Luận án tiến sĩ: Hoàn thiện biện pháp kỹ thuật sản xuất cây giống sâm Ngọc Linh (Panax vietnamensis Ha et Grushv.)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN ĐINH VĂN PHÊ HOÀN THIỆN BIỆN PHÁP KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÂY GIỐNG SÂM NGỌC LINH (Panax vietnamensis Ha et Grushv.) LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP ĐẮK ẮK - NĂM 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN ĐINH VĂN PHÊ HOÀN THIỆN BIỆN PHÁP KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÂY GIỐNG SÂM NGỌC LINH (Panax vietnamensis Ha et Grushv.) LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành : Khoa học Cây trồng Mã ngành : 9 62 0110 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 1. Nguyễn Văn Nam ĐẮK ẮK - NĂM 2023 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được sử dụng để bảo vệ bất cứ một luận án nào khác,các thông tin trích dẫn trong luận án này đều đã được chỉ rõ nguồn gốc. Đắk Lắk, ngày … tháng … năm 2023 Tác giả luận án Đinh Văn Phê ii CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, trước hết tôi xin bày tỏ biết ơn sâu sắc trước sự quan tâm, dìu dắt và tận tình hướng dẫn PGS.

Lê Hùng Lĩnh và PGS. Tôi xin chân thành cảm ơn: - Ban lãnh đạo, tập thể quý Thầy, Cô giáo và cán bộ thuộc Khoa Nông lâm nghiệp, Bộ môn Khoa học Cây trồng, Phòng Đào tạo Sau đại học - Trường Đại học Tây Nguyên - Ban lãnh đạo Viện Di truyền Nông nghiệp, Bộ môn Sinh học Phân tử đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi về mọi mặt để tôi thực hiện đề tài trong suốt thời gian qua. - Ban lãnh đạo và cán bộ Hợp tác xã Dược liệu Ngọc Lây, huyện Tu Mơ Rông, tỉnh Kon Tum. - Ban Lãnh đạo Viện Khoa học Kỹ thuật Nông lâm nghiệp Tây Nguyên ( WASI), Bộ môn Hệ thống Nông nghiệp và các đồng nghiệp công tác tại Viện WASI - Cuối cùng, xin gửi lòng biết ơn chân thành đến những người thân yêu trong gia đình, bạn bè và anh em lớp NCS Khoa học Cây trồng K1, K2 đã luôn động viên và hỗ trợ tôi trong quá trình thực hiện luận án.

Đắk Lắk, ngày … tháng … năm 2023 Tác giả luận án Đinh Văn Phê iii THÔNG TIN VỀ NHỮNG KẾT LUẬN MỚI CỦA LUẬN ÁN TIẾN SĨ Tên luận án: “Hoàn thiện biện pháp kỹ thuật sản xuất cây giống sâm Ngọc Linh (Panax vietnamensis Ha et Grushv.)” Chuyên ngành: Khoa học Cây trồng; Mã số: 9 62 01 10 1. Tóm tắt nội dung uận án Đề tài được thực hiện tại Phòng Sinh học Phân tử thuộc Viện Di truyền Nông nghiệp, Hợp tác xã Dược liệu hữu cơ Tu Mơ Rông, huyện Tu Mơ Rông, tỉnh Kon Tum từ năm 2017-2021 với mục tiêu quan trọng của đề tài: (1) xây dựng quy trình xác định đúng sâm Ngọc Linh bằng mã vạch DNA phục vụ xây dựng được những vườn giống sâm đạt chuẩn; (2) hoàn thiện kỹ thuật sản xuất cây giống sâm Ngọc Linh bằng phương pháp nhân giống in vitro và hữu tính từ hạt. Sản xuất cây giống sâm đúng phương pháp, áp dụng công nghệ hiện đại trong sinh học phân tử để xác định chính xác đúng cây giống sâm Ngọc Linh sẽ đáp ứng yêu cầu phát triển, cung cấp nguyên liệu dược liệu chất lượng cao một cách bền vững, phục vụ cho nhu cầu trong nước và xuất khẩu. Đề tài được thực hiện với các nội dung nghiên cứu cơ bản như sau: - Hiện trạng phát triển và sản xuất cây giống sâm Ngọc gồm: (1) đánh giá thực trạng trồng, quy hoạch bảo tồn và phát triển cây sâm Ngọc Linh trong những năm qua; (2) đánh giá hiện trạng sản xuất cây giống trong thời gian qua; (3) đánh giá một số yếu tố hạn chế trong phát triển và sản xuất cây giống sâm Ngọc Linh.

- Xây dựng bộ chỉ thị đánh giá đúng cây giống sâm Ngọc Linh gồm: (1) thiết kế chỉ thị phân tử DNA sâm Ngọc Linh: (2) xác định chỉ thị phân tử đặc hiệu kiểm định sâm Ngọc Linh. iv - Hoàn thiện các biện pháp kỹ thuật sản xuất cây giống sâm Ngọc Linh bằng phương pháp nhân giống in vitro gồm: (1) môi trường tối ưu tạo phôi vô tính; (2) nhân phôi và cây con; (3) tạo rễ và hoàn thiện cây con; (4) ra vườn ươm: tạo môi trường tối ưu cho sự sinh trưởng của cây sâm in vitro. - Hoàn thiện biện pháp kỹ thuật sản xuất cây giống sâm Ngọc Linh bằng phương pháp nhân giống hữu tính từ hạt gồm: (1) xử lý quả/hạt giống sâm Ngọc Linh; (2) phương pháp bảo quản hạt giống (tự nhiên và nhân tạo); (3) giá thể gieo hạt giống. - Hoàn thiện một số biện pháp kỹ thuật chính trồng sâm Ngọc Linh dưới giàn mái che gồm: (1) nghiên cứu mật độ trồng cây sâm Ngọc Linh thích hợp; (2) nghiên cứu liều lượng phân hữu cơ vi sinh thích hợp đối với cây sâm Ngọc Linh năm thứ 3.

Những kết quả mới của luận án - Đã xác định được chỉ thị phân tử M31 là chỉ thị phân tử đặc hiệu có thể sử dụng xác định đúng giống sâm Ngọc Linh. Đây là phương pháp hiện đại, chính xác, hiệu quả giúp xây dựng được vườn sâm giống thuần chủng, minh bạch thương mại và bảo tồn nguồn gen. - Hoàn thiện một số biện pháp kỹ thuật trong quá trình sản xuất công nghiệp cây giống sâm Ngọc Linh bằng công nghệ nuôi cấy mô tế bào cho tỷ lệ cây giống sâm Ngọc Linh in vitro sống cao. - Hoàn thiện biện pháp kỹ thuật sản xuất cây giống sâm Ngọc Linh từ hạt.

Hạt được xử lý ngâm trong dung dịch GA3 100 ppm trong vòng 45 phút có khả năng phá ngủ nghỉ và tăng tỷ lệ nảy mầm của hạt. v INFORMATION ON NEW CONCLUSIONS OF THE DOCTORAL THESIS Thesis title: “Improving technical measures to produce Ngoc Linh ginseng (Panax vietnamensis Ha et Grushv. Specialized: Crop Science; Code: 9 62 01 10 1. Summary of thesis content The project is done at Department of Molecular Biology at the Institute of Agricultural Genetics, Tu Mo Rong Organic Pharmaceutical Cooperative, Tu Mo Rong district, Kon Tum province from 2017-2021 with the important objectives of the project: (1) building a process to properly identify Ngoc Linh ginseng by DNA barcodes to serve the construction of standard ginseng seed gardens; (2) perfecting the production technique of Ngoc Linh ginseng seedling by in vitro and sexual propagation from seeds.

Producing ginseng seedlings according to the correct method, applying modern technology in molecular biology to accurately identify Ngoc Linh ginseng seedlings will meet development requirements and provide high-quality medicinal materials in a timely manner. sustainable, serving domestic and export needs. The study was conducted with the following basic research contents: - Current status of development and production of Ngoc ginseng seedlings include: (1) evaluates current situation of planting, planning to preserve and develop Ngoc Linh ginseng in recent years; (2) assesses the current state of seedling production in the past time; (3) evaluate alimiting factors in the development and production of Ngoc Linh ginseng seedlings. - Developing a set of indicators to properly evaluate Ngoc Linh ginseng seedlings, including: (1) designing molecular markers of Ngoc Linh ginseng vi DNA: (2) identifying specific molecular markers for testing Ngoc Linh ginseng.

- Completing technical measures to produce Ngoc Linh ginseng seedlings by in vitro propagation, including: (1) optimal environment for clonal embryogenesis; (2) multiplication of embryos and seedlings; (3) rooting and finishing of seedlings; (4) to the nursery: creating an optimal environment for the growth of ginseng plants in vitro. - Completing technical measures to produce Ngoc Linh ginseng seedlings by means of sexual propagation from seeds, including: (1) treatment of Ngoc Linh ginseng seeds/fruits; (2) seed preservation methods (natural and artificial); (3) seeding medium. - Completing a number of key technical measures to grow Ngoc Linh ginseng under a canopy, including: (1) studying the appropriate density of Ngoc Linh ginseng; (2) study the appropriate dose of microorganic fertilizer for Ngoc Linh ginseng in the 3rd year. New results of the thesis - Molecular indicator M31 has been identified as a specific molecular indicator that can be used to properly identify Ngoc Linh ginseng variety.

This is a modern, accurate and effective method to help build a purebred ginseng garden, trade transparency and preserve genetic resources. - Completing technical measures in the process of industrial production of Ngoc Linh ginseng seedlings by tissue culture technology for a high survival rate of Ngoc Linh ginseng seedlings in vitro. - Perfecting technical measures to produce Ngoc Linh ginseng seedlings from seeds. Treated seeds soaked in 100 ppm GA3 solution for 45 minutes has the ability to break dormancy and increase seed germination rate.

vii MỤC LỤC ỜI CAM ĐOAN. ii THÔNG TIN VỀ NHỮNG KẾT UẬN MỚI CỦA UẬN ÁN TIẾN SĨ. iii INFORMATION ON NEW CONCLUSIONS OF THE DOCTORAL THESIS. vii DANH MỤC BẢNG BIỂU.

xii DANH MỤC HÌNH ẢNH. xv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT. xvii MỞ ĐẦU. Tính cấp thiết của đề tài.

Mục đích và yêu cầu. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Ý nghĩa khoa học. Ý nghĩa thực tiễn.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài. Địa điểm và thời gian nghiên cứu. Những đóng góp mới của luận án. 5 CHƢƠNG I TỔNG QUAN TÀI IỆU.

Nguồn gốc chi Panax. Các loài nhân sâm Việt Nam. Tình hình sản xuất kinh doanh nhân sâm trên thế giới. Ứng dụng chỉ thị phân tử trong việc giám định loài nhân sâm.

Kết quả ứng dụng nghiên cứu ADN mã vạch trong kiểm định nhân sâm trên thế giới. Kết quả nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử trong nghiên cứu sâm ở Việt Nam. Ứng dụng công nghệ tế bào trong nhân nhanh giống nhân sâm trên thế giới và Việt Nam. Nghiên cứu công nghệ tế bào nhân giống sâm trên thế giới.

Nghiên cứu công nghệ tế bào nhân giống sâm ở Việt Nam. Nghiên cứu biện pháp kỹ thuật nhân giống từ hạt trên thế giới và Việt Nam. Kết quả nghiên cứu biện pháp kỹ thuật nhân giống từ hạt trên thế giới32 1. Kết quả nghiên cứu biện pháp kỹ thuật nhân giống từ hạt sâm Ngọc Linh ở Việt Nam.

Kết quả nghiên cứu kỹ thuật trồng và chăm sóc nhân sâm. Kết quả nghiên cứu kỹ thuật trồng và chăm sóc nhân sâm trên thế giới. Kết quả nghiên cứu kỹ thuật trồng và chăm sóc sâm Ngọc Linh ở Việt Nam. 37 CHƢƠNG II VẬT IỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

Vật liệu nghiên cứu. Thiết bị, dụng cụ, môi trường, hóa chất, điều kiện nuôi cấy mô và thiết kế chỉ thị phân tử. Thiết bị - dụng cụ - hóa chất. Môi trường nuôi cấy.

Hóa chất và thiết bị, dụng cụ thiết kế chỉ thị phân tử. Thời gian và địa điểm nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu.

Nội dung 1: Đánh giá, xác định hiện trạng phát triển và sản xuất cây giống sâm Ngọc Linh. Nội dung 2: Nghiên cứu xây dựng bộ chỉ thị phân tử đánh giá đúng cây giống sâm Ngọc Linh.