Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu ứng dụng phương pháp công nghệ sinh học và truyền thống trong nhân giống, tạo sinh khối rễ và trồng trọt cây đan sâm (Salvia miltiorrhiza Bunge) tại Gia Lâm, Hà Nội

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM<br /> <br /> LÊ TIẾN VINH<br /> <br /> NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP CÔNG NGHỆ<br /> SINH HỌC VÀ TRUYỀN THỐNG TRONG NHÂN GIỐNG,<br /> TẠO SINH KHỐI RỄ VÀ TRỒNG TRỌT CÂY ĐAN SÂM<br /> (SALVIA MILTIORRHIZA BUNGE) TẠI GIA LÂM, HÀ NỘI<br /> <br /> CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC CÂY TRỒNG<br /> MÃ SỐ: 62.62.01.10<br /> <br /> TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ<br /> <br /> HÀ NỘI - 2016<br /> <br /> Công trình hoàn thành tại:<br /> HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM<br /> Ngƣời hƣớng dẫn: 1. PGS. TS. NGUYỄN PHƢƠNG THẢO<br /> 2. TS. NINH THỊ PHÍP<br /> <br /> Phản biện 1: PGS.TS. ĐOÀN THỊ THANH NHÀN<br /> Hội Sinh học<br /> <br /> Phản biện 2: PGS.TS. PHAN HỮU TÔN<br /> Học viện Nông nghiệp Việt Nam<br /> <br /> Phản biện 3: TS. TRẦN NGỌC HÙNG<br /> Viện Nghiên cứu Rau quả<br /> <br /> Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Học viện họp tại:<br /> Học viện Nông nghiệp Việt Nam<br /> Vào hồi<br /> <br /> giờ, ngày<br /> <br /> tháng<br /> <br /> năm 2016<br /> <br /> Có thể tìm hiểu luận án tại thƣ viện:<br /> - Thƣ viện Quốc gia Việt Nam<br /> - Thƣ viện Học viện Nông nghiệp Việt Nam<br /> <br /> PHẦN 1. MỞ ĐẦU<br /> 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> Đan sâm (Salvia miltiorrhiza Bunge) cây thuốc quý trong y học cổ truyền,<br /> dùng làm thuốc được ghi đầu tiên trong sách "Bản kinh". Các nghiên cứu y học<br /> hiện đại cho thấy Đan sâm đặc biệt tốt cho tim mạch. Nhu cầu sử dụng dược liệu<br /> Đan sâm trong hai thập kỷ gần đây gia tăng nhanh chóng. Nếu như năm 1998, nhu<br /> cầu Đan sâm trên thế giới mới chỉ ở mức 4.500 tấn/năm thì nay con số đã lên tới<br /> 15.000 tấn/năm (Qin, 2006).<br /> Mặc dù giá trị và nhu cầu Đan sâm tăng cao như vậy nhưng diện tích trồng<br /> cây Đan sâm ở Việt Nam còn rất hạn chế, không đủ cung cấp cho nhu cầu dược liệu<br /> Đan sâm trong nước. Để đáp ứng về dược liệu Đan sâm, đẩy mạnh nhân nuôi là con<br /> đường tất yếu. Bên cạnh phương pháp nhân giống truyền thống, ứng dụng công<br /> nghệ sinh học để nhân giống và nhân nuôi sinh khối cây dược liệu là hướng đi mới<br /> và đúng đắn nhằm khắc phục những hạn chế trong sản xuất truyền thống. Nhân<br /> giống vô tính in vitro có nhiều ưu điểm như hệ nhân giống cao, cây giống giữ<br /> nguyên được các đặc tính của cây mẹ, đồng đều, sạch bệnh, sức sống cao khi đưa ra<br /> trồng trên đất… nên đã và đang được ứng dụng rộng rãi vào sản xuất nhiều loại cây<br /> trồng, trong đó có cây dược liệu. Phương pháp nuôi cấy rễ tơ với những ưu điểm<br /> vượt bậc như như rễ phát triển nhanh, không hướng đất, không phụ thuộc vào chất<br /> điều hòa tăng trưởng ngoại sinh, bền vững về mặt di truyền và tổng hợp hợp chất<br /> thứ cấp với hàm lượng cao hơn hoặc bằng với cây mẹ, tạo sinh khối lớn. Hơn nữa,<br /> gần đây sự phát triển hệ thống bioreactor mở ra nhiều triển vọng trong việc nuôi<br /> cấy rễ ở quy mô công nghiệp (Guillon et al., 2006). Tại Việt Nam chưa có bất kỳ<br /> công trình nghiên cứu nào áp dụng các kỹ thuật công nghệ sinh học vào sản xuất<br /> cây giống và nhân nuôi sinh khối rễ Đan sâm nhằm thu nhận các hợp chất thứ cấp.<br /> Do vậy, đề tài này được tiến hành có ý nghĩa lớn về mặt khoa học và thực tiễn.<br /> 1.2. MỤC TIÊU<br /> 1.2.1. Mục tiêu chung<br /> Đề xuất quy trình kỹ thuật nhân giống in vitro cây Đan sâm có hệ số nhân<br /> cao, chất lượng cây giống tốt và các biện pháp kỹ thuật tối ưu để trồng cây Đan<br /> sâm ngoài đồng ruộng. Đồng thời, tạo được các dòng tế bào rễ tơ Đan sâm và xác<br /> định được một số yếu tố môi trường ảnh hưởng đến việc nhân nuôi rễ tơ in vitro<br /> làm tiền đề cho việc xây dựng qui trình sản xuất các hợp chất thứ cấp phục vụ công<br /> nghiệp dược liệu ở Việt Nam.<br /> 1.2.2. Mục tiêu cụ thể<br /> (1) Xác định được các thông số kỹ thuật trong quy trình nhân giống in vitro cây<br /> Đan sâm.<br /> (2) Xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chuyển gen nhờ vi<br /> khuẩn Agrobacterium rhizogenes nhằm tạo được các dòng rễ tơ cây Đan sâm và<br /> một số thông số của quá trình nhân nuôi sinh khối rễ tơ Đan sâm.<br /> 1<br /> <br /> (3) Xác định được các biện pháp kỹ thuật (thời vụ, mật độ trồng, dinh dưỡng)<br /> thích hợp cho sinh trưởng, phát triển, năng suất và chất lượng dược liệu rễ cây Đan sâm.<br /> 1.3. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN<br /> Nghiên cứu đã xác định được các yếu tổ ảnh hưởng đến quá trình nhân nhanh<br /> in vitro cây Đan sâm, từ đó xây dựng được quy trình vi nhân giống cây Đan sâm có<br /> hệ số nhân giống cao, chất lượng cây giống tốt, đáp ứng nhu cầu cây giống Đan<br /> sâm hiện nay trên thị trường. Đồng thời, nghiên cứu đã thiết lập được quá trình tạo<br /> và nhân nuôi sinh khối rễ tơ cây Đan sâm trong điều kiện in vitro, góp phần chủ<br /> động tạo ra nguồn dược liệu Đan sâm sạch, chất lượng cao và làm tiền đề cho quy<br /> trình sản xuất các hợp chất có hoạt tính sinh học từ cây Đan sâm. Đề tài cũng cũng<br /> đã xác định được một số biện pháp kỹ thuật trồng trọt ảnh hưởng đến năng suất,<br /> chất lượng dược liệu Đan sâm, góp phần xây dựng quy trình trồng trọt cây Đan sâm<br /> cho hiệu quả kinh tế cao. Do vậy, có thể nói, đây là nghiên cứu đầu tiên tại Việt<br /> Nam một cách có hệ thống và công phu về nhân giống in vitro, in vivo cây Đan<br /> sâm, cảm ứng và nhân nuôi rễ tơ cây Đan sâm.<br /> 1.4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI<br /> 1.4.1. Ý nghĩa khoa học<br /> Đề tài cung cấp những dẫn liệu khoa học về nghiên cứu cây Đan sâm và xây<br /> dựng cơ sở lý luận cho việc nhân giống in vitro và sản xuất sinh khối cây Đan sâm<br /> bằng công nghệ sinh học và công nghệ truyền thống. Từ đó, góp phần giúp cho các<br /> nhà khoa học dễ dàng tìm hiểu và nghiên cứu các loại cây này trong tương lai.<br /> 1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn<br /> Kết quả của đề tài là cho phép hình thành được: (1) Quy trình nhân giống in<br /> vitro; (2) Quy trình tạo, nhân nuôi sinh khối rễ tơ cây Đan sâm và (3) Các biện pháp<br /> kỹ thuật trồng trọt. Các quy trình, kỹ thuật trên có khả năng ứng dụng thực tiễn cao,<br /> góp phần chủ động di thực, bảo tồn, phát triển được nguồn giống cây dược liệu quý<br /> Đan sâm tại Việt Nam. Bên cạnh đó, các sản phẩm do đề tài tạo ra bao gồm nguồn cây<br /> giống chất lượng cao và lượng sinh khối rễ lớn. Như vậy, đây là những đóng góp thiết<br /> thực, góp phần quan trọng trong việc phát triển dược liệu Đan sâm một cách chủ động,<br /> bền vững ở nước ta. Chính vì vậy, đề tài có ý nghĩa thực tiễn cao.<br /> PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU<br /> 2.1. GIỚI THIỆU VỀ CÂY ĐAN SÂM<br /> 2.1.1. Nguồn gốc<br /> Cây Đan sâm có tên khoa học là Salvia miltiorrhiza Bunge thuộc ngành Hạt<br /> kín – Angiospermae, lớp 2 lá mầm - Dicotyledones, phân lớp Cúc - Asteridae, bộ Hoa<br /> môi – Lamiales, họ Hoa môi – Lamiaceae, chi Salvia.<br /> Đan sâm (Salvia miltiorrhiza Bunge) còn được biết đến với tên gọi là Radix<br /> Salviae Miltiorrhizae, huyết sâm, huyết căn, xôn đ … là một loài thực vật sống lâu<br /> năm, loài bản địa của cả Trung Quốc và Nhật Bản.<br /> 2<br /> <br /> 2.1.2. Đặc điểm thực vật học<br /> Đan sâm là cây thảo, lâu năm, cao khoảng 30 – 70 cm. Thân phát triển thẳng<br /> đứng và vuông cạnh, phía trên thân cây phân nhánh. Toàn thân được bao phủ bởi<br /> lớp lông mềm màu vàng và lông tuyến. Lá kép lông chim lẻ mọc đối, 3-5 lá chét, lá<br /> chét giữa thường lớn hơn. Chùm hoa ô tròn, mọc ở đầu cành hoặc trên nách lá, gồm<br /> nhiều vòng chỗ dày, chỗ thưa xếp thành tầng dọc, dài 10 – 15 cm.<br /> Đan sâm có 13 – 21 rễ đ , được phát triển từ thân rễ chính. Rễ Đan sâm nh<br /> dài hình trụ, dài 10 – 20 cm, đường kính 0,5 – 1,5 cm, ăn sâu xuống đất, cong queo,<br /> có khi phân nhánh và có rễ con dạng tua nh . Rễ có màu đ tươi, mặt ngoài nhăn<br /> nheo tạo thành rãnh nh song song xuôi theo chiều dài của rễ (Đỗ Tất Lợi, 2004).<br /> 2.1.3. Phân bố<br /> Tại Trung Quốc, Đan sâm được trồng ở tỉnh Tứ Xuyên khoảng 100 năm về<br /> trước (Wang et al., 2004) và được trồng phổ biến ở các tỉnh Sơn Đông, Hà Nam, Hà<br /> Bắc, Liêu Ninh, Giang Tô, Chiết Giang, Giang Tây, Tứ Xuyên, Hồ Bắc, Quý Châu,<br /> Quảng Đông, Sơn Tây. Đan sâm được di thực vào Việt Nam khoảng những năm<br /> 1960, được trồng ở Tam Đảo (Vĩnh Phúc), Văn Điển (Hà Nội), Bắc Hà (Lào Cai) và<br /> một số vườn thuốc khác. Hiện nay, Đan sâm được chú ý phát triển để nhân rộng tại<br /> Trại Tam Đảo, Sapa và Trung tâm nghiên cứu trồng chế biến cây thuốc Hà Nội.<br /> 2.1.4. Yêu cầu điều kiện sinh thái của cây Đan sâm<br /> Nhiệt độ thích hợp cho hạt Đan sâm nảy mầm là 15 - 25oC, cây sinh trưởng, phát<br /> triển tốt ở nhiệt độ 20 - 26oC. Cây ngừng sinh trưởng khi nhiệt độ không khí dưới 10oC<br /> (Shu et al., 2004).<br /> Giống với cây thuộc họ hoa môi, Đan sâm là cây ưa sáng thích hợp trồng có<br /> ánh nắng chiếu trực tiếp.<br /> Nước đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của cây Đan sâm, ảnh<br /> hưởng đến sự hấp thu và sử dụng các chất dinh dưỡng đất và điều chỉnh sự phát<br /> triển rễ.<br /> Các đặc tính nhu cầu nước và hiệu quả sử dụng nước của cây Đan sâm trong<br /> điều kiện đất đai khác nhau đã được nghiên cứu. Nước cần thiết trong toàn bộ chu<br /> kỳ tăng trưởng của cây, nhu cầu nhiều nhất thường xảy ra từ tháng sáu đến tháng<br /> tám và độ ẩm đất nên được duy trì mức tối đa khoảng 70% ở các giai đoạn (Gao et<br /> al., 2004).<br /> Các nguyên tố vô cơ trong rễ Đan sâm, được thu thập từ khu vực sản xuất<br /> khác nhau, và các tính chất hóa lý của đất ở các vùng đã được phân tích. Các thuộc<br /> tính chính của đất trồng Đan sâm trong khu vực sản xuất khác nhau là thịt pha cát<br /> và sét, và độ pH của đất trong khoảng 6,0 - 8,7. Không có thành phần chính rõ ràng<br /> cho sự phát triển của Đan sâm đã được tìm thấy trong đất. Do đó, Đan sâm có khả<br /> năng thích ứng tốt trong môi trường sinh thái đất khác nhau (Zhao et al., 2004).<br /> 3<br /> <br />