Sự tăng trưởng và tích lũy lignan của cây diệp hạ châu đắng (Phyllanthus amarus (Schum. & Thonn.)) nuôi cấy quang tự dưỡng dưới ảnh hưởng của cường độ ánh sáng và thời gian chiếu sáng

Thể loại: Sinh học
Lượt xem: 93,916Lượt tải: 9Số trang: 8

Mô tả tài liệu

Trong bài này, sự tăng trưởng và tích lũy một số hợp chất lignan chính của cây diệp hạ châu đắng nuôi cấy in vitro quang tự dưỡng dưới ảnh hưởng của cường độ ánh sáng và thời gian chiếu sáng được trình bày nhằm chứng minh vai trò của ánh sáng đối với khả năng tự dưỡng và tích lũy hợp chất thứ cấp của cây diệp hạ châu đắng nuôi cấy in vitro.

Tóm tắt nội dung

Pham Minh Duy, Nguyen Thi Quynh Sự tăng trưởng và tích lũy lignan của cây diệp hạ châu đắng SỰ TĂNG TRƯỞNG VÀ TÍCH LŨY LIGNAN CỦA CÂY DIỆP HẠ CHÂU ĐẮNG (Phyllanthus amarus (Schum. & Thonn.)) NUÔI CẤY QUANG TỰ DƯỠNG DƯỚI ẢNH HƯỞNG CỦA CƯỜNG ĐỘ ÁNH SÁNG VÀ THỜI GIAN CHIẾU SÁNG Phạm Minh Duy, Nguyễn Thị Quỳnh* Viện Sinh học nhiệt đới, Viện Hàn lâm KH & CN Việt Nam, *[email protected] TÓM TẮT: Cường độ ánh sáng và thời gian chiếu sáng là hai trong số những yếu tố quan trọng đối với sự tăng trưởng và tích lũy hợp chất thứ cấp của thực vật nuôi cấy in vitro, nhất là trong điều kiện nuôi cấy quang tự dưỡng (môi trường không đường, không vitamin). Đốt thân cây diệp hạ châu đắng mang một lá được nuôi cấy in vitro quang tự dưỡng trong hộp Magenta GA-7 (V = 370 ml) có hai lỗ trao đổi khí (Φ = 1 cm) ở nắp hộp được dán màng Millipore (Φ = 0,45 µm). Thí nghiệm được tiến hành với ba mức cường độ ánh sáng (80, 120 hay 160 µmol m-2 s-1) kết hợp với ba mức thời gian chiếu sáng (8, 12 hay 16 giờ/ngày) trong điều kiện nhiệt độ 25 ± 2oC và ẩm độ tương đối 50% ± 10%. Môi trường nuôi cấy là môi trường MS gồm thành phần khoáng đa lượng giảm 1/2 không bổ sung đường và vitamin. Ở ngày thứ 40, cây diệp hạ châu đắng tăng trưởng tốt hơn khi được nuôi cấy trong các điều kiện cường độ ánh sáng cao hơn và thời gian chiếu sáng dài hơn. Cây diệp hạ châu đắng có gia tăng khối lượng tươi, gia tăng khối lượng khô, đường kính thân và chiều cao cây lớn nhất khi được nuôi cấy ở cường độ ánh sáng 160 μmol m-2 s-1 và thời gian chiếu sáng 16 giờ/ngày. Tuy nhiên, hàm lượng phyllanthin, hypophyllanthin và niranthin cao nhất khi cây diệp hạ châu đắng được nuôi cấy dưới cường độ ánh sáng 80 µmol m-2 s-1 và thời gian chiếu sáng 12 giờ/ngày. Từ khóa: Phyllanthus amarus, cường độ ánh sáng, lignan, quang tự dưỡng, thời gian chiếu sáng. MỞ ĐẦU Nhu cầu về các loại thuốc với nguồn gốc tự nhiên có khả năng chữa trị những loại bệnh nguy hiểm đang ngày càng tăng cao trên thế giới. Cây diệp hạ châu đắng (Phyllanthus amarus (Schum. & Thonn.)) là loài dược thảo mọc rất phổ biến ở những vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, trong đó có Việt Nam. Loài cây này chứa nhiều hợp chất thứ cấp, trong đó có các lignan như phyllanthin, hypophyllanthin và niranthin. Cây Phyllanthus amarus có nhiều công dụng trong chữa trị bệnh như giảm đau [6], hạ huyết áp [20], tăng loại thải axít uric [14], bảo vệ tế bào gan [2, 12] và đặc biệt là khả năng ức chế vi rút HBV [5, 19]. Ở Việt Nam, cây diệp hạ châu đắng đã được trồng làm nguyên liệu với diện tích lớn tại một số vùng ở Phú Yên và Lâm Đồng. Tuy nhiên, việc trồng cây thuốc trong tự nhiên thường gặp các vấn đề về sâu bệnh hay thời tiết dẫn đến chất lượng cây thuốc không ổn định và không đảm bảo độ sạch. Để đảm bảo tính đồng nhất về mặt di truyền, nhân giống vô tính là biện pháp hữu hiệu nhất, cho phép nhân nhanh các giống cây trồng, trong đó có các cây dùng làm dược liệu. Việc sử dụng phương pháp nhân giống vô tính in vitro còn đảm bảo độ tinh sạch và ổn định của sản phẩm, do trong suốt quá trình nuôi cấy, thực vật không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của thời tiết cũng như sâu bệnh. Một số nghiên cứu về nuôi cấy mô cây diệp hạ châu đắng đã được thực hiện ở trong và ngoài nước [17, 21]. Tuy nhiên, việc nhân giống vô tính in vitro theo phương pháp truyền thống (môi trường có đường, vitamin và chất điều hòa sinh trưởng thực vật) còn nhiều hạn chế đối với sự tăng trưởng, thay đổi hình thái và sinh lý của thực vật, cũng như tỷ lệ sống của cây in vitro khi đưa ra vườn ươm [9]. Bên cạnh đó, những yếu tố vật lý (ánh sáng, nhiệt độ, ẩm độ, CO2) của môi trường nuôi cấy lại ít được quan tâm nghiên cứu, mặc dù đây là những yếu tố quan trọng đối với sự quang hợp của cây in vitro. Phương pháp vi nhân giống quang tự dưỡng (môi trường nuôi cấy không đường, không vitamin) được tập trung nghiên cứu trong thời gian gần đây đã chứng minh ảnh hưởng của các yếu tố này đến khả năng tăng trưởng và chất lượng của nhiều loài thực vật trong giai đoạn nuôi cấy in vitro [10]. Trong bài này, sự tăng trưởng và tích lũy một số hợp chất lignan chính của cây diệp hạ châu đắng nuôi cấy in vitro quang tự dưỡng dưới ảnh hưởng của cường độ ánh sáng và thời gian chiếu sáng được trình bày nhằm chứng minh vai trò của ánh sáng đối với khả năng tự dưỡng và tích lũy hợp chất thứ cấp của cây diệp hạ châu đắng nuôi cấy in vitro. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Mẫu nuôi cấy là đốt thân cây diệp hạ châu đắng in vitro mang một cành lá với khối lượng tươi trung bình là 27 mg/mẫu và khối lượng khô trung bình 3,7 mg/mẫu. Đốt thân được nuôi cấy trong các hộp Magenta GA-7 (V = 370 ml, Sigma Co., Hoa Kỳ) trên môi trường MS [13] với thành phần khoáng đa lượng giảm 1/2, bổ sung KNO3 200 mg/l và KH2PO4 200 mg/l. Nắp hộp Magenta có đục hai lỗ (Φ = 1 cm), được dán màng Millipore (Nihon Millipore Ltd., Nhật Bản) với đường kính lỗ màng 0,45 µm để giúp trao đổi khí. Số lần trao đổi khí của hộp đo được là 3,97 lần/giờ theo phương pháp của Kozai et al. (1986) [8]. Mỗi hộp chứa 55 ml môi trường ở ngày đầu tiên và bổ sung 15 ml vào ngày thứ 27. Giá thể sử dụng là perlite (Công ty CellGreen, Thuận An, Bình Dương). pH của môi trường trước khi khử trùng là 5,8. Môi trường được khử trùng ở 1 atm, 121oC trong 20 phút. Thí nghiệm được bố trí theo kiểu 2 yếu tố với ba mức cường độ ánh sáng: 80, 120 hay 160 µmol m-2 s-1 và ba mức thời gian chiếu sáng: 8, 12 hay 16 giờ/ngày. Thí nghiệm gồm 9 công thức, được lặp lại 3 lần. Mỗi công thức có 3 hộp, mỗi hộp có 4 mẫu đốt thân. Nhiệt độ phòng nuôi cây trung bình 25 ± 2oC và ẩm độ tương đối trung bình 50 ± 10%. Thời gian nuôi cấy 40 ngày. Vào ngày kết thúc thí nghiệm, các chỉ tiêu tăng trưởng (gia tăng khối lượng tươi và khô, chiều cao cây, hàm lượng chlorophyll a + b) và hàm lượng một số hợp chất lignan (phyllanthin, hypophyllanthin, niranthin) được xác định. Hiệu suất quang hợp thuần được đo trong thời gian nuôi cấy ở các ngày 20, 30, 40 bằng máy sắc ký khí GC 2010 (Shimadzu Co., Nhật Bản) theo phương pháp của Fujiwara et al. (1987) [4]. Hàm lượng các lignan được đo bằng máy sắc ký lỏng hiệu năng cao Agilent 1200 (Agilent Co., Hoa Kỳ), với cột Zorbax SBC18 (Agilent Co., Hoa Kỳ), pha động methanol: nước theo tỷ lệ 6 : 4, đầu dò DAD, bước sóng 280 nm. Các lignan chuẩn chiết tách từ cây diệp hạ châu đắng trồng ngoài tự nhiên (độ tinh khiết 98%) được cung cấp bởi phòng Hóa hợp chất tự nhiên, Viện Công nghệ hóa học, Viện Hàn Lâm KH & CN Việt Nam. Các số liệu được xử lý thống kê ANOVA và phân hạng theo Duncan’s Multiple Range Test bằng phần mềm MSTATC phiên bản 2.10 (Trường đại học bang Michigan, Hoa Kỳ). KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Sự tăng trưởng của cây diệp hạ châu đắng nuôi cấy quang tự dưỡng dưới ảnh hưởng của cường độ ánh sáng và thời gian chiếu sáng Cường độ ánh sáng và thời gian chiếu sáng có tác động rõ rệt lên sự tăng trưởng của cây diệp hạ châu đắng nuôi cấy in vitro quang tự dưỡng. Gia tăng khối lượng tươi và gia tăng khối lượng khô của cây diệp hạ châu đắng đều tăng khi tăng cường độ ánh sáng và thời gian chiếu sáng (bảng 1, hình 1). Vào ngày thứ 40, cây diệp hạ châu đắng nuôi cấy ở cường độ ánh sáng 160 μmol m-2 s-1 và thời gian chiếu sáng 16 giờ/ngày có gia tăng khối lượng tươi và gia tăng khối lượng khô lớn nhất (tương ứng là 624 mg/cây và 63,6 mg/cây). Chiều cao của cây ở công thức này cũng đạt cao nhất trong các công thức (133 mm). Trong khi đó, cây diệp hạ châu đắng tăng trưởng kém nhất dưới điều kiện chiếu sáng 8 giờ/ngày ở cường độ ánh sáng 80 μmol m-2 s-1, với gia tăng khối lượng tươi và gia tăng khối lượng khô thấp nhất trong các công thức (tương ứng 106 mg/cây và 9,7 mg/cây). Các kết quả này tương tự kết quả của Nguyen et al. (1999) [15] khi nghiên cứu trên cây cà phê (Coffea arabusta). Cây có khối lượng khô và diện tích lá lớn hơn dưới cường độ ánh sáng cao (350 µmol m-2 s-1) so với cường độ ánh sáng thấp (150 µmol m-2 s-1) khi nuôi cấy ở điều kiện nồng độ CO2 bằng nồng độ trong không khí. Kitaya et al. (1998) [7] khi trồng cây rau diếp dưới các cường độ ánh sáng và thời gian chiếu sáng khác nhau cũng ghi nhận cây có khối lượng khô tăng lên khi tăng cường độ ánh sáng từ 100 µmol m-2 s-1 lên 300 µmol m-2 s-1 và thời gian chiếu sáng từ 16 giờ/ngày lên 24 giờ/ngày. Cui et al. (2000) [3] cũng nhận thấy sự gia tăng cả về khối lượng tươi và khối lượng khô của cây Sinh địa (Rehmannia glutinosa) khi cây được trồng dưới cường độ ánh sáng tăng dần từ 70 µmol m-2 s-1 lên 140 µmol m-2 s-1. Hình 1. Cây diệp hạ châu đắng nuôi cấy in vitro quang tự dưỡng dưới ảnh hưởng của cường độ ánh sáng và thời gian chiếu sáng khác nhau vào ngày thứ 40 Các số ở bên trái đại diện cho cường độ ánh sáng 80, 120 hay 160 μmol m-2 s-1. Các số bên phải đại diện cho thời gian chiếu sáng 8, 12 hay 16 giờ/ngày. Trong nghiên cứu này, chúng tôi nhận thấy có sự mất cân đối rõ rệt giữa thân lá và bộ rễ của cây diệp hạ châu đắng nuôi cấy ở thời gian chiếu sáng 8 giờ/ngày. Tỷ lệ khối lượng tươi thân lá/rễ ở những công thức có thời gian chiếu sáng 8 giờ/ngày rất cao (hình 2), thể hiện bộ rễ của những cây này rất kém phát triển. Điều này cho thấy, khi được cung cấp ít ánh sáng, cây diệp hạ châu đắng không tổng hợp đủ chất dinh dưỡng để phát triển bộ rễ. Ngược lại, bộ rễ phát triển kém lại không thể hấp thu đủ nước và chất khoáng để cung cấp cho cây, khiến cho sự tăng trưởng của cây chậm hơn so với các công thức khác. Khi so sánh sự tăng trưởng của những cây diệp hạ châu đắng nuôi cấy quang tự dưỡng với cùng mức năng lượng ánh sáng được cung cấp trong một ngày, chúng tôi ghi nhận thấy, cây được nuôi cấy ở thời gian chiếu sáng dài hơn và cường độ ánh sáng thấp hơn có hiệu quả thu nhận ánh sáng và tăng trưởng tốt hơn so với cây nuôi cấy ở cường độ ánh sáng cao và thời gian chiếu sáng ngắn. Các công thức có thời gian chiếu sáng dài như 80-12, 80-16 và 120-16 (mức năng lượng ánh sáng trong ngày tương ứng 3,46, 4,61 và 6,91 mol m-2 ngày-1) đều có gia tăng khối lượng khô/cây cao hơn so với các công thức, bao gồm 120-8, 160-8 và 160-12, có cùng mức năng lượng cung cấp trong ngày tương ứng nhưng với thời gian chiếu sáng ngắn hơn (bảng 1). Kết quả này tương tự như kết quả mà Kozai et al. (1995) [11] và Niu et al. (1996) [16] đã chứng minh trên cây khoai tây. Các tác giả đều ghi nhận khi nuôi cấy ở cùng một mức năng lượng ánh sáng trong một ngày, cây khoai tây nuôi cấy in vitro quang tự dưỡng ở thời gian chiếu sáng dài hơn và cường độ ánh sáng thấp hơn cho khối lượng khô lớn hơn. Điều này có thể được lý giải là do trong điều kiện nuôi cấy in vitro, khi cây được cung cấp ánh sáng có cường độ cao, quang hợp của cây diễn ra mạnh, cây nhanh chóng sử dụng hết CO2 trong bình nuôi cây. Khi đó, sự khuếch tán CO2 qua lỗ trao đổi khí của bình không kịp bù đắp lượng CO2 trong bình mất đi do quang hợp, gây nên tình trạng thiếu hụt CO2, hoạt động quang hợp bị giới hạn và cây in vitro không thể tận dụng tối đa lượng ánh sáng được cung cấp. Để giảm sự thiếu hụt CO2, việc tăng thêm độ thoáng khí của bình nuôi cây hoặc tăng thêm nồng độ CO2 của phòng nuôi cây sẽ cho phép cây tận dụng hiệu quả hơn lượng ánh sáng được cung cấp. Khi áp dụng vào thực tế sản xuất, nếu không có điều kiện gia tăng độ thoáng khí của bình hay tăng nồng độ CO2 của phòng nuôi, việc kéo dài thời gian chiếu sáng và áp dụng cường độ ánh sáng phù hợp sẽ giúp cây nuôi cấy in vitro tận dụng năng lượng do ánh sáng mang lại tốt hơn cho hoạt động quang hợp. Cường độ ánh sáng và thời gian chiếu sáng cũng có tác động lên hàm lượng chlorophyll a + b của lá cây diệp hạ châu đắng. Ở cùng mức thời gian chiếu sáng, hàm lượng chlorophyll a + b giảm có ý nghĩa về mặt thống kê khi tăng cường độ ánh sáng (bảng 1). Điều này có thể là do khi nuôi cấy cây trong điều kiện quang tự dưỡng dưới cường độ ánh sáng cao, cây bị thiếu hụt CO2, dẫn đến hiện tượng quang ức chế làm phá hủy một phần chlorophyll trong lá [1]. Hiện tượng này có thể được khắc phục bằng cách tăng nồng độ CO2 trong bình nuôi cây thông qua việc gia tăng nồng độ CO2 trong phòng nuôi cấy hoặc sử dụng các hệ thống nuôi cấy bơm khí trực tiếp với số lần trao đổi khí lớn hơn. Hình 2. Tỷ lệ khối lượng tươi thân lá/rễ và % chất khô của cây diệp hạ châu đắng nuôi cấy in vitro dưới ảnh hưởng của cường độ ánh sáng và thời gian chiếu sáng vào ngày thứ 40. Các số ở bên trái đại diện cho cường độ ánh sáng 80, 120 hay 160 μmol m-2 s-1. Các số bên phải đại diện cho thời gian chiếu sáng 8, 12 hay 16 giờ/ngày. Bảng 1. Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng và thời gian chiếu sáng lên gia tăng khối lượng tươi (GTKLT), gia tăng khối lượng khô (GTKLK), chiều cao cây, hàm lượng chlorophyll a + b ở ngày thứ 40 và hiệu suất quang hợp thuần các ngày 20, 30, 40 của cây diệp hạ châu đắng nuôi cấy in vitro quang tự dưỡng Tên công thứcx GTKLT cả cây (mg/cây) GTKLK cả cây (mg/cây) Chiều cao cây (mm) Hàm lượng chl a + b (mg/g lá khô) Hiệu suất quang hợp thuần (µmol h-1/cây) Ngày 20 Ngày 30 Ngày 40 80-8 106 ey 9,7 f 36 e 25,7 b 2,33 cd 3,08 c 3,31 e 120-8 119 e 9,9 f 36 e 24,6 c 3,04 abc 2,97 c 3,82 d 160-8 136 e 11,1 f 50 d 23,6 d 3,07 abc 2,92 c 4,34 bc 80-12 365 d 30,4 e 118 bc 28,6 a 1,70 d 3,03 c 4,90 a 120-12 443 c 40,7 d 127 ab 28,8 a 2,65 bc 4,56 a 5,17 a 160-12 506 b 40,9 d 115 bc 24,6 c 3,80 a 4,44 a 5,17 a 80-16 456 c 46,4 c 113 c 23,7 d 3,39 ab 3,83 b 4,02 cd 120-16 506 b 53,8 b 114 bc 22,5 e 3,13 abc 4,26 ab 4,30 bc 160-16 624 a 63,6 a 133 a 20,6 f 3,06 abc 4,39 a 4,46 b ANOVAz CĐAS (A) ** ** ** ** ** ** ** TGCS (B) ** ** ** ** * ** ** A x B ** ** ** NS ** ** ** z NS, *, **: không khác biệt hoặc khác biệt có ý nghĩa ở mức p ≤ 0,05 hoặc 0,01; y Các trị số có chữ cái giống nhau trên cùng một cột thì không có sự khác biệt theo trắc nghiệm phân hạng Duncan’s Multiple Range Test; x Các số ở bên trái đại diện cho cường độ ánh sáng 80, 120 và 160 μmol m-2 s-1. Các số bên phải đại diện cho thời gian chiếu sáng 8, 12 và 16 giờ/ngày. Hiệu suất quang hợp thuần, Pn, của cây diệp hạ châu đắng ở tất cả các công thức vào ngày thứ 40 đều cao hơn so với cây ở cùng công thức vào ngày thứ 20 (bảng 1). Điều này chứng tỏ cây diệp hạ châu đắng có sự tăng trưởng theo thời gian. Vào ngày thứ 40, hiệu suất quang hợp thuần của cây diệp hạ châu đắng tăng khi tăng cường độ ánh sáng ở cùng điều kiện thời gian chiếu sáng. Đồng thời, hiệu suất quang hợp thuần của cây nuôi cấy ở các công thức có thời gian chiếu sáng 12 giờ/ngày cao hơn một cách rõ rệt so với các công thức có thời gian chiếu sáng 8 giờ/ngày. Tuy nhiên, ở cùng điều kiện cường độ ánh sáng, hiệu suất quang hợp thuần của cây diệp hạ châu đắng ở các công thức có thời gian chiếu sáng 16 giờ/ngày lại thấp hơn so với cây ở thời gian chiếu sáng 12 giờ/ngày (bảng 1). Kết quả này tương ứng với sự giảm hàm lượng chlorophyll tổng số a + b vào ngày thứ 40 của các công thức có thời gian chiếu sáng 16 giờ/ngày (bảng 1). Nguyen et al. (1999) [15] đã chứng minh Pn trên cây cà phê arabusta nuôi cấy quang tự dưỡng giảm khi tăng cường độ ánh sáng trong điều kiện nồng độ CO2 thấp. Theo Sambogin et al. (1986) [18], cường độ ánh sáng cao có thể làm gia tăng nhiệt độ ở lá và dẫn đến sự gia tăng cường độ hô hấp trong giai đoạn tối, làm giảm độ dẫn của tế bào nhu mô diệp lục (mesophyll conductance) và giảm Pn của cây cà phê chè Coffea arabica. Hiệu suất quang hợp thuần của cây diệp hạ châu đắng ở các công thức có thời gian chiếu sáng 16 giờ/ngày tuy thấp hơn, nhưng gia tăng khối lượng tươi và khô của cây ở các công thức này vẫn cao hơn (bảng 1), điều này được giải thích do thời gian xảy ra quang hợp kéo dài, vì vậy, lượng vật chất cây tổng hợp được từ quang hợp vẫn nhiều hơn so với cây ở các công thức với cùng cường độ ánh sáng nhưng có thời gian chiếu sáng 12 giờ/ngày. Sự thay đổi hàm lượng các hợp chất lignan chính (phyllanthin, hypophyllanthin và niranthin) của cây diệp hạ châu đắng khi thay đổi cường độ ánh sáng và thời gian chiếu sáng Khi khảo sát hàm lượng một số hợp chất lignan chính (bao gồm phyllanthin, hypophyllanthin và niranthin) trong cây diệp hạ châu đắng vào ngày thứ 40, chúng tôi nhận thấy, hàm lượng các hợp chất này cũng thay đổi dưới tác động của cường độ ánh sáng và thời gian chiếu sáng, tuy nhiên, sự thay đổi này không theo khuynh hướng tăng dần theo mức năng lượng ánh sáng cung cấp. Hàm lượng các hợp chất phyllanthin, hypophyllanthin và niranthin tính trên gram thân lá khô đều đạt cao nhất ở công thức có cường độ ánh sáng 80 μmol m-2 s-1 với thời gian chiếu sáng 12 giờ/ngày (tương ứng 5,56; 7,07 và 10,97 mg/g thân lá khô) và thấp nhất ở công thức có cường độ ánh sáng 160 μmol m-2 s-1 với thời gian chiếu sáng 8 giờ/ngày (tương ứng 1,78; 2,34 và 2,42 mg/g thân lá khô) (hình 3). Điều này cho thấy, ánh sáng không chỉ tác động lên sự tích lũy lignan ở cây diệp hạ châu đắng một cách gián tiếp thông qua quang hợp và tổng hợp vật chất, mà còn tác động một cách trực tiếp thông qua các cơ chế khác trên cây và cần có những nghiên cứu sâu hơn để tìm ra cơ chế tác động của ánh sáng lên sự tích lũy lignan ở cây diệp hạ châu đắng nuôi cấy in vitro. Hình 3. Hàm lượng các hợp chất lignan (mg/g thân lá khô) của cây diệp hạ châu đắng nuôi cấy in vitro dưới ảnh hưởng của cường độ ánh sáng và thời gian chiếu sáng vào ngày thứ 40. Các số ở bên trái đại diện cho cường độ ánh sáng 80, 120 hay 160 μmol m-2 s-1. Các số bên phải đại diện cho thời gian chiếu sáng 8, 12 hay 16 giờ/ngày. Hàm lượng phyllanthin, hypophyllanthin và niranthin tính trên gram thân lá khô của cây diệp hạ châu đắng ở công thức 80-12 đạt cao nhất, nhưng nếu tính sản lượng phyllanthin, hypophyllanthin và niranthin tạo ra trong một bình nuôi cây (mỗi bình 4 mẫu), điều kiện cường độ ánh sáng 160 μmol m-2 s-1 và thời gian chiếu sáng 16 giờ/ngày vẫn cho sản lượng hypophyllanthin và niranthin cao nhất (tương ứng 0,91 và 1,59 mg/bình). KẾT LUẬN Cường độ ánh sáng và thời gian chiếu sángcó tác động rõ rệt lên sự tăng trưởng của cây diệp hạ châu đắng nuôi cấy in vitro quang tự dưỡng. Điều kiện cường độ ánh sáng 160 μmol m-2 s-1 và thời gian chiếu sáng 16 giờ/ngày giúp cây diệp hạ châu đắng tăng trưởng tốt nhất. Ánh sáng cũng làm thay đổi sự tích lũy hợp chất thứ cấp trong cây diệp hạ châu đắng nuôi cấy in vitro. Hàm lượng phyllanthin, hypophyllanthin và niranthin cao nhất khi cây nuôi cấy dưới cường độ ánh sáng 80 µmol m-2 s-1 và thời gian chiếu sáng 12 giờ/ngày. Lời cảm ơn: Đề tài được hỗ trợ kinh phí từ Sở Khoa học và Công nghệ tp. Hồ Chí Minh (2010-2012), cùng với sự hỗ trợ về trang thiết bị từ phòng Thí nghiệm Trọng điểm phía Nam về Công nghệ tế bào thực vật, Viện Sinh học nhiệt đới, Viện Hàn Lâm KH & CN Việt Nam và sự hỗ trợ về hạt giống diệp hạ châu đắng từ Trung tâm Nghiên cứu Dược liệu Miền Trung. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Alves P. L. C. A., Magalhaes A. C. N., Barja P. R., 2002. The phenomenon of photoinhibition of photosynthesis and its importance in reforestation. The Bot. Rev., 68(2): 193-208. 2. Chirdchupunseree H., Pramyothin P., 2010. Protective activity of phyllanthin in ethanol-treated primary culture of rat hepatocytes. J. Ethnopharmacol. (​http:​/​​/​www.sciencedirect.com​/​science​/​journal​/​03788741​), 218(1): 172-176. 3. Cui Y. Y., Hahn E. J., Kozai T., Paek K. Y., 2000. Number of air exchanges, sucrose concentration, photosynthetic photon flux, and differences in photoperiod and dark period temperatures affect growth of Rehmannia glutinosa plantlets in vitro. Plant Cell Tiss. Org. Cult., 62: 219-226. 4. Fujiwara K., Kozai T., Watanabe I., 1987. Measurements of carbon dioxide gas concentration in closed vessels containing tissue culture plantlets and estimates of net photosynthesis rates of the plantlets. J. Agri. Meteorol., 43(1): 21-30. 5. Huang R. L., Huang Y. L., Ou J. C., Chen C. C., Hsu F. L., Chang C., 2003. Screening of 25 compounds isolated from Phyllanthus species for anti-human hepatitis B virus in vitro. Phytother. Res., 17(5): 449-453. 6. Kassuya C. A., Silvestre A., Menezes-de-Lima O. Jr., Marotta D. M., Rehder V. L., Calixto J. B., 2006. Antiinflammatory and antiallodynic actions of the lignan niranthin isolated from Phyllanthus amarus. Evidence for interaction with platelet activating factor receptor. Eur. J. Pharmacol., 546(1-3): 182-188. 7. Kitaya Y., Shibuya T., Kozai T., Kubota C., 1998. Effects of light intensity and air velocity on air temperature, water vapor pressure, and CO2 concentration inside a plant canopy under an artificial lighting condition. Life Supp. & Biosph. Sci., 5: 199-203. 8. Kozai T., Fujiwara K., Watanabe I., 1986. Effects of stoppers and vessels on gas exchange rates between-inside and outside of vessels closed with stoppers. J. Agr. Meteorol., 42: 119-127. 9. Kozai T., Kubota C., 2005a. Concept, definition, ventilation methods, advantages and disadvantages. In: Kozai T., Afreen F., Zobayed S. M. A. (eds.) Photoautotrophic (sugar-free medium) micropropagation as a new micropropagation and transplant production system. Springer, The Netherlands, 19-30. 10. Kozai T., Kubota C., 2005b. In vitro aerial environments and their effects on growth and development of plants. In: Kozai T., Afreen F., Zobayed S. M. A. (eds.) Photoautotrophic (sugar-free medium) micropropagation as a new micropropagation and transplant production system. Springer, The Netherlands, 31-51. 11. Kozai T., Watanabe K., Jeong B.R., 1995. Stem elongation and growth of Solanum tuberosum L. in vitro in response to photosynthetic photon flux, photoperiod and difference in photoperiod and dark period temperatures. Sci. Hort., 64(1-2): 1-9. 12. Krithika R., Mohankumar R., Verma R.J., Shrivastav P.S., Mohamad I.L., Gunasekaran P., Narasimhan S., 2009. Isolation, characterization and antioxidative effect of phyllanthin against CCl4-induced toxicity in HepG2 cell line. Chem. Biol. Interact (​http:​/​​/​www.sciencedirect.com​/​science​/​journal​/​00092797​)., 181(3): 351-358. 13. Murashige T., Skoog F., 1962. A revised medium for rapid growth and bio-assays with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant, 15(3): 473-497. 14. Murugaiyaha (​http:​/​​/​www.sciencedirect.com​/​science?_ob=ArticleURL&_udi=B6T8D-4W6XVY1-H&_user=10&_coverDate=07%2F15%2F2009&_rdoc=1&_fmt=high&_orig=search&_sort=d&_docanchor=&view=c&_searchStrId=1363004570&_rerunOrigin=google&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=6b386a8478001e2e563c091683834181" \l "implicit0​) V., Chan K. L., 2009. Mechanisms of antihyperuricemic effect of Phyllanthus niruri and its lignan constituents. J. Ethnopharmacol (​http:​/​​/​www.sciencedirect.com​/​science​/​journal​/​03788741​)., 124(2): 233-239. 15. Nguyen T. Q., Kozai T., Niu G., Nguyen V. U., 1999. Photosynthetic characteristics of coffee (Coffea arabusta) plantlets in vitro in response to different CO2 concentrations and light intensities. Plant Cell Tiss. Org. Cult., 55: 133-139. 16. Niu G., Kozai T., Mikami H., 1996. Simulation of the effects of photoperiod and light intensity on the growth of potato plantlets cultured photoautotrophically in vitro. Acta Hort., 440: 622-627. 17. Ravindhran R., Antoine Lebel L., Ignacimuthu S., 2006. Micropropagation of Phyllanthus amarus Schum and Thom by meristem culture. In: S. J William (ed.) Biodiversity: Life to our mother earth, Loyola College, Chennai, Tamil Nadu, India, 295-300. 18. Sambogin K., Yasuda T., Yaniaguchi T., 1986. Effect of shading on photosynthesis of coffea arabica. Jpn. J. Trop. Agr., 30(3): 149-152. 19. Thyagarajan S. P., Thiruneelakantan K., Subramanian S., Sundaravelu T., 1982. In vitro inactivation of HBsAg by Eclipta alba (Hassk.) and Phyllanthus niruri (Linn.). Ind. J. Med. Res., 76: 124-130. 20. Ueno H., Horie S., Nishi Y., Shogawa H., Kawasaki M., Suzuki S., Hayashi T., Arisawa M., Shimizu M., Yoshizaki M., 1988. Chemical and pharmaceutical studies on medicinal plants in Paraguay. Geraniin, an angiotensin-converting enzyme inhibitor from ‘paraparai mi,’ Phyllanthus niruri. J. Nat. Prod., 51(2): 357-359. 21. Vũ Văn Vụ, Lê Xuân Thám, Nguyễn Thị Nụ, 1999. Nghiên cứu nhân giống in vitro và thành phần khoáng cây diệp hạ châu Phyllathus amarus bằng phân tích kích hoạt Neutron kết hợp. Tạp chí Dược học, 6: 6-9. GROWTH AND LIGNAN ACCUMULATION OF Phyllanthus amarus (Schum. & Thonn.) CULTURED IN VITRO PHOTOAUTOTROPHICALLY AS AFFECTED BY LIGHT INTENSITY AND PHOTOPERIOD Pham Minh Duy, Nguyen Thi Quynh Institute of Tropical Biology, VAST SUMMARY Light intensity and photoperiod are two important factors to the growth and secondary metabolite accumulation of in vitro plants, especially under photoautotrophic micropropagation. Internodal segments carrying 1 leaf of in vitro Phyllanthus amarus plants were used as explants. Four explants were put on MS medium with half strength macro elements and without sugar and vitamins, in a Magenta box-type vessel (V = 370 ml). There were two holes (Ф = 1 cm) covered by Millipore membranes (Ф = 0.45 µm) on the vessel lid. Perlite was used as supporting material. The experiment was carried out with 3 different light intensities (80, 120 or 160 µmol m-2 s-1) in combination with 3 levels of photoperiod (8, 12 or 16 hours per day), under room temperature of 25 ± 2oC and relative humidity of 50%. On day 40, Phyllanthus amarus plants grew better under higher PPF and longer photoperiod. Increased fresh weight and dry weight, stem diameter and shoot lenght of in vitro plants were the highest under the PPF of 160 μmol m-2 s-1 and the photoperiod of 16 hours per day. Phyllanthin, hypophyllanthin and niranthin contents were the largest when plants were cultured under the PPF of 80 µmol m-2 s-1 and the photoperiod of 12 hours per day. Keywords: Phyllanthus amarus, light intensity, lignan, photoautotrophic, photoperiod. Ngày nhận bài: 5-6-2013 TAP CHI SINH HOC 2014, 36(2): 203-209 DOI: 10.15625/0866-7160.2014-X Công thức Công thức 208 203