Nhân giống cây dược liệu kỷ tử bằng nuôi cấy mô trong ống nghiệm

Cây kỷ tử (Lycium barbarum L.) hay còn gọi là cây câu khởi, khởi tử, địa cốt tử thuộc họ cà. Đây là cây thuốc rất phổ biến hơn 2.500 năm trước tại Trung Quốc, Nhật Bản, Việt Nam.

Kỷ tử được biết đến như một loại siêu trái cây, siêu thực phẩm được sử dụng trong Đông y để chữa bệnh, đồng thời làm món ăn, thức uống hằng ngày. Các nghiên cứu cho thấy trong quả và rễ kỷ tử chứa các hợp chất giúp tăng cường sức khỏe, tuổi thọ, thị lực, https://vigen.vn/chuoi-ta-qua-cay-mo/ chức năng của gan và thận, khả năng miễn dịch; ngăn ngừa các bệnh tiểu đường, tim mạch, ung thư; giảm nồng độ cholesteron trong máu.

Trung Quốc hiện nay vẫn là nhà cung cấp chính các sản phẩm kỷ tử trên thế giới. Ở Việt Nam, cây kỷ tử tuy đem lại giá trị kinh tế cao, nhưng diện tích trồng còn rất hạn chế, chỉ phân bố ở một số tỉnh miền núi phía bắc như Sa Pa, Lào Cai, trồng để lấy lá nấu canh, làm thuốc chữa ho, sốt. Hiện nay, nhiều người đã bắt đầu quan tâm đến việc trồng kỷ tử.

Tuy nhiên, việc nhân rộng diện tích trồng kỷ tử còn gặp nhiều khó khăn về nguồn giống, chủ yếu là sử dụng giống từ phương pháp giâm cành hoặc gieo hạt. Khi trồng bằng cách gieo hạt, sự nảy mầm không đồng đều, chất lượng cây giống và năng suất chưa tốt.

Nuôi cấy mô thực vật là một công cụ để nhân giống vô tính, cho phép nhân nhanh các giống cây trồng trong điều kiện kiểm soát được các điều kiện môi trường. Ở trong nước hiện nay vẫn chưa có nghiên cứu nào về quy trình sản xuất giống cây kỷ tử in vitro được công bố.

Trước nhu cầu về nguồn cây giống kỷ tử sạch bệnh, số lượng lớn tại Việt Nam đang ngày càng gia tăng, nhóm tác giả ở Trường Đại học Sư phạm thuộc Đại học Đà Nẵng đã thực hiện nghiên cứu nhân giống in vitro cây kỷ tử.

Xem thêm: https://vigen.vn/cuc-mam-xoi-song-hy-cay-mo/

Theo đó, hạt giống kỷ tử thu từ quả Trung Quốc nhập khẩu được rửa sạch dưới vòi nước chảy, sau đó đưa vào tủ nuôi cấy để khử trùng. Công thức khử là ngâm hạt trong cồn 70 độ trong 3 phút. Rửa sạch hạt ba lần với nước cất vô trùng, sau đó cấy hạt vào môi trường MS (môi trường tổng hợp được pha sẵn, chứa đầy đủ khoáng đa lượng, vi lượng, vitamin, được sử dụng phổ biến trong nuôi cấy mô thực vật).

Sau ba tuần nuôi cấy, chồi cây con in vitro (nuôi cấy mô trong ống nghiệm) có chiều cao khoảng 5-6 cm, 6-8 lá/cây. Sau đó, chồi cây con được cắt ngắn khoảng 1-1,5 cm để tiến hành nhân nhanh chồi. Môi trường nhân chồi là MS + 3% (w/v) sucrose + 0,8% (w/v) agar bổ sung 0,5 mg/L BAP. Các đoạn chồi sau nhân nhanh được tách và chuyển qua môi trường ra rễ: ½ MS có 3% (w/v) sucrose; 0,8% (w/v) agar.

Theo nhóm nghiên cứu, phương pháp khử trùng mẫu hạt kỷ tử đơn giản và hiệu quả là cồn 70 độ trong thời gian 3 phút, cho tỉ lệ nảy mầm 67,2% sau hai tuần nuôi cấy. Môi trường MS nhân nhanh chồi in vitro, với hệ số nhân chồi đạt 7,35 chồi/mẫu; chiều cao chồi đạt 1,9 cm; số lá/chồi đạt 5,3 lá sau ba tuần nuôi cấy.

Môi trường tạo rễ in vitro cho tỷ lệ ra rễ 95,57%, số rễ/chồi đạt 5,9 rễ, chiều dài rễ 3,03 cm sau ba tuần nuôi cấy. Nghiên cứu cho thấy, quy trình nhân giống kỷ tử là phương pháp triển vọng, có thể chuyển giao để cung cấp giống cây trồng chất lượng cao có khả năng thương mại, nâng cao năng suất, https://vigen.vn/ giảm chi phí trong sản xuất cho người dân.

NHÂN GIỐNG CÂY DƯỢC LIỆU BẰNG PHƯƠNG PHÁP NUÔI CẤY MÔ TẾ BÀO: TIỀM NĂNG VÀ ỨNG DỤNG

Hiện nay, công nghệ nuôi cấy mô tế bào thực vật đã được hơn 700 công ty giống cây trồng trên thế giới áp dụng để nhân giống [1], sản xuất hàng trăm triệu cây giống sạch bệnh mỗi năm, bao gồm cây dược liệu, https://vigen.vn/trung-tam-giong-cay-trong/ cây ăn quả, cây lương thực, cây hoa, cây cảnh, cây lâm nghiệp,...Nuôi cấy mô tế bào thực vật là thuật ngữ dùng để chỉ quá trình nuôi cấy vô trùng trong ống nghiệm các bộ phận tách rời khác nhau của thực vật [2]. Kỹ thuật này không chỉ tạo ra một số lượng lớn cây giống sạch bệnh, đồng nhất về mặt di truyền trong thời gian ngắn, mà còn khắc phục được những nhược điểm của phương thức nhân giống truyền thống như diện tích canh tác, điều kiện tự nhiên, công chăm sóc.

Nuôi cấy mô nhóm cây dược liệu hiện nay được các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước đang rất quan tâmdo nhu cầu của con người về nguồn dược liệu phục vụ chăm sóc sức khỏe và chữa bệnh ngày càng tăng. Tuy nhiên, các cây dược liệu trong tự nhiên đang bị suy giảm rất nghiêm trọng về số lượng và chất lượng do sự khai thác quá mức của con người và sự tác động ngày càng khắc nghiệt của hiện tượng biến đổi khí hậu [3]. Hậu quả là nhiều loài cây dược liệu quý hiếm dần bị tuyệt chủng, trong khi đó một số loài đã bị biến mất vĩnh viễn . Trong nỗ lực nhằm bảo tồn và cứu vãn những loài cây thuốc quý đang bị đe dọa cũng như xây dựng các vùng nguyên liệu cho sự phát triển dược liệu theo hướng bền vững, phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật đã được ứng dụng rộng rãi. Kết quả là, nhiều loài cây thuốc quý đã được nhân giống thành công bằng phương pháp nuôi cấy mô như Sâm Ngọc linh [4], Thông đỏ [5], Lan kim tuyến [6], Ba kích [7,8], Xạ đen [9], Giảo cổ lam [10], và nhiều loài cây thuốc quý khác.

Phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật mang lại lợi ích to lớn trong việc tăng nhanh sản xuất sinh khối của các loại dược liệu, cùng với các hợp chất thứ cấp mong muốn. Các mô tế bào được duy trì trong điều kiện lý tưởng có thể sinh trưởng và phát triển nhanh chóng, tạo ra lượng lớn sinh khối dược liệu trong thời gian ngắn. Nguồn mẫu dùng trong nuôi cấy mô cây dược liệu có thể là rễ; chồi ngủ của thân hay củ; lá hoặc hạt.. Đối với những loài dược liệu lấy củ hay rễ, chiến lược nuôi cấy mô là sẽ tăng nhanh sinh khối rễ và chiết xuất trực tiếp các hợp chất có giá trị trong giai đoạn phát triển củ hay rễ. Việt Nam đã có nhiều công trình nghiên cứu khoa học về nuôi cấy rễ tơ đối với các loại cây dược liệu quý như Bụp giấm, Đinh lăng, Ké hoa đào, Cát cánh, Bá bệnh,…và một số công trình thử nghiệm nhân sinh khối rễ bằng hệ thống bioreactor với các loại cây dược liệu như Sâm Ngọc Linh, Bá bệnh, Hoàng Liên Gai, Đảng Sâm,…cho hiệu quả cao và tách chiết được các hoạt chất quý điển hình như flavonoid, eurycomanone, alkaloid, saponin có trong rễ cây.

Xem thêm: https://vigen.vn/dua-ta-cay-mo/

Phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển và bảo tồn nguồn gen của cây dược liệu. Tiềm năng và ứng dụng của nó trong lĩnh vực nhân giống cây dược liệu là vô cùng hứa hẹn, mang lại những triển vọng tích cực cho ngành công nghiệp dược liệu và ngành y học nói chung. Để khai thác hết tiềm năng của phương pháp này, cần có sự hợp tác chặt chẽ giữa các nhà khoa học, nông dân và doanh nghiệp để đưa các nghiên cứu từ phòng thí nghiệm ra thực địa và vào sản xuất.

Mặc dù, lĩnh vực nghiên cứu phát triển công nghệ nhân giống cây dược liệu ở Việt Nam đã thu được những kết quả đáng khích lệ, tuy nhiên còn bộc lộ một số tồn tại, điển hình là chưa làm chủ được những giống cây có nhu cầu thị trường lớn. Hầu hết các công trình nghiên cứu mới chỉ thành công trong phòng thí nghiệm là chính, có rất ít quy trình được vào sản xuất đại trà. Viện Nghiên cứu Y sinh ứng dụng (ABRI) thuộc Trường Đại học Y dược Buôn Ma Thuột là một trong những đơn vị tiên phong trong nghiên cứu cây dược liệu tại khu vực Tây Nguyên. Những năm gần đây, Viện ABRI đã làm chủ được hàng chục quy trình nhân giống các cây dược liệu quý hiếm và đặc hữu của khu vực và Việt Nam. Phòng nuôi cấy mô của Viện ABRI được đầu tư, trang bị cơ sở vật chất, thiết bị một cách quy mô và bài bản, đáp ứng được nhu cầu sản xuất lượng lớn cây giống dược liệu cung cấp cho thị trường. Một số giống quí hiếm và đặc hữu của khu vực như Lan kim tuyến, Sâm cau, Gừng đen đã nghiên cứu thành công quy trình nhân giống trong phòng thí nghiệm và đang tiến hành sản xuất đại trà với số lượng lớn phục vụ nhu cầu bảo tồn và phát triển nguồn gen dược liệu địa phương, đồng thời có thể cung cấp nguồn cây giống chất lượng cho thị trường. Ngoài ra, ABRI còn sản xuất đại trà rất nhiều giống cây dược liệu khác với số lượng theo yêu cầu như: Hà thủ ô, Ba kích, Bạc hà, Sùng thảo, Giảo cổ lam, Cúc dược liệu, Hoài sơn... Bằng cách này, không chỉ những loài cây dược liệu quý hiếm và đặc hữu được bảo tồn mà còn được phổ biến hóa và sử dụng rộng rãi, từ đó tạo ra lợi ích kép cho cộng đồng và môi trường. Đồng thời, việc cung cấp nguồn cây giống chất lượng cũng giúp nâng cao hiệu suất sản xuất và chất lượng sản phẩm, https://vigen.vn/ từ đó thúc đẩy phát triển bền vững của ngành dược liệu trong khu vực.

Thay máu' giống cây trồng bằng giống nuôi cấy mô

Với nhiều ưu thế vượt trội về chất lượng và khả năng nhân giống nhanh, các giống cây trồng, nhất là giống rau quả sản xuất bằng nuôi cấy mô ngày càng tỏa rộng

Nhu cầu ngày càng tăng mạnh cây giống tăng mạnh

Theo TS Đặng Minh Tâm, Phó Giám đốc Trung tâm Ứng dụng Công nghệ sinh học và Nông nghiệp công nghệ cao (Viện Lúa ĐBSCL) giải thích: Nuôi cấy mô tế bào là tổng hợp các kỹ thuật được sử dụng trong nuôi cấy và duy trì mô tế bào trong điều kiện vô trùng 100%.

Đây là phương pháp áp dụng nuôi cấy trong môi trường giàu dinh dưỡng giúp cây có thể phát triển tốt nhất. https://vigen.vn/chuoi-hong-musa-nono-pink-var-cay-mo/ Môi trường là yếu tố quan trọng quyết định đến sự thành công và chất lượng của giống cây cấy mô. Môi trường có nhiệm vụ hỗ trợ sự sống, tăng sinh tế bào, ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả, tỉ lệ sản xuất của công nghệ nuôi cấy mô.

Nuôi cấy mô tế bào thực vật đã trở thành phương pháp nhân giống vô cùng phổ biến với nhiều loại cây trồng như: Cây công nghiệp, cây giống ăn quả, cây ăn trái và rau xanh, hoa lan, cây cảnh… Đối với người dân ở các tỉnh như Lâm Đồng, đã quá quen thuộc với giống dâu tây, khoai tây hoặc giống chuối cấy mô.

Nông dân khu vực miền núi Tây Bắc đã ứng dụng vượt khó vươn lên làm giàu nhờ dược liệu cấy mô (đinh lăng, tam thất, sâm…). Người dân vùng ĐBSCL đã sẵn sàng chuyển đổi một diện tích lớn trồng cây hoa màu và ăn trái từ những giống truyền thống thành cây giống cấy mô (hoa lan, chuối cấy mô, thanh long cấy mô, khoai lang cấy mô…).

Ngày nay, nhu cầu sử dụng hoa, cây cảnh ngày tăng nhanh. Các loại cây hoa lan (dendro nắng, phi điệp, hồ điệp…), cây cảnh như trầu bà (gồm có trầu bà cánh phượng, trầu bà tỉ phú, trầu bà lá lụa, trầu bà lá lủng , trầu bà lá xẻ…), lục đế vương… đang rất được ưa chuộng trên thị trường cây cảnh. Cây có tán lá xanh tươi, hình dáng lá đẹp và tao nhã, phù hợp với rất nhiều mục đích như làm cây trang trí nội thất, cây trồng chậu hoặc sử dụng cành cắt để cắm hoa.

Xem thêm: https://vigen.vn/quy-trinh-tiep-nhan-va-gia-cong-cay-giong-cay-mo/

Ưu điểm vượt trội của giống cây cấy mô

Phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật (invitro) được sử dụng nhằm nhân nhanh các loại cây trồng, khắc phục được nhược điểm của các phương pháp nhân vô tính khác như chiết, ghép hay giâm cành.

TS Đặng Minh Tâm cho biết thêm, giống cây cấy mô có thể nhân giống với số lượng lớn đáp ứng nhu cầu trồng trọt trên quy mô diện tích lớn, cây giống mang đặc tính tốt giống hệt cây bố mẹ ban đầu. Công nghệ nuôi cấy mô tạo ra các cây con trong điều kiện dinh dưỡng đầy đủ, giúp cây trưởng thành một cách nhanh chóng và phòng tránh sâu bệnh gây hại, nhất là các bệnh do virus gây ra, đảm bảo cây con sạch bệnh.

Giống cây cấy mô là các cây hoàn chỉnh từ những tế bào thực vật đã được chọn lọc có giá trị kinh tế cao và tạo ra các loài tốt hơn, hệ số nhân giống cao, đáp ứng nguồn giống quanh năm. Giống cây cấy mô đã qua sàng l ọc và cho ra sản phẩm là những cây có tính trạng tốt, độ đồng đều cao và đảm bảo thời gian sinh trưởng thu hoạch đồng loạt. Ứng dụng của nuôi cấy mô dùng để tạo ra dược phẩm sinh học hay cứu sống phôi mầm của một số loài cây khó phát triển và sinh trưởng, bảo vệ các giống cây quý hiếm đang bị đe dọa.

Những năm qua, trong ngành rau quả, hoa/cây cảnh đã có nhiều nghiên cứu, ứng dụng hiệu quả cao nhiều giống mới bằng công nghệ nuôi cấy mô so với giống cũ như mô hình trồng khoai lang, khoai môn Nhật, khoai tây bằng nguồn giống nuôi cấy mô, mô hình trồng chuối nuôi cấy mô, mô hình trồng thanh long nuôi cấy mô, cây ăn trái như cam, quýt, và các loại hoa lan, cây cảnh…

Một số mô hình đưa giống mới bằng công nghệ nuôi cấy mô so với giống cũ như:Mô hình nuôi cấy mô cây cam và quýt: Xây dựng quy trình nuôi cấy invitro trụ trên lá mầm (epicotyl) hoàn chỉnh của cây cam Vinh và quýt đường canh phục vụ cho công tác chuyển gen tại Việt Nam. Đây là hai giống thích ứng rộng, chất lượng ngon, được trồng phổ biến ở nhiều nơi. Tại Ấn Độ, Suwanapong et al. (1991) Đã thành công với kỹ thuật nhân giống trong ống nghiệm các cây Citrus retculata và Citrus limon Burms.

Tại Nhật, các nhà khoa học người Nhật là Iwanami, Hidaka và Omora (MUKHTAR) et al. (2005) Đã nuôi cấy chồi đỉnh cây có múi bị nhiễm virus CTLV (Citrus tatter leaf virus) trên môi trường nuôi cấy mô có bổ sung chất kích thích sinh trưởng (BAP, α NAA và GA3), kết quả đã tạo ra những cây hầu như không có virus CTLV.

Ở Việt Nam, các nhà khoa học đã nghiên cứu và xây dựng hệ thống tái sinh cây có múi từ noãn, bao phấn trên các giống cam quýt địa phương và nhập nội… Mô hình nuôi cấy mô cây trầu bà (cây trầu bà cánh phượng, trầu bà lá lụa, trầu bà lá lủng hay lá xẻ, lục đế vương…) là một trong những loài cây đang rất được ưa chuộng trên thị trường cây cảnh.

Lan nuôi cấy mô đang “hot”

Tại Trung tâm Ứng dụng Công nghệ sinh học và Nông nghiệp công nghệ cao (Viện Lúa ĐBSCL), chúng tôi chứng kiến nhiều dãy các kệ lan cấy mô.

Theo TS Đặng Minh Tâm, lan cấy mô ngày nay phổ biến nhất là lan giả hạc (phi điệp), trầm lai, đai châu, hồ điệp…. https://vigen.vn/ Đây là những loại lan có giá trị kinh tế cao và cho hoa đẹp. Trồng lan cấy mô có ưu điểm cho ra số lượng cá thể lớn, nhanh chóng và số lượng cá thể rất đồng đều, sạch bệnh, tạo được loài lan có nguồn gen tuyển chọn mang những đặc tính tốt nhất từ bố mẹ.

Do đó, nguồn giống cây nuôi cấy mô đã mở đường cho cung cấp giống hoa lan cho các nhà vườn dễ dàng hơn, chi phí rẻ hơn và hoàn toàn chủ động được nguồn giống. Ngày nay, khi cây lan ngày càng được nhiều gia đình ưa chuộng trang trí cho gia đình, nguồn giống lan từ rừng tự nhiên là không đủ và cũng cần được bảo vệ. Do đó, nguồn giống lan cấy mô là vô cùng quan trọng, vừa giải quyết vấn đề cung cấp đủ giống, vừa mang đến hiệu quả kinh tế cao.