Nghiên cứu tác động của nano bạc và nano sắt lên chất lượng cây giống in vitro ở một số cây trồng có giá trị kinh tế

tanshinone ở đan sâm (Salvia miltirorrhiza) [174], phenol trong cây rau đắng biển (Bacop amonnieri) [90], Artemisinin trong nuôi cấy rễ tơ cây thanh hao hoa vàng (Artemisia annua) [172]. Tuy nhiên, trong nghiên cứu này lần đầu tiên cho thấy cây sâm Ngọc Linh có nguồn gốc từ môi trường bổ sung 1,2 mg/L AgNPs cho sự sinh trưởng, phát triển và tích luỹ dược chất saponin cao hơn so với môi trường thay thế Fe-FDTA bằng 5,6 mg/L FeNPs và đối chứng.

Tóm lại, nghiên cứu này cho thấy AgNPs được sử dụng trong môi trường ra rễ in vitrolần lượt với nồng độ 0,4 mg/L và 1,2 mg/L tương ứng trên cây salem và sâm Ngọc Linh cho hiệu quả cao trong quá trình sinh trưởng, phát triển của cây con trong điều kiện ex vitro; hiệu quả nhân giống và chất lượng cây giống tốt hơn nhiều so với vi nhân giống trên môi trường bình thường và môi trường sử dụng FeNPs. Hệ rễ cây con dâu tây phát triển mạnh ngoài điều kiện ex vitro khi trong môi trường ra rễ in vitro có bổ sung 1,4 mg/L FeNPs, cho khả năng thích nghi, sinh trưởng và phát triển của cây con gia tăng một cách vượt trội tạo cây giống ex vitro có chất lượng tốt nhất và tỷ lệ sống sót cao hơn rất nhiều so với khi sử dụng môi trường không có bổ sung và có bổ sung AgNPs.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHI

Kết luận

Kết quả nghiên cứu đã cho thấy tác động tích cực của nano kim loại (AgNPs, FeNPs) lên quá trình khử trùng, sinh trưởng, phát triển và nâng cao chất lượng cây giống salem, dâu tây và sâm Ngọc Linh nuôi cấy in vitro.

0,2 g/L AgNPs trong 20 phút và 0,5 g/L AgNPs trong 15 phút trên mẫu lá cây salem; 0,2 AgNPs trong 20 phút trên mẫu lá cây dâu tây; 0,2 g/L AgNPs trong 20 phút trên mẫu lá sâm Ngọc Linh cho hiệu quả khử trùng bề mặt cũng như cảm ứng mẫu cấy cao.

1,2 mg/L AgNPs cho hiệu quả sự gia tăng số lượng tế bào salem cao nhất ở ngày nuôi cấy thứ 20 và từ ngày 16 – 20 là thời gian thích hợp nhất cho việc cấy chuyền huyền phù tế bào. 1,6 mg/L AgNPs cho hiệu quả tái sinh chồi salem đạt tối ưu nhất sau 4 tuần nuôi cấy. 1,6 mg/L AgNPs cho hiệu quả tái sinh và tăng sinh phôi sâm Ngọc Linh cao nhất sau 14 tuần nuôi cấy.

0,4 mg/L AgNPs trên cây salem; 0,5 mg/L AgNPs và 1,4 mg/L FeNPs trên cây dâu tây; 1,2 mg/L AgNPs trên cây sâm Ngọc Linh có hiệu quả cao lên quá trình tạo cây con hoàn chỉnh trong nuôi cấy in vitro. 0,4 mg/L AgNPs trên cây salem; 0,5 mg/L AgNPs trên cây dâu tây; 1,2 mg/L AgNPs trên cây sâm Ngọc Linh cho hàm lượng AgNPs hấp thu tích hợp và khí ethylene tích luỹ trong bình nuôi cấy thấp nhất có ảnh hưởng tích lên sự sinh trưởng và phát triển của các cây con nuôi cấy in vitro.

Cây con salem, dâu tây và sâm Ngọc Linh có nguồn gốc từ môi trường nuôi cấy tương ứng có bổ sung 0,4 mg/L AgNPs, được thay thế 1,4 mg/L FeNPs và có bổ sung 1,2 mg/L AgNPs cho khả năng thích nghi, sinh trưởng và phát triển tiếp theo tối ưu ở giai đoạn ex vitro.

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 195 trang tài liệu này.

Kiến nghị

1. Tiếp tục nghiên cứu các nano kim loại khác nhau lên sinh trưởng, phát triển và nâng cao chất lượng cây giống của nhiều loại cây trồng nhằm tìm ra các chất điều hoà sinh trưởng mới hay một nguồn vật liệu mới để thay thế dinh dưỡng khoáng trong môi trường nuôi cấy in vitro.

2. Phân tích sự hấp thu, vận chuyển, tích luỹ, chuyển hoá của các nano kim loại trong quá trình nuôi cấy in vitro và tác động của chúng lên các kim loại khác và hệ enzyme của thực vật.

3. Triển khai ứng dụng các nano kim loại trong vi nhân giống và canh tác giống cây trồng ở quy mô thương mại.

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH

1. Đỗ Mạnh Cường, Lê Thành Long, Hoàng Thanh Tùng, Vũ Quốc Luận, Vũ Thị Hiền, Nguyễn Thị Nhật Linh, Trương Thị Bích Phượng, Dương Tấn Nhựt (2018), Vai trò của nano bạc trong nâng cao tần suất hình thành tế bào đơn cây hoa salem (Limonium sinuatum (L.) Mill), Tạp chí Công nghệ Sinh học, 16(3), tr. 481-490.

2. Đỗ Mạnh Cường, Trương Thị Bích Phượng, Dương Tấn Nhựt (2018), Ảnh hưởng của nano bạc lên khả năng cảm ứng mô sẹo và tái sinh chồi từ mẫu lá dâu tây (Fragaria × ananassa) nuôi cấy in vitro, Tạp chí Khoa học Đại học Huế: Khoa học Tự nhiên, 127(1C), tr. 61-70.

3. Đỗ Mạnh Cường, Hoàng Thanh Tùng, Hoàng Đắc Khải, Vũ Quốc Luận, Vũ Thị Hiền, Trương Thị Bích Phượng, Dương Tấn Nhựt (2020), Nâng cao tần suất phát sinh phôi vô tính sâm Ngọc Linh (Panax vietnamensis Ha et Grushv.) thông qua khử trùng mẫu lá bằng nano bạc và bổ sung nano bạc trong môi trường nuôi cấy, Tạp chí Công nghệ Sinh học, 18(3), tr. 517-527.

4. Đỗ Mạnh Cường, Hà Thị Mỹ Ngân, Hoàng Thanh Tùng, Vũ Quốc Luận, Vũ Thị Hiền, Trương Thị Bích Phượng, Dương Tấn Nhựt (2020), Nghiên cứu ảnh hưởng của nano sắt lên sự hình thành rễ và tạo cây hoàn chỉnh của cây dâu tây (Fragaria × ananassa) và sâm Ngọc Linh (Panax vietnamensis Ha et Grushv.) nuôi cấy in vitro, Tạp chí Khoa học Công nghệ, Đại học Khoa học Huế, 17(2), tr. 93-105.

5. Do Manh Cuong, Phan Cong Du, Hoang Thanh Tung, Ha Thi My Ngan, Vu Quoc Luan, Truong Hoai Phong, Hoang Dac Khai, Truong Thi Bich Phuong, Duong Tan Nhut (2021), Silver nanoparticles as an effective stimulant in micropropagation of Panax vietnamensis–a valuable medicinal plant, Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 146, 577-588.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng việt

1. Nguyễn Thượng Dong, Trần Công Luận, Nguyễn Thị Thu Hương (2007), Sâm Việt Nam và một số cây thuốc họ nhân sâm, Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, pp. 109-110.

2. Nguyễn Ngọc Dung (1995), Nhân giống sâm Ngọc Linh (Panax vietnamensis) bằng con đường sinh học, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội, pp. 35-57.

3. Trần Hiếu, Hoàng Thanh Tùng, Cao Đăng Nguyên, Dương Tấn Nhựt (2018), Tạo nguồn mẫu in vitro cho giống chanh dây tím (Passiflora edulis Sims.) và vàng (Passiflora edulis f. flavicarpa), Tạp chí Khoa học Đại học Huế: Khoa học Tự nhiên, 127(1C), pp. 71-84.

4. Đỗ Bích Hữu (2003), Từ điển cây thuốc và động vật làm thuốc Việt Nam II, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, pp. 704-717.

5. Trần Công Khánh (1981), Thực tập hình thái và giải phẫu thực vật, Nxb Đại học và Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội, pp. 44-105.

6. Nguyen Thi Nhat Linh, Hoang Thanh Tung, Vu Thi Hien, Vu Quoc Luan, Nguyen Phuc Huy, Nguyen Hoang Loc, Duong Tan Nhut (2017), Effect of metal nanoparticles on the growth of Ngọc Linh ginseng (Panax Vietnamensis) lateral roots cultured in vitro, Hue University Journal of Science: Natural Science, 126(1C), pp. 47-56.

7. Nguyễn Đức Lượng, Lê Thị Thuỷ Tiên (2006), Công nghệ tế bào, Nxb Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, Hồ Chí Minh, pp. 375.

8. Hà Thị Mỹ Ngân, Hoàng Thanh Tùng, Ngô Đại Nghiệp, Bùi Văn Lệ, Dương Tấn Nhựt (2019), Tác động của nano bạc lên sự hạn chế khí ethylene và hoạt độ enzyme thuỷ phân trong vi nhân giống cây hoa hồng

(Rosa hybrida L. ‘baby love’), Tạp chí Công nghệ Sinh học, 17(3), pp. 505-517.

9. Hà Thị Mỹ Ngân, Trần Đào Hồng Trinh, Đỗ Mạnh Cường, Hoàng Thanh Tùng, Nguyễn Thị Nhật Linh, Phan Lê Hà Nguyễn, Vũ Thị Hiền, Vũ Quốc Luận, Bùi Văn Lệ, Dương Tấn Nhựt (2019), Hạn chế hiện tượng thuỷ tinh thể và gia tăng tỷ lệ sống cây con hoa đồng tiền (Gerbera jamesonii) nuôi cấy in vitro trong môi trường có bổ sung nano bạc, Tạp chí Công nghệ Sinh học, 17(1), pp. 115-124.

10. Dương Tấn Nhựt (2007), Công nghệ sinh học thực vật - tập 1, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội, pp. 25.

11. Dương Tấn Nhựt (2012), Thiết kế dụng cụ lấy mẫu trong nghiên cứu tái sinh và nhân giống vô tính cây dâu tây, Công nghệ Sinh học Thực vật, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội, pp. 48-59.

12. Dương Tấn Nhựt, Dương Bảo Trinh, Đỗ Mạnh Cường, Hoàng Thanh Tùng, Nguyễn Phúc Huy, Vũ Thị Hiền, Vũ Quốc Luận, Lê Thị Thu Hiền, Nguyễn Hoài Châu (2018), Khảo sát nano bạc làm chất khử trùng mẫu mới trong nhân giống vô tính cây african violet (Saintpaulia ionantha H. WENDL.), Tạp chí Công nghệ Sinh học, 16(1), pp. 87-97.

13. Dương Tấn Nhựt, Hồ Thanh Tâm, Nguyễn Thị Thanh Hiền, Lê Kim Cương, Vũ Quốc Luận, Nguyễn Bá Nam, Nguyễn Phúc Huy, Vũ Thị Hiền, Trịnh Thị Hương, Nguyễn Hồng Hoàng, Nguyễn Xuân Tuấn, Nguyễn Thanh Sang, Nguyễn Việt Cường, Đỗ Mạnh Cường, Nguyễn Hoài Châu, Ngô Quốc Bưu (2014), Khảo sát ảnh hưởng của nano bạc lên sự sinh trưởng và phát triển của cây cúc, dâu tây, đồng tiền nuôi cấy in vitro, Tạp chí Công nghệ Sinh học, 12(1), pp. 103-111.

14. Dương Tấn Nhựt, Hoàng Thanh Tùng, Lương Thiện Nghĩa, Nguyễn Duy Anh, Nguyễn Phúc Huy, Nguyễn Bá Nam, Nguyễn Quốc Luận, Nguyễn Thị Hiền (2017), Nano bạc trong khử trùng môi trường nuôi cấy in vitro

cây hoa cúc (Chrysanthemum morifolium Ramat. cv. JIMBA), Tạp chí Công Nghệ Sinh học, 15(2), pp. 1-9.

15. Dương Tấn Nhựt, Hoàng Xuân Chiến, Nguyễn Bá Trực, Nguyễn Bá Nam, Trần Xuân Tình, Vũ Quốc Luận, Nguyễn Văn Bình, Vũ Thị Hiền, Trịnh Thị Hương, Nguyễn Cửu Thành Nhân, Lê Nữ Minh Thùy, Lý Thị Mỹ Nga, Thái Thương Hiền, Nguyễn Thành Hải (2010), Nhân giống vô tính cây sâm Ngọc Linh (Panax vietnamensis Ha et Grushv.), Tạp chí Công nghệ Sinh học, 8(3B), pp. 1211-1219.

16. Dương Tấn Nhựt, Nguyễn Việt Cường, Hoàng Thanh Tùng, Nguyễn Thị Thanh Hiền, Đỗ Mạnh Cường, Vũ Thị Hiền, Nguyễn Bá Nam, Nguyễn Phúc Huy, Vũ Quốc Luận, Nguyễn Hoài Châu, Ngô Quốc Bưu (2015), Nghiên cứu sự sinh trưởng và phát triển của cây cúc (Chrysanthemum spp.) in vitro trên môi trường có sử dụng nano sắt, Tạp chí Khoa học và Phát triển, 13(7), pp. 1162- 1172.

17. Nguyễn Quang Thạch, Nguyễn Thi Lan Anh, Phạm Kim Ngọc, Trần Văn Minh, Nguyễn Thị Phương Thảo (2009), Công nghệ tế bào, cơ sở công nghệ sinh học - tập 3, Nxb Giáo dục, Hà Nội, pp. 548.

18. Hoàng Thanh Tùng, Nguyễn Phúc Huy, Nguyễn Bá Nam, Nguyễn Quốc Luận, Nguyễn Thị Hiền, Trương Thị Bích Phượng, Dương Tấn Nhựt (2016), Tác động của nano bạc lên khả năng tăng trưởng của cây cúc trong hệ thống vi thuỷ canh, Tạp chí Công nghệ Sinh học, 14(3), pp. 461- 471.

19. Nguyễn Văn Uyển (2006), Những phương pháp công nghệ sinh học thực vật, Nxb Nông nghiêp, Hà Nội, pp. 65.

20. Vũ Văn Vụ, Vũ Thanh Tâm, Hoàng Minh Tấn (2007), Sinh lý học thực vật, Nxb Giáo dục, Hà Nội, pp. 74.

Tiếng Anh

21. Abbas K.H., Al-Sallihy A.A.M., Inrahim K.M. (2017), Contamination free callus cultures in strawberry (Fragaria× ananassa Dutch cv.), International Journal of Chemtech Research, 10(9), pp. 633-640.

22. Abdi G., Salehi H., Khosh-Khui M. (2008), Nano silver: a novel nanomaterial for removal of bacterial contaminants in valerian (Valeriana officinalis L.) tissue culture, Acta Physiologiae Plantarum, 30(5), pp. 709-714.

23. Aghdaei M., Salehi H., Sarmast M.K. (2012), Effects of silver nanoparticles on Tecomella undulata (Roxb.) Seem. micropropagation, Advances in Horticultural Science, 21(6), pp. 21-24.

24. Alharby H.F., Metwali E.M.R., Fuller M.P., Aldhebiani A.Y. (2016), Impact of application of zinc oxide nanoparticles on callus induction, plant regeneration, element content and antioxidant enzyme activity in tomato (Solanum lycopersicum Mill.) under salt stress, Archives of Biological Sciences, 68(4), pp. 723-735.

25. Almeelbi T.B., Bezbaruah A.N. (2012), Aqueous phosphate removal using nanoscale zero-valent iron, Journal of Nanoparticle Research, 14(1), pp. 1497-1500.

26. Amuamuha L., Pirzad A., Hadi H. (2012), Effect of varying concentrations and time of nanoiron foliar application on the yield and essential oil of Pot marigold, International Research Journal of Applied and Basic Sciences, 3(10), pp. 2085-2090.

27. Arab M.M., Yadollahi A., Hosseini-Mazinani M., Bagheri S. (2014), Effects of antimicrobial activity of silver nanoparticles on in vitro establishment of G × N15 (hybrid of almond × peach) rootstock, Journal of Genetic Engineering and Biotechnology, 12(2), pp. 103-110.