Ứng dụng hệ thống chiếu sáng đơn sắc trong nhân giống sản xuất cây bá bệnh (Eurycoma longifolia)

Tình hình sản xuất và tiêu thụ

Cây bá bệnh là cây dược liệu thuộc họ Thanh thất (tên khoa học là Eurycoma longifolia), có chứa các hợp chất quý như quassinoid, triterpen, các alkaloid… dùng để chữa các bệnh sốt rét, bệnh tiểu đường, kháng lại các bệnh do vi sinh vật và tăng cường chức năng sinh lý và sức khoẻ tình dục, bổ sung năng lượng cho cơ thể, giúp giảm stress, giảm mệt mỏi, tăng cường miễn dịch, ngăn ngừa khối u và phòng chống lão hóa. Trong đó, hợp chất quassinoid có khả năng tăng cường sinh lý ở nam giới, đặc biệt là nam giới sau 40 tuổi khi lượng hormon trong cơ thể giảm.

Hợp chất này có tác dụng kích thích cơ thể sản sinh nội tiết tố nam testosterone một cách tự nhiên, đây là một trong những công dụng được nghiên cứu nhiều nhất ở cây bá bệnh. Ngoài ra, cây chứa thành phần chống ung thư. Với nhiều công dụng nổi bật, cây bá bệnh đang bị khai thác ồ ạt, mất kiểm soát; hình thức khai thác chủ yếu là đào lấy rễ, vì vậy số lượng cá thể của loài cây này trong thiên nhiên bị suy giảm nhanh chóng và đối mặt với nguy cơ bị tuyệt chủng.

Hiện nay, hình thức nhân giống cây bá bệnh chủ yếu là thông qua hạt. Tuy nhiên, phương pháp này có hệ số nhân giống thấp do số lượng hạt trên cây hạn chế và mỗi năm cây chỉ cho hạt một lần, không đáp ứng kịp thời với nhu cầu thực tế. Vì vậy, việc ứng dụng công nghệ công nghệ nuôi cấy mô tế bào thực vật, cụ thể là công nghệ nuôi cấy phôi vô tính, là hướng đi phù hợp để tạo ra cây giống với số lượng lớn, đồng nhất về mặt di truyền, đáp ứng nhu cầu của thị trường về nguồn dược liệu cũng như góp phần bảo tồn loài cây này.

Bên cạnh đó, trong vi nhân giống, nguồn sáng không chỉ cần để cung cấp ánh sáng cho hệ thống nuôi cấy, mà còn phải tiết kiệm điện và không tăng nhiệt độ trong phòng nuôi cấy. Vì vậy, để tạo được quy trình nhân giống sản xuất cây bá bệnh chất lượng và hiệu quả, việc ứng dụng các thông số đèn LED (tỷ lệ đèn, cường độ ánh sáng) thích hợp cho vi nhân giống là giải pháp cần thiết.

Quy trình và phương pháp thực hiện

1. Quy trình nhân giống in vitro thông qua phôi vô tính của cây bá bệnh

Giải thích quy trình:

Nhân nhanh phôi

Phôi vô tính được cấy lên môi trường MS bổ sung 1,5 mg/l 2,4-D kết hợp với 2,5 mg/l KIN. Các bình mẫu được đặt trong phòng thử nghiệm có điều kiện chiếu sáng với điều kiện chiếu sáng bằng đèn LED trong, tỷ lệ đèn đỏ từ 80% kết hợp tỷ lệ đèn LED xanh từ 20%, cường độ ánh sáng 30 ± 2 μmol m^-2 s^-1 với nhiệt độ được duy trì ở 25 ± 2⁰C và độ ẩm của phòng thử nghiệm đảm bảo trong khoảng từ 70-80%, thời gian chiếu sáng là 12 giờ/ngày. Sau 40 ngày nuôi cấy, thu được phôi vô tính hoàn chỉnh.

Tạo cây từ phôi vô tính

Phôi vô tính được cấy trong môi trường MS bổ sung 1,0 mg/l BA. Các bình mẫu được đặt trong phòng thử nghiệm có điều kiện chiếu sáng với điều kiện chiếu sáng bằng đèn LED trong, tỷ lệ đèn LED đỏ 80% kết hợp đèn LED xanh 20%, cường độ ánh sáng 30 ± 2 μmol m^-2 s^-1 với nhiệt độ được duy trì ở 25 ± 2⁰C và độ ẩm của phòng thử nghiệm đảm bảo trong khoảng từ 70-80%, thời gian chiếu sáng là 12 giờ/ngày. Sau 40 ngày nuôi cấy, thu được cây in vitro.

Nâng cao chất lượng cây

Các cây con được cấy chuyển sang môi trường MS. Các bình mẫu được đặt trong phòng thử nghiệm có điều kiện chiếu sáng với điều kiện chiếu sáng bằng đèn LED trong, tỷ lệ đèn đỏ từ 80% kết hợp tỷ lệ đèn LED xanh từ 20%, cường độ ánh sáng 30 ± 2 μmol m^-2 s^-1 với nhiệt độ được duy trì ở 25 ± 2⁰C và độ ẩm của phòng thử nghiệm đảm bảo trong khoảng từ 70-80%, thời gian chiếu sáng là 12 giờ/ngày. Sau 40 ngày nuôi cấy, thu được cây con khoẻ mạnh để đưa ra vườn ươm.

2. Quy trình thuần dưỡng cây bá bệnh ở giai đoạn vườn ươm

Giải thích quy trình:

Cây con in vitro

Các cây con in vitro khỏe mạnh, bình thường không biến dị, có chiều cao từ 3-4 cm, được chuyển ra từ phòng nuôi cấy với nhiệt độ từ 25 ± 2⁰C sang điều kiện chiếu sáng tự nhiên để cây làm quen với các điều kiện chiếu sáng ở vườn ươm. Sau 15 ngày, thu nhận cây con đem trồng ra giá thế ở điều kiện vườn ươm.

Thuần hóa cây con

Các cây con phát triển hoàn chỉnh trong điều kiện in vitro sau 15 ngày thích nghi với điều kiện ex vitro được trồng trong bầu đất (20x20 cm) có chứa giá thể với tỷ lệ phối trộn giữa xơ dừa:tro trấu là 75:25. Chế độ che sáng là 75%. Nước được tưới theo chế độ phun sương nhằm duy trì độ ẩm cao với thời gian tưới là 2 phút/lần và số lần tưới trong ngày là 5 lần/ngày, mỗi lần cách nhau 3 giờ. Độ ẩm được duy trì từ 70-80%.

Sau 40 ngày trồng ngoài vườn, thu được cây con khỏe mạnh, có sự hình thành rễ và chồi mới được sử dụng để chuyển sang hệ thống tưới nhỏ giọt.

Chăm sóc cây con

Các cây con phát triển khỏe mạnh không bị bệnh được lựa chọn trồng trong các bầu đất có chứa giá thể với tỷ lệ phối trộn giữa xơ dừa:tro trấu là 75:25. Các cây con được cung cấp phân bón qua hệ thống tưới nhỏ giọt, với phân hoà tan có chỉ số EC là 1,2 và tần suất tưới 3 lần/ngày, thời gian mỗi lần tưới là 2 phút. Độ ẩm được duy trì từ 60-70%. Sau 40 ngày trồng ngoài vườn, thu được cây con khỏe mạnh.

Ưu điểm của công nghệ, hiệu quả kinh tế

Cây bá bệnh nhân giống thông qua phôi vô tính rất đồng đều, cho phép cung ứng một lượng lớn cây giống trong cùng một thời điểm, dễ dàng đáp ứng yêu cầu về giống của những trang trại quy mô lớn. Việc nhân giống không chỉ giúp bảo tồn cây giống quý hiếm này mà còn làm giảm áp lực về quần thể tự nhiên, tạo cơ hội phát triển cây thương mại.

Các giai đoạn nhân nhanh phôi, giai đoạn tạo cây hoàn chỉnh và giai đoạn sinh trưởng của cây bá bệnh thực hiện dưới ánh sáng LED cho hiệu quả cao (cao hơn đèn huỳnh quang), giúp tiết kiệm chi phí trong sản xuất cây giống. Cụ thể, điều kiện chiếu sáng kết hợp 80% đèn LED đỏ và 20% đèn LED xanh cho hệ số nhân phôi đạt 16,54 phôi; tỷ lệ mẫu phôi hình thành chồi cao nhất 26,67%, số chồi trung bình/mẫu đạt 0,44 chồi; các cây bá bệnh sinh trưởng tốt nhất với chiều cao cây là 4,9 cm, số lá hình thành 15,22 lá.

Quy trình thuần dưỡng cây từ điều kiện in vitro ra môi trường ex vitro xác định được các điều kiện thích hợp để tạo cây con khỏe mạnh, sức sống cao. Cây con có chiều cao 8-10 cm, có từ 3-4 lá thật, có rễ hoàn chỉnh. Cây bá bệnh in vitro và ex vitro đều có sự hiện diện của nhóm alkaloid, carbohydrate và phenolic.

Hiệu quả kinh tế khi sử dụng đèn LED:

Bảng 1. So sánh hiệu quả nhân giống cây qua phôi vô tính dưới 2 điều kiện chiếu sáng (đèn LED và đèn huỳnh quang)

Bảng 2. So sánh hiệu quả kinh tế giữa đèn LED và đèn huỳnh quang trong chiếu sáng ở phòng nuôi cấy mô

Có thể thấy, ở các giai đoạn nhân nhanh phôi, giai đoạn tạo cây hoàn chỉnh và giai đoạn sinh trưởng của cây bá bệnh khi thực hiện dưới ánh sáng LED cho hiệu quả cao hơn so với đèn huỳnh quang (Bảng 1).

Bên cạnh đó, chi phí đầu tư cho 1 vị trí bóng đèn giữa 2 loại đèn LED và đèn huỳnh quang là tương đương nhau (Bảng 2). Tuy nhiên, mức độ tiêu thụ điện của đèn LED thấp hơn so với với đèn huỳnh quang là 2,4 lần. Như vậy, khi cần sử dụng nhiều bóng, phần tiết kiệm được sẽ cao hơn nhiều.

Thông tin liên hệ chuyên gia, hỗ trợ

1. ThS. Trần Trọng Tuấn

ĐT: 0938 020 553. Email: trantrongtuan.com@gmail.com        

2. Viện Sinh học Nhiệt đới

Địa chỉ: 9/621 Xa lộ Hà Nội, Linh Trung, Thủ Đức, TP.HCM. Điện thoại: 028 2218 1635.

Lam Vân (CESTI)