Bước tiến để sản xuất cần sa hiệu quả

Khi các vườn ươm và các trung tâm làm vườn tràn ngập cây cảnh mùa xuân, những người làm vườn tại nhà mắc nợ rất nhiều vào một kỹ thuật gọi là vi nhân giống, do các nhà nghiên cứu trường Đại học Connecticut (UConn) Cao đẳng Nông nghiệp, Y tế và Tài nguyên thiên nhiên đã nghiên cứu và chứng minh là có lợi cho nhiều loài thực vật — có lẽ sẽ sớm bao gồm cần sa.

Sử dụng nhân giống vi mô là một kỹ thuật để trồng với số lượng lớn cây mới từ ít cây "bố mẹ" hơn, tạo ra các dòng vô tính với các đặc điểm giống nhau, có thể dự đoán được.

Tuy nhiên, ngành công nghiệp cần sa (Cannabis sativa) đã bị kỹ thuật có lợi này loại bỏ phần lớn, bởi vì loài thực vật này cực kỳ khó vi nhân giống. Các nhà nghiên cứu từ UConn — bao gồm phó giáo sư Jessica Lubell-Brand, nghiên cứu sinh Lauren Kurtz và giáo sư Mark Brand, tại Khoa Khoa học Thực vật và Kiến trúc Cảnh quan — đã nghiên cứu một số thách thức của quá trình vi nhân giống cây gai dầu cần sa.

Phương pháp của họ gần đây đã được công bố trên HortTechnology.

Hiện tại, ngành công nghiệp cần sa thương mại dựa vào các kỹ thuật nhân giống khác, chẳng hạn như thu thập hạt giống hoặc cắt cành giâm theo thời gian cẩn thận từ các cây mẹ dự trữ.

Các phương pháp này đòi hỏi không gian rộng lớn và bảo trì, vì phải lưu giữ nhiều mẫu vật của mỗi dòng cây trồng dự trữ trong trường hợp dịch bệnh bùng phát hoặc cây chết. "Vi nhân giống tạo ra nhiều dòng vô tính hơn so với các phương pháp khác. Vì không dựa vào hạt giống nên các dòng vô tính đồng đều và chúng sẽ phát triển tương tự như cây mẹ.

Lubell-Brand nói: ”Cây trồng từ quá trình nuôi cấy mô cũng có lợi ích là sạch bệnh, chúng thường xuyên thể hiện sức sống mãnh liệt và bạn có thể phát triển nhiều hơn trong không gian nhỏ hẹp hơn".

Thực vật trong nuôi cấy mô phụ thuộc vào người trồng đảm nhận vai trò của tự nhiên là cung cấp sự cân bằng các chất dinh dưỡng phù hợp và kích thích hormon tăng trưởng trong môi trường nuôi cấy, điều chỉnh nhiệt độ và ánh sáng v.v..

Đối với một số cây trồng, vi nhân giống rất dễ thực hiện, khi đặt các mẫu cấy trong chất trồng sẽ dễ dàng nhân giống. Đối với những loại khác, như cần sa, quá trình này đòi hỏi phải tinh chế khá nhiều để đảm bảo sản xuất ra một số lượng lớn cây khỏe mạnh.

Lubell-Brand nói: "Cần sa không thực sự muốn được nuôi cấy mô. Nghiên cứu này có rất nhiều cố gắng để tìm ra, cây cần thêm gì nữa?". Nhận thấy tiềm năng giúp đáp ứng nhu cầu của ngành công nghiệp cần sa y tế đang phát triển nhanh chóng, các nhà nghiên cứu đã đưa ra câu trả lời cho câu hỏi này và giải mã nhu cầu của cần sa trong nuôi cấy mô.

Lubell-Brand giải thích rằng, quá trình này đòi hỏi rất nhiều thử nghiệm và lỗi: "Chúng tôi bắt đầu nuôi cấy bằng cách sử dụng chồi ngọn từ cây trồng trong nhà kính. Sau đó, chúng tôi cấy ghép những chồi đó và nếu chúng tôi nghi ngờ thiếu thứ gì đó, chẳng hạn như cây trồng không nhận được những gì nó cần trong môi trường, chúng tôi thử nghiệm với các chất dinh dưỡng như canxi, magiê, phốt pho và nitơ để cố gắng tăng thời gian chúng phát triển trong môi trường nuôi cấy.

Lubell-Brand cho biết một trong những vấn đề với vi nhân giống cây gai dầu là tình trạng tăng hydrat hóa của chồi: khi chồi bão hòa với nước, chúng trở nên giòn và không phát triển tốt. Lubell-Brand giải thích rằng, bằng cách điều chỉnh môi trường trong sáu tuần đầu tiên trong quá trình nuôi cấy, đồng thời sử dụng các bình có lỗ thông hơi để tăng lưu lượng khí, chúng có thể tránh được tình trạng tăng nước.

Bà nói: “Ngoài việc tạo ra số lượng lớn các dòng vô tính của cây mẹ, các cây trồng vi nhân giống sẽ cho thấy sức sống tăng trưởng được nâng cao so với các cây nhân giống thông thường. Trong ngành công nghiệp cần sa y tế, tính nhất quán và độ tin cậy trong cây trồng rất quan trọng và vi nhân giống có thể mang lại cả hai. Để người trồng bắt đầu với kỹ thuật vi nhân giống, cần phải có một số thiết bị, chẳng hạn như nồi hấp và một băng chuyền nhiều tầng để đảm bảo một môi trường vô trùng.

Lubell-Brand cho biết: “Tuy nhiên, đối với kỹ thuật nuôi cấy mô, thiết bị cũng giống như vậy”. Kurtz nói: "Theo tài liệu, không thực hiện tốt nuôi cấy mô cho cần sa. Mọi người nhận thức được các biến chứng, vấn đề và sự thất bại, vì vậy mọi người đã tiếp thu bài báo này khá dễ dàng". Lubell-Brand cho biết nghiên cứu đang được tiếp tục thực hiện, Kurtz lên kế hoạch nghiên cứu thêm để tinh chỉnh quy trình, chẳng hạn như xác định thời điểm ra rễ tối ưu và thời gian chồi có thể tồn tại trong môi trường nuôi cấy.

Các giống cây trồng mà các nhà khoa học đang nghiên cứu là các giống cây trồng có cannabidol (CBD) thiếu lượng tetrahydrocannabinol (THC) tác động đến thần kinh, nhưng cũng có thể áp dụng kỹ thuật vi nhân giống của họ cho các giống cây trồng mà THC chiếm ưu thế.

Một ngày nào đó, trong tương lai không xa, có thể nhân giống vi mô phần lớn cần sa bằng cách sử dụng phương pháp nuôi cấy mô, mặc dù Lubell-Brand cho biết vẫn cần thực hiện nhiều cải tiến. "Bất chấp mọi cố gắng của chúng tôi, nhưng trồng cần sa cũng không dễ dàng trong nuôi cấy mô. Tuy nhiên, hiện nay chúng tôi có thể nhân chồi, chồi rễ và chuyển chúng từ phòng thử nghiệm sang nhà kính, đó là một bước tiến đáng kể".

Trường Đại học Connecticut

Đỗ Quyên dịch

Nguồn: Lab Manager- Hoa Kỳ