Sản xuất giống chuối giá thấp bằng nuôi cấy mô thực vật

Tiêu đề gốc: Những sự lựa chọn môi trường giá thấp cho sản xuất chuối (Musa paradisiaca L.) thông qua nuôi cấy mô thực vật, được tác giả S. Dhanalakshmi và R. Stephan công bố. Từ khoá:nuôi cấy mô cây chuối, plant tissue culture, hormone thực vật, Môi trường murashige and skoog medium, môi trường ms, sucrose, Poovan, monthan.

Tóm tắt

Chuối là nguồn thức ăn lý tưởng có giá thấp cho sự phát triển đất nước nơi mà hầu hết dân số hầu hết dựa vào chuối như thực phẩm. Mục tiêu của nghiên cứu này để hạn chế giá thành của các chất dinh dưỡng nuôi cấy mô chuối bởi sử dụng các nguồn dinh dưỡng thay thế. Các nguồn thông thường của môi trường Murashige và Skoog (MS) được thay thế bởi phối trộn các chất dinh dưỡng chứa cả các chất đa lượng và vi lượng. Các chất dinh dưỡng phối trộn được bổ sung 30 g/L của đường ăn và 8 g/L agar. Môi trường MS thông thường bổ sung 30g/L sucrose và 8 g/L agar được dùng như là nghiệm thức đối chứng. Hai giống chuối Poovan và Monthan được tái sinh lên hai môi trường. Số chồi và rễ có nghĩa được xác định và so sánh được tiến hành giữa cả hai môi trường. Điều này làm giảm 61.4 % chi phí các chất dinh dưỡng sử dụng trong chuẩn bị môi trường. Sự khác biệt quan trọng được tìm ra từ số chồi tạo ra bởi Poovan trên hai môi trường với số chồi nuôi cấy trên môi trường giá thành thấp tạo trung bình 4 chồi trên một cây.

Giới thiệu

Chuối là một trong các giống cây trồng quan trọng nhất trên 5 châu lục toàn thế giới ở khoảng 120 quốc gia. Sản phẩm chuối hiện nay trên thế giới được ước tính 97.5 triệu tấn trên một năm trên 10 triệu ha (Kalloo, 2002; Singh, 2002). Chuối là giống cây quan trọng trên thế giới như ở Ấn Độ (Ganapathi và cộng sự, 1999). Vi nhân giống chuối có hiệu quả cao với doanh thu từ cây trồng trong một giai đoạn thời gian ngắn với không gian nhỏ (Arias, 1992; Arvanitoyannis và cộng sự, 2007). Các kỹ thuật vi nhân giống được thiết lập để nhân nhanh cây chuối (Vuylsteke, 1989). Sản phẩm thương mại của cấy chuối vi nhân giống thường phổ biến trên nhiều quốc gia và ước tính 25 triệu cây được tạo ra trên toàn cầu hằng năm. Một các nhân tố chi phối số nhân chồi in vitro phần lớn được xác định bởi thành phần của môi trường nuôi cấy (Rashid và cộng sự, 2000). Môi trường Murashige và Skoog (1962) được sử dụng rộng rãi trong nhân giống chuối và nhân tố chủ yếu là giá cả của môi trường nuôi cấy yêu cầu các hóa chất thường có giá cao. Để tăng kỹ thuật nuôi cấy mô trong canh tác cây chuối, phương pháp tiếp cận có tính cải tiến là cần thiết để giảm giá sản phẩm vi nhân giống. Sản xuất cây chuối bằng kỹ thuật giảm giá thành với sự cắt giảm đạt được bằng cải tiến quy trình hiệu quả và sự đổi mới các nguồn dinh dưỡng tốt hơn được báo cáo bởi Savangikar (2002) Sự lựa chọn giá thành thấp nên giảm giá sản phẩm trong ảnh hưởng chất lượng vi nhân giống và cây trồng (Prakash và cộng sự, 2002).

Điều này cần thiết để phát triển các kỹ thuật chi phí thấp bằng cải tiến quy trình hiệu quả và canh tác tốt hơn từ các nguồn tài nguyên. Duy trì các quan điểm trên thực tế, nghiên cứu này có mục đích để cắt giảm giá thành của các chất dinh dưỡng nuôi cấy mô chuối bằng sử dụng các nguồn dinh dưỡng thay thế.

Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

Phân tích giá cả: Giá của mỗi thành phần sử dụng được tính toán dựa vào số lượng dùng cho một lít môi trường: Số lượng dùng trong môi trường (g) x Giá của số lượng được mua (Rs)/Số lượng mua (g). Sự khác biệt giá cả giữa nguồn thông thường và thay thế được xác định và phần trăm của chúng được tính toán. (Rs hay R$ là ký hiệu của đơn vị tiền tệ rupee của Ấn Độ).

Vật liệu cây trồng: Trong nghiên cứu này, chuối giống Poovan và Monthan trồng trong vườn trường được dùng như nguồn cây mẹ và ở đây, các cây con hoàn chỉnh được dùng như nguồn vật liệu.

Chuẩn bị môi trường: Hai loại môi trường được chuẩn bị, một loại môi trường Murshige và Skoog (1962) thông thường được dùng như nghiệm thức đối chứng và môi trường khác là môi trường nuôi cấy giá thấp nơi nguồn dinh dưỡng địa phương thích hợp được dùng như nguồn thay thế. Trong hai môi trường này, các chất điều hòa tăng trưởng cụ thể là BAP (0.5 mg/L) và IAA (1.0 mg/L) với agar (8g/L) được thêm vào. Nguồn cacbon trong môi trường đối chứng, sucrose (30g/L) được thêm vào và môi trường chi phí thấp, đường ăn (30g/L) được dùng.

Bảng 1. Giá cả so sánh giữa môi trường giá thấp và môi trường thông thường.


Khử trùng và khởi đầu nuôi cấy: Các chồi hoàn chỉnh với kích thước trung bình được cẩn thận lấy khỏi vườn. Các lá già hơn được tách ra với dao thép. Sau cùng các đỉnh chồi được lấy với kích thước 5-8 mm từ gốc đến đỉnh chồi. Các đỉnh chồi với chiều dài 3-4 cm được tách và rửa với dung dịch dettol (2-3 giọt trong 500 mL nước), dung dịch 1% HgCl₂ trong 10 phút, dung dịch acid citric 0.1% trong 30 phút và rửa dưới vòi nước chảy 4-5 lần. Cuối cùng đỉnh chồi chuối được tiến hành với dung dịch sodium peroxide (H₂O₂) 0.1 % trong 5 phút. Sau đó, các đỉnh chồi được rửa với nước cất khử trùng trong điều kiện vô trùng. Nuôi cấy được giữ ở 25±2°C và chu kỳ chiếu sáng 16h sáng 8h tối ở cường độ chiếu sáng 2000 lux. Số chồi và rễ được xác định và ghi nhận sau 6 tuần. Thí nghiệm được lặp lại 2 lần để kiểm tra tái sản xuất của các kết quả.

Sự nhân nhanh: Sự nhân nhanh được tiến hành 2 lần để tăng số cây. Số cây con có 4-5 chồi được chọn lựa và tách các chồi con. Các cây con được cắt ra được đặt trong môi trường dinh dưỡng có giá thành thấp có thành phần giống nhau trong môi trường khởi đầu. Sự thay đổi hình thái học được quan sát và số chồi và số rễ được ghi nhận ở tuần nuôi cấy thứ 6.

Kết quả và thảo luận

Phân tích giá cả trên một lít môi trường: Sử dụng các chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng phối trộn như nguồn thay thế các chất dinh dưỡng MS thông thường để cắt giảm chi phí môi trường dinh dưỡng đến 79%, khi sử dụng đường ăn thì kết quả tương ứng 84.7%. Sự cắt giảm tổng chi phí đã đạt được 61.4% (Bảng 1).

Hiệu quả của môi trường khởi đầu nuôi cấy chồi: Giống chuối sản xuất số chồi có nghĩa cao hơn (p<0.05) trên môi trường thông thường so sánh với môi trường giá thấp. Giống Monthan tạo số chồi có nghĩa cao hơn (p<0.05) trên môi trường giá thấp khi so với Poovan có trung bình 5.1 chồi trên 1 cây khi so với Monthan với trung bình 4.9 chồi trên một cây. Cả hai giống tạo ra số chồi có nghĩa cao hơn trong môi trường thông thường khi so với môi trường giá thấp.

Bảng 2. Số chồi có nghĩa sản xuất từ hai giống chuối trên môi trường giá thấp và môi trường nuôi cấy mô thông thường

Môi trường Số chồi có nghĩa *
Poovan Monthan
Cấy chuyền lần 1 Cấy chuyền lần 2 Giá trị có nghĩa Cấy chuyền lần 1 Cấy chuyền lần 2 Giá trị có nghĩa
Môi trường giá thấp 4.50 ± 0.33ax 5.00 ± 0.31ax 4.75 ± 0.25ax 4.5 ± 0.38ax 4.8 ± 0.42ay 4.60 ± 0.10ax
Môi trường thông thường 5.40 ± 0.32bx 4.90 ± 0.34cx 5.10 ± 0.25by 4.8 ± 0.37by 5.0 ± 0.30ax 4.9 ± 0.05ay

*Các giá trị được trình bày là Giá trị có nghĩa ± Sai số chuẩn của giá trị có nghĩa. Các chữ cái giống nhau thể hiện không có sự khác biệt có nghĩa (a vad b thể hiện sự so sánh giữa môi trường (theo hàng) khi x và y thể hiện sự so sánh giữa các giống (theo cột)).

Bảng 3. Số rễ có nghĩa sản xuất từ hai giống chuối trên môi trường giá thấp và môi trường nuôi cấy mô thông thường

Môi trường Số rễ có nghĩa *
Poovan Monthan
Cấy chuyền lần 1 Cấy chuyền lần 2 Giá trị có nghĩa Cấy chuyền lần 1 Cấy chuyền lần 2 Giá trị có nghĩa
Môi trường giá thấp 3.40 ± 0.26ax 3.80 ± 0.29ax 3.60 ± 0.15ax 4.0 ± 0.27ay 3.50 ± 0.33by 4.20 ± 0.15aby
Môi trường thông thường 4.60 ± 0.26bx 4.10 ± 0.26bx 4.35 ± 0.26bx 3.0 ± 0.27ay 3.20 ± 0.33by 3.10 ± 0.10by

 

Các giá trị được trình bày là Giá trị có nghĩa ± Sai số chuẩn của giá trị có nghĩa. Các chữ cái giống nhau thể hiện không có sự khác biệt có nghĩa (a vad b thể hiện sự so sánh giữa môi trường (theo hàng) khi x và y thể hiện sự so sánh giữa các giống (theo cột)).

Nhưng trên môi trường thông thường, Poovan tạo ra số rễ có nghĩa cao hơn khi so với Monthan. Giống Poovan tạo ra trung bình 3.6 rễ trên cây con trên môi trường giá thấp, khi Monthan có trung bình 3.8 rễ trên một cây con sau 6 tuần nuôi cấy. Poovan có trung bình 4.3 rễ trên một cây con trên môi trường thông thường, khi Monthan có trung bình 3.1 rễ trên một cây con.

Ảnh hưởng của môi trường lên sự nhân chồi và rễ: Số chồi có nghĩa cao hơn (p<0.05) khi tạo ra trong môi trường thông thường so sánh với môi trường giá thấp trong lần nuôi cấy đầu tiên, khi không có sự khác biệt có nghĩa (p>0.05) được tìm ra trong lần cấy chuyền thứ hai trong hai giống chuối được thể hiện trên Bảng 2. Nhìn chung, hai giống chuối không thể hiện sự khác biệt có nghĩa (p>0.05) trên số chồi tạo ra trên môi trường giá thấp nhưng Poovan có số chồi có nghĩa nhiều hơn trên môi trường thông thường khi so với Monthan. Giống Poovan tạo ra số rễ có nghĩa cao hơn (p<0.05) trên môi trường thông thường khi so với môi trường giá thấp trong cả hai lần cấy chuyền như được thể hiện ở Bảng 3. Mothan không cho thấy bất kỳ sự khác biệt có nghĩa nào (p<0.05) trong số rễ được tạo thành trên cả hai môi trường trong hai môi trường trong lần cấy chuyền đầu tiên nhưng lần cấy chuyền thứ hai nhiều rễ hơn được tạo thành trên môi trường giá thấp khi so với môi trường thông thường. Giống Mothan tạo số rễ có nghĩa (p<0.05) cao hơn khi so với Poovan trên môi trường giá thấp trong cả hai lần cấy chuyền. Poovan tạo rễ tốt hơn khi so với Mothan trên môi trường thông thường (Bảng 3).

Tái sinh in vitro của nuôi cấy mô cây chuối có thể có nghĩa trong việc nâng cao việc tạo ra cây trồng bằng vật liệu cây trồng khỏe mạnh. Tuy nhiên, điều này thường hạn chế bởi chi phí cao trong việc tạo chồi. Tái sinh thành công của hai giống chuối biểu thị rằng các muối pha sẵn như các chất dinh dưỡng pha trộn có thể được dùng như nguồn thay thế vốn có thể cắt giảm lớn giá cả môi trường và vì thế, giá cả của sự tạo chồi lần lượt sẽ làm giảm việc tạo chồi.
Các chiến lược để cắt giảm chi phí của môi trường dinh dưỡng nuôi cấy mô được báo cáo trên các cây khác. Quy trình giá thành thấp cho nhân nhanh cây chuối khỏe mạnh cũng được báo cáo bởi Gitonga và cộng sự (2010). Ứng dụng của các chất dinh dưỡng phối trộn như nguồn thay thế môi trường MS là trên nền tảng đó thức ăn lá chứa cả các yếu tố đa và vi lượng được yêu cầu cho sự tăng trưởng thực vật. Môi trường được hỗ trợ lên sự tăng trưởng thực vật vì vậy có thể dễ dàng thông qua sự tái sinh cây chuối. Nguồn carbon như sucrose nho thường được sử dụng trong vi nhân giống của cây ở phòng thí nghiệm góp vào khoảng 34% giá cả sản phẩm (Demo và cộng sự, 2008). Sucrose được báo cáo như nguồn của cả carbon và năng lượng (Bridgen, 1994). Điều này được báo cáo thành công trong việc cắt giảm 90% chi phí cây chuối nuôi cấy mô bằng việc thay thế nguồn sucrose. Trong môi trường nhân giống thực vật Kaur và cộng sự (2005) đã thay thế sucrose với đường ăn đã cắt giảm chi phí môi trường đáng kể 96.8% tương tự như nghiên cứu trước đó. Các phát hiện trong nghiên cứu của chúng tôi cũng giống như Prakash và cộng sự (2002) người đã báo cáo sự cắt giảm chi phí môi trường lần lượt 78 đến 87 % khi dùng đường thông thường. Hệ thống rễ tốt là cần thiết cho thuần hóa cây thành công và sự tăng trưởng sau đó trên cánh đồng khi rễ tạo điều kiện hấp thu chất dinh dưỡng từ đất (Xiansong, 2012). Hai giống chuối tạo rễ khi không kết hợp bất kỳ auxin nào. Poovan tạo nhiều rễ trên môi trường giá thấp thích hợp hơn cho sự hình thành rễ ở Poovan khi so với Monthan. Điều này được biểu hiện đến sự khác biệt trong cấu tạo bộ gen giữa hai giống. Cây con được thuần hóa thành công và sau đó chuyển cây ra đất trong chậu dưới bóng râm. Điều này cho thấy nó thể phát triển trên môi trường nuôi cấy mô giá thấp cho sản xuất cây chuối.

Kết luận

Trong nghiên cứu này, những lựa chọn cho môi trường giá thấp cho sự nhân giống chuối đã được phát triển. Điều này có thể góp phần trong gia tăng sản phẩm chuối không chỉ ở Tamil Nadu mà trên toàn thế giới. Sự chọn lựa quy trình này có thể chuyển giao cho nông dân để thiết lập các thí nghiệm nuôi cấy mô có chi phí thấp ở các phòng thí nghiệm của họ để tăng sản lượng cây chuối.
Lời cảm ơn
Các tác giả gửi lời cảm ơn đến Ủy ban ĐH Grants, New Delhi để cung cấp sự hỗ trợ tài chính (Hồ sơ số 41-46/2012(SR)) để tiến hành nghiên cứu này.

Tài liệu tham khảo

Plant Biotechnology laboratory , PG and Research Department of Botany , Govt. Arts College, Ariyalur-621713, TN, India

1. Arias, O. 1992. Commercial micropropagation of banana. In: Biotechnology applications for banana and plantain improvement. Inibap, San Jose, Costa Rica. pp.139-142.
2. Arvanitoyannis, I. S., Mavromatis, A.G., Grammatikaki A vgeli, G. and Sakellariou. M. 2007. Banana: Cultivars, biotechnological approaches and genetic transformation. Int. J. Food Sci. T ech. 43: 1871-1879.
3. Bridgen, M.P . 1994. A review of plant embryo culture. Hort. Sci. 29: 1243-1245.
4. Demo, P ., Kuria, P ., Nyende., A.B. and Kahangi, E.M. 2008. Table sugar as an alternative low cost medium component for in vitro micropropagation of potato (Solanum tuberosum L.). Afr . J. Biotech. 7(15): 2578-2584.
5. Ganapathi, T .R., Suprasanna, P .S., Bapat, V .A., Kulkarni, V .M. and Rao, P .S. 1999. Somatic embryogenesis and plant regeneration from male flower buds in banana. Cur . Sci. 76: 1228-1231.
6. Gitonga, N. M., Ombori, O., Murithi, K.S.D. and Ngugi, M. 2010. Low technology tissue culture materials for initiation and multiplication of banana plants. Afri. Crop Sci. 18(4): 243-251.
7. Kalloo, G. 2002. Global conf. on banana and plantain, banana and plantation research in India-a perspective.Oct 28-31, Bangalore, India. pp.5-6.
8. Kaur , R., Gautam, H. and Sharma, D.R. 2005. A low cost strategy for micropropagation of strawberry (Fragari ananassa) cv . Chandler . Proc. of the VII Int. Symp. On temperate zone fruits in the tropics and subtropics, 2005. Acta Horti. pp.129-133.
9. Murashige, T . and Skoog, F . 1962. A revised medium for rapid growth and bioassay with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant. 15: 479-497.
10. Prakash, S., Hoque, M.I. and Brinks, T . 2002. Culture media and containers in low cost options for tissue culture technology in developing countries. Proc. To Tech. in Food and Agricultural, Austria, Vienna. pp.29-40.
11. Rashid, H., T oriyama, K., Qureshi, A., Hinata, K. and Malik, A.K. 2000. An improved method for shoot regeneration from calli of indica rice (Basmati). Pak. J. Bio. Sci. 3: 2229-2231
12. Savangikar , V .A. 2002. Role of low cost options in tissue culture. In: Low cost options for tissue culture technology in developing countries. Proc. of technical organized by the joint F AO/IAEA division of nuclear techniques in food and agriculture, 2002, IAEA. pp.11-15.
13. Singh, H.P . 2002. Global Conf. on banana and plantain indian bananas-issues and strategies, Oct 28-31, Bangalore, India. pp.1-2.
14. Vuylsteke, D.R. 1989. Shoot tip culture for the propagation, conservation, and exchange of Musa germplasm. IBGR, Rome. p.56.
15. Xiansong, Y . 2010. Rapid production of virus–free plantlets by shoot tip culture in vitro of purple-coloured sweet potato (Ipomea batata (L.) Lam.). Pak. J. Bio. 42(3): 2069-2075.

Trâm Anh
SBC Scientific
Hotline: 0945677929
Email: info@sbc-vietnam.com

Facebook Comments

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *