Luận văn: Khảo sát biến dị dòng tế bào chuối Laba (Cavendish sp.) in vitro và biện pháp khắc phục

Luận văn Thạc sĩ Sinh học Mở đầu MỞ ĐẦU Di truyền học thực vật đã phát triển từ khá lâu và có nhiều ứng dụng quan trọng trong cuộc sống hiện đại như mang lại số lượng lớn những loài hoa đẹp, những giống cây cảnh trang trí đặc sắc, những giống cây ăn quả, cây công nghiệp có chất lượng, phẩm chất tốt, mang lại hiệu quả kinh tế cao. Không thể phủ nhận những thành tựu mà kĩ thuật nuôi cấy mô thực vật đã mang lại trong vài thập kỉ vừa qua, chỉ tính riêng trong lĩnh vực nông nghiệp với sự ra đời của các giống cây trồng mới mang nhiều đặc tính ưu việt đã thay đổi một cách lớn lao bộ mặt nông nghiệp toàn cầu. Vấn đề đặt ra là: ban đầu nuôi cấy mô được sử dụng như một kỹ thuật mới để tạo sinh khối và là phương pháp nhân giống lý tưởng để sản xuất hàng loạt cây đồng nhất và giống bố mẹ ban đầu. Tuy nhiên, theo các công trình nghiên cứu ở nhiều loài cây trồng có giá trị kinh tế người ta thấy rằng tế bào và mô được nuôi cấy trong môi trường nhân tạo thường xuất hiện các biến đổi di truyền bao gồm số lượng và cấu trúc nhiếm sắc thể, sự sắp xếp lại trong nhiễm sắc thể, đột biến gene,… Các biến dị này được truyền lại cho cây khi tái sinh.

Tập hợp các biến dị di truyền hình thành do quá trình nuôi cấy được gọi là biến dị dòng tế bào soma (somaclonal variation) (Larkin và Scowcroft, 1983). Các biến dị này có thể mang lại những đột biến có lợi hay bất lợi đến chất lượng cũng như mức ổn định di truyền của sản phẩm nuôi cấy mô, trong đó có chuối. Chuối là cây ăn trái rất được ưa chuộng ở hầu hết các nước trên thế giới. Ở một số vùng nhiệt đới ẩm, chuối còn là nguồn cung cấp năng lượng chính.

Ngoài lượng carbohydrate phong phú, trái chuối còn giàu kali, một chất dinh dưỡng khoáng cần cho hoạt động nhịp nhàng của tim, và chứa nhiều vitamin C, B6, đặc biệt là vitamin A, loại vitamin thường thiếu hụt trong bữa ăn của người dân vùng nhiệt đới (Smith và cs, 1992). Vì vậy, việc nghiên cứu nhằm tạo các giống chuối mới có tính đồng nhất về tuổi, sạch bệnh, cho năng suất cao và ổn định về chất lượng rất được quan tâm. 1 Luận văn Thạc sĩ Sinh học Mở đầu Như vậy, trong quá trình nuôi cấy mô chuối trên quy mô công nghiệp với số lượng lớn và trong thời gian kéo dài thì sự xuất hiện của các biến dị dòng tế bào soma có thể có những ảnh hưởng nhất định lên độ đồng nhất và mức độ ổn định về chất lượng của các cây chuối con. Nhằm hoàn thiện quy trình nhân giống in vitro chuối tạo giống chuối khỏe mạnh, sạch bệnh, giảm tỉ lệ cây biến dị và ổn định về mặt di truyền, chúng tôi tiến hành nghiên cứu: “Khảo sát các biến dị dòng tế bào soma trên chuối tiêu Laba (Cavendish sp.) in vitro và biện pháp khắc phục”.

2 Luận văn Thạc sĩ Sinh học Tổng quan tài liệu 1. Tổng quan tài liệu 1.1 Sơ lược về cây chuối 1.1 Giới thiệu chung về cây chuối Chuối là loại cây ăn quả nhiệt đới, dễ trồng và thời gian thu hoạch ngắn ngày. Theo những giả thuyết của những nhà nghiên cứu thảo mộc và khảo cổ: chuối được thuần hóa ở Đông Nam Á. Nhiều loài chuối dại vẫn còn mọc lên ở New Guinea, Malaysia, Indonesia, và Philippines.2 Đặc điểm sinh học [34] Thân giả Nải Bẹ lá Chồi Củ (thân thật) Rễ Hình 1.1: Cây chuối [36] 3 Luận văn Thạc sĩ Sinh học Tổng quan tài liệu Rễ: Số lượng rễ thay đổi tùy theo tình trạng sinh trưởng của cây, củ chuối mạnh có khoảng 200 – 300 rễ.

Từ khi trồng đến khi cây có trái chín, cây chuối có khoảng 600 – 800 rễ cái. Thân: thân chuối hay còn gọi là củ chuối, nằm dưới mặt đất. Đầu phía trên xung quanh củ chuối được bao phủ bởi những vết sẹo từ bẹ lá có dạng vòng cung. Ở đây mỗi bẹ lá đều có một chồi mầm, nhưng chỉ các chồi ở từ phần giữa củ đến ngọn củ phát triển được vì vậy thân chuối có hiện tượng mọc trồi dần lên.

Mô phân sinh ngọn củ cho ra các lá chuối ngay từ khi cây còn nhỏ. Phần bên trong củ chuối có 2 phần chính là trục trung tâm và vỏ củ. Rễ chuối phát sinh từ hệ thống mạch tiếp giáp giữa vỏ củ và trục trung tâm. Đỉnh sinh trưởng Trụ trung tâm Chồi bên Vỏ củ Rễ Hình 1.2: Cấu tạo củ chuối [35] Chồi: khi mới mọc, cây chuối con mọc thẳng góc với thân cây mẹ (củ chuối), sau đó hướng dần lên.

Khi cây con cao được 0,6 – 0,8m thì phần dính với thân mẹ teo lại. Cây mẹ có ảnh hưởng ngăn cản sức lớn của các phiến lá trên cây chuối con. Bẹ lá (thân giả): mọc từ thân thật, vươn dài lên cao, cắt ngang bẹ lá thấy có dạng hình lưỡi liềm, giữa phình to 2 – 3cm, mỏng dần về hai bên. Ở chuối mọc mạnh thì các bẹ này có xu thế tách nghiêng ra khỏi thân giả, bẹ chính sát vào thân khi cây mọc yếu.

Phiến lá: bản lá rộng, mọc đối xứng qua gân chính, phiến lá dày 0,35 – 1mm, có các gân phụ song song nhau và thẳng góc với gân chính. Chiều dài phiến lá thường 4 Luận văn Thạc sĩ Sinh học Tổng quan tài liệu thay đổi nhiều hơn chiều rộng, kích thước phiến lá còn tùy thuộc các thời kỳ tăng trưởng của cây chuối, chất dinh dưỡng, các yếu tố khí hậu. Một cây chuối đang phát triển tốt thường có từ 10 – 15 lá bàng, trong đó có 4 – 5 lá trên ngọn là quang hợp mạnh nhất. Cuống lá: đỉnh bẹ lá hẹp dần, dày lên tạo thành cuống lá, các bó sợi trong bẹ xếp chặt hơn, nhưng vẫn còn các lỗ thông khí.

Cuống lá thường dai, chắc để mang nổi phiến lá. Cuống lá mọc sau dài hơn cuống các lá mọc trước. Phiến lá cuối lớn dần mãi cho đến khi chuối sắp trổ buồng. Hoa và trái: Hình 1.3: Hoa chuối - Hoa: chu kỳ sinh trưởng chia làm 3 thời kỳ: + Thời kỳ tăng trưởng.

+ Thời kỳ tượng buồng: khi cây chuối xuất hiện lá thật thì vòm tăng trưởng chuyển sang sinh sản, đỉnh của vòm củ tăng trưởng có hình chóp, thân củ vươn lên rất nhanh. Sự phát triển của buồng hoa khoảng 100 ngày, trong suốt thời gian đó, những hoa nguyên thủy phân hóa không ngừng, đồng thời thân mang buồng hoa tận cùng dài ra để thoát ra khỏi thân giả (bẹ lá). + Thời kỳ trổ buồng: khi thân thật đẩy phát hoa ra khỏi thân giả gọi là trổ buồng. Từ khi trổ buồng đến khi trái chín trung bình là 3 tháng.

Buồng hoa: buồng hoa là một phát hoa, trên buồng hoa mọc thành từng chùm (nải hoa) trên chóp của thân thật theo đường xoắn ốc. Những chùm mọc sau có số hoa ít dần, 5 Luận văn Thạc sĩ Sinh học Tổng quan tài liệu kích thước cũng nhỏ đi. Sau khi điểm sinh trưởng đã cho ra một số chùm hoa, thì hoa cái có sự thay đổi đột ngột, lúc này nồng độ hormone đã cạn, khi đó xuất hiện những chùm hoa đực với số lượng rất nhiều. Trên mỗi chùm hoa có 2 hàng hoa, chùm hoa phát triển từ phải sang trái luân phiên nhau.

Hoa cái có nuốm vòi nhụy lớn. Hoa đực noãn sào bị thoái hóa, vòi nhụy nhỏ và nhị đực có bao phấn, một ngày sau khi nở, hoa đực rụng. Đầu nuốm nhụy cái có mật để thu hút ong bướm. - Trái: Sự phát triển của trái: trọng lượng trái, tỷ lệ thịt trái/vỏ tăng đều trong suốt quá trình tăng trưởng của trái.

Kích thước trái giảm dần từ nải thứ nhất đến nải cuối cùng, thường nải cuối cùng chỉ đạt 50 – 60% so với nải thứ nhất. Trong cùng một nải, trái ở hàng trên lớn hơn trái ở hàng dưới.3 Các giống chuối ở Việt Nam :[29] 1. Nhóm chuối tiêu AAA (Cavendish) có 3 loại : lùn, nhỏ, cao có trái nhỏ và thơm ngon. Nhóm chuối tây ABB (chối sứ, chuối xiêm): gồm các giống chuối tây hồng, tây phấn, tây sứ, được trồng phổ biến ở nhiều nơi, cây cao sinh trưởng khoẻ, không kén đất, có khả năng chịu nóng và chịu hạn song dễ bị héo rụi, quả to, mập, ngọt đậm nhưng kém thơm hơn so với giống khác.

Chuối bom AAB (bôm): được trồng phổ biến ở Đông Nam Bộ, trái thường được dùng làm ăn tươi, chuối sấy. Chuối ngự AA (tiến và mắn): cao 2,5 – 3 m, trái nhỏ, màu vỏ sáng đẹp, thịt quả chắc, vị thơm đặc biệt. Chuối ngốp ABB có 2 loại: cao và thấp, cao từ 3 – 5 m. trái tương đối lớn, vỏ dầy, nâu đen khi chín, thịt quả nhão, hơi chua.

Chuối Laba được trồng ở La Ba xã Phú Sơn, Lâm Hà vào đầu thập niên 50 và chỉ sau một thời gian ngắn đã trở nên nổi tiếng, bởi quả màu vàng ánh, dẻo, ngọt và có mùi hương rất thơm. Ngoài ra còn các giống chuối mắn, chuối lá, chuối hột nhưng các giống chuối này có giá trị kinh tế thấp. 6 Luận văn Thạc sĩ Sinh học Tổng quan tài liệu 1.4 Giá trị kinh tế, dinh dưỡng và làm thuốc của chuối  Giá trị kinh tế Trên thế giới, chuối là loại cây nhiệt đới được trồng phổ biến ở nhiều quốc gia và vùng miền trên thế giới, đồng thời cũng chiếm một tỷ trọng đáng kể trong thương mại rau quả toàn cầu. Xuất khẩu chuối đứng đầu về khối lượng và đứng thứ hai về kim ngạch, sau cam trong cơ cấu xuất khẩu trái cây của thế giới.

Theo đánh giá của FAO, tổng kim ngạch xuất khẩu chuối đạt 15,9 triệu tấn vào năm 2004. Cùng với gạo, lúa mỳ, ngũ cốc, chuối cũng là một trong số những mặt hàng chủ lực của nhiều nước đang phát triển.[38] Việt Nam là nước nhiệt đới và là một trong những xứ sở của chuối với nhiều giống chuối rất quý như: chuối tiêu, chuối bom, chuối ngự, chuối Laba,… với những đặc điểm trên chuối được xem là mặt hàng có triển vọng xuất khẩu ở Việt Nam, nhất là đối với giống chuối già và chuối cau.  Giá trị dinh dưỡng và làm thuốc [28] Theo Đông y, chuối có vị ngọt, tính bình, có tác dụng nhuận phế, chỉ khát, lợi tràng vị. Củ chuối vị ngọt, tính hàn, có tác dụng thanh nhiệt, giải độc.

Theo phân tích khoa học, chuối chín bao gồm nhiều chất bột, chất đạm, chất xơ, sinh tố và khoáng chất. Đặc biệt chuối có hàm lượng kali rất cao và chứa đủ cả 10 loại amino acid thiết yếu của cơ thể. Y học dân gian dùng chuối hột để trị sạn thận và sạn mật.