Luận văn Tìm hiểu sự tạo mô sẹo và phát sinh hình thái cây mướp đắng (momordica charantia L.) trong nuôi cấy Invitro

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN TRẦN THỊ PHƯƠNG HẠNH TÌM HIỂU SỰ TẠO MÔ SẸO VÀ PHÁT SINH HÌNH THÁI CÂY MƯỚP ĐẮNG(momordica charantia L.)TRONG NUÔI CẤY IN VITRO LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC BUÔN MA THUỘT, NĂM 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN TRẦN THỊ PHƯƠNG HẠNH TÌM HIỂU SỰ TẠO MÔ SẸO VÀ PHÁT SINH HÌNH THÁI CÂY MƯỚP ĐẮNG(momordica charantia l.)TRONG NUÔI CẤY IN VITRO Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số : 60.42.30 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Du Sanh BUÔN MA THUỘT, NĂM 2010 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Người cam đoan Trần Thị Phương Hạnh ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn tất luận văn này, em xin chân thành cảm ơn Thầy TS. Nguyễn Du Sanh, người thầy đã dìu dắt em từ những buổi đầu khi em mới tốt nghiệp đại học, đã tận tình hướng dẫn, động viên trong lúc khó khăn, truyền đạt những kiến thức, những kinh nghiệm quí báu trong quá trình làm đề tài và học tập cũng như trong cuộc sống. Suốt thời gian qua, thầy đã giảng dạy cho em rất nhiều kiến thức, em ngày càng hiểu thêm và có niềm tin vào bản thân mình hơn trong quá trình lên lớp. Thầy TS. Lê Thương, Cô TS. Võ Thị Phương Khanh, Cô Ths. Nguyễn Thị Thu, Thầy PGS.TS. Nguyễn Anh Dũng, các thầy cô trong Bộ môn SHCS, SHTN, SHTV đã giảng dạy, tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong học tập và công tác. Thầy TS. Phan Văn Tân, đã giảng dạy, bồi dưỡng những kiến thức sinh lý thực vật, giúp em tập làm quen với nghiên cứu khoa học và truyền đạt kinh nghiệm sống thật bổ ích. Các thầy, cô trong Hội đồng đã đọc, nhận xét và đưa ra những ý kiến quí báu về luận văn. Thầy PGS. TS. Bùi Trang Việt, đã tạo điều kiện thuận lợi trong thời gian em học tập và làm luận văn tại trường Đại học KHTNTPHCM. Thầy Hoang, cô Hương, cô Tú, cô Xuân, thầy Kiệt, chị Hiền, anh Kiệt, Chị Hương và các bạn lớp cao học K18, trường Đại học KHTNTPHCM đã giúp đỡ trong suốt thời gian làm luận văn. Chị Tuyến, anh Sỹ, chị Thanh, Bốn, Định, Vũ Duyên, anh Huệ, Duyên và các anh chị lớp cao học SHTN K2 đã động viên, giúp đỡ trong quá trình học tập và làm đề tài tốt nghiệp. Các thầy cô ở phòng Đào tạo sau Đại học đã tạo điều kiện thuận lợi trong thời gian học tập. iii Cuối cùng, con xin chân thành cảm ơn đến ba Tường, mẹ Tham, mẹ Đông đã luôn yêu thương, chăm sóc con. Cảm ơn gia đình chị Lan, gia đình chị Hằng. Cảm ơn anh Thảo, người bạn đời luôn ở bên chia sẻ, động viên, giúp đỡ em. Cảm ơn con, Anh Tuấn là niềm tin, thương yêu cho mẹ phấn đấu. Trần Thị Phương Hạnh iv DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT 2,4-D : 2,4-dichlorophenoxyacetic acid AIA : Indol-3acetic acid BA : Benzyladenine CĐHH : Cường độ hô hấp ĐTD : Đốt tử diệp (đốt thân mang tử diệp) TD : Tử diệp HD : Trụ hạ diệp MS : Murashige và Skoog (1962) GTTLT : Gia tăng trọng lượng tươi GTTLK : Gia tăng trọng lượng khô v MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết ..................................................................................................... 1 2. Mục tiêu của đề tài ............................................................................................ 1 3. Ý nghĩa khoa học ............................................................................................... 2 4. Ý nghĩa thực tiễn ............................................................................................... 2 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu chung về cây mướp đắng .............................................................. 3 1.1.1 Vị trí phân loại .......................................................................................... 3 1.1.2 Đặc tính sinh học ....................................................................................... 3 1.1.2.1 Mô tả hình thái ....................................................................................... 3 1.1.2.2 Điều kiện sống và phân bố ...................................................................... 3 1.1.2.3 Sâu bệnh ................................................................................................. 4 1.1.3 Thành phần và tác dụng các hợp chất tự nhiên của cây mướp đắng ........... 4 1.2. Sự tạo mô sẹo và phát sinh hình thái ............................................................ 6 1.2.1 Sự tạo mô sẹo ........................................................................................... 6 1.2.2 Sự phát sinh hình thái ................................................................................ 7 1.2.3 Vai trò của các chất điều hòa sinh trưởng thực vật ........................................... 9 1.2.3.1 Auxin .............................................................................................................. 9 1.2.3.2 Cytokinin ........................................................................................................ 10 1.2.3.3 Sự phối hợp auxin và cytokinin trong phát sinh cơ quan .............................. 11 1.2.2.4. Giberelin ........................................................................................................ 12 1.2.2.5. Acid abcisic (ABA) ....................................................................................... 12 1.2.2.6. Ethylen .......................................................................................................... 12 1.2.3 Một số yếu tố khác ảnh hưởng đến sự phát sinh hình thái thực vật .................. 13 1.2.3.1 Tuổi của mô cấy ............................................................................................. 13 vi 1.2.3.2. Ánh sáng ........................................................................................................ 13 1.2.3.3. Nhiệt độ ......................................................................................................... 13 1.3 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước ......................................... 13 1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới ............................................................ 13 1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước ............................................................... 15 Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊM CỨU 2.1 Nội dung nghiên cứu ............................................................................................ 16 2.2 Vật liệu nghiên cứu .............................................................................................. 16 2.3 Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................... 18 2.3.1 Thí nghiệm khử trùng mẫu cấy ........................................................................ 18 2.3.2 Thí nghiệm tạo mô sẹo từ các nguồn mẫu của cây mướp đắng ........................ 18 2.3.3 Thí nghiệm tạo chồi từ mô sẹo và tạo rễ từ những chồi thu nhận .......................... 24 2.3.4 Thí nghiệm khả năng thích ứng của cây con ngoài vườn ươm ........................ 26 2.3.5 Đo cường độ hô hấp ......................................................................................... 26 2.3.6 Xử lý số liệu ..................................................................................................... 26 Chương 3 KẾT QUẢ 3.1 Ảnh hưởng của nồng độ các chất khử trùng và thời gian khử trùng lên mẫu hột mướp đắng ........................................................................................... 27 3.2 Sự tạo mô sẹo ............................................................................................... 28 3. 2.1 Sự hình thành và tăng trưởng mô sẹo từ các nguồn mẫu .......................... 28 3.2.1.1 Sự hình thành và tăng trưởng của mô sẹo từ lá ...................................... 28 3.2.1.2 Sự hình thành và tăng trưởng của mô sẹo từ lớp mỏng đốt tử diệp .................... 31 3.2.1.3 Sự hình thành và tăng trưởng của mô sẹo từ lớp mỏng tử diệp ..................... 34 3.2.1.4 Sự hình thành và tăng trưởng của mô sẹo từ lớp mỏng trụ hạ diệp ............... 37 3.2.2 Sự thay đổi hình thái trong quá trình tạo mô sẹo .............................................. 41 3.2.3 Sự thay đổi cường độ hô hấp (CĐHH) theo thời gian của mô sẹo được hình thành từ các nguồn mẫu ............................................................................................. 41 vii 3.2.3.1 Sự thay đổi cường độ hô hấp (CĐHH) theo thời gian của mô sẹo được hình thành từ lá ................................................................................................................... 42 3.2.3.1 Sự thay đổi cường độ hô hấp (CĐHH) theo thời gian của mô sẹo được hình thành từ lớp mỏng đốt tử diệp .................................................................................... 43 3.2.3.1 Sự thay đổi cường độ hô hấp (CĐHH) theo thời gian của mô sẹo được hình thành từ lớp mỏng tử diệp .......................................................................................... 44 3.2.3.1 Sự thay đổi cường độ hô hấp (CĐHH) theo thời gian của mô sẹo được hình thành từ lớp mỏng trụ hạ diệp .................................................................................... 45 3.2.3 Sự gia tăng trọng lượng tươi và trọng lượng khô của mô sẹo được hình thành từ các nguồn mẫu ............................................................................................................ 47 3.3 Sự phát sinh chồi .................................................................................................. 48 3.3.1 Sự hình thành và tăng trưởng của cụm chồi từ mô sẹo ..................................... 48 3.3.2 Sự thay đổi hình thái trong quá trình phát sinh chồi ......................................... 52 3.4 Sự phát sinh rễ ...................................................................................................... 54 3.4.1 Sự hình thành và tăng trưởng rễ ....................................................................... 54 3.2.2 Sự thay đổi hình thái trong quá trình phát sinh rễ ............................................. 56 3.5 Sự thích ứng của cây con in vitro ngoài vườn ươm ............................................ 57 Chương 4 BIỆN LUẬN 4.1 Sự hình thành mô sẹo .......................................................................................... 58 4.1.1 Sự thay đổi hình thái trong quá trình tạo sẹo ................................................... 58 4.2 Các biến đổi sinh lý trong quá trình hình thành mô sẹo ...................................... 58 4.2 Sự phát sinh chồi từ mô sẹo của cây mướp đắng ............................................. 59 4.2.1 Sự thay đổi hình thái trong sự phát sinh chồi ................................................ 59 4.3.3 Các biến đổi sinh lý trong quá trình phát sinh chồi .......................................... 60 4.3 Sự phát sinh rễ từ chồi mướp đắng ...................................................................... 61 4.3.1 Ảnh hưởng của AIA trong sự phát sinh rễ ........................................................ 61 4.3.2 Sự thay đổi hình thái trong quá trình phát sinh rễ ............................................. 61 viii 4.3.3 Các biến đổi sinh lý trong quá trình phát sinh rễ .............................................. 62 4.4 Sự thích ứng của cây con in vitro ngoài vườn ươm ........................................... 62 KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ .................................................................................... 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 64 ix DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1a Bố trí thí nghiệm ............................................................................... 19 Bảng 2.1b Bố trí thí nghiệm ............................................................................... 19 Bảng 2.2a Bố trí thí nghiệm ............................................................................... 20 Bảng 2.2b Bố trí thí nghiệm ............................................................................... 20 Bảng 2.3a Bố trí thí nghiệm ............................................................................... 21 Bảng 2.3b Bố trí thí nghiệm ............................................................................... 21 Bảng 2.4a Bố trí thí nghiệm ............................................................................... 22 Bảng 2.4b Bố trí thí nghiệm ............................................................................... 22 Bảng 2.4c Bố trí thí nghiệm ............................................................................... 23 Bảng 2.4d Bố trí thí nghiệm ............................................................................... 23 Bảng 2.6a Bố trí thí nghiệm ............................................................................... 24 Bảng 2.6b Bố trí thí nghiệm ............................................................................... 25 Bảng 2.7 Bố trí thí nghiệm ................................................................................. 25 Bảng 3.1a Sự thay đổi trọng lượng tươi của mô sẹo có nguồn gốc từ lá sau 2, 3, 4, và 5 tuần nuôi cấy trên môi trường chỉ bổ sung auxin (2,4-D). ........................... 28 Bảng 3.1b Sự thay đổi trọng lượng tươi của mô sẹo có nguồn gốc từ lá sau 2, 3, 4, và 5 tuần nuôi cấy trên môi trường có bổ sung auxin (2,4-D hay AIA) và cytokinin (BA) .......................................................................................................... .29 Bảng 3.2a Sự thay đổi trọng lượng tươi của mô sẹo có nguồn gốc từ lớp mỏng đốt tử diệp sau 2, 3, 4, và 5 tuần nuôi cấy trên môi trường chỉ bổ sung auxin (2,4- D) ....................................................................................................................... 31 Bảng 3.2b Sự thay đổi trọng lượng tươi của mô sẹo có nguồn gốc từ lớp mỏng ĐTD sau 2, 3, 4, và 5 tuần nuôi cấy trên môi trường có bổ sung auxin (2,4-D hay AIA) và cytokinin (BA). .................................................................................................................... 32 x Bảng 3.3a Sự thay đổi trọng lượng tươi của mô sẹo có nguồn gốc từ lớp mỏng tử diệp cắt dọc sau 2, 3, 4, và 5 tuần nuôi cấy trên môi trường chỉ bổ sung auxin (2,4-D) ............................................................................................................... 34 Bảng 3.3b Sự thay đổi trọng lượng tươi của mô sẹo có nguồn gốc từ lớp mỏng tử diệp sau 2, 3, 4, và 5 tuần nuôi cấy trên môi trường có bổ sung auxin (2,4-D hay AIA) và cytokinin (BA). .................................................................................................................... 35 Bảng 3.4a Sự thay đổi trọng lượng tươi của mô sẹo có nguồn gốc từ lớp mỏng trụ hạ diêp cắt dọc sau 2, 3, 4, và 5 tuần nuôi cấy trên môi trường chỉ bổ sung auxin 2,4-D ... 37 Bảng 3.4b Sự thay đổi trọng lượng tươi của mô sẹo có nguồn gốc từ lớp mỏng trụ hạ diệp cắt dọc sau 2, 3, 4, và 5 tuần nuôi cấy trên môi trường có bổ sung auxin (2,4-D hay AIA) và cytokinin (BA). ..................................................................................... 38 Bảng 3.4c Sự thay đổi trọng lượng tươi của mô sẹo có nguồn gốc từ lớp mỏng trụ hạ diệp cắt ngang sau 2, 3, 4, và 5 tuần nuôi cấy trên môi trường chỉ bổ sung auxin (2,4-D) ...................................................................................................... 38 Bảng 3.4d Sự thay đổi trọng lượng tươi của mô sẹo có nguồn gốc từ lớp mỏng trụ hạ diệp cắt ngang và cắt ngang sau 2, 3, 4, và 5 tuần nuôi cấy trên môi trường có và không bổ sung auxin (2,4-D hay AIA) và cytokinin (BA). ...................................... 39 Bảng 3.5a: Ảnh hưởng của BA lên sự hình thành chồi từ mô sẹo sau 4 tuần nuôi cấy. ............................................................................................................................. 48 Bảng 3.5b Ảnh hưởng của BA và AIA lên sự hình thành và tăng trưởng chồi từ mô sẹo sau 4 tuần nuôi cấy ............................................................................................... 49 Bảng 3.6 Ảnh hưởng của AIA lên sự hình thành và tăng trưởng rễ từ chồi sau 4 tuần nuôi cấy. ..................................................................................................................... 54 Bảng 3.7 Khả năng thích ứng của cây con in vitro ngoài vườn ươm ........................ 57 xi DANH MỤC HÌNH Hình 3.1 Tỷ lệ mẫu sạch và sống sau khi khử trùng bởi dung dịch chất khử trùng với nồng độ và thời gian khác nhau ........................................................................... 27 Hình 3.2 Sự thay đổi CĐHH của mô sẹo có nguồn gốc từ lá theo thời gian. .......... 42 Hình 3.3 Sự thay đổi CĐHH của mô sẹo có nguồn gốc từ lớp mỏng đốt tử diệp theo thời gian. .................................................................................................................... 43 Hình 3.4 Sự thay đổi CĐHH của mô sẹo có nguồn gốc từ lớp mỏng tử diệp theo thời gian. ............................................................................................................................ 44 Hình 3.5 Sự thay đổi CĐHH của mô sẹo có nguồn gốc từ lớp mỏng trụ hạ diệp cắt dọc theo thời gian ....................................................................................................... 45 Hình 3.6 Sự thay đổi CĐHH của mô sẹo có nguồn gốc từ lớp mỏng trụ hạ diệp cắt ngang theo thời gian. .................................................................................................. 46 Hình 3.7 Sự gia tăng trọng lượng tươi và gia tăng trọng lượng khô giữa các nghiệm thức cho mô sẹo tốt nhất ở các nguồn mẫu ................................................................ 47 Hình 3.8 Sự hình thành và tăng trưởng rễ sau 4 tuần nuôi cấy trên môi trường MS có và không bổ sung AIA. .............................................................................................. 54 xii DANH MỤC ẢNH Ảnh 1.1: Cây mướp đắng ..................................................................................... 3 Ảnh 2.1: Cây khổ qua 10 ngày tuổi (A), lá (B), tử diệp (C), đốt tử diệp (D), trụ hạ diệp cắt dọc (1mm) (E), trụ hạ diệp cắt ngang (1mm) (F). ........................................ 17 Ảnh 3.1 Mô sẹo từ lá 3 tuần tuổi, mũi tên trắng chỉ rễ. ............................................. 30 Ảnh 3.2 Mô sẹo từ lá 5 tuần tuổi. .............................................................................. 31 Ảnh 3.3 Mô sẹo từ lớp mỏng đốt tử diệp 3 tuần tuổi, mũi tên trắng chỉ rễ .............. 33 Ảnh 3.4 Mô sẹo từ lớp mỏng đốt tử diệp 5 tuần tuổi. ............................................... 34 Ảnh 3.5Mô sẹo từ lớp mỏng tử diệp 3 tuần tuổi, mũi tên trắng chỉ rễ. ..................... 36 Ảnh 3.6 Mô sẹo từ lá lớp mỏng tử diệp 5 tuần tuổi. .................................................. 37 Ảnh 3.7Mô sẹo từ lớp mỏng trụ hạ diệp cắt dọc và ngang 3 tuần tuổi, mũi tên trắng chỉ rễ. .......................................................................................................................... 40 Ảnh 3.8Mô sẹo từ lớp mỏng trụ hạ diệp cắt dọc và ngang 5 tuần tuổi ..................... 40 Ảnh 3.9 Sự phân chia của tế bào ở gân lá (A), các tế bào mô sẹo phía ngoài sau 2 tuần (B), các tế bào mô sẹo phía ngoài sau 5 tuần (C) ............................................. 41 Ảnh 3.10 Chồi được hình thành và phát triển từ mô sẹo sau 1 tuần nuôi cấy, mũi tên xanh chỉ nốt tròn, mũi tên trắng chỉ chồi ................................................................... 50 Ảnh 3.11 Chồi được hình thành và phát triển từ mô sẹo sau 2 tuần nuôi cấy .......... 51