Công nghệ Bioreactor là một công nghệ nhân giống in vitro mới đang được ứng dụng trên nhiều loại cây trồng nhằm tăng nhanh sự phát triển của phôi, tạo thành cây, tăng tỷ lệ phát triển đồng đều, tăng tỷ lệ phát triển rễ cọc đảm bảo cho cây phát triển tốt. Tại các nước Pháp, Thái Lan, Inđônêxia việc ứng dụng các công nghệ này đã trở nên phổ biến, đặc biệt tại Inđônêxia hằng năm đã cung cấp cho thị trường hàng triệu cây nuôi cấy mô từ các giống được nghiên cứu ra. Trong khi ở Việt Nam việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ này mới ở giai đoạn đầu và hầu như chưa có nhiều nghiên cứu để sản xuất cây giống cà phê.

Phương pháp sử dụng bioreactor trong quá trình nuôi cấy sẽ khắc phục các nhược điểm của phương pháp nuôi cấy mô thông thường và đảm bảo cho việc cung cấp đủ các giống có đặc tính tốt, có bộ rễ đảm bảo và đạt tiêu chuẩn cây trồng, có thể làm giảm thời gian sản xuất cây cà phê 3-4 tháng. Ngoài ra các cây con cà phê có thể chuyển giao trực tiếp cho người nông dân ở xa nên việc vận chuyển cây dễ dàng và đảm bảo tỷ lệ sống cao. Nghiên cứu ứng dụng này cũng là một tiền đề để tiếp tục nghiên cứu nhân nhanh các giống sẽ được công nhận trong thời gian tới và là phương thức nhanh nhất để đưa những giống này ra thị trường, đến được tay người nông dân có nhu cầu. Với ước tính hằng năm tái canh 1-3% diện tích cà phê chè (khoảng 1000-3000 ha) thì khối lượng cây giống cà phê chè cần phải sản xuất là 5-15 triệu cây giống/năm. Đây là một lượng giống rất lớn mà chỉ có phương pháp nuôi cấy mô từ phôi soma có sử dụng bioreactor mới đáp ứng được.

Bên cạnh đó khi mở rộng diện tích cà phê chè, việc thay thế các giống cà phê chè cũ cũng được đặt ra để nâng cao giá trị trên vườn cây tại các vùng trồng thích hợp đối với cà phê chè tại Tây Nguyên như: Daklak, Lâm Đồng, Kontum, Gia Lai nên nhu cầu về giống chất lượng cao khá lớn. Việc sử dụng các phương pháp thông thường nhân giống đã không đáp ứng được yêu cầu 3 nên việc sử dụng công nghệ nhân in vitro có sử dụng bioreactor là một hướng đi có tính khả thi cao.

Với những lý do trên, Cơ quan chủ trì: Viện Khoa học Kỹ thuật Nông lâm nghiệp Tây Nguyên cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài: TS. Nguyễn Văn Thường cùng thực hiện đề tài “Nghiên cứu xây dựng hệ thống nhân giống cây cà phê chè (Coffea Arabica) bằng công nghệ bioreactor” với mục tiêu xây dựng được quy trình công nghệ và hệ thống nhân giống cây cà phê chè (Coffea Arabica) bằng công nghệ bioreactor phục vụ tái canh cà phê ở Tây Nguyên.

Qua thời gian nghiên cứu đề tài đã thu được những kết quả như sau: 

Nghiên cứu xây dựng quy trình nhân giống cây cà phê Arabica bằng công nghệ Bioreactor: Mẫu lá vị trí thứ 2 của cây 24 tháng tuổi, khử trùng Calcium Hypochlorite 10%, sau 15 ngày tỷ lệ mẫu sạch đạt 90,74%. Mẫu lá trên môi trường MS, có vitamin B5, bổ sung 2,4D 1 mg/l và Kin 2 mg/l, cấy chuyển 3 lần trong 4 tháng tạo mô sẹo cao >46%. Mô sẹo cấy lên môi trường 1/2MS, vitamin B5, bổ sung 2ip 0,5 mg/l, khối lượng mô sẹo 250mg/100ml môi trường, vận tốc máy lắc 100 vòng/phút sau 2,5 tháng mô sẹo tăng lên >6 lần. Mô sẹo cấy lên MS1/2 lỏng, thể tích môi trường 400 ml, pH 5,8 và cứ 15 ngày thay mới môi trường một lần, sau 2,5 tháng số phôi đạt cao >1500 phôi/1g mô sẹo. Phôi cấy lên môi trường MS1/2, đường 10 g/l, thời gian sục khí 1 phút sau mỗi chu kỳ 6 giờ, thể tích môi trường trong bình RITA 300ml, pH 5,8. Sau 2,5 tháng tỷ lệ cây lá mầm đạt >88%. Tạo cây hoàn chỉnh thích hợp trong bình tam giác, sau 2,5 tháng giúp cây phát sinh cặp lá thật 81,6%, tỷ lệ ra rễ đồng đều (90,3%) và cây không bị thủy tinh thể.

Nghiên cứu qui trình trồng cây cà phê nuôi cấy mô ngoài đồng ruộng: Chiều cao từ 2 cm có 2-3 cặp lá thật, cấy vào khay xốp có kích thước lỗ khay 3,5 cm x10cm (tương đương 84 lỗ/khay 50 x 30 x 10 cm) gồm giá thể 1 đất: 1 Xơ dừa: 1 trấu hun, che sáng 80 %, tưới nước 2 lít/m2 2 ngày /lần, phun liều lượng khoáng MS là 40 ml/1000 ml. Sau 4 tháng huấn luyện tỷ lệ cây sống >85%, chiều cao >4cm, số cặp lá > 3 cặp, chiều dài rễ 4cm. Cây có 3 cặp lá, cao 4,5 cm, cấy vào bầu đất có thành phần là 7 đất: 2 trấu hun: 1 phân chuồng, che sáng 60 %, tưới 2,5 lít/m2/lần cứ 2 ngày/lần, phun phân 18 bón lá NUCAFE với nồng độ 0,2 % chu kỳ phun 2 tuần phun một lần. Sau 3 tháng tỷ lệ cây sống >81%, chiều cao đạt >18 cm, số cặp lá >8 cặp, chiều dài rễ cọc >18 cm, đường kính thân 0,23 cm. Bước đầu đánh giá được Công thức 3 (N 100kg; P2O5 210kg; K2O 90kg) cây sinh trưởng tốt, thí nghiệm cây che bóng và mật độ chưa thấy sự khác biệt giữa các công thức. Giữa cây thực sinh và cây in-vitro chưa có sự khác biệt về hình dạng và sinh trưởng.

Quy trình trồng và chăm sóc cây ngoài đồng ruộng: Kế thừa quy trình kỹ thuật trồng chăm sóc và thu hoạch cà phê chè, Bộ Nông nghiệp và PTNT ban hành năm 2002; Thay thế mục tiêu chuẩn cây giống (phát triển từ hạt) bằng cây giống nuôi cấy mô; Sửa đổi khoảng cách mật độ trồng cà phê, cây che bóng tạm thời và liều lượng phân bón khoáng cho năm trồng mới: Độ dốc dưới 8 độ: khoảng cách trồng 2,0 m x 1,5 m (3.333 cây/ha) Độ dốc trên 8 độ: khoảng cách trồng 2,0 m x 1,25 m (4.000 cây/ha). Cây che bóng: Gieo hạt vào đầu mùa mưa giữa hai hàng cà phê; khoảng 3 - 4 hàng cà phê gieo một hàng muồng. Liều lượng phân bón thay liều lượng và thời điểm bón phân cho vùng Tây Nguyên.

Kết quả của đề tài sẽ là một bước đệm quan trọng trong nghiên cứu nhân nuôi cấy mô tế bào trên các giống cà phê nói riêng và các loại cây thân gỗ nói chung. Sự thành công của đề tài sẽ mở ra hướng mới cho nghiên cứu về công nghệ bioreactor trên các loại cây trồng khác, mở ra một hướng mới về sản xuất các loại giống bằng công nghệ tế bào. Kết quả nghiên cứu mới nhất về nuôi cấy mô cà phê chè tại Việt Nam sẽ là tài liệu tham khảo hữu ích cho các nghiên cứu mới, mở ra nhiều triển vọng về hợp tác quốc tế và tổ chức các hội thảo quốc gia và quốc tế. Đây cũng là một thành tựu chứng tỏ trình độ khoa học công nghệ của Việt Nam về cà phê là đứng hàng đầu của thế giới, đặc biệt là về giống cà phê.

Thông thường cần 5-10 năm để đưa 1 giống cà phê được nghiên cứu và tạo ra vào sản xuất, thâm chí có thể lên tới 12-15 năm bởi việc sản xuất giống bằng các phương pháp thông thường với hệ số nhân thấp nên tạo ra số lượng cây lớn rất khó khăn. Đây là một trong những nghiên cứu quan trọng để tạo ra hướng sản xuất để đưa nhanh các giống cà phê đã được nghiên cứu và tạo ra vào sản xuất, rút ngắn thời gian từ nghiên cứu tới ứng dụng vào thực tiễn. Các giống mới đưa vào sản xuất nhanh chóng sẽ là cơ hội nâng cao sản lượng cà phê chè chất lượng cao, từ đó nâng cao giá trị xuất khẩu và thu nhập cho người dân, góp phần phát triển kinh tế và xã hội của các tỉnh Tây Nguyên.

Kết quả nghiên cứu được triển khai sẽ chấm dứt tình trạng sản xuất giống không có nguồn gốc, không đúng giống, chất lượng thấp và giá thành cao. Đồng thời tăng cường được công tác giám sát về sản xuất giống của cơ quan quản lý giống, từ đó đảm bảo cho người nông dân mua được giống đúng nguồn gốc, đúng chất lượng, xóa bỏ được hiện tượng giống giả, giống kém chất lượng. Mặt khác, người nông dân, đồng bào dân tộc thiểu số khi sử dụng giống này để trồng mới hoặc tái canh thì sẽ làm tăng năng suất vườn cây, giảm chi phí giá thành trên đầu sản phẩm, từ đó tăng lợi nhuận cho người nông dân, làm ổn định đời sống vật chất cho người trồng cà phê (trong đó có đồng bào dân tộc thiểu số), làm ổn định đời sống xã hội trong vùng làm ổn định về năng suất, chất lượng của sản phẩm cà phê nhân Việt Nam, từng bước xây dựng được thương hiệu mạnh cho cà phê Việt Nam trên thị trường quốc tế.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 12875/2016) tại Cục Thông tin KH&CN QG