HOÀN THIỆN HỆ THỐNG NHÂN GIỐNG VI THỦY CANH CÂY HOA … · Sinh lý học thực vật...

ĐẠI HỌC HUẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

*****

HOÀNG THANH TÙNG

HOÀN THIỆN HỆ THỐNG NHÂN GIỐNG

VI THỦY CANH CÂY HOA CÚC TRẮNG

(Chrysanthemum morifolium)

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH LÝ THỰC VẬT

HUẾ - NĂM 2017

ĐẠI HỌC HUẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

*****

HOÀNG THANH TÙNG

HOÀN THIỆN HỆ THỐNG NHÂN GIỐNG

VI THỦY CANH CÂY HOA CÚC TRẮNG

(Chrysanthemum morifolium)

Chuyên ngành:

Mã số:

Sinh lý học thực vật

62 42 01 12

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH LÝ THỰC VẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. PGS.TS. Dương Tấn Nhựt

2. PGS.TS. Trương Thị Bích Phượng

HUẾ - 2017

LỜI CẢM ƠN

Thời gian làm luận án có lẽ là thời gian làm tôi nhớ nhất trong suốt cuộc đời.

Nó đã để lại cho tôi rất nhiều niềm vui, sự hy vọng, lo lắng hay cả những nỗi buồn,

đó là khoảng thời gian tôi gặp thử thách, khó khăn và đó chính là những điều cần

thiết để giúp tôi bước vào đời. Chính trong những lúc gặp khó khăn thử thách nhất,

tôi đã nhận được rất nhiều sự quan tâm giúp đỡ và chia sẽ của rất nhiều người để

tôi có thể hoàn thành luận án của mình. Tôi xin chân thành cảm ơn tới sự quan tâm

giúp đỡ của mọi người, của những người đã dạy dỗ tôi trong khoảng thời gian vừa

qua.

Người đã giúp đỡ tôi nhiều nhất và tôi muốn cảm ơn nhất là Thầy - PGS.TS.

Dương Tấn Nhựt, người Thầy đáng kính trọng, trong suốt hơn 5 năm thực tập,

làm luận án và đồng nghiệp, Thầy đã tận tình chỉ bảo, quan tâm lo lắng không

những cho tôi mà cho tất cả mọi người. Ở Thầy, tôi đã học hỏi được rất nhiều điều

không những về kiến thức mà còn những kinh nghiệm sống. Thầy là một người rất

gần gũi, thân quen, luôn luôn đam mê với những nghiên cứu khoa học của mình và

giúp sinh viên mình vượt qua khó khăn, học tập tốt hơn để trở thành những nhà

khoa học thực thụ phục vụ cho việc xây dựng quê hương, đất nước.

Tôi cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn tới Cô giáo – PGS.TS. Trương Thị

Bích Phượng. Cô luôn tận tình giúp đỡ cũng như động viên tôi trong suốt quá

trình học tập và làm luận án.

Tôi xin chân thành cảm ơn tới các anh, chị ở Phòng Sinh học Phân tử và

Chọn tạo Giống cây trồng, nơi tôi đã gắn bó trong hơn 5 năm vừa qua. Các anh, chị

đã giúp đỡ và động viên tôi trong lúc đầu ngỡ ngàng thực tập và quá trình thực

hiện luận án.

Tôi xin gửi lời tới Ban lãnh đạo và cán bộ nhân viên Viện Nghiên cứu Khoa

học Tây Nguyên đã tạo điều kiện và giúp đỡ tối rất nhiều trong suốt quá trình thực

hiện luận án.

Tôi xin cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Khoa học Huế, các Thầy, Cô

giảng dạy ở Khoa Sinh học đã truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi và

Phòng đào tạo Sau đại học đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập tại trường.

Xin cảm ơn các anh chị và các bạn sinh viên đang thực tập của Đại học Nông

lâm Tp. HCM, Đại học Tự nhiên Tp. HCM, Đại học Kỹ thuật Công nghệ Tp.

HCM, Đại học Yersin - Đà Lạt, Đại học Đà Lạt,… tại Phòng Sinh học Phân tử và

Chọn tạo Giống cây trồng thuộc Viện Nghiên cứu Khoa học Tây Nguyên đã giúp

đỡ tôi hết mình, cùng vui chơi và cùng chia sẽ khó khăn trong suốt thời gian thực

tập tại đây.

Tôi xin cảm ơn tới những người bạn, những người tôi và những người tôi

yêu quý nhất đã cùng học, cùng chơi và cùng trải qua những khó khăn thử thách.

Tôi sẽ luôn nhớ mọi người.

Cuối cùng, con xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ba, Mẹ đã sinh thành, dạy

dỗ con nên người. Ba, Mẹ là chỗ dựa vật chất lẫn tinh thần trong suốt thời gian

vừa qua. Mỗi lần chán nãn hay gặp thất bại chính Ba, Mẹ là người lo lắng và quan

tâm con nhiều nhất, luôn động viên con cố gắng học tập để trở thành người có ích

cho xã hội.

Đà Lạt, tháng 12 năm 2017

Hoàng Thanh Tùng

i

LỜI CAM ĐOAN

Nghiên cứu của tôi do chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS.

Dương Tấn Nhựt và PGS.TS. Trương Thị Bích Phượng. Nghiên cứu này được thực

hiện bởi sự hỗ trợ kinh phí của đề tài “Hoàn thiện quy trình nhân giống cây sâm

Ngọc Linh (Panax vietnamensis Ha et Grushv.) với số lượng lớn dưới hệ thống

chiếu sáng đơn sắc (LED) phục vụ nhu cầu giống của tỉnh Quảng Nam” của Viện

Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam và đề tài “Nghiên cứu tác động của hạt

nano kim loại lên khả năng tái sinh, sinh trưởng, phát triển và tích lũy hoạt chất

trong quá trình nhân giống vô tính một số cây trồng có giá trị kinh tế cao ở Việt

Nam” thuộc Hợp phần IV: “Nghiên cứu cơ chế tác động và đánh giá an toàn sinh

học của các chế phẩm nano được nghiên cứu trong dự án”, mã số:

VAST.TĐ.NANO.04/15-18. Đề tài nghiên cứu này được thực hiện tại phòng Sinh

học Phân tử và Chọn tạo Giống cây trồng thuộc Viện Nghiên cứu Khoa học Tây

Nguyên. Các số liệu trong luận án là kết quả nghiên cứu của tôi từ tháng 10/2014

đến tháng 06/2017. Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả trong luận án là hoàn

toàn trung thực. Tôi xin chịu trách nhiệm về cam đoan này.

Đà Lạt, tháng 12 năm 2017

Tác giả

Hoàng Thanh Tùng

ii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

¼MS : Môi trường MS giảm còn một phần tư khoáng đa lượng

½MS : Môi trường MS giảm còn một nửa khoáng đa lượng

ACC : Aminocyclopropane-1-carboxylic acid

B : LED xanh dương (Blue light)

BA : 6-Benzyladenine

CĐHST : Chất điều hòa sinh trưởng

EC : Độ dẫn điện (Electrical Conductivity)

G : LED xanh lá cây (Green light)

HCN1 : Hộp nhựa hình chữ nhật với 300 film nylon

HCN2 : Hộp nhựa hình chữ nhật với 600 film nylon

HT : Hộp nhựa tròn

IAA : Indole-3-acetic acid

IBA : Indole-3-butyric acid

LED : Light-Emitting Diode (Ánh sáng LED)

MS : Môi trường Murashige và Skoog, 1962

MS½ : Môi trường MS giảm còn một nửa

NAA : α-Naphtaleneacetic acid

PE : Polyethylene

PP : Polypropylene

R : LED đỏ (Red light)

R:Fr : Red:Far Red (Đỏ:Đỏ xa)

SPAD : Soil Plant Analysis Development (Chỉ số Chlorophyll)

iii

TP.HCM : Thành phố Hồ Chí Minh

Y : LED vàng (Yellow light)

iv

MỤC LỤC

Lời cảm ơn ....................................................................................................................

Lời cam đoan ................................................................................................................ i

Danh mục chữ viết tắt ................................................................................................ ii

Mục lục ....................................................................................................................... iv

Danh mục các hình và biểu đồ .................................................................................. xii

Danh mục các bảng .................................................................................................. xvi

MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1

Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...................................................................... 5

1.1. THỦY CANH ...................................................................................................... 5

1.1.1. Khái niệm ...................................................................................................... 5

1.1.2. Các yêu cầu cơ bản của hệ thống thuỷ canh ................................................. 6

1.1.3. Dung dịch dinh dưỡng thủy canh ................................................................. 7

1.2. VI THỦY CANH ................................................................................................. 8

1.2.1. Sơ lược về phương pháp vi thủy canh .......................................................... 8

1.2.2. Ưu điểm của phương pháp vi thủy canh ....................................................... 9

1.2.3. Tình hình nghiên cứu về phương pháp thủy canh in vitro và vi thủy

canh ............................................................................................................ 10

1.2.3.1. Phương pháp thủy canh in vitro .......................................................... 10

1.2.3.2. Phương pháp vi thủy canh ................................................................... 11

1.2.4. Những hạn chế của các nghiên cứu trước đây ............................................ 13

1.3. SƠ LƯỢC VỀ CÂY HOA CÚC ........................................................................ 14

1.3.1. Phân loại ..................................................................................................... 15

v

1.3.2. Giá trị kinh tế .............................................................................................. 15

1.3.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ giống cây hoa cúc tại Đà Lạt – Lâm

Đồng ........................................................................................................... 16

1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP NHÂN GIỐNG CÂY HOA CÚC ............................... 17

1.4.1. Các phương pháp nhân giống cây hoa cúc truyền thống ............................ 17

1.4.1.1. Phương pháp gieo hạt ......................................................................... 17

1.4.1.2. Phương pháp tách mầm giá ................................................................ 17

1.4.1.3. Phương pháp giâm cành ..................................................................... 18

1.4.1.4. Những hạn chế của phương pháp nhân giống truyền thống .............. 20

1.4.2. Nhân giống cây hoa cúc bằng phương pháp vi nhân giống ........................ 21

1.5. ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG LÊN SỰ SINH

TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA CÂY ......................................................... 23

1.5.1. Sự thoáng khí và nồng độ khí CO2 và O2 ................................................... 23

1.5.2. Thành phần và thể tích môi trường ............................................................. 24

1.5.3. Giá thể ......................................................................................................... 24

1.5.3.1. Định nghĩa ........................................................................................... 24

1.5.3.2. Agar và một số loại giá thể ................................................................. 25

1.5.3.3. Giá thể film nylon ................................................................................ 25

1.6. NANO BẠC ....................................................................................................... 27

1.6.1. Giới thiệu .................................................................................................... 27

1.6.2. Hiệu quả kháng vi sinh vật của nano bạc ................................................... 28

1.6.3. Hiệu quả của hạt nano lên sự sinh trưởng và phát triển của thực vật ......... 30

1.6.4. Hiệu quả của hạt nano lên quá trình quang hợp ......................................... 32

1.6.5. Tính an toàn của nano bạc .......................................................................... 32

vi

1.7. HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG ĐƠN SẮC ............................................................ 33

1.7.1. Hệ thống chiếu sáng đơn sắc trong nhân giống vô tính thực vật ................ 33

1.7.2. Vai trò của ánh sáng đơn sắc trong nghiên cứu sự tái sinh, sinh

trưởng và phát triển của thực vật ............................................................... 34

Chương 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..... 38

2.1. VẬT LIỆU ......................................................................................................... 38

2.1.1. Vật liệu thực vật .......................................................................................... 38

2.1.2. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất ...................................................................... 38

2.1.3. Thiết bị chiếu sáng ...................................................................................... 39

2.1.4. Giá thể film nylon ....................................................................................... 40

2.1.5. Hệ thống nuôi cấy ....................................................................................... 40

2.1.6. Môi trường nuôi cấy ................................................................................... 41

2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .............................................................................. 41

2.2.1. Thiết lập hệ thống vi thủy canh ................................................................. 41

2.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố lên khả năng tăng trưởng

chồi cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn ................................. 41

2.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của nano bạc lên khả năng kháng khuẩn trong

môi trường vi thủy canh hộp nhựa tròn ..................................................... 41

2.2.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống chiếu sáng LED lên sự gia tăng

sinh trưởng của cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn ......... 41

2.2.5. Đánh giá hiệu quả nhân giống của phương pháp vi thủy canh so với

phương pháp nhân giống in vitro ............................................................... 42

2.2.6. Trồng thử nghiệm cây cúc trong hệ thống vi thủy canh ra vườn ươm

đến giai đoạn ra hoa ................................................................................... 42

vii

2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................................................... 42

2.3.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm .................................................................. 42

2.3.1.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của tiền xử lý IBA lên khả năng ra rễ của

cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn ............................ 42

2.3.1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của thể tích môi trường nuôi cấy lên sự

tăng trưởng của cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa

tròn ...................................................................................................... 43

2.3.1.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ mẫu cấy lên sự tăng trưởng

của cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn ..................... 43

2.3.1.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện thoáng khí lên sự tăng

trưởng của cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn ........ 43

2.3.1.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ nano bạc trong môi trường

nuôi cấy vi thủy canh hộp nhựa tròn đến khả năng tăng trưởng

của cây cúc ......................................................................................... 44

2.3.1.6. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ nano bạc trong môi trường

nuôi cấy vi thủy canh hộp nhựa tròn đến khả năng kháng vi sinh

vật ........................................................................................................ 44

2.3.1.7. Nghiên cứu ảnh hưởng của nano bạc trong môi trường nuôi cấy

vi thủy canh hộp nhựa tròn đến khả năng tăng trưởng của cây

cúc ở giai đoạn vườn ươm ................................................................... 44

2.2.1.8. Nghiên cứu ảnh hưởng của loại ánh sáng khác nhau lên sự tăng

trưởng của cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn ......... 45

2.2.1.9. Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại ánh sáng khác nhau lên khả

năng tích lũy chlorophyll trong lá của cây cúc trong hệ thống vi

thủy canh hộp nhựa tròn ..................................................................... 45

viii

2.2.1.10. Đánh giá hiệu quả của phương pháp vi thủy canh và vi nhân

giống cây hoa cúc.............................................................................. 46

2.2.1.11. Nghiên cứu ảnh hưởng của các hệ thống vi thủy canh hộp nhựa

tròn và hình chữ nhật lên sự tăng trưởng của cây cúc ..................... 46

2.2.1.12. Trồng thử nghiệm cây cúc trong hệ thống vi thủy canh ra vườn

ươm đến giai đoạn ra hoa ................................................................. 46

2.3.2. Phương pháp theo dõi các chỉ tiêu .............................................................. 47

2.3.2.1. Xác định các chỉ tiêu tăng trưởng ....................................................... 47

2.3.2.2. Một số công thức tính được tiến hành khi thu nhận số liệu ................ 47

2.3.2.3. Quan sát hình thái khí khẩu ................................................................ 48

2.3.3. Phương pháp xử lý thống kê ...................................................................... 48

2.4. ĐIỀU KIỆN NUÔI CẤY ................................................................................... 48

2.4.1. Điều kiện nuôi cấy in vitro ........................................................................ 48

2.4.2. Điều kiện nuôi cấy vườn ươm .................................................................... 49

2.4.3. Điều kiện trồng và chăm sóc ở đồng ruộng ................................................ 49

2.5. ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM .............................. 51

Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .................................................................. 52

3.1. THIẾT LẬP HỆ THỐNG VI THỦY CANH ................................................... 52

3.2. ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ LÊN KHẢ NĂNG TĂNG

TRƯỞNG CỦA CHỒI CÚC TRONG HỆ THỐNG VI THỦY CANH

HỘP NHỰA TRÒN ......................................................................................... 55

3.2.1. Ảnh hưởng của tiền xử lý IBA lên khả năng ra rễ của cây cúc trong

hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn ......................................................... 55

3.2.2. Ảnh hưởng thể tích môi trường nuôi cấy lên sự tăng trưởng của cây

cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn ......................................... 58

ix

3.2.3. Ảnh hưởng của mật độ mẫu cấy lên sự tăng trưởng của cây cúc trong

hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn ......................................................... 62

3.2.4. Ảnh hưởng của điều kiện thoáng khí lên sự tăng trưởng của cây cúc

trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn ................................................ 65

3.3. ẢNH HƯỞNG CỦA NANO BẠC LÊN KHẢ NĂNG TĂNG TRƯỞNG

VÀ KHÁNG KHUẨN TRONG MÔI TRƯỜNG VI THỦY CANH HỘP

NHỰA TRÒN .................................................................................................. 70

3.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ nano bạc đến khả năng tăng trưởng của cây


3.3.2. Ảnh hưởng của nồng độ nano bạc đến khả năng kháng vi sinh vật

trong môi trường nuôi cấy vi thủy canh hộp nhựa tròn ............................. 73

3.3.3. Ảnh hưởng của nano bạc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn

đến khả năng tăng trưởng của cây cúc ở giai đoạn vườn ươm .................. 75

3.4. ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG LED LÊN SỰ GIA

TĂNG SINH TRƯỞNG CÂY CÚC TRONG HỆ THỐNG VI THỦY

CANH HỘP NHỰA TRÒN ............................................................................. 78

3.4.1. Ảnh hưởng của loại ánh sáng khác nhau lên sự tăng trưởng của cây


3.4.2. Khả năng tích lũy chlorophyll trong lá của cây cúc trong hệ thống vi

thủy canh hộp nhựa tròn dưới các loại ánh sáng khác nhau ...................... 80

3.4.3. Khả năng thích nghi và tăng trưởng cây cúc trong hệ thống vi thủy

canh hộp nhựa tròn dưới điều kiện chiếu sáng khác nhau ở giai đoạn

vườn ươm ................................................................................................... 81

3.5. HIỆU QUẢ NHÂN GIỐNG CỦA PHƯƠNG PHÁP VI THỦY CANH

SO VỚI PHƯƠNG PHÁP NHÂN GIỐNG IN VITRO .................................... 83

3.5.1. Hiệu quả nhân giống của phương pháp vi thủy canh và phương pháp

vi nhân giống ............................................................................................. 83

x

3.5.2. Ảnh hưởng của các hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn và hộp nhựa

hình chữ nhật lên sự tăng trưởng của cây cúc ........................................... 89

3.6. TRỒNG THỬ NGHIỆM CÂY CÚC TRONG HỆ THỐNG VI THỦY

CANH RA VƯỜN ƯƠM ĐẾN GIAI ĐOẠN RA HOA ................................. 91

Chương 4. BÀN LUẬN ........................................................................................... 99

4.1. THIẾT LẬP HỆ THỐNG VI THỦY CANH ................................................... 99

4.2. ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ TÁC ĐỘNG LÊN KHẢ

NĂNG TĂNG TRƯỞNG CỦA CHỒI CÚC TRONG HỆ THỐNG VI

THỦY CANH HỘP NHỰA TRÒN ............................................................... 100

4.2.1. Tiền xử lý IBA lên khả năng ra rễ ........................................................... 100

4.2.2. Thể tích môi trường nuôi cấy ................................................................... 101

4.2.3. Mật độ mẫu cấy ........................................................................................ 103

4.2.4. Điều kiện thoáng khí ................................................................................ 104

4.3. TÁC ĐỘNG CỦA NANO BẠC LÊN KHẢ NĂNG TĂNG TRƯỞNG

VÀ KHÁNG KHUẨN TRONG MÔI TRƯỜNG VI THỦY CANH HỘP

NHỰA TRÒN ................................................................................................ 106

4.4. TÁC ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG LED LÊN KHẢ NĂNG

NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG CÂY GIỐNG ................................................ 109

4.5. HIỆU QUẢ NHÂN GIỐNG CỦA PHƯƠNG PHÁP VI THỦY CANH

SO VỚI PHƯƠNG PHÁP NHÂN GIỐNG IN VITRO .................................. 114

4.5.1. Hiệu quả nhân giống của phương pháp vi thủy canh và phương pháp

nhân giống truyền thống .......................................................................... 114

4.5.2. Ảnh hưởng của hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn và hình chữ

nhật lên sự tăng trưởng của cây cúc ......................................................... 118


CANH RA VƯỜN ƯƠM ĐẾN GIAI ĐOẠN RA HOA ............................... 121

xi

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................................... 122

DANH MỤC CÁC CÁC CÔNG TRÌNH ............................................................ 124

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 126

PHỤ LỤC .....................................................................................................................

xii

DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ

Hình 1.1. Hệ thống vi thủy canh (microponic) ........................................................ 9

Hình 1.2. Quy trình nhân giống cây hoa cúc bằng phương pháp giâm cành ........ 19

Hình 1.3. Nhân giống cây hoa cúc bằng phương pháp giâm cành ........................ 20

Hình 2.1. Cây cúc (Chrysanthemum morifolium Ramat. cv. “Jimba”) in vitro

sạch bệnh ............................................................................................... 38

Hình 3.1. Sơ đồ thiết lập giá thể film nylon dùng trong hệ thống vi thủy

canh ........................................................................................................ 52

Hình 3.2. Các bước tiến hành thí nghiệm .............................................................. 53

Hình 3.3. Cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn sau 2 tuần nuôi

cấy .......................................................................................................... 56

Hình 3.4. Cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn sau 4 tuần tại

vườn ươm .............................................................................................. 58

Hình 3.5. Cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn với thể tích

môi trường khác nhau sau 2 tuần nuôi cấy ............................................ 60

Hình 3.6. Sự tăng trưởng của cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa

tròn với thể tích môi trường khác nhau sau 8 tuần tại vườn ươm ......... 62


tròn với mật độ khác nhau sau 2 tuần nuôi cấy ..................................... 63


tròn với mật độ khác nhau sau 8 tuần ở vườn ươm ............................... 64


tròn với điều kiện thoáng khí khác nhau sau 2 tuần nuôi cấy ............... 66


tròn với điều kiện thoáng khí khác nhau sau 8 tuần ở vườn ươm ......... 69

xiii


tròn bổ sung nồng độ nano bạc khác nhau sau 2 tuần nuôi cấy ............ 71

Hình 3.12. Hình thái lá của một số cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp

nhựa tròn bổ sung 10 ppm nano bạc sau 2 tuần nuôi cấy được

quan sát dưới kính hiển vi soi nổi.......................................................... 72

Hình 3.13. Hình thái rễ của cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa

tròn bổ sung nồng độ nano bạc khác nhau sau 2 tuần nuôi cấy

được quan sát dưới kính hiển vi soi nổi ................................................ 72


tròn bổ sung nồng độ nano bạc khác nhau sau 4 tuần ở giai đoạn

vườn ươm .............................................................................................. 77



vườn ươm .............................................................................................. 78


tròn dưới các loại ánh sáng khác nhau sau 2 tuần nuôi cấy .................. 80


tròn dưới các loại ánh sáng khác nhau sau sau 4 tuần ở vườn ươm ...... 82

Hình 3.18. Cây cúc nuôi cấy vi thủy canh ............................................................... 87

Hình 3.19. Đóng gói cây giống ............................................................................... 88

Hình 3.20. Hình thái khí khẩu lá của cây in vitro và vi thủy canh sau 2 tuần

nuôi cấy ................................................................................................. 88

Hình 3.21. Hình thái rễ của cây in vitro và vi thủy canh sau 2 tuần nuôi cấy ........ 89

Hình 3.22. Hệ thống vi thủy canh HT và HCN1 sau 2 tuần nuôi cấy ..................... 90

Hình 3.23. Hệ thống vi thủy canh HCN2 sau 2 tuần nuôi cấy ................................ 91

Hình 3.24. Cây cúc in vitro và vi thủy canh ở giai đoạn vườn ươm ....................... 92

xiv

Hình 3.25. Các giai đoạn của cây hoa cúc nuôi cấy vi thủy canh ở vườn ươm ...... 94

Hình 3.26. Hoa của cây cúc nuôi cấy vi thủy canh sau 16 tuần ở giai đoạn

vườn ươm .............................................................................................. 95

Hình 3.27. Cây hoa cúc nuôi cấy vi thủy canh ở giai đoạn đồng ruộng. ................. 96

Biểu đồ 3.1. Sự thay đổi thể tích môi trường nuôi cấy trong hệ thống vi thủy

canh hộp nhựa tròn sau 2 tuần nuôi cấy .............................................. 61

Biểu đồ 3.2. Chiều cao cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn với

thể tích môi trường khác nhau sau 8 tuần tại vườn ươm ..................... 61


mật độ khác nhau sau 8 tuần ở vườn ươm .......................................... 65

Biểu đồ 3.4. Sự thay đổi độ ẩm tương đối trong hệ thống vi thủy canh với

điều kiện thoáng khí khác nhau sau 2 tuần nuôi cấy ........................... 67


điều kiện thoáng khí khác nhau sau 8 tuần ở vườn ươm ..................... 68

Biểu đồ 3.6. Tích lũy chlorophyll của lá cây cúc trong hệ thống vi thủy canh

hộp nhựa tròn bổ sung nồng độ nano bạc khác nhau sau 2 tuần

nuôi cấy ............................................................................................... 73

Biểu đồ 3.7. Tích lũy chlorophyll của lá cây cúc trong hệ thống vi thủy canh

hộp nhựa tròn bổ sung nồng độ nano bạc khác nhau sau 4 tuần ở

giai đoạn vườn ươm ............................................................................ 76

Biểu đồ 3.8. Tích lũy chlorophyll của cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp

nhựa tròn dưới các điều kiện chiếu sáng khác nhau sau 2 tuần

nuôi cấy ............................................................................................... 81

Biểu đồ 3.9. Chiều cao cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn

dưới các loại ánh sáng khác nhau sau 4 tuần ở vườn ươm .................. 83

xv

Biểu đồ 3.10. Sự thay đổi nồng độ CO2 (ppm) trong hệ thống vi thủy canh và

và vi nhân giống sau 2 tuần nuôi cấy ................................................ 85

Biểu đồ 3.11. Sự thay đổi nồng độ O2 (%) trong hệ thống vi thủy canh và và

vi nhân giống sau 2 tuần nuôi cấy ..................................................... 85

Biểu đồ 3.12. Chiều cao cây cúc in vitro và vi thủy canh ở giai đoạn vườn

ươm ................................................................................................... 93

xvi

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1. Cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn sau 2 tuần nuôi

cấy .......................................................................................................... 55

Bảng 3.2. Cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn sau 4 tuần ở

giai đoạn vườn ươm ............................................................................... 57

Bảng 3.3. Ảnh hưởng của thể tích môi trường lên sự tăng trưởng của cây cúc

trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn sau 2 tuần nuôi cấy............ 59

Bảng 3.4. Ảnh hưởng của mật độ mẫu cấy lên sự tăng trưởng của cây cúc

trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn sau 2 tuần nuôi cấy............ 63

Bảng 3.5. Ảnh hưởng của điều kiện thoáng khí lên sự tăng trưởng của cây

cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn sau 2 tuần nuôi cấy ..... 67

Bảng 3.6. Ảnh hưởng của nồng độ nano bạc lên khả năng tăng trưởng của

cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn sau 2 tuần nuôi

cấy .......................................................................................................... 70

Bảng 3.7. Định danh và định lượng vi sinh vật trong môi trường vi thủy

canh hộp nhựa tròn bổ sung các nồng độ nano bạc khác nhau sau 2

tuần nuôi cấy .......................................................................................... 74

Bảng 3.8. Sự tăng trưởng của cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa


vườn ươm .............................................................................................. 76

Bảng 3.9. Sự tăng trưởng của cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa

tròn dưới các loại ánh sáng khác nhau sau 2 tuần nuôi cấy .................. 79

Bảng 3.10. Sự tăng trưởng của cây cúc trong hệ thống vi thủy canh và vi nhân

giống sau 2 tuần nuôi cấy ...................................................................... 84

Bảng 3.11. Ảnh hưởng của các hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn và hộp

nhựa hình chữ nhật lên sự tăng trưởng của cây cúc sau 2 tuần nuôi

cấy .......................................................................................................... 90

xvii

Bảng 3.12. Các giai đoạn phát triển của cây cúc vi nhân giống và vi thủy canh

ở giai đoạn vườn ươm............................................................................ 93

Bảng 3.13. So sánh khả năng sinh trưởng và phát triển của cây cúc vi nhân

giống và vi thủy canh ở giai đoạn ra hoa ............................................... 94

Bảng 4.1. Ước lượng giá thành cho 600 cây giống của hệ thống vi thủy canh

hộp nhựa hình chữ nhật và vi nhân giống ........................................... 120

1

MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài

Cây hoa cúc (Chrysanthemum morifolium) là một loài hoa trồng chậu và cắt

cành phổ biến trên thế giới [138] với hàng tỷ cành được bán ra mỗi năm và được ưa

chuộng bởi màu sắc phong phú (trắng, vàng, xanh, đỏ, tím, hồng,…) cũng như hình

dáng và kích cỡ hoa rất đa dạng. Ở Việt Nam, cây hoa cúc được du nhập từ thế kỷ

XV, người Việt xem hoa cúc là biểu tượng của sự thanh cao, một trong bốn loài

thảo mộc được xếp vào hàng tứ quý “tùng, cúc, trúc, mai” [21].

Khi sản xuất được mở rộng, nhu cầu về giống cũng tăng theo và phương pháp

nhân giống cũng không ngừng cải tiến. Cây hoa cúc được nhân giống chủ yếu bằng

phương pháp giâm cành. Phương pháp nhân giống này đơn giản, tiết kiệm và được

thực hiện ở điều kiện ex vitro. Tuy nhiên, phương pháp này có một số điểm hạn chế

như hệ số nhân giống thấp, chất lượng cây giống kém vì các đoạn chồi thu nhận từ

cây mẹ sẽ bị thoái hóa hoặc nhiễm virus sau vài thế hệ [58]. Do đó, người dân luôn

cần một số lượng lớn cây giống sạch bệnh để phục vụ sản xuất.

Vi nhân giống được chứng minh là phương pháp hữu hiệu để nhân nhanh

giống cây trồng với số lượng lớn trong thời gian ngắn. Tuy nhiên, các chồi nuôi cấy

trong bình thủy tinh còn nhiều nhược điểm như khí khẩu bị dị dạng, nồng độ CO2

thấp, độ ẩm cao (95%) [139]. Sự thành công của phương pháp vi nhân giống phụ

thuộc rất nhiều vào khả năng thuần hóa cây giống trong điều kiện vườn ươm. Trong

điều kiện in vitro, cây giống đã quen với những điều kiện lý tưởng được kiểm soát

trong quá trình sinh trưởng, đến giai đoạn thích nghi, cây giống phải chống chịu với

nhiều tác nhân bất lợi bên ngoài như: nấm bệnh, nhiệt độ thay đổi, độ ẩm thấp,

nghèo dinh dưỡng,… Sự thay đổi đột ngột đó làm cho tỷ lệ sống sót của cây giống

giảm đáng kể. Một số nghiên cứu cho thấy, các điều kiện ngoài tự nhiên đã tác động

đến sự thay đổi sinh lý bên trong cơ thể thực vật; điều đó dẫn đến những hình thái,

sinh lý và cấu trúc giải phẫu bất thường khi cây thích nghi. Điển hình như khí khẩu

2

không hoạt động, hệ thống rễ yếu, tầng biểu bì mỏng [73], sự thay đổi hàm lượng

đường, tinh bột,… trong giai đoạn thích nghi [131]. Vì vậy, hiểu rõ sự thay đổi khác

nhau trong sinh lý, sinh hóa cây trồng là vấn đề quan trọng để đưa ra những biện

pháp cải thiện khả năng sống sót và thích nghi của cây giống ngoài vườn ươm.

Hệ thống vi thủy canh (microponic system) là hệ thống nhân giống kết hợp

giữa vi nhân giống (micropropagation) và thủy canh (hydroponic), đây là một

phương pháp có tiềm năng trong sản xuất cây giống. Phương pháp này kế thừa

nhiều ưu điểm của kỹ thuật thủy canh và phương pháp vi nhân giống, có thể khắc

phục một số hạn chế của phương pháp nhân giống truyền thống như: hiện tượng

thủy tinh thể, giảm bớt sự ức chế của ethylen do thoáng khí tốt,... Hahn và cs (1996,

1998, 2000) đã báo cáo rằng, cây hoa cúc trong hệ thống này sinh trưởng mạnh hơn

so với hệ thống nuôi cấy in vitro [45-47]. Hệ thống vi thủy canh với giá thể film

nylon đã được nghiên cứu bởi Nhut và cs (2005, 2005b) trên một số cây trồng (cúc,

hoa chuông, bibi,…) và bước đầu cũng cho thấy tính khả quan của phương pháp

này như cây cho sự sinh trưởng và phát triển tốt, nuôi cấy không cần điều kiện vô

trùng, không cần bổ sung đường, agar vào môi trường nuôi cấy, dễ thực hiện và áp

dụng thực tiễn. Tuy nhiên, các nghiên cứu này chỉ mới đưa ra mô hình thí nghiệm,

khả năng áp dụng thực tiễn chưa cao và khó đưa vào sản xuất thương mại [9, 87].

Theo xu hướng hiện nay, hệ thống này được nghiên cứu cải tiến theo hai xu

hướng: (1) hiện đại hóa các thiết bị nhằm tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy; (2) đơn

giản hóa với các thiết bị, vật liệu đơn giản, rẻ tiền nhưng vẫn đảm bảo được sự phát

triển tốt của cây, nâng cao chất lượng cây giống, dễ dàng áp dụng trên quy mô lớn.

Vì vậy, xu hướng thứ hai được chúng tôi lựa chọn nhằm đơn giản quy trình

sản xuất cũng như dễ ứng dụng vào thực tiễn sản xuất. Đề tài “Hoàn thiện hệ

thống nhân giống vi thủy canh cây hoa cúc trắng (Chrysanthemum

morifolium)” được thực hiện nhằm đánh giá khả năng tăng trưởng của cây hoa cúc

trong hệ thống vi thủy canh, đánh giá được hiệu quả nhân giống, đưa ra một mô

hình sản xuất cây giống trong hệ thống vi thủy canh phù hợp và có thể nhân giống

3

với số lượng lớn. Bên cạnh đó, vai trò của ánh sáng đơn sắc cũng như nano bạc bổ

sung vào môi trường nuôi cấy cũng được nghiên cứu.

Mục tiêu của đề tài

Đề tài này được thực hiện để đánh giá ảnh hưởng của một số yếu tố (tiền xử lý

auxin, thể tích, mật độ, điều kiện thoáng khí, nano bạc, ánh sáng,..) lên sự tăng

trưởng của cây cúc trắng (Chrysanthemum morifolium) trong hệ thống vi thủy canh

và khả năng thích nghi, tăng trưởng và ra hoa ở giai đoạn vườn ươm. Từ những kết

quả của nghiên cứu này, luận án sẽ hoàn thiện hệ thống nhân giống vi thủy canh cây

hoa cúc trắng.

Ý nghĩa khoa học của đề tài

Kết quả nghiên cứu của luận án sẽ cung cấp các dẫn liệu khoa học mới có giá

trị về việc đưa ra hệ thống nhân giống vi thủy canh cây hoa cúc trắng.

Đồng thời luận án cũng là tài liệu tham khảo hữu ích cho nghiên cứu và giảng

dạy về lĩnh vực nhân giống ở thực vật.

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Đây là hướng nghiên cứu có tiềm năng ứng dụng trong lĩnh vực nhân giống

thực vật. Đề tài đã đề xuất mô hình vi thủy canh phù hợp, tạo được nguồn cây giống

đồng nhất với số lượng lớn.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Đối tượng nghiên cứu

Hệ thống vi thủy canh với giá thể film nylon được sử dụng để nghiên cứu quá

trình tăng trưởng của cây hoa cúc trắng (Chrysanthemum morifolium).

Phạm vi nghiên cứu của đề tài

Đề tài được thực hiện nhằm đánh giá khả năng tăng trưởng của cây hoa cúc

trắng trong hệ thống vi thủy canh dưới các điều kiện nuôi cấy khác nhau, vai trò của

nano bạc trong vấn đề kháng khuẩn cũng như ánh sáng đơn sắc trong nâng cao chất

4

lượng cây giống; qua đó, đưa ra hệ thống vi thủy canh lớn hơn, dễ dàng đóng gói,

vận chuyển và thương mại.

Ngoài ra, đề tài còn tiến hành trồng thử nghiệm trên điều kiện đồng ruộng để

đánh giá hiệu quả của hệ thống vi thủy canh so với phương pháp vi nhân giống hiện

nay.

Các thí nghiệm được tiến hành trong điều kiện in vitro và đồng ruộng tại

Phòng Sinh học phân tử và Chọn tạo giống cây trồng (Viện Nghiên cứu Khoa học

Tây Nguyên và Công ty Giống cây trồng miền Nam (Huyện Lâm Hà, Tỉnh Lâm

Đồng) từ tháng 10 năm 2014 đến tháng 4 năm 2017.

Những đóng góp mới của luận án

Đây là công trình đầu tiên tại Việt Nam đã xây dựng được quy trình nhân

giống của cây cúc trắng từ giai đoạn cây giống trong hệ thống vi thủy canh đến giai

đoạn cây thương phẩm và trồng thử nghiệm ở giai đoạn đồng ruộng.

Đề tài đã đánh giá được vai trò của nano bạc lên sự gia tăng khả năng tăng

trưởng cũng như kháng lại một số vi sinh vật trong môi trường nuôi cấy vi thủy

canh.

Đề tài đã ứng dụng hệ thống chiếu sáng đơn sắc trong nâng cao chất lượng cây

giống.

5

Chương 1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. THỦY CANH

1.1.1. Khái niệm

Thủy canh thường được định nghĩa như là “trồng cây trong nước”. Tuy nhiên,

thật ra việc cung cấp nuớc và dung dịch dinh dưỡng cho cây có thể trực tiếp qua tiếp

xúc giữa rễ và dung dịch như định nghĩa ở trên nhưng cũng có thể gián tiếp qua các

giá thể trơ nên chúng ta có thể mở rộng định nghĩa thuỷ canh là “trồng cây không sử

dụng đất” [71].

Việc trồng cây không có đất thật sự đem lại rất nhiều thuận lợi. Khi sử dụng

một môi trường sạch khuẩn, tất nhiên ta sẽ không phải lo lắng cho việc trừ cỏ dại,

trừ sâu và côn trùng có hại trong đất [111]. Hơn nữa khi dùng kỹ thuật thuỷ canh,

cây trồng sẽ có được môi trường sống đầy đủ các thành phần dinh dưỡng thiết yếu.

Do vậy, cây sẽ sinh trưởng và phát triển nhanh hơn, việc canh tác cũng đơn giản

hơn đối với rau và cây hoa. Một thuận lợi lớn của kỹ thuật thủy canh là cho phép

thiết lập hệ thống nuôi trồng tự động. Khi sử dụng hệ thống tự động, người làm

vườn có thể linh hoạt được thời gian chăm sóc cây trồng [115], [118].

Đặc biệt, do đặc điểm của kỹ thuật thuỷ canh là không cần đất nên đây chính

là giải pháp cho ngành nông nghiệp ở những đất nước vốn có ít đất canh tác - các

thành phố lớn hoặc vùng đất cằn cỗi. Các nước tiên tiến đã nhanh chóng ứng dụng

kỹ thuật này để sản xuất rau sạch, cây kiểng. Trong tương lai, khi dân số ngày một

gia tăng, đời sống được nâng cao, đất đai trở nên khan hiếm, thì kỹ thuật thủy canh

sẽ dần thay thế phương pháp trồng trọt truyền thống. Vì không chỉ đem lại những

món lợi nhuận khổng lồ cho ngành nông nghiệp, kỹ thuật này còn giúp giữ gìn môi

trường được trong sạch, đây chính là mục tiêu được coi trọng hàng đầu để góp phần

nâng chất lượng cuộc sống của con người [108].

6

1.1.2. Các yêu cầu cơ bản của hệ thống thuỷ canh

Trong một dung dịch, hoặc môi trường trơ, việc duy trì độ acid hay độ kiềm

(dựa vào pH), độ dẫn điện (Electrical Conductivity – EC) trong một khoảng giá trị

phù hợp với hệ thống rễ của thực vật được gọi là hoạt động đệm. Việc này cần phải

được thực hiện nhân tạo trong các hệ thống thủy canh. Ở bất kỳ hệ thống thủy canh

nào, các yêu cầu cơ bản sau cần được duy trì ở mức độ thích hợp [128]:

– Duy trì pH của dịch dinh dưỡng trong khoảng 5,8 đến 6,5 và độ dẫn điện EC

trong khoảng 1,5 đến 2,5 dS/m, các khoảng giá trị này thích hợp cho sự tăng trưởng

của cây. Nếu giá trị pH và EC chệch ra khỏi các khoảng này sẽ làm giảm khả năng

hấp thu chất dinh dưỡng và sẽ làm tổn thương rễ cây. Thực vật là những vật chỉ thị

tốt nhất điều kiện dinh dưỡng. Nhìn vào những triệu chứng rối loạn dinh dưỡng ở

thực vật để điều chỉnh dịch dinh dưỡng cho phù hợp.

– Tránh những biến động nồng độ dịch dinh dưỡng đột ngột, vì những biến

động này sẽ gây ảnh hưởng xấu đến độ pH và EC.

– Duy trì nhiệt độ dung dịch tốt. Nếu nhiệt độ tăng, cây tăng hô hấp và đòi hỏi

nhiều oxygen. Tại thời điểm đó, nồng độ oxygen hoà tan giảm. Điều này đặc biệt

quan trọng đối với việc nuôi cấy trong nhà kính hay nhà lưới, do bên trong nhiệt độ

tăng cao trong suốt buổi trưa. Phải tiến hành nhiều biện pháp để chống lại sự tăng

nhiệt này.

– Luôn đảm bảo rằng có nhiều oxygen hoà tan trong dịch dinh dưỡng để rễ có

thể hấp thu tốt. Thiếu oxygen sẽ làm giảm khả năng hấp thu chất dinh dưỡng và do

đó làm giảm sản lượng cây. Trong hệ thống đóng, nếu dung dịch thu nhận lại được

cho chảy vào thùng từ một độ cao nhất định thì sẽ có sự thông khí tự nhiên.

– Trong kỹ thuật ngâm rễ, phải duy trì đủ không gian bên trên dịch dinh dưỡng

do sự tăng trưởng nhanh và số lượng rễ phụ thuộc vào không khí, 2/3 đầu rễ non

phải ở trong không khí và phần còn lại phải chìm trong dung dịch.

– Trong kỹ thuật ngâm rễ, trong suốt quá trình phát triển, khi mức dung dịch

trong thùng chứa giảm, nồng độ ion sẽ tăng cao, điều này ảnh hưởng không tốt đến

7

sự tăng trưởng của cây. Nếu quan sát thấy điều này, phải loại bỏ dung dịch cũ và

thay bằng dung dịch mới.

– Phải đảm bảo đủ ánh sáng cho các cây nuôi trồng thủy canh. Ánh sáng và tất

cả các yêu cầu khác cũng giống như khi nuôi trồng trên đồng ruộng.

– Luôn phải sử dụng hạt giống và vật liệu nuôi trồng sạch bệnh, sạch sâu bọ

cho hệ thống thủy canh. Loại bỏ hoặc hủy bất kỳ cây nào nhiễm bệnh càng sớm

càng tốt.

– Nếu quan sát thấy có các sinh vật ký sinh trên giá thể rắn, phải loại bỏ các

cây trong đó và tiến hành khử trùng môi trường tăng trưởng. Nước cung cấp cũng

cần phải đảm bảo sạch các sinh vật ký sinh.

– Tảo có thể phát triển trong hệ thống thủy canh và ngăn cản các ống nhỏ dẫn

dịch thủy canh. Sử dụng các ống màu đen để tránh các vấn đề như vậy. Giữa các lần

nuôi trồng, phải rửa sạch hệ thống bằng nước chlor loãng. Sau khi rửa nước chlor,

rửa qua bằng nước sạch trước khi trồng các cây mới.

– Phải có đủ chỗ cho cây tăng trưởng, và khi thân mềm phát triển phải có giá

thể đỡ thân.

– Trong kỹ thuật kết hợp mở, có khả năng các chất dinh dưỡng bị lắng lại khi

cung cấp nước. Do đó, có thể bổ sung dịch dinh dưỡng liên tục thay vì bổ sung nước và

chất dinh dưỡng riêng.

1.1.3. Dung dịch dinh dưỡng thủy canh

Tất cả các thành phần dinh dưỡng cần thiết được cung cấp cho cây ở dạng

dung dịch, chứa muối và phân bón tan trong nước. Phương pháp thủy canh cho

phép người canh tác kiểm soát các thành phần cần thiết bằng cách điều chỉnh hay

thay đổi dung dịch dinh dưỡng cho phù hợp với từng giai đoạn tăng trưởng của cây

và cung cấp chúng với một lượng cân bằng. Các chất dinh dưỡng hiện diện ở dạng

ion trong dung dịch thủy canh, cây trồng không cần phải tìm kiếm hay cạnh tranh

với các sinh vật khác như khi trồng trong đất. Do đó, việc tối ưu hoá điều kiện dinh

dưỡng của hệ thống thủy canh cũng dễ hơn nhiều so với trong đất. Dung dịch dinh

dưỡng dùng cho dung dịch thủy canh phải đáp ứng được những điều kiện sau:

8

Độ pH: Giá trị pH tối thích nằm trong khoảng 5,5 – 6,5 [119]. Giá trị pH càng

lệch ra khỏi khoảng này thì càng có ảnh hưởng tiêu cực lên hệ thống thủy canh, pH

trên 7,5 sẽ làm giảm khả năng hấp thu sắt và có thể xảy ra hiện tượng úa vàng thân,

pH dưới 6,0 sẽ làm giảm mạnh khả năng hoà tan acid phosphoric, ion calcium và

mangan. Có thể sử dụng các chất đệm hoá học để giữ ổn định giá trị pH.

Độ dẫn điện: Giá trị độ dẫn điện (EC) tốt nhất là trong khoảng 1,5 – 2,5 dS/m

[65]. Giá trị EC cao hơn sẽ ngăn cản sự hấp thu chất dinh dưỡng, EC thấp sẽ ảnh

hưởng đến sức sống và năng suất cây. Khi cây hấp thu chất dinh dưỡng và nước từ

dung dịch, tổng nồng độ muối và EC đều thay đổi.

Tính dung hợp của các thành phần trong dung dịch dinh dưỡng: Tránh những

loại công thức pha chế dung dịch có chứa nhiều tạp chất như cát, đất sét, hay bùn;

cũng cần phải tránh các công thức pha chế có chứa các muối không hoà tan hoặc

hoà tan kém, hay có chứa các chất tương tác với nhau tạo ra chất không tan [128].

1.2. VI THỦY CANH

1.2.1. Sơ lược về phương pháp vi thủy canh

Phương pháp vi nhân giống (nhân giống in vitro) ra đời tạo nên một cuộc cách

mạng trong lĩnh vực nhân giống thực vật, giúp cung cấp nhanh với số lượng lớn các

giống cây quý theo yêu cầu mà vẫn giữ được đặc tính di truyền của thực vật. Tuy

nhiên, những giới hạn của điều kiện vi nhân giống làm giảm sức sống của cây nuôi

cấy mô. Trong môi trường nuôi cấy in vitro truyền thống, độ ẩm tương đối cao,

nhiệt độ không đổi, cường độ dòng photon quang hợp thấp, nồng độ CO2 dao động

lớn, sự hiện diện của đường, muối và chất điều hoà tăng trưởng ở nồng độ cao trong

môi trường, sự tích lũy khí ethylen và những chất độc khác, vi sinh vật không hiện

diện trong môi trường [60]. Những điều kiện trên ngăn cản sự thoát hơi nước, làm

giảm quang hợp, giảm hấp thu nước, chất khoáng và CO2 và thúc đẩy hô hấp trong

tối. Điều này dẫn đến tỷ lệ cây chết khá cao khi chuyển ra vườn ươm.

Trong những năm gần đây, đã có nhiều nghiên cứu cải tiến để tìm ra một hệ

thống vi nhân giống mới, trong đó môi trường nuôi cấy có thể được kiểm soát một

9

cách thuận lợi. Hệ thống nuôi cấy in vitro quang tự dưỡng cũng đã ra đời với mục

đích khắc phục một số nhược điểm của phương pháp truyền thống. Chẳng hạn như

việc hạn chế được sự lây nhiễm nhờ không sử dụng đường trong môi trường nuôi

cấy. Thay vào đó, phương pháp quang tự dưỡng chú trọng điều khiển điều kiện vật

lý của môi trường như hàm lượng CO2, chất lượng ánh sáng, quang kỳ, nước. Tuy

nhiên, phương pháp này vẫn còn nhiều hạn chế do tiêu tốn nhiều chi phí cho hệ

thống kiểm soát tự động các điều kiện môi trường và công lao động cấy chuyền.

Vi thủy canh (microponic) là một phương pháp sản xuất cây giống kết hợp vi

nhân giống (micropropagation) và thủy canh (hydroponic). Trong đó, mô thực vật

được cung cấp chất dinh dưỡng ở quy mô nhỏ. Phương pháp này bước đầu đã thể

hiện những đặc tính ưu việt và có thể khắc phục nhiều nhược điểm của các hệ thống

vi nhân giống in vitro truyền thống [45].

Trong các nghiên cứu trước đây của Nhut và cs (2005b) hệ thống vi thủy canh

(Hình 1.1) [87] đã áp dụng thành công trên các đối tượng cúc. Trong nghiên cứu

này, hệ thống vi thủy canh được thực hiện với giá thể film nylon ống và vật chứa là

các hộp nhựa tròn Đại Đồng Tiến. Các chồi cây có thể tiền xử lý với auxin.

Hình 1.1. Hệ thống vi thủy canh (microponic).

1.2.2. Ưu điểm của phương pháp vi thủy canh

Vi thủy canh lấy ý tưởng từ phương pháp thủy canh để ứng dụng cho giai đoạn

cuối của quá trình nhân giống. Đặc điểm của phương pháp này là điều kiện nuôi cấy

không cần vô trùng, có thể khắc phục một số thiệt hại do nhiễm nấm, khuẩn. Vì thế,

10

có thể giảm đáng kể chi phí đầu tư vào hộp vô trùng, các cơ sở hạ tầng khác và việc

điều khiển môi trường nuôi cấy cũng đơn giản hơn phương pháp quang tự dưỡng

[87].

Hơn nữa, do điều kiện môi trường của hệ thống vi thủy canh là gần với điều

kiện tự nhiên nên việc thuần hoá cây con ngoài vườn ươm thuận lợi hơn rất nhiều.

Trong hệ thống vi thuỷ canh, các chồi cây in vitro được thuần hoá dần trong điều

kiện gần điều kiện tự nhiên, cụ thể là môi trường không vô trùng, độ thoáng khí

cao,... giúp cho cây có thể tự quang hợp để lấy nguồn carbon từ CO2, thay vì từ

đường như hệ thống vi nhân giống truyền thống. Vì vậy, khi đến giai đoạn ra vườn

ươm, cây hoàn toàn có thể thích ứng kịp thời với môi trường mới.

Phương pháp này đơn giản hơn phương pháp nhân giống in vitro. Nó có thể

rút ngắn bớt giai đoạn trong quy trình nhân giống bằng việc kết hợp giai đoạn ra rễ

với giai đoạn thuần dưỡng ex vitro thành giai đoạn ra rễ in vitro. Do đó, sẽ rút ngắn

được thời gian nhân giống, tiết kiệm được chi phí sản xuất cũng như chi phí về điện

năng, tiền công nhân viên và các chi phí phát sinh khác [45 – 47].

Phương pháp này không sử dụng đường, agar mà đây là một trong các nguyên

nhân chính làm gia tăng giá thành sản phẩm nên phương pháp này sẽ làm giảm

được chi phí sản xuất. Hơn nữa, do không sử dụng đường trong quá trình nuôi cấy

nên sẽ không cần vô trùng và giảm được chi phí cho việc hấp vô trùng môi trường

và công lao động cho việc cấy chuyền, cũng như giảm được tỷ lệ nhiễm.

1.2.3. Tình hình nghiên cứu về phương pháp thủy canh in vitro và vi thủy canh

1.2.3.1. Phương pháp thủy canh in vitro

Năm 2004, Nhut và cs đã nghiên cứu về hình thành củ bi trực tiếp của cây

khoai sọ (Colocasia esculenta spp.) cũng như cảm ứng tăng trưởng của cây con ở

giai đoạn vườn ươm trong hai hệ thống (1) nuôi trồng trong đất (2) và nuôi trồng

trong hệ thống thủy canh hộp xốp sau 15 hoặc 30 ngày [93]. Kết quả nghiên cứu

cho thấy, tỷ lệ sống sót, chiều cao cây và số lá của cây trồng trong hệ thống thủy

canh cao hơn trong nuôi cấy đất. Các cây giống khoai sọ được nuôi cấy trong hệ

11

thống thủy canh cũng có hiệu quả cao hơn đối với những cây trồng trong đất khi

chúng được chuyển đến đồng ruộng.

Nguyen và cs (2005) đã sử dụng hệ thống thủy canh in vitro trong sản xuất

PLB của cây địa lan (Cymbidium spp.). Đây là loài cây ưa ẩm và có khả năng chịu

ẩm tốt nên rất phù hợp với hệ thống mới. Trong cùng thể tích môi trường, hệ thống

thủy canh in vitro với giá đỡ ở độ cao 1 cm (nghĩa là gần mặt dịch lỏng hơn) cho

PLB có khối lượng tươi cao hơn so với hệ thống có giá đỡ cách 2 cm. Hơn nữa, khi

so sánh ảnh hưởng của các thể tích môi trường lên sự hình thành PLB trong hệ

thống có giá đỡ ở độ cao 1 cm thì nhận thấy rằng môi trường có thể tích 70 ml cho

trọng lượng PLB tươi cao nhất. Qua những kết quả ban đầu, hệ thống thủy canh in

vitro mới tỏ ra rất thích hợp với mục tiêu này. Đây là hệ thống “thủy canh trong ống

nghiệm” được thiết lập lần đầu tiên và được công bố trên các tạp chí quốc tế [85].

Dương Tấn Nhựt và cs (2005) đã nghiên cứu phương pháp thủy canh in vitro

trong việc nâng cao chất lượng cây hoa African violet phục vụ người trồng hoa [8].

Sau 30 ngày nuôi cấy, các cây trong hệ thống thủy canh trực tiếp bắt đầu trổ hoa,

hoa có màu sắc đẹp và bền (từ 2 đến 3 tháng). So với nghiệm thức trồng cây trong

đất, sau 30 ngày vẫn chưa ra hoa, hoa của các cây trồng trong đất có tuổi thọ ngắn

hơn. Riêng về bộ lá, các cây African violet trong hệ thống thủy canh trực tiếp có bộ

lá dày, rậm, xanh tốt, không bị các biểu hiện thường gặp như thối nhũn ở phương

pháp trồng và chăm sóc thông thường. Tuy nhiên, do không có giá thể, lá cây

African violet trong hệ thống thủy canh có xu hướng mọc ngả xuống (theo hướng

trọng trường), không thể xoè rộng như trong trường hợp trồng trong đất. Các cây thí

nghiệm bắt đầu có nụ, tỷ lệ nụ của các cây trong hệ thống thủy canh trực tiếp cao

hơn so với các cây trồng ngoài đất sau 30 ngày. Phương pháp thủy canh in vitro

trong sản xuất của khoai tây bi cũng được nghiên cứu bởi Nhut và cs (2006) [88].

1.2.3.2. Phương pháp vi thủy canh

Thuật ngữ vi thủy canh (microponic) lần đầu tiên được mô tả bởi Hahn và cs

(1996) trên đối tượng cây hoa cúc để xem liệu nó có thể đơn giản hóa các giai đoạn

12

tăng trưởng thực vật, ra rễ, thích nghi với môi trường và nhân giống với kết quả tốt

hơn so với hệ thống in vitro thông thường. Kết quả cho thấy rằng, sự tăng trưởng

của cây hoa cúc trong hệ thống vi thủy canh cao hơn nhiều so với cây cúc trong hệ

thống in vitro [45]. Trong hệ thống này, cây có thể tăng trưởng nhanh hơn và khỏe

mạnh hơn mà không có sự thoái hóa, cũng không đòi hỏi phải tiến hành những bước

nuôi cấy phức tạp như trong nuôi cấy in vitro. Ngoài ra, nó còn tiết kiệm thời gian

và công lao động, vì các giai đoạn nuôi cấy sơ cấp, nhân số lượng, ra chồi và ra rễ

được tiến hành liên tiếp [45].

Hệ thống này cũng được nghiên cứu trên đối tượng là cây hoa cúc

(Chrysanthemum grandiflorum ‘Bongwhang’) nhằm mục đích làm giảm một số khó

khăn trong nuôi cấy in vitro như hiện tượng thủy tinh thể, giúp đơn giản hóa quá

trình nuôi cấy và đã thu được một số kết quả khả quan. Hahn và cs (1998, 2000) đã

báo cáo rằng, cây hoa cúc trong hệ thống vi thủy canh sinh trưởng mạnh hơn so với

cây cúc trong hệ thống in vitro với thời gian ngắn hơn, thể hiện ở cả khối lượng

tươi, khối lượng khô, kích thước lá, số lượng lá, mật độ khí khẩu và tốc độ quang

hợp [46 – 47].

Ra rễ thường là giai đoạn cuối của quá trình vi nhân giống trước khi đưa cây

ra vườn ươm. Thông thường việc ra rễ vẫn còn được thực hiện trên môi trường vô

trùng. Nhưng gần đây đã có những nghiên cứu mới thực hiện việc ra rễ trong điều

kiện không còn vô trùng đã thu được một số kết quả khả quan trên đối tượng cây

hoa cúc, đây là một bước tiến xa của việc ứng dụng kỹ thuật thủy canh vào lĩnh vực

nuôi cấy mô. Nhut và cs (2005b) đã chứng minh hiệu quả của phương pháp vi thủy

canh so với phương pháp vi nhân giống trong sản xuất cây hoa cúc. Trong nghiên

cứu này, các chồi cúc (3 cm) được tiền xử lý với NAA (α-Naphtaleneacetic acid) ở

các nồng độ khác nhau (100, 500 và 1000 ppm) trong khoảng thời gian 10 – 30

phút. Kết quả thực nghiệm cho thấy có sự khác biệt rõ ràng giữa những chồi được

tiền xử lý với NAA (500 ppm) trong thời gian 20 phút và những chồi cúc ở các

nồng độ khác và không được tiền xử lý [87].

13

Đối với cây hoa chuông Nhựt và cs (2005) cũng đã chỉ ra rằng các cây trong

hệ thống vi thủy canh có chiều cao, khối lượng tươi cao hơn và số lá nhiều hơn so

với hệ thống bình thủy tinh sau 6 tuần nuôi cấy [9]. Ngoài ra, các cây vi thủy canh

có bộ lá xanh tốt hơn, thân lớn hơn so với các cây trong hệ thống bình thủy tinh.

Khả năng tạo rễ ở các cây vi thủy canh mạnh hơn, cụ thể ở tuần thứ 2 đã có sự xuất

hiện rễ, sau 3 tuần bộ rễ phát triển mạnh so với cây trong hệ thống đối chứng phải

sau 3 tuần mới bắt đầu xuất hiện rễ. Tất cả các cây được chuyển ra vườn ươm có tỷ

lệ sống sót cao (khoảng 80% cây từ hệ thống bình thuỷ tinh, và 98% cây từ hệ thống

vi thuỷ canh).

Như những bằng chứng rõ ràng trong thí nghiệm này, hệ thống vi thủy canh có

nhiều ưu điểm so với vi nhân giống truyền thống ở nhiều khía cạnh khác nhau.

Không giống với vi nhân giống, quá trình tăng trưởng chồi, ra rễ in vitro trong hệ

thống vi thủy canh có thể xảy ra khi điều kiện môi trường tối ưu. Hầu hết, cây vi

thủy canh không cần thời gian nhất định để ra rễ và thích nghi (quá trình này được

xem là quan trọng nhưng phức tạp và tốn thời gian trong hệ thống vi nhân giống

truyền thống). Một khi chồi cúc in vitro được chuyển sang hệ thống vi thủy canh,

quá trình tăng trưởng chồi, ra rễ và thích nghi xảy ra cùng lúc, không có sự biến

dạng và biến đổi chức năng.

1.2.4. Những hạn chế của nghiên cứu trước đây

Những nghiên cứu trước đây của Hahn và cs (1996, 1998, 2000) thực hiện trên

đối tượng cây hoa cúc đã chỉ ra rằng cây hoa cúc trong hệ thống vi thủy canh tăng

trưởng mạnh hơn so với hệ thống nuôi cấy in vitro [45 – 47]. Trong nghiên cứu này,

các tác giả đã sử dụng kỹ thuật lớp mỏng dinh dưỡng cho hệ thống vi thủy canh trên

giá thể trơ là rockwool, dung dịch dinh dưỡng được hoàn lưu nhờ vào một máy bơm

nhỏ. Điều kiện môi trường (nhiệt độ, nồng độ CO2 và độ ẩm của không khí, pH, EC

và nhiệt độ môi trường) được kiểm soát. Chính vì vậy, sự tăng trưởng của cây vẫn

cần yếu tố vô trùng và điều khiển tự động của máy bơm.

14

Trong nghiên cứu của Nhut và cs (2005b) đưa ra mô hình vi thủy canh với giá

thể film nylon cho thấy, cây tăng trưởng tốt hơn so với hệ thống nhân giống in vitro

[83]. Việc tiền xử lý ra rễ với NAA trong thời gian 20 phút cho số rễ cũng như các

chỉ tiêu tăng trưởng khác tối ưu hơn so với các auxin khác [87]. Tuy nhiên, những

nghiên cứu này chỉ đưa ra mô hình ở phòng thí nghiệm chưa được ứng dụng vào

thực tiễn, đơn giản hóa quy trình nhân giống phục vụ sản xuất với số lượng cây

giống lớn cụ thể, dễ thực hiện bởi người dân và dễ dàng vận chuyển.

Vi thủy canh là một phương pháp chưa có nhiều nghiên cứu trên nhiều đối

tượng với các hệ thống khác nhau. Theo xu hướng hiện nay, hệ thống này được

nghiên cứu cải tiến theo hai xu hướng: một là hiện đại hóa với các thiết bị nhằm tối

ưu hóa được môi trường và đưa ra điều kiện tối ưu cho sự phát triển của cây; hai là

các nghiên cứu nhằm đơn giản hóa cách thực hiện với các thiết bị, vật liệu đơn giản,

rẻ tiền nhưng vẫn đảm bảo được sự phát triển tốt của cây và nâng cao chất lượng

cây giống, dễ dàng áp dụng trên quy mô lớn.

Vì vậy, để đơn giản quy trình sản xuất cũng như dễ ứng dụng nên xu hướng

thứ hai được chúng tôi tiến hành nghiên cứu. Luận án này được thực hiện nhằm

khảo sát tác động của một số yếu tố lên sự tăng trưởng của cây hoa cúc trong hệ

thống vi thủy canh và qua đó đưa ra mô hình sản xuất cây giống với số lượng lớn,

sạch bệnh và có chất lượng tốt phục vụ sản xuất, giúp người dân dễ thực hiện, đơn

giản trong quá trình đóng gói, vận chuyển hướng tới phân phối cây giống đến người

dân và xa hơn là xuất khẩu.

1.3. SƠ LƯỢC VỀ CÂY HOA CÚC

Cây hoa cúc (Chrysanthemum morifolium) thuộc chi Chrysanthemum, họ

Asteraceae, là một trong những loại cây trồng làm cảnh lâu đời và quan trọng trên

thế giới, có nguồn gốc từ Trung Quốc, Nhật Bản,.... Nó là loại hoa thương phẩm rất

được ưa chuộng ở phương Đông và phương Tây, không chỉ vì sự đa dạng về màu

sắc và hình dáng mà còn vì dễ nhân giống, dễ điều khiển sự ra hoa theo ý muốn và

giữ được tươi lâu. Chính vì vậy, cây cúc trở thành loại hoa cắt cành thương phẩm

15

phổ biến trên thế giới, đứng thứ hai sau cây hoa hồng [125]. Giá trị thương mại của

cây hoa cúc vào khoảng 145 triệu USD tại Mỹ năm 2009 [130]. Cúc là cây có giá trị

kinh tế cao, do đó nó được trồng hầu hết ở các vùng trên thế giới.

1.3.1. Phân loại

Giới: Plantae

Ngành: Angiospermatophyta

Lớp: Dicotyledoneae

Bộ: Asterales

Họ: Asteraceae

Chi: Chrysanthemum

Loài: Chrysanthemum morifolium

1.3.2. Giá trị kinh tế

Với sự đa dạng, phong phú về màu sắc và hình dạng hoa, cúc rất thích hợp và

thực sự đang được ưa chuộng như một loại cây cảnh có giá trị về vật chất lẫn tinh

thần.

Cúc không cần phải chăm sóc nhiều, thậm chí có thể chịu được một vài điều

kiện khắc nghiệt và mang đến cảnh quan đẹp mắt, dễ chịu. Cúc có thể được trồng

trong chậu nhỏ, to hay được trồng thành cụm lớn ngoài vườn rồi lấy hoa để trang

trí. Do vậy, ngày càng nhiều những thí nghiệm nhằm cải tiến chất lượng của cây

hoa cúc được tiến hành, làm cho nó ngày một đa dạng về màu sắc và hình dạng,

cũng như tăng khả năng chống chịu nấm bệnh và thích nghi tốt với môi trường.

Có thể nói, cúc đã và đang mang lại nguồn lợi rất lớn cho các nhà kinh doanh.

Ngoài giá trị như một cây cảnh, cúc còn là một loại dược liệu rất tốt. Ở Việt Nam,

từ xa xưa, người dân đã biết dùng cánh hoa cúc tươi hoặc phơi khô để pha trà hay

đơn giản là nấu nước uống. Một số bài thuốc đông y còn sử dụng cúc như một vị

thuốc có tác dụng sơ phong tiết nhiệt, làm nhẹ đầu mắt, cảm cúm, hiệu quả kháng

http://en.wikipedia.org/wiki/Plantae

http://en.wikipedia.org/wiki/Asteraceae

16

viêm và cải thiện hệ miễn dịch của hoa cúc có thể rút ngắn thời gian bệnh và làm

giảm các triệu chứng ho, sốt, nhức đầu, nghẹt mũi... [18].

1.3.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cây hoa cúc tại Đà Lạt – Lâm Đồng

Năm 2010, Lâm Đồng mới có 5.127 ha trồng hoa, sản lượng trên 1,1 tỷ cành,

nhưng đến năm 2015 đã tăng lên 7.594 ha và đạt hơn 2,334 tỷ cành. Thị trường tiêu

thụ hoa Lâm Đồng chủ yếu nội tiêu (89,3%), cung cấp cho Nha Trang, Đà Nẵng,

các tỉnh miền Đông Nam Bộ, Hà Nội và lớn nhất là Thành phố Hồ Chí Minh

(TP.HCM). Hoa cúc đã xuất sang Nhật (59,28%), Úc (3,29%), Trung Quốc

(1,62%). Xuất sang Hàn Quốc, Bỉ, Thái Lan, Philippin, Singapore, Pakistan, Nga,

Campuchia,… chỉ với lượng nhỏ. Hoạt động xuất khẩu chủ yếu tập trung ở các

doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài và các công ty trong nước có khả năng khai

thác thị trường tốt như Đà Lạt Hasfarm, Bonnie Farm, Apolo, Innova,… Đà Lạt

Hasfarm xuất khẩu chiếm tới 90% tổng lượng hoa xuất khẩu của tỉnh. Năm 2010,

Lâm Đồng xuất khẩu 180,1 triệu cành, giá trị 21,974 triệu USD; năm 2014, xuất

215 triệu cành đạt giá trị 28,670 triệu USD; năm 2015, xuất 250 triệu cành (10,7%

tổng sản lượng), giá trị 26 triệu USD [15].

Là trung tâm trồng hoa lớn nhất tỉnh; diện tích trồng hoa của Đà Lạt tăng từ 85

ha (1995) lên 4.799 ha (2015), chiếm 63,2% diện tích và 67% lượng hoa Lâm Đồng

với những vùng trồng hoa chuyên canh của Đà Lạt như khu vực Thái Phiên

(phường 12), An Sơn (phường 4), Vạn Thành - Cam Ly (phường 5), Hà Đông

(phường 8) xã Xuân Thọ, Xuân Trường và phát triển mạnh ra các vùng phụ cận với

huyện Đức Trọng, Đơn Dương, Lạc Dương, Di Linh. Hiện nay, hoa Đà Lạt có trên

400 loài hoa với hàng ngàn giống hoa bản địa từ lâu đời hay xuất xứ từ châu Á

(Trung Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ, Thái Lan,…), châu Âu (Pháp, Hà Lan), châu Mỹ,

châu Phi, châu Úc. Năm 2011, sản phẩm hoa Đà Lạt được Cục sở hữu trí tuệ cấp

nhãn hiệu chứng nhận độc quyền “Hoa Đà Lạt”.

Đà Lạt là nơi lý tưởng cho sinh trưởng và phát triển của các giống hoa cúc nên

một số công ty nước ngoài đã lập công ty hoặc liên doanh sản xuất ở đây như

17

Chánh Đài Lâm, Hasfarm, chỉ riêng công ty Hasfarm (100% vốn đầu tư nước ngoài)

chuyên sản xuất hoa cúc cắt cành cũng như các loại cúc giống, đặc biệt là hoa cúc

chùm đã cung cấp 60% sản lượng hoa cho TP.HCM và một số tỉnh phía Bắc.

Nếu xét về cơ cấu chủng loại tất cả các loại hoa thì trước những năm 1997

diện tích hoa hồng nhiều nhất chiếm 31% nhưng đến nay diện tích trồng hoa cúc đã

vượt lên chiếm khoảng 35% (với diện tích khoảng 2.500 ha), trong đó hoa hồng chỉ

còn 29,4% [15]. Theo điều tra của Công ty cổ phần Hoa Đại Việt (Lâm Đồng), việc

canh tác hoa và sản xuất cây giống cúc tại Đà Lạt trong những năm qua vẫn chưa

đáp ứng về công nghệ. Cụ thể, nhà kính với khung tre (90%), nông dân tự trao đổi

kinh nghiệm sản xuất với nhau (60%) và nguồn giống tự gieo ươm và mua tại các

cơ sở nhỏ lẻ (hơn 70%). Chính vì vậy, chất lượng cây giống không đảm bảo, dễ bị

sâu bệnh, cây mẹ được sử dụng nhiều lần cho giâm ngọn dẫn đến thoái hóa giống.

Với diện tích canh tác ngày càng một gia tăng cũng như đáp ứng các nhu cầu

khắt khe về xuất khẩu thì chất lượng cây giống ban đầu và có thể sản xuất cây giống

với quy mô lớn, sạch bệnh dễ vận chuyển, thương mại hóa và nâng cao giá thành

của cây giống là vấn đề rất đáng được quan tâm.

1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP NHÂN GIỐNG CÂY HOA CÚC

1.4.1. Các phương pháp nhân giống truyền thống

1.4.1.1. Phương pháp gieo hạt

Gieo hạt là phương pháp dễ thực hiện, có thể mua hạt bên ngoài thị trường sau

đó tiến hành lên luống, làm đất rồi gieo hạt. Tuy nhiên, đa số hoa cúc đều rất ít hoặc

không có hạt, cây con hầu hết không có bông đẹp như cây mẹ, thời gian sinh trưởng

chậm và thường lâu có hoa. Phương pháp này hiện nay rất ít người thực hiện, chỉ áp

dụng quy mô hộ gia đình trồng làm cảnh quan xung quanh nhà [140].

1.4.1.2. Phương pháp tách mầm giá

Cúc là loại cây lưu niên, sống từ năm này qua năm khác, các cành trên tàn lụi

thì các mầm dưới lại mọc lên nhưng cành bé, hoa nhỏ dần. Thông thường, sau mỗi

18

vụ thu hoạch, các mầm giá phát sinh rất nhiều. Ta chọn và tỉa những mầm mập,

khỏe, có rễ đem trồng sang vườn ươm hoặc vườn sản xuất. Cách làm này rất đơn

giản, trước kia người dân hay áp dụng.

Mầm giá thường to khỏe nên khả năng sinh trưởng phát triển mạnh, cho hoa

tốt nhưng thời gian từ trồng đến cho hoa lâu hơn so với giâm cành (vì tuổi sinh

trưởng của mầm giá trẻ hơn so với cành nhánh đem giâm). Còn một nhược điểm

nữa là hình dáng tự nhiên của cúc ở ruộng sản xuất không đều. Trong thực tế sản

xuất với quy mô nhỏ, ta có thể tăng số lượng cây mà vẫn đảm bảo chất lượng. Khi

đem trồng ở ngoài vườn sản xuất, từ những cây cúc có nhiều mầm chồi phát sinh

xung quanh gốc, tách những mầm này đem trồng để cho thu hoa [4].

Mầm giá phát sinh xung quanh gốc nhiều hay ít tùy giống, tùy đất tốt, xấu và

điều kiện chăm sóc. Nếu ta không có ý định tận dụng mầm giá, thì tốt nhất khi mầm

vừa nhú lên, ta vặt bỏ để tập trung dinh dưỡng nuôi cây chính.

1.4.1.3. Phương pháp giâm cành

Đây là biện pháp kỹ thuật đơn giản đang được sử dụng phổ biến bởi các cơ sở

sản xuất cũng như người nông dân tại Đà Lạt. Muốn có cành giâm tốt phải chuẩn bị

vườn cây nguyên liệu (cây mẹ). Với phương pháp này, chỉ cần 1 ha cây mẹ, sau 4

tháng có thể thu được 4.000.000 cây giống đạt chất lượng. Số lượng cây giống này

có thể đủ cho 10 ha cây thương phẩm [4].

Việc lựa chọn bố trí vườn cây mẹ, cần phải đạt tiêu chuẩn của vườn sản xuất

hoa. Ngoài ra, cần phải có một số yêu cầu khác, đó là cao ráo, kín gió, thuận tiện

cho việc vận chuyển, bảo quản mầm cây con và có điều kiện làm nhà che nylon đơn

giản để tránh mưa to, gió lớn, bão lụt, nắng nóng cao. Những mầm cây mẹ được

chọn để đem trồng là những cây ra rễ nhiều, khoẻ mạnh, không sâu bệnh. Cần lên

luống cao, thoát nước, trồng với khoảng cách 15 × 15 cm (mật độ 400.000 cây/ha)

[2]. Cây mẹ sau khi trồng ở vườn ươm khoảng 10 – 15 ngày, ta có thể tiến hành

bấm ngọn lần 1 và bấm ngọn lần 2 sau 20 ngày nữa vì lúc này cây sẽ xuất hiện

nhiều nhánh (Hình 1.2).

19

Hình 1.2. Quy trình nhân giống cây hoa cúc bằng phương pháp giâm cành [4].

Khi những nhánh này đạt chiều cao từ 12 – 15 cm, lấy 3 nhánh tốt nhất, số còn

lại loại bỏ hết. Sau 25 ngày kể từ ngày bấm ngọn lần 2, tiến hành cắt cành lần 1

(mỗi lần cắt 3 – 4 cành). Sau đó tiếp tục cắt cành lần 2, 3 (mỗi lần cách nhau 25

ngày). Sau 3 đến 4 lần cắt cành, ta có thể thay thế hoặc chăm sóc cải tạo cây mẹ.

Bấm ngọn lần 1

Bấm ngọn lần 2

Vườn ươm

Cắt cành lần 1

10 – 15 ngày

20 ngày

10 – 15 cm

Cắt cành lần 2

Cắt cành lần 3

25 ngày

25 ngày

25 ngày

Cắt cành lần 4

Trẻ hóa cây mẹ

Bón thúc lần 1

Cắt 3 – 4 cành

Cắt 3 – 4 cành

Cắt 3 – 4 cành

20 ngày

Cắt 3 – 4 cành

Giữ lại 3 cành

Kết thúc

Bón thúc lần 2

25 ngày

20

1.4.1.4. Những hạn chế của phương pháp nhân giống truyền thống

Các phương pháp nhân giống trên có thể được thực hiện bởi người nông dân,

cơ sở sản xuất cây giống tại vườn ươm, những phương pháp này không đòi hỏi trình

độ kỹ thuật cao, chỉ cần thuê nhân công theo mùa vụ, dễ thực hiện. Tuy nhiên,

những phương pháp này cho hệ số nhân giống thấp, chất lượng cây giống kém (cây

con bị thoái hóa và nhiễm virus sau vài thế hệ). Giá thể sử dụng là đất, xơ dừa chưa

qua xử lý hoặc xử lý chưa kĩ làm cho cây con dễ bị lây bệnh trong đất, khó kiểm

soát (Hình 1.3).

Hình 1.3. Nhân giống cây hoa cúc bằng phương pháp giâm cành.

a, b: Chuẩn bị đất; c: Cây giống sử dụng làm giâm ngọn; d: Vỉ xốp; e, f: Cho đất,

xơ dừa vào vỉ xốp; g, h: Cây giâm ngọn; i: Cây giâm ngọn sau 10 – 15 ngày;

j, k: Thu nhận cây giâm ngọn; l: Vận chuyển cây bằng xe tải.

Một vấn đề nữa là khả năng vận chuyển cây giống cũng gặp rất nhiều khó

khăn, cây con được nhân giống trong các vỉ xốp hoặc trồng trực tiếp trên đất rất khó

để vận chuyển đi xa. Chúng được cho vào sọt nhựa hay cho vào bao nylon nếu vận

chuyển ở khoảng cách xa thì cây dễ bị mất nước, héo rũ làm giảm khả năng sống

21

sót. Vì vậy, không đáp ứng được nhu cầu cây giống ở những khu vực xa cơ sở sản

xuất cây giống cũng như xuất khẩu. Do đó, cây giống được nhân giống tại vườn

ươm chủ yếu để sản xuất tại chỗ, khó mở rộng vùng trồng và hướng tới xuất khẩu

để tăng giá trị của cây giống. Chính vì những lý do trên làm cho giá thành cây giống

chưa cao (40 – 200 đồng; tùy theo mùa vụ và loài).

1.3.2. Nhân giống bằng phương pháp vi nhân giống

Khi diện tích sản xuất được mở rộng, nhu cầu về giống cũng tăng theo và

phương pháp nhân giống cũng không ngừng cải tiến. Nhiều năm qua, thực tế cho

thấy những phương pháp truyền thống không đáp ứng kịp nhu cầu giống, mặt khác

còn mang nguy cơ làm lây lan bệnh hại và làm thoái hóa giống. Vì vậy, trong sản

xuất số lượng lớn cây giống sạch bệnh với tốc độ nhanh, chất lượng đồng đều và

đồng nhất về mặt di truyền, phương pháp nhân giống vô tính in vitro cây hoa cúc rất

hiệu quả khi kết hợp giai đoạn này với kỹ thuật giâm cành.

Để tạo ra những cây giống đồng đều, khỏe mạnh, giá thành thấp thì việc lựa

chọn nguồn cây mẹ ban đầu làm nguồn giống là rất quan trọng. Thông thường, tại

các phòng thí nghiệm hay các cơ sở sản xuất nhỏ sẽ sử dụng cây in vitro, sau đó đưa

ra trồng tại vườm ươm nhằm thuần hóa cho cây giống thích nghi với điều kiện môi

trường. Đây là thế hệ đầu tiên (G0), từ thế hệ này sau khoảng 1 – 1,5 tháng trồng tại

vườn, các ngọn cúc sẽ được cắt ngọn và tiếp tục nhân giống thế hệ thứ hai (G1),…

Tiếp tục những công đoạn này tới thế hệ thứ 5 hoặc thứ 6 (G4 hoặc G5), những đọt

cúc này mới được sử dụng làm cây giống. Người nông dân sử dụng những đọt cúc

này cho ra rễ trên vỉ xốp với giá thể là đất mùn hoặc phối trộn với xơ dừa làm

nguyên liệu cho quá trình trồng hoa cắt cành và giá thành cây giống ở giai đoạn này

cũng vừa phải (40 – 200 đồng) tùy từng giống và theo mùa vụ. Sau khoảng 10 lần

sử dụng cây mẹ làm nguồn giống để ngắt ngọn thì cây mẹ sẽ được thay thế. Vì ở

giai đoạn này cây dễ bị nhiễm virus, thoái hóa giống,… Những giai đoạn nhân

giống ngoài vườn ươm có thể thực hiện bởi người nông dân vì không cần những

thao tác quá phức tạp, điều kiện vô trùng và chỉ cần lao động phổ thông.

22

Phương pháp vi nhân giống tuy mang lại rất nhiều lợi ích nhưng vẫn có những

giới hạn chưa khắc phục được. Cây con có thể bị ảnh hưởng do được nuôi cấy trong

điều kiện bình kín: cây dễ dị dạng, khí khẩu mất chức năng,…; tiến trình nhân

giống phức tạp (bao gồm nhiều giai đoạn liên quan nhau và kéo dài trước khi có thể

thích ứng và trồng ngoài vườn ươm); điều kiện nuôi cấy vô trùng đặc trưng có ảnh

hưởng rất lớn lên sự sinh trưởng và phát triển của thực vật sau khi đưa chúng ra

khỏi bình nuôi cấy và thích ứng ngoài vườn ươm,…

Một nhược điểm của phương pháp vi nhân giống là rất khó khăn trong việc

xuất khẩu cây giống. Thông thường, cây giống được nuôi cấy trong các bình nuôi

cấy vô trùng trên môi trường chứa đường, agar (đây là nguồn dinh dưỡng cho vi

sinh vật như nấm khuẩn phát triển); vì vậy, chúng thường gặp khó khăn trong khâu

kiểm định để xuất khẩu giống ra nước ngoài. Muốn xuất khẩu được cây giống nhằm

gia tăng hiệu quả kinh tế thì chúng phải trải qua nhiều công đoạn nghiêm ngặt và có

sự kiểm soát.

Trong hệ thống vi nhân giống, nguyên nhân chính làm cho cây bị thoái hóa là

tác động của cường độ photon quang hợp, nồng độ CO2, độ ẩm tương đối và nhiệt

độ không khí luôn luôn ở mức ổn định. Đặc biệt là độ ẩm rất cao (≥ 95%) bên trong

bình nuôi cấy làm cho cây không tăng trưởng hoàn chỉnh được, gây dị dạng cho

thân, hiện tượng thủy tinh thể và khí khẩu bị mất chức năng ở nhiều loại cây cảnh

và cây trồng [34]. Trong khi đó, nhiệt độ ở hầu hết các phòng nuôi cấy được giữ

trong khoảng 24 – 26°C ban ngày và 17 – 19°C ban đêm. Tuy nhiên, mức dao động

nhiệt độ cần được kiểm soát khác nhau tùy theo loài thực vật và giai đoạn tăng

trưởng, ví dụ như các giai đoạn hình thành mô sẹo, cảm ứng chồi, cảm ứng rễ.

Các nhà khoa học Nhật Bản đã đề nghị hệ thống nuôi cấy mô quang tự dưỡng

[39]. Trong đó, cây được nuôi trong bình nuôi cấy lớn có đầy đủ các khí (CO2, O2),

độ ẩm tuyệt đối và thành phần dinh dưỡng nuôi cấy cũng được kiểm soát. Tuy

nhiên, hệ thống này vẫn có một số bất lợi là chi phí để kiểm soát môi trường trong

bình nuôi cấy khá cao, cây con vẫn phải tăng trưởng trong điều kiện vô trùng.

23

1.5. ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG LÊN SỰ SINH

TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA CÂY

1.5.1. Sự thoáng khí và nồng độ khí CO2 và O2

Nồng độ CO2 cao có nhiều tác động có lợi lên sự kéo dài chồi và sự phát triển

của lá dựa trên sự tháo gỡ của chồi ngủ và đốt cây Theobroma cacao, một loài rất

khó nhân giống [38].

Fujiwara và cs (1987) cho rằng, tốc độ quang hợp thấp và sự kém phát triển

của cây in vitro là do nồng độ CO2 trong bình nuôi cấy thấp trong suốt quá trình

quang hợp [40]. Nói cách khác, nồng độ CO2 thấp trong bình nuôi cấy trong hầu hết

quang kỳ sẽ ức chế khả năng quang hợp của cây, từ đó buộc cây phải sinh trưởng

theo phương thức dị dưỡng hay tự – dị dưỡng nhờ vào sự hấp thu đường từ môi

trường như nguồn carbon chủ yếu của cây [60]. Khi cường độ quang hợp của cây in

vitro được gia tăng sẽ làm gia tăng tỷ lệ sống sót của cây in vitro khi đưa ra ngoài

vườn ươm. Các nghiên cứu gần đây cho thấy rằng cây trồng chứa diệp lục có khả

năng quang hợp tăng khi nuôi cấy trên môi trường chứa CO2 [60].

Bình nuôi cấy được thiết kế để ngăn chặn vi khuẩn nhưng hạn chế sự trao đổi

khí giữa bên trong và bên ngoài bình nuôi cấy, từ đó ảnh hưởng đến thành phần các

khí bên trong bình nuôi cấy. Thông thường, việc đậy kín bình nuôi cấy ngăn ngừa

sự xâm nhiễm của các vi sinh vật và sự thoát hơi nước quá mức từ môi trường và

mẫu cấy. Cũng giống như ánh sáng, sự tích lũy các khí và hơi nước quá mức ảnh

hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của mô cấy như sự kéo dài chồi, sự nảy chồi

và khối lượng tươi của chồi.

Một hệ thống bình nuôi cấy kín nhưng được làm thông thoáng để giảm hiện

tượng thủy tinh thể và nâng cao sự sinh trưởng của cây dâu tây [64]. Nói tóm lại,

việc tăng cường trao đổi khí giữa các bình nuôi cấy và môi trường bên ngoài nhằm

tăng hàm lượng CO2 ở mức tối ưu trong bình nuôi cấy nhằm tăng cường quang hợp

của cây in vitro, giảm hàm lượng O2 trong bình nuôi cấy xuống khoảng 10% [122].

24

Trong điều kiện nuôi cấy thoáng khí, cây có khả năng hình thành rễ thứ cấp

ngay trong giai đoạn in vitro, điều này cải thiện tỷ lệ sống sót của cây khi đưa ra

giai đoạn vườn ươm. Việc cải thiện chế độ thoáng khí trong bình nuôi cấy có thể đạt

được thông qua việc sử dụng màng lọc thoáng khí được gắn lên các lỗ của bình để

ngăn bụi, vi khuẩn và nhờ sự khuếch tán mà CO2 từ bên ngoài sẽ di chuyển vào bên

trong các hệ thống nuôi cấy, thành phần khí trong bình sẽ dần thay đổi bằng với

thành phần khí bên ngoài bình [10].

1.5.2. Thành phần và thể tích môi trường

Trong nuôi cấy mô, môi trường thường được sử dụng với thể tích nhỏ hơn so

với môi trường sử dụng trong thủy canh và các hệ thống sản xuất khác.

Kozai và cs (1991) đã tiến hành nghiên cứu sự thay đổi trong thành phần dinh

dưỡng của môi trường theo thời gian dưới những điều kiện quang tự dưỡng và

quang dị dưỡng [63]. Chỉ có một vài số liệu hạn chế cho rằng thể tích môi trường

ảnh hưởng lên sự sinh trưởng của cây nuôi cấy trong điều kiện dị dưỡng và không

ảnh hưởng đến cây nuôi cấy trong điều kiện quang tự dưỡng [52].

1.5.3. Giá thể

1.5.3.1. Định nghĩa

Giá thể là một loại hay một hỗn hợp vật liệu được sử dụng làm vật nâng đỡ, tạo

môi trường cho rễ phát triển và bám vào trong suốt quá trình sinh trưởng và phát

triển. Vật liệu làm giá thể không chỉ đơn thuần là chắc chắn mà còn có đặc tính ổn

định trong mọi điều kiện để có khả năng nâng đỡ, trao đổi khí,… Bên cạnh đó,

trong môi trường in vitro, yếu tố vô trùng là rất quan trọng, quyết định đến sự thành

bại của quy trình, nên vật liệu làm giá thể phải chịu được nhiệt độ cao trong quá

trình hấp và không bị biến tính. Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại giá thể

được sử dụng trong nuôi cấy. Mỗi loại đều có ưu thế và hạn chế nhất định nên chỉ

phù hợp cho một vài đối tượng và mục đích sử dụng chuyên biệt [96].

25

1.5.3.2. Agar và một số loại giá thể

Agar là loại giá thể thường được sử dụng phổ biến trong nuôi cấy mô. Agar có

phổ hoạt động rộng và thích hợp với hầu hết các quy trình nhân giống in vitro như:

kích thích hình thành và nhân chồi, cảm ứng và tạo mô sẹo, phát triển phôi, thực

hiện chuyển gene,… cho đến nay, mặc dù có rất nhiều loại giá thể khác với những

ưu điểm mới nhưng agar vẫn được sử dụng phổ biến hơn hết [94].

Qua quá trình sử dụng, giá thể agar vẫn còn nhiều hạn chế, có tác động trực

tiếp đến chất lượng cây giống. Do cấu trúc agar có độ thoáng khí thấp nên rễ phát

triển không tốt trong in vitro và tỷ lệ sống sót không cao khi đưa ra ngoài vườn.

Hơn nữa, lực khuếch tán của cation trong môi trường có agar thấp nên mẫu cấy chỉ

có thể sử dụng một phần nhỏ chất dinh dưỡng đưa vào môi trường. Trong quá trình

khắc phục những hạn chế của agar, một số loại giá thể khác được đưa vào thay thế

như: rookwool, oasis, gelatin, aginate, phytagel,… [99].

Rookwool là loại giá thể có độ thoáng khí cao. Trước đây, rookwool được sử

dụng làm giá thể gieo hạt. Sau đó được cải tiến và đưa vào ứng dụng trên in vitro và

chứng minh được một số ưu điểm đối với quá trình nhân giống của một số đối

tượng nhất định. Chồi của cây dâu tây phát triển tốt hơn trên giá thể rookwool có bổ

sung 100 ml môi trường MS lỏng dưới đèn đơn sắc so với những giá thể khác [89].

Tuy nhiên, những giá thể mới này thì không phổ biến và giá thành tương đối

cao. Vì vậy, việc tìm kiếm một giá thể mới rẻ, phổ biến và hiệu quả cao là một việc

làm cần thiết.

1.5.3.3. Giá thể film nylon

Neoflon đã được sử dụng để thiết kế hệ thống nuôi cấy [123]. Neoflon là

polymer có tính bền vững nhất về mặt hóa học, đặc biệt là bền với nhiệt, trơ về mặt

hóa học đối với hydrocarbon, ethylene glycon…, có nhiệt độ nóng chảy từ 265 –

310C; do đó, chúng có thể được khử trùng trong nồi áp suất ở nhiệt độ cao nhưng

vẫn an toàn. Khả năng truyền khí (O2, N2 và CO2) của loại film này tốt hơn so với

26

các loại film khác. Chúng có khả năng bay hơi nước thấp và độ truyền suốt cao

giống như thủy tinh. Nhờ các đặc tính trên mà người ta đã sử dụng loại film này

trong các hệ thống nuôi cấy mô thực vật. Tuy nhiên, giá thành của hệ thống này còn

cao, do đó, khó có thể ứng dụng vào nuôi cấy mô thực vật ở qui mô công nghiệp.

Polyethylene (PE) là một trong những polymer ổn định, trơ về mặt hóa học

(đặc biệt đối với các chất hóa học có tính kiềm, các dung dịch lỏng, các chất acid có

tính oxi hóa và tính chất này thể hiện kém hơn đối với acid đậm đặc có tính oxi

hóa). Nhựt và cs (2005a) đã ứng dụng thành công hệ thống nuôi cấy film nylon có

bản chất là PE trên một số đối tượng cây trồng [86]. Quan sát hình thái khí khẩu và

chuyển ra vườn ươm những cây có nguồn gốc từ các hệ thống nuôi cấy cải tiến này

cho thấy cây ít có bất thường về sinh lý và tỷ lệ sống sót cao hơn so với hệ thống

nuôi cấy truyền thống [8 – 9], [88], [91], [92].

Film nylon (PE) là một vật liệu rẻ và phổ biến trên thế giới. Nó có độ dẻo để

có thể làm thành nhiều hình dáng khác nhau và có thể vận chuyển dễ dàng. Trong

những nghiên cứu trước, bao nylon không chỉ được dùng như là túi chứa (có dạng

túi), mà còn được dùng làm giá thể trong hệ thống vi thủy canh và thủy canh [87],

[89].

Năm 2010, Huy và cs đã ứng dụng hệ thống nuôi cấy túi nylon dạng hộp trong

nhân giống cây African violet và cây hoa cúc [3]. Kết quả nghiên cứu cho thấy ở hệ

thống túi nylon dạng hộp, cây African violet sinh trưởng và phát triển rất tốt, đặc

biệt số chồi tạo thành cao. Cây hoa cúc nuôi cấy trong hệ thống túi nylon dạng hộp

khi chuyển ra điều kiện ex vitro có tỷ lệ sống sót là 100% (đối chứng là 91%). Như

vậy, hệ thống nuôi cấy túi nylon dạng hộp có thể thay thế các hệ thống nuôi cấy

truyền thống (bình thủy tinh) trong nhân giống thực vật hiện nay ở nước ta. Tuy

nhiên, loại film nylon cũng có nhược điểm là mềm; do đó, nó rất khó tạo hình khối

(hình trụ tròn) để làm giá thể vi thủy canh. Vì vậy, yêu cầu đặt ra là có loại vật liệu

vẫn đảm bảo tính trong suốt, độ dày vừa phải, nhẹ, trơ về mặt hóa học và dễ dàng

tạo hình khối theo mục đích.

27

Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng giá thể film nylon là các bìa kiếng

(sử dụng trong văn phòng phẩm) để tạo giá thể cho cây hoa cúc trong hệ thống vi

thủy canh nhằm tiết kiệm chi phí sản xuất, tái sử dụng nhiều lần, dễ dàng vận

chuyển. Đây là loại vật liệu dễ mua trên thị trường, giá thành thấp, đảm bảo các tiêu

chí cần thiết của giá thể như trong suốt, độ dày vừa phải, trơ về mặt hóa học, có thể

chịu nhiệt ở mức nhất định và dễ dàng tạo hình.

1.6. NANO BẠC

16.1. Giới thiệu

Vật liệu nano đã được ứng dụng rộng rãi trên thế giới trong thập kỷ đầu tiên

của thế kỷ XXI. Công nghệ nano đã cung cấp công cụ và nền tảng kỹ thuật cơ bản

cho việc nghiên cứu và chuyển đổi các hệ thống sinh học [104]. Công nghệ nano có

tiềm năng cách mạng hoá ngành nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm với các

công cụ mới cho việc điều trị các bệnh liên quan đến phân tử, phát hiện bệnh nhanh

chóng và tăng cường khả năng hấp thu các chất dinh dưỡng của thực vật; đồng thời

giúp ngành nông nghiệp chống lại các loại virus và các tác nhân gây bệnh phá hỏng

mùa màng [55].

Các hạt nano bạc có kích thước dao động từ 1 – 100 nm được xem như các hạt

nano hay là các túi nano [100]. Nhờ kích thước cực kỳ nhỏ này, các hạt nano có

diện tích bề mặt lớn làm tăng khả năng tiếp xúc với không gian bên ngoài. Do đó,

sự bám dính lên bề mặt tế bào gia tăng dẫn đến hiệu quả tác động cao [112].

Nano bạc là một loại vật liệu mới cho thấy khả năng kháng khuẩn cao và đã

được khảo sát trên 600 loài vi sinh vật [22]. Khả năng diệt khuẩn của nano bạc trên

nhiều đối tượng khác nhau đã được nghiên cứu, bao gồm ảnh hưởng của nano bạc

lên sự kiểm soát các vi khuẩn gây thối và trì hoãn hiện tượng rụng trái ở các loài

thuộc họ cam quýt [107]; sử dụng nano bạc như một tác nhân kháng khuẩn giúp kéo

dài thời gian bảo quản hoa cẩm chướng cắt cành [24]. Nano bạc cũng được sử dụng

như một tác nhân khử trùng mẫu cấy có hiệu quả [83].

28

Đã có một vài nghiên cứu tập trung vào tác động và cơ chế của nano bạc trên

thực vật. Kết quả của những nghiên cứu này đã được báo cáo với mục đích cung

cấp cái nhìn sâu sắc hơn vào mối liên hệ giữa thực vật và các loại vật liệu nano [72].

Tuy nhiên, cho đến nay, có rất ít công bố về việc nano có ảnh hưởng đến nuôi cấy

mô tế bào thực vật. Việc bổ sung nano bạc vào môi trường nuôi cấy đã được Nabeel

(2011) thực hiện trên đối tượng cây nhung hoa (Iresine herbstii) thuộc họ Araceae

[83]. Zahra và cs (2013) đã tiến hành đánh giá hiệu quả nano bạc lên các giai đoạn

phát triển, năng suất và thành phần của tinh dầu cây thuộc chi cỏ xạ hương

(Thymus), một loại cây dược liệu truyền thống của Iran [136]. Kết quả cho thấy,

việc sử dụng nano bạc có thể thay đổi các giai đoạn sinh trưởng của cây và số lượng

các hợp chất thứ cấp; tuy nhiên, hiệu quả của nano bạc lên cây trồng cần được

nghiên cứu sâu hơn.

Mặc dù công nghệ nano đã được nghiên cứu và đi vào ứng dụng trong rất

nhiều lĩnh vực kinh tế, xã hội và đời sống với rất nhiều ưu điểm và lợi ích. Tuy

nhiên, nuôi cấy mô tế bào thực vật (một ngành tuy non trẻ nhưng gắn liền với rất

nhiều hoạt động đời sống, kinh tế) lại chưa được quan tâm nghiên cứu, ứng dụng

kết hợp với công nghệ này. Vì vậy, mục tiêu của đề tài nghiên cứu này tập trung đi

vào khảo sát, đánh giá tác động của hạt nano bạc lên vấn đề nhiễm khuẩn đang gặp

phải trong quá trình nuôi cấy, cải thiện chất lượng môi trường nuôi cấy cũng như

đánh giá khả năng tăng trưởng của cây trồng ở giai đoạn đồng ruộng.

1.6.2. Hiệu quả kháng vi sinh vật của nano bạc

Hạt nano bạc được chứng minh là có một hiệu ứng kháng sinh chống lại khá

nhiều loại vi khuẩn gồm cả gram âm và gram dương, trong đó có nhiều loài vi

khuẩn gây bệnh [22]. Trong năm 2004, Sondi và Salopeck-Sondi chỉ ra rằng nano

bạc có hoạt tính kháng tăng trưởng của E. coli trên bề mặt môi trường Luria-Bertani

[117]. Morones và cs (2005) còn dùng những loại vi khuẩn gram âm khác để thử

nghiệm khả năng kháng khuẩn của các hạt nano với đường kính từ 1 – 100 nm [79].

Kết quả cho thấy rằng khả năng kháng khuẩn của nano bạc chống lại vi khuẩn gram

29

âm được chia thành 3 bước: (i) hạt nano bạc chủ yếu ở kích thước 1 – 10 nm tấn

công vào bề mặt của màng tế vào và làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến những chức

năng màng, như là tính thấm và sự hô hấp; (ii) chúng còn có khả năng thâm nhập

vào vi khuẩn và gây nên những tổn hại bằng những tương tác thích hợp với các

phức hợp có chứa sulfur - và phospho như DNA; (iii) những thành phần giải phóng

ion bạc, mà có thể đóng góp thêm vào hiệu quả diệt khuẩn của hạt nano bạc [79].

Ngoài ra, Kim và cs (2006) đã thử nghiệm trên 2 vi khuẩn đại điện cho vi khuẩn

gram âm (E. coli) và gram dương (S. aureus) để điều tra khả năng kháng khuẩn của

nano bạc [59]. Trong một báo cáo khác, Shrivastava và cs (2007) đã mô tả khả năng

kháng vi khuẩn của hạt nano bạc mới với đường kính 10 – 15 nm với những dòng vi

khuẩn kháng thuốc và không kháng thuốc [114].

Kim và cs (2006) nghiên cứu hoạt tính kháng nấm của nano bạc chống lại 44

dòng thuộc 6 loài nấm từ phân lập lâm sàng và dòng ATCC từ Trichophyton

mentagrophytes and Candida albanicans. Kết quả là mức độ ức chế 80% (IC80) đạt

được ở nồng độ 1 đến 7 μg/ml [59]. Hoạt tính kháng nấm đạt được là do việc phá

hoại tính nguyên vẹn của màng. Roe và cs (2008) đã kiểm tra hoạt tính chống nấm

trên những catheter nhựa được phủ nano bạc, kết quả cho thấy nó có thể ức chế tăng

trưởng gần như hoàn toàn của dòng C. albican ở nồng độ 0,21 mg/L sử dụng nano

bạc trần và 0,05 mg/L sử dụng nano bạc được sử lý với sodium dodecyl sulfate

[103]. Trong một công bố khác được báo cáo về nano bạc với nồng độ 0,4 – 3,3

μg/ml chống lại C. albicans and C. glabrata ở dạng tế bào và biofilm [78].

Trong những năm gần đây, ngày càng có nhiều báo cáo cảnh báo về việc lây

nhiễm của các loại virus như SARS-Cov, cúm A/H5N1, cúm A/H1N1, HIV, HBV, và

một số loại virus khác. Nano bạc thể hiện khả năng chống lại vi sinh gồm nấm và vi

khuẩn như đã được nhắc đến ở trên. Tuy nhiên, khả năng kháng virus thì vẫn còn là

một câu hỏi mở cho các nhà nghiên cứu [29].

Nano bạc mặc dù có tác động lên nhiều loài vi sinh vật; tuy nhiên, các nghiên

cứu chủ yếu tập trung vào các vi sinh vật gây bệnh và gây hại ở người và động vật.

30

Trên đối tượng thực vật, cũng như lĩnh vực vi nhân giống hầu như có rất ít công bố

về tác động của hạt nano bạc lên những đối tượng này.

Tác nhân vi sinh vật (bao gồm nấm và vi khuẩn) là một trong những vấn đề

cần quan tâm đầu tiên và xuyên suốt trong nuôi cấy mô thực vật. Với môi trường

nuôi cấy mô thực vật (khoáng đa lượng, vi lượng, vitamin, đường,…), vi sinh vật dễ

dàng tăng trưởng và chiếm ưu thế trong cạnh tranh dinh dưỡng với thực vật. Một số

trường hợp vi khuẩn đồng nuôi cấy với mục đích chuyển gen như vi khuẩn

Agrobacteria, việc loại bỏ vi khuẩn sau chuyển gen là rất cần thiết. Trong khi các

tác nhân diệt khuẩn khác (kháng sinh) đều có những nhược điểm nhất định như gây

độc hoặc làm chậm sự tăng trưởng của tế bào thực vật, thay đổi kiểu gen trong sự

tái sinh các mẫu cấy ban đầu và tính toàn vẹn về mặt di truyền từ nguồn nguyên liệu

[116].

1.6.3. Hiệu quả của hạt nano lên sự sinh trưởng và phát triển của thực vật

Các hạt nano tương tác với các thực vật gây ra nhiều thay đổi về hình thái và

sinh lý, tùy thuộc vào tính chất của hạt nano. Hiệu quả của hạt nano được xác định

bởi thành phần của hóa chất, kích thước, phủ bề mặt, hoạt tính, và quan trọng nhất

là liều lượng khiến chúng có hiệu quả [57]. Từ những kết quả nghiên cứu, các nhà

nghiên cứu chỉ ra rằng hạt nano có ảnh hưởng tích cực và tiêu cực đến sự tăng

trưởng của thực vật, tác động của các hạt nano lên cây trồng phụ thuộc vào thành

phần, hàm lượng, kích thước và tính chất hóa học và vật lý của hạt nano cũng như

các loài thực vật [70]. Hiệu quả của hạt nano phụ thuộc vào nồng độ của chúng và

thay đổi từ thực vật này đến các thực vật khác.

Gần đây, Krishnaraj và cs (2012) nghiên cứu ảnh hưởng của nano bạc trên đối

tượng Bacopa monnieri và nhận thấy rằng nano bạc tổng hợp sinh học có hiệu quả

đáng kể trong nảy mầm; tổng hợp protein, carbohydrate; giảm hàm lượng phenol; hoạt

động peroxidase và catalase [66]. Nano bạc tổng hợp sinh học tăng cường sự nảy mầm

của hạt giống và tăng trưởng cây Boswellia ovaliofoliolata [110]. Nano bạc gia tăng sự

sinh trưởng thực vật (chiều cao cây, diện tích và số lượng lá và hàm lượng chlorophyll)

31

[42] và các thuộc tính sinh hóa (diệp lục tố, carbohydrate, hàm lượng protein và các

enzym chống oxy hóa) của Brassica juncea, đậu và ngô [106], [113]. Tuy nhiên,

Gruyer và cs (2013) báo cáo rằng nano bạc vừa có tác dụng tích cực và tiêu cực lên sự

kéo dài rễ tùy thuộc vào các loài thực vật [43]. Chiều dài rễ tăng ở cây lúa mạch, nhưng

bị ức chế ở cây rau diếp. Ngoài ra, Yin và cs (2012) đã nghiên cứu ảnh hưởng của nano

bạc lên khả năng nảy mầm của một số loài thực vật (Lolium multiflorum, Panicum

virgatum, Carex lurida, C. scoparia, C. vulpinoidea, C. crinita, Phytolaca americana,

Scirpus cyperinus và Lobelia cardinalis) và nhận thấy nano bạc tăng cường tỷ lệ nảy

mầm của E. fistulosum [134]. Nano bạc kích thích sự tăng trưởng của rễ bằng cách

chặn tín hiệu ethylen trong cây nghệ tây [102]. Tác động của nano bạc lên hình thái và

sinh lý của cây phụ thuộc vào kích thước và hình dạng của nano bạc. Nghiên cứu của

Syu và cs (2014) trên 3 hình dạng khác nhau của nano bạc lên hình thái và đáp ứng

phân tử của loài Arabidopsis chỉ ra rằng nano bạc hình khối thập diện cho khả năng

kích thích sinh trưởng rễ cao nhất; tuy nhiên, nano bạc hình cầu không tác động lên sự

sinh trưởng rễ nhưng cho khả năng tích lũy anthocyanin cao nhất [121]. Cả 3 loại kích

thước và hình dạng của nano bạc tác động đến khả năng tích lũy protein như: cell-

division cycle kinase 2, protochlorophyllide oxidoreductase và fructose-1,6

bisphosphate aldolase cũng như cảm ứng sự biểu hiện gen liên quan đến tế bào. Ví dụ

cảm ứng sự biểu hiện gen liên quan indoleacetic acid protein 8, 9-cis-epoxycarotenoid

dioxygenase và đáp ứng dehydration. Ngoài ra, nano bạc hoạt hóa aminocyclopropane-

1-carboxylic acid (ACC) hạn chế sự kéo dài rễ Arabidopsis cũng như sự biểu hiện

ACC synthase 7 và ACC oxidase 2, chỉ ra rằng nano bạc ức chế cũng như sự nhận diện

của ethylen và có thể can thiệp vào sinh tổng hợp ethylen.

Trên lĩnh vực nông nghiệp ở Việt Nam, hiện nay thị trường trong nước xuất

hiện nhiều chế phẩm dung dịch nano bạc sử dụng trong nuôi trồng thuỷ sản phòng

bệnh cho tôm, cá; hoặc trong trồng trọt phòng ngừa sâu bệnh cho cây trồng. Đối với

công nghệ sinh học thực vật, chưa có nhiều báo cáo hoặc nghiên cứu đi sâu về ảnh

hưởng của nano kim loại lên cây trồng in vitro. Dương Tấn Nhựt và cs (2014) đã

nghiên cứu ảnh hưởng nano bạc cũng lên sự tăng trưởng của cây cúc, dâu tây, đồng

32

tiền nuôi cấy in vitro [11]. Trong nghiên cứu này, nano bạc được bổ sung vào môi

trường nuôi cấy với nồng độ từ 0 – 20 ml/l nhằm khảo sát ảnh hưởng của nano bạc

lên sự sinh trưởng của cây cúc (Chrysanthemum sp.), dâu tây (Fragaria spp.) và

đồng tiền (Gerbera jamesonii) trong điều kiện in vitro. Kết quả cho thấy nano bạc

trong môi trường nuôi cấy ở nồng độ 10 ml/l cho sự sinh trưởng tốt nhất với đối

tượng cúc và dâu tây, trong khi đối với đồng tiền là 5 ml/l. Tuy nhiên, khi tiếp tục

tăng nồng độ, nano bạc lại gây ức chế và làm giảm sự tăng trưởng của các loại cây

trong nghiên cứu. Các cây cúc đối chứng và cây cúc trong nghiệm thức bổ sung 10

ml/l nano bạc được tiếp tục khảo sát sự tăng trưởng trong giai đoạn vườn ươm.

Trong điều kiện ex vitro, các cây cúc có nguồn gốc từ môi trường có bổ sung nano

bạc cho thấy có sự tăng trưởng tốt hơn cây đối chứng.

1.6.4. Hiệu quả của hạt nano lên quá trình quang hợp

Các nguyên liệu cần thiết cho quá trình quang hợp là năng lượng ánh sáng,

CO2 và H2O có sẵn ngoài tự nhiên. Tuy nhiên, hiệu suất chuyển đổi ánh sáng sang

năng lượng cho cây sử dụng chỉ ở khoảng 2 – 4%. Sự thiếu hụt đáng kể này đã thúc

đẩy một số lượng lớn các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới nghiên cứu cải thiện

hiệu quả quang hợp hiện tại của thực vật. Xu hướng sử dụng các hạt nano nhằm can

thiệp và thay đổi hiệu quả quang hợp và hiệu suất lượng tử trong cây dựa trên đặc

tính quang học của chúng ngày càng được quan tâm [113].

Kích thước nano cũng có ảnh hưởng đến quang hợp của cây. Khả năng hấp thu

ánh sáng được ghi nhận là giảm thấp nhất với các hạt nano lớn. Điều này là do các

hạt nano có diện tích bề mặt lớn sẽ kết hợp số lượng lớn các phân tử chlorophyll,

tạo điều kiện thuận lợi cho sự chuyển hóa năng lượng của các chlorophyll-nano.

Sharma và cộng sự (2012) đã ghi nhận được hiệu quả tăng cường hiệu suất lượng tử

của nano bạc trên cây mù tạt Ấn Độ [113].

1.6.5. Tính an toàn của nano bạc

Boenigk và cs (2014) chỉ ra rằng ion bạc gây độc đối với vi sinh vật nhưng lại

ít độc đối với con người, chính điều này dẫn đến sự phát triển hàng loạt các sản

phẩm nano bạc có ứng dụng diệt khuẩn trong y học và đời sống [26]. Các nhà khoa

33

học còn chứng minh các hạt nano bạc sẽ được giải phóng ra khỏi cơ thể theo thời

gian. Điều này rất có ý nghĩa vì theo EPA (Environmental Protection Agency), một

người chỉ có thể dùng tối đa 350 µg/ liều dùng mỗi ngày sẽ an toàn cho cơ thể. Nếu

dùng 1 – 2 muỗng cà phê/ngày (20 ppm) tương đương 100 – 200 µg/ngày ta sẽ có

hiệu quả phòng bệnh rất tốt. Điều này đảm bảo cho người dùng có thể sử dụng nano

bạc như một chất bổ sung trong bữa ăn hay trong nước uống mà không bị hiện

tượng Argyria [51]. Vì vậy, trong nông nghiệp, nano bạc ngày càng được nghiên

cứu ứng dụng nhiều trong công nghệ trước và sau thu hoạch nông sản để hạn chế

dịch bệnh phát triển, dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, nâng cao chất lượng và kéo

dài thời gian bảo quản của nông sản.

1.7. HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG ĐƠN SẮC

1.7.1. Hệ thống chiếu sáng đơn sắc trong nhân giống vô tính thực vật

Ngoài việc được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị, hệ thống chiếu sáng đơn

sắc (Light emitting diode – LED) cũng được ứng dụng trong các nghiên cứu nông

nghiệp [28], [50], [101]. Việc sử dụng đi-ốt phát quang như một nguồn bức xạ cho

thực vật được đặc biệt chú trọng trong những năm gần đây do tiềm năng của nó

trong ứng dụng thương mại rất lớn. Hệ thống bức xạ LED toàn phần có một số lợi

điểm vượt trội so với những hệ thống chiếu sáng hiện đang được sử dụng rộng rãi

trong nuôi cấy mô [12]. Sự phát sáng cực đại của LED đỏ và xanh với độ dài sóng

thích hợp tạo hiệu quả quang hợp tối đa [74]. LED là nguồn sáng có tuổi thọ dài, dễ

thay đổi do đó góp phần giảm chi phí cho thí nghiệm.

LED sinh nhiệt ít do đó giảm thiểu nhu cầu sử dụng hệ thống làm lạnh trong

việc tạo điều kiện thuận lợi cho nhân giống vô tính thương mại với chi phí hiệu quả.

Do có độ dài sóng đặc biệt và phổ hẹp nên gần đây LED được dùng trong nhiều lĩnh

vực nghiên cứu quang sinh học như tổng hợp chlorophyll [129], quang hợp [126] và

phát sinh hình thái [50].

LED đỏ có thể được ứng dụng cho thực tiễn vi nhân giống do sự phát photon

cao cũng như giá thành thấp khi so sánh đèn với LED có màu khác. Sự kết hợp giữa

34

các đèn LED có màu sắc khác nhau có thể tạo ra ánh sáng thích hợp cho quá trình

quang hợp.

Đèn LED có thể kiểm soát được bức xạ phát ra và khắc phục được hầu hết

những nhược điểm của một nguồn sáng thông thường nên là nguồn sáng đầy hứa

hẹn để thay thế những thiết bị chiếu sáng truyền thống hiện nay trong nuôi cấy thực

vật.

Với những tiện ích trên, đèn LED ngày càng được sử dụng sâu rộng vào ngành

nông nghiệp, đặc biệt là trong vi nhân giống.

1.7.2. Vai trò của ánh sáng đơn sắc trong nghiên cứu sự tái sinh, sinh trưởng

và phát triển của thực vật

LED có những đặc tính tốt hơn so với các nguồn sáng khác như: đèn huỳnh

quang, đèn halogen kim loại, đèn natri cao áp. Bước sóng của nó phát ra rất đặc

biệt, chiều rộng của vạch quang phổ ngắn, do vậy hiện nay LED được sử dụng trong

rất nhiều lĩnh vực nghiên cứu về quang sinh học như là sự tổng hợp chlorophyll

[129], quang hợp [126] và phát sinh hình thái [50]. Một vài loại cây trồng thành

công dưới hệ thống LED, những cây này bao gồm: tiêu, dưa, lúa mì, bó xôi [28],

[50]. Hơn thế nữa, trong tất cả những nghiên cứu này, các đối tượng được trồng

dưới hệ thống LED có bổ sung ánh sáng màu xanh và hồng ngoại có nguồn gốc từ

đèn hơi kim loại phổ rộng và đèn huỳnh quang xanh, vì không có đèn LED xanh có

cường độ photon cao. Đây là một trở ngại trong việc sử dụng LED.

Toàn bộ hệ thống phát sáng cho cây trồng đòi hỏi đèn LED phải phát ra cường

độ photon cao trong vùng ánh sáng đỏ và xanh đặc biệt. Trước đây, đèn LED xanh

chỉ phát ra được cường độ photon thấp và có giá thành cao [28]. Hiện tại công ty

hóa chất Nichia (Nhật Bản) đã sản xuất và lần đầu tiên trên thế giới tạo ra ánh sáng

xanh có cường độ chiếu sáng lớn. Sáng chế này đã mở đường cho sự phát triển cho

toàn bộ hệ thống phát sáng LED.

Đèn LED xanh siêu sáng mới có khả năng đánh giá hiệu quả của toàn bộ hệ

thống đèn LED (bao gồm cả LED xanh và đỏ siêu sáng) lên sự tăng trưởng cây con

35

in vitro. Hệ thống mới này khác hẳn với các hệ thống sử dụng đèn LED có bổ sung

ánh sáng xanh từ các nguồn sáng khác đã được công bố trước đây [28], [50]. Hahn

và cs (2000) đã báo cáo rằng tốc độ quang hợp của cây Rehmannia glutinose nuôi

cấy in vitro là rất thấp dưới hệ thống LED xanh hoặc LED đỏ, trong khi đó, dưới hệ

thống LED hỗn hợp (50% LED đỏ và 50% LED xanh) hoặc dưới đèn huỳnh quang

có tốc độ quang hợp rất cao [48]. Cường độ photon cao của LED xanh, đỏ và độ dài

bước sóng đặc trưng của chúng làm cho hệ thống đèn mới này mang lại nhiều thuận

lợi. Khi nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống LED, các nhà nghiên cứu đều cố gắng

tìm mối quan hệ giữa tỷ lệ ánh sáng xanh và đỏ nhằm chọn lựa vùng quang phổ

thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển tốt cho cây trồng. Trong nghiên cứu của

Nhut (2002) cho thấy, cây Eucalyptus citriodora, Phalaenopsis, chuối (Musa spp.)

và Spathiphyllum sinh trưởng tốt dưới điều kiện 80% ánh sáng LED đỏ kết hợp với

20% LED xanh [89]. Lian và cs (2002) đã nghiên cứu sự phát sinh hình thái và sinh

trưởng của vảy củ Lilium với nguồn chiếu sáng đèn LED đỏ, LED xanh và LED đỏ

kết hợp với LED xanh [67]. Nhut và cs (2002) cũng đã chứng minh được cây dâu

tây in vitro phát triển tốt nhất khi được nuôi cấy với nguồn chiếu sáng đèn LED

(70% ánh sáng LED đỏ + 30% ánh sáng LED xanh) với cường độ chiếu sáng là 60

µmol.m-2.s-1 [90]. Jao và cs (2005) nghiên cứu ảnh hưởng của ánh sáng đèn LED lên

sự sinh trưởng và hình thành thân của cây Zantedeschia [53]. Trong nghiên cứu của

Heo và cs (2006) cũng cho thấy với nguồn chiếu sáng đèn LED, cây nho tăng khả

năng sinh trưởng và tổng hợp carbohydrate [49].

Một số nghiên cứu đã sử dụng các cây có giá trị kinh tế để nghiên cứu sinh

trưởng và phát triển dưới nguồn ánh sáng đèn LED như Ageratum (Ageratum

houstonianum Mill. cv. Blue Field), cúc vạn thọ (Tagetes erecta L.) [49], nho

Hybrid Franc (Vitis riparia × V. vinifera cv.), Ryuukyuuganebu (V. ficifolia var.

ganebu) và Kadainou R-1 (Ryuukyuuganebu × V. vinifera cv.) [98]. Hơn nữa, có

nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng đèn LED phù hợp cho sự phát triển in vitro và ex vitro

một số loại cây trồng hơn là đèn huỳnh quang [44], [95].

36

LED được ứng dụng trong nghiên cứu về vi nhân giống trên thế giới; tuy

nhiên, ở Việt Nam chỉ có một vài nghiên cứu tập trung vào vấn đề này. Nhựt và cs

(2002 đến nay) đã ứng dụng thành công hệ thống chiếu sáng LED trên một số loại

cây trồng như lily, lan hài, thu hải đường, cúc,… Những cây trồng nuôi cấy dưới hệ

thống đèn LED không những sinh trưởng và phát triển tốt ở điều kiện in vitro, mà

còn ở điều kiện ex vitro [6], [14], [17]. Những nghiên cứu về giải phẫu học, quang

hợp cũng chứng minh rằng những cây nuôi cấy dưới hệ thống LED tốt hơn khi so

sánh với hệ thống chiếu sáng bằng đèn huỳnh quang [12].

Biên và cs (2013) đã chỉ ra rằng chồi thu hải đường tái sinh từ lớp mỏng tế bào

tốt nhất dưới tỷ lệ 80% LED đỏ kết hợp với 20% LED xanh [2]. Trong khi đó, dưới

điều kiện 70% LED đỏ kết hợp với 30% LED xanh cho hiệu quả trong quá trình tái

sinh chồi từ lá và lớp mỏng tế bào từ thân của cây cúc [5]. Khối lượng tươi và khối

lượng khô của mô sẹo thu được là cao nhất khi các mẫu lá được nuôi cấy dưới ánh

sáng xanh và ánh sáng đỏ kết hợp với tỷ lệ 50:50. Quá trình tăng sinh mô sẹo hiệu

quả nhất khi các mô sẹo được nuôi cấy dưới điều kiện chiếu sáng là ánh sáng xanh

và ánh sáng đỏ kết hợp với tỷ lệ 50:50. Ánh sáng xanh và ánh sáng đỏ kết hợp với

tỷ lệ 50:50 cũng là nguồn sáng thích hợp nhất cho sự sinh trưởng và phát triển của

cây sâm Ngọc Linh nuôi cấy in vitro, tuy nhiên, kết quả phân tích sắc ký lỏng cao

áp cho thấy, các cây được nuôi cấy dưới ánh sáng huỳnh quang cho sự tích lũy

saponin là cao nhất [1]. Ngoài những nghiên cứu tái sinh và tích lũy hợp chất thứ

cấp, sự sinh trưởng và phát triển dưới ánh sáng LED đỏ và xanh cũng được thực

hiện.

Tác động của cường độ và sự thay đổi giai đoạn chiếu sáng khác nhau giữa

LED đỏ và LED xanh đến quá trình sinh trưởng, phát triển và tổng hợp chlorophyll

a và b của cây cúc in vitro đã được trình bày trong nghiên cứu của Tùng và cs

(2016) [20]. Kết quả nghiên cứu này cho thấy, cường độ 60 µmol.m-2.s-1 là thích

hợp cho quá trình sinh trưởng và phát triển; tuy nhiên, hàm lượng chlorophyll a và b

đạt cao nhất ở cường độ 45 µmol.m-2.s-1. Trong khi đó, giai đoạn chiếu sáng thay

đổi 1 tuần đầu LED xanh và 1 tuần sau LED đỏ thích hợp cho quá trình sinh trưởng

37

và phát triển của cây cúc in vitro. Cây cúc dưới điều kiện chiếu sáng LED sau khi

chuyển sang vườn ươm 4 tuần có tỷ lệ sống sót, sinh trưởng và phát triển tốt hơn

so với cây ở điều kiện chiếu sáng là đèn huỳnh quang.

Gần đây, Nam (2016) đã tiến hành nghiên cứu có tính tiên phong về hệ thống

đèn LED trong tái sinh, sinh trưởng và phát triển một số loại cây trồng tại Việt Nam

[7]. Nghiên cứu này đã xây dựng quy trình nhân giống của bốn loại cây trồng có giá

trị kinh tế cao là cúc, dâu tây, lan hồ điệp và sâm Ngọc Linh dưới đèn LED.

38

Chương 2

VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. VẬT LIỆU

2.1.1. Vật liệu thực vật

Nguồn mẫu là các cây hoa cúc trắng (Chrysanthemum morifolium) (Nhật Bản)

sạch bệnh được nuôi cấy từ chồi đỉnh (2,5 cm) có nguồn gốc từ nuôi cấy đốt thân (1

cm) trên môi trường nhân chồi là MS - Murashige, Skoog, 1962 (Phụ lục) [81] có

bổ sung 0,2 mg/l BA, 30 g/l sucrose và 8 g/l agar [14].

Hình 2.1. Cây cúc (Chrysanthemum morifolium Ramat. cv. Jimba) in vitro sạch bệnh.

Vật liệu thực vật là các chồi in vitro 45 ngày tuổi được cấy chuyền nhiều lần,

có chiều cao từ 10 - 12 cm (Hình 2.1), tại phòng Sinh học phân tử và Chọn tạo

Giống cây trồng (Viện Nghiên cứu Khoa học Tây Nguyên).

2.1.2. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất

Thiết bị và dụng cụ: Cân điện tử, máy cất nước, máy đo pH, nồi hấp vô trùng,

tủ cấy vô trùng, dao cấy, đĩa cấy, panh cấy, kéo, ống nghiệm thủy tinh (đường kính

1,5 cm), bình nuôi cấy 100 ml và 250 ml, dây thun, nylon, găng tay. Dụng cụ được

khử trùng bằng autoclave ở 121C, 1 atm trong 30 phút. Máy đo hàm lượng diệp lục

SPAD-502 (Minolta Co., Ltd., Osaka, Nhật Bản), tủ sấy Sanyo MOV-112, tủ sấy

39

Memmert, cân kỹ thuật Prescisa (Nhật Bản), đèn UV hai bước sóng 254 nm và 365

nm.

Hóa chất: Dung dịch nano bạc do Viện Công nghệ Môi trường cung cấp với

các hạt nano bạc có kích thước trung bình ≤ 20 nm với nồng độ của dung dịch là

500 ppm [29]. Agar (Việt Xô, Công ty Phan Trần, Hồ Chí Minh), sucrose (Biên

Hòa, Đồng Nai), IBA (Sigma-AldrichTM, INC., MO63178, Mỹ), Acetone với độ

tinh khiết ≥ 99,5% (Xilong Chemical Co., Ltd, Trung Quốc).

2.1.3. Thiết bị chiếu sáng

Đèn huỳnh quang với bước sóng 320 - 800 nm và điện áp 220 V được sử dụng

trong thí nghiệm có kích thước 1,2 m (FL - 40W/T10) có công suất 40W (Công ty

bóng đèn phích nước Rạng Đông). Một bóng đèn huỳnh quang được sử dụng để làm

nghiệm thức đối chứng và đặt giữa giàn nuôi cấy khoảng cách từ đèn đến nắp bình

là 30 cm. Cường độ chiếu sáng là 45 µmol.m-2.s-1.

LED đỏ (R) với bước sóng 650 - 665 nm, điện áp (2V) (Super Bright LEDs

Inc., St. Louis Missouri, USA); công suất mỗi bóng LED là 0,1W; điện trở 330 Ω

(Công ty Cổ phần TQCOM - Hà Nội). Bộ nguồn tạo dòng điện 12V với điện áp 5A

(Nguồn AXT 450 - Hãng Golden Field).

LED xanh (B) với bước sóng 450 - 500 nm, điện áp (3 V), điện trở 220 Ω

(Công ty Cổ phần TQCOM - Hà Nội) và bộ nguồn tạo dòng điện 12 V với điện áp 5

A (Nguồn AXT 450 - Hãng Golden Field).

LED vàng (Y) với bước sóng 570 - 590 nm (điện áp, điện trở và bộ nguồn tạo

dòng điện tương tự LED xanh).

LED xanh lá cây (G) với bước sóng 495 - 570 nm (điện áp, điện trở và bộ

nguồn tạo dòng điện tương tự LED xanh).

Tỷ lệ kết hợp của LED đỏ và LED xanh phụ thuộc vào số bóng kết hợp giữa

chúng theo phương pháp của Nhut (2002) [89]. Cường độ chiếu sáng của đèn LED

(45 µmol.m-2.s-1) được điều chỉnh sao cho cường độ giữa các điều kiện khác nhau là

tương đương nhau. Các tỷ lệ kết hợp LED đỏ và LED xanh bao gồm:

40

10% ánh sáng LED xanh + 90% ánh sáng LED đỏ (10B:90R).






2.1.4. Giá thể film nylon

Đặc điểm: Bìa kiếng A4 (kích thước khoảng 20 cm × 30 cm), sản xuất tại Việt

Nam (Flexoffice, Tập đoàn Văn phòng phẩm Thiên Long, Việt Nam). Sử dụng cho

văn phòng, đóng bìa sách, tài liệu, hồ sơ,...

Chất lượng: Bìa sáng bóng đạt tiêu chuẩn về chất lượng, quy cách khổ A4, độ

dày 1,5 mm, đóng gói 100 tờ/xấp, trong suốt và không thấm nước.

Bảo quản: Nhiệt độ: 10 - 55ºC, độ ẩm: 55 - 95% và tránh xa nguồn nhiệt.

2.1.5. Hệ thống nuôi cấy

Hộp nhựa tròn Đại Đồng Tiến (HT) (Công ty Đại Đồng Tiến, Việt Nam) có

chiều cao 8,5 cm, đường kính miệng 12 cm và đường kính đáy 9 cm. Thành phần là

nhựa polypropylene (PP), trong suốt, chịu được nhiệt độ cao hơn 100C và dung

tích 500 ml. Mỗi hộp nhựa tròn chứa 15 ống film nylon (Hình 2.2).

Hộp nhựa hình chữ nhật nhỏ Chí Thành (HCN1) (Công ty Tân Chí Thành,

Việt Nam) có kích thước đáy 20 cm × 28 cm, kích thước miệng 25 cm × 32 cm và

có chiều cao 7,5 cm. Thành phần là nhựa PP, trong suốt, chịu được nhiệt độ cao hơn

100C và dung tích 5 l. Mỗi hộp nhựa HCN1 chứa 300 film nylon.

Hộp nhựa hình chữ nhật Duy Tân (HCN2) (Công ty nhựa Duy Tân, Việt Nam)

có chiều cao 16,1 cm, chiều rộng 31,8 cm và chiều dài 45,7 cm. Thành phần là nhựa

PP trong suốt, chịu được nhiệt độ từ -20 - 120C và dung tích 15 l. Mỗi hộp nhựa

HCN2 chứa 600 film nylon.

41

2.1.6. Môi trường nuôi cấy

Môi trường in vitro: môi trường ½MS, không bổ sung chất điều hòa sinh

trưởng, pH 5,8 và hấp khử trùng.

Môi trường vi thủy canh: môi trường ½MS, không bổ sung chất điều hòa sinh

trưởng, pH 5,8 [87] không hấp khử trùng.

2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.2.1. Thiết lập hệ thống vi thủy canh

Hệ thống vi thủy canh được thiết lập với giá thể film nylon và đưa ra một số

thông số của hệ thống vi thủy canh.

2.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố lên khả năng tăng trưởng của

cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn

Ảnh hưởng của tiền xử lý IBA lên khả năng ra rễ của cây cúc.

Ảnh hưởng của thể tích môi trường lên sự tăng trưởng của cây cúc.

Ảnh hưởng của mật độ mẫu cấy lên sự tăng trưởng của cây cúc.

Ảnh hưởng của điều kiện thoáng khí lên sự tăng trưởng của cây cúc.

2.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của nano bạc lên khả năng kháng khuẩn trong

môi trường vi thủy canh hộp nhựa tròn

Ảnh hưởng của nồng độ nano bạc đến khả năng tăng trưởng của cây cúc.

Ảnh hưởng của nồng độ nano bạc đến khả năng kháng vi sinh vật.

Ảnh hưởng của nano bạc đến khả năng tăng trưởng của cây cúc ở giai đoạn

vườn ươm.

2.2.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống chiếu sáng LED lên sự gia tăng sinh

trưởng cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn

Ảnh hưởng của các loại ánh sáng khác nhau lên sự tăng trưởng của cây cúc

trong hệ thống vi thủy canh.

42

Ảnh hưởng của các loại ánh sáng khác nhau lên khả năng tích lũy chlorophyll

trong lá của cây cúc.

Ảnh hưởng của các loại ánh sáng khác nhau lên sự tăng trưởng của cây cúc ở

điều kiện vườn ươm.

2.2.5. Đánh giá hiệu quả nhân giống của phương pháp vi thủy canh so với

phương pháp nhân giống in vitro

Đánh giá hiệu quả của phương pháp vi thủy canh và phương pháp vi nhân

giống cây hoa cúc.

Ảnh hưởng của hệ thống vi thủy canh khác nhau lên sự tăng trưởng của cây

cúc.

2.2.6. Trồng thử nghiệm cây cúc trong hệ thống vi thủy canh ra vườn ươm đến

giai đoạn ra hoa

Đánh giá khả năng thích nghi và tăng trưởng của cây cúc trong hệ thống vi

thủy canh ra vườn ươm đến giai đoạn ra hoa.

2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.3.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm

2.3.1.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của tiền xử lý IBA lên khả năng ra rễ của cây cúc

trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn

Các chồi cúc (3 cm) được cắt bỏ phần lá dưới gốc (còn 2 cặp lá), được tiền xử

lý với dung dịch IBA ở nồng độ 500 ppm trong 20 phút [87], bổ sung trực tiếp 500

ppm IBA vào môi trường nuôi cấy và tiền xử lý với nước cất (không bổ sung IBA)

làm đối chứng; sau đó, đặt những chồi cúc này vào hệ thống vi thủy canh hộp nhựa

tròn thiết kế sẵn ở trên. Mỗi hộp chứa 15 chồi với 40 ml môi trường ½MS.

Số liệu được ghi nhận sau 2 tuần nuôi cấy.

43

2.3.1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của thể tích môi trường nuôi cấy lên sự tăng trưởng

của cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn

Các chồi cúc (3 cm) được xử lý ra rễ tối ưu ở thí nghiệm trên được nuôi cấy

trong trong hệ thống vi thủy canh chứa sẵn môi trường dinh dưỡng là ½MS (môi

trường MS giảm một nửa khoáng đa lượng) [87] với thể tích môi trường thay đổi

(30, 40, 50, 60 và 70 ml) trong hộp nhựa tròn chứa 15 chồi/hộp. Độ sâu của môi

trường trong hộp nhựa tròn (tính từ đáy hộp lên mặt trên của môi trường) thay đổi

theo thể tích môi trường bổ sung vào (5, 7, 9, 11 và 13 mm; tương ứng với 30, 40,

50, 60 và 70 ml).


2.3.1.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ mẫu cấy lên sự tăng trưởng của cây cúc


Các chồi cúc (3 cm) được xử lý bằng dung dịch IBA ở nồng độ thích hợp

trong thời gian 20 phút, sau đó đặt vào hệ thống vi thủy canh chứa sẵn môi trường

với thể tích phù hợp ghi nhận được ở thí nghiệm trên với các mật độ nuôi cấy khác

nhau (10, 15, 20 và 25 chồi cây/hộp).


2.3.1.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện thoáng khí lên sự tăng trưởng của cây

cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn

Các chồi cúc (3 cm) sau khi tiền xử lý với IBA ở nồng độ, mật độ và thể tích

môi trường thích hợp thu được ở thí nghiệm trên trong 20 phút được cho vào hệ

thống vi thủy canh, sử dụng các loại nắp đậy khác nhau: bao gồm nắp có 3 lỗ

thoáng khí (đường kính mỗi lỗ là 0,2 cm và không có màng thoáng khí), nắp có gắn

1 màng Millipore (đường kính màng 2 cm và kích thước lỗ thoáng khí 0,2 m) và

nắp thường (không thoáng khí).


44

2.3.1.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ nano bạc trong môi trường nuôi cấy vi

thủy canh hộp nhựa tròn đến khả năng tăng trưởng của cây cúc

Các chồi cúc (3 cm) được cắt bỏ phần lá dưới gốc (còn 2 cặp lá), được tiền xử

lý với dung dịch IBA trong 20 phút; sau đó, đặt những chồi cúc này vào hệ thống vi

thủy canh thiết kế sẵn ở trên với thể tích môi trường phù hợp và bổ sung nano bạc ở

các nồng độ khác nhau (0; 5, 10, 15 và 20 ml/l) tương đương 0; 2,5 ppm; 5 ppm; 7,5

ppm và 10 ppm.


2.3.1.6. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ nano bạc trong môi trường nuôi cấy vi

thủy canh hộp nhựa tròn đến khả năng kháng vi sinh vật

Các cây cúc sau 2 tuần nuôi cấy trong môi trường vi thủy canh có bổ sung các

nồng độ khác nhau của nano bạc được ghi nhận kết quả. Dung dịch dinh dưỡng vi

thủy canh còn lại (100 ml/nghiệm thức) được thu nhận nhằm đánh giá khả năng

kháng vi sinh vật của nano bạc.

Dung dịch nuôi cấy vi thủy canh được thu nhận và tiến hành định danh và

định lượng bằng phương pháp thử Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology,

ISO 16266, NHS-F15 cho vi khuẩn và ISO 21527-1 (Bảng phân loại nấm mốc) cho

nấm.


2.3.1.7. Nghiên cứu ảnh hưởng của nano bạc trong môi trường nuôi cấy vi thủy

canh hộp nhựa tròn đến khả năng tăng trưởng của cây cúc ở giai đoạn vườn ươm

Chọn các cây cúc trong hệ thống vi thủy canh sau 2 tuần nuôi cấy trên môi

trường có bổ sung nồng độ nano bạc khác nhau ở thí nghiệm trên và cây đối chứng

chuyển ra trồng ở điều kiện vườn ươm của Viện Nghiên cứu Khoa học Tây Nguyên.

Cây con được trồng ra vỉ xốp, thời gian đầu được để ở nơi ít ánh sáng để tránh

ánh nắng trực tiếp chiếu vào cây, tưới phun sương 2 lần/ngày để giữ độ ẩm cho cây.

Sau khi trồng trong vỉ xốp khoảng 1 tuần, cây được chuyển ra nơi có ánh sáng nhiều

45

hơn lúc ban đầu (vẫn trong điều kiện vườn ươm có che chắn, che sáng 50%). Lúc

này cây đã quen dần với điều kiện ex vitro, lượng nước trong mỗi lần tưới tăng lên.

Sau 1 tuần ở vườn có che chắn, chuyển cây từ vỉ xốp trồng vào trong các chậu

nhựa; các chậu này thường có lỗ nhỏ ở đáy chậu để đảm bảo sự thoát nước tránh

cho cây không bị úng. Tiếp tục chăm sóc, tưới nước, nhổ cỏ, bón phân, phun thuốc

diệt nấm, bệnh cho cây mỗi tuần một lần. Theo dõi sự tăng trưởng của cây sau 4

tuần tại vườn ươm.

Số liệu được ghi nhận sau 4 và 8 tuần ở giai đoạn vườn ươm.

2.2.1.8. Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại ánh sáng khác nhau lên sự tăng trưởng

của cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn

Các chồi cúc (3 cm) được tiền xử lý với dung dịch IBA trong 20 phút; sau đó,

đặt những chồi cúc này vào hệ thống vi thủy canh thiết kế sẵn ở trên với thể tích

môi trường phù hợp và bổ sung nồng độ nano bạc tối ưu ở thí nghiệm trên được

nuôi cấy trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn dưới điều kiện chiếu sáng LED

bao gồm G, B, R, Y và R kết hợp với B ở các tỷ lệ khác nhau (10:90, 20:80, 30:70,

40:60, 50:50 và 60:40) với cường độ 45 μmol.m-2.s-1 [7]. FL được sử dụng làm đối

chứng. Mỗi hộp chứa 15 chồi với 40 ml môi trường.


2.2.1.9. Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại ánh sáng khác nhau lên khả năng tích

lũy chlorophyll trong lá của cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn

Sau khi ghi nhận số liệu về sự tăng trưởng của cây cúc trong hệ thống vi thủy

canh dưới các loại ánh sáng khác nhau, mẫu lá của các nghiệm thức được thu nhận

nhằm đánh giá khả năng tích lũy chlorophyll. Hàm lượng chlorophyll a và b được

đánh giá bằng phương pháp phân tích quang phổ hấp phụ của dịch chiết lá trong

dung dịch acetone. Lá cúc lượng tươi (1 g) được cho vào bình thủy tinh kín chứa 50

ml acetone và đặt ở điều kiện tối trong vòng 24 giờ để dung dịch chiết hoàn toàn

lượng chlorophyll trong mẫu [68] trước khi phân tích quang phổ hấp phụ bằng máy

46

đo quang phổ UV-2900 (Hitachi, Nhật Bản). Độ hấp phụ được đo ở bước sóng 662

và 645 nm.


2.2.1.10. Đánh giá hiệu quả của phương pháp vi thủy canh và vi nhân giống cây

hoa cúc

Hệ thống vi nhân giống: 15 cây cúc được cấy trong bình thủy tinh 500 ml chứa

40 ml môi trường ½MS bổ sung 30 g/l sucrose và 8 g/l agar.

Hệ thống vi thủy canh: 15 cây cúc được cấy trong hệ thống vi thủy canh hộp

nhựa tròn với giá thể là ống nylon chứa 40 ml môi trường ½MS.


2.2.1.11. Nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn và hộp

nhựa hình chữ nhật lên sự tăng trưởng của cây cúc

Để có thể sản xuất thương mại với số lượng lớn cây giống và tiết kiệm chi phí

sản xuất chúng tôi đề xuất hệ thống vi thủy canh lớn hơn nhưng vẫn đảm bảo được

các điều kiện như đơn vị diện tích của mỗi cây trong hộp, độ thoáng khí và các điều

kiện tối ưu như đã khảo sát ở hệ thống hộp nhựa tròn. Các cây cúc sau khi được tiền

xử lý với IBA được nuôi cấy trong 2 hệ thống vi thủy canh thoáng khí khác nhau

bao gồm: hệ thống hộp nhựa tròn (15 chồi/hộp) và hệ thống hộp nhựa hình chữ nhật

(300 và 600 chồi/hộp).


2.2.1.12. Trồng thử nghiệm cây cúc trong hệ thống vi thủy canh ra vườn ươm đến

giai đoạn ra hoa

Cây cúc nuôi cấy trong hệ thống vi thủy canh (1.000 cây) và cây cúc nuôi cấy

trong hệ thống vi nhân giống (1.000 cây) được trồng thử nghiệm tại Vườn ươm

Viện Nghiên cứu Khoa học Tây Nguyên và Công ty giống miền Nam (Xã Đạ Đờn,

Huyện Lâm Hà, Tỉnh Lâm Đồng) nhằm theo dõi khả năng thích nghi và tăng trưởng

47

cũng như ra hoa nhằm đánh giá được hiệu quả nhân giống của phương pháp vi thủy

canh.

2.3.2. Phương pháp theo dõi các chỉ tiêu

2.3.2.1. Xác định các chỉ tiêu tăng trưởng

Các chỉ tiêu: Khối lượng tươi (mg), khối lượng khô (mg), số rễ/cây, chiều dài

rễ (cm), chiều cao cây (cm), số lá/cây, chiều rộng lá (cm), chiều dài lá (cm), giá trị

SPAD (giá trị thể hiện hàm lượng chlorophyll tổng), chlorophyll a (g/g),

chlorophyll b (g/g), tỷ lệ sống sót (%), nồng độ CO2 (ppm), nồng độ O2 (%), độ

ẩm (%), thời gian ra hoa (%),…

Tùy theo từng thí nghiệm cụ thể, các chỉ tiêu theo dõi của từng thí nghiệm có

sự khác biệt.

Thời gian ghi nhận số liệu cũng như các chỉ tiêu ghi nhận sẽ thay đổi tùy vào

giai đoạn tăng trưởng khác nhau.

2.3.2.2. Một số công thức tính được tiến hành khi thu nhận số liệu

Khối lượng tươi toàn cây (mg/mẫu): Được xác định bằng cách cân khối lượng

tươi của 15 cây ngẫu nhiên trên mỗi nghiệm thức.

Khối lượng khô (mg/mẫu): Đem các mẫu đã xác định khối lượng ở trên sấy ở

nhiệt độ 60°C cho đến khi khối lượng không đổi, cân và tính khối lượng trung bình.

Giá trị SPAD được ghi nhận bằng máy đo SPAD-502 (Minolta Co., Ltd., Nhật

Bản).

Hàm lượng chlorophyll a và b được tính theo công thức Lichtentaler và

Wellburn (1985) [68]:

Chlorophyll a = (11,75 × A662 – 2,35 × A645)

Chlorophyll b = (18,61 × A645 – 3,96 × A662)

48

Tỷ lệ sống sót (%) được tính bằng công thức:

Nồng độ khí CO2 và O2 được xác định bằng các sensor cảm ứng theo phương

pháp của Chen (2006) [30]:

+ YCO2 = 278,811 + 0,950X1 + 4,399 × 10-6X12 (với R2 = 0,999)

+ YO2 = -0,487 + 3,626X2 – 0,0036X22 (với R2 = 0,999)

Trong đó: X1 là giá trị sensor của CO2 và X2 là giá trị sensor của O2

2.3.2.3. Quan sát hình thái khí khẩu

Quan sát khí khẩu ở lá thứ 4 từ trên xuống của cây vi thủy canh và cây in

vitro. Vỏ biểu bì được lấy từ bề mặt dưới dọc theo trục của lá, sau đó được quan sát

và chụp ảnh bằng kính hiển vi quang học (Keynce Corporation, Nhật Bản) ở vật

kính ×10 và ×40.

2.3.3. Phương pháp xử lý thống kê

Mỗi nghiệm thức lặp lại 3 lần. Số liệu được xử lý và phân tích bằng phần mềm

Microsoft Excel 2010 và SPSS 16.0 theo phép thử Duncan và LSD với P < 0,05

[35]. Các giá trị của số liệu trong mỗi nghiệm thức là các giá trị trung bình.

2.4. ĐIỀU KIỆN NUÔI CẤY

2.4.1. Điều kiện nuôi cấy in vitro

Điều kiện tại phòng nuôi cấy mô của phòng Sinh học phân tử và Chọn tạo

giống cây trồng - Viện Nghiên cứu Khoa học Tây Nguyên: Máy điều hòa được sử

dụng để duy trì nhiệt độ phòng nuôi cấy vào khoảng 22 ± 2ºC, quang kỳ chiếu sáng

16 giờ/ngày (quang kỳ được sử dụng phổ biến trong nghiên cứu in vitro cây trồng),

cường độ chiếu sáng 45 µmol.m-2.s-1 và độ ẩm tương đối 50 – 55%.

49

2.4.2. Điều kiện nuôi cấy vườn ươm

Điều kiện tại vườn ươm thực nghiệm của phòng Sinh học Phân tử và Chọn tạo

giống cây trồng - Viện Nghiên cứu Khoa học Tây Nguyên với điều kiện nuôi cấy

như sau: nhiệt độ ban ngày 27 ± 2ºC; nhiệt độ ban đêm 14 ± 2ºC, độ ẩm 65 - 70%,

ánh sáng được che phủ 50%, giá thể là đất mùn được cho vào bao nylon đen có

đường kính miệng là 20 cm, đáy là 20 cm và cao 15 cm.

2.4.3. Điều kiện trồng và chăm sóc ở đồng ruộng

Trồng và chăm sóc cây cúc ở giai đoạn đồng ruộng được thực hiện tại Huyện

Lâm Hà dưới sự hỗ trợ kỹ thuật của Công ty Giống miền Nam (Xã Đạ Đờn, Huyện

Lâm Hà, Tỉnh Lâm Đồng).

Chuẩn bị đất trồng

Cúc là cây trồng cạn có bộ rễ chùm ăn ngang không chịu được ngập úng, do

đó đất trồng phải cao ráo, tơi xốp và thoát nước tốt. Đất thích hợp cho sự phát triển

của cây cúc là đất thịt nhẹ, đất pha sét, đất đỏ bazan,... có độ pH 5,8 - 6,8.

Đất được cày phơi ải từ 7 - 10 ngày sau mỗi vụ trồng, cày sâu 35 – 45 cm, bừa

nhỏ mịn, khử tuyến trùng bằng Ethoprophos 10% (2 - 3 kg Mocap hạt/1.000 m2),

khử vi khuẩn bằng Calcium hypochlorite (3 kg/1000 m2). Lên luống cao 20 - 25 cm,

rãnh 1,2 m, bề mặt luống bằng phẳng, tưới ẩm trước khi trồng cây.

Phân bón và cách bón phân

Tùy theo phương thức canh tác thông thường hay canh tác qua hệ thống tưới

mà ta có thể sử dụng cách bón phân thích hợp. Bón phân cho cây cúc có thể chia

theo từng giai đoạn phát triển của cây (cây mới trồng, giai đoạn sinh trưởng, giai

đoạn ra nụ, ra hoa,…). Có thể bổ sung một số phân vi lượng, bón phân vi lượng tùy

thuộc vào tính chất, thành phần của đất và các biểu hiện thiếu vi lượng của cây. Tùy

thuộc vào tình hình sinh trưởng của cây, ta có thể bổ sung thêm một số loại phân

bón qua lá.

50

Kỹ thuật trồng và chăm sóc

Đối với những giống cúc đơn (chỉ để 1 bông trên cành), khoảng cách là 12 ×

14 cm, mật độ 55.000 - 60.000 cây/1000 m2. Không nên trồng quá cạn hoặc quá sâu

(lấp khoảng 2/3 bầu đất là thích hợp, khi trồng cây yêu cầu phải đặt cây vuông góc

với mặt đất).

Cắm cọc, rải ống tưới nhỏ giọt và thả lưới

Mỗi luống cắm 2 cọc đầu luống và 2 cọc cuối luống, các cọc được chôn xuống

đất 40 cm, cọc vừa có tác dụng canh thẳng luống vừa cố định hệ thống lưới đỡ cây.

Lưới được thả cố định bởi các cọc sắt ở 2 đầu luống, sử dụng có kích thước ô

15 × 15 cm để cây không bị ngã rạp ở giai đoạn tạo nụ và ra hoa.

Tưới nước

Đối với cây mới trồng: Tùy thuộc vào cấu trúc đất và ẩm độ đất, mùa nắng hay

mùa mưa và lượng bốc hơi nước hằng ngày mà có chế độ tưới thích hợp, thông

thường lần tưới đầu tiên - khoảng 10 m3/1.000 m2 nước, sau đó giảm dần 5 - 7

m3/1.000 m2 nước cùng với phân bón được hoà tan cho những lần tưới sau.

Giai đoạn sau ngắt điện: Hạn chế tưới nước trên bề mặt lá nhằm mục đích

giảm độ ẩm vào ban đêm. Lượng nước tưới tùy thuộc vào cấu trúc đất, độ ẩm, thời

tiết và lượng bốc hơi nước hàng ngày, thường tưới khoảng 7 - 8 m3/1.000 m2 [19].

Sâu bệnh hại

Côn trùng và sâu hại chính (bọ trĩ (Frankliniella sp.), nhện đỏ (Tetranychus

urticae), ruồi đục lá (Liriomyza sp.), rệp hại hoa cúc (Myzus percicae), sâu xanh da

láng (Spodoptera exigua), sâu khoang (Spodoptera litura fabricius), sâu

xanh (Helicoverpa armigera),… được phòng trừ bằng các loại thuốc bảo vệ thực

vật sau: Trigard, Ofunack, Sumi-a, Sherzol, DDVP,... với nồng độ khuyến cáo ghi

trên bao bì [7].

Bệnh hại chính (bệnh rỉ sắt (Puccinia sp.), bệnh lở cổ rễ (Rhizoctonia solani),

bệnh mốc xám (Botrytis cineraria), bệnh héo vàng (Fusarium oxysporum), bệnh

51

phấn trắng (Oidium chrysanthemi), tuyến trùng (Aphelenchoides ritzemabosi), bệnh

héo xanh (Erwinia chrysanthemi)) được phun các loại thuốc Benlat, Topsin M,

Monceren, Daconil, Score, Bayfidan, Bonaza, Anvil, Rovral, Anilazine,… với nồng

độ khuyến cáo trên bao bì để phòng trừ một số bệnh như nấm cóc, cháy lá,…[7].

Điều khiển quang chu kỳ

Để cây hoa cúc có thể nở hoa đúng thời điểm mong muốn và có chất lượng

cao người ta sử dụng biện pháp điều khiển ánh sáng đối với chúng (sử dụng ánh

sáng từ đèn chiếu sáng phân đoạn trong ban đêm). Yulian-Fujime và cs (1995) khi

nghiên cứu ảnh hưởng của ánh sáng tới cây hoa cúc đã đưa ra kết luận, cây hoa cúc

là cây ngày ngắn, ưa sáng và đêm ưa lạnh. Thời kỳ đầu cây non mới ra rễ, cây cần ít

ánh sáng, trong quá trình sinh trưởng, ánh sáng quá mạnh sẽ làm cho cây chậm lớn

và chất lượng hoa giảm [135]. Quang kỳ ảnh hưởng đến quá trình ra hoa: khi thời

kỳ chiếu sáng bằng hoặc ngắn hơn độ dài chiếu sáng tới hạn thì hình thành mầm hoa

và nụ, khi thời gian chiếu sáng dài hơn độ dài chiếu sáng tới hạn thì không thể hình

thành mầm hoa [84].

Việc chiếu sáng cho hoa cúc vào ban đêm bằng hệ thống đèn điện chiếu sáng

ở giai đoạn cây con (từ lúc trồng đến 30 ngày sau trồng) có tác dụng làm tăng chiều

cao cây, tăng tỷ lệ nở hoa, hoa to, độ bền dài và nở đúng thời điểm mong muốn.

Điều chỉnh chiếu sáng theo chu kỳ 10 phút sáng và 20 phút tối (Từ 8h30 tối - 2h45

sáng). Bóng đèn được điều khiển bởi bộ hẹn giờ (Timer) [7].

2.5. ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

Các thí nghiệm được tiến hành tại Viện Nghiên cứu Khoa học Tây Nguyên

(Phường 7, Thành phố Đà Lạt, Tỉnh Lâm Đồng).

Thí nghiệm “Trồng thử nghiệm cây cúc trong hệ thống vi thủy canh ra vườn

ươm đến giai đoạn ra hoa” được tiến hành tại Công ty Giống miền Nam (Xã Đạ

Đờn, Huyện Lâm Hà, Tỉnh Lâm Đồng).

Thời gian thực hiện thí nghiệm từ 10/2014 - 06/2017.

52

Chương 3

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3.1. THIẾT LẬP HỆ THỐNG VI THỦY CANH

Các film nylon có kích thước 20 cm × 30 cm được quấn quanh ống nghiệm có

đường kính ngoài 1,5 cm. Sau đó, chúng được hàn dính bằng que kim loại đốt nóng

trên ngọn lửa đèn cồn. Tiếp theo, ống nghiệm được lấy ra, phần túi nylon thừa được

cắt bỏ tạo thành các ống nylon dài 20 cm và có đường kính 1,5 cm, các ống nylon

này được cắt ngắn thành các ống nylon ngắn hơn có chiều dài khoảng 2 cm và

đường kính 1,5 cm (Hình 3.1).

Hình 3.1. Sơ đồ thiết lập giá thể film nylon dùng trong hệ thống vi thủy canh.

(1): Film nylon; (2): Quấn quanh ống nghiệm thủy tinh có đường kính miệng 1,5

cm; (3): Hàn dính bằng que kim loại; (4): Cắt bỏ phần thừa; (5): Cắt thành những

ống ngắn; (6): Giá thể dùng trong hệ thống vi thủy canh.

2 cm

(1) (2) (3)

(4) (6) (5)

Đèn cồn

30 cm

20 c

m

1,5 cm

Que kim loại

53

Quy trình tiến hành thí nghiệm được thực hiện như Hình 3.2:

Hình 3.2. Các bước tiến hành thí nghiệm.

(1): Thu nhận chồi in vitro; (2): Tiền xử lý với IBA; (3): Rửa lại bằng nước cất;

(4): Thu nhận chồi in vitro sau tiền xử lý; (5, 6): Cho giá thể vào hộp nhựa;

(5’, 6’): Cho chồi cúc vào hệ thống vi thủy canh; HT: Hộp nhựa tròn;

HCN: Hộp nhựa hình chữ nhật.

Mô tả quy trình

Thu nhận chồi: Các chồi cúc in vitro được cắt lấy phần ngọn có chiều dài

khoảng 3 cm. Phần đốt thân còn lại 7 – 8 cm (khoảng 6 – 7 đốt) được cắt thành các

đoạn ngắn khoảng 1 cm (1 đốt) và cấy chuyển sang môi trường nhân chồi.

Tiền xử lý với IBA: Chồi ngọn in vitro (3 cm) được cắt bỏ phần lá dưới gốc

(còn lại 2 cặp lá) và nhúng phần gốc vào dung dịch tiền xử lý ra rễ trong thời gian

20 phút và giữ cho phần ngọn không tiếp xúc với dung dịch tiền xử lý (Hình 3.2)

(1) (2) (3) (4)

(5’)

(6)

(5)

(6’) HCN

HT

54

Rửa bằng nước cất: Sau 20 phút tiền xử lý với IBA, những chồi cúc này được

rửa lại bằng nước cất.

Thu nhận chồi cúc sau tiền xử lý: Những chồi cúc sau khi tiền xử lý được thu

nhận để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.

Đặt giá thể vào hộp nhựa: Tùy thuộc vào hệ thống nuôi cấy hộp nhựa tròn hay

hình chữ nhật ta có thể đặt giá thể với số lượng tương ứng với số cây thí nghiệm.

Môi trường nuôi cây được bổ sung vào hộp tùy theo điều kiện thí nghiệm (thể tích

môi trường) hay hệ thống nuôi cấy khác nhau.

Đặt chồi cúc vào hệ thống vi thủy canh: Chồi cúc thu nhận sau tiền xử lý với

dung dịch ra rễ được cho vào hệ thống vi thủy canh thiết lập sẵn. Số chồi cúc tùy

thuộc vào mật độ (thí nghiệm mật độ chồi/hộp) cũng như hệ thống nuôi cấy khác

nhau (hộp nhựa tròn hay hình chữ nhật nhỏ hay lớn). Tùy theo mục đích thí nghiệm

mà có thể đặt hệ thống vi thủy canh dưới điều kiện chiếu sáng đèn huỳnh quang hay

các điều kiện chiếu sáng khác nhau (thí nghiệm điều kiện chiếu sáng).

Một số thông số của hệ thống vi thủy canh

Kích thước lỗ giá thể: Trong thực tế sản xuất cây giống tại Đà Lạt – Lâm

Đồng cũng như một số địa phương khác, cây cúc khi chuyển ra vườn ươm được

trồng trên vỉ xốp (19 × 11 = 209 lỗ). Chiều rộng của lỗ khoảng 1,5 cm và chiều cao

của lỗ là khoảng 2 cm. Dựa trên kích thước thực tế của vĩ xốp và điều kiện phòng

thí nghiệm là có những ống nghiệm thủy tinh có đường kính khoảng 1,5 cm, chúng

tôi đã thiết lập giá thể vi thủy canh (film nylon) dựa trên những thông số trên.

Hệ thống nuôi cấy: Hộp nhựa tròn có chiều cao vừa phải (9 cm), làm bằng vật

liệu PP trong suốt có thể truyền suốt ánh sáng, vật liệu này sử dụng khá phổ biến

trong các phòng thí nghiệm. Hộp nhựa hình chữ nhật có thể dễ dàng mua trên thị

trường, kích thước, chiều cao vừa phải, vật liệu PP nhẹ, bền, có độ truyền suốt cao.

Thông số về điều kiện môi trường: Nhiệt độ và độ ẩm được thiết lập theo

chuẩn của phòng thí nghiệm, điều kiện chiếu sáng huỳnh quang và LED (tùy theo

55

mục đích thí nghiệm), nồng độ CO2 (khoảng 400 ppm) và O2 (khoảng 21%) được

xác định bằng các sensor cảm biến theo điều kiện của phòng thí nghiệm.

Điều kiện khác: Tùy theo từng thí nghiệm cụ thể, các điều kiện nuôi cấy được

thiết lập tùy thuộc vào mục đích thí nghiệm.

3.2. ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ LÊN KHẢ NĂNG TĂNG

TRƯỞNG CỦA CÂY CÚC TRONG HỆ THỐNG VI THỦY CANH HỘP

NHỰA TRÒN

3.2.1. Ảnh hưởng của tiền xử lý IBA lên khả năng ra rễ của cây cúc trong hệ

thống vi thủy canh hộp nhựa tròn

Sau 2 tuần nuôi cấy, kết quả ghi nhận được cho thấy rằng các cây cúc được

tiền xử lý với IBA ở nồng độ 500 ppm cho hiệu quả ra rễ tốt hơn so với các cây cúc

xử lý với nước cất hoặc bổ sung IBA (500 ppm) trực tiếp vào môi trường nuôi cấy

vi thủy canh hộp nhựa tròn (Bảng 3.1 và Hình 3.3).

Bảng 3.1. Cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn sau 2 tuần nuôi cấy.

Xử lý ra rễ Tiền xử lý IBA Nước cất Bổ sung IBA

Chiều cao cây (cm) 5,00a* 4,56b 4,46b

Số rễ/cây 7,20a 2,40b 1,40b

Tỷ lệ ra rễ (%) 100a 60b 20c

Số lá/cây 6,40a 5,80ab 5,60b

Chiều dài rễ (cm) 1,24a 0,26b 0,18b

Chiều dài lá (cm) 1,28a 1,18a 1,22a

Chiều rộng lá (cm) 1,08a 1,00a 1,04a

Khối lượng tươi (mg) 273,40a 234,20b 241,20b

Khối lượng khô (mg) 22,80a 19,80c 21,11bc

Ghi chú: *Các chữ cái a, b,… trong cùng một hàng thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa với P

< 0,05 trong phép thử Duncan.

56

Các chỉ tiêu theo dõi như chiều cao cây (5,00 cm), số rễ/cây (7,20 rễ), chiều

dài rễ (1,24 cm), khối lượng tươi (273,40 mg) và khối lượng khô (12,80 mg) của

cây cúc được tiền xử lý với IBA (500 ppm) cao hơn cây ở 2 nghiệm thức còn lại.

Trong thí nghiệm này, tỷ lệ ra rễ của cây cúc cao nhất (100%) khi chồi cúc được

tiền xử lý với IBA (Hình 3.3a); trong khi đó, chồi cúc được nuôi cấy trong môi

trường bổ sung 500 ppm IBA thì chỉ có 20% các cây ra rễ (Hình 3.3c). Đối với các

cây không được tiền xử lý với IBA (tiền xử lý với nước cất), kết quả chúng tôi ghi

nhận được là khoảng 60% số cây ra rễ; tuy nhiên, số rễ của các cây này không

nhiều và chiều dài rễ ngắn hơn so với cây được tiền xử lý với IBA (Hình 3.3b).

Hình 3.3. Cây cúc ra rễ trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn

sau 2 tuần nuôi cấy.

a: Cây cúc được tiền xử lý với 500 ppm IBA; b: Cây cúc được xử lý với nước cất;

c: Cây cúc được bổ sung IBA trực tiếp vào môi trường nuôi cấy.

Cây cúc được xử lý với nước cất và bổ sung IBA trực tiếp vào môi trường

nuôi cấy có chiều cao cây, khối lượng tươi và khối lượng khô thấp; điều này có

thể là do các cây không ra rễ hoặc tỷ lệ ra rễ thấp làm cho khả năng hấp thu chất

57

dinh dưỡng từ môi trường giảm dẫn đến sự tăng trưởng giảm, một số cây có hiện

tượng vàng lá.

Để đánh giá rõ hơn hiệu quả của tiền xử lý IBA lên khả năng ra rễ cây cúc,

chúng tôi chuyển các cây trong thí nghiệm trên ra trồng tại vườn ươm để đánh giá

khả năng thích nghi cũng như khả năng tăng trưởng. Sau 4 tuần trồng tại vườn ươm,

chúng tôi tiến hành ghi nhận kết quả về tỷ lệ sống sót và khả năng tăng trưởng và

thích nghi tại vườn ươm (Bảng 3.2 và Hình 3.4). Tỷ lệ sống sót của cây cúc được

tiền xử lý với 500 ppm khi chuyển ra vườn ươm là 100%, cây cúc tiền xử lý với

nước cất và bổ sung trực tiếp IBA vào môi trường nuôi cấy thì tỷ lệ sống sót cây

cũng giảm (60% và 20%; tương ứng). Tỷ lệ sống sót của cây khi chuyển ra vườn

ươm cũng tương đương với tỷ lệ ra rễ của cây cúc trong hệ thống vi thủy canh.

Bảng 3.2. Cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn sau 4 tuần ở giai đoạn

vườn ươm.

Xử lý ra rễ Tiền xử lý IBA Nước cất Bổ sung IBA

Chiều cao cây (cm) 14,24a 10,86b 7,78c*

Số rễ/cây 55,20a 47,45b 41,60bc

Tỷ lệ sống sót (%) 100a 60b 20c

Số lá/cây 15,40a 13,33ab 11,67b

Chiều dài rễ (cm) 5,72a 5,21b 4,48b

Chiều dài lá (cm) 3,26a 2,88a 2,42a

Chiều rộng lá (cm) 2,86a 2,33a 2,14a

Khối lượng tươi (mg) 2.837,65a 2.341,26b 1.945,67b

Khối lượng khô (mg) 232,72a 217,30b 181,33c



58

Hình 3.4. Cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn

sau 4 tuần tại vườn ươm.

a, a1: Cây cúc được bổ sung 500 ppm IBA trực tiếp vào môi trường nuôi cấy;

b, b1: Cây cúc được tiền xử lý với nước cất;

c, c1: Cây cúc được tiền xử lý với 500 ppm IBA.

Các chỉ tiêu về tăng trưởng khác như chiều cao cây (14,24 cm), số rễ/cây

(55,20 rễ), số lá (15,40 lá), chiều dài rễ (5,72 cm), chiều dài lá (3,28 cm), chiều rộng

lá (2,88 cm), khối lượng tươi (2.837,65 mg) và khối lượng khô (232,72 mg) của cây

cúc được tiền xử lý với IBA sau 2 tuần nuôi cấy và khi chuyển ra vườn ươm 4 tuần

cao hơn so với cây cúc được tiền xử lý với nước cất và bổ sung trực tiếp IBA vào

môi trường nuôi cấy.

3.2.2. Ảnh hưởng thể tích môi trường nuôi cấy lên sự tăng trưởng của cây cúc


Sự tăng trưởng của cây cúc trong hệ thống vi thủy canh đạt cao nhất ở môi trường

nuôi cấy có thể tích 40 ml. Ở nghiệm thức này cho thấy sự vượt trội so với các nghiệm

thức còn lại ở các chỉ tiêu về chiều cao cây (6,61 cm), số rễ/cây (14,00 rễ), chiều dài rễ

(1,40 cm), khối lượng tươi (475 mg) và khối lượng khô (32,50 mg) (Bảng 3.3 và Hình

3.5).

Ở thể tích 30 ml môi trường nuôi cấy, kết quả ghi nhận được cho thấy hiệu quả ra

rễ thấp, điều này có thể là do thể tích môi trường ít; sau 1 tuần nuôi cấy, chúng tôi nhận

thấy môi trường trong hộp chứa đã được cây sử dụng gần hết (còn khoảng 5 – 10 ml);

59

vì vậy, lượng dinh dưỡng cung cấp cho môi trường là không đủ, sự tăng trưởng của cây

chậm lại, các chỉ tiêu tăng trưởng đều thấp hơn ở nghiệm thức chứa 40 ml môi trường.

Khi tăng thể tích môi trường vượt quá 40 ml thì sự tăng trưởng của cây chậm lại (Bảng

3.3).

Bảng 3.3. Ảnh hưởng của thể tích môi trường lên sự tăng trưởng của cây cúc trong

hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn sau 2 tuần nuôi cấy.

Thể tích (ml/hộp) 30 40 50 60 70

Chiều cao cây (cm) 5,53c* 6,61a 5,86b 5,61c 5,25d

Số lá/cây 7,67a 7,67a 7,67a 7,33a 7,33a

Số rễ/cây 9,67c 14,00a 12,33b 7,33d 0,00e

Chiều dài rễ (cm) 1,12b 1,40a 1,00b 0,67b 0,00c

Chiều dài lá (cm) 1,20a 1,68a 1,22a 1,14a 1,00a

Chiều rộng lá (cm) 1,07a 1,40a 1,12a 1,07a 0,90a

Khối lượng tươi (mg) 293b 475a 350b 287b 259b

Khối lượng khô (mg) 22,80c 32,50a 28,33b 22,67c 21,10c

Ghi chú: *Các chữ cái a, b… trong cùng một hàng thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa với P


Khi tăng thể tích môi trường lên 70 ml thì các cây không ghi nhận được sự ra rễ,

các cây bị ngập trong môi trường nên hình thái của thân và lá bị biến dạng, hầu hết các

lá đều bị vàng, thân còi cọc (Hình 3.5).

Sự thay đổi thể tích môi trường nuôi cấy trong hệ thống vi thủy canh cũng được

chúng tôi ghi nhận sau 1 và 2 tuần nuôi cấy (Biểu đồ 3.1). Kết quả cho thấy, với thể

tích môi trường càng thấp thì sự giảm thể tích môi trường càng cao. Với thể tích 30 ml

môi trường bổ sung vào môi trường nuôi cấy (độ sâu 5 mm), sau 2 tuần nuôi cấy độ sâu

môi trường còn lại là 2,2 mm (giảm 56% thể tích môi trường), tiếp theo là thể tích 40

ml (độ sâu 7 mm) giảm xuống còn 3,8 mm (giảm khoảng 46%) và thấp nhất là thể tích

70 ml (độ sâu 13 mm) giảm xuống 9,4 mm (giảm khoảng 28%).

60

Hình 3.5. Cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn với thể tích môi

trường khác nhau sau 2 tuần nuôi cấy.

a: Thể tích 30 ml; b: Thể tích 40 ml; c: Thể tích 50 ml; d: Thể tích 60 ml;

e: Thể tích 70 ml.

61

Biểu đồ 3.1. Sự thay đổi thể tích môi trường nuôi cấy trong hệ thống vi thủy canh

hộp nhựa tròn sau 2 tuần nuôi cấy.

Sau 8 tuần tại vườn ươm, sự tăng trưởng của cây cúc cũng có sự khác biệt giữa

các nghiệm thức. Cây cúc nuôi cấy trong hệ thống vi thủy canh với thể tích môi

trường là 40 ml/hộp cho sự phát triển tối ưu hơn các nghiệm thức còn lại về chiều

cao cây (25,90 cm) (Biểu đồ 3.2). Chiều cao cây của cây cúc giảm khi tăng thể tích

môi trường nuôi cấy cao hơn 40 ml/hộp khi chuyển cây cúc ra điều kiện vườn ươm

sau 8 tuần (Hình 3.6).

Biểu đồ 3.2. Chiều cao cây của cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn

với thể tích môi trường khác nhau sau 8 tuần tại vườn ươm.

62

Hình 3.6. Sự tăng trưởng của cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn với

thể tích môi trường khác nhau sau 8 tuần tại vườn ươm.

3.2.3. Ảnh hưởng của mật độ mẫu cấy lên sự tăng trưởng của cây cúc trong hệ

thống vi thủy canh hộp nhựa tròn

Sau 2 tuần nuôi cấy, kết quả ghi nhận được cho thấy sự phát triển của cây cúc

có sự khác biệt trong 4 nghiệm thức (Hình 3.7).

Khi tăng mật độ từ 10 lên 15 chồi/hộp thì có sự gia tăng về chiều cao cây,

chiều dài rễ và khối lượng tươi của cây. Trong nghiên cứu này, mật độ 15 chồi/hộp

cho kết quả tốt nhất về chiều cao cây (5,18 cm), chiều dài rễ (2,33 cm), khối lượng

tươi của cây (326,00 mg) và khối lượng khô (28,33 mg). Khi mật độ lớn hơn 15

chồi/hộp thì sự tăng trưởng của cây kém hơn như chiều cao cây, khối lượng tươi, số

rễ, chiều dài rễ. Giữa các nghiệm thức không có sự khác biệt về số lá (Bảng 3.4).

63


mật độ khác nhau sau 2 tuần nuôi cấy.

Bảng 3.4. Ảnh hưởng của mật độ mẫu cấy lên sự tăng trưởng của cây cúc trong hệ

thống vi thủy canh hộp nhựa tròn sau 2 tuần nuôi cấy.

Mật độ (chồi/hộp) 10 15 20 25

Chiều cao cây (cm) 4,59b* 5,18a 4,71b 4,67b

Số lá/cây 6,80a 6,70ab 6,10b 6,30b

Số rễ/cây 10,90a 8,10b 4,90c 3,30c

Chiều dài rễ (cm) 1,88b 2,33a 0,64c 0,32c

Khối lượng tươi (mg) 270,67b 326,00a 270,00b 277,67b

Khối lượng khô (mg) 24,33b 28,33a 25,00b 25,67b



64

Khi chuyển ra vườn ươm sau 8 tuần, cây cúc nuôi cấy trong hệ thống vi thủy

canh với mật độ 15 chồi/hộp cho sự tăng trưởng tối ưu hơn các cây cúc ở mật độ

khác (Biểu đồ 3.2 và Hình 3.8). Chiều cao cây ghi nhận được là 29,20 cm, cao nhất

so với các cây cúc ở mật độ khác sau 8 tuần ở vườn ươm (Biểu đồ 3.3).


mật độ khác nhau sau 8 tuần ở vườn ươm.

65

Biểu đồ 3.3. Chiều cao cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn với mật

độ khác nhau sau 8 tuần ở vườn ươm.

3.2.4. Ảnh hưởng của điều kiện thoáng khí lên sự tăng trưởng của cây cúc


Sau 2 tuần nuôi cấy, sự tăng trưởng của cây cúc trong ba hệ thống nuôi cấy có

sự khác biệt (Bảng 3.5 và Hình 3.9), với các chỉ tiêu ghi nhận ở hộp nhựa có nắp

gắn 1 màng Millipore (kích thước lỗ 0,2 m và đường kính lỗ 2 cm) và nắp có 3 lỗ

thoáng khí tốt hơn so với hộp nhựa thông thường (Bảng 3.5). Hộp nhựa tròn có gắn

1 màng thoáng khí Millipore thì các cây cúc tăng trưởng tốt hơn về chiều cao cây

(5,18 cm), số rễ (10,20 rễ), khối lượng tươi của cây (378,67 mg) và khối lượng khô

(30,67 mg).

Sự thay đổi độ ẩm tương đối trong hệ thống vi thủy canh với điều kiện thoáng

khí khác nhau sau 2 tuần nuôi cấy cũng được ghi nhận (Biểu đồ 3.4). Trong thí

nghiệm này độ ẩm tương đối chúng tôi thiết lập ban đầu là 55% (độ ẩm tương đối

được thiết lập của phòng thí nghiệm. Sau tuần đầu tiên, kết quả ghi nhận được cho

thấy sự thay đổi đáng kể giữa các điều kiện thoáng khí khác nhau. Với điều kiện

thoáng khí 3 lỗ, không khí có thể dễ dàng trao đổi bên ngoài môi trường và bên

trong hệ thống nuôi cấy; do đó, không có sự thay đổi đáng kể (57,53%) so với độ

ẩm tương đối của môi trường.

66


điều kiện thoáng khí khác nhau sau 2 tuần nuôi cấy.

a, a1, a2: Không thoáng khí; b, b1, b2: Màng Millipore; c, c1, c2: 3 lỗ thoáng khí.

67

Bảng 3.5. Ảnh hưởng của điều kiện thoáng khí lên sự tăng trưởng của cây cúc trong

hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn sau 2 tuần nuôi cấy.

Điều kiện thoáng khí Không thoáng khí Màng Millipore 3 lỗ thoáng khí

Chiều cao cây (cm) 4,66b* 5,18a 5,07a

Số rễ/cây 4,70b 10,20a 8,90a

Số lá/cây 6,60a 6,70a 6,70a

Chiều dài rễ (cm) 0,42b 2,33a 2,52a

Khối lượng tươi (mg) 280,33b 378,67a 332,33ab

Khối lượng khô (mg) 24,33c 30,67a 28,00b



Biểu đồ 3.4. Sự thay đổi độ ẩm tương đối trong hệ thống vi thủy canh với điều kiện

thoáng khí khác nhau sau 2 tuần nuôi cấy.

Ở điều kiện thoáng khí là màng Millipore, độ ẩm tương đối (61,33%) là cao

hơn điều kiện thoáng khí 3 lỗ, trong khí đó với điều kiện không thoáng khí độ ẩm

tương đối (66,40) là cao nhất. Sau 2 tuần nuôi cấy, ở điều kiện không thoáng khí độ

ẩm tương đối tăng lên không đăng kể (60,07%) và điều kiện thoáng khí với màng

68

Millipore là 66,07%. Độ ẩm tương đối cao nhất được ghi nhận là ở điều kiện không

thoáng khí (82,93%). Điều này có thể là do ở điều kiện không thoáng khí (có gắn

nắp), sau khoảng 1 tuần nuôi cấy, các chồi cúc bắt đầu cảm ứng rễ và hút dinh

dưỡng điều này dẫn đến sự thoát hơi nước qua lá của cây sẽ diễn ra nhanh hơn giai

đoạn đầu. Mặt khác, với điều kiện không thoáng khí hơi nước không thể thoát ra

bên ngoài; do đó, sẽ làm độ ẩm môi trường tăng lên và cao hơn với các điều kiện

thoáng khí khác (Biểu đồ 3.4).

Sự tăng trưởng của cây cúc sau 8 tuần ở giai đoạn vườn ươm cũng cho thấy,

cây cúc khi nuôi cấy trong điều kiện thoáng khí tốt hơn so với cây cúc nuôi cấy

không thoáng khí (Biểu đồ 3.5 và Hình 3.10).

Biểu đồ 3.5. Chiều cao cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn với điều

kiện thoáng khí khác nhau sau 8 tuần ở vườn ươm.

69

Hình 3.10. Sự tăng trưởng của cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn

với điều kiện thoáng khí khác nhau sau 8 tuần ở vườn ươm.

a: Không thoáng khí; b: Màng Millipore; c: 3 lỗ thoáng khí.

Chiều cao cây cúc cao nhất (32,07 cm) khi cây cúc nuôi cấy thoáng khí với

màng Millipore trong hệ thống vi thủy canh khi chuyển ra vườn ươm sau 8 tuần.

70

3.3. ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ NANO BẠC LÊN KHẢ NĂNG TĂNG

TRƯỞNG VÀ KHÁNG KHUẨN TRONG MÔI TRƯỜNG VI THỦY CANH

HỘP NHỰA TRÒN

3.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ nano bạc lên khả năng tăng trưởng của cây cúc


Sau 2 tuần nuôi cấy trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn bổ sung các

nồng độ nano bạc khác nhau, kết quả được ghi nhận ở Bảng 3.6 và Hình 3.11.

Bảng 3.6. Ảnh hưởng của nồng độ nano bạc lên khả năng tăng trưởng của cây cúc

trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn sau 2 tuần nuôi cấy.

Nồng độ nano bạc (ppm) 0 2,5 5,0 7,5 10

Chiều cao cây (cm) 5,53b 4,96c 5,59b 6,98a 4,72d

Số lá/cây 7,33b 7,00c 7,33b 7,67a 7,00c

Số rễ/cây 12,00b 11,00c 12,33ab 13,00a 7,33d

Chiều dài rễ (cm) 1,22b 0,84d 1,14c 1,48a 0,75e

Chiều dài lá (cm) 1,07d 1,20c 1,30b 1,73a 1,00e

Chiều rộng lá (cm) 1,10c 1,13bc 1,20b 1,57a 0,83d

Khối lượng tươi (mg) 289,67d 320,67c 405,33b 516,00a 270,00d

Khối lượng khô (mg) 26,00e 31,67c 39,67b 48,67a 28,00d

Ghi chú: *Các chữ cái a, b,… trong cùng một hàng thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa

với P < 0,05 trong phép thử Duncan.

Kết quả cho thấy rằng, khi bổ sung nồng độ nano bạc khác nhau vào môi

trường nuôi cấy thì cây vẫn tăng trưởng tốt. Các chỉ tiêu về tăng trưởng của cây như

chiều cao cây, chiều dài rễ, chiều dài lá, chiều rộng lá, khối lượng tươi và khối

lượng khô đều tăng tỷ lệ thuận với việc tăng nồng độ của nano bạc bổ sung vào môi

trường nuôi cấy từ 0 – 7,5 ppm và đạt cao nhất khi bổ sung nano bạc với nồng độ

7,5 ppm (5,59 cm; 1,48 cm; 1,73 cm; 1,57 cm; 516 mg và 48,67 mg; tương ứng).

71

Hầu như không có sự khác biệt về chỉ tiêu số lá/cây, số rễ/cây giữa các nghiệm thức

này.


bổ sung nồng độ nano bạc khác nhau sau 2 tuần nuôi cấy.

a, a1: Không bổ sung nano bạc; b, b1: Bổ sung 2,5 ppm nano bạc; c, c1: Bổ sung 5,0

ppm nano bạc; d, d1: Bổ sung 7,5 ppm nano bạc; e, e1: Bổ sung 10 ppm nano bạc.

Tuy nhiên, khi tăng nồng độ nano bạc trong môi trường nuôi cấy lên 10 ppm,

kết quả ghi nhận được lại cho thấy sự tăng trưởng của cây lại chậm lại, hầu hết các

chỉ tiêu theo dõi của cây đều thấp hơn so với cây ở nồng độ nano bạc 7,5 ppm (trừ

chỉ tiêu số lá/cây là tương đương) (Bảng 3.6). Bên cạnh đó, khi bổ sung 10 ppm

nano bạc vào môi trường nuôi cấy vi thủy canh, kết quả ghi nhận được cho thấy

hình thái lá của một số cây bị biến dạng (Hình 3.12).

Khi quan sát dưới kính hiển vi soi nổi, hình thái rễ của cây cúc cũng có sự

khác biệt khi được nuôi cấy trong hệ thống vi thủy canh bổ sung các nồng độ khác

nhau của nano bạc (Hình 3.13). Ở nghiệm thức đối chứng và bổ sung 7,5 ppm nano

bạc, hình thái của rễ là tương đồng nhau, rễ bị thâm đen phần chóp rễ, điều này có

thể là do rễ bị ngập trong nước nên gây ra hiện tượng này (Hình 3.13a, b). Tuy

nhiên, khi tăng nồng độ nano trong môi trường vi thủy canh lên 10 ppm thì hình thái

rễ cho thấy sự khác biệt so với các nghiệm thức bổ sung nồng độ nano bạc thấp hơn

(Hình 3.13c). Ở nồng độ này, hầu hết các rễ bị hóa nâu, một số rễ bị chết; có thể

72

nồng độ nano bạc quá cao đã gây nên hiện tượng này, điều này làm cho khả năng

hấp thu chất dinh dưỡng và nước của rễ giảm dẫn đến cây tăng trưởng chậm hơn

các nghiệm thức khác (Bảng 3.7).

Hình 3.12. Hình thái lá của một số cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa

tròn bổ sung 10 ppm nano bạc sau 2 tuần nuôi cấy được quan sát dưới kính hiển vi

soi nổi.

a: Lá bị chết hoàn toàn; b: Lá bị chết ở phần ngọn; c, d, e: Lá bị vàng một phần.

Hình 3.13. Hình thái rễ của cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn bổ

sung nồng độ nano bạc khác nhau sau 2 tuần nuôi cấy được quan sát dưới kính hiển

vi soi nổi.

a: Không bổ sung nano bạc; b: Bổ sung 7,5 ppm nano bạc;

c: Bổ sung 10 ppm nano bạc.

Trong thí nghiệm này, chỉ tiêu hàm lượng chlorophyll của lá cũng được chúng

tôi ghi nhận (Biểu đồ 3.6). Kết quả cho thấy, bổ sung 7,5 ppm nano vào môi trường

nuôi cấy cho thấy khả năng tích lũy chlorophyll là cao nhất (43,54).

73

Biểu đồ 3.6. Tích lũy chlorophyll của lá cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp

nhựa tròn bổ sung nồng độ nano bạc khác nhau sau 2 tuần nuôi cấy.

3.3.2. Ảnh hưởng của nồng độ nano bạc đến khả năng kháng vi sinh vật trong

môi trường nuôi cấy vi thủy canh hộp nhựa tròn

Sau khi ghi nhận các chỉ tiêu tăng trưởng của cây cúc sau 2 tuần nuôi cấy

trong hệ thống vi thủy canh bổ sung các nồng độ nano bạc khác nhau, dung dịch

dinh dưỡng còn lại được chúng tôi thu nhận và đưa đi phân tích tại Trung tâm Khoa

học và Công nghệ (Trường Đại học Khoa học Tự nhiên TP.HCM) nhằm đánh giá

khả năng kháng vi sinh của các nồng độ nano bạc khác nhau. Kết quả chúng tôi đã

định danh được 8 loài vi khuẩn và 3 loài nấm mốc cũng như định lượng được hàm

lượng của chúng trong dung dịch dinh dưỡng còn lại của hệ thống vi thủy canh dựa

trên 4 phương pháp thử Bergey’s manual of Determinative Bacteriology, ISO

16266, NHS-F15 và ISO 21527-1 (Bảng 3.7).

Ở nồng độ 2,5 ppm nano bạc bổ sung vào môi trường nuôi cấy, kết quả ghi

nhận được cho thấy, hàm lượng các vi sinh vật giảm không đáng kể so với đối

chứng là không bổ sung nano bạc. Chỉ có một số loài là bị tác động bởi nano bạc là

Enterobacter sp. (5 CFU/ml), Alterneria sp. (1,7 × 102 CFU/ml), còn những loài

còn lại thì hàm lượng tương đương, thậm chí cao hơn đối chứng. Khi tăng nồng độ

nano bạc trong môi trường nuôi cấy lên 5 ppm, hiệu quả kháng vi sinh vật bắt đầu

74

có hiệu quả, hầu hết hàm lượng các loài vi sinh vật đều giảm như loài

Corynebacterium sp. (giảm khoảng 5 lần); Arthrobacter sp. (giảm khoảng 8 lần);

Agrobacterium sp., Bacillus sp., Aspergillus sp. (giảm khoảng 2 lần); Xanthomonas

sp. (giảm khoảng 100 lần), Pseudomonas sp. (giảm khoảng 65 lần) so với nồng độ

2,5 ppm. Tuy nhiên, vẫn còn một số loài cho hiệu quả thấp (Fusarium sp.,

Alterneria sp.). Khi tăng nồng độ lên đến 7,5 ppm, hiệu quả kháng vi sinh vật của

nano bạc tăng lên đáng kể (Bảng 3.7).

Bảng 3.7. Định danh và định lượng vi sinh vật trong môi trường vi thủy canh hộp

nhựa tròn bổ sung các nồng độ nano bạc khác nhau sau 2 tuần nuôi cấy.

Phương

pháp thử

Nồng độ nano bạc (ppm)

0 2,5 5,0 7,5 10

Corynebacterium sp. BMDB 7,3×105 4,6×106 9,6×105 2,7×105 < 1

Enterobacter sp. BMDB 1,7×104 5 < 10 < 1 < 1

Arthrobacter sp. BMDB 2,1×106 5,4×107 7,2×106 2,9×106 < 1

Agrobacterium sp. BMDB 4,5×105 6,7×106 3,0×106 1,6×105 < 1

Xanthomonas sp. BMDB 8,1×102 9,0×103 1,0×102 < 1 < 1

Pseudomonas sp. ISO 16266 7,5×103 8,4×103 1,3×102 < 1 < 1

Bacillus sp. NHS-F15 1,7×103 5,0×103 2,4×103 < 1 < 1

Micrococcus sp. BMDB < 1 < 1 < 1 < 1 < 1

Aspergillus sp. ISO 21527-1 3,2×103 4,1×103 2,0×103 3,2×102 < 1

Fusarium sp. ISO 21527-1 2,2×102 5,6×102 6,4×102 5,8×103 < 1

Alterneria sp. ISO 21527-1 4,7×103 1,7×102 2,5×103 10 < 1

BMDB: Bergey's Manual of Determinative Bacteriology

Ở nồng độ 7,5 ppm, nano bạc đã kháng được một số loài vi sinh vật như

Enterobacter sp., Xanthomonas sp., Pseudomonas sp., Bacillus sp. (< 1 CFU/ml) và

có hiệu quả đáng kể đối với loài Alterneria sp. (giảm 2.500 lần so với nồng độ 5

75

ppm và 4.700 lần so với không bổ sung nano bạc). Một số loài giảm nhiều lần so

với đối chứng như Asperillus (10 lần); Corynebacterium sp., Agrobacterium sp.

(khoảng 3 lần). Tuy nhiên, nano bạc chưa có tác động lên một số loài (Arthrobacter

sp. và Fusarium sp.). Nồng độ nano bạc trong môi trường nuôi cấy tăng lên đến 10

ppm thì kết quả ghi nhận được cho thấy, hàm lượng vi sinh vật thu nhận được

không đáng kể. Mặc dù ở nồng độ 10 ppm nano bạc hiệu quả kháng vi sinh vật là

tối đa nhưng sự tăng trưởng của cây cúc sau 2 tuần nuôi cấy trong hệ thống vi thủy

canh là không tối ưu. Có thể nồng độ 10 ppm là quá cao đã gây ức chế cho sự tăng

trưởng của cây (Bảng 3.6), sự tăng trưởng của cây chậm lại, một số lá bị biến dạng

và chết, rễ của một số cây bị hóa nâu và chết (Hình 3.13). Trong thí nghiệm này,

loài Micrococcus sp. không ghi nhận được kết quả. Từ những kết quả ghi nhận

được như trên, chúng tôi nhận thấy việc bổ sung 7,5 ppm nano bạc vào môi trường

nuôi cấy cho thấy hiệu quả kháng được một số loài vi sinh vật.

3.3.3. Ảnh hưởng của nồng độ nano bạc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa

tròn đến khả năng tăng trưởng của cây cúc ở giai đoạn vườn ươm

Để có sự đánh giá rõ ràng hơn ảnh hưởng của nano bạc lên sự tăng trưởng cây

cúc trong hệ thống vi thủy canh, các cây cúc được nuôi cấy trong hệ thống vi thủy

canh bổ sung nồng độ nano bạc khác nhau được chuyển ra trồng tại vườn ươm để

tiếp tục theo dõi và đánh giá khả năng tăng trưởng của chúng. Sau 4 tuần trồng tại

vườn ươm, sự tăng trưởng của cây cúc được ghi nhận ở Bảng 3.8, Biểu đồ 3.7 và

Hình 3.14.

Kết quả ghi nhận được cho thấy, cây cúc trong hệ thống vi thủy canh bổ sung

15 ml/l nano bạc sau khi chuyển ra vườn ươm cho tỷ lệ sống sót cao (100%) và sự

tăng trưởng tốt hơn so với các nghiệm thức khác thể hiện ở hầu hết các chỉ tiêu như

chiều cao cây (13,3 cm), số lá/cây (14,67 lá), số rễ/cây (26,67 rễ), chiều dài lá (4,03

cm), chiều rộng lá (3,77 cm), khối lượng tươi (3816 mg) và khối lượng khô (216

mg). Cây cúc có nguồn gốc từ hệ thống vi thủy canh bổ sung 10 ppm nano bạc khi

chuyển ra vườn ươm cho tỷ lệ sống sót và các chỉ tiêu theo dõi thấp hơn so với cây

cúc ở nồng độ 7,5 ppm nano bạc. Hàm lượng chlorophyll trong lá của cây cúc sau

76

khi chuyển ra vườn ươm cho thấy sự thay đổi không đáng kể so với lúc ghi nhận số

liệu sau 2 tuần nuôi cấy trong hệ thống vi thủy canh.

Bảng 3.8. Sự tăng trưởng của cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn bổ

sung nồng độ nano bạc khác nhau sau 4 tuần ở giai đoạn vườn ươm.

Nồng độ nano bạc (ppm) 0 2,5 5,0 7,5 10

Chiều cao cây (cm) 9,33d 9,47d 11,27b 13,33a 10,43c

Số lá/cây 10,33d 11,33cd 13,67ab 14,67a 12,67bc

Số rễ/cây 17,33c 15,67c 17,33c 26,67a 21,23b

Chiều dài rễ (cm) 6,87a 6,97a 6,97a 7,33a 7,27a

Chiều dài lá (cm) 3,27c 3,37bc 3,57b 4,03a 3,33bc

Chiều rộng lá (cm) 2,77d 3,20bc 3,37b 3,77a 3,07c

Khối lượng tươi (mg) 1.706d 2.431c 3.219b 3.816a 2.189c

Khối lượng khô (mg) 106d 136d 300b 367a 216c

Tỷ lệ sống sót (%) 95 95 100 100 85

Ghi chú: *Các chữ cái a, b,… trong cùng một hàng thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa

với P < 0,05 trong phép thử Duncan.

Biểu đồ 3.7. Tích lũy chlorophyll của lá cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp

nhựa tròn bổ sung nồng độ nano bạc khác nhau sau 4 tuần ở giai đoạn vườn ươm.

77


bổ sung nồng độ nano bạc khác nhau sau 4 tuần ở giai đoạn vườn ươm.

a, a1: Không bổ sung nano bạc; b, b1: Bổ sung 2,5 ppm nano bạc; c, c1: Bổ sung 5,0

ppm nano bạc; d, d1: Bổ sung 7,5 ppm nano bạc; e, e1: Bổ sung 10 ppm nano bạc.

Sau 8 tuần ở giai đoạn vườn ươm, kết quả ghi nhận được cho thấy tương tự

với sự tăng trưởng của cây cúc ở giai đoạn 4 tuần tại vườn ươm (Hình 3.15).

78


bổ sung nồng độ nano bạc khác nhau sau 8 tuần ở giai đoạn vườn ươm.

Từ những kết quả ghi nhận ở trên cho thấy, cây cúc nuôi cấy 2 tuần trong hệ

thống vi thủy canh bổ sung 7,5 ppm nano bạc sau khi chuyển ra vườn ươm 4 tuần

và 8 tuần cho khả năng sống sót cao và sự tăng trưởng là rất tốt.


TĂNG SINH TRƯỞNG CÂY CÚC TRONG HỆ THỐNG VI THỦY CANH

HỘP NHỰA TRÒN

3.4.1. Ảnh hưởng của loại ánh sáng khác nhau lên sự tăng trưởng của cây cúc


Những số liệu thu nhận được sau 2 tuần nuôi cấy cho thấy ảnh hưởng của các

loại ánh sáng khác nhau lên sự tăng trưởng của chồi cúc (Bảng 3.9 và Hình 3.16).

79

Bảng 3.9. Sự tăng trưởng của cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn

dưới các loại ánh sáng khác nhau sau 2 tuần nuôi cấy.

Điều kiện

chiếu sáng

Chiều

cao cây

(cm)

Số lá/cây Số

rễ/cây

Chiều

dài rễ

(cm)

Khối lượng

tươi

(mg)

Khối lượng

khô

(mg)

FL 4,73de* 7,00ab 9,70bc 1,27a 420,20bc 37,67c

B 5,50ab 7,00ab 11,20ab 0,36e 409,80bc 37,00c

R 5,70a 7,00ab 9,10bc 0,86bc 371,54cd 34,33d

10B + 90R 5,21bc 6,70ab 9,80bc 0,87bc 484,26ab 40,33b

20B + 80R 5,08cd 6,80ab 9,50bc 1,01ab 491,12ab 41,00ab

30B + 70R 5,80a 7,20a 12,50a 1,12ab 522,24a 43,33a

40B + 60R 5,30bc 6,80ab 8,30cd 0,79cd 483,48ab 40,67b

50B + 50R 4,90cde 6,70ab 8,90cd 0,52de 440,36bc 37,00c

60B + 40R 4,71e 6,40b 6,80e 0,42e 332,28d 29,00e

G -** - - - - -

Y - - - - - -

Ghi chú: *Các chữ cái a, b,… trong cùng một cột thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa

với P < 0,05 trong phép thử Duncan; **: Cây chết.

Trong thí nghiệm trên không có sự khác biệt đáng kể về số lá/cây. Số rễ cao

nhất (12,50 rễ/cây) khi nuôi cấy dưới điều kiện 30B kết hợp với 70R. Trong khi đó,

chiều dài rễ được ghi nhận đạt cao nhất ở hệ thống chiếu sáng huỳnh quang (1,27

cm). Kết quả cũng cho thấy, loại ánh sáng khác nhau sẽ tác động khác nhau lên sự

tăng trưởng của chồi cúc. Khối lượng tươi của các cây được nuôi cấy dưới hệ thống

ánh sáng LED xanh dương và LED đỏ (10:90, 20:80, 30:70, 40:60, 50:50) đều cao

hơn so với các cây được chiếu sáng bằng đèn huỳnh quang, LED xanh dương và

LED đỏ. Đặc biệt đối với ánh sáng 30B kết hợp với 70R cho sự tăng trưởng cao hơn

các tỷ lệ khác (522,24 mg). Các nguồn chiếu sáng đơn sắc như LED đỏ, LED xanh

80

lá, LED xanh dương kết hợp LED đỏ với tỷ lệ 30:70 ảnh hưởng đến chiều cao cây.

Chiều cao cây thấp được ghi nhận khi chồi tăng trưởng dưới hệ thống ánh sáng

huỳnh quang. Ánh sáng LED đỏ tỷ lệ càng cao càng kích thích kéo dài đốt thân và

chiều cao cây. Dưới điều kiện chiếu sáng G và Y thì các cây cúc trong hệ thống vi

thủy canh bị chết sau 2 tuần nuôi cấy.


dưới các loại ánh sáng khác nhau sau 2 tuần nuôi cấy.

FL, FL’ - Huỳnh quang, R - LED đỏ, B - LED xanh dương, Y - LED vàng, G -

LED xanh lá cây, và LED xanh dương kết hợp với LED đỏ ở các tỷ lệ khác nhau (1

- 10:90; 2 - 20:80, 3, 3’ - 30:70, 4 - 40:60, 5 - 50:50, 6 - 60:40, tương ứng).

3.4.2. Khả năng tích lũy chlorophyll trong lá của cây cúc trong hệ thống vi thủy

canh hộp nhựa tròn dưới các loại ánh sáng khác nhau

Khi tăng tỷ lệ kết hợp B và R thì hàm lượng chlorophyll của lá cũng tăng theo

và đạt tối ưu khi kết hợp với tỷ lệ 30B + 70R và giảm dần khi tỷ lệ chiếu sáng B

tăng lên (Biểu đồ 3.8). Ở điều kiện chiếu sáng 30B + 70R thì hàm lượng chlorophyll

81

[chlorophyll a (28,19 µg/g) và chlorophyll b (13,56 µg/g)] tách chiết từ lá của cây

cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn cao hơn các điều kiện chiếu sáng

khác nhau và tỷ lệ kết hợp giữa B và R.

Biểu đồ 3.8. Tích lũy chlorophyll của cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa

tròn dưới các điều kiện chiếu sáng khác nhau sau 2 tuần nuôi cấy.

3.4.3. Khả năng thích nghi và tăng trưởng cây cúc trong hệ thống vi thủy canh

hộp nhựa tròn dưới các loại sáng khác nhau ở giai đoạn vườn ươm

Khả năng thích nghi và tăng trưởng cây cúc trong hệ thống vi thủy canh dưới

điều kiện chiếu sáng khác nhau khi chuyển ra vườn ươm cũng có sự khác biệt giữa

các nghiệm thức (Hình 3.17). Các cây cúc được nuôi cấy dưới điều kiện chiếu sáng

30B + 70R trong hệ thống vi thủy canh cho sự tăng trưởng tốt hơn về chiều cao cây

cây dưới các tỷ lệ chiếu sáng khác khi chuyển ra vườn ươm sau 4 tuần (Biểu đồ

3.9).

82


dưới các loại ánh sáng khác nhau sau 4 tuần ở vườn ươm.

83

Biểu đồ 3.9. Chiều cao cây cúc trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn dưới các

loại ánh sáng khác nhau sau 4 tuần ở vườn ươm.

Kết quả ghi nhận ở giai đoạn vườn ươm cũng cho thấy, không có sự khác biệt

về số lá, chiều dài lá hay chiều rộng lá.

3.5. HIỆU QUẢ NHÂN GIỐNG CỦA PHƯƠNG PHÁP VI THỦY CANH SO

VỚI PHƯƠNG PHÁP NHÂN GIỐNG IN VITRO

3.5.1. Hiệu quả nhân giống của phương pháp vi thủy canh và phương pháp vi

nhân giống

Sau 2 tuần nuôi cấy, kết quả chúng tôi ghi nhận được cho thấy sự tăng trưởng

của cây cúc trong hệ thống vi thủy canh là tốt hơn so với cây cúc trong hệ thống vi

nhân giống (Bảng 3.10 và Hình 3.18). Các chỉ tiêu theo dõi như chiều cao cây (6,70

cm), chiều dài rễ (1,40 cm), chiều dài lá (1,66 cm), chiều rộng lá (1,40 cm), khối

lượng tươi (580 mg) và khối lượng khô (34,33 mg) của ây cúc nuôi cấy trong hệ

thống vi thủy canh là tốt hơn so với cây cúc nuôi cấy trong hệ thống vi nhân giống.

Kết quả ghi nhận cho thấy không có sự khác biệt về số lá.

Hệ thống vi thủy canh sử dụng giá thể là túi nylon, không cần điều kiện vô

trùng trong nuôi cấy nên giảm bớt việc sử dụng cồn, đường, do đó hệ thống này có

giá thành rẻ hơn rất nhiều so với hệ thống nhân giống in vitro. Đây là một hệ thống

84

mở, cây dễ thích nghi ở vườn ươm và cho tỷ lệ sống sót 100% cao hơn so với cây in

vitro (85%).

Bảng 3.10. Sự tăng trưởng của cây cúc trong hệ thống vi thủy canh và vi nhân

giống sau 2 tuần nuôi cấy.

Vi thủy canh1 Vi nhân giống2 Tỷ lệ ½ (lần)

Chiều cao cây (cm) 6,70 ± 0,04* 5,20 ± 0,06 1,29

Số rễ/cây 14,33 ± 0,51 13,00 ± 0,63 1,10

Số lá/cây 7,00 ± 0,32 7,00 ± 0,44 1,00

Chiều dài rễ (cm) 1,40 ± 0,04 1,16 ± 0,07 1,21

Chiều dài lá (cm) 1,66 ± 0,40 1,39 ± 0,55 1,19

Chiều rộng lá (cm) 1,40 ± 0,63 1,18 ± 0,37 1,19

Khối lượng tươi (mg) 580 ± 3,26 375 ± 6,61 1,55

Khối lượng khô (mg) 34,33 ± 0,49 24,67 ± 0,51 1,39

Giá thể Film nylon Agar -

Độ ẩm tương đối (%) 65 – 70 90 – 95 1,36 – 1,39

Tỷ lệ sống sót (%) 100 ± 0,00 85 ± 2,34 1,18

Điều kiện nuôi cấy Không vô trùng Vô trùng -

Ghi chú: *Các giá trị thể hiện giá trị trung bình ± SE (xử lý LSD).

Trong nghiên cứu này, sự thay đổi nồng độ CO2 (ppm) và O2 (%) trong hệ

thống nuôi cấy vi thủy canh và vi nhân giống cũng được chúng tôi ghi nhận (Biểu

đồ 3.10 và 3.11). Điều kiện được thiết lập ban đầu của nồng độ CO2 (400 ppm) và

O2 (21%) là điều kiện của phòng thí nghiệm.

85

Biểu đồ 3.10. Sự thay đổi nồng độ CO2 (ppm) trong hệ thống vi thủy canh và và vi

nhân giống sau 2 tuần nuôi cấy (số liệu được ghi nhận từ cuối ngày 13 đến hết ngày

nuôi cấy thứ 14).

Biểu đồ 3.11. Sự thay đổi nồng độ O2 (%) trong hệ thống vi thủy canh và và vi nhân

giống sau 2 tuần nuôi cấy (số liệu được ghi nhận từ cuối ngày 13 đến hết ngày nuôi

cấy thứ 14).

Đối với nồng độ CO2, tại thời điểm ghi nhận là 6:00 (đây là thời gian bắt đầu

chiếu sáng), nồng độ CO2 trong hệ thống vi thủy canh là 380 ppm và trong hệ thống

vi nhân giống là 340 ppm. Đến thời điểm 10:00, nồng độ CO2 giảm không đáng kể

86

trong hệ thống vi thủy canh và giảm nhanh (308 ppm) trong hệ thống vi nhân giống.

Nồng độ CO2 giảm dần và thấp nhất (255 ppm) ở thời điểm 22:00 (đây là thời gian

ngắt sáng) đối với hệ thống vi nhân giống, trong khí đó, hệ thống vi thủy canh (387

ppm) không có sự thay đổi đáng kể với các thời điểm trước (Biểu đồ 3.10).

Đối với nồng độ O2, không có sự thay đổi đáng kể về nồng độ O2 trong hệ

thống vi thủy canh và cân bằng so với điều kiện ban đầu của phòng thí nghiệm.

Trong hệ thống vi nhân giống, kết quả ghi nhận được cho thấy có sự biến động về

nồng độ O2 giữa các thời điểm ghi nhận và tỷ lệ nghịch với nồng độ CO2. Nồng độ

O2 tăng dần từ thời điểm 6:00 đến 22:00 (đây là thời điểm cây trong hệ thống vi

nhân giống và vi thủy canh được chiếu sáng. Sau thời điểm 22:00, nồng độ O2 giảm

(Biểu đồ 3.11).

Độ ẩm tương đối ghi nhận được trong 2 hệ thống nuôi cấy cũng có sự khác

biệt rõ rệt. Trong hệ thống vi thủy canh, độ ẩm tương đối sau 2 tuần nuôi cấy (65 –

70%) không thay đổi đáng kể so với độ ẩm thiết lập ban đầu (55 – 60%). Tuy nhiên,

trong hệ thống vi nhân giống, độ ẩm tương đối ghi nhận được (90 – 95%) cao hơn

rất nhiều so với hệ thống vi nhân giống (Bảng 3.10).

Bên cạnh khả năng tăng trưởng tốt thông qua các chỉ tiêu về tăng trưởng

(Bảng 3.10), cây cúc được nuôi cấy trong hệ thống vi thủy canh còn có một số ưu

điểm so với cây cúc trong hệ thống vi nhân giống như (1) giảm chi phí vì giá thể

chúng tôi sử dụng là film nylon với hệ thống nuôi cấy hộp nhựa tròn (dễ thiết kế và

sử dụng) do đó giảm bớt việc sử dụng cồn, hóa chất, đường; (2) vi thủy canh là một

hệ thống mở vì hai giai đoạn ra rễ và thích nghi ngoài vườn ươm được kết hợp

thành 1 giai đoạn trong nuôi cấy vi thủy canh (cây dễ thích nghi và tỷ lệ sống sót

của cây cũng cao hơn so với nuôi cấy in vitro (100% so với 85%)). Bên cạnh đó,

với sự thích nghi tốt thì khả năng tăng trưởng của cây cũng tốt hơn thể hiện ở các

chỉ tiêu như chiều cao cây; (3) dễ dàng vận chuyển cây giống (cây giống sau khi ra

rễ trong hệ thống vi thủy canh có thể sẽ được vận chuyển trực tiếp từ những hộp

nhựa hoặc đóng trong những hộp mứt hoặc đóng thành các kiện hàng (Hình 3.18,

3.17), do đó rất dễ vận chuyển đi xa. So với cách vận chuyển truyền thống, các cây

87

giống được cho vào bao nylon, hoặc xếp vào sọt (Hình 3.19b) và khi vận chuyển đi

xa cây dễ bị mất nước, khô, héo làm giảm tỷ lệ sống sót khi trồng ra vườn).

Hình 3.18. Cây cúc nuôi cấy vi thủy canh.

a, c: Cây cúc trong hệ thống vi thủy canh trong hộp nhựa tròn sau 2 tuần nuôi cấy;

b, d: Cây cúc nuôi cấy vi thủy canh trong hộp nhựa hình chữ nhật; e: Cây cúc trong

nuôi cấy vi thủy canh hộp nhựa hình chữ nhật dưới điều kiện chiếu sáng 30R:70B;

f, f’, g, g’: Đóng gói cây cúc; h, i: Cây cúc trong nuôi cấy vi thủy canh chuyển ra

vườn ươm.

88

Hình 3.19. Đóng gói cây giống.

a: Hệ thống vi thủy canh; b: Hệ thống vi nhân giống.

Quan sát hình thái

Hình thái lá của cây nuôi cấy trong hệ thống vi thủy canh cũng lớn hơn so với

lá của cây nuôi cấy trong hệ thống in vitro (Hình 3.20a, b, b1).

Hình 3.20. Hình thái khí khẩu lá của cây in vitro và vi thủy canh sau 2 tuần nuôi cấy.

a, b, b1: Cây in vitro và vi thủy canh; c: Khí khẩu cây in vitro (vật kính ×10),

c1: Khí khẩu cây vi thủy canh (vật kính ×10); d: Khí khẩu cây in vitro (vật kính

×40), d1: Khí khẩu cây vi thủy canh (vật kính ×40).

89

Khi quan sát hình thái khí khẩu của cây in vitro và cây vi thủy canh dưới kính

hiển vi (Hình 3.20c, c1, d, d1), chúng tôi nhận thấy rằng, khí khẩu của cây in vitro

hầu như luôn ở trạng thái mở rộng so với lá cây vi thủy canh.

Ngoài ra, khi quan sát hình thái rễ dưới kính hiển vi soi nổi ở vật kính ×40,

hình thái lông hút của rễ cây cúc được nuôi cấy trong hệ vi thủy canh tốt hơn so với

hệ thống in vitro, rễ có nhiều lông hút hơn và lông hút cũng dài hơn (Hình 3.21).

Hình 3.21. Hình thái rễ của cây in vitro và vi thủy canh sau 2 tuần nuôi cấy.

a: Hình thái rễ cây in vitro dưới kính hiển vi soi nổi (vật kính ×40); b: Hình thái rễ

cây vi thủy canh dưới kính hiển vi soi nổi (vật kính ×40).

3.5.2. Ảnh hưởng của hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn và hộp nhựa hình

chữ nhật lên sự tăng trưởng của cây cúc

Sau 2 tuần nuôi cấy, số liệu được ghi nhận cho thấy hầu hết các chỉ tiêu theo dõi

ở hộp nhựa hình chữ nhật (HCN1 và HCN2) là không có sự khác biệt so với hộp

nhựa tròn (Bảng 3.11). Đối với mô hình vi thủy canh hộp nhựa hình chữ nhật (Hình

3.23b, b1 và Hình 3.23a, b, c) có diện tích lớn hơn so với hộp nhựa tròn (Hình 3.22a,

a1) nên sẽ thu nhận số lượng các đoạn cây lớn hơn. Hệ thống hộp nhựa HCN1 (300

cây/hộp) và HCN2 (600 cây/hộp) nên có thể giảm chi phí điện do tiết kiệm được ⅓

90

diện tích (trên cùng một diện tích đối với phương pháp vi nhân giống có thể đặt

khoảng 10 bình thủy tinh 500 ml với khoảng 10 cây/bình), giảm nhân công lao động

do các bước ra rễ, tăng trưởng chỉ thực hiện một lần không phải trải qua các giai

đoạn trung gian và từ đó có thể giảm giá thành sản phẩm.

Bảng 3.11. Ảnh hưởng của hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn và hộp nhựa hình

chữ nhật lên sự tăng trưởng của cây cúc sau 2 tuần nuôi cấy.

Hệ thống vi thủy canh HT HCN1 HCN2

Khối lượng tươi của cây (mg) 330,67c* 417,33a 390,67b

Khối lượng khô của cây (mg) 28,00b 34,33a 31,67a

Chiều cao cây (cm) 5,20b 5,96a 5,90a

Chiều dài rễ (cm) 2,33a 2,45a 2,38a

Tỷ lệ sống sót ở vườn ươm (%) 100a 100a 100a



Hình 3.22. Hệ thống vi thủy canh HT và HCN1 sau 2 tuần nuôi cấy.

a, a1: Cây cúc trong hệ thống HT; b, b1: Cây cúc trong hệ thống HCN1.

91

Hình 3.23. Hệ thống vi thủy canh HCN2 sau 2 tuần nuôi cấy.

a, b, c: Hệ thống vi thủy canh HCN2; d: Cây cúc trong hệ thống HCN2.


CANH RA VƯỜN ƯƠM ĐẾN GIAI ĐOẠN RA HOA

Để đánh giá hiệu quả của hệ thống vi thủy canh đến sự tăng trưởng của cây

cúc, những cây cúc trong hệ thống vi thủy canh được trồng và chăm sóc ở vườn

ươm đến giai đoạn ra hoa.

Sự tăng trưởng của cây cúc trong hệ thống vi thủy canh khi chuyển ra điều

kiện vườn ươm sau 4 tuần, 6 tuần, 8 tuần và 10 tuần đều tốt hơn so với cây cúc nuôi

cấy trong hệ thống in vitro có điều kiện tương tự ở vườn ươm (Hình 3.24 và Biểu

đồ 3.12). Cây cúc nuôi cấy trong hệ thống vi thủy canh có chiều cao tốt hơn so với

cây cúc vi nhân giống khi chuyển ra điều kiện vườn ươm (Biểu đồ 3.12). Sau 12

tuần ở giai đoạn vườn ươm, các cây cúc trong hệ thống vi thủy canh bắt đầu bung

nụ. Đến tuần thứ 13 thì hầu hết các cây cúc đều bung nụ (Bảng 3.12).

92

Số nụ ghi nhận được trên mỗi cây là từ 16 – 20 nụ. Trong thí nghiệm này,

những cây cúc sau khi bung nụ chúng tôi tiến hành ngắt tất cả các nụ phụ và chỉ để

lại nụ chính (Hình 3.25).

Hình 3.24. Cây cúc in vitro và vi thủy canh ở giai đoạn vườn ươm.

a: 4 tuần tuổi; b: 6 tuần tuổi; c: 8 tuần tuổi; d: 10 tuần tuổi.

93

Biểu đồ 3.12. Chiều cao cây cúc in vitro và vi thủy canh ở giai đoạn vườn ươm.

Các chỉ tiêu theo dõi như số lá, chiều rộng lá, chiều dài lá, số rễ và chiều dài rễ

hầu như không có sự khác biệt giữa cây vi thủy canh và cây vi nhân giống khi

chuyển ra điều kiện vườn ươm.

Bảng 3.12. Các giai đoạn phát triển của cây cúc vi nhân giống và vi thủy canh ở

giai đoạn vườn ươm.

Ra nụ

(tuần)

Ngắt nụ

(tuần)

Bung nụ

(tuần)

Ra hoa 100%

(tuần)

Vi nhân giống 12,91 ± 0,09* 13,94 ± 0,60 15,08 ± 0,56 16,77 ± 0,17

Vi thủy canh 12,11 ± 0,53 13,08 ± 0,06 14,08 ± 0,56 15,97 ± 0,72


Những cây cúc trong hệ thống vi thủy canh khi trồng ở điều kiện vườn ươm

đều cho ra hoa sớm hơn khoảng 1 tuần so với những cây cúc nhân giống in vitro

(Bảng 3.12). Sau 16 tuần ở điều kiện vườn ươm, tất cả cây cúc nuôi cấy trong hệ

thống vi thủy canh đều ra hoa (Hình 3.25).

94

Hình 3.25. Các giai đoạn của cây hoa cúc nuôi cấy vi thủy canh ở vườn ươm.

Bảng 3.13. So sánh khả năng tăng trưởng của cây cúc vi nhân giống và vi thủy canh

ở giai đoạn ra hoa.

Vi nhân giống Vi thủy canh

Chiều cao cây (cm) 76,17 ± 0,68* 86,13 ± 1,00

Số lá/cây 35,33 ± 1,03 37,00 ± 0,71

Chiều dài lá (cm) 8,27 ± 0,09 8,33 ± 0,06

Chiều rộng lá (cm) 6,20 ± 0,03 6,43 ± 0,05

Đường kính thân (mm) 6,67 ± 0,25 7,33 ± 0,25

Số hoa/cây 1,00 ± 0,00 1,00 ± 0,00

Đường kính hoa (cm) 7,27 ± 0,06 8,83 ± 0,02


95

Kết quả của thí nghiệm này cho thấy, khả năng tăng trưởng của cây cúc vi

thủy canh là tối ưu hơn cây vi nhân giống ở giai đoạn ra hoa thể hiện các chỉ tiêu

như chiều cao cây (86,13 cm) và đường kính hoa (3,60 cm) khi so sánh với cây cúc

không ngắt nụ. Cây cúc nuôi cấy trong hệ thống vi thủy canh cho ra hoa đều và đẹp

(Hình 3.26).

Hình 3.26. Hoa của cây cúc nuôi cấy vi thủy canh sau 16 tuần

ở giai đoạn vườn ươm.

Để có thể áp dụng ở quy mô thương mại cũng như đưa vào ứng dụng sản xuất,

cây cúc nuôi cấy trong hệ thống vi thủy canh (1.000 cây) được trồng thử nghiệm với

quy mô lớn ở giai đoạn đồng ruộng. Sau 4 tuần và 8 tuần ở đồng ruộng (Hình 3.27a,

b), các cây cúc thích nghi tốt ở đồng ruộng và tăng trưởng nhanh.

96

Hình 3.27. Cây hoa cúc nuôi cấy vi thủy canh ở giai đoạn đồng ruộng.

a: 4 tuần; b: 8 tuần; c, d: 12 tuần tuổi; e, f: 14 tuần.

Sau 12 tuần ở đồng ruộng, cây cúc bắt đầu bung nụ (Hình 3.27c, d), kết quả

này cũng tương tự với kết quả chúng tôi trồng thí nghiệm ở vườn ươm Viện Nghiên

cứu Khoa học Tây Nguyên. Đến tuần thứ 14 cây cúc bắt đầu bung nụ và cho ra hoa

(Hình 3.27e, f).

Từ những kết quả của nghiên cứu này, hệ thống nhân giống vi thủy canh với

hộp nhựa tròn (15 cây/hộp) và hộp nhựa hình chữ nhật (600 cây/hộp) được đề xuất

cho nhân giống cây hoa cúc trắng. Hệ thống này có thể dễ dàng thực hiện với giá

thể dễ mua trên thị trường, dễ thực hiện bởi người nông dân, có thể áp dụng để sản

xuất thương mại cũng như hướng tới xuất khẩu cây giống nhằm nâng cao giá trị của

97

cây giống; qua đó, có thể chủ động được nguồn cung cấp giống sạch bệnh, chất

lượng tốt cũng gia gia tăng thu nhập cho người dân.

Đề xuất quy trình nhân giống cây hoa cúc trắng bằng phương pháp vi thủy

canh

Dựa trên những kết quả của nghiên cứu này, quy trình nhân giống cây hoa cúc

trắng bằng phương pháp vi thủy canh được đề xuất như sau:

Mô tả quy trình:

(1) Thu nhận chồi in vitro: Các chồi cúc in vitro được cắt lấy phần ngọn có

chiều dài khoảng 3 cm. Phần đốt thân còn lại 7 – 8 cm (khoảng 6 – 7 đốt) được cắt

thành các đoạn ngắn khoảng 1 cm (1 đốt) và cấy chuyển sang môi trường nhân chồi.

(2) Tiền xử lý với IBA: Chồi ngọn in vitro (3 cm) được cắt bỏ phần lá dưới gốc

(còn lại 2 cặp lá) và nhúng phần gốc vào dung dịch tiền xử lý ra rễ trong thời gian

20 phút và giữ cho phần ngọn không tiếp xúc với dung dịch tiền xử lý

98

(3) Thu nhận chồi và thiết lập hệ thống vi thủy canh: Sau 20 phút tiền xử lý

với IBA, những chồi cúc này được rửa lại bằng nước cất và thu nhận chồi. 15 giá

thể được đặt vào hộp nhựa tròn và 600 giá thể được đặt vào hệ thống hộp nhựa hình

chữ nhật. Bổ sung môi trường ½ MS vào hộp nhựa nhỏ và hộp nhựa hình chữ nhật

với chiều cao môi trường là 7 mm. Hệ thống vi thủy canh với màng thoáng khí

Millipore.

(4, 4’) Đặt chồi cúc vào hệ thống vi thủy canh: Chồi cúc thu nhận sau tiền xử

lý với dung dịch ra rễ được cho vào hệ thống vi thủy canh thiết lập sẵn (15 chồi vào

hộp nhựa tròn và 600 chồi vào hộp nhựa hình chữ nhật).

(5) Điều kiện nuôi cấy: Đặt hệ thống vi thủy canh dưới điều kiện chiếu sáng

70% LED đỏ kết hợp với 30% LED xanh với quang kỳ 16 giờ/ngày sau 2 tuần nuôi

cấy.

(6) Thu nhận cây giống: Sau 2 tuần có thể chuyển ra trồng tại vườn ươm hoặc

đóng trong các hộp nhựa hoặc để nguyên hệ thống để vận chuyển và xuất khẩu cây

giống.

99

Chương 4

BÀN LUẬN

4.1. THIẾT LẬP HỆ THỐNG VI THỦY CANH

Trong nghiên cứu của Nhut và cộng sự (2005b), tác giả đã nghiên cứu mô hình

vi thủy canh hộp nhựa tròn với giá thể film nylon [87]. Tuy nhiên, nghiên cứu này

mới chỉ dừng lại ở mức độ đề xuất mô hình, chưa đưa ra những thông số cụ thể của

hệ thống cũng như phát triển thành các hệ thống lớn hơn nhằm phục vụ sản xuất

thương mại.

Trong nghiên cứu này, về giá thể, chúng tôi lựa chọn các film nylon là các bìa

kiếng A4 với độ dày lớn hơn (1,5 mm); do đó, khi đặt vào trong hệ thống vi thủy

canh và đổ môi trường vào các giá thể không bị nổi lên trên (Nghiên cứu của Nhut

và cộng sự (2005b) sử dụng các bao nylon mỏng và nhẹ hơn làm giá thể nên chúng

thường bị nổi lên trên môi trường, rất khó để cố định cây; nếu liên kết chúng lại với

nhau bằng các ghim bấm thì chúng dễ bị rỉ sắt sau một thời gian ngập trong môi

trường) [87]. Các giá thể dễ dàng bảo quản và sử dụng được nhiều lần hơn.

Ngoài ra, nghiên cứu này chúng tôi sử dụng các màng thoáng khí trên nắp hộp

nhằm làm giảm hiện tượng ứ động hơi nước lên bề mặt nắp hộp, điều này làm cho

lá cây dễ bị úng do nước đọng rơi xuống). Việc sử dụng màng thoáng khí làm cho

không khí dễ trao đổi với môi trường bên ngoài hơn, cân bằng độ ẩm không khí bên

trong hệ thống nuôi cấy và bên ngoài môi trường. Bên cạnh đó, các thông số về

nhiệt độ, độ ẩm điều kiện chiếu sáng, nồng độ khí CO2 và O2 được thiết lập theo

điều kiện của phòng thí nghiệm và có các thông số cụ thể.

Các hệ thống vi thủy canh khác nhau (hộp nhựa tròn và hộp nhựa hình chữ

nhật) cũng được đề xuất trong nghiên cứu này nhằm đưa ra hệ thống vi thủy canh

lớn hơn, giúp sản xuất nhiều cây giống hơn; qua đó, có thể tiết kiệm được chi phí

sản xuất cũng như từng bước đưa ra sản xuất thương mại.

100

4.2. ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ TÁC ĐỘNG LÊN KHẢ NĂNG

TĂNG TRƯỞNG CỦA CHỒI CÚC TRONG HỆ THỐNG VI THỦY CANH

HỘP NHỰA TRÒN

4.2.1. Tiền xử lý IBA lên khả năng ra rễ

Auxin có tác dụng kích thích sự hình thành rễ bất định, rút ngắn thời gian ra

rễ và làm tăng số lượng cũng như chiều dài rễ [105], nhưng không phải loài nào

cũng có kết quả tương tự [37]. Auxin chỉ cần thiết để phản biệt hóa tế bào và xuất

hiện mầm rễ trong giai đoạn đầu của sự hình thành rễ, cơ quan và phôi vô tính. Vì

ở giai đoạn kéo dài rễ, nó ngăn cản sự phát triển [32]. Điều này giải thích tại sao

khi tiền xử lý ra rễ với 500 ppm IBA thì 100% các cây đều ra rễ (Hình 3.1a), trong

khi đó bổ sung 500 ppm IBA trực tiếp vào môi trường nuôi cấy thì chỉ có 20% các

cây ra rễ (Hình 3.1c). Đối với các cây không được tiền xử lý với IBA (xử lý với

nước cất), kết quả chúng tôi ghi nhận được là khoảng 60% số cây ra rễ; tuy nhiên,

số rễ của các cây này không nhiều và chiều dài rễ ngắn hơn so với cây được tiền

xử lý với IBA (Hình 3.1b).

Quá trình hình thành và phát triển rễ là một quá trình phức tạp phụ thuộc vào

nhiều yếu tố, trong đó có sự tương tác của auxin với mẫu cấy [105]. Việc tiền xử

lý các chồi cúc với auxin kích thích sự ra rễ, do đó, các chồi cúc đều có số rễ

nhiều hơn so với đối chứng là các chồi không tiền xử lý với auxin. Thí nghiệm này

đã xác định được vai trò của auxin trong việc xử lý ra rễ đoạn cắt.

IBA là một loại auxin tổng hợp được sử dụng trong nhiều nghiên cứu khác

nhau để xử lý ra rễ đoạn cắt của một số cây như Citrus auriantifolia [25],

Chromolaena odorata [23]. Môi trường chúng tôi sử dụng cho nghiên cứu này là

½MS cho tất cả các nghiệm thức (môi trường MS có nồng độ khoáng đa lượng

giảm đi một nửa) nhằm đánh giá ảnh hưởng của nồng độ IBA tiền xử lý lên khả

năng ra rễ của chồi cúc, chính vì vậy không có sự khác biệt về chiều dài lá và

chiều rộng lá.

101

Các cây được tiền xử lý với nước cất và bổ sung IBA trực tiếp vào môi

trường nuôi cấy có chiều cao cây, khối lượng tươi và khối lượng khô thấp; điều

này có thể là do các cây không ra rễ hoặc tỷ lệ ra rễ thấp làm cho khả năng hấp thu

chất dinh dưỡng từ môi trường giảm, dẫn đến sự sinh trưởng giảm, một số cây có

hiện tượng vàng lá.

Thực vật có 3 kiểu tái sinh: sự hình thành chồi (caulogenesis), sự tạo rễ

(rhizogenesis) và sự phát sinh phôi soma (embryogenesis) [33]. Sự phát triển của

chồi nách sau khi loại bỏ chồi đỉnh cũng liên quan đến việc thay thế các bộ phận

đã mất. Mặc dù ở thực vật, sự tái sinh giới hạn như một quy luật bị giới hạn bởi sự

hình thành cơ quan mới (bất định) như chồi, rễ hay phôi từ mô không có mô phân

sinh tồn tại trước đó. Trong 3 loại tái sinh thì rễ gần như là dễ nhất. Trong quá

trình phát triển tự nhiên, thực vật có thể phát triển rễ bên từ các tế bào và biểu bì

rễ trụ. Ở cây 1 lá mầm, rễ ban đầu mọc từ mô phân sinh phôi thường chết đi rất

sớm và các mô phân sinh rễ mới hình thành từ phần gốc của thân, đối với cây 2 lá

mầm, rễ bất định có thể hình thành từ thân. Điều này xảy ra thường xuyên trong

điều kiện tự nhiên hay một số điều kiện môi trường nhất định, ví dụ như khi bị

ngập một phần [132]. Những tế bào phân sinh thường định vị ở giữa các mô mạch.

Trong sự phát triển tự nhiên, tượng tầng thứ cấp bắt nguồn từ các tế bào này đã

chứng tỏ các tế bào vẫn chưa biệt hóa đầy đủ.

4.2.2. Thể tích môi trường nuôi cấy

Cơ chế của sự thay đổi môi trường trong bình nuôi cấy tương tự như trong

nhà kính. Một bình nuôi cấy có thể xem như một nhà kính thu nhỏ hay một phòng

sinh trưởng và mẫu cấy được nuôi cấy in vitro cũng tương tự như là nhân giống vô

tính bằng phương pháp giâm cành thu nhỏ. Thực tế cho thấy, môi trường vật lý in

vitro trong nuôi cấy mô truyền thống khác biệt so với những điều kiện trong nhà

kính và những cây con với những vấn đề sinh lý và bệnh lý không mong muốn

thường được tạo ra. Tuy nhiên, những nghiên cứu vi nhân giống đã bỏ qua những

nhân tố môi trường và quan tâm chủ yếu vào những ứng dụng của CĐHST thực

vật ngoại sinh.

102

Môi trường nuôi cấy thường là lỏng hay bán rắn. Chất tạo đông thường được

sử dụng nhất là agar. Tuy nhiên, agar ảnh hưởng tới thế nước của chất nền, độ ẩm,

nước có sẵn và những chất hòa tan. Trong nghiên cứu này, giá thể chúng tôi sử

dụng là các ống làm bằng film nylon, chúng trơ về mặt hóa học, không ảnh hưởng

tới điều kiện sinh trưởng của cây. Đối với nuôi cấy lỏng, hiện tượng thủy tinh thể

được ghi nhận ở một vài loài thậm chí khi những chồi nuôi cấy bằng hệ thống máy

lắc. Thể tích môi trường cũng có ảnh hưởng tới sự sinh trưởng của cây. Có sự

tương đồng về tốc độ hấp thu ion giữa những cách xử lý khác nhau, tốc độ tiêu

hao ion trong một khoảng thời gian sẽ lớn hơn khi thể tích môi trường ban đầu

nhỏ hơn hay hàm lượng ion ban đầu trong bình nuôi cấy nhỏ hơn. Khi cây khoai

tây nuôi cấy in vitro dưới điều kiện quang tự dưỡng trong 23 ngày trên 16 và 32

ml/bình môi trường lỏng MS, ½MS, ¼MS trong bình thủy tinh, khối lượng tươi,

khối lượng khô, chiều dài chồi, số lá, diện tích lá, khối lượng khô của lá và tốc độ

tăng trưởng tương đối trong một ngày của cây đã được nâng cao trong khi đó sự

gia tăng phần trăm chất khô bị ngăn cản với khi gia tăng thể tích [61].

Khi tăng thể tích môi trường lên 60 – 70 ml (độ sâu môi trường là 11 – 13 mm)

thì các cây không ghi nhận được sự ra rễ, các cây bị ngập trong môi trường nên hình

thái của thân và lá bị biến dạng, hầu hết các lá đều bị vàng, thân còi cọc (Hình 3.3e).

Điều này có thể được giải thích là khi mẫu cấy không hoàn toàn ngập chìm trong môi

trường, chúng có khả năng trao đổi khí cao hơn. Điều này là do sự ngập chìm của mẫu

cấy trong môi trường, làm giảm khả năng hô hấp và trao đổi khí giữa mẫu cấy và môi

trường. Khi thiếu oxygen, chu trình TCA không thể hoạt động, rễ bắt đầu quá trình

glycolysis và lên men lactic. Sự lên men này hạ thấp pH của tế bào kéo theo sự lên men

ethanol làm giảm ATP cho các quá trình biến dưỡng cơ bản, quá trình vận chuyển và

hoạt động của tế bào. Khi thiếu oxyen, sự vận chuyển hoạt động của H+ vào không bào

bị cản, khuynh độ pH bình thường không được duy trì, H+ thoát dần ra khỏi không bào

và tế bào chất, làm tế bào chất bị acid hóa. Sự acid hóa bất thường không hoàn nghịch

này làm cho sự biến dưỡng trong tế bào chất bị gián đoạn, dẫn đến sự chết tế bào [31].

103

Trong khi đó, khi thể tích môi trường là 30 ml (độ sâu môi trường 5 mm), sau

khoảng 1 tuần nuôi cấy cây cúc bắt đầu ra rễ và hấp thu môi trường; đến tuần thứ 2 môi

trường còn lại không đáng kể. Chính điều này là giảm sự tăng trưởng của cây. Bên

cạnh đó, đối với những hộp nhựa tròn (có mặt đáy bị lồi lên) những cây nằm ở vị trí

giữa hộp thì sau khoảng 10 ngày nuôi cấy môi trường xung quanh những gốc cây đó

cạn kiệt; do đó, cây không những không hâp thu được môi trường mà chúng có thể bị

héo nếu để thời gian lâu hơn và sẽ khó khăn trong vận chuyển cây giống nếu vận

chuyển nguyên cả hộp.

Vì vậy, đối với hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn thì thể tích môi trường là 40

ml (tương đương độ sâu môi trường là 7 mm) là phù hợp cho sự tăng trưởng của cây

cũng như đảm bảo lượng môi trường còn lại cho cây tăng trưởng và hạn chế sự héo cây

do môi trường cạn kiệt.

4.2.3. Mật độ mẫu cấy

Có rất ít nghiên cứu nói về mối tương quan giữa mật độ của mẫu cấy và thể

tích môi trường cũng như sự cạnh tranh giữa các mẫu cấy trong môi trường.

Mustafa và cs (2011) khi nghiên cứu mẫu cấy trụ dưới lá mầm cây lanh nhận thấy

rằng khi tăng mật độ (hay giảm khoảng cách) của mẫu cấy thì sẽ gia tăng số cây,

chiều cao cây [82]. Chính vì vậy, các cây cúc ở mật độ 15 chồi/hộp sinh trưởng tốt

hơn về chiều cao cây, chiều dài rễ và khối lượng tươi của cây so với mật độ 10

chồi/hộp. Tuy nhiên, khi tăng mật độ vượt quá 15 chồi/hộp thì các mẫu cấy bị

stress. Do đó, sự sinh trưởng sẽ giảm, các cây cạnh tranh nhau về không gian, điều

này ảnh hưởng đến quá trình tăng trưởng bình thường của cây, dẫn đến khối lượng

tươi của cây, số rễ, chiều dài rễ giảm, một số cây không ra rễ, đoạn cây sinh trưởng

kém và dị dạng về hình thái.

Số rễ/cây cao nhất thu nhận được cao nhất ở mật độ 10 cây/hộp là 10,90 rễ.

Khi tăng mật độ cây thì số rễ sẽ giảm. Điều này có thể là do ở mật độ 10 cây/hộp thì

không gian cho sự phát triển của các cây là lớn hơn các mật độ khác, các cây sẽ ra

rễ nhiều hơn. Như vậy, kết quả chúng tôi thu nhận được ở mật độ 15 chồi /hộp thích

hợp cho sự phát triển của cây cúc trong hệ thống vi thủy canh.

104

Bên cạnh đó, khi tăng mật độ cây trong hộp cao hơn thì khả năng hấp thu môi

trường cũng nhanh hơn. Sau khoảng 7 ngày nuôi cấy, cây cúc bắt đầu ra rễ lúc này

cây cần hấp thu dinh dưỡng cho sự tăng trưởng; vì vậy, lượng môi trường giảm đi

nhanh chóng. Đối với mật độ 20 – 25 cây thì sau khoảng 10 – 12 ngày lượng môi

trường còn lại rất ít, đây có thể là nguyên nhân làm giảm sự sự tăng trưởng của cây

so với mật độ 15 cây/hộp.

4.2.4. Điều kiện thoáng khí

Có rất nhiều nghiên cứu về sự biến đổi thành phần dinh dưỡng và chất điều

hòa sinh trưởng thực vật trong môi trường nuôi cấy nhưng có rất ít những nghiên

cứu về sự tích lũy và mất đi các khí trong bình nuôi cấy. Khí trong bình nuôi cấy

được biến đổi chủ yếu bởi sự trao đổi với môi trường khí bên ngoài và bởi sự sinh

trưởng của mô thực vật. Sự tích lũy khí trong hệ thống nuôi cấy kín trong suốt quá

trình nuôi cấy của cây hay cây in vitro có thể dẫn đến những biến đổi đáng kể của

thành phần không khí. Trong nuôi cấy quang hợp hoạt động, cây hay cây con sinh

trưởng theo phương thức quang dị dưỡng dưới chế độ sáng/tối của bình kín, CO2 bị

mất đi và O2 được tích lũy trong sáng. Nồng độ CO2 có thể bị giảm xuống trong

suốt giai đoạn sáng và lượng carbon thu được từ quá trình cố định CO2 sẽ rất nhỏ

[41]. Kết quả của nghiên cứu này trong hệ thống vi nhân giống cũng cho thấy hàm

lượng khí CO2 giảm xuống (Biểu đồ 3.10) và O2 tăng lên (Biểu đồ 3.11) trong giai

đoạn sáng. Trong khi đó, hệ thống vi thủy canh ghi nhận sự thay đổi không đáng kể

về hàm lượng của khí CO2 và O2 (Biểu dồ 3.10 và 3.11). Với điều kiện thoáng khí,

không khí bên trong hệ thống nuôi cấy vi thủy canh có thể dễ dáng trao đổi với

không khí bên ngoài và đạt ngưỡng cân bằng không khí (CO2 và O2) bên trong và

bên ngoài.

Sự tăng trưởng của cây con nuôi cấy in vitro không chỉ phụ thuộc vào thành

phần chất dinh dưỡng mà còn phụ thuộc vào thành phần khí bên trong bình nuôi cấy

[139]. Fujiwara và cs (1988) cho rằng tốc độ quang hợp thấp và sự kém phát triển

của cây in vitro là do nồng độ CO2 trong bình nuôi cấy thấp trong suốt quá trình

quang hợp [41]. Nói cách khác, nồng độ CO2 thấp trong bình nuôi cấy trong gần hết

105

quang kỳ sẽ ức chế khả năng quang hợp của cây, từ đó buộc cây phải sinh trưởng

theo phương thức dị dưỡng hay tự - dị dưỡng nhờ vào sự hấp thu đường từ môi

trường như là nguồn carbon chủ yếu của cây [62]. Khi cường độ quang hợp của cây

in vitro được gia tăng sẽ làm gia tăng tỷ lệ sống sót của cây in vitro khi đưa ra vườn

ươm. Các nghiên cứu gần đây cho rằng cây trồng chứa diệp lục có khả năng quang

hợp tăng khi nuôi cấy trên môi trường chứa CO2 [62].

Bình nuôi cấy được thiết kế để ngăn chặn vi khuẩn và nấm nhưng hạn chế sự

trao đổi khí giữa bên trong và bên ngoài bình nuôi cấy, từ đó dẫn đến ảnh hưởng

đến thành phần các khí bên trong bình nuôi cấy. Thông thường, việc đậy kín bình

nuôi cấy ngăn ngừa sự xâm nhiễm của các vi sinh vật và sự thoát hơi nước quá mức

từ môi trường và mẫu cấy. Cũng giống như ánh sáng, sự tích lũy các khí và nước

quá mức ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của mô cấy như sự kéo dài cây, sự nảy mầm

và khối lượng tươi của cây [10].

Nuôi cấy thoáng khí tác động đến sự trao đổi khí, hoạt động của hơi nước, môi

trường và sự cân bằng hormone trong các bình nuôi cấy [56]. Điều này cũng có thể

là do trong bình nuôi cấy kín thì sự trao đổi khí giữa trong và ngoài bình nuôi cấy

kém, dẫn đến độ ẩm trong bình nuôi cấy tương đối cao (90 – 95% đối với cây trong

hệ thống vi nhân giống 82,93% đối với hệ thống vi thủy canh không thoáng khí),

làm cho cây dễ bị mọng nước và có thể dẫn đến hiện tượng thủy tinh thể. Kết quả

nghiên cứu của Park và cs (2004) cũng cho thấy một lượng lớn các cây khoai tây bị

thủy tinh thể nuôi cấy trong các bình bịt kín với nồng độ ethylene cao và CO2 thấp

[97]. Ở cây hoa cẩm chướng, nuôi cấy bằng các bình thoáng khí đã làm giảm hiện

tượng thủy tinh thể [50], [54].

Cây cúc khi nuôi cấy trong hộp thoáng khí có lá xanh đậm và to hơn có thể là

do sự gia tăng nồng độ CO2, điều này sẽ làm cho các cây trong các hộp thoáng khí

có sự tăng trưởng cao hơn so với hộp nhựa không thoáng khí. Trong nghiên cứu

này, hệ thống nuôi cấy thoáng khí có nắp 3 lỗ thoáng khí và nắp có gắn màng

Millipore thì các cây cúc đều tăng trưởng tốt. Tuy nhiên, đường kính và diện tích

của lỗ thoáng khí cũng sẽ ảnh hưởng rất nhiều tới các đoạn cây. Ở hệ thống với 3 lỗ

106

thoáng khí, đường kính lỗ thoáng khí lớn nên dễ bị côn trùng và bụi bám vào. Ngoài

ra, ở hệ thống này nước mất đi quá nhanh. Vì vậy, khi vận chuyển đi xa các đoạn

cây mất nước dần đến tình trạng héo, do đó ảnh hưởng đến chất lượng cây giống.

Việc cải thiện khả năng thông khí trong hệ thống nuôi cấy có thể đạt được thông

qua việc sử dụng màng lọc thoáng khí được gắn trên các lỗ để ngăn bụi, côn trùng,

tránh mất hơi nước quá nhanh và sự khuếch tán CO2 từ bên ngoài sẽ di chuyển vào

bên trong hệ thống, thành phần khí trong bình sẽ dần dần thay đổi bằng với thành

phần khí bên ngoài [10].

Ngoài ra, đối với hệ thống vi thủy canh với thoáng khí Millipore, độ ẩm tương

đối của hộp nuôi cấy là tương đương với độ ẩm của môi trường xung quang

(66,07%, Biểu đồ 3.4). Vì vậy, khi chuyển ra điều kiện vươn ươm, điều kiện về độ

ẩm là tương đương hoặc cao hơn không đáng kể (khoảng 65 – 70%); do đó, cây sẽ

dễ thích nghi hơn, không cần phải trải qua giai đoạn làm quen với điều kiện mới.

Kết quả ghi nhận ở vườn ươm đã cho thấy chiều cao của cây ở điều kiện thoáng khí

Như vậy, sử dụng màng thoáng khí Millipore trong hệ thống vi thủy canh là

phù hợp cho sự tăng trưởng của cây cúc.

4.3. TÁC ĐỘNG CỦA NANO BẠC LÊN KHẢ NĂNG TĂNG TRƯỞNG VÀ

KHÁNG KHUẨN TRONG MÔI TRƯỜNG VI THỦY CANH HỘP NHỰA

TRÒN

Mặc dù ảnh hưởng của nano bạc đã được báo cáo trên rất nhiều đối tượng vi

sinh vật và tế bào động vật; tuy nhiên, chỉ có một vài nghiên cứu hoàn thành trên

đối tượng thực vật [66], [106], [110], [113]. Trong nuôi cấy mô thực vật, nano bạc

không chỉ có vai trò làm tăng cường khả năng sinh trưởng, phát triển (chiều dài chồi

và rễ, diện tích lá), tăng cường các quá trình biến dưỡng trong cây (tổng hợp

chlorophyll, tăng hàm lượng carbohydrate và protein và tổng hợp các enzyme oxy

hóa) của cải, đậu và ngô [106], [113] mà còn tăng cường khả năng hình thành rễ, ức

chế hình thành ethylene ở cây nghệ tây [102]. Nồng độ nano bạc tối ưu cho quá

trình sinh trưởng phát triển trên cây cúc (10 mg/l), đồng tiền (5 mg/l) và dâu tây (10

107

mg/l) cũng đã được khảo sát [11]. Nghiên cứu gần đây của Dương Tấn Nhựt và cs

(2015) cho thấy nano bạc có hiệu quả lên khả năng nhân chồi, tăng trưởng của cây

hoa hồng ở giai đoạn in vitro [13].

Trong vi nhân giống thực vật người ta thường hay sử dụng kháng sinh để loại

bỏ nấm, khuẩn trong giai đoạn vào mẫu hay một số trường hợp vi khuẩn đồng nuôi

cấy với mục đích chuyển gen. Tuy nhiên kháng sinh hay một số tác nhân diệt khuẩn

khác có những nhược điểm nhất định như gây độc hoặc làm chậm sự tăng trưởng

của tế bào thực vật, thay đổi kiểu gen trong sự tái sinh các mẫu cấy ban đầu và tính

toàn vẹn về mặt di truyền từ nguồn nguyên liệu [116]. Sự thay thế kháng sinh bằng

nano bạc cho kết quả loại trừ vi khuẩn cao đồng thời không gây độc cho cây con.

Hoạt tính hoá học được tăng cường của nano kim loại có được là do cấu trúc hình

thái bề mặt và hiệu quả bề mặt cao, cho phép một lượng lớn nguyên tử có thể tương

tác với mục tiêu. Nó cho thấy rằng nano bạc có khả năng kháng khuẩn bằng cách

điều khiển một số hoạt động. Ion bạc tương tác với nhóm thiol (-SH) của protein tạo

thành hợp chất kháng khuẩn mạnh bằng cách ngăn chặn hoạt động của enzyme hô

hấp và ngăn chặn sự vận chuyển điện tử và can thiệp vào chức năng của DNA bằng

những tương tác với DNA thông qua việc bẻ gãy liên kết hydro. Người ta cho rằng

cơ chế kháng khuẩn của các ion bạc liên quan đến việc co rút cả màng tế bào chất

hoặc từ vách tế bào. Phân tử DNA trở nên cô đặc giảm khả năng nhân đôi dưới tác

động của ion bạc. Do ion bạc có thể phản ứng với nhóm thiol của protein nên có

còn có tác động bất hoạt protein của vi khuẩn. Cơ chế chủ yếu mà thể hiện hoạt tính

kháng khuẩn của nano bạc là khả năng bám dính (anchor - thả neo) và khả năng

xâm nhập vào bên trong màng tế bào vi khuẩn, có thể can thiệp vào các tín hiệu tế

bào thông qua con đường dephosphorylate trên những peptide quan trọng ở vị trí

của tyrosine. Vì nguyên tử bạc mang điện tích dương nên có khả năng lớn trong

việc tương tác với nhiều phân tử mang điện tích âm ví dụ như DNA, protein, vách

tế bào và các phân tử khác [109].

Nano bạc đã cho thấy tính năng kháng khuẩn cao [22], ảnh hưởng tới sinh sản

và hô hấp của sinh vật [69]. Hiệu quả của nano bạc nói chung và các dung dịch

108

nano nói riêng phụ thuộc vào kết hợp hóa học, kích cỡ, bề mặt bao phủ, tương tác

hóa học [133], nồng độ cũng như loài thực vật được sử dụng [57]. Việc áp dụng

các hạt nano bạc trong nuôi cấy mô thực vật để ngăn chặn nhiễm vi sinh vật đã

được báo cáo đầu tiên bởi Abdi và cs [22]. Nghiên cứu của nhóm tác giả được tiến

hành trên loài Valeriana officinalis L. ở điều kiện nhà kính để làm giảm khả năng

nhiễm Xanthomonas sp. Trong thí nghiệm này, chồi của cây Valerian trong dung

dịch nano bạc (35 nm) ở hai giai đoạn trước và sau khi khử trùng bề mặt cùng với

đối chứng ở nồng độ 25, 50, và 100 g/ml và thời gian tiếp xúc là 30, 60, 180, 300,

600, và 1.200 phút. Kết quả chỉ ra rằng, chồi sau khi khử trùng bề mặt có thể kiểm

soát nhiễm khuẩn mà không cần bất kỳ tác dụng nào khác đến sự sinh trưởng của

cây con. Theo báo cáo của này, chồi sau khi khử trùng bề mặt 180 phút ở nồng độ

100 g/ml của nano bạc cho hiệu quả khử trùng thành công nhất, trong đó tỷ lệ

nhiễm đã giảm đến 11% trái ngược với 99% của đối chứng. Nghiên cứu khả năng

kháng nhiều loại vi sinh vật của nano bạc trong nuôi cấy vẫn còn đang rất hạn chế;

vì vậy, đây là nghiên cứu tiền đề để bổ sung thêm nhiều dẫn liệu về khả năng kháng

vi sinh vật của nano bạc.

Tác động của nano bạc đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng là gây ra

những biến đổi ở mức độ sinh lý và phân tử theo hướng tích cực hay tiêu cực tùy

thuộc vào loài thực vật, kích thước, cấu trúc nano bạc,… Nano bạc ở các kích thước

(1 – 20 nm) và nồng độ (1 – 100 ppm) khác nhau có tác động lên sự nảy mầm của

lúa mạch đen, lúa mạch và cây lanh [36]. Kết quả chỉ ra rằng, hạt có kích thước nhỏ

nhất có tác động ức chế nảy mầm hạt lúa mạch đen thậm chí ở nồng độ rất thấp,

trong khi hạt có kích thước trung bình ít có tác dụng ức chế ở nồng độ thấp nhưng ở

nồng độ cao hơn sẽ ức chế nảy mầm, đặc biệt là với lúa mạch, trong khi đó hạt lanh

không bị ảnh hưởng bởi nano bạc.

Ngoài ra, nano bạc còn được chứng minh là làm tăng khả năng hấp thụ ánh

sáng qua lá do đó tăng hiệu suất quang hợp. Khi hấp thụ hạt nano bạc, ngoài tác

dụng kháng vi sinh vật, dựa vào tính chất vật lý của hạt nano bạc hấp thụ ánh sáng

109

trong dải sóng 390 – 420 nm nên khi đó tại bước sóng này cường độ ánh sáng được

hấp thụ tăng cường.

Hầu hết những nghiên cứu trước đây đều tập trung nghiên cứu tác động của

nano bạc lên thực vật như khử trùng mẫu cấy [72], tỷ lệ nảy mầm của một số loài

thực vật [102], sinh lý cũng như hình thái của thực vật [121]. Cho đến nay, rất ít

công bố nào tập trung nghiên cứu tác động của nano bạc lên khả năng gia tăng sự

sinh trưởng của cây in vitro nuôi cấy trong môi trường bổ sung nano bạc khi chuyển

ra điều kiện vườn ươm. Kết quả nghiên cứu này cho thấy, những cây cúc nuôi cấy

trong hệ thống vi thủy canh bổ sung các nồng độ nano bạc khác nhau cho sự sinh

trưởng tốt thì khi chuyển ra vườn ươm kết quả cũng tương tự. Điều này chứng tỏ

nano bạc thực sự có hiệu quả đối với sự sinh trưởng của cây cúc.


TĂNG SINH TRƯỞNG CÂY CÚC TRONG HỆ THỐNG VI THỦY CANH

HỘP NHỰA TRÒN

Thông thường sự sinh trưởng và phát triển của cây bị tác động bởi nhiều yếu

tố như chất lượng ánh sáng, thời gian chiếu sáng, nhiệt độ, độ ẩm, CĐHST thực vật

ngoại sinh và các stress cơ học. Trong đó, điều kiện ánh sáng nói riêng có một tác

động mạnh mẽ lên sự kéo dài chồi qua hệ thống phytochrome năng lượng cao và sự

thích nghi với ánh sáng. Thời gian chiếu sáng/thời gian tối trong phòng nuôi cấy

thường được cố định trong suốt quá trình sinh trưởng và phát triển của cây. Thêm

vào đó, hàm lượng bức xạ quang hợp hoạt động khá thấp và thấp hơn rất nhiều so

với hàm lượng mà tại đó đạt sự quang hợp tối ưu.

Đèn huỳnh quang là nguồn sáng chủ yếu được sử dụng trong vi nhân giống có

lẽ là quang phổ của chúng thích hợp với yêu cầu trong nhân giống in vitro. Tuy

nhiên, những thụ quan (receptor) nhận ánh sáng của thực vật rất khác so với những

thụ quan trên con người và có nhiều hạn chế cho sự sinh trưởng và phát triển của

cây in vitro [28].

110

Việc sử dụng ánh sáng nhân tạo trong nhân giống thực vật theo 2 khuynh

hướng: hoàn toàn thay thế hay cung cấp một phần ánh sáng ban ngày cho quang

hợp hay quang phát sinh hình thái. Ở các phòng nuôi cấy mô thương mại, nguồn

ánh sáng bức xạ thường được dùng thông dụng nhất cho vi nhân giống với điều kiện

môi trường được kiểm soát là đèn huỳnh quang. Trong nhân giống thực vật, việc

nghiên cứu tìm ra nguồn chiếu sáng thích hợp là yêu cầu cần thiết. Tuy nhiên, công

việc này phải đòi hỏi cân bằng giữa các quá trình sinh lý của thực vật và các vấn đề

kinh tế của con người. Sự khác nhau về quang phổ giữa các loại đèn có vai trò quan

trọng khi sử dụng trong các phòng nuôi cây bên cạnh việc cung cấp thêm ánh sáng

tự nhiên [76]. Nhìn chung, môi trường với tỷ lệ tia đỏ:đỏ xa (R:Fr) thấp, chẳng hạn

như dưới vòm lá, có chiều hướng điều khiển sự dài thân, trong khi tỷ lệ tia R:Fr cao

lại cản trở việc này. Ánh sáng đỏ xa có một số ảnh hưởng không mong muốn lên

hình thái thực vật, bao gồm sự kéo dài thân và phân nhánh [77]. Các nghiên cứu của

Britz và Sager (1990) cho thấy có sự giảm chiều dài thân của cây đậu nành (Glycine

max Merrill.) khi cung cấp ánh sáng xanh [27]. Các nghiên cứu của Miyashita và cs

(1997) về ảnh hưởng của ánh sáng đỏ lên sự sinh trưởng và phát sinh hình thái của

cây con khoai tây in vitro cũng như ảnh hưởng của tỷ lệ cường độ ánh sáng

đỏ/cường độ photon quang hợp cho thấy LED đỏ có thể sử dụng để kiểm soát sự

phát sinh hình thái cây con trong vi nhân giống [75]. Chiều cao cây và hàm lượng

chlorophyll ở cây con tăng khi tăng dòng photon đỏ trong khi không có sự khác biệt

đáng kể về trọng lượng khô và diện tích lá khi tăng cường độ ánh sáng đỏ. Ánh sáng

đỏ có ảnh hưởng về hình thái hơn là tốc độ phát triển của cây khoai tây in vitro.

Tỷ lệ dòng ánh sáng R:Fr thích hợp là thước đo trong kiểm soát hình thái về sự

phát triển của thực vật dưới điều kiện chiếu sáng nhân tạo khác nhau [80]. Tỷ lệ 600

– 700/700 – 800 nm là nguồn bước sóng chuẩn mực dùng để nghiên cứu đặc tính

phát sinh hình thái.

Đỉnh của đường biểu diễn ánh sáng LED xanh và đỏ phối hợp nhau là ngưỡng

phù hợp cho sự quang hợp của chlorophyll và ảnh hưởng tới quang hợp cực đại

[74]. Tanaka và cs (1998) đã nghiên cứu ảnh hưởng của ánh sáng LED xanh và đỏ

111

ứng dụng một cách riêng rẽ hoặc phối hợp lên sự sinh trưởng và phát triển của cây

địa lan khi bổ sung CO2 hoặc không cho thấy sự phát triển của cây địa lan là gia

tăng trong ống nghiệm [124].

Hiện nay, đèn LED được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực nghiên cứu về

quang sinh học như tổng hợp chlorophyll [129], quang hợp [126] và phát sinh hình

thái [50]. Sự đáp ứng này phụ thuộc vào cường độ ánh sáng, chất lượng ánh sáng

(quang phổ ánh sáng, quang kỳ, hướng chiếu sáng) và thời gian chiếu sáng [122].

Dưới điều kiện chiếu sáng G và Y thì các cây bị chết. Điều này có thể là do

bước sóng của Y (570 – 590 nm) và G (490 – 570 nm) không phù hợp với vùng

quang phổ hấp thụ cực đại của chlorophyll a (662 nm) và chlorophyll b (645 nm)

[68]. Nghiên cứu của Tài và cs (2013) cũng chỉ ra rằng điều kiện chiếu sáng Y chỉ

kích thích sự tăng sinh mô sẹo và không thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển

của cây [16].

Dưới ánh sáng R, lá của cây con được kéo dài và hàm lượng chlorophyll giảm

đi. Các loài dâu tây, bạch đàn, địa lan, hồ điệp và chuối có thân kéo dài dưới ánh

sáng LED đỏ, còn cây lan ý lại tăng trưởng bình thường dưới điều kiện này [10].

Trong nghiên cứu này, những cây cúc có thân kéo dài dưới điều kiện chiếu sáng R

có thân mảnh, hơi vàng, hàm lượng chlorophyll [chlorophyll a (8,97 µg/g);

chlorophyll b (15,87 µg/g) và chlorophyll a+b (24,84 µg/g)] thấp, khối lượng tươi

(0,38 g) cũng thấp hơn so với cây phát triển dưới điều kiện chiếu sáng B kết hợp với

R [10B:90R, 20B:80R, 30B:70R, 40B:60R và 50B:50R]. Sự tổng hợp chlorophyll

thấp dưới ánh sáng R có thể liên quan đến độ dẫn thấp của khí khổng và cũng có

nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng khí khổng chịu sự kiểm soát của ánh sáng B

hơn R [137]. Từ những kết quả ghi nhận được trong thí nghiệm trên, điều kiện chiếu

sáng 30B:70R là phù hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của chồi cúc trong hệ

thống vi thủy canh hộp nhựa tròn.

Đỉnh của đường biểu diễn ánh sáng LED xanh và đỏ phối hợp nhau là ngưỡng

phù hợp cho sự quang hợp của chlorophyll và ảnh hưởng tới quang hợp cực đại

[74]. Tanaka và cs (1991, 1998) đã nghiên cứu ảnh hưởng của ánh sáng LED xanh

112

và đỏ ứng dụng một cách riêng rẽ hoặc phối hợp lên sự sinh trưởng và phát triển của

cây địa lan khi bổ sung CO2 hoặc không cho thấy sự phát triển của cây địa lan là gia

tăng trong ống nghiệm [123 – 124].

Dưới ánh sáng LED đỏ, lá của cây con được kéo dài và lượng chlorophyll

giảm đi. Các loài cây con dâu tây, bạch đàn, địa lan, hồ điệp và chuối có thân kéo

dài dưới ánh sáng LED đỏ, còn cây lan ý lại tăng trưởng bình thường dưới điều kiện

này [10]. Những cây cúc có thân kéo dài dưới hệ thống LED đỏ có thân mảnh, hơi

vàng, có hàm lượng chlorophyll ít hơn (25,25 g/g), khối lượng tươi cũng thấp hơn

so với cây con phát triển dưới hệ thống LED xanh kết hợp với đỏ. Ở tỷ lệ LED xanh

dương kết hợp với LED đỏ (30:70) cho các chỉ tiêu về sự phát triển khối lượng tươi

(0,52 g) và hàm lượng chlorophyll cao hơn (41,22 g/g).

Nhiều nghiên cứu đã nỗ lực tìm ra vai trò của việc kết hợp của ánh sáng LED

xanh và đỏ nhưng vẫn chưa làm rõ về chất lượng ánh sáng. Những nghiên cứu trước

đây chứng minh rằng 1% ánh sáng đèn huỳnh quang bổ sung có ít tác động lên sự

tích lũy vật chất khô của thân và sản lượng hạt so với đèn LED đỏ. Hahn và cs

(2000) đã nhận thấy rằng chiều dài chồi dưới điều kiện LED xanh hoặc LED đỏ đều

lớn hơn điều kiện ánh sáng LED hỗn hợp hoặc huỳnh quang, cây tăng trưởng vượt

bậc nhưng yếu [48]. Dưới điều kiện ánh sáng LED hỗn hợp hoặc huỳnh quang, thân

cây không dài bằng nhưng khỏe mạnh. Cây dâu tây tăng trưởng khỏe mạnh khi

được nuôi cấy dưới nhiều tỷ lệ LED xanh/đỏ khác nhau, nhưng chúng tăng trưởng

tốt nhất ở điều kiện 30% LED xanh kết hợp 70% LED đỏ [89]. Mặt khác, cây bạch

đàn, cây địa lan, cây hồ điệp, cây chuối và cây lan ý tăng trưởng tốt dưới điều kiện

20% LED xanh kết hợp 80% LED đỏ [89]. Kết quả này đã chỉ ra rằng sự tăng

trưởng của cây con đều chịu sự ảnh hưởng của sự kết hợp tỷ lệ ánh sáng LED xanh

và đỏ ở các tỷ lệ khác nhau. Nếu thiếu LED xanh, cây con sẽ xuất hiện hiện tượng

thân, cuống lá kéo dài bất thường. Những nghiên cứu này chứng minh rằng, ánh

sáng LED đỏ thúc đẩy sự tăng trưởng lá nhưng làm giảm hàm lượng chlorophyll,

dẫn đến tốc độ quang hợp thấp [10].

113

Sự tổng hợp chlorophyll thấp dưới sánh sáng LED đỏ có thể liên quan đến độ

dẫn thấp của khí khổng và cũng có nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng khí khổng

chịu sự kiểm soát của ánh sáng xanh hơn đỏ [137]. Cũng có thể đỉnh phát ánh sáng

hẹp của đèn LED đỏ dẫn đến sự mất cân bằng photon cho quang hệ thống I và II, do

đó, làm thay đổi tuần hoàn đối với chuỗi vận chuyển điện tử và làm giảm sự quang

hợp thực [126].

Từ những dữ liệu thu nhận được trong nghiên cứu này, việc sử dụng nguồn

chiếu sáng LED xanh dương kết hợp với đỏ (tỷ lệ 30:70) có thể ứng dụng cho nhân

giống cây cúc và là tiền đề cho nghiên cứu nhiều loại cây trồng có giá trị kinh tế

khác. Với những nghiên cứu tiếp theo và cải biến hệ thống đèn LED sẽ là nguồn

chiếu sáng chủ yếu cho nhiều hệ thống nhân giống ở thực vật.

Trong những phòng nuôi cấy mô thương mại, hệ thống chiếu sáng thường

được sử dụng cho nhân giống vô tính là đèn huỳnh quang. Mặc dù một vài loại đèn

huỳnh quang có giá trị, nhưng tất cả những loại đèn này đều phát nhiệt; vì vậy, cần

một hệ thống làm mát phòng nuôi cây để làm ổn định nhiệt trong phòng nuôi. Có

hai vấn đề chính liên quan đến giá thành điện năng trong các phòng nuôi cấy mô:

cần 65% điện năng để thắp sáng phòng nuôi và 25% điện năng được sử dụng để làm

mát phòng nuôi [10]. Vì vậy, phát triển những hệ thống ánh sáng không tỏa nhiệt sử

dụng trong các phòng nuôi cây sẽ mang lại những lợi ích đáng kể trong việc giảm

giá thành trong nhân giống vô tính.

Ngoài ra, việc sử dụng hệ thống chiếu sáng LED làm giảm giá thành do năng

suất tiêu thụ điện của đèn LED là thấp hơn rất nhiều so với hệ thống chiếu sáng

thông thường sử dụng đèn huỳnh quang hay đèn sợi đốt. Vì công suất tiêu thụ của

mỗi hệ thống LED, hay đèn LED là khoảng 10W, thấp hơn so với đèn huỳnh quang

(20, 40 hay 60W) do đó giảm điện năng tiêu thụ [7].

Bên cạnh đó, quá trình vi nhân giống đòi hỏi phải cấy chuyền định kỳ do sự

thay đổi hay tiêu hao những chất dinh dưỡng trong môi trường cũ và do sự sinh

trưởng và phát triển nhanh của cây so với độ chứa của bình nuôi cấy. Thông

thường, chồi hay cây được nuôi cấy sẽ được chuyển sang môi trường mới sau 4 – 8

114

tuần. Quá trình này được thực hiện bởi nhiều thao tác bởi công nhân và lao động

cường độ cao [10]. Có nhiều cách để ước lượng sự phân bố tương đối của các nhân

tố trong tổng chi phí sản xuất. Standaert-De Metsenaere (1991) ước lượng công lao

động chiếm khoảng 65%, môi trường chiếm 7%, trang thiết bị và duy trì phòng thí

nghiệm chiếm 17% và các chi phí khác chiếm khoảng 11% tổng chi phí sản xuất

[120]. Standaert-De Metsenaere (1991) đã chỉ ra rằng việc giảm công lao động, điện

và mật độ là những yếu tố có thể giảm giá thành sản phẩm [120].

Với trình độ khoa học và công nghệ hiện nay, giá nhân công, duy trì phòng

nuôi cây, hóa chất, hóa chất chiếm 35%, 17%, 13%, 9% và 7%, tương ứng, nó cố

định trong hầu hết quá trình nhân giống các loài cây trồng in vitro [127]. Giá thành

sản xuất có thể giảm nếu ta có thể tiết kiệm việc tiêu thụ năng lượng (chiếm 19%

trong giá thành sản xuất).

Tuy nhiên, trong 19% bao gồm chi phí cho hấp môi trường, tủ cấy (15%) (môi

trường vi thủy canh không hấp khử trùng và nuôi cấy trong điều kiện không cần vô

trùng), làm lạnh phòng nuôi (25%) và cho chi phí chiếu sáng (60%). Vì vậy, sử

dụng hệ thống chiếu sáng LED có thể tiết kiệm được chi phí nhân giống. Nam

(2016) đã chỉ ra rằng sử dụng ánh sáng LED có thể tiết kiệm khoảng một nửa so với

chiếu sáng đèn huỳnh quang [7]. Vì vậy, nếu sử dụng hệ thống chiếu sáng LED cho

nhân giống cây hoa cúc, ta có thể tiết kiệm được chi phí như sau:

P = E × [L1 + (L2 × S)] = 19% × [15% + (60% × ½)] = 8.55%

(Trong đó: P – giá thành sản xuất cây giống giảm; E – giá thành năng lượng;

L – chi phí cho chiếu sáng; S – hệ số tiết kiệm năng lượng)

4.5. HIỆU QUẢ NHÂN GIỐNG CỦA PHƯƠNG PHÁP VI THỦY CANH SO

VỚI PHƯƠNG PHÁP NHÂN GIỐNG IN VITRO

4.5.1. Hiệu quả nhân giống của phương pháp vi thủy canh và phương pháp vi

nhân giống

Phương pháp vi thủy canh đã chứng minh được hiệu quả trong nhân giống trên

một số loại cây trồng [45 – 47], [87]. Tuy nhiên, để đánh giá hiệu quả thực sự của

115

phương pháp này chúng ta cần theo dõi thêm sự phát triển của cây ở giai đoạn tiếp

theo ngoài vườn ươm. Kết quả của nghiên cứu này một lần nữa chứng minh được sự

tăng trưởng của chồi cúc trong hệ thống vi thủy canh là tối ưu hơn so với hệ thống

vi nhân giống (Bảng 3.11).

Trong nghiên cứu này, nồng độ CO2 (khoảng 400 ppm) trong hệ thống vi thủy

canh luôn duy trì ở mức cao (tương đương với điều kiện môi trường phòng thí

nghiệm) giúp cây quang hợp tốt hơn; do đó, sự tăng trưởng của cây cũng tốt hơn so

với điều kiện vi nhân giống. Những số liệu ghi nhận được về độ ẩm tương đối (65 –

70%) trong hệ thống vi thủy canh; tương đương với điều kiện vườn ươm giúp cây

có thể dễ dàng thích nghi, tỷ lệ sống sót cao (100%) và cho sự tăng trưởng tốt.

Trong khi đó, ở giai đoạn sáng, hàm lượng CO2 trong hệ thống vi nhân giống lại

giảm (Biểu đồ 3.10). Sự tăng trưởng của cây con nuôi cấy in vitro không chỉ phụ

thuộc vào thành phần chất dinh dưỡng mà còn phụ thuộc vào thành phần khí bên

trong bình nuôi cấy [139]. Fujiwara và cs (1997, 1988) cho rằng tốc độ quang hợp

thấp và sự kém phát triển của cây in vitro là do nồng độ CO2 trong bình nuôi cấy

thấp trong suốt quá trình quang hợp [40 – 41]. Khi cường độ quang hợp của cây in

vitro được gia tăng sẽ làm gia tăng tỷ lệ sống sót của cây in vitro khi đưa ra vườn

ươm. Các nghiên cứu gần đây cho rằng cây trồng chứa diệp lục có khả năng quang

hợp tăng khi nuôi cấy trên môi trường chứa CO2 [62].

Độ ẩm tương đối cũng ảnh hưởng tới sự sống sốt và khả năng thích nghi của

cây khi chuyển ra giai đoạn vườn ươm. Đối với hệ thống vi thủy canh, độ ẩm tương

đối ghi nhận được khoảng 65 – 70%, nó không quá khác biệt so với điều kiện vườn

ươm; do đó, cây thích nghi tốt và không cần phải trải qua giai đoạn làm quen với

môi trường. Vì vậy, tỷ lệ sống sót của cây cũng cao hơn (100%) so với cây có

nguồn gốc từ hệ thống vi nhân giống (85%).

Quan sát hình thái giải phẫu

Những cây nuôi cấy in vitro thường bị ảnh hưởng bởi sự dư thừa của nhiều

nhân tố nuôi cấy dẫn đến rối loạn biến dưỡng và hình thái. Hiện tượng thủy tinh thể

thường xảy ra ở nhiều loài thực vật nuôi cấy in vitro và là nguyên nhân chính của tỷ

116

lệ sống sót thấp của cây nuôi cấy khi đưa ra vườn ươm [34]. Hình thái lá thay đổi có

thể tác động mạnh mẽ lên khả năng quang hợp và hô hấp của cây. Điều kiện môi

trường nuôi cấy, trong đó hai nhân tố chính là độ ẩm và không khí trong bình có thể

gây ảnh hưởng và làm cho hoạt tính enzyme bị sai lệch dẫn đến nhiều thay đổi trong

quá trình biến dưỡng của cây.

Sự đóng mở của khí khẩu cũng ảnh hưởng tới sự sinh trưởng và phát triển của

cây khi chuyển ra vườn ươm. Những kết quả ghi nhận được về độ ẩm và nồng độ

khí CO2 đã chứng minh ảnh hưởng của chúng đến tỷ lệ sống sót của cây khi chuyển

ra vườn ươm. Khí khẩu của lá cây cúc trong hệ thống vi thủy canh không mở hoàn

toàn như khí khẩu của lá cây cúc trong hệ thống vi nhân giống. Sự mở khí khẩu của

lá cây cúc trong hệ thống vi nhân giống là do chúng được nuôi cấy trong bình kín

(độ ẩm duy trì ở mức cao >90%). Vì vậy, cây không cần phải điều chỉnh sự đóng

mở của khí khẩu. Trong khi đó, đối với hệ thống vi thủy canh một số khí khẩu của

lá đóng lại, điều này được giải thích do cúc nuôi cấy trong điều kiện thoáng khí là

màng Millipore, độ ẩm được duy trì với điều kiện phòng thí nghiệm; do đó, cây

phải điều chỉnh sự đóng mở của khí khẩu để thích nghi với điều kiện môi trường

xung quanh. Khi chuyển ra vườn ươm, cây đã quen với sự điều chỉnh đóng mở khí

khẩu nên thích nghi nhanh và cho sự tăng trưởng tốt. Đối với cây trong hệ thống vi

nhân giống, sự thay đổi này đột ngột, cây con cần phải trải qua thời gian thích nghi

ở vườn ươm trước khi gia tăng sự tăng trưởng. Do sự sự tăng trưởng của cây có

nguồn gốc từ hệ thống vi nhân giống là chậm hơn.

Bên cạnh khả năng sinh trưởng tốt thông qua các chỉ tiêu về sinh trưởng (Bảng

3.11), cây cúc được nuôi cấy trong hệ thống vi thủy canh còn có một số ưu điểm so

với cây cúc trong hệ thống vi nhân giống như:

Quy trình nhân giống đơn giản: Phương pháp nhân giống truyền thống trải

qua nhiều giai đoạn. trong khi đó, phương pháp vi thủy canh có thể rút ngắn bớt giai

đoạn trong quy trình nhân giống bằng việc kết hợp giai đoạn ra rễ với giai đoạn

thuần dưỡng ex vitro thành giai đoạn ra rễ in vitro (cây giống vừa ra rễ vừa thích

nghi nên không cần phải trải qua giai đoạn huấn luyện tại vườn ươm) [87]. Do đó,

117

sẽ rút ngắn được thời gian nhân giống, tiết kiệm được chi phí sản xuất cũng như chi

phí về điện năng, tiền công nhân viên và các chi phí phát sinh khác.

Phương pháp nhân giống truyền thống hiện nay là người ta sử dụng cây in

vitro; sau đó, đem trồng ra vườn làm nguồn giống ban đầu (P0), sau đó tiến hành

giâm ngọn nhằm tạo các thế hệ bố mẹ tiếp theo, ở thế hệ thứ 5 và 6 người ta mới sử

dụng các ngọn này làm nguồn giống. Phương pháp này tốn nhiều thời gian mà tỷ lệ

sống sót lại không cao khi đưa cây mẹ (G0) ra vườn ươm. Đối với phương pháp vi

thủy canh, chỉ cần sau 3 đến 4 thế hệ là ta có thể sử dụng nguồn giống để giâm

ngọn.

Tiết kiệm chi phí: Phương pháp vi nhân giống sử dụng đường trong quá trình

nuôi cấy nên cần điều kiện vô trùng, vì vậy cần phải hấp vô trùng môi trường và gia

tăng công lao động cho việc cấy chuyền. Ngoài ra, phương pháp vi thủy canh có thể

tiết kiệm nhiều chi phí khác như không sử dụng cồn trong trong quá trình cấy vô

trùng và giảm chi phí sản xuất do sử dụng điều kiện chiếu sáng LED.

Khắc phục được một số nhược điểm của môi trường nuôi cấy: Trong nuôi cấy

in vitro, cây giống thường có sự đột biến do nuôi cấy thời gian dài với các loại chất

điều hòa sinh trưởng thực vật ngoại sinh do chúng ta bổ sung các các chất này trực

tiếp vào môi trường nuôi cấy. Khi cây giống không sử dụng hết, những chất này lại

có tác động ngược lại tới sự sinh trưởng cũng như phát triển của cây, điển hình như

sự hiện diện của auxin là cần thiết để phản biện hóa tế bào và xuất hiện mầm rễ

trong giai đoạn đầu của sự hình thành rễ, cơ quan và phôi vô tính; tuy nhiên, khi

chuyển sang giai đoạn kéo dài rễ, nó ngăn cản sự phát triển cây [32]. Trong nghiên

cứu này, các chồi cúc được tiền xử lý với IBA ở nồng độ 500 ppm rất thích hợp

cho sự ra rễ cũng như khả năng sinh trưởng và phát triển của cây. Ngoài ra, độ ẩm

cao và hàm lượng khí CO2 thấp ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của cây cũng như

sự thích nghi ở gian đoạn vườn ươm. Những kết quả của nghiên cứu này đã chứng

minh được và khắc phục những điều kiện trên

Vi thủy canh là một hệ thống mở ex vitro: Khi đưa ra vườn ươm, cây giống

nuôi cấy in vitro sẽ được trồng trên các vỉ xốp chứa đất bùn, xơ dừa và được tưới

118

nước do đó khối lượng của hệ thống cũng lớn hơn rất nhiều so với hệ thống vi thủy

canh (gấp khoảng 4 lần). Nghiên cứu này chỉ ra rằng hệ thống vi thủy canh hộp

nhựa hình chữ nhật có thể sản xuất 300 hay 600 cây giống, với số lượng cây giống

tương tự theo phương pháp cũ thì cần phải đưa cây in vitro ra vườn ươm và nuôi

trên giá thể là đất mùn hay xơ dừa và phải tưới nước thường xuyên, điều này làm

tốn diện tích cũng như khối lượng của hệ thống cao hơn. Mặt khác, cây in vitro cần

một thời gian nhằm thích nghi với điều kiện này do cây phát triển ở điều kiện vô

trùng, các yếu tố môi trường được kiểm soát, không bị nhiễm bệnh nên khi đưa ra

điều kiện ex vitro cây thường bị stress, mất nước, dễ nhiễm bệnh, héo rũ làm giảm

tỷ lệ sống sót. Kết quả này cũng đã được Nhut và cs (2005b) đưa ra khi so sánh tỷ lệ

sống sót của cây in vitro và cây vi thủy canh [87]. Cả hai giai đoạn ra rễ và thích

nghi ngoài vườn ươm được kết hợp thành 1 giai đoạn trong nuôi cấy vi thủy canh;

vì vậy, khi chuyển ra vườn ươm cây rất dễ thích nghi và tỷ lệ sống sót của cây cũng

cao hơn so với nuôi cấy in vitro. Bên cạnh đó, với sự thích nghi tốt thì khả năng

tăng trưởng của cây cũng tốt hơn thể hiện ở các chỉ tiêu như chiều cao cây.

Vận chuyển cây giống: Hệ thống vi thủy canh sử dụng giá thể film nylon và

môi trường là ½MS, sau khoảng 7 – 10 ngày thì lượng nước trong hệ thống này

giảm dần làm cho khối lượng của hệ thống nhẹ hơn rất nhiều (giảm khoảng một

nửa) so với cây in vitro khi đưa ra vỉ xốp bao gồm giá thể đất hoặc mùn cưa và

được tưới nước (khối lượng tăng lên). Hệ thống hộp nhựa tự tạo, giúp chúng ta có

thể chồng các hộp nhựa lên nhau, do đó có thể giảm diện tích nhân giống, trên cùng

một đơn vị diện tích hệ thống vi thủy canh có thể sản xuất ra số lượng cây giống

gấp rất nhiều lần so với hệ thống nhân giống truyền thống.

4.5.2. Ảnh hưởng của hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn và hình chữ nhật

lên sự tăng trưởng của cây cúc

Từ những kết quả đạt được trong các thí nghiệm trên, các điều kiện nuôi cấy

và các yếu tổ ảnh hưởng tới sự tăng trưởng của cây (ánh sáng, nano bạc) trong hệ

thống vi thủy canh hộp nhựa tròn đã được ghi nhận. Tuy nhiên, để có thể sản xuất

119

thương mại và áp dụng rộng rãi thì chúng ta cần có những hệ thống sản xuất cây

giống lớn hơn, vật liệu dễ mua trên thị trường với giá thành rẽ.

Hộp nhựa hình chữ nhật HCN1 và HCN2 là những vật dụng dễ mua trên thị

trường. Chúng được làm từ vật liệu PP; do đó nó đảm bảo độ bền, nhẹ và quan

trọng là chúng có độ trong suốt do đó ánh sáng có thể dễ dàng xuyên qua. Cả 2 hệ

thống này đều có nắp đậy kín (chúng ta có thể thiết kế các lỗ thoáng khí), vì vậy có

thể dễ dàng vận chuyển đi xa và sắp xếp trong các phòng thí nghiệm.

Hệ thống hộp nhựa hình chữ nhật này có thể sản xuất 300 cây/hộp hoặc 600

cây/hộp nên có thể giảm chi phí điện do tiết kiệm được ⅓ diện tích (phương pháp vi

nhân giống có thể đặt khoảng 10 bình thủy tinh 500 ml (10 cây/bình) với 100 cây

trên cùng diện tích như hệ thống vi thủy canh), giảm nhân công lao động do các

bước ra rễ, tăng trưởng chỉ thực hiện một lần không phải trải qua các giai đoạn

trung gian và từ đó có thể giảm giá thành sản phẩm.

Ước lượng giá thành cho 600 cây giống (hệ thống vi thủy canh hộp nhựa HCN)

Nhân giống cây trồng thông qua nuôi cấy mô tế bào thực vật bao gồm nhiều

công đoạn khác nhau (khử trùng mẫu, tạo mô sẹo, tạo chồi hoặc tạo phôi vô tính,

nhân nhanh chồi hoặc phôi, hình thành cây con hoàn chỉnh, thích nghi cây giống

ngoài vườn ươm, …) Mỗi loài cây trồng sẽ có một quy trình nhân giống riêng phù

hợp với đặc điểm sinh trưởng của chúng.

Đối với cây cúc, hiện nay được thực hiện bởi hầu hết các cơ sở nuôi cấy mô

tại Đà Lạt, Lâm Đồng. Mỗi cây giống nuôi cấy mô hoàn chỉnh có giá thành giao

động khoảng 1.000 đồng. Để có thể sản xuất 600 cây giống thì giá thành ước lượng

của chúng là khoảng 600.000 đồng. Thông qua nuôi cấy vi thủy canh dưới hệ thống

chiếu sáng đơn sắc, giá thành của cây giống có thể giảm nhờ tiết kiệm chi phí điện

năng (hấp môi trường, điện chiếu sáng, làm lạnh phòng nuôi) ước tính khoảng

8.55% (Mục 4.4). Bên cạnh đó, nuôi cấy vi thủy canh không cần sử dụng đường và

agar trong quá trình nuôi cấy, chi phí của quá trình này được giảm đáng kể (Bảng

4.1).

120

Bảng 4.1. Ước lượng giá thành cho 600 cây giống của hệ thống vi thủy canh hộp

nhựa hình chữ nhật và vi nhân giống.

Vi nhân giống1 Vi thủy canh2

Giá thành

thay đổi

(đồng) (1-2)

Môi trường

(ml) 1.600 1.600 0

Đường (30 g/l) 30 × 1,6 = 48 g

(48 × 20.000)/1000 = 960) 0 960

Agar (8 g/l) 8 × 1,6 = 12,8 g

(12,8 × 370.000)/1.000 = 4.736) 0 4.736

Giá thể film

nylon 0

4

(4 × 500 = 2.000) – 2.000

Tiết kiệm điện

năng (%) 0

8,55%

(8,55% × 600.000 =

51.300)

51.300

Tổng giá thành

(đồng) 600.000

545.004

(600.000 – 51.300 – (960

+ 4.736) + 2.000 =

545.004)

54.996

Giá thành 1 cây

giống (đồng) 1.000 908,34 91,66

Ghi chú: giá thành đường, agar được cung cấp bởi Công ty TNHH Dịch vụ Khoa học Kỹ

Thuật Khoa Đăng (Đà Lạt, Lâm Đồng)

Đối với vi nhân giống, mỗi bình nuôi cấy 500 ml (bình thủy tinh) có thể nuôi

cấy 15 cây/bình, để có thể sản xuất 600 cây giống chúng ta cần 40 bình nuôi cấy (40

ml môi trường) với 1.600 ml môi trường; trong khi đó, chỉ cần 1 hệ thống vi thủy

canh hộp nhựa hình chữ nhật là có thể sản xuất số lượng cây tương tự. Với 1,6 lít

môi trường thì cây giống sản xuất thông qua vi nhân giống cần 48 g đường (mỗi ký

đường trên thị trường ước tính khoảng 20.000 đồng) và 12,8 g agar (mỗi ký agar

trên thị trường ước tính khoảng 370.000 đồng). Ước tính chi phí này là 960 đồng

121

cho đường và 4.736 đồng cho agar. Đối với hệ thống vi thủy canh, chỉ cần khoảng 3

- 4 tấm bìa kính (20 × 30 cm) có thể tạo ra 600 ống film nylon (chi phí ước tính

khoảng 2.000 đồng). Kết quả bảng 4.1 cho thấy, với mỗi hệ thống vi thủy canh hộp

nhựa hình chữ nhật chúng ta có thể tiết kiệm 54.996 đồng và giá thành cây giống

giảm xuống còn 908 đồng so với nhân giống thông qua phương pháp vi nhân giống

(1.000 đồng).


CANH RA VƯỜN ƯƠM ĐẾN GIAI ĐOẠN RA HOA

Hiệu quả nhân giống của phương pháp vi thủy canh cây hoa cúc đã được

chứng minh so với phương pháp vi nhân giống. Tuy nhiên, để có cái nhìn tổng quát

hơn về phương pháp này, các cây cúc có nguồn gốc nuôi cấy trong hệ thống vi thủy

canh và vi nhân giống được trồng thử nghiệm đến giai đoạn ra hoa.

Qua những kết quả ghi nhận được, một lần nữa cho thấy rằng cây cúc sinh

trưởng tốt trong hệ thống vi thủy canh thì cũng cho sự sinh trưởng tốt ở giai đoạn

vườn ươm. Khả năng ra nụ (số nụ/cây), chiều cao cây, đường kính thân cũng như

kích thước hoa của cây có nguồn gốc nuôi cấy vi thủy canh cũng tốt hơn so với cây

vi nhân giống. Cây cúc nuôi cấy vi thủy canh trồng ra vườn ươm cho ra hoa đều,

đẹp cũng như khả năng ra hoa sớm hơn so với cây vi nhân giống. Từ những kết quả

của nghiên cứu này, phương pháp vi thủy canh thực sự cho hiệu quả trong nhân

giống cây cúc với số lượng lớn, có chất lượng tốt, có khả năng thích nghi và sinh

trưởng tốt ở giai đoạn vườn ươm.

122

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

KẾT LUẬN

1. Đề tài đã thiết lập hệ thống vi thủy canh với hộp nhựa tròn (chiều cao 8,5 cm,

đường kính miệng 12 cm, đường kính đáy 9 cm, nhựa PP trong suốt và dung

tích 500 ml) chứa 15 giá thể film nylon và hộp nhựa hình chữ nhật Duy Tân

(chiều cao 16,1 cm, chiều rộng 31,8 cm, chiều dài 45,7 cm, nhựa PP trong suốt

và dung tích 15 l) chứa 600 giá thể film nylon.

2. Chồi cúc được tiền xử lý 500 ppm IBA trong thời gian 20 phút nuôi cấy trong

hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn chứa 40 ml môi trường ½MS, mật độ 15

chồi/hộp với nắp hộp chứa có màng thoáng khí Millipore (kích thước của lỗ

màng 0,2 µm, đường kính lỗ 1,8 cm) thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển

của chồi cúc sau 2 tuần nuôi cấy.

3. Bổ sung 7,5 ppm nano bạc vào môi trường nuôi cấy vi thủy canh cho thấy gia

tăng sự tăng trưởng của cây cúc cũng như giảm hàm lượng vi sinh vật của 8 loài

vi khuẩn và 3 loài nấm mốc sau 2 tuần nuôi cấy và sự tăng trưởng của cây cúc ở

nồng độ nano bạc này tốt hơn so với các nồng độ khác sau khi chuyển vườn

ươm 4 tuần và 8 tuần.

4. Các chồi cúc nuôi cấy trong hệ thống vi thủy canh hộp nhựa tròn dưới điều kiện

chiếu sáng 70% LED đỏ kết hợp với 30% LED xanh cho khả năng tăng trưởng

tốt nhất, khả năng thích nghi và tăng trưởng cây cúc trong hệ thống vi thủy canh

dưới điều kiện chiếu sáng này sau 4 tuần ở giai đoạn vườn ươm cũng tốt hơn

các điều kiện chiếu sáng khác nhau và tỷ lệ kết hợp giữa B và R.

5. Hệ thống hộp nhựa HCN1 (300 cây/hộp) và HCN2 (600 cây/hộp) thu nhận

được cây đồng nhất, khỏe mạnh và có hiệu quả hơn so với phương pháp nhân

giống in vitro.

6. Cây cúc nuôi cấy trong hệ thống vi thủy canh cho khả năng ra hoa nhanh hơn

cây vi nhân giống khoảng 1 tuần và hoa có kích thước lớn.

123

ĐỀ NGHỊ

Chuyển giao quy trình nhân giống cây hoa cúc bằng phương pháp vi thủy canh

với số lượng lớn cho người nông dân.

Áp dụng phương pháp vi thủy canh trên nhiều đối tượng khác nhau để có thể

đánh giá tổng quát hiệu quả của phương pháp vi thủy canh.

124

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH

1. Hoàng Thanh Tùng, Trương Thị Bích Phượng, Dương Tấn Nhựt (2015), Hệ

thống vi thủy canh trong nhân giống cây cúc trắng (Chrysanthemum

morifolium), Tạp chí Công nghệ Sinh học, 13(4), tr. 1127-1137.

2. Hoàng Thanh Tùng, Nguyễn Thanh Sang, Nguyễn Xuân Tuấn, Nguyễn

Bá Nam, Nguyễn Phúc Huy, Vũ Thị Hiền, Vũ Quốc Luận, Dương Tấn

Nhựt (2016), Ảnh hưởng của cường độ và sự thay đổi giai đoạn chiếu sáng

giữa LED đỏ và LED xanh lên quá trình sinh trưởng và phát triển của cây cúc

(Chrysanthemum morifolium Ramat. cv. “Jimba”) in vitro, Tạp chí Công nghệ

Sinh học, 14(2), tr. 295-304.

3. Hoàng Thanh Tùng, Nguyễn Phúc Huy, Nguyễn Bá Nam, Vũ Quốc Luận,

Vũ Thị Hiền, Trương Thị Bích Phượng, Dương Tấn Nhựt (2016), Tác động của

nano bạc lên khả năng tăng trưởng của cây cúc trong hệ thống vi thủy canh. Tạp

chí Công nghệ Sinh học, 14(3), tr. 461-471.

4. Hoang Thanh Tung, Nguyen Ba Nam, Nguyen Phuc Huy, Truong Thi Bich

Phuong, Duong Tan Nhut (2016), Enhanced growth and development of

Chrysanthemum morifolium in microponic system under light emitting diodes,

Tạp chí Công nghệ Sinh học, 14(4), tr. 653-660.

5. Duong Tan Nhut, Nguyen Ba Nam, Hoang Thanh Tung, Nguyen Phuc Huy,

Vu Quoc Luan (2017), A new application of wireless power transfer combined

with LEDs on in vitro growth of Chrysanthemum and Strawberry, In: Gupta,

S.D. (Ed.), Light Emitting Diodes (LEDs) for Agriculture – Smart lighting.

Springer Science + Business Media Singapore Pte Ltd (in press).

6. Hoàng Thanh Tùng, Trương Thị Bích Phượng, Dương Tấn Nhựt (2017), Vi

thủy canh: phương pháp mới trong nhân giống cây cúc trắng (Chrysanthemum

morifolium), Tạp chí Khoa học Công nghệ, Đại học Khoa học Huế, 8(1), tr.

165-177.

125

7. Hoàng Thanh Tùng, Trương Thị Bích Phượng, Dương Tấn Nhựt (2017), Đánh

giá khả năng sinh trưởng và ra hoa của cây cúc nuôi cấy trong hệ thống vi thủy

canh ở giai đoạn vườn ươm, Tạp chí Khoa học Đại học Huế: Khoa học Tự

nhiên, 126(1A), tr. 113-123.

8. Luong Thien Nghia, Hoang Thanh Tung, Nguyen Phuc Huy, Vu Quoc Luan,

Duong Tan Nhut (2017), The effects of silver nanoparticles on growth of

Chrysanthemum morifolium Ramat. cv. "Jimba“ in different cultural systems,

Vietnam Journal of Science and Technology, 55(4), tr. 493-504.

9. Dương Tấn Nhựt, Hoàng Thanh Tùng, Lương Thiện Nghĩa, Nguyễn Duy Anh,

Nguyễn Phúc Huy, Nguyễn Bá Nam, Vũ Quốc Luận, Vũ Thị Hiền (2017),

Nano bạc trong khử trùng môi trường nuôi cấy in vitro cây hoa cúc

(Chrysanthemum morifolium Ramat cv. Jimba), Tạp chí Công nghệ Sinh học,

15(2) (nhận đăng).

10. Hoang Thanh Tung, Nguyen Ba Nam, Nguyen Phuc Huy, Vu Quoc Luan, Vu

Thi Hien, Le Tien Dung, Truong Thi Bich Phuong, Nguyen Hoang Loc, Duong

Tan Nhut (2017), A system for large scale production of chrysanthemum

using microponics with the supplement of silver nanoparticles under light-

emitting diodes, Scientia Horticulturae, (Accepted).

126

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu tiếng Việt

1. Hoàng Văn Cương, Nguyễn Bá Nam, Trần Công Luận, Bùi Thế Vinh, Dương

Tấn Nhựt (2012), Ảnh hưởng của ánh sáng đơn sắc lên sự sinh trưởng và khả

năng tích lũy hoạt chất saponin thông qua nuôi cấy mô sẹo và cây sâm Ngọc

Linh (Panax vietnamensis Ha et Grushv.) in vitro, Tạp chí Khoa học và Công

nghệ 50(4), tr. 475-490.

2. Lê Thế Biên, Nguyễn Bá Nam, Ngô Thanh Tài, Hoàng Văn Cương, Dương

Tấn Nhựt (2013), Ảnh hưởng của ánh sáng đơn sắc và loại mẫu đến cảm ứng

tái sinh chồi từ lớp mỏng tế bào cây thu hải đường (Begonia sp.), Hội nghị

công nghệ sinh học toàn quốc 2013, Hà Nội, tr. 701-705.

3. Nguyễn Phuc Huy, Nguyễn Ánh Nguyệt, Nguyễn Thành Hải, Thái Thương

Hiền, Phan Lê Hà Nguyễn, Hoàng Trần Minh Thu, Nguyễn Văn Bình, Dương

Tấn Nhựt (2010), Hệ thống nuôi cấy túi nylon trong nhân giống cây african

violet và cây cúc, Tạp chí Công nghệ Sinh học, 8(3B), tr. 1361-1371.

4. Nguyễn Văn Linh (2002), Kỹ thuật trồng hoa, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội, tr.

81-125.

5. Nguyễn Bá Nam, Nguyễn Đình Lâm, Dương Tấn Nhựt (2012), Ảnh hưởng

của loại mẫu cấy và hệ thống chiếu sáng đơn sắc lên khả năng tái sinh chồi cây

hoa cúc (Chrysanthemum morifolium Ramat. cv. “Jimba”) nuôi cấy in vitro,

Tạp chí Khoa học và Công nghệ, 50(6), tr. 595-606.

6. Nguyễn Bá Nam, Lê Thị Thanh, Lê Thị Thanh Trà, Vũ Quốc Luận, Nguyễn

Đình Lâm, Dương Tấn Nhựt (2014), Ảnh hưởng của ánh sáng đèn LED bổ

sung vào ban đêm lên sự sinh trưởng và phát triển trên ba giống cuc (đóa

vàng, sapphire và kim cương) được trồng trong nhà kính, Tạp chí Khoa học và

Công nghệ, 52(3), tr. 311-328.

7. Nguyễn Bá Nam (2016), Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp, Viện Khoa học Nông

nghiệp Việt Nam.

8. Dương Tấn Nhựt, Phan Xuân Huyên, Nguyễn Hồng Việt, Nguyễn Văn Bình,

Vũ Quốc Luận, Nguyễn Đuốc Huệ, Bùi Văn Lệ, Nguyễn Hồng Vũ, Nguyễn

127

Văn Phác, Hồng Ngọc Trâm, Ôn Kim Nguyên (2005), Phương pháp thủy canh

trong việc nâng cao chất lượng cây hoa african violet phục vụ người trồng hoa,

Tạp chí Khoa học và Công nghệ, 43(2), tr. 52-56.

9. Dương Tấn Nhựt, Phan Xuân Huyên, Nguyễn Thị Xuân Nguyên (2005), Nhân

nhanh in vitro cây hoa chuông bằng phương pháp nuôi cấy đốt và xử lý ra rễ

ex vitro, Tạp chí Sinh học, 27(4), tr. 66-69.

10. Dương Tấn Nhựt (2011), Công nghệ sinh học thực vật: Nghiên cứu cơ bản và

ứng dụng, Nxb Nông nghiệp, TP. Hồ Chí Minh.

11. Dương Tấn Nhựt, Hồ Thanh Tâm, Nguyễn Thị Thanh Hiền, Lê Kim Cương,

Vũ Quốc Luận, Nguyễn Bá Nam, Nguyễn Phuc Huy, Vũ Thị Hiền, Trịnh Thị

Hương, Nguyễn Hồng Hoàng, Nguyễn Xuân Tuấn, Nguyễn Việt Cường, Đỗ

Mạnh Cường, Nguyễn Hoài Châu và Ngô Quốc Bưu (2014), Khảo sát ảnh

hưởng của nano bạc lên sự tăng trưởng của cây cuc, dâu tây, đồng tiền nuôi

cấy in vitro, Tạp chí Công nghệ Sinh học, 12(1), tr. 103-111.

12. Dương Tấn Nhựt, Nguyễn Bá Nam (2014), Đèn LED (light-emitting diode) -

nguồn sáng nhân tạo trong nuôi cấy mô tế bào thực vật, Tạp chí Công nghệ

Sinh học, 12(3), tr. 393-407.

13. Dương Tấn Nhựt, Nguyễn Xuân Tuấn, Nguyễn Thị Thùy Anh, Hồ Viết Long,

Nguyễn Bá Nam, Vũ Thị Hiền, Nguyễn Phuc Huy, Vũ Quốc Luận, Hoàng

Thanh Tùng (2015), Đánh giá tác động của nano bạc trong việc cải tiến chất

lượng cây hoa hồng (Rosa sp.) nuôi cấy in vitro, Tạp chí Công nghệ Sinh học,

13(2), tr. 231-239.

14. Nguyễn Thanh Sang, Nguyễn Bá Nam, Hoàng Thanh Tùng, Nguyễn Phúc

Huy, Nguyễn Thị Kim Loan, Nguyễn Ngọc Thảo, Vũ Đức Trung, Nguyễn

Văn An, Trần Thị Minh Loan, Nguyễn Văn Kết, Dương Tấn Nhựt (2014),

Sinh trưởng, phát triển và hàm lượng chlorophyll trong chồi cây cúc

(Chrysanthemum moriforlium Ramat. cv. ‘Jimba’) nuôi cấy in vitro dưới ánh

sáng LED, Tạp chí Công nghệ Sinh học, 12(2), tr. 339-347.

15. Sở Khoa học và Công nghệ Lâm Đồng (2016), Để hoa Đà Lạt trở thành

thương hiệu mạnh.

128

16. Ngô Thanh Tài, Nguyễn Bá Nam, Hồ Thanh Tâm, Hà Thị Mỹ Ngân, Dương

Tấn Nhựt (2013), Nghiên cứu tác động của ánh sáng đèn LED lên khả năng

tăng sinh mô sẹo và sự hình thành cây hoàn chỉnh từ phôi vô tính cây sâm

Ngọc Linh (Panax vietnamensis Ha et Grushv.), Kỷ yếu Hội nghị Công nghệ

Sinh học, Hà Nội, tr. 1038-1042.

17. Hồ Thanh Tâm, Lê Kim Cương, Đỗ Mạnh Cường, Dương Tấn Nhựt (2013),

Tác động của phytohormon và ánh sáng đơn sắc (LEDs) đến sự sinh trưởng,

phát triển và nhân nhanh cây nắp ấm (Nepenthes mirabilis), Tạp chí Công

nghệ Sinh học, 11(4), tr. 735-742.

18. Nguyễn Quang Thạch, Đặng Văn Đông (2002), Cây hoa cúc và kỹ thuật trồng,

Nxb Nông nghiệp, Hà Nội.

19. Trung tâm Khuyến nông Lâm Đồng (2013), Quy trình kỹ thuật trồng hoa cúc,

Lâm Đồng.

20. Hoàng Thanh Tùng, Nguyễn Thanh Sang, Nguyễn Xuân Tuấn, Nguyễn

Bá Nam, Nguyễn Phuc Huy, Vũ Thị Hiền, Vũ Quốc Luận, Dương Tấn

Nhựt (2016), Ảnh hưởng của cường độ và sự thay đổi giai đoạn chiếu sáng

giữa LED đỏ và LED xanh lên quá trình sinh trưởng và phát triển của cây cúc

(Chrysanthemum morifolium Ramat. cv. “Jimba”) in vitro, Tạp chí Công nghệ

Sinh học, 14(2), tr. 295-304.

21. Trương Hữu Tuyên (1979), Kỹ thuật trồng hoa, Nxb Nông thôn, Hà Nội.

Tài liệu tiếng Anh

22. Abdi G., Salehi H., Khosh-khuri M. (2008), Nano silver: Anovel

nanomaterial for removal of bacterial contamination in Valerian (V.

officinalis) tissue culture, Acta Physiologiae Plantarum Journal, 30, pp. 709-

714.

23. Anyasi R.O. (2011), The effects of indole butyric acid (IBA) on rooting of

Chromolaena odorata, International Journal of Medicinal and Aromatic

Plants, 1(3), pp. 212-218.

129

24. Basir Y., Zarei H., Mashayekhi K. (2011), Effects of nanosilver

treatments on vase life of cut flowers of carnation, Journal of Advanced

Laboratory Research in Biology, 1(2), pp. 49-55.

25. Bhatt B.B., Tomar Y.K. (2010), Effects of IBA on rooting performance of

Citrus auriantifolia Swingle (Kagzi-lime) in different growing conditions,

Journal Nature and Science, 8(7), pp. 8-11.

26. Boenigk J., Beisser D., Zimmermann S., Bock C., Jakobi J., Grabner D.,

Grobmann Lars., Rahmann S., Barcikowski S., Sures B. (2014), Effects of

silver nitrate and silver nanoparticles on a planktonic community: General

trends after short-term exposure. PLoS ONE 9(4), e95340.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0095340.

27. Britz S.J., Sager J.C. (1990), Photomorphogenesis and photoassimilation in

soybean and sorghum grown under broad spectrum or blue-deficient light

sources, Plant Physiology, 94(2), pp. 448-454.

28. Bula R.J., Morrow R.C., Tibbitts T.W., Ignatius R.W., Martin T.S., Barta D.J.

(1991), Light-emitting diodes as a radiation source for plants, HortScience, 26,

pp. 203-205.

29. Chau H.N., Bang L.A., Buu N.Q., Dung T.T.N., Ha H.T., Quang D.V. (2008),

Some results in manufacturing of nanosilver and investigation of its

application for disinfection, Advances in Natural Sciences: Nanoscience and

Nanotechnology, 9(2), pp. 241-248.

30. Chen C. (2006), In situ measurement of microclimate for the plantlets cultured

in vitro, Biosystems Engineering, 95(3), pp. 413-423.

31. Choi, S. M., Son, S. H., Yun, S. R., Kwon, O. W., Seon, J. H., Paek, K. Y.

(2000), Pilot-scale culture of adventitious roots of ginseng in a bioreactor

system, Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 62, pp. 187-193.

32. Davies P.J. (1987), Plant hormones and their role in plant growth and

development, Martinus Nijhoff Publishers, Dordrecht, the Netherlands, pp. 1-

12.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0095340

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11537484



130

33. De Klerk G.J. (2000), Adventitious organogenesis: The encyclopedia of cell

technology, Wiley, New York, USA, 1, pp. 12-24.

34. Debergh P.C. (1987), Improving micropropagation, International Association

of Peacekeeping Training Centres Newsletter, 51, pp. 2-10.

35. Duncan D.B. (1995), Multiple ranges and multiple F test, Biometrics, 11, pp.

1-42.

36. El-Temsah Y.S., Joner E.J. (2010), Impact of Fe and Ag nanoparticles on seed

germination and differences in bioavailability during exposure in aqueous

suspension and soil, Environmental Toxicology, 27(1), pp. 42-49.

37. Enders T.A., Strader LC. (2015) Auxin activity: Past, present, and future,

American Journal of Botany, 102(2), pp. 180-196

38. Figueira A., Janick J. (1994), Optimizing carbon dioxide and light levels

during in vitro culture of Theobroma cacao, Journal of the American Society

for Horticultural Science, 119(4), pp. 865-871.

39. Fujirawa Y.S., Davies F.T., Paterson D.R. (1983), Development of

photoautotrophic tissue culture system for shoot and/or plantlets at rooting and

acclimatization stages, Acta Horticulturae, 230, pp. 153-158.

40. Fujiwara K., Kozai T., Watanabe I. (1987), Measurements of carbon dioxide

gas concentration in closed vessels containing tissue cultured plantlets and

estimates of net photosynthetic rates of the plantlets, Journal Agricultural and

Forest Meteorology, 43, pp. 21-30.

41. Fujiwara K., Kozai T., Watanabe I. (1988), Development of a

photoautotrophic tissue culture system for shoots and/or plantlets at rooting

and acclimatization stages, Acta Horticulturae, 23, pp. 153-158.

42. Gopinath K., Gowri S., Karthika V., Arumugam A. (2014), Green synthesis of

gold nanoparticles from fruit extract of Terminalia arjuna, for the enhanced

seed germination activity of Gloriosa superba, Journal of Nanostructure in

Chemistry, 4, pp. 1-11.

43. Gruyer N., Dorais M., Bastien C., Dassylva N., Triffault-Bouchet G. (2013),

Interaction between sliver nanoparticles and plant growth, International

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=El-Temsah%20YS%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=20549639

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Joner%20EJ%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=20549639

131

Symposium on New Technologies for Environment Control, Energy-saving

and Crop Production in Greenhouse and Plant Factory–greensys, Jeju, Korea,

pp. 6-11.

44. Gupta S.D., Jatothu B. (2013), Fundamentals and application of light-emitting

diodes (LEDs) in in vitro plant growth and morphogenesis, Plant

Biotechnology Reports, 7, pp. 211-220.

45. Hahn E.J., Lee Y.B., Ahn C.H. (1996), A new method on mass-production of

micropropagated Chrysanthemum plants using microponic system in plant

factory, Acta Horticulturae, 440, pp. 527-532.

46. Hahn E.J., Bae J.H., Lee Y.B., Beom Y. (1998) Growth and leaf-surface

characteristics of Chrysanthemum plantlets between hydroponic and

microponic system, Journal Korean Society for Horticultural Science, 39(6), pp.

838-842.

47. Hahn E.J., Bea J.H., Lee Y.B. (2000), Growth and photosynthetic characteristics

of Chrysanthemum plantlets as affected by pH and EC of nutrient solution in

microponic culture, Journal Korean Society for Horticultural Science, 41(1), pp.

12-15.

48. Hahn E.J., Kozai T., Paek K.Y. (2000), Blue and red light-emitting diodes

with or without sucrose and ventilation affects in vitro growth of Rehmannia

glutinose plantlets, Journal of Plant Biology, 43, pp. 247-250.

49. Heo J.W., Shin K.S., Kim S.K., Paek K.Y. (2006), Light quality affects in

vitro growth of grape ‘Teleki 5BB7’, Plant Growth Regulation, (49), pp. 276-

280.

50. Hoenecke M.E., Bula R.J., Tibbitts T.W. (1992), Importance of blue photon

levels for lettuce seedlings grow under red Light-emitting diodes,

Horticultural Science, 27, pp. 427-430.

51. Hussain S.M., Hess K.L., Gearhart J.M., Geiss K.T., Schlager J.J. (2005), In

vitro toxicity of nanoparticles in BRL 3A rat liver cells, Toxicology in

Vitro, 19, pp. 975-983.

http://link.springer.com/journal/10725

132

52. Ichihashi S., Uehara Y. (1987), Studies on the media for orchid tissue culture,

Proceedings of the 12th World Orchid Conference, Tokyo, Japan, pp. 95-100.

53. Jao R.C., Lai C.C., Fang W., Chang S.F. (2005), Effects of red light on the

growth of Zantedeschia plantlets in vitro and tuber formation using light-

emitting diodes, HortScience, 40, pp. 436-438.

54. Jo M.H., Ham I.K., Lee A.M., Lee M.E., Song H.N., Han N.G., Woo S.I.

(2002), Effect of sealing materials and photosynthetic photon flux of culture

vessel on growth and vitrification in carnation plantlets in vitro, Korean

Journal of Horticultural Science and Technology, 43, pp. 133-136.

55. Joseph T., Morrison M. (2006), Nanotechnology in agriculture and food,

European Nanotechnology Gateway, pp. 13.

56. Kataeva N.V., Alexandrova I.G., Butenko R.G., Dragavtceva E.V. (1991),

Effect of applied and internal hormones on vitrification and apical necrosis of

different plants cultured in vitro, Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 14, pp.

31-40.

57. Khodakovskaya M.V., de Silva K., Biris A.S., Dervishi E., Villagarcia H.

(2012), Carbon nanotubes induce growth enhancement of tobacco cells,

American Chemical Society Nano, 6(3), pp. 2128-2135.

58. Kim E.K., Hahn E.J., Murthy H.N., Paek K.Y. (2003), High frequency of

shoot multiplication and bulblet formation of garlic in liquid cultures, Plant

Cell, Tissue and Organ Culture, 73, pp. 231-236.

59. Kim D., Jeong S., Moon J. (2006), Synthesis of silver nanoparticles using the

polyol process and the influence of precursor injection, Nanotechnology,

17(16), pp. 4019-4024

60. Kozai T. (1991), Micropropagation under photoautotropic conditions, In:

Debergh P.C., Zimmerman, R.H. (Eds.), Micropropagation, Technology and

Application, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, the Netherlands, pp.

447-469.

https://springerlink3.metapress.com/content/?Author=E.K.+Kim

https://springerlink3.metapress.com/content/?Author=E.J.+Hahn

https://springerlink3.metapress.com/content/?Author=H.N.+Murthy

https://springerlink3.metapress.com/content/?Author=K.Y.+Paek

https://springerlink3.metapress.com/content/m154v3w2m5678821/

https://springerlink3.metapress.com/content/m154v3w2m5678821/

133

61. Kozai T., Afreen F., Zobayed S.M.A. (2005), Photoautotrophic (sugar-free

medium) micropropagation as a new micropropagation and transplant

production system, Springer, Dordecht, the Nertherlands, pp. 315.

62. Kozai T., Fujiwara K., Hayashi M., Aitken-Christie J. (1992), The in vitro

environment and its control in micropropagation, In: Kurata, K., Kozai, T.

(Eds.), Transplant production systems, Kluwer Academic Publishers,

Dordrecht, the Netherlands, pp. 247-282.

63. Kozai T., Iwabuchi, T., Watanabe I. (1991), Photoautotrophic and

photomixotrophic growth of strawberry plantlets in vitro and changes in

nutrient composition of the medium, Plant Cell, Tissue and Organ Culture,

25, pp. 107-115.

64. Kozai T., Sekimoto K. (1988), Effects of the number of air exchanges per hour

of the closed vessel and the photosynthetic photon flux on the carbon dioxide

concentration inside the vessel and the growth of strawberry plantlets in vitro,

Environmental Control in Biology, 26, pp. 21-29.

65. Kratky B.A. (2004), A suspended pot, non-circulating hydroponic method.

Proceedings of the South Pacific Soilless Culture Conference, Acta

Horticulturae, 648, pp. 83-89.

66. Krishnaraj C., Jagan E.G., Ramachandran R., Abirami S.M., Mohan N.,

Kalaichelvan P.T. (2012), Effect of biologically synthesized silver

nanoparticles on Bacopa monnieri (Linn.) Wettst, plant growth metabolism,

Process Biochemistry, 47(4), pp. 651-658.

67. Lian M.L., Murthy H.N., Paek K.Y. (2002), Effect of light-emitting diodes

(LEDs) on the in vitro induction and growth of bulblets of Lilium oriental

hybrid ’Pesaro’, Scientia Horticulturae, 94, pp. 365-370.

68. Lichtentaler H.K., Wellburn A.R. (1985), Determination of total carotenoids,

chlorophyll a and b of leaf in different solvents, Biochemical Society

Transactions, 11, pp. 591-592.

134

69. Lok C.N., Ho C.M., Chen R., He Q.Y., Yu W.Y., Sun H., Tam P.K.H., Chiu

J.F., Che C.M. (2007), Silver nanoparticles: Partial oxidation and activities,

Biological Inorganic Chemistry, 12, pp. 527-534.

70. Ma X., Geiser-Lee J., Deng Y., Kolmakov A. (2010), Interactions between

engineered nanoparticles (ENPs) and plants: Phytotoxicity, uptake and

accumulation, Science of the Total Environment, 408(16), pp. 3053-3061.

71. Maharana L., Koul, D.N. (2011), The emergence of hydroponics, Yojana, 55,

pp. 39-40.

72. Mahna N., Vahed S.Z., Khani S. (2013), Plant in vitro culture goes nano:

Nanosilver-mediated decontamination of ex vitro explants, Journal of

Nanomedicine and Nanotechnology, 4(2), doi.org/10.4172/2157-

7439.1000161.

73. Mathur A., Mathur A.K., Verma P. (2008), Biological hardening and genetic

fidelity testing of micro-clonedprogeny of Chlorophytum borivilianum,

African Journal Biotechnology, 7, pp. 1046-1053.

74. McCree K.J., (1972), The action spectrum, absorbance and quantum yield of

photosynthesis in crop plants, Agricultural and Forest Meteorology, 9, pp.

191-216.

75. Miyashita Y., Kimura T., Kitaya Y., Kubota C., Kozai T. (1997), Effects of

red light on the growth and morphology of potato plantlets in vitro using light

emitting diodes (LEDs) as a light source for micropropagation, Acta

Horticulturae, 418, pp. 169-173.

76. Moe R. (1997), Physiological aspects of supplementary lighting in

horticulture, Acta Horticulturae, 418, pp. 17-24.

77. Moe R., Heins R.D. (1990), Control of plant morphogenesis and flowering by

light quality and temperature, Acta Horticulturae, 272, pp. 81-89.

78. Monteiro D.R., Gorup L.F., Silva S., Negri M., Camargo E.R., Oliveira R.

(2011), Silver colloidal nanoparticles: Antifungal effect against adhered cells

and biofilms of Candida albicans and Candida glabrata, Biofouling, 27(7),

pp. 711-719.

http://www.sciencedirect.com/science/journal/01681923

135

79. Morones J.R., Elechiguerra J.L., Camacho A. (2005), The bactericidal effect

of silver nanoparticles, Nanotechnology, 16(10), pp. 2346–2353.

80. Murakami K., Aiga A., Horaguchi K., Morita M. (1997), Red/far-red photon

flux ratio used as an index number for morphological control of plant growth

under artificial lighting conditions, Acta Horticulturae, 418, pp. 135-140.

81. Murashige T., Skoog F. (1962), A revised medium for rapid growth and

bioassays with tobacco tissue culture, Physiologia Plantarum, 15, pp. 473-

497.

82. Mustafa Y., Çağlayan S., Cansu T., Emine G.E. (2011), Efect of in vitro

competition on shoot regeneration from hypocotyl explants of Linum

usitatissimum, Turkish Journal of Botany, 35, pp. 211-218.

83. Nabeel K.A., (2011), Using silver nano-particles to increase efficiency of

sterile solution for in vitro techniques, Iraqi Journal of Cancer and Medical

Genetics, 4(1), pp. 48-51.

84. Narumon C. (1998), The effect of growth regulation on quality and vase-life

of Chrysanthemum, Bangkok, Thailand, pp. 143-146.

85. Nguyen N.H., Lan N.H.N., Thu P.T.M., Nhut D.T. (2005), In vitro

hydroponics culture: a novel method in Cymbidium protocorm-like body

production, Vietnam - Korea International Symposium 2005, Bio-Technology

and Bio-System Engineering, pp. 132-138.

86. Nhut D.T., Vu N.H., Xuan L.T.T., Huong T.T.N., Viet N.H., Huyen

P.X., Jaime A.T. (2005a), The application of a nylon bag culture system for

the in vitro propagation of Sinningia spp., Propagation of Ornamental Plants,

5(1), pp. 45-50.

87. Nhut D.T., Don N.T., An T.T.T., Van T.P.T., Vu N.H., Huyen P.X., Khiem

D.V. (2005b), Microponic and hydroponic techniques in disease-free

Chrysanthemum (Chrysanthemum sp.) production, Journal of Applied

Horticulture, 7(2), pp. 67-71.

136

88. Nhut D.T, Nguyen N.H., Thuy D.T.T. (2006), A novel in vitro hydroponic

culture system for potato (Solanum tuberosum L.) microtuber production,

Scientia Horticulturae, 110(3), pp. 230-234.

89. Nhut D.T. (2002), In vitro growth and physiological aspects of some

horticultural plantlets cultured under red and blue light-emitting diodes

(LEDs), Doctoral thesis, Kagawa University, Japan.

90. Nhut D.T., Hong L.T.A., Watanabe H., Goi M., Tanaka M. (2002), Growth of

banana plantlets cultured in vitro under red and blue light-emitting diode (led)

irradiation source, Acta Horticulturae, 575, pp. 117-124.

91. Nhut D.T., Huy N.P., Huy N.D., Huong P.T.T., Tram H.N., Luan V.Q., Khiem

D.V. (2006), The application of nylon film culture system in somatic

embryogenesis proliferation and plantlet regeneration of Phalaenopsis

amabilis, Proceeding of International Workshop on Biotechnology in

agriculture, Nong Lam University, Ho Chi Minh city, pp. 138-141.

92. Nhut D.T., Vu N.H., Xuan L.T.T., Huong T.T.N., Viet N.H., Huyen P.X., da

Silva J.A.T. (2005a), The application of a bag culture system for the in vitro

propagation of Sinningia spp., Propagation of Ornamental Plants, 5(1), pp.

45-50.

93. Nhut DT, Huong N.T.D., Khiem D.V. (2004), Direct microtuber formation

and enhanced growth in the acclimatization of in vitro plantlets of taro

(Colocasia esculenta spp.) using hydroponics, Scientia Horticulturae, 101(1-

2), pp. 207-212.

94. Nitish K., Reddy M.P (2011), In vitro plant propagation: A review, Journal of

Forest Science, 27(2), pp. 61-72.

95. Olle M., Virsile A. (2013), The effects of light emitting diode on greenhouse

plant growth and quality, Agricultural and Food Science, 22, pp. 223-234.

96. Ozel C.A., Khawar K.M., Arslan O., (2008), A comparison of the gelling of

isubgol, agar and gelrite on in vitro shoot regeneration and rooting of variety

Samsun of tobacco (Nicotiana tabacum L.), Scientia Horticulturae, 117, pp.

174-181.

137

97. Park S.W., Jeon J.H., Kim H.S., Parlk Y.M., Aswath C., Joung H. (2004),

Effect of sealed and vented gaseous microenvironments on hyperhydricity of

potato shoots in vitro, Scientia Horticulturae, 99, pp. 199-205.

98. Poudel P.R., Kataoka I., Mochioka R. (2008), Effect of red-and blue-light-

emitting diodes on growth and morphogenesis of grapes, Plant

Cell, Tissue and Organ Culture, (92), pp. 147-153.

99. Prakash S., Hoque M.I., Brinks T. (2000), Culture media and containers.

Biotechnology and Eco- development Research Foundation, Bangalore, India,

pp. 29- 30.

100. Rafsanjani M.S.O., Alvari A., Samim M., Hejazi M.A., Abdin M.Z. (2012),

Application of novel nanotechnology strategies in plant biotransformation: A

contemporary Overview, Recent Patents on Biotechnology, 6, pp. 69-79.

101. Rajapakse N.C., Young R.E., McMahon M.J., Oi R. (1999), Plant height

control by photoselective filters: Current status and future prospects, Journal

Hort Technology, 9, pp. 618-624.

102. Rezvani N., Sorooshzadeh A., Farhadi N. (2012), Effect of nano-silver on

growth of saffron in flooding stress, World Academy of Science, Engineering

and Technology, 1, pp. 517-522.

103. Roe D., Karandikar B., Bonn-Savage N., Gibbins B., Roullet J.B. (2008),

Antimicrobial surface functionalization of plastic catheters by silver

nanoparticles, Journal of Antimicrobial Chemotherapy, 61, pp. 869-876.

104. Ruffini C.M., Roberto C. (2009), Nanoparticles and higher plants, Caryologia,

62(2), pp. 161-165.

105. Saini S., Sharma I., Kaur N., Pati P.K. (2013), Auxin: a master regulator in

plant root development, Plant Cell Reports, 32(6), pp. 741-757.

106. Salama H.M.H. (2012), Effects of silver nanoparticles in some crop plants,

common bean (Phaseolus vulgaris L.) and corn (Zea mays L.), International

Research Journal of Biotechnology, 3(10), pp. 190-197.



138

107. Samavi S., Hassanzadeh N., Faghihi M., Rezaee D.Y. (2009), Effects of thyme

(Zaatar) essential oil and some chemical compounds in the control of citrus

bacterial canker in Iran, Journal of Plant Pathology, 91(3), pp. 691-696.

108. Sardare M.D, Admane S.V. (2013), Review on plant without soil –

hydroponics, International Journal of Research in Engineering and

Technology, 2(3), 299-304.

109. Sarmast M.K., Salehi H. (2016), Silver nanoparticles: An influential element

in plant nanobiotechnology, Molecular Biotechnology, 58(7), pp. 441-449.

110. Savithramma N., Ankanna S., Bhumi G. (2012), Effect of nanoparticles on

seed germination and seedling growth of Boswellia ovalifoliolata an

endemic and endangered medicinal tree taxon, Nano Vision, 2, pp. 61-68.

111. Savvas D. (2002), Nutrient solution recycling in hydroponics, In: Savvas D.,

Passam H.C., (Eds.), Hydroponic production of vegetables and ornamentals,

Embryo Publications, Athens, Greece, pp. 299-343.

112. Shah V., Belozerova I. (2008), Influence of metal nanoparticles on the soil

microbial community and germination of Lettuce seeds, Water Air Soil

Pollution, 197, pp. 143-148.

113. Sharma P., Bhatt D., Zaidi M.G., Saradhi P.P., Khanna P.K., Arora S. (2012),

Silver nanoparticle-mediated enhancement in growth and antioxidant status of

Brassica juncea, Applied Biochemistry and Biotechnology, 167, pp. 2225-

2233.

114. Shrivastava S., Bera T., Roy A., Singh G., Ramachandrarao P., Dash D.

(2007), Characterization of enhanced antibacterial effects of novel silver

nanoparticles, Nanotechnology, 18, pp. 1-9.

115. Silberbush M., Ben-Asher J. (2001), Simulation study of nutrient uptake by

plants from soilless cultures as affected by salinity buildup and transpiration,

Plant and Soil, 233, pp. 59-69.

116. Silva, T.D., Duong, G.A., Michi, T., Seiichi, F. (2003), The effect of

antibiotics on the in vitro growth response of Chrysanthemum and tobacco

stem transverse thin cell layers (tTCLs), Scientia Horticulturae, 97(3-4), pp.

139

397-410.

117. Sondi I., Salopek-Sondi B. (2004), Silver nanoparticles as antimicrobial agent:

a case study on E. coli as a model for Gram-negative bacteria, Journal of

Colloid and Interface Science, 275, pp. 177-182.

118. Sonneveld C. (2000), Effects of salinity on substrate grown vegetables and

ornamentals in greenhouse horticulture, Doctoral Thesis, University of

Wageningen, the Netherlands.

119. Sonneveld C., Voogt W. (2009), Nutrient solutions for soilless cultures, In:

Sonneveld C., Voogt W. (Eds.), Plant Nutrition of Greenhouse Crops,

Springer, Dordrecht, the Netherlands, pp. 257-275.

120. Standaert-De Metsenaere R.E.A. (1991), Economic considerations, In:

Debergh P.C., Zimmermann R.H. (Eds.), Micropropagation: Technology and

application, Kluwer Academic Publish, Dordrecht, the Netherlands, pp. 123-

140.

121. Syu Y.Y., Hung J.H., Chen J.C., Chuang H.W. (2014), Impacts of size and

shape of silver nanoparticles on Arabidopsis plant growth and gene

expression, Plant Physiology and Biochemistry, 83, pp. 57-64.

122. Taiz L., Zeiger E. (2007), Plant Physiology, Benjamin Cummings Publishing

Company, NY, USA, 115, pp. 575.

123. Tanaka M. (1991), Disposable film culture vessels, In: Bajaj, Y.P.S. (Ed.),

Biotechnology in agriculture and forestry, High-Tech and micropropagation I.

Springer-Verlag, Berlin, Germany, 17, pp. 212-228.

124. Tanaka M., Takamura T., Watanabe H., Endo M., Yanagi T., Okamoto K.

(1998), In vitro growth of Cymbidium plantlets cultured under super bright and

blue light emitting diodes (LEDs), Journal of Horticultural Science and

Biotechnology, 73, pp. 39-44.

125. Teixeira da Silva J.A. (2004), Ornamental Chrysanthemums: improvement by

biotechnology - Review of plant biotechnology and applied genetics, Plant

Cell, Tissue and Organ Culture, 79, pp. 1-18.

140

126. Tennessen D.J., Singsaas E.L., Sharkey T.D. (1994), Light-emitting diodes as

a light source for photosynthesis research, Photography Research, 39, pp. 85-

92.

127. Tomar U.K., Negi U., Dantu P.K. (2007), An overview of the economic

factors influencing micropropagation, My forest, 43, pp. 523-532.

128. Trejo-Téllez L.I., Gómez-Merino F.C. (2012), Nutrient Solutions for

Hydroponic Systems, In: Toshiki A. (Ed.), Hydroponics - A standard

methodology for plant biological researches, In Tech Publisher, Rijeka,

Croatia, pp. 1-22.

129. Tripathy B.C., Brown C.S. (1995), Root-shoot interaction in the greening of

wheat seedlings grown under red light, Plant Physiology, 107, pp. 407-411.

130. United States Department of Agriculture (2010), Floriculture crops 2009

summary, National Agricultural Statistics Service, USA.

131. Valero-Aracama C., Kane M.E., Wilson S.B., Vu J.C., Anderson J., Philman

N.L. (2006), Photosynthetic and carbohydrate status of easy and difficult to

acclimatize sea oats (Uniola paniculata L.) genotypes during in vitro culture

and ex vitro acclimatization, In Vitro Cellular and Developmental Biology -

Plant, 42, pp. 572-583.

132. Visser E.J.W., Cohen J.D., Barendse G.W.M., Blom C.W.P.M., Voesenek

L.A.C.J. (1996), An ethylene-mediated increase in sensitivity to auxin induces

adventitious root formation in flooded Rumex palustris Sm, Plant Physiology,

112, pp. 1687-1692.

133. Xiang D., Chen Q., Pang L., Zheng C. (2011), Inhibitory effects of silver

nanoparticles on H1N1 influenza A virus in vitro, Journal of Virological

Methods, 178(1-2), pp. 137-142.

134. Yin L., Colman B.P., McGill B.M., Wright J.P., Bernhardt E.S. (2012),

Effects of silver nanoparticle exposure on germination and early growth of

eleven wetland plants, Public Library of Science One, 7, pp. 1-7.

135. Yulian-Fujime Y., Okuda N., Fukada N. (1995), Effects of plant growth

regulators on budding of garland chrysanthemum (Chrysanthemum

141

coronarium L.), Technical Bulletin of Faculty of Agriculture, Kagawa

University, Japan, 47(2), pp. 107-113.

136. Zahra A., Abbas P., Reza E. (2013), Effect of nano-silver on stages of plant

growth and yield and composition of essential oil of Thymus kotschyanus

Boiss. and Hohen., African Journal of Agricultural Research, 8(8), pp. 707-

710.

137. Zeiger E. (1984), Blue light and stomatal function, In: Senger H. (Ed.), Blue

light effects in biological systems, Springer Verlag, Berlin, Germany, pp. 484-

494.

138. Zhang J., Chen S., Liu R., Jiang J., Chen F., Fang W. (2013), Chrysanthemum

cutting productivity and rooting ability are improved by grafting, The

Scientific World Journal, Article ID 286328, pp. 1-7,

http://dx.doi.org/10.1155/2013/286328.

139. Ziv M. (1991), Morphological and physiological disorders of in vitro

plantlets, In: Debergh P.C., Zimmerman R.H. (Eds.), Micropropagation:

technology and application, Kluwer Academic Publish, Dordrecht, the

Netherlands, pp. 45-69.

Tài liệu Internet

140. Http//agriviet.com/nd/879-ky-thuat-nhan-giong-trong-va-cham-soc-hoa-cuc

(2013).

http://dx.doi.org/10.1155/2013/286328

HOÀN THIỆN HỆ THỐNG NHÂN GIỐNG VI THỦY CANH CÂY HOA … · Sinh lý học thực vật...

Documents

Transcript of HOÀN THIỆN HỆ THỐNG NHÂN GIỐNG VI THỦY CANH CÂY HOA … · Sinh lý học thực vật...