Tài liệu đánh giá giống và xử lý hóa chất nâng cao năng suất và hàm lượng curcumin trong nghệ curcuma spp (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC CÂY TRỒNG Mã ngành: 9 62 01 10 BÙI THỊ CẨM HƯỜNG ĐÁNH GIÁ GIỐNG VÀ XỬ LÝ HÓA CHẤT NÂNG CAO NĂNG SUẤT VÀ HÀM LƯỢNG CURCUMIN TRONG NGHỆ CURCUMA SPP. CẦN THƠ - 2019 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ Người hướng dẫn chính: PGS.TS. Lê Vĩnh Thúc Người hướng dẫn phụ: TS. Lưu Thái Danh Luận án được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp Trường Họp tại: ...................................................... Vào lúc ..... giờ ..... ngày ..... tháng ..... năm ..... Phản biện 1: Phản biện 2: Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 1. Khảo sát sự đa dạng di truyền của một số giống nghệ ở miền Nam Việt Nam dựa trên chỉ thị phân tử RAPD và ISSR. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ. Chuyên đề Nông nghiệp. 2016. 3:11-19. 2. Ảnh hưởng của nồng độ và thời gian phun phenylalanine lên sinh trưởng, năng suất và hàm lượng curcumin trên nghệ (Curcuma xanthorrhiza Roxb.). Tạp chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam. 2017. 15(6):817-825. 3. Ảnh hưởng của phân bón lá đến sinh trưởng, hàm lượng và năng suất curcumin trên nghệ Xà cừ Curcuma xanthorrhiza Roxb. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ. Chuyên đề Công nghệ sinh học. 2019. 15(1): 168-173. 1 Chương 1 GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của luận án Chi Nghệ (Curcuma), thuộc họ gừng Zingiberaceae, là một trong những loại cây dược liệu quan trọng. Theo Sahoo et al. (2017), các giống nghệ được công bố hiện nay chủ yếu dựa vào các đặc điểm hình thái và sinh hoá, do vậy đa số các giống nghệ đều giống nhau, không có sự khác biệt rõ về hình thái của lá, hoa và củ nên rất dễ gây nhầm lẫn cho các nhà nghiên cứu và người sử dụng. Trong điều kiện môi trường khác nhau, chất lượng nghệ cũng khác nhau. Sự kết hợp giữa kỹ thuật phân tử hiện đại với chỉ tiêu sinh hóa đã giúp cho công tác chọn và phát triển giống dựa vào đặc điểm hình thái đạt hiệu quả hơn. Hiện nay, trên thế giới đã ứng dụng dấu chỉ thị phân tử để đánh giá đa dạng di truyền trên nghệ, trong đó, dấu chỉ thị phân tử RAPD (Syamkumar, 2008; Jan et al., 2011; Khan et al., 2013; Phurailatpam et al., 2013; Mohanty et al., 2014) và ISSR (Syamkumar, 2008; Taheri et al., 2012) được sử dụng phổ biến do kỹ thuật đơn giản, dễ thực hiện. Nghiên cứu của Akamine et al. (2007), Niranjan and Prakash (2008), Yue et al. (2010), Hu et al. (2015), Panahi et al. (2015) cho rằng curcumin, thành phần chính trong củ nghệ, có nhiều hoạt tính sinh học như khả năng chống oxy hóa, chống đột biến, chống ung thư, kháng viêm, kháng khuẩn, kháng nấm, kháng ký sinh trùng và có khả năng giải độc. Tuy nhiên, hàm lượng curcumin trong nghệ rất thấp khoảng 1-6% (Aggarwal et al., 2006 và Niranjan et al., 2013). Theo Ishimine et al. (2003 và 2004); Hossain et al. (2005a và 2005b); Hossain and Ishimine (2005); Hossain and Ishimine (2007) có nhiều yếu tố quyết định đến sự sinh trưởng, hàm lượng, năng suất curcumin trên nghệ, trong đó, giống giữ vai trò quan trọng nhất (Singh et al., 2013). Ngoài dinh dưỡng đạm, lân, kali, việc bổ sung các nguyên tố vi lượng như sắt, kẽm và boron cũng rất cần thiết, góp phần gia tăng hàm lượng, năng suất curcumin trong nghệ (Velmurugan et al., 2007; Singh, 2014; Datta et al., 2017). Ngoài ra, khi bổ sung phenylalanine, một tiền chất trong con đường sinh tổng hợp curcumin, có thể làm tăng hàm lượng curcumin trong nghệ (Kita et al., 2008) do sự chuyển đổi phenylalanine thành cinnamic acid (chủ yếu diễn ra trong lá) và qua con đường này có thể dẫn đến sự tổng hợp curcumin trong củ nghệ (Neema, 2005). Bên cạnh phenylalanine, salicylic acid cũng đóng vai trò quan trọng trong sự tích lũy các chất biến dưỡng thứ cấp và hoạt hóa phenylalanine ammonia lyase, enzyme đầu tiên của chuỗi sinh tổng hợp curcumin (Janas et al., 2002; Solecka and Kacperska, 2003; Zhao et al., 2005; Kita et al., 2008). 2 Tại Việt Nam, Škornič et al. (2015) cho rằng có khoảng 27 loài nghệ phân bố rải rác từ Bắc vào Nam, đây là nguồn vật liệu di truyền rất quý trong công tác chọn tạo giống mới. Tuy nhiên, hiện nay, các nghiên cứu về nghệ chỉ tập trung vào đặc điểm hình thái và hoạt tính sinh học, chưa có nhiều nghiên cứu về giống cũng như dinh dưỡng. Do đó, việc tìm ra giống nghệ có hàm lượng, năng suất curcumin cao trên cơ sở đặc điểm hình thái, dấu phân tử và sinh hoá; đồng thời tìm ra hóa chất thích hợp ảnh hưởng đến sinh trưởng, hàm lượng và năng suất curcumin trong nghệ là rất cần thiết. 1.2 Mục tiêu của luận án Tìm ra giống nghệ có năng suất và hàm lượng curcumin cao trên cơ sở đặc điểm hình thái, dấu phân tử và sinh hóa. Tìm ra hoá chất xử lý thích hợp cho sự sinh trưởng, gia tăng hàm lượng và năng suất curcumin trong nghệ. 1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: 34 mẫu giống nghệ địa phương và nhập nội được thu thập ở Việt Nam (32 mẫu), Indonesia (1 mẫu), Australia (1 mẫu). Phạm vi nghiên cứu chính: Nghiên cứu về chọn giống và tác động của hóa chất gia tăng năng suất và hàm lượng curcumin tại thành phố Cần Thơ năm 2014-2018. 1.4 Nội dung của luận án * Nội dung 1: Đánh giá giống nghệ có hàm lượng và năng suất curcumin cao. + Thu thập 34 giống nghệ địa phương và nhập nội + Đánh giá sự đa dạng của 34 giống nghệ dựa vào đặc điểm hình thái, dấu chỉ thị phân tử và chỉ tiêu sinh hóa. * Nội dung 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của hoá chất xử lý đến sinh trưởng, hàm lượng và năng suất curcumin trong nghệ. Ảnh hưởng của thời điểm và nồng độ xử lý phenylalanine (Phe); salicylic acid (SA); sắt sulfate (FeSO4); kẽm sulfate (ZnSO4); borax và sau đó đánh giá hiệu quả loại hoá chất xử lý đến sinh trưởng, hàm lượng và năng suất curcumin trong nghệ. 1.5 Những đóng góp mới của luận án Luận án đã chọn ra được mẫu giống nghệ C.34 có hàm lượng và năng suất curcumin trên khối lượng chất khô cao nhất (12,2%; 11,6 g). Giống C.34 có gân lá màu xanh; thịt củ màu vàng cam/vàng cam đậm, mùi nghệ, hơi đắng và ít the; lá bắc phía trên màu xanh nhạt/hồng nhạt/trắng; thuộc loài Curcuma xanthorrhiza. Xác định được mối quan hệ di truyền của mẫu nghệ C.34 với các mẫu giống còn lại dựa vào đặc điểm hình thái, dấu phân tử RAPD và ISSR và các chỉ tiêu sinh hoá. 3 Phun lên lá nghệ một trong các chất như: Phe, SA 100 ppm, FeSO4, ZnSO4, borax 0,5% ở thời điểm 120 ngày sau trồng đều làm gia tăng hàm lượng và năng suất curcumin trên khối lượng củ khô. Phun Phe 100 ppm hoặc FeSO4 0,5% lên lá nghệ Curcuma xanthorrhiza đã làm gia tăng khối lượng củ tươi (1,63; 1,72 lần); khối lượng củ khô (1,80; 1,78 lần); hàm lượng curcumin (đều 1,39 lần) và năng suất curcumin trên khối lượng củ khô (2,50; 2,48 lần) so với không phun. 1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án Về khoa học: Trên cơ sở của nghiên cứu về đánh giá giống và các thí nghiệm xử lý hóa chất nhằm gia tăng sự sinh trưởng, năng suất và hàm lượng curcumin trong nghệ cho thấy: (1) Kết hợp khảo sát đặc điểm hình thái, dấu phân tử và phân tích sinh hóa giúp cho việc chọn giống nghệ đạt kết quả tốt hơn; (2) Bên cạnh giống, con đường sinh tổng hợp curcumin còn chịu sự tác động của các chất dinh dưỡng (FeSO4) và amino acid (phenylalanine) được bổ sung từ bên ngoài; (3) Kết quả nghiên cứu của luận án có thể bổ sung vào giáo trình giảng dạy cây dược liệu và tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu tiếp theo. Về thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của luận án có thể ứng dụng hiệu quả trong sản xuất, làm cơ sở định hướng, quy hoạch ổn định và phát triển bền vững các vùng trồng nghệ trọng điểm trong nước. Chương 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 2.1.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 2.1.1.1 Thời gian nghiên cứu Luận án được thực hiện từ năm 2014 đến năm 2018. 2.1.1.2 Địa điểm nghiên cứu Phòng thí nghiệm bộ môn Khoa học Cây trồng, bộ môn Di truyền và Chọn giống cây trồng, khoa Nông nghiệp, trường Đại học Cần Thơ và đất thí nghiệm tại huyện Phong Điền và quận Bình Thủy, thành phố Cần Thơ. 2.1.2 Vật liệu nghiên cứu Ba mươi bốn mẫu giống nghệ địa phương và nhập nội, 32 mẫu giống được thu thập ở Việt Nam; 1 mẫu giống ở Indonesia và 1 mẫu giống Australia. 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.2.1 Nội dung 1: Đánh giá giống nghệ có hàm lượng và năng suất curcumin cao 2.2.1.1 Thu thập giống Ba mươi bốn mẫu giống nghệ địa phương và nhập nội được trồng tại quận Bình Thủy, thành phố Cần Thơ. Thí nghiệm được tiến 4 hành từ 2014-2015, nghệ được trồng ngoài đồng theo phương pháp khối ngẫu nhiên hoàn toàn (RCBD), với 3 lặp lại, mỗi lô trồng 2 m" trên nền đất cát bơm có trộn thêm đất sông, độ thoát nước tốt và cũng dễ rửa trôi chất dinh dưỡng. *Kỹ thuật canh tác: (áp dụng chung cho tất cả các mẫu giống). Chọn củ nhánh cấp 2 có khối lượng tương đối đồng đều từ 3040 g (Hossain et al., 2005a) để trồng. Xử lý giống với chlorine 0,5% trong 30 phút vớt ra để ráo và ủ 1 tuần trước khi trồng. Ủ củ nơi có bóng râm, trên nền cao, thoát nước tốt và được phủ lên trên một lớp tro trấu. Tưới nước vừa đủ ẩm giúp củ nẩy mầm. Sau 7-10 ngày, đặt củ giống sâu từ 7-8 cm với khoảng cách 25x25 cm (Mohamed et al., 2014). Thường xuyên tưới nước cho nghệ, giai đoạn đầu tưới 1 lần/ngày. Khi nghệ còn nhỏ, tán lá chưa lớn, ánh sáng chiếu xuống lớp đất mặt giúp cỏ phát triển tốt. Thường xuyên làm cỏ, hạn chế sự cạnh tranh về ánh sáng và dinh dưỡng đối với cây con, làm cỏ 2 tuần/lần. Phân bón áp dụng theo Mai Văn Quyền và ctv. (2007) và Ravindran et al. (2007) có cải tiến. Bón phân cho nghệ được chia làm ba lần bón: lần 1 bón NPK (16-16-8-13S): 100-150 kg/ha; lần 2 bón NPK (16-16-8-13S): 150-200 kg/ha; lần 3 bón NPK (16-16-8-13S): 100-150 kg/ha. Bón vào các thời điểm: 60 NST (ngày sau trồng - giai đoạn cây 2-3 lá), 120 NST (giai đoạn tăng trưởng và tạo củ) 180 NST (tiếp tục tăng trưởng và tạo củ). 2.2.1.2 Đặc điểm hình thái Các đặc điểm hình thái như dạng lá, phát hoa, màu hoa, dạng củ, màu củ,… và các chỉ tiêu tăng trưởng được đánh giá và ghi nhận khi cây đã trưởng thành 200-210 ngày sau trồng (Syamkuma, 2008), mô tả chi tiết theo Phạm Hoàng Hộ (1999) và Võ Văn Chi (2003). Các chỉ tiêu chất lượng được ghi nhận khi thu hoạch (240 ngày sau trồng). 2.2.1.3 Đặc điểm dấu phân tử * Thu thập mẫu lá: Mỗi mẫu giống nghệ thu khoảng 2-3 lá non không bị sâu bệnh. Các mẫu lá được cho vào bao polyethylene kéo kín miệng, ghi nhãn và được trữ trong tủ lạnh 4oC để ly trích DNA. * Phương pháp ly trích DNA Ly trích và tinh sạch DNA Mô lá của 34 mẫu nghệ được ly trích và tinh sạch theo phương pháp ly trích CTAB rút gọn (Doyle and Doyle, 1991). Kiểm tra DNA bằng phương pháp điện di gel agarose 1% (w/v) Phản ứng PCR Phản ứng PCR trong từng mẫu DNA nghệ được cho phản ứng với 20 chỉ thị phân tử RAPD (OPA02, OPA03, OPA04, OPA10, OPA13, OPB07, OPB10, OPD02, OPD03 và OPD07); và ISSR (ISSR1, ISSR2, ISSR5, ISSR6, ISSR7, ISSR10, ISSR12, ISSR14, 5 ISSR17 và ISSR18) (được sản xuất bởi công ty Sinh hoá Phù Sa Vĩnh Long, Việt Nam). Điện di sản phẩm PCR Sản phẩm PCR được chạy điện di trên gel agarose 1% trong dung dịch TAE 1X bằng máy điện di với hiệu điện thế như sau: 42V trong 30 phút và 60V trong 65 phút. Nhuộm gel trong ethidium bromide trong 20 phút (1 mg/L), rửa lại với nước rồi đem chụp hình gel bằng máy ảnh trên máy chiếu tia UV. Sự hiện diện của các băng là sản phẩm khuếch đại của quá trình PCR được thể hiện trên gel agarose để phân biệt sự đa dạng giữa các loài trong chi nghệ. 2.2.1.4 Đặc điểm sinh hoá Phân tích đặc điểm sinh hoá chính là phân tích các chỉ tiêu chất lượng trong phần đặc điểm hình thái. 2.3.2 Nội dung 2: Nghiên cứu hoá chất xử lý đến sinh trưởng, hàm lượng và năng suất curcumin trong nghệ. Giống nghệ C.34 (được chọn từ nội dung 1) thuộc loài Curcuma xanthorrhiza có hàm lượng và năng suất curcumin cao được chọn làm vật liệu nghiên cứu cho 6 thí nghiệm trong nội dung này. Hoá chất: Phenylalanine (C9H11NO2) - Sigma (Đức), salicylic acid (Trung Quốc), Iron (II) sulfate heptahydrate (FeSO4.7H2O) Trung Quốc, Zinc sulfate heptahydrate (ZnSO4.7H2O) - Trung Quốc và Borax - (Disodium tetraborate decahydrate - Na2B4O7.10H2O Trung Quốc). 2.3.2.1 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của thời gian và nồng độ xử lý phenylalanine lên sự sinh trưởng, hàm lượng và năng suất curcumin trên nghệ Curcuma xanthorrhiza * Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí khối ngẫu nhiên hoàn toàn với nhân tố A là 4 thời gian xử lý phenylalanine (90, 120, 150 và 180 ngày sau trồng) và nhân tố B là 4 nồng độ phenylalanine (0, 50, 100 và 200 ppm), gồm 16 tổ hợp nghiệm thức với 3 lần lặp lại. 2.3.2.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của thời gian và nồng độ xử lý salicylic acid lên sự sinh trưởng, hàm lượng và năng suất curcumin trên nghệ Curcuma xanthorrhiza * Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí khối ngẫu nhiên hoàn toàn với nhân tố A là 4 thời gian xử lý salicylic acid (90, 120, 150 và 180 ngày sau trồng) và nhân tố B là 4 nồng độ salicylic acid (0, 50, 100 và 200 ppm), gồm 16 tổ hợp nghiệm thức với 3 lần lặp lại. 2.3.2.3 Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của thời gian và nồng độ xử lý FeSO4 lên sự sinh trưởng, hàm lượng và năng suất curcumin trên nghệ Curcuma xanthorrhiza * Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí khối ngẫu nhiên hoàn toàn với nhân tố A là 3 thời gian xử lý (60, 90 và 120 ngày sau trồng) và nhân tố B là 6 mức độ FeSO4 (2 nồng độ phun 0,5 và 1%; 3 liều lượng 6 bón 10, 20, 30 kg/ha và nghiệm thức đối chứng), gồm 18 tổ hợp nghiệm thức với 3 lần lặp lại. 2.3.2.4 Thí nghiệm 4: Ảnh hưởng của thời gian và nồng độ xử lý ZnSO4 lên sự sinh trưởng, hàm lượng và năng suất curcumin trên nghệ Curcuma xanthorrhiza * Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí khối ngẫu nhiên hoàn toàn với nhân tố A là 3 thời gian xử lý (60, 90 và 120 ngày sau trồng) và nhân tố B là 6 mức độ ZnSO4 (2 nồng độ phun 0,5 và 1%; 3 liều lượng bón 10, 20, 30 kg/ha và nghiệm thức đối chứng), gồm 18 tổ hợp nghiệm thức với 3 lần lặp lại. 2.3.2.5 Thí nghiệm 5: Ảnh hưởng của thời gian và nồng độ xử lý Borax lên sự sinh trưởng, hàm lượng và năng suất curcumin trên nghệ Curcuma xanthorrhiza * Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí khối ngẫu nhiên hoàn toàn với nhân tố A là 3 thời gian xử lý (60, 90 và 120 ngày sau trồng) và nhân tố B là 6 mức độ Borax (2 nồng độ phun 0,5 và 1%; 3 liều lượng bón 10, 20, 30 kg/ha và nghiệm thức đối chứng), gồm 18 tổ hợp nghiệm thức với 3 lặp lại. 2.3.2.6 Thí nghiệm 6: Hiệu quả xử lý các loại phân bón qua lá lên sự sinh trưởng, hàm lượng và năng suất curcumin trên nghệ Curcuma xanthorrhiza * Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí khối ngẫu nhiên hoàn toàn 1 nhân tố, 5 nghiệm thức tương ứng 5 loại phân bón lá (kết quả 5 thí nghiệm trên) và nghiệm thức đối chứng không phun với 3 lần lặp lại. Các nghiệm thức lần lượt là: Phe 100 ppm; SA 100 ppm; FeSO4 0,5%; ZnSO4 0,5%; Borax 0,5% và Đối chứng. 2.3.3 Phương pháp xử lý số liệu Các đặc điểm hình thái được ghi nhận và mã hóa dạng nhị phân theo nguyên tắc: có đặc điểm = 1 và không có đặc điểm = 0. Sau khi ghi nhận tất cả các đặc điểm trên, số liệu thu thập được lưu trữ trong phần mềm Excel. Phân tích sơ đồ nhánh (cluster) và đánh giá mối quan hệ giữa 34 mẫu giống nghệ bằng phần mềm NTSYSpc 2.1 theo phương pháp UPGMA (Unweinhted Pair Group Method with Arithmatic Mean). Tương tự, các đặc điểm dấu phân tử trong phổ điện di trên gel agarose thể hiện bằng sự xuất hiện hoặc không xuất hiện của một băng DNA nào đó được ghi nhận tương ứng là 1 và 0. Số liệu sau khi thu thập được lưu trữ trong phần mềm Excel. Phân tích sơ đồ hình nhánh (cluster) và đánh giá mối quan hệ di truyền giữa các giống bằng phần mềm NTSYSpc V2.1 theo phương pháp UPGMA. Số liệu về sinh trưởng và chất lượng được nhập và vẽ đồ thị bằng chương trình Microsoft excel, phân tích thống kê bằng chương trình SPSS 24.0. 7 Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 NỘI DUNG 1: ĐÁNH GIÁ GIỐNG CÓ HÀM LƯỢNG VÀ NĂNG SUẤT CURCUMIN CAO 3.1.1. Đặc điểm hình thái của 34 mẫu giống nghệ 3.1.1.1 Đặc điểm hình thái về thân, lá và hoa Kết quả nghiên cứu cho thấy trong 10 đặc điểm thân, lá, hoa của 34 giống nghệ địa phương và nhập nội đều biểu hiện đa hình, trong đó màu lá và cách mọc của cụm hoa khác biệt không ý nghĩa. Nếu mỗi biểu hiện của 1 đặc điểm hình thái được kiểm soát bởi 1 alene thì trung bình có 3 alen/đặc điểm. Các đặc điểm về hình dạng của phiến lá, sự xuất hiện của cuống lá, cách mọc của lá, màu gân giữa lá, màu thân và màu lá bắc của cụm hoa đều có sự khác biệt nhau. Đa số các giống nghệ đều có thân màu xanh lá (79,0%), lá có cuống (85,0%), phiến lá hình mũi mác (73,0%), lá mọc thẳng (63%), gân giữa lá màu xanh lá (71,0%) và 100% lá có mùi thơm đặc trưng và đều hình thành hoa. Lá bắc phía dưới màu xanh lá, phía trên có màu xanh nhạt/hồng nhạt/trắng chiếm tỷ lệ cao (70%). 3.1.1.2 Đặc điểm hình thái củ Kết quả nghiên cứu cho thấy trong 6 đặc điểm hình thái củ của 34 giống nghệ địa phương và nhập nội, hình dạng căn hành và vị củ khác biệt không ý nghĩa. Các đặc điểm về hình dạng củ chính, màu vỏ củ, màu thịt củ và mùi củ đều khác biệt nhau. Đa số các giống đều có củ mẹ hình thuôn (chiếm 73,0%), vỏ củ màu vàng nhạt (chiếm 53,0%) và có mùi nghệ đặc trưng. Màu thịt củ rất đa dạng và hầu hết là màu vàng (chiếm 35,0%) (Hình 3.1). Kết quả này cũng phù hợp với nhiều nghiên cứu khác. Theo Syamkumar and Sasikumar (2006), hầu hết 15 giống nghệ khảo sát đều có mùi hăng như long não, vị củ đắng hoặc hơi đắng (chiếm 100%). Syahid and Heryanto (2017) cho rằng trong 12 cá thể nghệ trắng C. zedoaria, đa số đều có thịt củ màu trắng (chiếm 91,7%), ngoại trừ giống Curz10 có thịt củ màu vàng. 8 Hình 3.1: Màu thịt củ của một số giống nghệ thuộc loài Curcuma (Bình Thủy, Cần Thơ, 2014-2015); (A) vàng nhạt với vòng hơi xanh; (B) xanh tím; (C) vàng nhạt; (D) vàng cam; (E) và (F) vàng cam đậm 3.1.1.3 Các chỉ tiêu chất lượng Giống có năng suất curcumin cao nhất gồm các giống C.34 (11,6 g), C.11 (11,2 g), C.13 (11,3 g), C.18 (11,2 g) (Bảng 3.1). Kết quả nghiên cứu cũng phù hợp với các tác giả khác. Hàm lượng curcumin của 67 giống nghệ ở Thái Lan dao động từ 0,32±0,44 đến 10,13±1,27% (Thaikert and Paisooksantivatana, 2009); hàm lượng curcumin của 10 loài nghệ ở Ấn Độ dao động từ 2,1±0,58 đến 10,06±0,68% (Seema, 2015). Hàm lượng curcumin là một trong ba thành phần sinh hoá quan trọng trong Curcuma spp. (Sasikumar, 2005); hàm lượng curcumin trong C. longa (2-5%) cao hơn các loài khác. Babu et al. (2012), hàm lượng curcumin giữa các loài khác nhau, C. longa (2,7-10,9%), C. aromatic (2,3-8,0%), nhập nội (2,8-3,9%) và hoang dại (0,02-2,6%). Hayakawa et al. (2011), hàm lượng curcumin được sắp xếp theo thứ tự giảm dần C. longa - Đông Nam Á (3198,42315,1 mg/100 g trừ Indonesia B = 309,5 mg/100 g) > C. longa (392,2-305,0 mg/100 g trừ Wakayama B) > C. aromatica (126,2121,9 mg/100 g) > C. zedoaria (1,2 mg/100 g). Hàm lượng curcumin trong củ nghệ thay đổi giữa các giống và chất lượng củ cũng thay đổi theo mùa vụ, đất đai, khí hậu, vùng địa lý (Geethanjali et al., 2016). Hàm lượng curcumin là một trong những thành phần quyết định năng suất curcumin (Mayazaki et al., 2014). 9 Bảng 3.1: Các chỉ tiêu chất lượng của 34 mẫu giống nghệ địa phương và nhập nội (Bình Thủy, Cần Thơ, 2014-2015). Giống C.1 C.2 C.3 C.4 C.5 C.6 C.7 C.8 C.9 C.10 C.11 C.12 C.13 C.14 C.15 C.16 C.17 C.18 C.19 C.20 C.21 C.22 C.23 C.24 C.25 C.26 C.27 C.28 C.29 C.30 C.31 C.32 C.33 C.34 TB. Mức ý nghĩa CV (%) Khối lượng củ tươi (g) 192f-h 228c-h 366b-d 215e-h 291b-h 391bc 274c-h 152h 436ab 342b-e 366bcd 291b-h 390bc 306b-g 334 b-f 436ab 341b-e 366b-d 327b-f 353b-e 347b-e 341b-e 362b-e 398bc 274c-h 327b-f 344b-e 320b-f 165gh 400bc 336b-f 556a 387bc 306b-g 331±80,2 ** 8,63 Khối lượng củ khô (g) 59,6g-j 59,4g-j 110a-e 53,8h-j 72,8e-j 117a-d 76,6d-j 41,0j 135a-b 99,3b-g 110a-e 93,1b-h 113a-e 64,3f-j 110a-e 126a-c 102b-f 98,7b-g 94,9b-h 76,5d-j 93,6b-h 92,0c-h 112a-e 123a-c 65,7f-j 91,7c-h 86,0c-i 96,0b-g 49,6ij 108b-e 90,7c-h 150a 116a-d 95,4b-h 94,2±24,7 ** 6,02 Hàm lượng curcumin (%) 6,51m 10,5e 8,62j 9,68h 11,2cd 9,99g 0,96s 8,14k 6,99l 0,42uv 10,2f 4,42p 6,27n 5,32o 0,63t 0,53tu 9,28i 11,3c 6,96l 12,4a 10,2f 0,56tu 0,63t 0,52tu 0,50tu 0,52tu 0,42uv 9,77h 2,32r 0,46uv 11,0d 0,35v 4,08q 12,2a 5,70±4,47 ** 3,55 Năng suất curcumin (g) 3,89gh 6,22d-g 9,43a-c 5,21e-h 8,16b-d 11,3a 0,75i 3,35h 9,44 a-c 0,42i 10,3ab 4,13gh 7,36c-e 3,42fgh 0,68i 0,68i 9,51a-c 11,2a 6,62d-f 9,50a-c 9,56a-c 0,53i 0,69i 0,64i 0,32i 0,47i 0,37i 9,38a-c 1,12i 0,49i 10,1ab 0,54i 4,73f-h 11,6a 5,12±4,19 ** 6,79 Ghi chú: Trong cùng một cột, các số có chữ theo sau giống nhau khác biệt không ý nghĩa thống kê; và ** khác biệt ý nghĩa 1%. 3.1.1.4 Mối quan hệ giữa các chỉ tiêu chất lượng với các đặc điểm sinh trưởng Tương quan giữa khối lượng củ tươi và củ khô/bụi rất có ý nghĩa (r=0,96**). Bên cạnh đó, khối lượng củ tươi và củ khô/bụi có quan hệ tuyến tính theo phương trình y = 0,29x - 3,89; hệ số xác định R2 = 0,87 (Hình 3.2) với p<0,001. Qua đó cho thấy mô hình hồi quy sử dụng khối lượng củ tươi để dự đoán khối lượng củ khô/bụi rất phù hợp và có ý nghĩa thống kê. Mô hình hồi quy tuyến tính có thể giải 10 thích được 87% sự khác biệt về khối lượng củ khô/bụi giữa các giống (Lê Thanh Phong, 2011). Khối lượng củ khô/bụi (g) 160 y = 0,29x - 3,89 R² = 0,87 120 80 40 0 0 100 200 300 400 500 600 Khối lượng củ tươi/bụi (g) Hình 3.2: Mối quan hệ giữa khối lượng củ tươi với củ khô/bụi của 34 mẫu giống nghệ địa phương và nhập nội (Bình Thủy, Cần Thơ, 2014-2015). Năng suất curcumin/khối lượng củ khô (g) Tương quan giữa năng suất và hàm lượng curcumin/khối lượng củ khô rất có ý nghĩa (r=0,93**). Bên cạnh đó, năng suất và hàm lượng curcumin/khối lượng củ khô có quan hệ tuyến tính theo phương trình y = 0,87x + 0,15; hệ số xác định R2 = 0,86 (Hình 3.3) với p<0,001. Qua đó cho thấy mô hình hồi quy sử dụng hàm lượng curcumin để dự đoán năng suất curcumin/khối lượng củ khô rất phù hợp và có ý nghĩa thống kê. Mô hình hồi quy tuyến tính có thể giải thích được 86% sự khác biệt về năng suất curcumin/khối lượng củ khô giữa các giống (Lê Thanh Phong, 2011). 12 y = 0,87x + 0,15 R² = 0,86 9 6 3 0 0 5 10 15 Hàm lượng curcumin/khối lượng củ khô (g) Hình 3.3: Mối quan hệ giữa năng suất với hàm lượng curcumin/khối lượng củ khô của 34 giống nghệ địa phương và nhập nội (Bình Thủy, Cần Thơ, 2014-2015). 11 3.1.1.5 Mối quan hệ giữa chỉ tiêu chất lượng với đặc điểm hình thái * Mối quan hệ giữa hàm lượng curcumin với đặc điểm hình thái Những giống có hàm lượng curcumin thấp (0,68±0,52%) hầu hết đều có gân giữa lá màu nâu đỏ; thịt màu trắng sữa hoặc vàng nhạt hoặc trong tím đậm, ngoài tím nhạt, mùi long não, vị đắng và the; lá bắc có màu tím đậm hoặc phía dưới màu xanh, phía trên màu đỏ tím. Với các đặc điểm gân giữa lá màu nâu đỏ, thịt củ trong tím đậm, ngoài tím nhạt, lá bắc phía trên màu đỏ tím; đây là sắc tố anthocyanine; do đó sự tổng hợp curcumin (màu vàng) không được ưu tiên nên hàm lượng curcumin của nhóm các giống này rất thấp. Theo Phạm Hoàng Hộ (2003), Syamkumar (2008) và Lim (2016), những giống này thuộc loài C. aeruginosa và loài C. zedoaria. Những giống có hàm lượng curcumin trung bình (6,09±1,38%) hầu hết đều có gân giữa lá màu xanh; thịt màu vàng, mùi nghệ, hơi đắng và ít the; lá bắc phía trên màu xanh nhạt/hồng nhạt/trắng. Với các đặc điểm hình thái trên, theo Syamkumar (2008) và Lim (2016), những giống này thuộc loài C. aromatica và loài C. mangga. Những giống có hàm lượng curcumin cao (10,5±1,11%) hầu hết đều có gân giữa lá màu xanh; thịt màu vàng hoặc vàng cam nhạt hoặc cam đậm, mùi nghệ, hơi đắng và ít the hoặc không vị; lá bắc phía trên màu xanh nhạt/hồng nhạt/trắng. Theo Phạm Hoàng Hộ (2003), Syamkumar (2008) và Lim (2016), những giống này thuộc loài C. longa và loài C. xanthorrhiza. * Mối quan hệ giữa năng suất curcumin với đặc điểm hình thái Những giống có năng suất curcumin thấp (0,60±0,22) hầu hết đều có các đặc điểm: gân giữa lá màu nâu đỏ; thịt củ màu trắng sữa/vàng nhạt hoặc trong tím đậm, ngoài tím nhạt, mùi long não, vị đắng và the; lá bắc có màu tím đậm hoặc phía dưới màu xanh, phía trên màu đỏ tím. Theo Phạm Hoàng Hộ (2003), Syamkumar (2008) và Lim (2016), những giống này thuộc loài C. aeruginosa và loài C. zedoaria. Những giống có năng suất curcumin trung bình (5,14±1,33) hầu hết đều có gân lá chính màu xanh; thịt củ màu vàng hoặc vàng cam nhạt, mùi nghệ, hơi đắng và ít the; lá bắc phía trên màu xanh nhạt/hồng nhạt/trắng. Theo Syamkumar (2008) và Lim (2016), những giống này thuộc loài C. aromatica và loài C. mangga. Những giống có năng suất curcumin cao (10,0±1,09) hầu hết đều có gân lá chính màu xanh; thịt củ màu vàng cam hoặc vàng cam đậm, mùi nghệ, hơi đắng và ít the; lá bắc phía trên màu xanh nhạt/hồng nhạt/trắng. Theo Phạm Hoàng Hộ (2003), Syamkumar (2008) và Lim (2016), những giống này thuộc loài C. longa và loài C. xanthorrhiza. Theo Mayazaki et al. (2014), nhóm giống có hàm lượng curcumin cao, năng suất curcumin phụ thuộc vào khối lượng củ khô; 12 nhóm giống có hàm lượng curcumin thấp, năng suất curcumin phụ thuộc vào hàm lượng curcumin; nhóm giống có hàm lượng curcumin trung bình, năng suất curcumin phụ thuộc cả hai. Hơn nữa, nhóm giống có sinh khối thấp và hàm lượng curcumin cao thịt củ màu cam, còn nhóm giống có sinh khối cao và hàm lượng curcumin thấp, thịt củ màu vàng nhạt. Do đó, yếu tố di truyền đã ảnh hưởng không những hàm lượng curcumin mà còn năng suất củ và năng suất curcumin. So với kỹ thuật dấu phân tử, Beyene et al. (2005) cho rằng phân tích đa dạng dựa vào đặc điểm hình thái đơn giản, dễ thực hiện, nhưng tương đối kém chính xác, kém hiệu quả và chỉ sử dụng để đánh giá sơ bộ giống hoặc loài. Trong kết quả thí nghiệm, sự kết hợp giữa đặc điểm hình thái với các chỉ tiêu sinh hoá cho thấy đã giúp nhận dạng hoặc phân biệt giống/loài. Tuy nhiên, các đặc điểm này rất dễ bị ảnh hưởng bởi kiểu gen và môi trường. Do đó, để đánh giá hiệu quả hơn sự đa dạng các giống/loài thuộc chi nghệ đề tài đã sử dụng 2 chỉ thị phân tử RAPD và ISSR. 3.1.2 Đặc điểm phân tử 3.1.2.1 Dấu chỉ thị phân tử RAPD Trong 10 đoạn mồi RAPD đã được sử dụng phân tích trên 34 mẫu giống nghệ địa phương và nhập nội, kết quả cho thấy tất cả đều cho băng khuếch đại và cho băng đa hình. Tổng cộng có 167 băng được ghi nhận với trung bình là 16,7 ± 2,75 băng/đoạn mồi; trong đó, có 155 băng đa hình (chiếm tỷ lệ 90,7±18,5%). Số lượng băng đa hình dao động từ 4 băng (đoạn mồi OPA02) đến 19 băng (đoạn mồi OPD02) và trung bình là 15,5±4,28 băng đa hình trên mỗi đoạn mồi (Bảng 3.2). Bảng 3.2: Các chỉ số đánh giá tính đa hình của trên 10 đoạn mồi RAPD của 34 mẫu giống nghệ địa phương và nhập nội (Bình Thủy, Cần Thơ, 2014-2015). Stt 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Đoạn mồi Tổng băng Băng đa hình Tỷ lệ băng đa hình (%) 40,0 100 100 94,1 93,3 100 100 100 85,0 94,1 PIC MI Rp OPA02 10 4 0,31 7,00 1,18 OPA03 16 16 0,49 11,4 9,29 OPA04 18 18 0,55 12,1 10,8 OPA10 17 16 0,5 10,9 9,90 OPA13 15 14 0,7 10,9 6,10 OPB07 18 18 0,53 11,9 10,9 OPB10 17 17 0,93 6,78 6,94 OPD02 19 19 0,58 12,3 12,8 OPD03 20 17 0,73 8,88 9,00 OPD07 17 16 0,60 11,7 11,0 167 155 Tổng 16,7±2,75 15,5±4,28 90,7±18,5 0,59±0,16 10,4±2,08 8,8±3,33 Trung bình Ghi chú: PIC là chỉ số đa hình di truyền, MI là chỉ số đa dạng trung bình của các locus đa hình và Rp là chỉ số sai khác của mỗi cặp mồi. 13 Đa số các đoạn mồi đều cho số lượng băng nhiều và tỷ lệ băng đa hình rất cao trừ đoạn mồi OPA02 (chỉ có 4 băng và tỷ lệ băng đa hình chỉ chiếm 40,0%). Chỉ số PIC dao động từ 0,31 (đoạn mồi OPA02) đến 0,93 (đoạn mồi OPB10) và trung bình 0,59±0,16. Chỉ số MI dao động từ 6,78 (đoạn mồi OPB10) đến 12,3 (đoạn mồi OPD02) và trung bình 10,4±2,08. Chỉ số Rp dao động từ 1,18 (đoạn mồi OPA02) đến 12,8 (đoạn mồi OPD02) và trung bình 8,8±3,33 (Bảng 3.2). 3.1.2.2 Dấu chỉ thị phân tử ISSR Trong 10 đoạn mồi ISSR đã được sử dụng phân tích trên 34 giống nghệ, kết quả cho thấy tất cả đều cho băng khuếch đại và cho băng đa hình. Tổng cộng có 166 băng được ghi nhận với trung bình là 16,6 ± 3,31 băng/đoạn mồi. Trong đó, có 162 băng đa hình (chiếm tỷ lệ 97,1±3,87%). Số lượng băng đa hình dao động từ 9 băng (đoạn mồi ISSR1) đến 29 băng (đoạn mồi ISSR10) và trung bình là 16,2±3,61 băng đa hình trên mỗi đoạn mồi. Đa số các đoạn mồi đều cho số lượng băng nhiều và tỷ lệ băng đa hình rất cao trên 90,0% (Bảng 3.3). Bảng 3.3: Các chỉ số đánh giá tính đa hình của trên 10 đoạn mồi ISSR của 34 mẫu giống nghệ địa phương và nhập nội (Bình Thủy, Cần Thơ, 20142015). Stt Đoạn mồi Tổng bang Băng đa hình 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ISSR1 ISSR2 ISSR5 ISSR6 ISSR7 ISSR10 ISSR12 ISSR14 ISSR17 ISSR18 10 17 16 20 14 22 16 16 19 16 166 9 17 15 20 14 22 15 15 19 16 162 Tỷ lệ băng đa hình (%) PIC MI Rp 90,0 100 93,8 100 100 100 93,8 93,8 100 100 0,50 0,67 0,5 0,84 0,63 0,79 0,60 0,70 0,69 0,68 11,1 12,3 11,1 9,9 12,4 10,8 11,2 10,8 12,0 12,6 5,60 11,1 9,00 11,7 9,12 12,9 9,70 9,50 11,8 11,8 Total 16,6 ±3,31 16,2±3,61 97,1±3,87 0,67±0,10 11,4±0,87 10,2±2,11 Aver. Ghi chú: PIC là chỉ số đa hình di truyền, MI là chỉ số đa dạng trung bình của các locus đa hình và Rp là chỉ số sai khác của mỗi cặp mồi. Như vậy, sử dụng 10 đoạn mồi ISSR trong phân tích đa dạng di truyền trên 34 giống nghệ kết quả tỷ lệ băng đa hình cao hơn các nghiên cứu của Singh et al. (2012), Taheri et al. (2012) và Saha et al. (2016) nhưng thấp hơn nghiên cứu của Nguyễn Lộc Hiền và ctv. (2013). 3.1.2.3 Sự kết hợp dấu chỉ thị phân tử RAPD với ISSR Kết quả Bảng 3.4 cho thấy sự kết hợp 10 đoạn mồi RAPD và 10 đoạn mồi ISSR trên 34 giống nghệ địa phương và nhập nội có tổng 14 cộng 333 băng khuếch đại được ghi nhận với 272 băng thể hiện đa hình (chiếm 93,2%). Bảng 3.4: Sự đa hình và tỷ lệ băng đa hình dựa trên sự kết hợp giữa 10 đoạn mồi RAPD với 10 đoạn mồi ISSR của 34 mẫu giống nghệ RAPD ISSR RAPD + ISSR Số đoạn mồi sử dụng 10 10 20 Tổng số băng khuếch đại Số băng/đoạn mồi 167 16,7±2,75 166 16,6±3,31 333 15,9±2,97 Tổng số băng đa hình Số băng đa hình/đoạn mồi Tỷ lệ băng đa hình (%) 155 15,5±4,28 90,7 162 16,2±3,61 97,1 317 15,9±3,87 93,9 Skornickova and Sabu (2005) cho rằng đã có sự xác định nhầm loài C. aromatica và C. zedoaria là loài C. xanthorrhiza. Tương tự, Sabu (2006) đã cho rằng loài C. aromatica có màu vàng xám nhưng trong báo cáo trước đó cũng của tác giả này lại ghi nhận loài C. aromatica có màu vàng đến vàng đậm (Sasikumar, 2005). Sự khác biệt về hình thái là do sự tương tác giữa môi trường và yếu tố di truyền chủ yếu qua các đặc tính định lượng mà ít về các đặc điểm chất lượng. Bên cạnh đó, việc chọn giống trồng, hoặc nhận dạng sai giống, kỹ thuật trồng và chăm sóc cũng ảnh hưởng. Kết quả cho thấy việc sử dụng dấu chỉ thị phân tử RAPD và ISSR rất hiệu quả và đáng tin cậy trong đánh giá sự đa dạng di truyền, mối quan hệ cũng như phân loại 34 mẫu giống nghệ địa phương và nhập nội. Tóm lại, sử dụng đặc điểm hình thái, chỉ tiêu sinh trưởng và chất lượng, dấu phân tử đã xác định được mối quan hệ di truyền của giống nghệ C.34 (thuộc loài Curcuma xanthorrhiza.) với các mẫu giống nghệ khác. 3.2 NỘI DUNG 2: NGHIÊN CỨU HOÁ CHẤT XỬ LÝ ĐẾN SINH TRƯỞNG, HÀM LƯỢNG VÀ NĂNG SUẤT CURCUMIN TRONG NGHỆ Curcuma xanthorrhiza 3.2.1 Ảnh hưởng của phenylalanine đến nghệ C. xanthorrhiza Các chỉ tiêu về chất lượng của nghệ Curcuma xanthorrhiza theo thời gian và nồng độ xử lý phenylalanine cho thấy tương tác đều có ý nghĩa (lần lượt ở 1, 1, 5 và 1%) (Bảng 3.5). Điều này chứng tỏ rằng ảnh hưởng của nồng độ phenylalanine xử lý thay đổi theo thời gian áp dụng và ngược lại. Vì vậy so sánh trung bình giữa các nồng độ được tính dựa trên trung bình của tất cả thời gian, hoặc trung bình giữa các thời gian được tính dựa trên trung bình của tất cả các nồng độ xử lý sẽ không hiệu quả. Loại so sánh thích hợp hơn là so sánh giữa các trung bình của nồng độ xử lý ở cùng thời gian áp dụng hoặc giữa các trung bình của thời gian áp dụng cho từng nồng độ phenylalanine xử lý. Theo từng thời gian xử lý, nồng độ Phe đều khác biệt có ý nghĩa ở tất cả các chỉ tiêu chất lượng. Theo từng nồng độ xử lý, phun Phe 15 100 ppm, các thời điểm áp dụng đều khác biệt có ý nghĩa ở tất cả các chỉ tiêu chất lượng. Phun Phe 200 ppm, các thời điểm áp dụng chỉ khác biệt về hàm lượng và năng suất curcumin. Phun Phe 0 và 50 ppm theo thời gian không có ảnh hưởng đến chất lượng nghệ. Nhìn chung, ảnh hưởng tương tác giữa thời gian với nồng độ xử lý hoặc ngược lại, tổ hợp nghiệm thức phun Phe 100 ppm ở 120 NST luôn có khối lượng củ tươi, khối lượng củ khô, hàm lượng và năng suất curcumin cao nhất, lần lượt là 280 g; 67,1 g; 12,4% và 3,47 g (Bảng 3.5). Bảng 3.5: Các chỉ tiêu chất lượng củ theo thời gian và nồng độ xử lý phenylalanine đến nghệ C. xanthorrhiza (Phong Điền, Cần Thơ, 2015-2016). Chỉ tiêu Khối lượng củ tươi/bụi (g) Khối lượng củ khô/bụi (g) Hàm lượng curcumin/khối lượng củ khô (%) Năng suất curcumin/khối lượng củ khô (g) Thời gian xử lý (NST) (A) Phenylalanie (ppm) (B) 90 120 150 180 0 164b 157c 161c 155b 50 184a 162c 180b 186a 100 193aB 280aA 200aB 200aB 200 189a 196b 188b 185a TB. (A) 182 199 182 182 Mức ý nghĩa (A) ** Mức ý nghĩa (B) ** Mức ý nghĩa (AxB) ** CV (%) 4,90 0 39,4b 37,7c 38,7c 37,1b 50 44,2a 38,9c 43,2b 44,7a 100 46,2aB 67,1aA 48,1aB 48,0aB 200 45,4a 47,0b 45,0ab 44,4a TB. (A) 43,8 47,7 43,8 43,6 Mức ý nghĩa (A) ns Mức ý nghĩa (B) ** Mức ý nghĩa (AxB) ** CV (%) 4,92 0 10,44d 10,37d 10,36d 10,38d 50 10,64c 10,78c 10,74c 10,68c 100 12,16aB 12,40aA 12,32aAB 12,27aAB 200 11,22bA 11,36bA 11,20bAB 11,04bB TB. (A) 11,12 11,23 11,16 11,09 Mức ý nghĩa (A) ** Mức ý nghĩa (B) ** Mức ý nghĩa (AxB) * CV (%) 0,80 1,71d 1,71d 1,63c 1,67d 1,61c 1,96c 1,96c 1,75c 1,94c 1,99b 2,34aB 2,34aB 3,47aA 2,47aB 2,45aB 2,12bAB 2,12bAB 2,23bA 2,10bB 2,04bB 2,03 2,03 2,27 2,05 2,02 Mức ý nghĩa (A) ns Mức ý nghĩa (B) ** Mức ý nghĩa (AxB) ** CV (%) 4,53 TB. (B) 159 178 218 190 38,2 42,8 52,4 45,5 10,38 10,72 12,26 11,18 1,66 1,91 2,68 2,12 Ghi chú: Trong cùng một cột (chữ thường) hoặc một hang (chữ in), các số có chữ theo sau giống nhau khác biệt không ý nghĩa; * và **: khác biệt ở mức ý nghĩa 5 và 1%; ns: khác biệt không ý nghĩa 16 Curcumin là một hợp chất phenolic được tạo ra từ con đường phenyl propanoid. Con đường sinh tổng hợp curcumin bắt đầu từ phenylalanine, một tiền chất trong con đường sinh tổng hợp flavonoid. Phenylalanine được chuyển hóa thành cinnamic acid nhờ enzyme PAL (Nelson and Cox, 2012). Trong cây nghệ, PAL là enzyme khởi đầu trong sự sinh tổng hợp curcumin (Neema, 2005). Bên cạnh đó, enzyme BH4 (tetrahydrobiopterin enzyme) có vai trò quan trọng trong quá trình tạo ra năng lượng trong quang hợp và có quan hệ với phenylalanine (Hancock, 2012). Hoạt tính của enzyme BH4 tăng khi nồng độ phenylalanine trong cây tăng và khi nồng độ phenylalanine khoảng 105 ppm thì hoạt tính của enzyme BH4 không còn tăng nữa (Gersting et al., 2010). Như vậy, do phenylalanine có ảnh hưởng trực tiếp đến chiều dài và chiều rộng lá nghệ nên đã tác động gián tiếp đến các thành phần năng suất của nghệ. 3.2.2 Ảnh hưởng của salicylic acid đến nghệ C. xanthorrhiza Kết quả Bảng 3.6 cho thấy các chỉ tiêu về chất lượng của nghệ Curcuma xanthorrhiza theo thời gian và nồng độ xử lý salicylic acid tương tác đều có ý nghĩa lần lượt ở mức 5, 5, 1 và 5%. Ảnh hưởng của nồng độ salicylic acid xử lý thay đổi theo thời gian áp dụng và ngược lại. Theo từng thời gian xử lý, nồng độ salicylic acid đều khác biệt có ý nghĩa ở tất cả các chỉ tiêu chất lượng, trừ thời điểm 180 NST. Theo từng nồng độ xử lý, thời gian áp dụng khác biệt có ý nghĩa ở tất cả các chỉ tiêu chất lượng, trừ nồng độ phun SA 0 và 200 ppm. Nhìn chung, tổ hợp nghiệm thức phun SA 100 ppm ở 120 NST luôn có khối lượng củ tươi, khối lượng củ khô, hàm lượng và năng suất curcumin cao nhất, lần lượt là 314 g; 75,3g; 12,54% và 3,94 g (Bảng 3.6). Phun SA 100 ppm ở thời điểm 120 NST, hàm lượng và năng suất curcumin đạt cao nhất (lần lượt là 12,54% và 3,94 g). Năng suất curcumin theo các thời gian xử lý SA khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 5%. Năng suất curcumin ở các nghiệm thức xử lý SA đều cao hơn nghiệm thức đối chứng (4,60 g). Năng suất curcumin theo 4 nồng độ xử lý SA khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 1%. Năng suất curcumin cao nhất ở nồng độ 100 ppm (6,86 g) và thấp nhất là ở nghiệm thức không xử lý (4,19 g). Có sự tương tác giữa thời gian với nồng độ xử lý SA lên năng suất cucumin qua phân tích thống kê ở mức ý nghĩa 5% (Bảng 3.6). Ghasemzadeh and Jaafar (2012) nhận thấy rằng khi cung cấp SA đã kích thích việc tổng hợp các phenolic acid (cinnamic acid, vanillic acid, ferulic acid và gallic acid) trên cả hai giống gừng Halia Bentong và Halia Bara. Manoj (2017), phun SA 100 ppm đã góp phần cải thiện hàm lượng curcumin trong củ nghệ. Như vậy, việc xử lý SA ở nồng độ 100 ppm lên cây nghệ vào thời 17 điểm 120 NST là thời điểm thích hợp giúp cho cây nghệ sinh trưởng và phát triển tốt nhất, giúp gia tăng năng suất và chất lượng củ. Bảng 3.6: Các chỉ tiêu chất lượng củ theo thời gian và nồng độ xử lý SA đến nghệ C. xanthorrhiza (Phong Điền, Cần Thơ, 2015-2016). Chỉ tiêu Khối lượng củ tươi/bụi (g) Khối lượng củ khô/bụi (g) Hàm lượng curcumin/khối lượng củ khô (%) Năng suất curcumin/khối lượng củ khô (g) Salicylic Thời gian xử lý (ngày sau trồng) (A) acid 90 120 150 180 (ppm) (B) 0 148b 156b 161b 167 50 156abB 183bA 185bA 194A 100 203aB 314aA 241aAB 197B 200 198ab 205b 194b 190 TB. (A) 176 214 195 187 * Mức ý nghĩa (A) ** Mức ý nghĩa (B) * Mức ý nghĩa (AxB) CV (%) 16,2 0 35,4b 37,4b 38,6b 40,1 50 37,4abB 43,8bA 44,3bA 46,6A 100 48,8aB 75,3aA 57,9bAB 47,4B 200 47,4ab 49,3b 46,7a 45,6 TB. (A) 42,3 51,5 46,9 44,9 * Mức ý nghĩa (A) ** Mức ý nghĩa (B) * Mức ý nghĩa (AxB) CV (%) 15,8 0 10,35c 10,30c 10,26d 10,39d 50 10,79bcB 11,49bA 10,95cB 10,84cB 100 11,41aC 12,54aA 12,16aB 12,14aB 200 11,20ab 11,32b 11,25b 11,25b TB. (A) 10,94 11,41 11,16 11,16 ** Mức ý nghĩa (A) ** Mức ý nghĩa (B) ** Mức ý nghĩa (AxB) CV (%) 5,15 0 1,53b 1,60b 1,65c 1,74 abB bA 50 1,68 2,10 2,02bcA 2,11A 100 2,32aB 3,94aA 2,93aB 2,40B 200 2,22a 2,32b 2,18b 2,14 TB. (A) 1,94 2,49 2,20 2,09 Mức ý nghĩa (A) ** Mức ý nghĩa (B) ** Mức ý nghĩa (AxB) ** CV (%) 17,0 TB. (B) 158 179 239 197 37,9 43,0 57,4 47,3 10,33 11,02 12,06 11,26 1,63 1,98 2,90 2,22 Ghi chú: Trong cùng một cột (chữ thường) hoặc một hang (chữ in), các số có chữ theo sau giống nhau khác biệt không ý nghĩa; * và **: khác biệt ở mức ý nghĩa 5 và 1%; ns: khác biệt không ý nghĩa 3.2.3 Ảnh hưởng của FeSO4 đến nghệ C. xanthorrhiza Khối lượng củ tươi và củ khô theo 3 thời gian xử lý FeSO4 khác biệt không ý nghĩa thống kê. Khối lượng củ tươi và củ khô theo 6 mức độ xử lý FeSO4 khác biệt ở mức ý nghĩa 1%. Khối lượng củ tươi đạt cao nhất ở các nghiệm thức bón 20 và 30 kg/ha (lần lượt là 211và 209 18