1. Đặt vấn đề Nuôi cấy mô thực vật là một trong những lĩnh vực ứng dụng đạt nhiều thành công nổi bật của công nghệ sinh học thực vật. Bằng các kỹ thuật nuôi cấy người ta đã nhân giống in vitro thành công nhiều loài cây trồng có giá trị.
Môi trường vật lý
Ánh sáng đóng vai trò thiết yếu cho sự phát triển và hình thành hình thái của các mô nuôi cấy Ảnh hưởng của ánh sáng lên mẫu cấy phụ thuộc vào thời gian chiếu sáng, cường độ ánh sáng và chất lượng ánh sáng Việc điều chỉnh các yếu tố này có thể tối ưu hóa sự tăng trưởng và đặc tính hình thái của mô nuôi cấy Vì vậy, quản lý chiếu sáng là yếu tố then chốt trong quy trình nuôi cấy mô, giúp cải thiện hiệu quả và chất lượng kết quả nghiên cứu.
Thời gian chiếu sáng đóng vai trò thiết essential trong quá trình phát triển của mô nuôi cấy thực vật, ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng và chất lượng của mô Đối với hầu hết các loài cây, thời gian chiếu sáng tối ưu là khoảng 8-12 giờ mỗi ngày, giúp cân bằng quá trình quang hợp và sự phát triển tế bào Việc thiết kế chu kỳ chiếu sáng phù hợp không chỉ tăng hiệu suất nuôi cấy mà còn đảm bảo quá trình phân hóa và hình thành mô diễn ra đồng đều.
Cường độ ánh sáng ảnh hưởng đáng kể đến quá trình phát sinh hình thái của mô nuôi cấy Cường độ ánh sáng cao kích thích sinh trưởng của mô sẹo, trong khi cường độ thấp gây nên sự tạo chồi (Ammirato, 1986) Nhìn chung, cường độ ánh sáng thích hợp cho mô nuôi cấy là từ 1000–7000 lux (Moresin, 1974).
Ngoài thời gian chiếu sáng và cường độ ánh sáng, chất lượng ánh sáng vẫn ảnh hưởng rõ đến hình thái của mô nuôi cấy Ánh sáng đỏ có tác dụng làm tăng chiều cao của thân chồi so với ánh sáng trắng, trong khi ánh sáng xanh lại ức chế sự vươn cao của chồi nhưng mang lại lợi ích cho sự sinh trưởng của mô sẹo Do đó trong phòng thí nghiệm thường sử dụng đèn huỳnh quang với cường độ 2000–3000 lux, đặt cách bình nuôi cấy từ 35–40 cm.
Tỷ lệ quang tử của vùng ánh sáng màu đỏ/gần đỏ/và xanh/đỏ ảnh hưởng đến sự phát sinh hình thái.
Quá trình phát sinh hình thái diễn ra khi ánh sáng có bước sóng thuộc các vùng màu xanh dương (400–460 nm), màu đỏ (620–680 nm), gần màu đỏ (700–800 nm) và màu tím (300–400 nm) Việc khai thác các dải bước sóng này cho phép quan sát và điều chỉnh sự phát triển hình thái của hệ thống thông qua tương tác quang học, cho thấy mối liên hệ giữa phổ ánh sáng và mẫu vật Nội dung này có thể ứng dụng trong nghiên cứu quang học, quang sinh và thiết kế hệ thống điều khiển hình thái dựa trên quang phổ, giúp tối ưu hóa hiệu suất và kết quả thí nghiệm.
Hình: Nuôi cấy hoa cúc trong bình serum 125 ml dưới hệ thống chiếu sáng đèn Compact 3U (trong) và đèn neon (ngoài, đối chứng).
Nhiệt độ đóng vai trò là yếu tố có ảnh hưởng rõ rệt đến sự phân chia tế bào và các quá trình trao đổi chất của mô nuôi cấy, đồng thời nó ảnh hưởng tới hoạt động của tế bào và các enzym tham gia quá trình này Việc duy trì nhiệt độ nuôi cấy ở mức tối ưu là yếu tố then chốt để tăng tốc độ sinh trưởng, đảm bảo tính đồng nhất của tế bào và chất lượng sản phẩm Ngược lại, nhiệt độ không phù hợp có thể gây căng thẳng sinh học, làm giảm hiệu quả nuôi cấy và gây biến đổi trong sự phát triển của mô nuôi cấy.
Auxin ảnh hưởng đến khả năng ra rễ của mô cây Theo nghiên cứu của Vonanorld (1982), nếu nhiệt độ ngày/đêm là 20 °C/15 °C hoặc 20 °C/18 °C thì tỷ lệ ra rễ chỉ khoảng 33%, thậm chí thấp hơn ở một số điều kiện Ở nhiệt độ ở mức trung bình, hoạt động trao đổi chất diễn ra tốt hơn, trong khi ở nhiệt độ cao lại kích thích hình thành nhiều tế bào không có tổ chức Trong nuôi cấy mô, nhiệt độ được duy trì ổn định: ban ngày từ 25–30 °C và ban đêm từ 17–20 °C Nhìn chung, nhiệt độ thích hợp nhất cho sự sinh trưởng của nhiều loài cây là khoảng 25 °C (White, 1973).
+ Độ ẩm: Trong các bình nuôi cấy thì độ ẩm tương đối luôn bằng 100% nên ta không cần phải quan tâm nhiều đến độ ẩm khi nuôi cấy mô.
Độ thoáng khí của bình nuôi cấy cây có diệp lục ảnh hưởng đến nồng độ CO2 bên trong Nồng độ CO2 thường giảm xuống dưới điểm bù CO2 (50–100 mmol/mol) trong hầu hết các chế độ quang chu kỳ Trong giai đoạn tối, CO2 tăng lên khoảng 510 mmol/mol, nhưng khi chiếu sáng lại giảm xuống khoảng 100 mmol/mol trong vài giờ; sau đó, ở trạng thái tối, nồng độ CO2 tiếp tục ở mức thấp cho chu trình tiếp theo Điều này cho thấy nồng độ CO2 trong bình chịu ảnh hưởng rõ rệt bởi nhịp sáng tối và sự trao đổi khí, ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của cây.
CO2 lại gia tăng trở lại, và ngay cả khi dùng nắp có khả năng trao đổi khí, nồng độ CO2 giảm xuống còn 100–200 mmol/mol trong thời gian chiếu sáng; do đó cây invitro sống dị dưỡng (Kozai & Seikimoto, 1988).
Vật liệu nuôi cấy
Ảnh hưởng của mẫu cấy đến quá trình nuôi cấy in vitro gồm các yếu tố như tuổi sinh lý của cây (mô, cơ quan), kiểu di truyền, tình trạng sinh lý, vị trí của mẫu trên cây, vết thương và phương pháp cấy Việc lựa chọn vật liệu nuôi cấy quyết định đến sự thành bại của quá trình nhân giống in vitro; theo nguyên tắc, mọi tế bào của các mô chuyên hoá đều có tính toàn năng và có thể nuôi cấy thành công, nhưng thực tế cho thấy mức độ thành công phụ thuộc vào loại tế bào và mô Nguyên tắc cơ bản là tế bào càng non càng có khả năng nuôi cấy thành công càng cao, vì vậy tế bào và mô phôi non được xem là triển vọng nhất, tiếp theo là các tế bào ở đỉnh sinh trưởng như mô phân sinh đỉnh ngọn, đầu rễ, lá non, tượng tầng, và sau đó là các tế bào sinh dục như noãn bào và tế bào hạt phấn ở giai đoạn non.
Môi trường nuôi cấy
Môi trường nuôi cấy mô thực vật, dù rất đa dạng, đều có các thành phần cơ bản sau: các muối khoáng đa lượng và vi lượng, vitamin và axit amin, nguồn cacbon, chất điều hòa sinh trưởng, các chất hữu cơ bổ sung như nước dừa, dịch chiết nấm men, dịch chiết khoai tây, bột chuối khô, và chất làm thay đổi trạng thái môi trường là các loại thạch (agar).
Những hợp chất này tham gia vào một hoặc nhiều chức năng thiết yếu cho sự sinh trưởng và phân hoá của thực vật nuôi cấy in vitro Vì vậy, các nhà khoa học phải sử dụng nhiều loại môi trường nuôi cấy khác nhau, và việc lựa chọn môi trường nuôi cấy với thành phần hoá học đặc trưng phụ thuộc vào một số yếu tố như loại hợp chất, nồng độ và mục tiêu sinh trưởng – phân hoá của thực vật nuôi cấy in vitro.
- Đối tượng cây trồng hoặc mô nuôi cấy khác nhau có nhu cầu khác nhau về thành phần môi trường
Trong lĩnh vực công nghệ nuôi cấy tế bào và mô, mục tiêu nghiên cứu và các phương pháp nuôi cấy được đa dạng hóa đáng kể Các hướng đi chủ lực gồm nuôi cấy tạo mô sẹo phôi hoá hoặc phôi vô tính để nghiên cứu phôi học và công nghệ sinh sản, nuôi cấy tế bào trần hoặc dịch lỏng tế bào để mở rộng và duy trì các dòng tế bào, và vi nhân giống nhằm sản xuất tế bào và mô với quy mô lớn Những phương thức nuôi cấy này phản ánh sự tiến bộ của công nghệ sinh học và có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong y học, nông nghiệp và công nghiệp sinh học.
- Trạng thái môi trường khác nhau (đặc, lỏng, bán lỏng…) Môi trường nuôi cấy huyền phù tế bào thường là lỏng lắc, lỏng sục khí.
- Một số môi trường dinh dưỡng thường dùng: MS-62, WV3, N6, B5, LS…
Nguồn cacbon đóng vai trò thiết yếu trong nuôi cấy mô, vì các tế bào ở giai đoạn nuôi cấy chưa có khả năng quang hợp để tổng hợp chất hữu cơ Do đó, cần đưa vào môi trường nuôi cấy một lượng hợp chất cacbon xác định nhằm cung cấp năng lượng và dưỡng chất cho tế bào và mô phát triển Việc bổ sung cacbon đúng mức giúp tối ưu quá trình hình thành tế bào, duy trì sinh trưởng mô và nâng cao hiệu quả nghiên cứu trong lĩnh vực nuôi cấy tế bào và mô.
Ở đây, nguồn cacbon đến từ các loại đường có liều lượng khoảng 20-30 mg/l, có tác dụng giúp mô tế bào thực vật tổng hợp các hợp chất hữu cơ, kích thích tăng sinh khối và đồng thời đóng vai trò là chất thẩm thấu chính của môi trường Hai loại đường được sử dụng phổ biến là saccharose và glucose (Trần Văn Minh, 1994) Tuy saccharose được ưu tiên nhiều hơn, nồng độ saccharose thay đổi tùy theo mục đích nuôi cấy từ 1-12%, phổ biến nhất là 2-3%.
Các nguyên tố đa lượng: là những nguyên tố khoáng như: N, P, K, S, Mg,
Các nguyên tố thiết yếu cho nuôi cấy mô thay đổi tùy đối tượng nuôi cấy và thường được sử dụng ở nồng độ trên 30 ppm (tỷ lệ phần nghìn) Những nguyên tố này cung cấp nguyên liệu cho mô hoặc tế bào thực vật để xây dựng thành phần cấu trúc hoặc hỗ trợ quá trình trao đổi chất giữa tế bào thực vật với môi trường được thuận lợi Có nhiều môi trường nuôi cấy với thành phần và tỷ lệ chất khác nhau, chúng ta có thể lựa chọn sử dụng phù hợp với mục tiêu nuôi cấy Nói chung, môi trường giàu Nitơ và Kali thích hợp cho việc hình thành chồi, còn môi trường giàu Kali sẽ thúc đẩy quá trình trao đổi chất mạnh hơn.
Thành phần khoáng của một môi trường nuôi cấy được xác định bởi sự cân bằng nồng độ các ion trong dung dịch (được thể hiện bằng mg/L) Việc chọn lựa thành phần và liều lượng khoáng cho đối tượng nuôi cấy đòi hỏi người làm công tác nuôi cấy mô có hiểu biết căn bản về sinh lý thực vật liên quan dinh dưỡng khoáng Chẳng hạn, tỷ lệ nguồn nitơ phụ thuộc vào loài cây và trạng thái phát triển của mô Thông thường nitơ được cung cấp ở hai dạng là NH4+ và NO3− (nitrat); khả năng hấp thụ NO3− của tế bào thực vật thường hiệu quả hơn NH4+ Tuy nhiên NO3− đôi khi gây kiềm hóa môi trường, vì vậy giải pháp tối ưu là phối hợp cả hai nguồn nitơ với tỷ lệ hợp lý được sử dụng phổ biến nhất.
Bảng: Các muối khoáng đa lượng dùng trong nuôi cấy mô
Nhóm nguyên tố vi lượng, gồm Fe, Cu, B, Zn, Mn, Co, I, đóng vai trò then chốt cho sự phát triển của mô và tế bào nhờ tham gia vào hoạt động của enzyme; các nguyên tố vi lượng được sử dụng ở nồng độ thấp hơn nhiều so với các nguyên tố đa lượng để đảm bảo sinh trưởng và phát triển bình thường của cây trồng Theo Nguyễn Văn Uyển (1993), sự cân đối và cung cấp đầy đủ các nguyên tố vi lượng là yếu tố quyết định cho sức khỏe và năng suất của thực vật.
Bảng:Các muối khoáng vi lượng dùng trong nuôi cấy mô
Vitamin đóng vai trò thiết yếu trong nuôi cấy mô Mặc dù cây nuôi cấy mô có khả năng tự tổng hợp một số vitamin, nhưng lượng này không đủ đáp ứng nhu cầu phát triển (Czocnowki, 1952) Vì vậy, để cây sinh trưởng tối ưu, một số vitamin nhóm B được bổ sung vào môi trường nuôi cấy ở mức lượng nhất định tùy theo từng hệ mô và giai đoạn nuôi cấy Các vitamin B1 (Thiamin) và B6 (Pyridoxin) là những vitamin cơ bản nhất thường được dùng với nồng độ thấp khoảng 0,1–1 mg/L (Trần Văn Minh, 1994) Các dung dịch stock vitamin dễ hỏng do nhiễm nấm khuẩn nhiễm tạp, vì vậy cần bảo quản ở điều kiện lạnh dưới 0°C.
(trong ngăn đá tủ lạnh).
Bảng: Các loại vitamin thường dùng trong nuôi cấy mô.
Dung dịch hữu cơ là nhóm dung dịch có thành phần không xác định, có thể bao gồm nước dừa, dịch chiết nấm men, cà rốt, chối, khoai tây và các thành phần khác Được bổ sung vào môi trường nuôi cấy, dung dịch này có tác dụng kích thích sinh trưởng của mô sẹo và các cơ quan, từ đó thúc đẩy quá trình phát triển và tái sinh mô.
Nước dừa đã được dùng để nuôi cấy mô từ năm 1941 và cho đến nay vẫn là nguồn dinh dưỡng quan trọng trong các môi trường nuôi nhanh in vitro Trong nước dừa chứa các axit amin, axit hữu cơ, đường, RNA và DNA, đồng thời có nhiều hợp chất thiết yếu cho nuôi cấy mô như myoinositol, các hợp chất có hoạt tính auxin và các glycoside của cytokinin (Nguyễn Văn Uyển, 1993) Lượng nước dừa dùng trong môi trường nuôi cấy thường khá cao, từ 10-20% thể tích môi trường.
Dịch chiết nấm men và dịch thủy phân casein là hai chế phẩm được sử dụng phổ biến trong nuôi cấy vi sinh vật, mô và tế bào động vật Chúng đã được tiêu chuẩn hóa và bán ở dạng thương phẩm, nhưng thành phần hóa học của chúng thường không được công khai chi tiết Dung dịch thủy phân casein cung cấp một số axit amin thiết yếu cho sự phát triển của tế bào, với liều dùng thông thường là 1 g/L môi trường.
Chất làm đông cứng môi trường : Agar (thạch) là một loại Polysacharid của tảo có khả năng ngậm nước khá cao 6-12g/l Độ thoáng khí của môi trường thạch có ảnh hưởng rõ rệt đến sinh trưởng mô nuôi cấy Nồng độ thạch dao động trong khoảng 6-10g/l tuỳ thuộc mục tiêu nuôi cấy Gelatin ở nồng độ cao (10%) cũng có hiệu quả tạo gel nhưng bị hạn chế sử dụng bởi vì nó nóng chảy ở nhiệt độ thấp
(25 o C) Công ty FMC Corp gần đây đã phát triển một loại agarose được tinh sạch cao gọi là Sea Plaque(k), loại này có thể được dùng để phục hồi các protoplast đơn (single protoplast) trong nuôi cấy Cellophane đục lỗ (perforated cellophane), cầu giấy lọc (filter paper bridge), bấc giấy lọc (filter paper wick), bọt polyurethane (polyurethane foam) và xốp polyester (polyester fleece) là các phương thức thay đổi giá thể được dùng trong môi trường nuôi cấy mô hoặc tế bào.
+ Các chất điều hoà sinh trưởng:
Phytohormone hay hormone thực vật là các chất điều hòa sinh trưởng và phát triển của thực vật, ảnh hưởng đến phân chia và biệt hoá tế bào, đồng thời tác động tới quá trình lão hoá mô và nhiều quá trình sinh lý khác Chúng được phân thành năm nhóm chính: Auxin, Cytokinin, Gibberellin, Ethylene và Abscisic acid, đóng vai trò then chốt trong môi trường quyết định sự thành công của kết quả nuôi cấy thực vật Việc hiểu rõ chức năng của từng nhóm và cách ứng dụng phù hợp sẽ tối ưu hoá quá trình nuôi cấy, và bảng dưới đây tóm tắt giới thiệu một số chất điều hòa sinh trưởng chính ở thực vật.
A Nhóm auxin Chức năng trong hệ thống nuôi cấy mô
1 Indole-3-acetic acid (IAA) - Phân chia tế bào
- Tạo rễ bất định(ở nồng độ cao)
- Tạo chồi bất định(ở nồng độ thấp)
B Nhóm cytokinin - Phân chia tế bào
- Kích thích bật chồi nách.
- Tạo chồi bất định (ở nồng độ cao)
- ức chế sự hình thành rễ
- ức chế sự kéo dài chồi.
- ức chế quá trình già (hoá vàng) ở lá.
C Nhóm gibberellin - Kéo dài chồi
- ức chế sự hình thành rễ bất định.
- Các chất ức chế tổng hợp kích thích quá trình tạo củ (thân củ, thân hành và củ).
D Nhóm các chất ĐHST khác
1 Ethylene - Gây già hoá lá.
- Sự chín của thể phôi
- Kích thích hình thành thân hành, thân củ.
- Thúc đẩy phát triển của tình trạng ngủ.
3 Nhóm Polyamine - Kích thích sự tự hình thành rễ.
- Kích thích sự hình thành chồi.
- Đẩy mạnh sự phát sinh thể phôi. a Putrescin b Spermidine c Sspermine
- Kích thích hình thành thân củ, thân hành.
- Đẩy nhanh hình thành đỉnh sinh trưởng.
Hình: Tương tác giữa BA và NAA trong phát sinh hình thái của vảy tỏi
Điều kiện vô trùng
Điều kiện vô trùng là yếu tố căn bản quyết định sự thành bại của quá trình nuôi cấy in vitro; nếu điều kiện này không được đảm bảo, mẫu nuôi cấy hoặc môi trường sẽ bị nhiễm, mô nuôi cấy có thể chết và các thí nghiệm ở giai đoạn sau sẽ bị gián đoạn Vì vậy, toàn bộ quá trình nuôi cấy in vitro cần duy trì vô trùng tuyệt đối Để đảm bảo vô trùng, cần áp dụng phương pháp khử trùng thích hợp, sử dụng thiết bị khử trùng hiện đại và làm việc trong buồng nuôi cấy cùng bàn thao tác vô trùng Việc chọn đúng phương pháp khử trùng sẽ cho tỷ lệ sống cao và tạo môi trường dinh dưỡng tối ưu, từ đó đạt tốc độ sinh trưởng nhanh Các kỹ thuật vô trùng bao gồm khử trùng dụng cụ, khử trùng môi trường, xử lý mẫu cấy và quản lý khu vực thao tác.
Bảng : Những dung dịch khử trùng phổ biến dùng cho nuôi cấy mô thực vật
Chất khử trùng Nồng độ (%) Thời gian khử trùng (phút)
Các phương pháp nuôi cấy mô thực vật:
Hình: Một số phương pháp dùng trong nuôi cấy mô thực vật.
Trong lĩnh vực nuôi cấy mô và vi mô thực vật, nhiều kỹ thuật được áp dụng trên các nguồn vật liệu khác nhau để tăng trưởng, tái sinh và nhân giống cây trồng trong điều kiện kiểm soát Mô sẹo từ Catharanthus roseus; nốt sần và đầu rễ từ C roseus; và tái sinh cây từ C roseus callus cho thấy tiềm năng ở lĩnh vực sản xuất tế bào và cây con Nuôi cấy dịch tế bào từ Coryphanta spp và protoplasts từ Coffea arabica mở rộng khả năng biến đổi gen, phân tích đường đi tín hiệu tế bào và tối ưu hoá quy trình nuôi cấy Vi nhân giống của Agave tequilana, phôi vô tính của Coffea canephora và nuôi cấy rễ của Psacalium decompositum cho thấy sự đa dạng ứng dụng trong nhân giống vô tính, bảo tồn gen và sản xuất cây con chất lượng Những phương pháp này cùng nhau thúc đẩy nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn, mang lại lợi ích về dược học, nông nghiệp và kinh tế.
- Nuôi cấy mô phân sinh: mẫu cấy là mầm non, các chồi mới hình thành hoặc các cành non có kích thước 0,1mm ÷ 1cm
- Nuôi cấy đỉnh sinh trưởng (meristem culture): mẫu cấy là mô hình chóp không lớn hơn 0,1 mm Thường được tách từ rễ ngọn dưới kính hiển vi.
- Nuôi cấy đỉnh ngọn (shoot tip culture): Sử dụng đỉnh sinh trưởng chồi ngọn, chồi đỉnh, chồi nách kích thước từ 0,1 đến 1,0 mm.
- Nuôi cấy cơ quan (organ culture): Duy trì và phát triển toàn bộ hay một phần cơ quan thực vật trong điều kiện in vitro.
Nuôi cấy bao phấn và hạt phấn tách rời dựa trên nguyên lý sinh sản đơn tính đực; mẫu cấy là bao phấn chứa hạt phấn và hạt phấn tách rời, nhằm đảm bảo đại diện di truyền và tối ưu hóa quá trình nghiên cứu và ứng dụng trong thực vật.
Hình: Quy trình nuôi cấy bao phấn (Anther) và hạt phấn (pollen).
Nuôi cấy noãn chưa thụ tinh là kỹ thuật dựa trên sinh sản đơn tính cái, trong đó mẫu cấy là bầu noãn chứa noãn hoặc các noãn tách rời, gồm tế bào trứng, tế bào đối cực, tế bào cực và tế bào kèm.
- Nuôi cấy phôi (embryo culture): Duy trì và phát triển phôi non hoặc đã trưởng thành được phân lập từ hạt.
Nuôi cấy huyền phù (suspension culture) là phương thức nuôi tế bào ở trạng thái lơ lửng trong môi trường lỏng, với mẫu cấy là Callus có thể là tế bào đơn lẻ hoặc các cụm tế bào nhỏ Phương pháp này cho phép tăng sinh và duy trì tế bào trong điều kiện nuôi phù hợp, phục vụ cho nghiên cứu sinh học tế bào và ứng dụng công nghệ sinh học thực vật.
Nuôi cấy tế bào trần (protoplast culture) là kỹ thuật duy trì và phát triển các protoplast để chúng có thể tái sinh thành tế bào mới Trong quá trình nuôi cấy, protoplast được kích thích phân chia và phát triển thành các tế bào con, từ đó dần tái sinh thành cây hoàn chỉnh Phương pháp này đóng vai trò quan trọng trong công nghệ sinh học thực vật, hỗ trợ nghiên cứu di truyền và ứng dụng trong cải thiện giống cây trồng.
- Các phương pháp khác: nuôi cấy cứu phôi sau lai xa, thụ tinh giả…
Hình: Quy trình nuôi cấy tế bào trần và nuôi cấy huyền phù tế bào.
Các kỹ thuật dùng trong nuôi cấy mô thực vật :
Thụ phấn in vitro
Thụ phấn in vitro là quá trình thụ tinh diễn ra trong ống nghiệm, tạo hợp tử mà hoàn toàn không phụ thuộc vào cơ thể mẹ Đây là kỹ thuật được áp dụng để kiểm soát chặt chẽ quá trình thụ tinh và tối ưu hóa tỉ lệ thành công trong nghiên cứu sinh học cũng như các ứng dụng thực tiễn trong nông nghiệp và bảo tồn Các phương pháp thụ phấn in vitro bao gồm ghép vòi nhụy, thụ phấn bên trong bầu, giá noãn, nụ và gốc, nhằm tối ưu hóa điều kiện nuôi dưỡng và phát triển hợp tử.
Kỹ thuật này dùng để nghiên cứu sự bất hợp khi lai của giao tử, sản xuất thể đơn bội thông qua trinh sản.
Dung hợp tế bào trần
Tế bào trần hay protoplast là tế bào đơn đã mất toàn bộ thành cellulose nhưng vẫn duy trì sự sống và các chức năng vốn có Để phá vỡ thành tế bào người ta dùng hỗn hợp enzym cellulolase, hemicellulase và pectinase, được ngâm trong dung dịch thẩm thấu chứa các chất như saccharose (hoặc sucrose), mannitol, sorbitol và Ca2+, nhằm duy trì áp suất thẩm thấu và bảo toàn tế bào Protoplast có thể được nuôi cấy và ứng dụng trong nghiên cứu di truyền, tế bào học, tái tổ hợp và các ứng dụng công nghệ sinh học khác.
Do không có thành tế bào, protoplast trở thành một đối tượng lý tưởng trong nghiên cứu biến đổi di truyền ở thực vật Bằng phương pháp dung hợp hai protoplast, có thể tạo ra các cây lai soma mang đặc tính mong muốn từ hai dòng khác nhau Ngoài ra, kỹ thuật dung hợp protoplast còn được sử dụng để chuyển các bào quan và thực hiện chuyển gene, mở rộng khả năng tinh chỉnh di truyền và nâng cao hiệu quả biến đổi gen ở thực vật.
Dung hợp là kỹ thuật hoặc hiện tượng làm cho hai hay nhiều protoplast dung hợp thành một tế bào duy nhất, bằng cách cắt đứt màng sinh chất tại vùng tiếp xúc giữa hai tế bào trần khác loài hoặc do tác động của các yếu tố bên ngoài như hóa chất hay xung điện Dung hợp có thể là tự phát, khi các tế bào trần ở cạnh nhau dung hợp qua cầu nối sinh chất khi tế bào phình to lên Quá trình này kết thúc bằng sự tái tổ chức các màng ban đầu thành một lớp duy nhất bao lấy tế bào chất và hai nhân của các tế bào mẹ, tạo thành tế bào hợp nhất chứa hai nhân.
Khi hai hoặc nhiều tế bào trần dung hợp ngẫu nhiên, chúng hình thành một khối tế bào trần, trong đó nhân của các tế bào có thể kết hợp với nhau hoặc tồn tại riêng rẽ Nếu hai nhân gặp nhau khác biệt, khối tế bào này sẽ trở thành thể lai dị nhân; ngược lại, nếu các nhân đồng nhất, kết quả là lai đồng nhân Sự kết hợp của các nhân trong thể dị nhân tạo thành tế bào trần lai và được gọi là thể dị nhân.
2 nhân bị đào thải, nguyên sinh chất của 2 tế bào trần sẽ dung hợp tạo ra thể lai tế bào chất cybrid (Cytoplasmid hybrid).
Hình :Các tế bào nằm thành chuỗi ngọc trai dưới ảnh hưởng của AC.
Có thể nhận biết sản phẩm dung hợp dựa vào đặc điểm hình thái, gen đánh dấu và môi trường chọn lọc; cũng có thể dùng tế bào trần từ các loại mô khác nhau hoặc áp dụng phương pháp nhuộm bằng các chất phát huỳnh quang để nhận diện Con lai xoma có thể được phân biệt nhờ những khác biệt tự nhiên giữa các dạng cha mẹ Thông thường sản phẩm dung hợp tạo ra chồi màu tím đỏ.
HÌnh: Dung hợp tế bào trần của 2 bố mẹ có ti thể và lạp thể khác nhau
Tạo dòng biến dị soma
Biến dị dòng vô tính, hay còn được gọi là biến dị dòng soma, là khái niệm dùng để chỉ tất cả các biến dị xuất hiện ở tế bào, mô nuôi cấy và cây có nguồn gốc từ nuôi cấy mô, được Larkin và Scowcrept mô tả vào năm 1981.
Biến dị này đã được quan sát ở nhiều loài cây trồng như thuốc lá, khoai tây, cà chua, mía và các loài thuộc họ cải, cho thấy phạm vi tác động rộng của biến dị di truyền trên cây trồng Nó bao gồm đầy đủ các tính trạng nông học như chiều cao cây, số nhánh, thời gian sinh trưởng và các tính trạng hóa sinh khác.
Biến dị kiểu gen là biến dị có khả năng di truyền, xảy ra với tỉ lệ rất thấp (10^-5 đến 10^-7) và không có tính thuận nghịch; nó được chia thành ba nhóm chính: đột biến hệ gen, đột biến nhiễm sắc thể, và đột biến gen hay đột biến điểm.
Biến dị kiểu hình là một dạng biến dị tạm thời, không có tính di truyền và có khả năng phục hồi về trạng thái ban đầu, với tỷ lệ khoảng 10^-3 Tuy nhiên, những biến dị này có thể duy trì trong suốt chu kỳ sống của cây tái sinh. -**Sponsor**Bạn đang tìm cách tối ưu bài viết của mình theo chuẩn SEO? [Soku AI](https://pollinations.ai/redirect-nexad/cEtf1TTr?user_id=229098989) có thể giúp bạn! Soku AI, được đào tạo bởi các chuyên gia quảng cáo Facebook hàng đầu, sẽ tự động xác định và viết lại các câu quan trọng trong bài viết của bạn, đảm bảo nội dung mạch lạc và thân thiện với SEO Ví dụ, với đoạn về "Biến dị kiểu hình," Soku AI sẽ tập trung vào việc làm rõ bản chất tạm thời, không di truyền và khả năng phục hồi của chúng, đồng thời nhấn mạnh tầm quan trọng của chúng trong chu kỳ sống của cây tái sinh Hãy để Soku AI giúp bạn biến bài viết của mình thành một cỗ máy thu hút độc giả!
Bảng so sánh biến dị dòng tế bào soma và đột biến ĐỘT BIẾN BIẾN DỊ TẾ BÀO SOMA
Chỉ dùng cho trường hợp khi nào có các bằng chứng thể hiện các biến đổi di truyền.
Thường chỉ các thay đổi cụ thể và không tuân theo quy luật Mendel.
Có thể biểu hiện hay không biểu hiện kiểu hình.
Thường sử dụng để chỉ bất kì những thay đổi kiểu hìn xuất hiện trong nuôi cấy tế bào hoặc cây tái sinh.
Xảy ra ở cả tế bào sinh dục và tế bào sinh dưỡng.
Xảy ra ở các tế bào sinh dưỡng (soma).
Liên quan đến biến đổi cấu trúc
DNA (gen), NST hay số lượng
Có thể liên quan đến cấu trúc DNA (gen), NST và số lượng NST Ngoài ra còn có thể liên quan đến mức độ biểu hiện gen.
Thường được tạo ra khi xử lý mẫu với các tác nhân vật lý, hoá học có trong môi trường.
Xuất hiện do sự đa dạng di truyền của mẫu cấy hay do tác nhân có trong môi trường.
- Nguyên nhân: loại và nồng độ chất điều tiết sinh trưởng sử dụng, thời gian và số lần cấy chuyển, loại mẫu cấy, phương pháp nuôi cấy mô…
Biến dị soma phát sinh qua các cơ chế cơ bản sau: thay đổi methyl hóa DNA, làm thay đổi biểu hiện của các gene; sắp xếp lại nhiễm sắc thể, dẫn đến tái cấu trúc bộ nhiễm sắc thể và ảnh hưởng chức năng của gen; hoạt hóa các nhân tố chuyển vị khiến chúng nhảy đến vị trí mới trên bộ gen; và gây đột biến điểm tại các vị trí khác nhau trên DNA.
Chọn lọc dòng tế bào soma là quá trình tận dụng ưu thế về sinh trưởng hoặc các khác biệt dễ nhận thấy như màu sắc và biểu hiện khuyết tật để lựa chọn các tế bào tiêu biểu từ quần thể tế bào.
Trong lĩnh vực chọn lọc sinh học, các hướng nghiên cứu chủ đạo tập trung vào kháng amino acid và các đồng đẳng của amino acid, kháng bệnh, kháng thuốc diệt cỏ, khả năng chống chịu với các stress môi trường, kháng kháng sinh và kháng các đồng đẳng base của DNA.
- Ứng dụng biến dị soma: cải tiến giống, chọn tạo giống, nghiên cứu đột biến và di truyền…
Tạo dòng đơn bội
Hình: Sơ đồ ứng dụng của thể đơn bội.
F1 : Aa sẽ cho 1/2 A và 1/2 a giao tử đực
FĐH: 1/2 AA và 1/2 aa Bảng: Phân ly tính trạng các cây F2 dị hợp.
Trong đó: n: số gen có chứa các alen khác nhau ở hai nhiễm sắc thể đồng dạng ở F1.
Trong di truyền học, 2^n biểu thị số giao tử khác nhau về hệ gen (genome) có thể hình thành từ n cặp nhiễm sắc thể Nó cũng đại diện cho số kiểu gen đồng hợp có thể thu được ở thế hệ F2, hoặc số kiểu gen đồng hợp có thể nhận được bằng phương pháp tạo cây từ hạt phấn ở F2 Hiểu rõ 2^n giúp dự đoán mức độ đa dạng di truyền và tối ưu hóa chiến lược lai tạo trong chọn giống.
3 n : Số kiểu gen khác nhau nhận được ở F2.
4 n : Tổng số kiểu gen nhận được ở F2 theo lý thuyết.
Theo sơ đồ di truyền, phương pháp tạo cây từ hạt phấn cho phép thu được bốn kiểu gen đồng hợp khác nhau, trong đó xác suất xuất hiện kiểu gen AABB là 1/4 So với phương pháp chọn lọc thông thường, xác suất này chỉ là 1/16 Như vậy, việc áp dụng phương pháp tạo cây từ hạt phấn cho các dòng lai F1 không chỉ giúp rút ngắn thời gian tạo giống mà còn đơn giản hóa quá trình chọn lọc giống.
Chuyển gen
Chuyển gen gián tiếp thông qua vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens.
Vi khuẩn xâm nhập vào chỗ vết thương trên thực vật, kích thích hình thành các chất có bản chất phenolic, vừa tham gia vào quá trình lành vết thương vừa thu hút vi khuẩn xâm nhập, đồng thời đóng vai trò như chất kích hoạt vùng gen vir thuộc plasmid Ti và kích thích cho sự cắt đoạn T-DNA ở hai bờ trái và bờ phải để ghép vào bộ gen thực vật Trong T-DNA có ba vùng gen quan trọng quy định sự hình thành khối u; phân tích các u cho thấy sự hình thành của một số chất mới như opine, cụ thể nopaline và octopine, được gọi chung là opine, vốn không tồn tại ở các cây bình thường khác.
- Phương pháp chuyển gen qua ống phấn
Nguyên tắc của phương pháp là lợi dụng ống phấn để chuyển một vector mang gen theo cùng tế bào sinh dục đực (tinh tử) nhằm kết hợp với tế bào trứng, tạo hợp tử mang gen ngoại lai Quá trình chuyển gen qua ống phấn được thực hiện ngay sau khi thụ tinh xảy ra ở noãn, trong khi tế bào sinh dục cái vẫn chưa phân chia.
- Phương pháp sử dụng súng bắn gen.
Nguyên tắc của phương pháp này là tạo một luồng khí để đẩy các viên đạn nhỏ mang các gen mong muốn; các viên đạn này thường được làm bằng vàng (Au) hoặc volfram Với vận tốc khoảng 1300 m/s, chúng xuyên qua các lớp tế bào và mô để xâm nhập vào bộ gen thực vật.
- Phương pháp biến nạp qua protoplast.
Sau khi tách, protoplast được xử lý nhẹ bằng siêu âm trong sự có mặt của DNA ngoại lai Các sóng siêu âm làm màng protoplast bị thủng ở một số vị trí, tạo điều kiện để DNA ngoại lai xâm nhập vào tế bào và được thể hiện bên trong tế bào.
Trong công nghệ chuyển gen thực vật, các vật liệu thực hiện quá trình này thường là đỉnh sinh trưởng, phôi hạt hoặc phôi soma được hòa trộn với một hệ nền đệm thích hợp nhằm tối ưu hóa khả năng tiếp nhận DNA ngoại lai Quá trình này sử dụng trường điện để đẩy DNA ngoại lai vào tế bào thực vật, giúp các gen mong muốn xâm nhập và tích hợp vào bộ gen, từ đó biểu hiện trong cây trồng.
Sử dụng vi tiêm nhỏ, kính hiển vi và các vi thao tác chuyển vector mang gen vào protoplas hoặc các tế bào đơn (chưa hình thành vỏ cứng)
Khi có mặt (Polyethylen glycol) PEG màng của TB trần bị thay đổi và TB trần có thể thu nhận gen ngoại lai.
Hình: Thiết kế vector mang gen dòng Agrobacterium tumefaciens và nhân dòng vector nhờ vi khuẩn E.coli.
Hình: Quy trình chuyển gen vào thực vật nhờ vi khuẩn A.tumefaciens và súng bắn gen.
Hình: Nguyên lý hoạt động của súng bắn gen và phương pháp vi tiêm12.Cây trồng chuyển gen (GMO)
Hình: Sơ đồ điện tích cây trồng biến đổi gen trên thế giới.
- Chuyển gen kháng nấm gây bệnh
- Chuyển gen kháng vi khuẩn gây bệnh
- Chuyển gen kháng virus gây bệnh
- Chuyển gen kháng côn trùng phá hoại
- Chuyển gen kháng thuốc diệt cỏ
- Chuyển gen cải tiến các protein hạt
- Chuyển gen sản xuất protein mới
- Chuyển gen mang tính bất thụ đực
- Chuyển gen sản xuất acid béo thiết yếu
- Làm thức ăn chăn nuôi Bảng các cây trồng quan trọng đã được phát triển
Cải dầu Chống chịu chất diệt cỏ, hàm lượng laurate, oleic acid cao Ngô Chống chịu chất diệt cỏ, kháng côn trùng
Bông Chống chịu chất diệt cỏ, kháng côn trùng
Khoai tây Kháng côn trùng, kháng virus Đậu tương Chống chịu chất diệt cỏ, hàm lượng oleic acid cao
Lúa Chống chất diệt cỏ, sản xuất vitamin A Đu đủ Kháng virus
Bảng các loại cây trồng đang được phát triển
Táo Chín chậm và kháng sâu bệnh
Chuối Kháng virus, giun tròn, nấm và chín chậm
Dứa Khấng sâu bọ, virus và chín chậm
Dừa Tăng hàm lượng lauric acid
Hình: Đu đủ chuyển gen kháng virus và giống lúa vàng giàu vitamin A
Hình: “ Siêu cà chua” đẩy lùi ung thư và c ây thuốc lá có thể làm nhiên liệu
Hình: Ngô mang gen Bt (chống sâu hại) và hoa cúc đa dạng màu
Tình hình sản xuất thực vật chuyển gen trên thế giới:
Giữa năm 1996 và 2003, diện tích cây trồng biến đổi gen tăng 40 lần, từ 1,7 triệu ha lên 67,7 triệu ha, cho thấy sự mở rộng nhanh chóng của công nghệ biến đổi gen trên toàn cầu Trong số này, diện tích của các nước đang phát triển chiếm khoảng một phần ba tổng diện tích trồng cây biến đổi gen trên thế giới.
- Năm 2003, hai cây trồng giữ vị trí hàng đầu là đậu tương kháng thuốc diệt cỏ ( 41,4 triệu ha) và ngô Bt với diện tích 9,1 triệu ha.
Ở Việt Nam, hiện có ba cây biến đổi gen đang tồn tại là lúa, ngô và bông Từ năm 2002 đã chuyển hướng sang cải tạo những cây lấy củ như khoai và sắn Các dự án biến đổi gen đáng chú ý gồm cây bông kháng sâu, cây đu đủ kháng bệnh đốm vòng, và các nỗ lực chuyển gen tổng hợp carotene vào cây lúa cũng như công trình lúa kháng sâu.
Nguy cơ tiềm ẩn của thực vật chuyển gen:
- Môi trường: Hủy hoại môi trường, đe dọa thế giới sinh vật, giảm hiệu quả thuốc trừ sâu, huyển gen sai mục đích…
- Sức khỏe con người: Nguy cơ gây dị ứng, hậu quả tiềm tàng…
- Kinh tế: Tốn kém và mất nhiều thời gian.
13.Dụng cụ, hệ thống và thiết bị nuôi cấy mô thực vật:
Hiện nay, trong các phòng thí nghiệm trên thế giới, bình nuôi cấy được sử dụng phổ biến và đa dạng Các loại bình nuôi cấy phổ biến bao gồm bình tam giác, hộp nhựa, bình serum, túi nilon, đĩa Petri và ống nghiệm.
Hình: Cây hoa Lily nuôi cấy trong hộp nhựa và cây khoai tây nuôi cấy trong bình serum.
Hình: Cây hoa chuông sinh trưởng và phát triển tốt trong túi nylon khi so sánh với đối chứng là bình tam giác.
Hình: Hệ thống nuôi cấy huyền phù tế bào bằng chai lăn, lỏng lắc, Cellroll.
Hệ thống Bioreactor
Takayama và Miasawa là những người đầu tiên nghiên cứu sử dụng bioreactor vào nhân giống cây trồng, mở đường cho công nghệ nuôi cấy mô phát triển trong nông nghiệp Các ví dụ tiêu biểu cho thấy hiệu quả của bioreactor gồm nhân củ siêu nhỏ khoai tây và củ giống hoa ly (Takayama và Akita, 1988); hoa lan hồ điệp được nuôi cấy và mở rộng quy mô theo nghiên cứu của Yong et al (2000) và Datta et al (1999); và cỏ ngọt với công suất 2000 chồi mỗi bình bioreactor 500 lít (Takayama và Akita, 1994).
Công nghệ nuôi cấy mô cây cho phép nhân nhanh vô hạn các giống cây trồng nhờ hệ thống bioreactor tự động hóa hoàn toàn Ví dụ điển hình là bioreactor vibro-mixer (rung và trộn) được trang bị các ống silicone sục khí mở, có khả năng sản xuất tới 100.000 phôi vô tính của cây trạng nguyên trong một lít dung dịch huyền phù khi được đặt trên tấm giấy lọc và nuôi dưỡng trong 4 tuần (Preil và cộng sự, 1988).
- Tuy nhiên, công nghệ này đòi hỏi thiết bị hiện đại và đắt tiền, vận hành phức tạp đặc biệt là khâu chống ô nhiễm cho huyền phù nuôi cấy.
Hình: Hệ thống bioreactor nuôi cấy rễ tơ nhân sâm Hàn Quốc trong phòng thí nghiệp và công nghiệp.
• Thuận lợi của hệ thống bioreactor so với nuôi cấy trong bình:
- Thể tích nuôi cấy tăng, thường ít nhất là 1 lít, sản xuất nhiều phôi, chồi.
- Được thiết kế với một cơ chế khuấy hay thổi khí để đồng nhất dịch nuôi cấy.
- Khi nuôi cấy liên tục, môi trường nuôi cấy và môi trường vật lý có thể được kiểm soát thích hợp cho sinh trưởng VD: pH và oxygen…
• Bioreactor dùng để vi nhân giống thực vật quy mô thương mại theo 3 hướng:
- Tạo chồi (chuối, dứa, hoa lan )
- Tạo củ invitro (khoai tây, lily )
- Tạo phôi soma (cà phê, cao su )
Hình: Một số dạng Biorector và Biorector tự động.
13.2.Hệ thống nuôi cấy ngập chìm tạm thời (Temporary Immersion System, TIS):
Cấu tạo có những bộ phận chủ yếu sau:
- Bơm hay máy nén khí tạo áp lực để hút môi trường từ ngăn chứa lên ngăn chứa mẫu cấy và ngược lại.
- Hệ thống cài đặt thời gian dùng để điều khiển chu kỳ ngập.
- Hệ thống ống dẫn và van điều khiển.
- Bình nuôi cấy thường bằng nhựa polycarbonate hay thủy tinh.
Phân loại: Hệ thống RITA, hệ thống bình đôi BIT và hệ thống Plantima
Hệ thống RITA là công trình của Teisson và Alvard vào năm 1995 Một bình chứa
1 L gồm có hai phần, phần trên chứa mẫu cấy và phần dưới chứa môi trường.
Hình: Nguyên lý hoạt đông hệ thống RITA Pha 1: mô không ngập trong môi trường, Pha 2: hiện tượng ngập được hoạt hóa, các van mở ra cho khí đi qua các màng lọc đẩy môi trường lỏng lên ngập mô cấy,
Pha 3: sự trao đổi khí trong hệ thống RITA, Pha 4: chu kỳ kết thúc, các van đóng lại và môi trường lỏng rút xuống ngăn bên dưới.
Hệ thống bình sinh đôi BIT
Hệ thống bình sinh đôi BIT (Hình 2) do Escalona và cộng sự thiết kế từ năm 1998 nhằm mục tiêu nhân giống số lượng lớn thông qua con đường phát sinh phôi soma Hệ thống này tối ưu hóa quy trình nuôi cấy và nâng cao hiệu suất sinh sản bằng cách khai thác quá trình phát sinh phôi soma, mang lại ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu và công nghiệp.
Hệ thống gồm hai bình thủy tinh hoặc bình nhựa có dung tích từ 250 mL đến 10 L, được nối với nhau bằng hệ thống ống dẫn và được điều khiển để tạo áp suất vượt mức Mục đích là đưa môi trường vào bình chứa mẫu và ngược lại, phục vụ cho quá trình xử lý hoặc phân tích Chất liệu bình có thể là thủy tinh hoặc nhựa tùy thuộc vào yêu cầu chịu áp suất và tính tương thích với môi trường làm việc Việc điều chỉnh áp suất vượt mức cho phép kiểm soát lưu lượng môi trường vào và ra bình chứa một cách an toàn và hiệu quả.
Hình: Nguyên lý hoạt đông hệ thống bình sinh đôi BIT
Hệ thống được thiết kế theo một khung tổng thể tương tự hệ thống RITA, đảm bảo tính quen thuộc và hiệu suất đã được chứng minh Tuy vậy, chúng tôi đã tiến hành một loạt thay đổi và cải tiến ở những chi tiết then chốt như hệ thống bơm và vị trí các màng lọc để tối ưu hóa lưu lượng, áp lực và hiệu quả xử lý Việc cải tiến hệ thống bơm giúp cân bằng áp suất và nâng cao độ ổn định của quá trình, trong khi bố trí mới của màng lọc tăng diện tích tiếp xúc và giảm thiểu sự tắc nghẽn Nhờ đó, thiết kế này kết hợp giữa tính ổn định của RITA và các cải tiến hiện đại nhằm tăng hiệu suất, độ tin cậy và dễ bảo trì cho người dùng.
Hình: Các thành phần của hệ thống Plantima với hệ thống điều khiển chu kỳ ngập
Hình ảnh minh họa cho hệ thống TIS trong quá trình nhân giống cây kiểng lá Spathiphyllum sensation cho kết quả rất khả quan sau hai tháng nuôi cấy Các ưu điểm của hệ thống TIS so với nuôi cấy thông thường bao gồm tăng hiệu quả nhân giống, rút ngắn thời gian nuôi cấy và đạt được cây con đồng đều về kích thước và đặc tính, đồng thời giảm thiểu nhiễm khuẩn và tiết kiệm nguồn lực.
- Hệ số nhân nhanh chồi luôn cao hơn so với những hệ thống bioreactor.
- Tỷ lệ sống sót cao, sinh trưởng khỏe mạnh trong quá trình ươn ngoài vườn.
- Gia tăng sự hấp thu chất dinh dưỡng.
- Kiểm soát sự phát sinh hình thái tốt hơn, hạn chế tối đa hiện tượng thủy tinh thể.
- Giảm được hoạt tính của các chất độc ngoại bào hay các chất ức chế sinh trưởng.
- Hệ thống TIS tiết kiệm được công lao động và không gian phòng nuôi cấy và giảm được chi phí sản xuất.
Khuyết điểm: thiết bị phức tạp, giá thành cao …
Hình: Các nghiên cứu viên đang làm việc trong phòng cấy mô và phòng nuôi cấy mô thực vật.
Những thận lợi và khó khăn trong nuôi cấy mô thực vật ở Việt Nam :
- Đảng và nhà nước tạo nhiều điều kiện giúp đỡ.
- Đội ngũ nghiên cứu ngày càng được nâng cao cả về số lượng và chất lượng.
- Có điều kiện làm việc học hỏi với các tổ chức nghiên cứu, đào tạo nước ngoài: Úc, Thái Lan, Singapore, Đức…
Các đề tài và dự án nghiên cứu khoa học và công nghệ được xây dựng bài bản và đưa vào triển khai một cách có hệ thống Quá trình này được quản lý bởi Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, nhằm đảm bảo tính đúng mục tiêu và phù hợp với chiến lược phát triển nông nghiệp và nông thôn của quốc gia.
- Chưa có các đơn đặt hàng và yêu cầu của cơ quan quản lý của các Bộ/ Ngành địa phương và doanh nghiệp.
- Đào tạo sau đại học
15.Kết luận - Ý nghĩa khoa học:
Nhờ lợi thế tạo ra lượng cây giống lớn, đồng đều và sạch bệnh, nhân giống cây trồng bằng ứng dụng nuôi cấy mô thực vật đã mở ra một hướng đi mới cho nền nông nghiệp hàng hóa hiện nay Công nghệ nuôi cấy mô thực vật cho phép sản xuất cây giống có chất lượng cao, tỉ lệ sống cao và giảm thiểu rủi ro lây bệnh trên diện rộng, từ đó tăng năng suất và ổn định nguồn cung Việc ứng dụng nuôi cấy mô thực vật trong nhân giống không chỉ đẩy nhanh quá trình phát triển nông nghiệp hiện đại mà còn đáp ứng tốt nhu cầu thị trường, nâng cao hiệu quả kinh tế cho người nông dân và đồng thời tạo ra cây giống sạch bệnh, chuẩn genotype và thích nghi với nhiều điều kiện canh tác khác nhau.
Nhân giống in vitro là một hướng phát triển mới cần được quan tâm, đầu tư và phát triển thêm để thúc đẩy công nghệ sinh học nông nghiệp Nhiệm vụ của các nhà nuôi cấy mô tế bào thực vật là tiếp tục xây dựng và hoàn thiện các quy trình nhân giống in vitro cho các cây trồng mang lại hiệu quả kinh tế cao, đáp ứng nhu cầu thị trường và nâng cao năng lực cạnh tranh của ngành nông nghiệp Việt Nam.
Mặc dù còn có nhiều tranh cãi về tiềm năng và nguy cơ của thực vật biến đổi gen, nhưng không thể phủ nhận những lợi ích tiềm tàng của công nghệ này Trước bối cảnh lương thực toàn cầu đang được quan tâm và cần giải pháp, chúng ta có quyền kỳ vọng rằng sự phát triển của thực vật biến đổi gen sẽ góp phần cải thiện sản xuất và đảm bảo an ninh lương thực trong tương lai Tuy nhiên, chúng ta cần lựa chọn các phương pháp bảo quản nguồn gen một cách thận trọng và bền vững để đảm bảo an toàn sinh học và lợi ích lâu dài cho nhân loại.
Hình: Biểu đồ bảo quản nguồn gen cây lúa.
Hệ thống nuôi cấy ngập chìm tạm thời (TIS)
1 Trần Văn Minh (1994), Nuôi cấy mô tế bào thực vật, Phân viện Công nghệ sinh học Thành phố Hồ Chí Minh.
2 Nguyễn Đức Thành, (2000), Nuôi cấy mô tế bào thực vật - Nghiên cứu và ứng dụng, NXB Nông nghiệp, Hà Nội.
3 Nguyễn Văn Uyển, (1993), Nuôi cấy mô thực vật phục vụ công tác giống cây rừng, NXB Nông nghiệp, Hà Nội.
4 Street (1974), Plant tissue and cell culture, Bormonogrvol, Black well scient, London.
5 Gamborg O L, G C Phillips (1997), “Plant Cell, Tissue and Organ culture-bG Fundamental Methods cell spinger”, Lab Manual.
6 Litvay J D et al (2002), Plant cell and tissue culture media, Duchefa
Biochemie, Hofmanweg 71 2031 BH Haarlem, The Netherlands, p 44.
7 Trindate, H Ferreina, J G Pais, M S Aloni, R (1990), The role of
Cytokinin and auxin in rapid multiplication of shoots of Eucalyptus globolus grown in vitro, Aust For 53(4), pp 221-223.