TS. Nguyễn Công Thành, Phòng NC Cây công nghiệp, IAS

Hồ tiêu (Piper nigrum L.) thuộc họ Piperaceae.  Là một loại cây dây leo thân gỗ lâu năm. Hồ tiêu có nguồn gốc từ Ấn Độ, Indonesia, Malaysia, Nam Mỹ và Tây Ấn nhưng cũng được trồng rộng rãi ở các vùng nhiệt đới. Hạt tiêu đen là một loại gia vị phổ biến được sử dụng để tăng hương vị tất cả các loại món ăn trên toàn thế giới. Ở Ấn Độ, nó được mệnh danh là  “Vua của các loại gia vị”. Hương vị cay chủ yếu là do sự hiện diện của một hợp chất Piperine. Piperine là một alkaloid cay giúp nâng cao khả năng sinh học của  các cấu trúc khác nhau và sự đa dạng trị liệu của thuốc thảo dược từ cây Hồ tiêu.  Nó cũng chứa một lượng nhỏ safrol, pinen, sabinene, limonene, caryophyllene và hợp chất linaonol.

Các nhà khoa học cho rằng cây hồ tiêu có thể nhân giống bằng hạt, cành giâm, chiết cành, và ghép cành. Nhân giống bằng hạt thường xẩy ra sự biến đổi về di truyền do việc hình thành các recombinants (một tế bào hoặc cơ quan sinh vật trong đó tái tổ hợp di truyền xảy ra), trong khi các phương pháp khác nhân giống cây tiêu thì chậm chạp và mất thời gian lâu.  Vì vậy, nuôi cấy mô thực vật là một phương pháp nhanh và hiệu quả nhân giống cây tiêu để nhân với số lượng lớn, nhanh chóng và sạch bệnh, ổn định về di truyền và cho thế hệ con cháu đồng nhất quanh năm.  Kỹ thuật nuôi cấy mô góp phần có ý nghĩa quan trọng trong công tác nhân giống vô tính, bảo tồn nguồn gen và cải thiện cây trồng đối với cây tiêu. Vì vậy, nhân giống cấy mô trong ống nghiệm là một lựa chọn ưu việt và thay thế cho nhân giống truyền thống đối với cây tiêu và nhiều cây có giá trị kinh tế khác. (Altaf hussain và ctv, 2011 trích dẫn từ Atal & Banga, 1962; Hu & Wang, 1983; Bhat et al., 1995; Sajc et al., 2000; Abbasi et al., 2007; và George & Sherrington, 1984). Còn theo www.agrihortico.com, gần đây phương pháp vi nhân giống cây Hồ tiêu sử dụng kỹ thuật nuôi cấy mô đã trở nên phổ biến ở Ấn Độ. 

Nuôi cấy mô thực vật là việc cấy trong ống nghiệm các bộ phận của cây (như mô, các cơ quan, phôi, tế bào đơn, thể nguyên sinh, vv…) trong môi trường dinh dưỡng phù hợp trong điều kiện vô trùng. Nuôi cấy mô trong ống nghiệm hiện được sử dụng như các công cụ cho việc nghiên cứu các vấn đề cơ bản trong khoa học cây trồng. Như việc nhân giống tất cả các cây có tầm quan trọng về kinh tế với số lượng lớn. (Altaf hussain và ctv, 2011).

Theo Tổ chức Hệ thống chứng nhận quốc gia cho các cây trồng nuôi cấy mô (National certification system for tissue culture raised plants, 2009), nuôi cấy mô thực vật là quá trình sản xuất cây trồng theo mong muốn trong một giá thể dinh dưỡng nhân tạo trong điều kiện môi trường được kiểm soát. Các cây trồng được sản xuất như vậy sẽ hoàn toàn tương tự như cây mẹ trong tất cả các khía cạnh.

Theo Altaf Hussain  và ctv, 2012, kỹ thuật nuôi cấy mô vi nhân giống bắt đầu với việc lựa chọn các mô cây trồng (explant) từ một cây mẹ khỏe mạnh. Bất cứ bộ phận nào của cây (lá, mô phân sinh đỉnh, chồi và rễ) có thể dùng làm mô cấy. Toàn bộ quá trình có thể tóm lược bằng những bước sau đây:

- Bước 0: Chuẩn bị  cây cho (mô): bất kỳ mô thực nào nào cũng có thể nuôi cấy trong ống nghiệm. Nhằm gia tăng khả năng thành công cây mẹ nên được trồng  ngoài ống nghiệm trong điều kiện tối ưu để hạn chế nhiễm bẩn trong nuôi cấy trong ống nghiệm.

- Giai đoạn 1: Giai đoạn khởi đầu: Trong giai đoạn này một mẫu cấy được khử trùng bề mặt và chuyển vào môi trường dinh dưỡng. Nói chung, sự áp dụng kết hợp các chế phẩm trừ nấm và trừ vi khuẩn được khuyến cáo. Sự lựa chọn chế phẩm nào phụ thuộc vào loại mô cấy. Sự khử trùng bề mặt mô cấy trong dung dịch hóa học là một bước quan trọng để tẩy chất gây ô nhiễm với hư hại nhỏ nhất cho tế bào cây. Các chất khử trùng phổ biến nhất được sử dụng là natri hypochlorite, calcium hypochlorite, ethanol và clorua thủy ngân (HgCl). Các cách nuôi cấy này được tiến hành trong buồng tăng trưởng trong điều kiện có ánh sáng hoặc tối tùy theo phương pháp nhân giống.

- Giai đoạn 2:  Giai đoạn nhân lên: Mục tiêu giai đoạn này là gia tăng số lượng mầm/cây con. Số lượng mầm được nhân cấy truyền lặp đi lặp lại cho đến khi đạt số mong muốn (hoặc số dự kiến).

- Giai đoạn 3: Ra rễ: Giai đoạn ra rễ có thể xảy ra đồng thời trong môi trường nuôi cấy được sử dụng cho việc nhân các mô cấy. Tuy nhiên, trong một số trường hợp cần thiết có thể thay đổi giá thể (môi trường) bao gồm cả sửa đổi dinh dưỡng và thành phần chất điều hòa tăng trưởng để kích thích ra rễ và sự phát triển của rễ mạnh mẽ hơn.

- Giai đoạn 4:  Giai đoạn làm thích nghi khí hậu:Ở giai đoạn này, các cây trong ống nghiệm được cai dinh dưỡng và làm cứng. Làm cứng được thực hiện dần dần từ độ ẩm cao đến độ ẩm thấp và từ cường độ ánh sáng thấp đến cường độ ánh sáng cao. Cây sau đó được chuyển đến môi trường dinh dưỡng thích hợp (cát, than bùn , phân hữu cơ vv) và dần dần cứng cáp trong điều kiện nhà kính.

Nuôi cấy mô có thể bảo đảm sạch bệnh nấm và vi rut và tạo ra cây cho năng suất đồng đều. Tạo khả năng phát triển các giống mới, cải thiện về năng suất và kháng sâu bệnh bằng cách cho phép đưa vào các đặc tính di truyền cụ thể ở cấp độ tế bào. Sử dụng nuôi cấy mô các cây trồng quý hiếm và khó mọc một cách tự nhiên, mặc dù chi phí tốn kém để áp dụng nuôi cấy mô so với nhân giống tự nhiên bằng hạt, cành giâm. Trong số các kỹ thuật nuôi cấy mô, vi nhân giống cây trồng là lĩnh vực độc nhất của công nghệ sinh học được khai thác thương mại ở Ấn Độ và công nghệ này được phổ biến nhất. Trong vi nhân giống, một gram mô thực vật có thể cung cấp được khoảng 1000 cây con. (www.mavensbiotech.com (2012).

Ờ Pakistan năm 2011, các nhà chuyên môn đã nghiên cứu nhằm mục tiêu xây dựng đề cương nhân gống vi mô các cây tiêu sạch bệnh cho việc sản xuất tiêu ở Pakistan và đảm bảo đủ nguồn giống cây tiêu có chất lượng cao, sạch bệnh và đồng nhất. Mô lấy từ các bộ phận như thân, lá, đỉnh chồi từ cây tiêu trưởng thành được cấy trên môi trường MS và được bổ sung các nồng độ các chất điều hòa tăng trưởng khác nhau (2,4-D, BA, IBA).  Mô được nuôi cấy trong ống nghiệm theo đường mô sẹo và nuôi cấy mô phân sinh. Kết quả cho thấy mô sẹo tốt nhất được sản xuất trên môi trường MS với 1,5 mg /L BA với mô lấy từ đỉnh chồi. Chồi tái sinh tốt nhất trên môi trường MS với 0,5 mg/L BA. Cây non hình thành ra rễ tốt nhất trên môi trường 1,5 mg/L IBA. Cây con ra rễ được cấy trong môi trường đất và được làm cho thích nghi trong phòng tăng trưởng. Cây con nuôi cấy mô cần phải làm thích nghi với môi trường trước trước khi đem trồng ngoài đồng ruộng và được trồng trên đồng ruộng ít sương giá hoặc bên trong nhà lưới. Cây trồng sau đó được thử nghiệm trồng theo các điều kiện địa phương ở vùng Hattar (Pakistan).

Ở Malaysia, giống tiêu (Piper nigrum) Kuching là giống tiêu hiện đang trồng ở Malaysia có năng suất cao nhất. Nhưng nó bị nhiễm bệnh thối gốc. Một khi một giống kháng được chọn gây giống, họ đã tiến hành nhân giống vô tính trong một phương pháp nhanh chóng và dễ dàng. Một nghiên cứu được tiến hành thành công, đó là giống kháng đã được nhân thành công bằng phương pháp nuôi cấy điểm phân nhánh. Môi trường Murashige và Skoog (MS) chứa 0,1 đến 0,5 ppm của  benzylaminopurine (benzyladenine) rất có hiệu quả trong việc kích thích sự phát triển đa chồi từ mô lấy từ cây tiêu để nuôi nhân tạo. Cây non được thiết lập thành công trong đất. Mô sẹo cũng được gây ra từ một phần thân của mô nhưng nỗ lực nuôi cấy mô cấp hai và tái phân hóa mô sẹo là vô hiệu (Chua, B. K. (1980).

Tài liệu tham khảo:

- Altaf Hussain, Iqbal Ahmed Qarshi, Hummera Nazir and Ikram Ullah (2012) . Plant Tissue Culture: Current Status and Opportunities. Chapter 1.

- Altaf hussain, shamma naz, hummera nazir, and zabta khan shinwari. (2011). issue culture of black pepper (piper nigruml.) in pakistan. Pak. J. Bot., 43(2): 1069-1078, 2011.

- Chua, B. K. (1980). Studies on in vitro propagation of black pepper (Piper nigrum L.). Journal MARDI Research Bulletin 1980 Vol. 8 No. 2 pp. 155-162.

- www.agrihortico.com. (2014). Black pepper cultivation in india

- Theo National certification system for tissue culture raised plants (2009). What is Plant Tissue Culture?

- www.mavensbiotech.com.(2012), Importoance of plant tissue culture.