Luận văn Góp phần nghiên cứu hoàn thiện quy trình sản xuất củ bi giống khoai tây (solanum tuberosum l.) từ củ siêu bi in vitro

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC    GÓP PHẦN NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN QUY TRÌNH SẢN XUẤT CỦ BI GIỐNG KHOAI TÂY (Solanum tuberosum L.) TỪ CỦ SIÊU BI IN VITRO Luận văn kỹ sƣ Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 8/2006 2 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC    GÓP PHẦN NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN QUY TRÌNH SẢN XUẤT CỦ BI GIỐNG KHOAI TÂY (Solanum tuberosum L.) TỪ CỦ SIÊU BI IN VITRO Giảng viên hƣớng dẫn: Sinh viên thực hiện: TS. NGUYỄN TIẾN THỊNH PHAN THỊ NGỌC HÀ Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 08/2006 3 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY. HO CHI MINH CITY DEPARMENT OF BIOTECHNOLOGY ***000*** TO RESEACH THE PRODUCTION PROCEDURE OF MINITUBER POTATOES (SOLANUM TUBEROSUM L.) FROM MICROTUBER IN VITRO Graduation thesis Major: Biotechnology Professor: Student: PhD. NGUYEN TIEN THINH PHAN THI NGOC HA Term:2002 – 2006 Ho Chi Minh City 09/2006 4 LỜI CẢM ƠN Những gì con có được nay hôm nay và sẽ có trong tương lai, tất cả đều do công ơn sinh thành và dưỡng dục của ba mẹ. Con xin thành kính ghi khắc trong lòng công ơn của ba mẹ để trên đường đời con luôn sống tốt và có ý nghĩa hơn như những gi ba mẹ đã dạy. Em xin chân thành cảm ơn: Ban Giám Hiệu Trƣờng Đại học Nông Lâm Tp HCM đã tạo mọi điều kiện cho em trong suốt thời gian học tập tạI trƣờng và trong suốt thời gian làm đề tài. Phòng Công Nghệ Sinh Học - Viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt đã tạo mọi điều kiện tốt nhất trong suốt thời gian làm đề tài tại phòng. Các thầy cô trong Bộ môn Công Nghệ Sinh Học và các thầy cô đã trực tiếp giảng dạy trong suốt 4 năm qua. Cảm ơn thầy Nguyễn Tiến Thịnh đã tận tình hƣớng dẫn và giúp đỡ em trong suốt khoảng thời gian làm đề tài. Th.S Hoàng Thị Mỹ Linh, Kĩ sƣ Trần Thanh Hân cùng tất cả các cô chú trong phòng Công Nghệ Sinh Học đã tận tình giúp đỡ, động viên em trong khoảng thời gian em thực tập tại phòng. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn những ngƣời bạn của tôi đã giúp đớ tôi trong suốt thời gian học tập tại trƣờng và thời gian làm đề tài. Chúc các bạn đạt đƣợc những điều mình mơ ƣớc. Tp HCM _tháng 7/2006 Phan Thị Ngọc Hà 5 TÓM TẮT Phan Thị Ngọc Hà, Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2006. “GÓP PHẦN NGHIÊN CỨU THIẾT LẬP QUY TRÌNH SẢN XUẤT CỦ BI GIỐNG KHOAI TÂY (Solanum tuberosum) TỪ CỦ SIÊU BI IN VITRO ”. Giảng viên hƣớng dẫn: TS. Nguyễn Tiến Thịnh Đề tài đƣợc thực hiện tại phòng Công Nghệ sinh Học thuộc Viện phản ứng hạt nhân Đà Lạt trên đối tƣợng cây khoai tây giống O7 đƣợc nuôi cấy tại phòng Công nghệ sinh học. Trong đề tài chúng tôi tiến hành 3 thí nghiệm khảo sát sự ảnh hƣởng của BAP, Chitosan, Vanadium lên quá trình tạo củ siêu bi ống nghiệm ở các nồng độ khác nhau., đồng thời tiến hành 4 thí nghiệm nghiên cứu quá trình tạo củ bi khoai tây bằng hệ thống thuỷ canh trên cát ở các điều kiện thí nghiệm khác nhau. Những kết quả đạt đƣợc: Trong thí nghiệm về tạo củ siêu bi ống nghiệm, chúng tôi nhận thấy các đốt mầm đơn cây khoai tây nuôi cấy in vitro giống O7 đƣợc dùng tạo củ in vitro trong những môi trƣờng có bổ sung BAP, Chitosan, Vanadium với nồng độ khác nhau, kết quả cho thấy khi bổ sung BAP với nồng độ 3mg/l cho kết quả tốt nhất, giúp 100% đốt mầm tạo vi củ, củ to và đồng đều hơn so với các nghiệm thức khác. Trong thí nghiệm tạo củ bi trên hệ thống thuỷ canh, các nghiệm thức: mật độ trồng 12 12cm, sử dụng công thức thuỷ canh 1, tần số tƣới dinh dƣỡng 3 lần / tuần và phun BAP lên lá và thời kì hình thành tia củ với nồng độ 5mg/l cho kết quả tốt hơn hẳn các nghiệm thức khảo sát còn lại. 6 MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn ........................................................................................................................ i Tóm tắt ............................................................................................................................. ii Mục lục .......................................................................................................................... iii Danh sách các chữ viết tắt ........................................................................................... viii Danh sách các bảng ......................................................................................................... x Danh sách các biểu đồ ................................................................................................... xii Danh sách các hình ...................................................................................................... xiii PHẦN I: GIỚI THIỆU .................................................................................................... 1 1. Đặt vấn đề .................................................................................................................... 1 2. Mục đích – yêu cầu ...................................................................................................... 2 2.1. Mục đích ................................................................................................................... 2 2.2. Yêu cầu ..................................................................................................................... 2 2.3. Hạn chế ..................................................................................................................... 2 PHẦN II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................................... 3 1. Tổng quan về cây khoai tây ......................................................................................... 3 1.1. Nguồn gốc – phân loại .............................................................................................. 3 1.1.1. Nguồn gốc.............................................................................................................. 3 1.1.2. Phân loại ................................................................................................................ 3 1.2. Giá trị kinh tế và giá trị dinh dƣỡng ......................................................................... 4 1.2.1. Giá trị kinh tế ......................................................................................................... 4 1.2.2. Giá trị dinh dƣỡng ................................................................................................. 5 1.3. Đặc tính sinh học ...................................................................................................... 7 1.3.1. Đặc tính thực vật học ............................................................................................. 7 1.3.1.1. Rễ ........................................................................................................................ 7 1.3.1.2. Thân .................................................................................................................... 7 1.3.1.3. Lá ........................................................................................................................ 7 1.3.1.4. Hoa - quả ........................................................................................................... 7 7 1.3.2. Đặc điểm sinh lý .................................................................................................... 8 1.3.2.1. Thời kì ngủ nghỉ ................................................................................................. 8 1.3.2.2. Thời kì nảy mầm ................................................................................................. 9 1.3.2.3. Thời kì hình thành tia củ ..................................................................................... 9 1.3.2.4. Thời kì củ phát thiển ........................................................................................... 9 1.3.3. Ảnh hƣởng của điều kiện ngoại cảnh .................................................................... 9 1.3.3.1. Nhiệt độ .............................................................................................................. 9 1.3.3.2. Ánh sáng ........................................................................................................... 10 1.3.3.3. Nƣớc ................................................................................................................. 10 1.3.3.4. Đất đai và dinh dƣỡng ...................................................................................... 11 1.4. Tình hình sâu bệnh trên cây khoai tây .................................................................... 11 1.4.1. Các loại sâu hại cây khoai tây ............................................................................. 11 1.4.1.1. Sâu xám ........................................................................................................... 11 1.4.1.2. Sâu khoang ...................................................................................................... 12 1.4.1.3. Sâu xanh .......................................................................................................... 12 1.4.1.4. Rệp sáp trắng ................................................................................................... 12 1.4.2. Bệnh hại cây khoai tây ........................................................................................ 12 1.4.2.1. Bệnh mốc sƣơng .............................................................................................. 12 1.4.2.2. Bệnh héo xanh ................................................................................................. 13 1.4.2.3. Bệnh virus ......................................................................................................... 13 1.4.2.4. Bệnh thối củ trong thời gian giữ giống............................................................. 14 1.5. Một số giống khoai tây đƣợc trồng ở nƣớc ta ........................................................ 15 1.5.1. Giống khoai tây hạt lai ........................................................................................ 15 1.5.2. Giống khoai tây củ ............................................................................................... 15 1.6. Công tác giống khoai tây ........................................................................................ 16 1.6.1. Công tác giống khoai tây theo phƣơng pháp truyền thống - sử dụng củ làm giống ....................................................................................................................... 17 1.6.2. Phƣơng pháp trồng khoai tây bằng hạt ................................................................ 17 1.6.3. Sử dụng phƣơng pháp nuôi cấy mô ..................................................................... 18 8 1.6.3.1. Phục tráng giống khoai tây bàng phƣơng pháp nuôi cấy đỉnh sinh trƣởng ...... 18 1.6.3.2. Tạo phôi và cây con đơn bội bằng cách nuôi cấy túi phấn............................... 19 1.6.4. Phƣơng pháp sản xuất củ giống mini sạch bệnh ................................................. 19 2. Giới thiệu chung về kỹ thuật thuỷ canh ..................................................................... 20 2.1. Tình hình sản xuất thuỷ canh trong nƣớc và thế giới ............................................. 21 2.1.1. Tình hình thế giới ................................................................................................ 21 2.1.2. Tình hình trong nƣớc ........................................................................................... 22 2.2. Ƣu nhƣợc điểm của kỹ thuật thuỷ canh .................................................................. 23 2.2.1. Ƣu điểm ............................................................................................................... 23 2.2.2. Nhƣợc điểm ......................................................................................................... 23 2.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến nuôi trồng thuỷ canh .................................................... 24 2.3.1. Ảnh hƣởng của dinh dƣỡng khoáng .................................................................... 24 2.3.2. Ảnh hƣởng của các loại môi trƣờng dinh dƣỡng và cách pha chế dung dịch dinh dƣỡng đến nuôi trồng thuỷ canh ............................................................................ 24 2.3.2.1. Ảnh hƣởng của các loại môi trƣờng dinh dƣỡng .............................................. 24 2.3.2.2. Ảnh hƣởng của cách pha chế đến nuôi trồng thuỷ canh ................................... 25 2.3.3. Ảnh hƣởng của điều kiện bên ngoài đến việc hấp thu dinh dƣỡng của cây trồng trong hệ thống thuỷ canh .............................................................................. 26 2.3.3.1. Ánh sáng ........................................................................................................... 26 2.3.3.2. Nhiệt độ ............................................................................................................ 26 2.3.3.3. Nƣớc ................................................................................................................. 26 2.3.3.4. Nồng độ CO2 .................................................................................................... 26 2.3.3.5. Độ thoáng khí ................................................................................................... 26 2.3.3.6. pH ..................................................................................................................... 26 2.3.3.7. Độ dẫn điện ....................................................................................................... 27 2.4. Một số giá thể sử dụng trong phƣơng pháp nuôi trồng thuỷ canh ......................... 27 2.4.1. Xơ dừa ................................................................................................................. 27 2.4.2. Tro trấu ................................................................................................................ 27 2.4.3. Cát ........................................................................................................................ 27 9 2.4.4. Perlite ................................................................................................................... 27 2.4.5. Verrmiculite ......................................................................................................... 27 2.4.6. Clay Pebblex ........................................................................................................ 28 2.5. Phân loại hệ thống thuỷ canh .................................................................................. 28 PHẦN III: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ...................................... 29 1. Thời gian và địa điểm ................................................................................................ 29 2. Trang thiết bị vật liệu ................................................................................................ 29 2.1. Phòng thí nghiệm .................................................................................................... 29 2.1.1. Phòng rửa dụng cụ ............................................................................................... 29 2.1.2. Phòng chuẩn bị môi trƣờng ................................................................................. 29 2.1.3. Phòng cấy vô trùng .............................................................................................. 29 2.1.4. Phòng nuôi cấy mẫu ............................................................................................ 29 2.1.5. Một số thiết bị khác ............................................................................................. 29 2.2. Nhà lƣới (Drip system) ........................................................................................... 30 3. Môi trƣờng ................................................................................................................. 30 3.1. Môi trƣờng sử dụng trong thí nghiệm tạo củ siêu bi .............................................. 30 3.2. Môi trƣờng sử dụng trong thí nghiệm tạo củ bi ..................................................... 31 4. Vật liệu ...................................................................................................................... 31 5. Quy trình thực hiện thí nghiệm ................................................................................. 31 6. Bố trí thí nghiệm ........................................................................................................ 32 6.1. Thí nghiệm về tạo củ siêu bi ống nghiệm .............................................................. 32 6.1.1. Thí nghiệm về ảnh hƣởng của BAP lên quá trình tạo củ siêu bi ......................... 32 6.1.2. Thí nghiệm về ảnh hƣởng của Vanadium lên quá trình tạo củ siêu bi ................ 32 6.1.3. Thí nghiệm về ảnh hƣởng của Chitosan lên quá trình tạo củ siêu bi .................. 32 6.2. Thí nghiệm 2: Ảnh hƣởng của các công thức dinh dƣỡng lên quá trình tạo củ bi ở cây khoai tây ..................................................................................................... 34 6.3. Thí nghiệm 3: Ảnh hƣởng của tần số cung cấp dinh dƣỡng lên quá trình tạo củ bi ở cây khoai tây ..................................................................................................... 35 10 6.4. Thí nghiệm 4: Ảnh hƣởng của mật độ trồng lên quá trình tạo củ của cây khoai tây .................................................................................................................. 36 6.5. Thí nghiệm 5: Ảnh hƣởng của BAP lên quá trình tạo củ bi ở cây khoai tây ......... 38 7. Xử lý kết quả ............................................................................................................. 39 PHẦN IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................................... 40 4.1. Thí nghiệm 1:.......................................................................................................... 40 4.1.1. Thí nghiệm về ảnh hƣởng của BAP lên quá trình tạo củ siêu bi ......................... 40 4.1.2. Thí nghiệm về ảnh hƣởng của Vanadium lên quá trình tạo củ siêu bi ................ 42 4.1.3. Thí nghiệm về ảnh hƣởng của Chitosan lên quá trình tạo củ siêu bi .................. 45 4.2. Thí nghiệm 2: Ảnh hƣởng của các công thức dinh dƣỡng lên quá trình tạo củ bi ở cây khoai tây ................................................................................................ 47 4.3. Thí nghiệm 3: Ảnh hƣởng của tần số cung cấp dinh dƣỡng lên quá trình tạo củ bi ở cây khoai tây ............................................................................................... 49 4.4. Thí nghiệm 4: Ảnh hƣởng của mật độ trồng lên quá trình tạo củ của cây khoai tây .................................................................................................................. 51 4.5. Thí nghiệm 5: Ảnh hƣởng của BAP lên quá trình tạo củ bi ở cây khoai tây ......... 53 PHẦN V: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................... 56 5.1. Kết luận................................................................................................................... 56 5.2. Đề nghị ................................................................................................................... 56 PHẦN VI: TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 57 11 DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT KT Cây khoai tây CT Công thức dinh dƣỡng NT Nghiệm thức C0 Môi trƣờng tạo củ siêu bi chứa nồng độ Chitosan 0 mg/l C50 Môi trƣờng tạo củ siêu bi chứa nồng độ Chitosan 50 mg/l C100 Môi trƣờng tạo củ siêu bi chứ