Một số đặc điểm hình thái, hóa sinh củ khoai tây thu hoạch từ cây trồng bằng củ bi in vitro

52(4): 72 - 75 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 4 - 2009 72 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI, HÓA SINH CỦ KHOAI TÂY THU HOẠCH TỪ CÂY TRỒNG BẰNG CỦ BI IN VITRO Nguyễn Thị Tâm, Nguyễn Thị Thu Huyền (Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên ) Chu Hoàng Mậu (Đại học Thái Nguyên) Tóm tắt Củ thu hoạch từ cây thí nghiệm đều mang những đặc điểm hình thái như củ của cây ĐC: ruột màu vàng, độ sâu mắt củ nông và màu vỏ vàng. Củ của cây thí nghiệm có hàm lượng chất khô cao hơn ĐC. Các chỉ tiêu về hàm lượng đường, tinh bột, protein, vitamin C, vitamin B6, khoáng tổng số, K tổng số củ khoai tây thu hoạch từ cây trồng bằng củ bi nuôi cấy mô có hàm lượng các chất tương đương hoặc thay đổi không đáng kể so với củ thu hoạch từ cây trồng bằng củ truyền thống và ít chịu ảnh hưởng của thời vụ trồng. Củ thu hoạch từ cây trồng bằng củ giống in vitro có sự ổn định giống như củ thu hoạch từ cây trồng bằng củ truyền thống. I. ĐẶT VẤN ĐỀ Khoai tây (Solanum tuberosum L.) là cây lương thực, thực phẩm giá trị được trồng ở nhiều nước trên thế giới. Củ khoai tây chứa trung bình 25% chất khô, trong đó các chất dinh dưỡng quan trọng như: tinh bột 80 - 85%, protein 3%, nhiều loại vitamin A, B1, C, B6, PP[2]. Với giá trị dinh dưỡng và kinh tế cao, khoai tây là một trong bốn cây lương thực quan trọng xếp sau lúa, ngô và khoai lang [4]. Trên thực tế, sản xuất khoai tây ở nước ta gặp nhiều khó khăn, đặc biệt là trong công tác giống, dẫn đến năng suất và diện tích trồng hàng năm thấp và không ổn định. Củ giống kém chất lượng (do già sinh lí hoặc nhiễm virus) không cho năng suất cao đồng thời bị hao hụt lớn trong quá trình bảo quản làm cho giá thành củ giống tăng, tăng chi phí đầu tư lên rất nhiều vì đầu tư giống chiếm tỉ lệ cao nhất trong tổng chi phí tiền mặt trong sản xuất khoai tây. Để khắc phục hạn chế trên, nhiều nghiên cứu về sản xuất củ giống phục vụ sản xuất đã được tiến hành [8, 11]. Sản xuất củ giống khoai tây bằng nuôi cấy mô là một trong các phương pháp được đề cập nhiều hiện nay [8, 9, 10]. Trong các bài báo trước, chúng tôi đã công bố các kết quả nghiên cứu về môi trường nhân giống khoai tây củ bi bằng kỹ thuật nuôi cấy in vitro [10], đặc điểm sinh lí của củ khoai tây bi in vitro [6]. Củ bi in vitro đã được tiến hành trồng thử nghiệm ngoài đồng ruộng tại Thái Nguyên. Bài báo này trình bày kết quả phân tích một số chỉ tiêu hóa sinh nhằm đánh giá chất lượng củ thu hoạch từ cây trồng bằng củ bi in vitro. II. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP 1. Vật liệu Các phân tích thí nghiệm được tiến hành trên củ khoai tây thu hoạch từ cây trồng bằng củ bi in vitro (TN) của các giống Solara (Đức) và Diamant (Hà Lan). Đối chứng được phân tích trên củ thu hoạch từ cây trồng bằng củ truyền thống của các giống tương ứng (ĐC). Thí nghiệm đồng ruộng được tiến hành ở vụ đông 2007. 2. Phƣơng pháp nghiên cứu - Quan sát các đặc điểm hình thái củ: hình dạng; màu sắc vỏ; độ sâu mắt; màu sắc ruột [5]. - Đánh giá chất lượng củ thông qua các phân tích: hàm lượng tinh bột theo phương pháp Bertrand được mô tả trong tài liệu của Phạm Thị Trân Châu và cs (1998); hàm lượng đường tan theo phương pháp vi phân tích; hàm lượng protein tan được xác định theo phương pháp lowry [2]; hàm lượng vitamin B6 được xác định theo tài liệu của Trương Công Quyền [7]; Hàm lượng vitamin C được xác định theo phương pháp Bacutrava [1]; Xác định hàm lượng khoáng tổng số bằng phương pháp đốt mẫu ở 3000C trong 1 giờ, hút ẩm mẫu và tiếp tục đốt ở 5500- 6000C trong 8 giờ, sau đó cân khối lượng; Kali tổng số được xác định trên thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS bước sóng 366,5nm. Các phân tích hóa sinh được tiến hành tại phòng thí nghiệm Di truyền – SHHĐ trường ĐHSP Thái Nguyên và phòng thí nghiệm Trung tâm trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên. III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1. Đánh giá chất lƣợng củ thông qua một số chỉ tiêu hình thái Đặc trưng hình thái củ là chỉ tiêu quan trọng, không chỉ dùng để phân biệt giống mà còn có ý nghĩa rất lớn trong sản xuất hàng hoá. Giá trị mậu dịch của củ khoai tây phụ thuộc vào phẩm chất củ, đặc trưng hình thái của củ như hình dạng củ, mầu 52(4): 72 - 75 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 4 - 2009 73 sắc củ[5]. Để đánh giá sự ổn định các đặc điểm của cây khoai tây trồng bằng củ bi in vitro so với cây trồng bằng củ truyền thống, chúng tôi đã tiến hành đánh giá một số đặc điểm hình thái củ. Kết quả được trình bày ở bảng 1. Bảng 1. Một số đặc điểm hình thái củ Giống Hình dạng củ Độ sâu mắt Màu sắc vỏ củ Màu sắc ruột củ Solara ĐC Tròn Nông Vàng Vàng đậm TN Tròn Nông Vàng Vàng đậm Diamant ĐC Ovan Nông Vàng Vàng TN Ovan Nông Vàng Vàng Củ thu hoạch từ cây thí nghiệm đều mang những đặc điểm hình thái như củ của cây ĐC. Hình dạng củ của giống Diamant và Solara khác nhau, giống Solara củ tròn, Diamant củ ovan. Tất cả các giống đều có độ sâu mắt củ nông và màu vỏ vàng. Củ thu hoạch từ cây trồng bằng củ bi in vitro và củ giống truyền thống của các giống đều có ruột màu vàng, song ruột củ của giống Solara vàng đậm hơn so với ruột củ giống Diamant. Các giống này đều mang những đặc điểm hình thái thích hợp với thị hiếu người tiêu dùng chứng tỏ, các đặc điểm về hình dạng củ, màu sắc vỏ củ, ruột củ phụ thuộc vào giống và không bị biến đổi do ảnh hưởng của quá trình nuôi cấy tạo củ giống trong ống nghiệm. 2. Đánh giá chất lƣợng củ thông qua các chỉ tiêu hoá sinh Ngoài các chỉ tiêu về hình thái, chúng tôi đánh giá chất lượng củ thông qua phân tích một số chỉ tiêu hoá sinh. Kết quả được trình bày ở bảng 2, bảng 3. Kết quả ở bảng 2 cho thấy, củ của cây thí nghiệm có hàm lượng chất khô cao hơn ĐC. Củ của cây Solara thí nghiệm có hàm lượng chất khô cao nhất (21,60%), cao hơn ĐC 3%. Củ của giống Diamant thí nghiệm cao hơn ĐC 2,72%. Hàm lượng tinh bột trong củ của cây thí nghiệm và ĐC đều đạt khá cao. Hàm lượng tinh bột dao động từ 19,67% đến 21,47 % khối lượng tươi, kết quả này tương đương với 80%-85% khối lượng khô Tạ Thu Cúc, 2000) [4]. Hàm lượng tinh bột trong củ (của cây Diamant thí nghiệm là cao nhất (21,47%), cao hơn giống ĐC 1,20%. Củ của cây Solara thí nghiệm cũng có hàm lượng tinh bột cao hơn ĐC. Bảng 2. Hàm lượng một số chất của củ khoai tây thu hoạch từ cây trồng bằng củ bi in vitro (Trồng vào 20/10/2007) Giống Chất khô (%) Tinh bột (% khối lượng tươi) Đường (% khối lượng tươi) Protein (% khối lượng tươi) X ± mx % so ĐC X ± mx % so ĐC X ± mx % so ĐC X ± mx % so ĐC Solara ĐC 18,60 0,32 100 19,67 0,82 100 1,25 0,02 100 2,86 0,13 100 TN 21,60 0,28 116,13 20,3 0,50 103,20 1,28 0,03 102,40 2,54 0,09 88,81 Diamant ĐC 19,96 0,25 100 20,27 0,61 100 1,41 0,04 100 2,18 0,12 100 TN 21,24 0,12 106,41 21,47 0,60 105,62 1,35 0,00 95,74 2,42 0,11 111,01 Bảng 3. Hàm lượng một số vitamin và khoáng chất của củ khoai tây thu hoạch từ cây trồng bằng củ bi in vitro (vụ đông 2007) Giống Vitamin C (mg/100g khối lượng tươi) Vitamin B6 (mg/100g khối lượng tươi) Khoáng tổng số (% khối lượng tươi) K tổng số (% khối lượng tươi) X ± mx % so ĐC X ± mx % so ĐC X ± mx % so ĐC X ± mx % so ĐC Solara ĐC 12,64 0,02 100 1,25 0,01 100 0,93 0,02 100 0,78 0,01 100 TN 11,76 0,03 93,04 1,25 0,00 100 0,94 0,03 101,08 0,75 0,04 96,15 Diamant ĐC 11,17 0,01 100 1,25 0.00 100 0,91 0,00 100 0,75 0,02 100 TN 11,76 0,00 105,28 1,67 0,02 133,60 1,13 0,03 124,18 0,67 0,00 89,33 52(4): 72 - 75 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 4 - 2009 74 Hàm lượng đường trong củ thu hoạch từ cây TN và cây ĐC của tất cả các giống dao động từ 1,25% đến 1,41% . Củ của cây Diamant đối chứng có hàm lượng đường tan cao nhất (1,47%), củ của cây Solara đối chứng có hàm lượng đường tan thấp nhất và thấp hơn củ của cây thí nghiệm (1,25%). Hàm lượng protein trong củ của cây thí nghiệm và ĐC đều đạt khá cao so với nghiên cứu trước, dao động từ 2,18% - 2,86% khối lượng tươi. Theo nghiên cứu của Vander Zaag (1976), hàm lượng protein trung bình tính theo khối lượng củ tươi là 2% [12]. Hàm lượng protein của củ cây Diamant thí nghiệm cao hơn ĐC, nhưng hàm lượng protein trong củ của cây Solara thí nghiệm lại thấp hơn so với ĐC. Hàm lượng vitamin C trong củ của cây Diamant thí nghiệm cao hơn so với đối chứng 0,59mg/100g củ tươi, hàm lượng vitamin C trong củ của cây Solara ĐC là cao nhất (12,64 mg/100g củ tươi) cao hơn trong củ của cây thí nghiệm 0,88mg/100g củ tươi. Hàm lượng vitamin C trong củ các mẫu chúng tôi phân tích là phù hợp với nghiên cứu của Tạ Thu Cúc (2000), hàm lượng vitamin C tính theo % khối lượng tươi dao động từ 5-50mg/100g củ tươi [7]. Hàm lượng vitamin B6 trong củ của cây thí nghiệm và ĐC dao động từ 1,25 đến 7mg/100g củ tươi. Củ thu hoạch từ cây Diamant thí nghiệm có hàm lượng vitamin B6 cao nhất (1,67mg/100g củ tươi). Củ thu hoạch từ cây Solara và Diamant ĐC đều có hàm lượng B6 là 1,25 mg/100g củ tươi. Hàm lượng khoáng tổng số trong củ thí nghiệm cao hơn ĐC tương ứng. Hàm lượng kali của các giống dao động từ 0,67%- 0,78% trọng lượng tươi, củ của cây ĐC có hàm lượng kali cao hơn củ của cây thí nghiệm. Hàm lượng kali khá cao và là khoáng chủ yếu trong củ khoai tây. Như vậy, củ khoai tây thu hoạch từ cây trồng bằng củ bi nuôi cấy mô có hàm lượng các chất tương đương hoặc thay đổi không đáng kể so với củ thu hoạch từ cây ĐC và phù hợp với những nghiên cứu trước về hàm lượng các chất trong củ khoai tây. 3. Ảnh hƣởng của thời vụ trồng đến khả năng tích luỹ chất khô và một số chỉ tiêu hoá sinh Để đánh giá ảnh hưởng của thời vụ trồng đối với khả năng tích luỹ chất khô và một số chỉ tiêu hoá sinh trong củ thu hoạch từ cây trồng bằng củ bi in vitro, chúng tôi đã phân tích hàm lượng một số chất trong củ thu hoạch từ các thời điểm trồng củ bi khác nhau trong vụ đông 2007. Kết quả được trình bày ở bảng 4 và bảng 5. Bảng 4. Ảnh hưởng của thời vụ trồng đến hàm lượng một số chất trong củ khoai tây thu hoạch từ cây trồng bằng củ bi in vitro (vụ đông 2007) Thời điểm trồng Giống Chất khô (%) Tinh bột (% khối lượng tươi) Đường (% khối lượng tươi) Protein (% khối lượng tươi)) Trồng 20/10 Solara 21,60 0,28 20,30 0,50 1,28 0,03 2,54 0,09 Diamant 21,24 0,12 21,47 0,60 1,35 0,00 2,42 0,11 Trồng 27/11 Solara 21,58 0,62 20,22 0,56 1,31 0,05 2,62 0,01 Diamant 21,52 0,55 20,54 0,33 1,28 0,05 2,08 0,06 Trồng 10/12 Solara 21,75 0,25 20,28 0,35 1,31 0,02 2,24 0,00 Diamant 20,91 0,22 21,04 0,61 1,25 0,03 1,92 0,08 Bảng 5. Hàm lượng một số vitamin và khoáng chất của củ khoai tây được thu hoạch từ cây trồng bằng củ bi in vitro (vụ đông 2007) Thời điểm trồng Giống Vitamin C (mg/100g khối lượng tươi) Vitamin B6 (mg/100g khối lượng tươi) Khoáng TS (% khối lượng tươi) K tổng số (% khối lượng tươi) Trồng 20/10 Solara 11,76 0,03 1,25 0,00 0,94 0,03 0,75 0,02 Diamant 11,76 0,00 1,67 0,01 1,13 0,03 0,67 0,00 Trồng 27/11 Solara 11,46 0,01 1,67 0,00 1,12 0,05 0,78 0,03 Diamant 10,58 0,00 2,50 0,01 1,07 0,00 0,88 0,05 Trồng 10/12 Solara 11,76 0,05 1,67 0,01 1,04 0,01 0,77 0,01 Diamant 10,88 0,09 2,50 0,01 1,10 0,01 0,67 0,00 52(4): 72 - 75 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 4 - 2009 75 Kết quả cho thấy, khối lượng chất khô trong củ thu hoạch từ cây trồng bằng củ bi in vitro ít chịu ảnh hưởng của thời điểm trồng. Hàm lượng tinh bột, protein và vitamin C ở các vụ trồng muộn thấp hơn vụ đầu không nhiều. Hàm lượng tinh bột của củ thu hoạch từ cây củ bi giống Solara trồng ngày 27/11 là thấp nhất (đạt 20,22%), hàm lượng tinh bột của củ thu hoạch từ cây củ bi giống Diamant trồng vào vụ đầu là cao nhất (21,47%). Hàm lượng vitamin B6 ở các thời điểm trồng sau cao hơn vụ đầu, hàm lượng vitamin B6 của củ thu hoạch từ cây củ bi giống Diamant ở 2 thời điểm trồng muộn bằng nhau và đạt cao nhất (2,5mg/100gam củ tươi) đối với giống Solara, hàm lượng B6 các thời điểm trồng muộn bằng nhau và cao hơn vụ đầu 33,6%. Hàm lượng đường và khoáng tổng số của củ thu hoạch từ cây củ bi giống Solara và Diamant ở các thời điểm trồng muộn thay đổi không đáng kể so với củ trồng vào 20/10. Điều này chứng tỏ, củ giống in vitro không có sự xuất hiện các biến dị liên quan đến các đặc điểm hóa sinh ảnh hưởng đến chất lượng củ. IV. KẾT LUẬN Các đặc điểm hình thái về hình dạng củ, màu sắc vỏ củ, ruột củ phụ thuộc vào giống và không bị biến đổi do ảnh hưởng của quá trình nuôi cấy tạo củ giống trong ống nghiệm. Khoai tây thu hoạch từ cây trồng bằng củ bi nuôi cấy mô có khối lượng chất khô cao hơn ĐC, hàm lượng các chất tương đương hoặc thay đổi không đáng kể so với củ thu hoạch từ cây trồng bằng củ truyền thống và ít chịu ảnh hưởng của thời vụ trồng. Củ thu hoạch từ cây trồng bằng củ giống in vitro có sự ổn định giống như củ thu hoạch từ cây trồng bằng củ truyền thống. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].A.M. Bacutrava (1973), Sinh hoá công nghệ, Nxb Khoa học Matxcova. [2]. Apichai N. (1988), Microtuber production of potato (Solanum tuberosum L.) in vitro, Journal of the National reseach council of Thai Lan, p19- 40. [3]. Phạm Thị Trân Châu, Nguyễn Thị Hiền, Phùng Gia Tường (1997), Thực hành hoá sinh, Nxb GD. [4]. Tạ Thu Cúc (2000), Giáo trình trồng rau , Nxb Đại học và THCN, tr. 145-166. [6]. Đỗ Kim Chung (2003), Thị Trường khoai tây ở Việt Nam, Nxb Văn hoá- Thông tin Hà Nội. [7]. Nguyễn Thị Thu Huyền, Nguyễn Thị Tâm, Chu Hoàng Mậu (2008), Đặc điểm sinh lí của củ khoai tây bi in vitro và chi phí SX trong phòng thí nghiệm, Tạp chí KH&CN, ĐH Thái Nguyên, 3(47) tập 1, tr. 52 – 56. [8].Trương Công Quyền (1974), Phương pháp xác định vitamin - Dược điển Việt Nam, tập 1, Nxb Y học, HN. [9]. Nguyễn Quang Thạch, Nguyễn Thị Lí Anh, Nguyễn Xuân Trường (2004), Ứng dụng công nghệ cao trong sản xuất giống khoai tây sạch bệnh, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội. [10]. Nguyễn Thị Kim Thanh (1998), Nghiên cứu xây dựng quy trình SX củ giống khoai tây sạch bệnh có kích thước nhỏ bắt nguồn từ nuôi cấy in vitro, Luận án TSKH Nông nghiệp, ĐH Nông nghiệp I, HN. [11]. Trương Quang Vinh, Nguyễn Thị Tâm, Chu Hoàng Mậu, Đinh Thu Hiền (2007), Kết quả nhân giống khoai tây củ bi bằng kỹ thuật nuôi cấy in vitro, Tạp chí KH&CN ĐH Thái Nguyên, (43), Tr.20- 25. [12]. Nguyễn Văn Viết (1991), Kết quả chọn lọc và nhân giống khoai tây sạch bệnh ở đồng bằng miền Bắc, Kết quả nghiên cứu cây lương thực và cây thực phẩm, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội. [13]. Van der Zaag P.(1987), “Developments in potato production techniques in Asia”, Acta. Horticulture, No 213, p. 79-90. 52(4): 3 - 12 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 4 - 2009 76 Summary Some polymorphic, chemical-biological features of bulb of in vitro ball potato breed Nguyen Thi Tam, Nguyen Thu Huyen, Chu Hoang Mau We conducted the evaluation on a number of polymorphic and chemical-biological features of bulb in order to assess the stability of properties of potato of in vitro ball potato and traditional breed. The result showed that bulb obtained from experiment had similar polymorphic features to the control. Bulbs of both breeds had yellow peel and core and shallow knots. Properties of shape, peel and core color of bulb are dependent on breed, and were not changed under the affect of the experimental process. Bulb of experimental potato had bigger content of dry material than the control. Analysis of glucose, starch, vitamine C, vitamine B6, gross mineral, gross K contents showed that bulbs of both breeds had similar indexes or slight difference on these contents. More than that, bulb of in vitro ball potato was not much influenced by cultivation season. In short, bulbs of both breeds had similar stability in features.