Nhân giống in vitro cây dâu tây giống SmiA nhập nội từ Mỹ

Dâu tây SMiA (Alpine Strawberries Mignonette) là một giống thuộc nhóm dâu tây Alpine (Fragaria vesca) với những đặc điểm nổi trội như cây nhỏ xinh, bông chùm, trái đỏ mọng hình tim với mùi hương quyến rũ là sự hòa quyện giữa dâu tây, hoa hồng, dứa và vị ngọt của mật ong. Hơn nữa, cây có thể ra hoa và tạo quả quanh năm. Với những ưu điểm như trên, giống dâu SmiA là lựa chọn hàng đầu đáp ứng nhu cầu chơi hoa cây cảnh trang trí ngày càng cao của thị trường.

Tuy nhiên, SmiA là giống dâu tây nhập nội nên giá thành hạt giống cao, hạt giống có kích thước nhỏ, tỷ lệ này mầm thấp và thời gian nảy mầm chậm. Đây là những hạn chế rất lớn trong quá trình phát triển giống dâu này phục vụ cho mục đích nghiên cứu cũng như cung cấp cho thị trường. Để khắc phục những hạn chế đó, phương pháp nhân giống in vitro được xem là biện pháp kỹ thuật phù hợp cho phép nhân nhanh tạo ra số lượng cây lớn, đồng nhất về mặt di truyền, sạch bệnh đáp ứng được nhu cầu về số lượng cây giống chất lượng cao, ổn định cho sản xuất. Nghiên cứu này được tiến hành với mục tiêu xây dựng được quy trình nhân giống in vitro cây dâu tây SMiA phục vụ cho công tác chọn tạo giống mới bằng kỹ thuật lai tạo và chuyển gen.

Kết quả nhân nhanh chồi dâu tây SmiA

Trong môi trường in vitro, hàm lượng cytokinin cao sẽ làm giảm số lượng chồi/cụm chồi cũng như chất lượng chồi, trong nhiều trường hợp dẫn đến hiện tượng thủy tinh hóa của cụm chồi (Wang et al., 1984). Theo Kang et al. (1994), BA là chất điều hòa sinh trưởng thực vật thích hợp nhất trong việc nhân chồi từ mô lá của dâu tây Fragaria × ananassa. Kết quả tương tự cũng được báo cáo bởi Bhatt & Dhar (2000), BA có hiệu quả tốt nhất trong việc kích thích phát sinh chồi in vitro đối với dâu tây so với 2-ip và kinetin. Trong nghiên cứu này, dải nồng độ thấp của BA từ 0,1 mg/l đến 0,6 mg/l được bổ sung vào môi trường nuôi cấy MS để theo dõi khả năng nhân nhanh cũng như sinh trưởng của chồi dâu tây SmiA. Kết quả sau 5 tuần theo dõi được trình bày ở bảng 1.

Kết quả ở thu được ở bảng 1 cho thấy BA có ảnh hưởng tốt đến hiệu quả nhân chồi trên giống dâu tây SMiA. Tất cả các công thức có bổ sung BA thì hệ số nhân chồi đều cao hơn so với công thức đối chứng 2 - 3 lần. Hệ số này tăng lên khi tăng nồng độ BA từ 0 - 0,4 mg/l, tuy nhiên chững lại và giảm nhẹ khi nồng độ BA tăng lên đến 0,5 - 0,6 mg/l. Công thức môi trường có bổ sung 0,4 mg/l BA cho hệ số nhân cao nhất (7,8 chồi/mẫu), chồi có chiều cao đồng đều, cây chắc khỏe. Bên cạnh đó, chiều cao chồi có xu hướng giảm khi nồng độ BA tăng (Bảng 1).

Bảng 1: Ảnh hưởng nồng độ BA đến khả năng nhân nhanh chồi in vitro sau 5 tuần nuôi cấy

Ghi chú: Nền môi trường: MS + 30 g/l succrose + 7 g/l agar

+ Chồi mảnh, chủ yếu phát triển về chiều cao, lá xanh nhạt,

++ Chồi có chiều cao thấp hoặc trung bình, hệ số nhân chồi trung bình,

+++Chồi có chiều cao trung bình, hệ số nhân chồi cao

Ảnh hưởng nồng độ thấp BA đến khả năng nhân nhanh của cây dâu tây đã được công bố trong nhiều báo cáo (Mahmood et al., 1994; Ashirafuzzaman et al., 2013). Các kết quả nghiên cứu này đã chỉ ra rằng nồng độ thấp của BA (0,5 mg/l) mang lại hiệu quả nhân chồi dâu tây tốt hơn so với nồng độ BA cao ở mức 2 - 3 mg/l khi sử dụng đoạn thân chứa mắt. Kết quả nghiên cứu của Phạm Xuân Tùng và Phạm Thị Lan (2009) trên chồi đỉnh giống dâu tây Angelique (Mỹ đá) cho thấy nồng độ BA 0,4 - 0,6 mg/l kích thích tốt sự tạo chồi. Nguyễn Trần Đông Phương và Bùi Thị Thu Hằng (2017) cũng đã chỉ ra nồng độ 0,6 mg/l BA thích hợp cho sự tạo chồi có nguồn gốc từ hạt dây tây New Zealand. Kết quả của các tác giả đưa ra đều có mức nồng độ BA tương đồng hoặc cao hơn một chút với kết quả nghiên cứu hiện tại (0,4 mg/l BA). Mặt khác, Sakila et al. (2007) và Ara et al. (2013) lại chỉ ra rằng hệ số nhân chồi dâu tây cao nhất đạt được trên môi trường MS bổ sung 1,5 mg/l BA khi sử dụng thân bò có chứa mắt làm vật liệu nuôi cấy. Sự khác biệt này có thể là do phản ứng giống (genotype) và điều kiện sinh lý khác nhau của mẫu cấy.

Hầu hết ở cơ thể sinh vật, các chất điều hòa sinh trưởng thường tương tác với nhau để tạo ra những ảnh hưởng cuối cùng trong mọi quá trình sinh trưởng, phát triển (Gaspar et al., 1996). Sự kết hợp giữa BA và α-NAA thúc đẩy cảm ứng tạo chồi và nhân chồi đã được công bố ở nhiều loại cây. Theo nghiên cứu của Bhatt & Dhar (2000) và Hasan et al. (2010) môi trường nhân nhanh chồi dâu tây tốt nhất đạt được trên môi trường có bổ sung BA kết hợp α-NAA. Tuy nhiên, trong nghiên cứu của chúng tôi việc bổ sung thêm α-NAA vào môi trường nuôi cấy đã làm giảm hệ số nhân chồi, chiều cao chồi cũng như chất lượng chồi một cách rõ rệt. Các chồi hình thành có xu hướng hình thành cụm nhỏ, không phát triển về chiều cao và đặc biệt có sự hình thành callus ở gốc. Như vậy, kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc kết hợp BA và α-NAA không đem lại hiệu quả trong nhân nhanh chồi dâu tây SmiA.

Như vậy, 0,4 mg/l là nồng độ BA tốt nhất để nhân chồi dâu tây SmiA.

Chồi dâu tây in vitro trên môi trường chứa BA sau 5 tuần nuôi cấy

Kết quả ra rễ và thích ứng cây dâu tây SmiA

Chồi dâu tây in vitro được ra rễ trên môi trường MS có bổ sung MS bổ sung 0,25 mg/ α-NAA, tỷ lệ chồi tạo rễ đạt 93,33%, số rễ trung bình đạt 12,36 rễ/chồi, chiều dài rễ trung bình đạt 1,49 cm sau 4 tuần nuôi cấy. Các chồi in vitro hoàn chỉnh được thích ứng trong điều kiện tự nhiên. Ảnh hưởng của giá thể trồng cây, thời vụ ra cây và loại phân bón đến khả năng sống sót và sinh trưởng của cây in vitro SmiA được đánh giá. Kết quả chỉ ra đất phù sa là giá thể phù hợp để ra cây, trên giá thể này tỷ lệ cây sống cao, sinh trưởng tốt. Chế độ bón phân NPK kết hợp Atonik thích hợp nhất cho sự sinh trưởng và phát triển của cây dâu tây SmiA với chiều cao cây trung bình đạt 19,13 cm sau 1 tháng chăm sóc. Hoa nở sau 20 - 25 ngày hình thành nụ và quả chín sau 30 - 35 ngày.

Dựa trên kết quả nghiên cứu, quy trình nhân giống in vitro cây dây tây SmiA được đề xuất như sau:

Quy trình nhân giống in vitro cây dâu tây SmiA

Tài liệu tham khảo

Ara T., Karim R., Karim MR., Islam R., Hossain M., (2012). Callus induction and shoot regeneration in strawberry (Fragaria x ananassa Duch.). International Journal of Biosciences Vol. 2, No. 10(1), p. 93-100.

Ashrafuzzaman M., Faisal S.M., Yadav D., Khanam D., and Raihan F. (2013). Micropropagation of strawberry (fragaria ananassa) through runner culture. Bangladesh J. Agril. Res., 38(3): 467-472.

Bhatt ID., and Dhar U., (2000). Micropropagation of Indian wild strawberry. Plant Cell, Tissue and Organ Culture 60:83-88.

Gaspar T, Kevers C, Penel C, Greppin H and Reid DM (1996). Plant hormones and plant growth regulators in plant tissue culture. In vitro Cellular & Developmental Biology - Plant, 32(4): 272-289.

Hasan M.N., Nigar S., Rabbi M.A.K., Mizan S.B., Rahman M.S. (2010). Micropropagation of strawberry (Fragaria x ananassa Duch.). Int. J. Sustain. Crop Prod., 5(4): 36-41.

Kang KY., Ha SH., Jeong HB., Jeong JS., & Lee SS. (1994). Study on the tissue culture of strawberry (Fragaria × ananassa) 2. Organ differentiation and virus free stock production from petiole tissue culture. R.D.A. J. Agricul. Sci. Biotechnol., 36(2): 193-198.

Mahmood, S., H. Rashid, A. Quraishi, N. Iqbal, S.S. Arjumand (1994). Clonal propagation of strawberry through tissue culture. Pakistan J. Agric Res., 15(1), 54-59.

Nguyễn Trần Đông Phương và Bùi Thị Thu Hằng (2017). Bước đầu nhân giống cây dâu tây New Zealand fragaria ananasa L. từ hạt. Tạp chí Khoa học, Đại học Mở thành phố Hồ Chí Minh, 55(4).

Phạm Xuân Tùng, Phạm Thị Lan (2009). Ảnh hưởng của biện pháp xử lý khử trùng mẫu và các yếu tố môi trường trong nhân nhanh giống dâu tây in vitro. Tạp chí Công nghệ Sinh học, 7(3): 112-117.

Sakila S., Ahmed MB., Roy UK., Biswas MK., Karim R., Razvy MA., Hossain M., Islam R., Hoque A. (2007). Micropropagation of strawberry (Fragaria x ananassa Duch.) a newly introduced crop in Bangladesh. American-Eurasian Journal of Scientific Research, 2: 151-154.

Wang DY., Wergin WP., Zimmerman RH. (1984). Somatic embryogenesis and plant regeneration fron immature embryos of strawberry. Horticultural Science, 19: 71-72.