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

Nhóm tác giả tại Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng, đã nghiên cứu quy trình nhân giống in vitro cây dược liệu quý kỷ tử.

Cây kỷ tử (Lycium barbarum L.) https://vigen.vn/chuoi-mo-coi-cay-mo/ 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, 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.

Xem thêm: https://vigen.vn/cuc-mam-xoi-do-xac-phao-cay-mo/

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.

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, https://vigen.vn/ 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.

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], https://vigen.vn/vigen-phat-trien-mo-hinh-cuc-mam-xoi-cay-mo/ sản xuất hàng trăm triệu cây giống sạch bệnh mỗi năm, bao gồm cây dược liệu, 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/cay-co-dao/

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, https://vigen.vn/ việc cung cấp nguồn cây giống chất lượng cũng giúp nâng cao hiệu suất sản xuất và chất lượng sản phẩm, từ đó thúc đẩy phát triển bền vững của ngành dược liệu trong khu vực.

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NUÔI CẤY MÔ TRONG NHÂN GIỐNG MÍA CHẤT LƯỢNG CAO

Giải pháp đột phá giúp chủ động nguồn giống, nâng cao năng suất vùng nguyên liệu mía đường Thanh Hóa

Trong bối cảnh ngành mía đường đang đứng trước nhiều thách thức về năng suất, chất lượng giống và dịch bệnh, việc ứng dụng công nghệ nuôi cấy mô thực vật đã mở ra một hướng đi mới giúp các địa phương chủ động nguồn giống, tăng hiệu quả sản xuất và tạo ra những vùng nguyên liệu ổn định, bền vững. Tại Thanh Hóa, dự án khoa học “Ứng dụng công nghệ nuôi cấy mô thực vật nhân nhanh một số giống mía chất lượng cao” là một ví dụ tiêu biểu cho sự đổi mới mạnh mẽ trong lĩnh vực nông nghiệp công nghệ cao.

1. Hoàn thiện quy trình nhân giống mía bằng công nghệ nuôi cấy mô

Sau 18 tháng triển khai, Trung tâm Nghiên cứu Ứng dụng và Phát triển Công nghệ Sinh học Thanh Hóa đã hoàn thiện quy trình nuôi cấy mô và sản xuất ruộng giống cấp 1 cho các giống mía chủ lực.

Dựa trên khảo sát điều kiện thực tế tại các đơn vị trồng mía, dự án lựa chọn nhân giống tại Trại giống cây trồng Cẩm Thủy và HTX nông nghiệp Hà Long (Hà Trung). Hai giống mía nổi bật ROC22 và VĐ 93-159 được đưa vào quy trình nuôi cấy mô in vitro nhằm đảm bảo chất lượng cây giống ngay từ cấp đầu tiên.

Quá trình nuôi cấy đã tạo ra 3.500 bình cây hoàn chỉnh, sau đó được đưa ra vườn ươm, thích nghi với điều kiện tự nhiên và tiếp tục phát triển ổn định.

2. Xây dựng ruộng giống cấp 1, tiến tới chủ động nguồn giống sạch bệnh

Từ nguồn giống mô được cấy thành công, dự án đã triển khai trồng hơn 2 ha ruộng giống cấp 1. Tại đây, cây mía cấy mô cho thấy tốc độ sinh trưởng mạnh, đồng đều và khả năng chống chịu tốt. Dự kiến đến tháng 10/2017, vùng giống cấp 1 này sẽ tiếp tục được nhân rộng sang ruộng cấp 2, hình thành chuỗi cung ứng giống ổn định cho toàn khu vực.

Đây là bước tiến quan trọng trong việc chủ động nguồn giống chất lượng cao, thay thế giống truyền thống vốn dễ thoái hóa, mang mầm bệnh và cho năng suất kém ổn định.

3. Ưu điểm vượt trội của mía nuôi cấy mô so với giống truyền thống

Công nghệ nuôi cấy mô in vitro mang lại nhiều giá trị thiết thực cho cây mía – một loại cây trồng có nhu cầu giống lớn và đòi hỏi tính đồng đều cao:

• Tạo cây giống sạch bệnh, chất lượng đồng nhất

Cây mía nuôi cấy mô được sinh trưởng trong môi trường vô trùng nên không mang tác nhân gây bệnh, đảm bảo độ thuần di truyền và phát triển ổn định trên diện rộng.

(Nếu người trồng cần tham khảo thêm về công nghệ giống sạch bệnh, có thể xem thêm tại: https://vigen.vn/)

• Hệ số nhân giống cao – tiết kiệm thời gian sản xuất

Chỉ từ một mẫu mô nhỏ có thể nhân thành hàng nghìn cây, rút ngắn đáng kể thời gian chuẩn bị giống cho vụ sản xuất mới.

• Tăng năng suất và chất lượng vùng nguyên liệu

Nhờ bộ rễ khỏe, thân đồng đều và khả năng sinh trưởng mạnh, mía cấy mô thường cho năng suất cao hơn từ 15–25% so với giống giâm hom hoặc tách chồi truyền thống.

Xem thêm: Nguồn gốc cây dừa sáp ở Việt Nam và giá trị đặc biệt của giống dừa sáp

• Dễ mở rộng quy mô trồng mía thương phẩm

Cây mô thích ứng tốt với điều kiện đất đai, hạn chế đổ ngã, giúp nông dân dễ quản lý vườn mía và giảm chi phí đầu tư dài hạn.

4. Mục tiêu của dự án – Hướng đến nền nông nghiệp công nghệ cao

Dự án đặt mục tiêu đến năm 2018 sẽ cung cấp ra thị trường giống mía thương phẩm được nhân bằng kỹ thuật nuôi cấy mô, đảm bảo:

Giống sạch bệnh

Sinh trưởng mạnh

Năng suất cao

Phù hợp với vùng nguyên liệu rộng lớn của Thanh Hóa

Điều này không chỉ giúp địa phương giảm phụ thuộc vào nguồn giống bên ngoài, mà còn góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất, ổn định đầu ra cho ngành mía đường.

5. Công nghệ mô – cầu nối giữa nghiên cứu và sản xuất thực tiễn

Việc ứng dụng nuôi cấy mô trong nhân giống mía tại Thanh Hóa là minh chứng rõ ràng cho việc đưa thành tựu khoa học vào thực tế. Khi được kết hợp với hệ thống vườn ươm chất lượng và quy trình chăm sóc khoa học, giống mía mô sẽ phát huy tối đa tiềm năng.

(Người trồng có thể tham khảo thêm về dụng cụ ươm giống hỗ trợ cho công tác vườn ươm tại: https://vigen.vn/phong-thuy-mai-quy/)

KẾT LUẬN

Công nghệ nuôi cấy mô đang từng bước làm thay đổi nền nông nghiệp Việt Nam, đặc biệt với các cây trồng công nghiệp như mía – nơi chất lượng giống quyết định trực tiếp năng suất.

Dự án tại Thanh Hóa không chỉ khẳng định hiệu quả vượt trội của mía nuôi cấy mô, mà còn mở ra hướng đi bền vững giúp địa phương tự chủ nguồn giống, tăng giá trị kinh tế và tạo nền tảng cho các vùng nguyên liệu mía đường hiện đại, chất lượng cao trong tương lai.