Nuôi nhân mô phôi vô tính, rễ bất định và rễ tơ sâm Ngọc Linh bằng hệ thống bioreactor

Sâm Ngọc Linh (Panax vietnamensis Ha et Grushv.) được chứng minh là có giá trị dược liệu rất cao, xếp vào nhóm sâm quý của thế giới. Loài sâm này trong tự nhiên đang bị đe dọa do sự khai thác quá mức. Hiện Nhà nước đang triển khai thực hiện dự án đến năm 2023 “Hoàn thiện quy trình công nghệ nhân giống, canh tác, mở rộng sản xuất, xây dựng phát triển thương hiệu quốc gia sâm Ngọc Linh” với trọng tâm là tìm giải pháp để xây dựng và phát triển thương hiệu quốc gia được bảo hộ trên thế giới cho các sản phẩm của cây sâm Ngọc Linh.

Bên cạnh đầu tư nhân giống bằng phương pháp truyền thống, nhiều đề tài, dự án nghiên cứu về nhân giống, sinh khối bằng phương pháp công nghệ sinh học cũng đã được quan tâm đâu tư theo cơ chế cạnh tranh, đặt hàng, trong đó có đề tài độc lập cấp Nhà nước “Nghiên cứu xây dựng công nghệ sản xuất sinh khối tế bào và rễ Sâm Ngọc Linh in vitro” do TS.Nguyễn Hữu Hổ, Viện Sinh học nhiệt đới làm chủ nhiệm. Sau quá trình nghiên cứu, đề tài đã thu được một số kết quả đáng ghi nhận về kỹ thuật nuôi nhân mô phôi góp phần tạo chuỗi giá trị nghiên cứu về sâm Ngọc Linh.

Nuôi nhân mô phôi vô tính (somatic embryo)

Là kỹ thuật lần đầu được xây dựng nên có tính mới cao. Loại mô này ít nhiều ở trạng thái biệt hóa nên hàm chứa lượng hoạt chất cao hơn so với hệ thống nuôi cấy tế bào huyền phù (cell suspension), có thể nuôi thu hợp chất thứ cấp ở mức chấp nhận được mà không cần qua xử lý elicitor đặc trưng; có thể sử dụng trong sản xuất sinh khối nhằm thu hoạt chất, ăn tươi trực tiếp (do không dùng chất điều hòa sinh trưởng tổng hợp) và nhân giống vô tính – cây từ phôi vô tính tương tự cây gieo từ hạt nên dễ dàng tạo vi củ (micro-rhizome) trong điều kiện in vitro và thuận lợi trong tạo củ khi cây được trồng ở ngoài đất.

Nuôi nhân mô phôi bằng bioreactor dạng quả lê 3 lít, sau 1 tháng nuôi cấy	Nuôi nhân mô phôi bằng bioreactor dạng quả lê 10 lít, sau 1 tháng nuôi cấy
Nuôi nhân mô phôi vô tính bằng bioreactor sục khí 3 lít và 10 lít (vị trí mũi tên chỉ mức khởi điểm lượng sinh khối mô ở ngày nuôi cấy đầu tiên)

Nuôi nhân rễ bất định (adventitious root)

Là hệ thống nuôi cấy rễ bất định, hệ thống mô phỏng việc thu sinh khối rễ từ cây trồng trong điều kiện tự nhiên – nơi tích tụ nhiều hợp chất thứ cấp, được thực hiện để nhân sinh khối dùng chiết xuất hợp chất thứ cấp. Hiện loại mô này đang được nghiên cứu nuôi cấy trong môi trường không bổ sung chất điều hòa sinh trưởng tổng hợp nhằm tăng phổ ứng dụng sản xuất.

Nuôi nhân rễ bất định trong bioreactor sục khí 3 lít (c) và 10 lít (d)

Nuôi nhân rễ tơ (hairy root)

Điểm đặc biệt là có thể nhân sinh khối quy mô lớn loại mô này trong môi trường không bổ sung tác nhân kích thích sinh trưởng tổng hợp nhằm tạo sản phẩm “sạch” dư lượng chất điều hòa sinh trưởng (dùng chiết xuất hợp chất thứ cấp). Thực tế cho thấy rễ tơ là hệ thống nuôi cấy sản sinh nhiều hoạt chất nhất so với hai hệ thống nuôi trên.

Nuôi nhân rễ tơ trong bioreactor sục khí 5 lít (e) và 10 lít (f)

Các quy trình nuôi cấy nhân giống các loại mô sâm nói trên đều mang tính mới cao, sánh kịp các nước trong khu vực và thế giới về trình độ khoa học – công nghệ; có thể nâng cấp dễ dàng lên quy mô nuôi cấy 20 lít. Hơn nữa, do thao tác nuôi cấy không phức tạp; sinh khối thu được có thể đáp ứng cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau; và điều kiện nuôi không chịu sự chi phối của môi trường bên ngoài.

Theo tính toán sơ bộ, với sự đầu tư tiếp tục (pha 2) từ Nhà nước/doanh nghiệp KHCN, quy mô sản phẩm thử nghiệm thu được có thể lên đến 01 tấn sinh khối tươi/năm để chế biến tạo sản phẩm dùng trong nhiều lĩnh vực như thực phẩm chức năng, mỹ phẩm và y dược. Hiện nay, Viện đã sẵn sàng kết hợp với doanh nghiệp KHCN nhằm nhân sinh khối quy mô lớn để sản xuất các loại sản phẩm.

Nguồn tin: TS. Nguyễn Hữu Hổ
Giám đốc Phòng Thí nghiệm trọng điểm CNTB thực vật
Viện Sinh học nhiệt đới
Xử lý tin: Thanh Hà