ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
-----------------------------------
NGUYỄN THỊ NHẬT LINH
NGHIÊN CỨU NUÔI CẤY RỄ THỨ CẤP SÂM
NGỌC LINH (Panax vietnamensis Ha et Grushv.) VÀ
KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ
ELICITOR LÊN SỰ TÍCH LŨY SAPONIN
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NGÀNH SINH LÝ HỌC THỰC VẬT
HUẾ - NĂM 2017
Công trình được hoàn thành tại:
VIỆN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TÂY NGUYÊN
Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS. Dương Tấn Nhựt
GS.TS. Nguyễn Hoàng Lộc
Phản biện 1: ...........................................................................................
...............................................................................................................
Phản biện 2: ..........................................................................................
...............................................................................................................
Phản biện 3: ..........................................................................................
...............................................................................................................
Luận án sẽ được bảo vệ tại Hội đồng chấm luận án cấp Đại học Huế
họp tại: ..................................................................................................
...............................................................................................................
Vào hồi .........giờ..............ngày..............tháng.........năm............
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: ....................................................
...............................................................................................................
...............................................................................................................
1
ĐẶT VẤN ĐỀ
Vietnamese ginseng, sâm Ngọc Linh (Panax vietnamensis Ha et
Grushv.), một loài sâm đặc hữu của Việt Nam, chứa rất nhiều dược
chất saponin hơn so với các loài sâm quý khác trên thế giới Ngoài
26 hợp chất tương tự sâm Mỹ và sâm Triều Tiên, trong sâm Ngọc
Linh còn phát hiện được hơn 20 loại saponin khác. Những saponin
quý này có tác dụng bồi bổ sức khỏe, tăng cường sinh lực, điều hòa
huyết áp, chống oxy hóa, điều trị các bệnh ung thư, gan, thận và
tiểu đường,... Tuy nhiên, loài sâm quý và có giá trị kinh tế cao này
đang nằm trong danh mục sách đỏ cần được bảo tồn. Hơn nữa, để
sử dụng các hợp chất từ sâm Ngọc Linh vào sản xuất dược phẩm
vẫn còn gặp rất nhiều khó khăn do thiếu nguồn nguyên liệu.
Nuôi cấy rễ sâm in vitro có tiềm năng thu sinh khối lớn trong
thời gian ngắn. Rễ sâm Ngọc Linh in vitro tăng trưởng tốt khi có
được môi trường và điều kiện nuôi cấy thích hợp. Tuy nhiên, ngoài
việc gia tăng sinh khối rễ, sự tích lũy các dược chất saponin cũng
đóng vai trò hết sức quan trọng. Sinh khối rễ sâm Ngọc Linh lớn có
thể làm nguyên liệu để sản xuất thực phẩm chức năng, thậm chí để
sản xuất thuốc, nếu có hàm lượng saponin cao. Nhưng thực tế, rế
sâm in vitro có hàm lượng saponin thấp hơn rất nhiều so với rễ thu
ngoài tự nhiên. Với lợi ích to lớn của các elicitor trong việc tăng
cường tích lũy saponin trong nuôi cấy mô sẹo sâm Ngọc Linh, các
nghiên cứu ứng dụng elicitor vào nuôi cấy rễ thứ cấp sâm Ngọc
Linh là rất cần thiết. Chính vì thế, Đề tài “Nghiên cứu nuôi cấy rễ
thứ cấp sâm Ngọc Linh (Panax vietnamensis Ha et Grushv.) và
khảo sát ảnh hưởng của một số elicitor lên sự tích lũy saponin.”
đã được thực hiện để không những cải thiện sự hình thành rễ thứ
cấp (RTC) từ nuôi cấy rễ bất định (RBĐ) in vitro khi tối ưu môi
2
trường và điều kiện nuôi cấy, còn tăng cường được hàm lượng 3
saponin (MR2, Rb1 và Rg1) trong sâm Ngọc Linh nhờ tác dụng của
các elicitor.
Mục tiêu của luận án
Xác định được điều kiện nuôi cấy và môi trường thích hợp để
RBĐ của sâm Ngọc Linh phát triển và hình thành nhiều RTC, từ đó,
có được nguồn sinh khối lớn và ổn định để nhân nhanh sinh khối rễ
sâm Ngọc Linh trong các hệ thống lớn như Bioreactor.
Xác đinh được các loại, nồng độ của các elicitor khác nhau lên
quá trình sản xuất ba saponin (MR2, Rg1 và Rb1) quan trọng có
trong RTC sâm Ngọc Linh in vitro thông qua 5 loại elicitor (SA, JA,
ABA, CHN và YE) hiện có tại phòng thí nghiệm. Sau đó, tiến hành
kết hợp các elicitor có nguồn gốc khác nhau để nâng cao hiệu quả
sản xuất saponin, đồng thời tìm được thời điểm thích hợp để bổ sung
các elicitor này vào nuôi cấy RTC sâm Ngọc Linh từ RBĐ in vitro.
Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu này cung cấp các dẫn liệu khoa học
mới có giá trị về nghiên cứu phát sinh hình thái rễ, nhân nhanh sinh
khối và tăng cường tích lũy các hợp chất saponin trong các nuôi cấy
RTC sâm Ngọc Linh từ RBĐ in vitro. Đồng thời, đây là tài liệu tham
khảo hữu ích cho việc nghiên cứu và giảng dạy về lĩnh vực chuyển
hóa thứ cấp, sinh lý thực vật và nuôi cấy mô thực vật.
Ý nghĩa thực tiễn: Luận án thiết lập được môi trường nuôi cấy, điều
kiện nuôi cấy và hệ thống nuôi cấy tối ưu cho RBĐ sâm Ngọc Linh
tăng sinh và tạo nhiều RTC trong thời gian ngắn nhất. Đồng thời,
nâng cao hàm lượng các saponin nội sinh (MR2, Rg1 và Rb1). Kết
quả này có thể ứng dụng vào sản xuất sâm Ngọc Linh trên quy mô
lớn nhằm giải quyết vấn đề khan hiếm nguồn nguyên liệu.
3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
GIỚI THIỆU VỀ SÂM NGỌC LINH 1.
Cây sâm Ngọc Linh là một loài sâm đặc hữu của Việt Nam,
chỉ có trên vùng núi cao thuộc hai tỉnh Kon Tum và Quảng Nam.
Hiện nay, sâm Ngọc Linh được cả thế giới biết đến bởi những hợp
chất saponin của loài sâm này vượt trội so với một số loài sâm nổi
tiếng khác như sâm Triều Tiên và sâm Mỹ.
1.1. Nguồn gốc và lịch sử phát triển
1.2. Đặc điểm hình thái và sinh trưởng
1.3. Đặc điểm phân bố
1.4. Đặc điểm đa dạng di truyền
1.5. Tác dụng dược lý
HỢP CHẤT SAPONIN CỦA SÂM NGỌC LINH 2.
Saponin hay saponoside là một hợp chất glycoside tự nhiên
có hoạt tính bề mặt. Đây là một nhóm đa dạng của terpenoid được
đặc trưng bởi các cấu trúc khác nhau. Saponin được cấu tạo từ một
aglycon steroid hoặc triterpenoid với một hoặc nhiều chuỗi đường.
Những kết quả nghiên cứu phân lập thành phần hóa học mới nhất
được công bố cho thấy các hợp chất saponin của sâm Ngọc Linh có
trên 60 loại, mà nhóm chất quan trọng nhất của loài sâm này là các
triterpene saponin với các đại diện chính là MR2, Rb1 và Rg1 nằm
trong nhóm dammaran. Triterpene saponin có cấu trúc phức tạp nên
tổng hợp hóa học không có khả năng cạnh tranh kinh tế khi sản
xuất trên quy mô lớn mà nguồn sâm lại vô cùng hiếm.
NUÔI CẤY TẠO RỄ THỨ CẤP TỪ RỄ BẤT ĐỊNH 3.
Rễ bất định (RBĐ) là những rễ có nguồn gốc nội sinh, phát sinh
từ nhiều cơ quan khác nhau của thực vật (như lá, hoa, cuống lá) do