0,1 26 25,00 ± 0,33 33,00 ± 0,33 1,32 ± 0,02 4,00 ± 0,58<br /> CPX4 3,0 0,2 23 22,00 ± 1,53 26,00 ± 0,67 1,18 ± 0,10 4,00 ± 1,20<br /> CPX5 5,0 0,1 51 50,00 ± 1,20 288,00 ± 0,88 5,76 ± 0,15 8,00 ± 0,67<br /> CPX6 5,0 0,2 20 18,00 ± 0,33 65,00 ± 0,88 3,60 ± 0,03 6,00 ± 0,88<br /> CPX7 7,0 0,1 36 32,00 ± 1,15 159,00 ± 0,58 4,97 ± 0,17 6,00 ± 0,88<br /> CPX8 7,0 0,2 20 18,00 ± 0,67 59,00 ± 0,88 3,28 ± 0,17 4,00 ± 0,33<br /> 3.3. Tái sinh chồi từ cuống lá và phiến lá <br /> Sử dụng các mảnh cắt phiến lá (1cm x 1cm) và cuống lá (1cm) in vitro cấy lên <br /> môi trường dinh dưỡng cơ bản MS, bổ sung BAP từ 5,0­10,0 mg/l và 0,1 mg/l NAA.<br /> Kết quả sau 4 tuần nuôi cấy như sau:<br /> <br /> <br /> <br /> Bảng 4. Ảnh hưởng của BAP và NAA đến khả năng tái sinh chồi từ phiến lá và cuống lá<br /> Khả năng phân hóa  Khả năng phân hóa <br /> Chất KTST<br /> phiến lá cuống lá<br /> NAA <br /> BAP (mg/l) Chồi Callus Rễ Chồi Callus Rễ<br /> (mg/l)<br /> 5,0 0,1 ­ + ­ ­ + ­<br /> 7,0 0,1 ­ ++ ­ + ++ ­<br /> 10,0 0,1 + +++ ­ ++++ +++ ­<br /> Sau 1 tuần cấy các mảnh cấy cong lên chứng tỏ có sự <br /> phản  ứng với môi trường. Sau 2­3 tuần nuôi cấy xuất hiện  <br /> callus. Sau 4 tuần nuôi cấy, môi trường có bổ sung 10,0 mg/l  <br /> <br /> 65<br /> BAP và 0,1 mg/l NAA cho khả năng tái sinh chồi từ phiến lá tốt nhất, chồi phát triển  <br /> tốt, chồi cao nhất đạt khoảng 6 cm tuy nhiên kích thước lá nhỏ, lá màu xanh nhạt.<br /> Đối với cuống lá, chỉ có môi trường bổ sung 10,0 mg/l BAP và  0,1 mg/l NAA <br /> kích thích tạo chồi, chồi có kích thước rất nhỏ (đạt chiều cao khoảng 0,5­1,0 cm) và <br /> phát triển kém.<br /> 3.4. Tạo cây hoàn chỉnh  Tái sinh chồi từ phiến lá trên môi <br /> trường<br /> Ảnh hưởng của NAA đến khả  năng tạo rễ  của   bổ sung 10,0 mg/l BAP và 0,1 mg/l <br /> chồi <br /> Chồi in vitro được cấy lên môi trường dinh dưỡng cơ  bản có bổ  sung NAA  <br /> nồng độ từ 0,1­1,0 mg/l.<br /> Kết quả sau 4 tuần nuôi cấy như sau:<br /> Bảng 5: Ảnh hưởng của NAA lên khả năng tạo rễ<br /> NAA  Số mẫu  Số chồi  Chiều cao  Số lá trung <br /> Số rễ/cây<br /> (mg/l) cấy  tạo rễ cây (cm) bình/cây<br /> 0,1 20 20 4,00 ± 0,33 6,00 ± 0,58 6,00 ± 0,33<br /> 0,3 20 20 5,00 ± 0,33 6,00 ± 0,33 8,00 ± 0, 67<br /> 0,5 20 20 12,00 ± 0,58 15,00 ± 0,88 10,00 ± 0,67<br /> 0,7 20 20 12,00 ± 0,33 10,00 ± 0,58 10,00 ± 0,33<br /> 1,0 20 20 15,00 ± 0,67 10,00 ± 0,33 10,00 ± 0,33<br /> Nồng độ  NAA từ  0,1­1,0 mg/l đều có sự  hình thành rễ  và khoảng 20% tổng <br /> số  mẫu cấy có hiện tượng đẻ  nhánh, hình thành chồi mới từ  nách lá với số  lượng <br /> khoảng 1 chồi nách/cây. Ở công thức môi trường có 1,0 mg/l  <br /> NAA, chiều cao cây đạt 10 cm, lá có kích thước lớn, màu  <br /> xanh đậm, đường kính thân lớn nhất so với các công thức môi <br /> trường còn lại. Rễ phát triển tốt với số lượng rễ nhiều (trung  <br /> bình 15 rễ/cây), chiều dài rễ khoảng 10­12 cm.<br /> Như  vậy, môi trường bổ  sung 1,0 mg/l NAA cho kết  <br /> quả tạo rễ tốt nhất.<br /> IV. KẾT LUẬN<br /> 1. Môi trường cơ  bản MS bổ  sung 2,0 mg/l BAP và 0,1 <br /> mg/l NAA là môi trường thích hợp để  nuôi cấy ban đầu mô <br /> cây hông<br />  cho hệ số nhân chồi đạt 5,68 chồi/mô. Tạo rễ và cây hoàn chỉnh trên <br /> 2. Môi trường cơ bản MS bổ sung 5,0 mg/l BAP và 0,1  môi trường bổ sung 1,0 mg/l <br /> NAA<br /> mg/l NAA theo thí nghiệm của chúng tôi là môi trường thích hợp để  nhân chồi  in <br /> vitro, cho hệ số nhân chồi đạt 5,76 chồi/mô.<br /> 3. Môi trường cơ bản MS bổ sung 10,0 mg/l BAP và 0,1 mg/l NAA thích hợp cho  <br /> sự tái sinh chồi từ phiến lá.<br /> 4. Môi trường cơ  bản bổ  sung 1,0 mg/l NAA thích hợp cho tạo rễ  và cây hoàn <br /> chỉnh từ chồi in vitro.<br /> <br /> 66<br />  TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> 1. Thái Xuân Du, Đoàn Thị  Aïi Thuyền, Vũ Ngọc Phượng, Nguyễn Thị  Quỳnh, Bùi <br /> Minh Trí. Sổ tay trồng trọt và chăm sóc cây Paulownia. Phòng công nghệ tế bào thực <br /> vật. Viện sinh học nhiệt đới, thành phố Hồ Chí Minh. (1999).<br /> 2. Nguyễn Hoàng Lộc. Giáo trình thực hành nuôi cấy mô và tế bào thực vật. Khoa Sinh <br /> học, trường Đại học Khoa học Huế (1994).<br /> 3. Nguyễn Hoàng Lộc.  Giáo trình nuôi cấy mô và tế  bào thực vật . Khoa Sinh học, <br /> trường Đại học Khoa học Huế (1998).<br /> 4. Trịnh Hiền Mai.  Cây gỗ  hông, nguyên liệu để  sản xuất bột giấy và giấy . Tạp chí <br /> Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, số 4:  (2003) 483­484.<br /> 5.   Burger DW., Liu L., Wu L..  Rapid Micropropagation of Paulownia tomentosa. Hort <br /> Science, Vol.20 (1985) 760­761.<br /> 6.   Marcotrigiano   M.,   Stimart   DP.  In   vitro   organogenesis   and   shoot   proliferation   of  <br /> Paulownia tomemtosa Steud. (empress tree). Plant Science Letters 31 (1983) 303­310.<br /> TÓM TẮT<br /> Hông là một trong những cây thân gỗ có nhiều giá trị, đã được đưa vào chương trình  <br /> trồng rừng của Nhà nước. Nghiên cứu nhân  nhanh cây hông bằng phương pháp nuôi cấy mô  <br /> tế bào là phương pháp hữu hiệu và được ưu tiên sử  dụng hiện nay, nhằm cung cấp những  <br /> cây giống đồng đều với số lượng lớn trong thời gian ngắn.<br /> Đề tài tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ các chất kích thích sinh trưởng đến  <br /> khả năng tái sinh mô cây hông trong điều kiện nuôi cấy in vitro. Nguyên liệu sử dụng là các  <br /> đoạn thân có mắt lá, đỉnh sinh trưởng, mảnh lá và callus. Qua nghiên cứu, chúng tôi đã tìm ra  <br /> mô trường nuôi cấy với nồng độ các chất kích thích sinh trưởng thích hợp, cho khả năng tái  <br /> sinh và nhân chồi với hệ số nhân chồi khá lớn, bước đầu tái sinh thành cây hoàn chỉnh trong  <br /> điều kiện in vitro.<br /> <br /> THE EFFECT OF CONCENTRATIONS OF PLANT <br /> GROWTH REGULATORS ON MICROPROPAGATION OF PAULOWNIA <br /> (PAULOWNIA FORTUNEI  HEMSL.) BY TISSUE CULTURE<br /> Nguyen Huu Thuan Anh<br /> Hoang Van Hanh, Truong Thi Bich Phuong<br /> College of Sciences, Hue University<br /> SUMMARY<br /> Paulownia (Paulownia fortunei Hemsl.) is one of the  valuable wood trees, which has  <br /> been included in the government’s afforestation programme. In vitro propagation of this tree is  <br /> the most efficient and preferable method providing a large number of homologous seed­bearing  <br /> plants in a short time.<br /> The project studies the effect of various plant growth regulators on tissue regeneration  <br /> capability of  Paulownia  in vitro  condition.  The materials are segments of trunk  containing  <br /> punctum   vegetationis,   body   segment,   petiole   and   lamina.   We   are   successful   in   finding   the  <br /> optimal concentrations of the plant growth regulator in culture media which give comparatively  <br /> high ratio of tissue regeneration and shoot propagation.<br /> 67<br /> 68<br />