Thủy canh (hydroponics) là phương pháp canh tác không đất. Trong đó, rễ cây được đặt trong dung dịch dinh dưỡng tĩnh, được sục khí liên tục hoặc dòng chảy tuần hoàn liên tục, rễ cây được cố định trong giá thể là vật liệu vô cơ (chẳng hạn như cát, sỏi, đá trân châu, rockwool) hoặc vật liệu hữu cơ (chẳng hạn như rêu than bùn sphagnum, vỏ thông hoặc xơ dừa), dung dịch dinh dưỡng gồm các nguyên tố khoáng đa lượng và vi lượng được cung cấp định kỳ (Jones, 2005).

Hình 1: Sơ đồ hệ thống thủy canh hoàn lưu

                IoT (Internet of Thing) được định nghĩa là hệ thống tất cả các đối tượng được tích hợp trong các thiết bị, cảm biến, máy móc, phần mềm và con người thông qua internet để giao tiếp, trao đổi thông tin và tương tác nhằm cung cấp giải pháp toàn diện (Sinche và ctv, 2020). Trong những năm gần đây, IoT đã được ứng dụng trong hàng loạt lĩnh vực như nhà thông minh, thành phố thông minh, năng lượng thông minh, xe không người lái, chăm sóc sức khỏe, nông nghiệp thông minh (Quy và ctv, 2022).  

                IoT là một thuật ngữ cho phép chúng ta sử dụng các thiết bị công nghệ, làm việc cùng nhau, giao tiếp với nhau, cung cấp dữ liệu thời gian thực từ các cảm biến không dây để xử lý và cung cấp nhiều thông tin có giá trị hơn để đưa ra quyết định hiệu quả trong lĩnh vực nghiên cứu tương ứng. IoT là một công nghệ đang phát triển đáng kể trong các lĩnh vực ứng dụng như chăm sóc sức khỏe, quốc phòng, công nghiệp, nông nghiệp. Phát triển một hệ thống thông minh sử dụng IoT cho nông nghiệp có thể giám sát sự phát triển của cây trồng và điều kiện môi trường canh tác (Shin và ctv, 2019; An và ctv, 2019). 

Hình 2: Một số thiết bị trong hệ thống Iot

              Mô hình giám sát và trồng tự động có thể áp dụng tại các thành phố lớn giúp tạo ra nguồn rau sạch chất lượng cao và giảm hiệu ứng nhà kính:

             – Hệ thống trồng rau sạch thủy canh công nghệ cao có thể giúp tiết kiệm 90% lượng nước sử dụng và 75% lượng phân bón so với mô hình thổ canh truyền thống.

              – Lượng nước và dinh dưỡng sử dụng có thể tái sử dụng cho mô hình thổ canh.

              – Có thể canh tác nhiều vụ trong năm với năng suất cao mà ít phụ thuộc vào điều kiện môi trường

              – Mô hình khép kín, hạn chế 100% việc sử dụng phân hoá học làm ô nhiễm đất và nguồn nước.

Hình 3: Sơ đồ hoạt động của hệ thống IoT

              Ứng dụng công nghệ 4.0 vào mô hình thuỷ canh, để biến mô hình trồng rau thuỷ canh trở thành mô hình nông nghiệp công nghệ cao, sử dụng những cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, pH, EC để kiểm soát tốt nồng độ dinh dưỡng và kết nối mạng 3G, wifi để tự giám sát mọi nơi, mọi lúc, tạo ra điều kiện sinh trưởng lý tưởng nhất cho rau thuỷ canh.

              Các ưu điểm khi sử dụng hệ thống cảm biến trong sản xuất rau xà lách trên hệ thống thủy canh hoàn lưu như:

              +  Mô hình canh tác, tiết kiệm diện tích nhưng năng suất cao hơn từ 25 đến 500%.

              + Tiết kiệm đến 95% lượng nước sử dụng so với mô hình thông thường.

              + Ứng dụng công nghệ cảm biến để đo lường nồng độ dinh dưỡng, hạn chế tối đa việc tồn dư đạm (NO3).

              + Sử dụng hệ thống nhà màng và lưới chắn côn trùng để giảm 100% việc phun và sử dụng thuốc trừ sâu.

              Trung tâm Ươm tạo Doanh nghiệp Nông nghiệp Công nghệ cao đã ứng dụng hệ thống cảm biến vào sản xuất rau xà lách thủy canh hoàn lưu  cho thấy xà lách sinh trưởng tốt, dư lượng nitrat thấp, đạt năng suất 1.357 kg/500m2/vụ với tổng doanh thu 74.635.000 đồng/500 m2/vụ cao hơn so với mô hình đối chứng. Đồng thời, lợi thuận thu được từ mô hình trồng rau xà lách thủy canh hoàn lưu áp dụng hệ thống cảm biến đạt 11.143.533 đồng/500 m2/vụ cao hơn so với mô hình đối chứng (9.255.200 đồng/500 m2/vụ). Tỷ suất lợi nhuận cận biên (MBCR) đạt 1,78, điều này cho thấy mô hình áp dụng hệ thống cảm biến cho lợi nhuận trung bình, có thể chấp nhận được và khuyến cáo áp dụng trong sản xuất.

Hình 4: Xà lách được trồng trên hệ thống thủy canh hồi lưu áp dụng hệ thống cảm biến

Nguồn tin: Phòng Hỗ trợ Công nghệ cây trồng – Trung tâm Ươm tạo Doanh nghiệp Nông nghiệp Công nghệ cao:

https://abi.com.vn/tin-tuc/ung-dung-he-thong-cam-bien-vao-san-xuat-rau-xa-lach-lactuca-sativa-l-thuy-canh-hoan-luu-127.html

 Cúc gai dài (hay cúc gai, cúc gai di thực) Silybum marianum (L.) Gaertn là một trong những cây thuốc có giá trị dược liệu cao được dùng để điều trị các chứng bệnh về gan. Thành phần hoạt tính chính trong loài cây này là các flavonolignans, gọi chung là silymarin – hỗn hợp của ba chất isomer silybin, silydianin và silycristin. Hạt là bộ phận chứa hàm lượng silymarin cao nhất, các bộ phận khác của cây vẫn có hợp chất này tuy ít hơn. Hàm lượng silymarin phụ thuộc vào giống cây, điều kiện thổ nhưỡng và khí hậu mà cây sinh trưởng (Qavami và cộng sự, 2013).

        Trên thị trường Việt Nam, có rất nhiều chế phẩm của thuốc từ Cúc gai dài. Có thể nói, Việt Nam là một thị trường đầy tiềm năng đối với các viên uống chức năng giải độc gan. Nguyễn Thị Ngọc Dao (Viện Khoa học công nghệ Việt Nam) và các đồng sự tiến hành nghiên cứu thành phần hóa học của Cúc gai và trồng ở vườm ươm Hà Nội, Tam Đảo. Kết quả là hàm lượng Silymarin trong Cúc gai trồng ở Hà Nội không khác với trồng ở Sa Pa và giống mới nhập khẩu của Đức (Nguyễn Thị Hồng Gấm và cộng sự, 2003). Kết luận quan trọng này nhanh chóng được ứng dụng chế tạo viên nang uống. Dược phẩm này bán rộng khắp trên thị trường và được ưa chuộng vì có nguồn gốc thiên nhiên. Vì vậy, tương lai phát triển sản xuất các chế phẩm từ Cúc gai dài nếu có nguồn nguyên liệu ổn định trong nước hứa hẹn sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao.Việc mở rộng diện tích đất trồng, phát triển sản xuất loài cây dược liệu này lại phù hợp với các tỉnh thuộc vùng núi cao và trung du Bắc Bộ, các tỉnh thuộc khu vực Tây Nguyên, góp phần phát triển kinh tế và thêm một lựa chọn để các địa phương này có sự chuyển đổi cơ cấu cây trồng phù hợp, nâng cao giá trị sản xuất, phục vụ cho mục tiêu phát triển bền vững. Thị trường tiêu thụ rộng lớn cùng với xu hướng sử dụng các sản phẩm có nguồn gốc thảo dược ngày càng tăng chính là cơ hội để phát triển và mở rộng xây dựng các vùng chuyên canh cây dược liệu. Cúc gai dài đang được trồng thử nghiệm ở một số khu vực miền núi phía Bắc chính là một trong những đối tượng cây trồng tiềm năng trong tương lai. Việc xây dựng thành công quy trình vi nhân giống loài cây này sẽ đáp ứng kịp thời nhu cầu cây giống trong tương lai gần.

        Cúc gai dài thường được nhân giống với phương pháp trồng hạt tuy nhiên tỉ lệ nảy mầm không cao, yêu cầu kinh nghiệm và kỹ thuật, do đó vi nhân giống với những ưu thế hiện tại: nhân nhanh với số lượng lớn, đảm bảo đặc tính di truyền là một lựa chọn thích hợp để xem xét nhân giống loài cây này với số lượng lớn, thời gian rút ngắn, đem lại hiệu quả kinh tế.

        Trên cơ sở các công trình nghiên cứu về nhân giống in vitro đã được báo cáo trên thế giới đối với loài này, nhóm nghiên cứu tiến hành thực hiện nghiên cứu “Xây dựng quy trình nhân giống in vitro cây dược liệu Cúc gai dài Silybum marianum (L.) Gaertn. từ hạt nhằm xây dựng một quy trình vi nhân giống hiệu quả, đạt tiêu chuẩn phục vụ nhu cầu thị trường.

        Nghiên cứu “Xây dựng quy trình nhân giống in vitro cây Cúc gai dài Silybum marianum (L.) Gaertn. từ hạt” thực hiện trong vòng hai năm tại Trung tâm Ươm tạo Doanh nghiệp Công nghệ cao (2018 – 2019) với kỹ thuật nuôi cấy mô trên môi trường bán rắn. Hạt Cúc gai dài nảy mầm tạo cây con in vitro đạt 77,78%; đoạn thân mang chồi ngủ Cúc gai dài tái sinh tạo cụm chồi thích hợp trong môi trường MS có bổ sung BA cho tỉ lệ bật chồi 97,78% với hệ số nhân là 4,17; có thể tạo sẹo Cúc gai dài từ mẫu lá in vitro của cây con trong môi trường MS có bổ sung 2,4-D và tái sinh chồi cho mô sẹo bằng môi trường MS bổ sung NAA + GA3; tỉ lệ tạo cụm chồi >90% với hệ số nhân 7,5 – 8,2.

        Nghiên cứu đã hoàn chỉnh được quy trình nhân giống in vitro Cây cúc gai dài từ hạt, cùng với đưa ra được chế độ chăm sóc cơ bản cho cây Cúc gai dài in vitro thích nghi và phát triển tốt ngoài vườn ươm trong 2 tháng đầu.

Lan thanh tuyền (Grammatophyllum speciosum), họ Orchidaceae, là loài lan bản địa ở Thái Lan và có thể được tìm thấy ở các khu rừng mưa nhiệt đới ở các quốc gia khác thuộc Đông Nam Á như Lào, Malaysia, Phillipines… Ngoài giá trị trang trí và thương mại, lan thanh tuyền còn được sử dụng như một chất giảm đau trong y học dân gian. Trong y học cổ truyền Thái Lan, nước sắc từ lan thanh tuyền được dùng để chữa các bệnh viêm phế quản và đau họng, rễ được sử dụng để điều trị vết cắn, phần thân có thể được sử dụng để điều trị phát ban da, áp xe, sốt và thiếu máu. Chiết xuất từ phần thân giả hành của lan thanh tuyền được sử dụng để giảm đau do bị châm bởi bọ cạp và gần đây đã được báo cáo có tác dụng chống lão hoá.

Trong y học hiện đại, chiết xuất ethanol thân giả hành của lan thanh tuyền (GSE) đã được phát hiện có khả năng bảo vệ các keratinocyte khỏi sự tử vong tế bào gây ra bởi các anion siêu oxy. Thành phần hóa học của GSE đã được phân tích và được tìm thấy bao gồm isovitexin, grammatophyllosides, glucosyloxybenzyl dẫn xuất, vandateroside II, cronupapine, vanilloloside, gastodin và orcinolglucoside. Bên cạnh đó, lan thanh tuyền còn có thành phần chất Gastrodin – một loại Polyphenol có chức năng loại bỏ chất oxy hóa có hại cho cơ thể, bảo vệ thành mạch máu, một chất tăng cường trí nhớ, cũng như chống co giật, chống chết tế bào, chống bệnh Alzheimer, chống bệnh Parkinson, cũng như tác dụng bảo vệ chống lại bệnh loãng xương.

Trong tự nhiên, cây được nhân giống bằng cách tách bụi và tách các giả hành, hệ số nhân giống theo phương pháp truyền thống này là rất thấp. Xuất phát tự thực tế nguồn cây quý hiếm này đang bị khai thác bừa bãi, do nguồn dược tính quý nhưng chưa được phát triển một cách bền vững. Chỉ dùng các biện pháp nhân giống truyền thống không đáp ứng được các yêu cầu về duy trì, bảo tồn cũng như phát triển nguồn dược liệu trên. Do đó, cần thiết có một quy trình nhân giống in vitro ứng dụng công nghệ tế bào thực vật trong sản xuất đại trà và duy trì được nguồn gen quý trong tự nhiên.

Hình 1. Cây và hoa lan thanh tuyền G. speciosum

Năm 2023, nhóm nghiên cứu thuộc phòng Hỗ trợ Công nghệ Tế bào Thực vật thuộc Trung tâm Ươm tạo Doanh nghiệp Nông nghiệp Công nghệ cao đã thành công trong việc xây dựng quy trình nhân giống in vitro lan thanh tuyền (Grammatophyllum speciosum Blume).  Chồi lan Thanh tuyền được khử trùng bằng phương pháp khử trùng kép sử dụng dung dịch NaClO 2,5% trong 13 phút và dung dịch NaClO 1,25% trong 5 phút cho kết quả tỷ lệ mẫu sống đạt 86,7%. Cảm ứng tạo chồi trên môi trường MS bổ sung BA cho tỉ lệ mẫu tạo chồi đạt 100%. Quy trình đạt hệ số nhân chồi 4,1 lần, 3,1 chồi/mẫu, chiều cao trung bình chồi 3,1 cm sau 8 tuần khi nuôi cấy trên môi trường MS có bổ sung BA và NAA. Chồi lan thanh tuyền được cảm ứng tạo rễ trên môi trường MS ½ có bổ sung NAA với tỉ lệ mẫu tạo rễ đạt 100%. Cây con lan thanh tuyền in vitro được chuyển ra vườn ươm và sử dụng phân bón Growmore B1 với tỉ lệ cây sống ngoài vườn ươm đạt 90%. Nuôi các mẫu chồi in vitro lan thanh tuyền trong điều kiện nhiệt độ 25 ± 2 ̊C, thời gian chiếu sáng 12h, cường độ chiếu sáng 2000 lux. Cây con được thích nghi với điều kiện vườn ươm với ánh sáng vườn ươm được che khoảng 60%, nhiệt độ khoảng 30 – 33 oC, độ ẩm từ 70 – 75%.

Hình 2. Cây lan thanh tuyền in vitro (A) và cây con lan thanh tuyền ngoài vườn ươm (B)

Kết quả nghiên cứu có thể đáp ứng được nhu cầu cây giống của các cá nhân, doanh nghiệp đang muốn nhân giống và kinh doanh loài cây này cũng như hỗ trợ chuyển giao quy trình công nghệ vi nhân giống về lĩnh vực này.

https://abi.com.vn/uom-tao-cong-nghe/quy-trinh-nhan-giong-in-vitro-lan-thanh-tuyen-grammatophyllum-speciosum-blume-168.html