Nghiên cứu ảnh hưởng một số yếu tố đến chồi cúc vàng (Chrysanthemum indicum) trong hệ thống vi thủy canh

Hoa cúc vàng (Chrysanthemum indicum L.) là một loài hoa trồng chậu và cắt cành phổ biến trên thế giới với hàng tỷ cành được bán ra mỗi năm. Với màu vàng rực rỡ, cùng với hương thơm dịu nhẹ, hoa cúc vàng được cho là mang đến niềm vui, sự may mắn và tài lộc. 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”. 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 nói chung và cúc vàng nói riêng được nhân giống chủ yếu bằng phương pháp giâm cành. 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. Do đó, người dân luôn cần một số lượng lớn cây giống sạch bệnh để phục vụ sản xuất. Bên cạnh đó, cây hoa cúc có thể được nhân giống nhanh chóng nhờ các kĩ thuật cơ bản của công nghệ sinh học như nuôi cấy mô tế bào khi sử dụng kết hợp các chất điều tiết sinh trưởng thực vật trong điều kiện in vitro (Yulian-Fujime, Okuda, & Fukada, 1995) (Teixeira da Silva J.A., 2004). Ngoài ra, hệ thống vi thủy canh (microponic system) là hệ thống nhân giống kết hợp giữa vi nhân giống (micropropagation) và thủy canh (hydroponic), được đánh giá 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 cộng sự, 1996) còn được thực hiện trên môi trường không cần vô trùng mà vẫn thu được một số kết quả (Dương Tấn Nhựt và cộng sự, 2005). Việc áp dụng nuôi cấy bằng vi thủy canh đã bước đầu thực hiện trên cây cúc và một số đối tượng khác, tuy nhiên mới thu được một số kết quả ban đầu như là khoai tây (Nhut & cộng sự, 2006); Gypsophila paniculata L. (Wang & cộng sự, 2013) cúc trắng (Nhut & cộng sự, 2005; Hoàng Thanh Tùng và cộng sự, 2015). Nghiên cứu này nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình nhân giống vô tính cây cúc vàng.

Trong nghiên cứu này, hệ thống vi thủy canh được sử dụng nhằm bổ sung vào kỹ thuật nhân giống in vitro hiện đại ở giai đoạn tạo cây hoàn chỉnh với sự đánh giá ảnh hưởng của một số yếu tố (chất điều hòa sinh trưởng thực vật, thể tích môi trường dinh dưỡng, mật độ, điều kiện thoáng khí) lên sự tăng trưởng của chồi cúc vàng. Kết quả thí nghiệm cho thấy chồi in vitro cần được nuôi cấy trong hệ thống vi thủy canh với thể tích môi trường là 40 ml.

Chồi cúc vàng in vitro nuôi cấy trong các thể tích môi trường khác nhau

Trong điều kiện nuôi cấy trong hệ thống vi thủy canh với thể tích môi trường là 40 ml, sau 2 tuần sự phát triển của chồi cúc vàng có sự khác biệt trong các hộp nuôi cấy có mật độ khác nhau. Đặc biệt, ở hộp có mật độ 5 chồi/hộp cho kết quả tốt nhất về chiều cao chồi (4,77 cm), chiều dài rễ (7,82 cm). Khi mật độ lớn hơn 5 chồi/hộp thì sự tăng trưởng của chồi kém hơn như chiều cao chồi, số rễ, chiều dài rễ, thân chồi cũng nhỏ còi, lá nhỏ, và màu lá vàng. Mật độ cao quá khiến môi trường không đáp ứng đủ dinh dưỡng; ngoài ra, chúng che lấp nhau nên lá không đủ ánh sáng để quang hợp, dẫn đến sự sinh trưởng, phát triển của chúng kém.

Chồi cúc trong hệ thống vi thủy canh ở các mật độ nuôi cấy khác nhau

IBA là một loại hormone thuộc nhóm auxin có tác dụng kích thích sự sinh trưởng ở thực vật đặc biệt là thúc đẩy sự sinh trưởng và phát triển của bộ rễ. Trong nghiên cứu này, chồi cúc vàng in vitro được xử lý IBA bằng hai phương pháp khác nhau. Kết quả thu được sau 2 tuần nuôi cấy cho thấy, 100% số chồi cúc được tiền xử lý với IBA hay nuôi cấy trong môi tường có IBA ra rễ trong điều kiện vi thủy canh. Đặc biệt, các chồi được tiền xử lý IBA với nồng độ 500 ppm có sự sinh trưởng, phát triển chồi mạnh nhất với chiều cao chồi trung bình là 4,95 cm, số lá trung bình đạt 8,55 lá/chồi, số rễ trung bình là 7,73 rễ/chồi, chiều dài trung bình rễ đạt 2,69 cm. Trong khi đó, chỉ có 16,67% số chồi trong công thức đối chứng ra rễ, các đặc điểm khác cũng kém (Hình 4). Kết quả này tương tự với nghiên cứu của Hoàng Thanh Tùng và cộng sự (2015) khi xử lý chồi cúc trắng với IBA, nhưng lại khác với công trình của Nhựt và cộng sự (2005) khi nuôi cấy một loại cây hoa cúc bằng tiền xử lý chồi in vitro với α-NAA lại cho hiệu quả cao.

Chồi cúc vàng được xử lý IBA nuôi cấy trong hệ thống vi thủy canh

Trong điều kiện phòng thí nghiệm, cho dù tất cả các chồi đều ra rễ (số liệu không thể hiện ở bảng), các chồi cúc được nuôi cấy ở các cốc (hộp) mà nắp có 0, 1, 3 hoặc 5 lỗ thoáng khí (đường kính lỗ 2 cm) có kết quả khác nhau. Sau 2 tuần nuôi cấy, sự tăng trưởng của chồi cúc trong bốn hệ thống nuôi cấy có sự khác biệt (Bảng 4 và Hình 5). Hộp nắp có 3 lỗ thoáng khí thì các chồi cúc tăng trưởng tốt hơn về chiều cao chồi (5,27 cm), số rễ (9,77 rễ), số lá (12,32 lá).

Chồi cúc trong hệ thống vi thủy canh ở các điều kiện nuôi cấy thoáng khí khác nhau

Qua nghiên cứu cho thấy, Sự tăng trưởng của chồi cúc vàng trong hệ thống vi thủy canh đạt cao nhất ở môi trường nuôi cấy có thể tích 40 ml với chiều cao chồi là 4,76 cm, 6,78 rễ/chồi, chiều dài rễ là 2,53 cm. Trong hệ thống vi thủy canh, mật độ 5 chồi/hộp cho kết quả tốt nhất về chiều cao chồi (4,77 cm), số rễ (6,93 rễ), chiều dài rễ (2,61 cm). Chồi cúc vàng được tiền xử lý IBA -500 ppm trong 20 phút có các đặc điểm vượt trội với chiều cao chồi là 4,95 cm, số lá/chồi là 8,55 lá, số rễ/chồi 7,73 rễ và chiều dài rễ là 2,69 cm. Hộp nắp có 3 lỗ thoáng khí giúp các chồi cúc tăng trưởng tốt hơn về chiều cao chồi (5,27 cm), số rễ (9,77 rễ), số lá (12,32 lá), chiều dài rễ (3,4 cm).

Tài liệu tham khảo:

1. 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 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.

2. 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, 527–532. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.1996.440.92

3. Hoàng Thanh Tùng, Lương Thiện Nghĩa, Trương Thị Bích Phượng, Dương Tấn Nhựt (2017), Khả năng sinh trưởng và ra hoa của cây cúc (Chrysanthemum morifolium) nuôi cấy trong hệ thống vi thủy canh, Tạp Công nghệ sinh học & Giống cây trồng TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 2 - 2021 27 chí Khoa học Công nghệ, Đại học Khoa học Huế, 126(1A), tr. 113-123.

4. 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.

5. 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), 230–234. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2006.07.027

6. Nhut D. T., Trinh Don N., Thuy An T. T., Thanh Van T. P., Hong Vu N., Huyen P. X., & Van Khiem D. (2005), Microponic and hydroponic techniques in disease-free chrysanthemum (Chrysanthemum sp.) production. Journal of Applied Horticulture, 07(02), 67–71. https://doi.org/10.37855/jah.2005.v07i02.18

7. 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.

8. Wang S. M., Piao X. C., Park S. Y., & Lian M. L. (2013), Improved micropropagation of Gypsophila paniculata with bioreactor and factors affecting ex vitro rooting in microponic system. In Vitro Cellular & Developmental Biology - Plant, 49(1), 70–78. https://doi.org/10.1007/s11627-012-9464-x

9. Yulian-Fujime Y., Okuda N., Fukada N. (1995), Effects of plant growth regulators on budding of garland chrysanthemum (Chrysanthemum coronarium L.), Technical Bulletin of Faculty of Agriculture, Kagawa University, Japan, 47(2), pp. 107-113.

Đồng Huy Giới – Bộ môn Sinh học – Khoa CNSH

* Liên hệ: dhgioi@vnua.edu.vn