Nghiên cứu xây dựng và phát triển quy trình sản xuất giống mía sạch bệnh theo quy mô công nghiệp bằng công nghệ tế bào

Nội dung bài viết trình bày nghiên cứu xây dựng và phát triển các quy trình nhân giống mía không bệnh bằng phương pháp công nghiệp sử dụng công nghệ tế bào thực vật. Tiêu chuẩn hóa giao thức cho vi nhân giống mía được thiết lập thông qua nuôi cấy in vitro sử dụng mô phân sinh non của cây mía làm nhà nghiên cứu. Sự hồi quy nhiều chồi ở các tần số khác nhau được quan sát bằng cách sử dụng các nồng độ và sự kết hợp khác nhau của các chất điều chỉnh tăng trưởng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu xây dựng và phát triển quy trình sản xuất giống mía sạch bệnh theo quy mô công nghiệp bằng công nghệ tế bào Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ nhất NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG VÀ PHÁT TRIỂN QUY TRÌNH SẢN XUẤT GIỐNG MÍA SẠCH BỆNH THEO QUY MÔ CÔNG NGHIỆP BẰNG CÔNG NGHỆ TẾ BÀO TS. Hà Thị Thuý, ThS. Trần Thị Hạnh, Vũ Anh Tuấn, GS.TS. Đỗ Năng Vịnh Viện Di truyền Nông nghiệp SUMMARY Study on building and development of disease-free sugarcane propagation processes by industrial methods using plant cell technology Standardization of protocol for micropropagation of sugarcane was established through in vitro culture using young meristem of sugarcane as an explant. The multiple shoot regenration at various frequencies was observed by using different concentrations and combination of growth regulators. The highest percentage of callus induction was observed in MS medium supplemented with 3mg/l 2,4D. The best response in term of multiple shoot induction was observed on MS medium with BAP 1.5mg/l + Kinetin 0.2mg/l + 15% coconut milk. MS medium containing 0.5mg/l NAA showed nearly 100% rooting response of in vitro regenrated shoots within two week of inoculated. Best hardening response was obtained in Sand + Soil humus + husk burn + ¼ biofertilizer. Keywords: callus in vitro culture, new sugarcane cultivars, micropropagation sugarcane I. ĐẶT VẤN ĐỀ * Nhân giống truyền thống thường kèm theo vấn đề sâu bệnh, thoái hoá giống đặc biệt là các bệnh về virus.... Công nghệ vi nhân giống được xem là phương pháp hiệu quả nhất để làm sạch bệnh, làm trẻ hóa, phục tráng và tăng năng suất giống, để nhân nhanh trên quy mô lớn đối với các giống mới tạo được, rút ngắn quá trình chọn giống và đưa giống mới vào sản xuất (Feldmenn et al.,1994 ; Lal et al,1996; Lorenzo et al., 2001; Kaiser and Makhdoom, 2004; Jalaja et al., 2008;). Giống mía sạch bệnh nhân bằng cấy mô làm tăng năng suất từ 30 % đến 68,7% so với giống nhân bằng ngọn thông thường (Li Yang Rui and Yuan- An Wei, 2006). Nhân nhanh giống mía có thể thực hiện bằng 2 phương thức cấy mô: Nuôi cấy đỉnh sinh trưởng và tái sinh phôi vô tính từ tế bào mô sẹo phiến lá non. Cây con tạo được đồng nhất về di truyền và rất ít khi bị biến dị trừ trường hợp nuôi cấy quá dài hoặc xử lý đột biến in vitro (Taylor,1993; Kale et al., 2004). Ngày nay, kỹ thuật nuôi cấy chồi đỉnh để tạo giống mía sạch bệnh đã được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp mía đường để nhân nhanh giống sạch bệnh với khả năng làm tăng năng suất mía lên 20 - 30 % sau 3-4 vụ thu hoạch so với giống mía nhân bằng phương pháp truyền thống (Gosal et al., 1998; Chattha et al., 2001; Cheema and Hussain, 2004). Tóm lại, công nghệ tế bào đã được khẳng định là rất hiệu quả đối với công nghiệp mía đường trên toàn cầu. Mục tiêu ứng dụng của công nghệ tế bào mía bao gồm: - Loại trừ bệnh và nhân nhanh các giống mía sạch bệnh Người phản biện: GS.TSKH. Trần Duy Quý. - Làm trẻ hóa và tăng năng suất giống, chống thoái hóa do lão hóa sinh lý trong quá trình nhân vô tính Tổng sản lượng mía cây trên toàn thế giới năm 2008 là 1.743.092.995 tấn. Mười nước sản xuất mía lớn nhất thế giới theo thứ tự là Brasil, Ấn Độ, Trung Quốc, Thái Lan, Mexico, Colombia, Australia, Argentina và Mỹ, trong đó, Brasil sản xuất 648.921.280 tấn, Ấn Độ sản xuất 348.187.900 tấn; TQ sản xuất 124.917.502 tấn, Thái Lan 73.501.610 tấn (Source: Food And Agricultural Organization of United Nations: Economic And Social Department: The Statistical Division, 2009). Năng suất mía trung bình toàn cầu là 68 tấn/ha, năng suất trung bình vùng Châu Á - Thái Bình Dương là 56.7 tấn/ha, trong khi năng suất trung bình ở Úc là khoảng 92 tấn/ha, ở nước ta chỉ đạt khoảng 52 tấn/ha. 839 VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM - Rút ngắn quá trình tạo giống và đẩy mạnh thương mại hóa giống mới, nhanh chóng thay giống cũ và thiết lập các điền trang trồng mía mới. - Bảo quản và trao đổi quỹ gen. Phục vụ tạo giống mới thông qua biến dị tế bào sôma và chuyển gen. Các nghiên cứu chọn tạo giống mía ở nước ta còn rất hạn chế. Theo Viện Nghiên cứu và Phát triển Mía Đường, ở nước ta hiện nay có khoảng 21 giống mía chủ yếu đang được trồng sản xuất như My5514; F156; Comus; Hòa Lan tím; Hòa Lan; F134; H39-3633; R570; QĐ11; QĐ15; VĐ81-3254; VĐ86-368; ROC10; ROC16; ROC22; VN84-422; VN84-4137; VN85-1427; VN85-1859;K84-200; DLM24) với năng suất từ 70 - 130 tấn/ha, trong số đó nhiều giống đã có biểu hiện thoái hóa và nhiễm bệnh. Việc nhập nội giống ồ ạt cũng là một nguyên nhân kéo theo nguồn sâu bệnh hại từ nước ngoài. Phương án nhập nội số lượng ít và sau đó sử dụng công nghệ tế bào nhân nhanh đã được đề xuất (Hà Thị Thúy và cs.2000). Ở nước ta, một số Viện nghiên cứu như Viện Di truyền nông nghiệp, Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm, Đại học Nông nghiệp Hà Nội, Viện Nghiên cứu và Phát triển Mía Đường đã có một số thành công trong nhân nhanh các giống mía mới bằng cấy mô. Tuy vậy, quy mô nhân giống còn rất hạn hẹp, phạm vi phục vụ mới chỉ khu trú ở một số địa phương. Viện Di truyền nông nghiệp đã triển khai nghiên cứu ứng dụng công nghệ nuôi cấy mô phục vụ Chương trình mía đường từ rất sớm. Viện đã công bố nhiều công trình nghiên cứu có liên quan đến các khía cạnh khác nhau của công nghệ nhân giống mía (Hà Thị Thúy và Cs,1998; 1999; 2000a). II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu - Các giống sản xuất đại trà ở khu vực miền Bắc: QĐ11, QĐ15, QĐ17, QĐ 93-159, My55-14, VĐ55, VĐ79-177, ROC16, ROC10, ROC22.... - Các giống mới nhập nội. 2.2. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp chọn giống ưu tú phục vụ nhân nhanh thông qua các giống về năng suất, trữ 840 đường, khả năng thích ứng, mùa vụ thu hoạch, vùng thích nghi, phản ứng sâu bệnh. - Phương pháp chọn cá thể trội để nhân nhanh: cao cây, dài lóng, đường kính thân, khối lượng cây, số cây hữu hiệu/khóm, mức độ sâu bệnh... - Phương pháp làm sạch bệnh và phục tráng giống thông qua nuôi cấy đỉnh sinh trưởng chồi ngọn và chồi nách. - Phương pháp chẩn đoán bệnh bằng ELISA, RT-PC ...