Sự tăng trưởng và tích lũy hợp chất thứ cấp của cây diệp hạ châu đắng nuôi cấy quang tự dưỡng trong điều kiện môi trường giàu CO2

Nghiên cứu vai trò của khí CO2 lên sự tăng trưởng và tích lũy hợp chất thứ cấp của cây diệp hạ châu đắng in vitro không chỉ có lợi cho việc sản xuất cây in vitro, mà còn cho việc sản xuất hợp chất thứ cấp từ cây in vitro. Đốt thân mang 1 lá của cây diệp hạ châu đắng được nuôi cấy in vitro quang tự dưỡng với mật độ 4 đốt/hộp Magenta GA-7 (V = 370 ml). Nắp hộp có hai lỗ (Φ = 1 cm) và được dán màng Millipore (Φ = 0,45 µm). Môi trường nuôi cấy gồm khoáng đa lượng MS bằng 1/2, vi lượng MS, không bổ sung đường và vitamin. Đốt thân được nuôi 45 ngày trong buồng nuôi cây Percival ở một trong hai nồng độ CO2 (400 µmol mol-1 hoặc 1200 µmol mol-1 ), dưới cường độ ánh sáng 160 µmol m-2 s -1 , thời gian chiếu sáng 16 h d-1 , nhiệt độ trong giai đoạn chiếu sáng/tối là 27/22oC và ẩm độ tương đối là 50%. Cây in vitro ngày thứ 45 được đem ra vườn ươm trồng trong 32 ngày. Cây diệp hạ châu đắng tăng trưởng tốt hơn ở nồng độ CO2 cao trong cả giai đoạn in vitro lẫn ex vitro, gia tăng trọng lượng tươi và khô cũng như đường kính thân và chiều dài rễ đều lớn hơn ở công thức có 1200 µmol mol-1 CO2. Các hợp chất lignan của cây diệp hạ châu đắng in vitro, bao gồm phyllanthin, hypophyllanthin và niranthin, có hàm lượng (tương ứng 1,27, 0,51 và 2,01 mg g-1 khô) đều cao hơn so với cây ở nồng độ CO2 thấp (tương ứng 0,57, 0,45 và 1,05 mg g-1 khô) ở ngày thứ 45.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sự tăng trưởng và tích lũy hợp chất thứ cấp của cây diệp hạ châu đắng nuôi cấy quang tự dưỡng trong điều kiện môi trường giàu CO2TẠP CHÍ SINH HỌC, 2012, 34(3SE): 249-256 SỰ TĂNG TRƯỞNG VÀ TÍCH LŨY HỢP CHẤT THỨ CẤP CỦA CÂY DIỆP HẠ CHÂU ĐẮNG NUÔI CẤY QUANG TỰ DƯỠNG TRONG ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG GIÀU CO2 Phạm Minh Duy1, Nguyễn Như Hiến1, Hoàng Ngọc Nhung1 Nguyễn Du Sanh2, Nguyễn Thị Quỳnh1* (1) Viện Sinh học Nhiệt đới, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, (*)qtnguyen_vn@yahoo.com (2) Trường đại học Khoa học tự nhiên tp Hồ Chí Minh TÓM TẮT: Nghiên cứu vai trò của khí CO2 lên sự tăng trưởng và tích lũy hợp chất thứ cấp của cây diệp hạ châu đắng in vitro không chỉ có lợi cho việc sản xuất cây in vitro, mà còn cho việc sản xuất hợp chất thứ cấp từ cây in vitro. Đốt thân mang 1 lá của cây diệp hạ châu đắng được nuôi cấy in vitro quang tự dưỡng với mật độ 4 đốt/hộp Magenta GA-7 (V = 370 ml). Nắp hộp có hai lỗ (Φ = 1 cm) và được dán màng Millipore (Φ = 0,45 µm). Môi trường nuôi cấy gồm khoáng đa lượng MS bằng 1/2, vi lượng MS, không bổ sung đường và vitamin. Đốt thân được nuôi 45 ngày trong buồng nuôi cây Percival ở một trong hai nồng độ CO2 (400 µmol mol-1 hoặc 1200 µmol mol-1), dưới cường độ ánh sáng 160 µmol m-2 s-1, thời gian chiếu sáng 16 h d-1, nhiệt độ trong giai đoạn chiếu sáng/tối là 27/22o C và ẩm độ tương đối là 50%. Cây in vitro ngày thứ 45 được đem ra vườn ươm trồng trong 32 ngày. Cây diệp hạ châu đắng tăng trưởng tốt hơn ở nồng độ CO2 cao trong cả giai đoạn in vitro lẫn ex vitro, gia tăng trọng lượng tươi và khô cũng như đường kính thân và chiều dài rễ đều lớn hơn ở công thức có 1200 µmol mol-1 CO2. Các hợp chất lignan của cây diệp hạ châu đắng in vitro, bao gồm phyllanthin, hypophyllanthin và niranthin, có hàm lượng (tương ứng 1,27, 0,51 và 2,01 mg g-1 khô) đều cao hơn so với cây ở nồng độ CO2 thấp (tương ứng 0,57, 0,45 và 1,05 mg g-1 khô) ở ngày thứ 45. Từ khóa: Phyllanthus amarus, dioxit cacbon, hợp chất thứ cấp, hiệu suất quang hợp thuần, ex vitro, in vitro, quang tự dưỡng.MỞ ĐẦU trên đồng ruộng ở một số tỉnh như Phú Yên và Xu hướng phát triển hiện nay của nền y học Lâm Đồng. Mặc dù vậy, phương pháp canh táctrên thế giới là quay về nghiên cứu và sử dụng bằng gieo hạt có hiệu quả chưa cao vì tỷ lệ nảynhững loại thuốc bào chế từ các loài cây dược mầm thấp, chất lượng cây giống không đồngliệu trong thiên nhiên. Cây diệp hạ châu đắng đều, hạt bị nhiễm bệnh... Phương pháp nuôi cấy[Phyllanthus amarus (Shumm. et Thonn.)] thuộc mô có tiềm năng ứng dụng nhằm cung cấp mộthọ Thầu dầu (Euphorbiaceae), là một trong lượng lớn cây giống đồng đều, sạch bệnh,những loài cây dược liệu đang rất được chú ý vì nhưng vẫn còn một số nhược điểm như cây connhững dược tính quan trọng như chống virus và chịu sáng kém, thoát hơi nước nhanh, dễ chếtbảo vệ gan. Loài cây này sống phổ biến ở các khi ra vườn ươm khiến cho việc ứng dụngvùng nhiệt đới và cận nhiệt đới của châu Phi, phương pháp này trong sản xuất vẫn còn hạnchâu Mỹ và châu Á, trong đó có Việt Nam. Diệp chế. Nhiều nghiên cứu đã xác định rằng, nhữnghạ châu đắng có chứa rất nhiều hợp chất thứ cấp nhược điểm trên bắt nguồn từ việc cây đượccó dược tính, trong đó, quan trọng nhất là các nuôi cấy trên môi trường có đường, trong bìnhlignan chỉ có ở chi Phyllanthus như phyllanthin, kín, khiến cho cây quang hợp kém, có nhiều bấthypophyllanthin và niranthin. Nhiều nghiên cứu thường về sinh lý [6].đã khẳng định, những loại lignan này có khả Phương pháp nuôi cấy mô quang tự dưỡngnăng ức chế kháng nguyên bề mặt HBsAg của là một phương pháp mới, ra đời vào những nămvirus HBV [4], giảm đau [5], tăng loại thải uric 80 của thế kỷ XX. Phương pháp này cho phépacid [9] và bảo vệ tế bào gan [7, 2]. cây in vitro tự quang hợp và sinh trưởng trong Để phục vụ cho việc nghiên cứu và sản xuất điều kiện gần tương tự như ex vitro, giúp giảmdược liệu ở Việt Nam, cây diệp hạ châu đắng đã những bất thường về hình thái và sinh lý củabắt đầu được đưa vào trồng với số lượng lớn cây mà phương pháp truyền thống thường gây 249 Pham Minh Duy et al.ra. Nuôi cấy mô quang tự dưỡng có tiềm năng Cây diệp hạ châu đắng in vitro được đưa raứng dụng trong việc cung cấp nguồn giống cho điều kiện vườn ươm trong 32 ngày. Mỗi côngcanh tác đối với cây diệp hạ châu đắng nói riêng thức gồm 10 cây với 3 lần lặp lại. Cây đượcvà cây dược liệu nói chung và xa hơn nữa là trồng vào bầu đất chứa giá thể là đất sạchtrong việc sản xuất hợp chất thứ cấp in vitro từ Lavamix (công ty TNHH TM & DV Hữuloài cây này. Tuy nhiên, để tối ưu hóa quy trình Thuận) trộn với perlite theo tỉ lệ 3:2 và đặt dướisản xuất, cần phải có những nghiên cứu chi tiết điều kiện CO2 không khí, ánh sáng (60 µmolvề ảnh hưởng của các yếu tố môi trường vật lý m-2 s-1 lúc 8 giờ, 127 µmol m-2 s-1 lúc 12 giờ, 33in vitro, trong đó, có nồng độ CO2 không khí lên µmol m-2 s-1 lúc 16 giờ), nhiệt độ trung bìnhsự tăng trưởng và tích lũy hợp chất thứ cấp ở trong ngày 32,5oC, độ ẩm tương đối trung bìnhcây diệp hạ châu đắng trong điều kiện nuôi cấy 54%. Cây được phun sương giảm dần từ 5mô quang tự dưỡng. lần/ngày, mỗi lần 15 phút cho đến khi ngưng phun sương từ ngày 15 trở đi và được thay thếPHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...