NGHIÊN CỨU NHÂN NHANH GIỐNG CÂY HÔNG ( Paulownia fortunei) BẰNG PHƯƠNG PHÁP NUÔI CẤY MÔ TẾ BÀO THỰC VẬT ĐỂ PHỤC VỤ TRỒNG RỪNG

Ngành công nghệ của thế kỷ 21, công nghệ sinh học là ngành công nghệ caotrong đó ưu tiên hàng đầu là kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào thực vật nhờ khả năngứng dụng hiệu quả trong nhiều lĩnh v

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC THÀNH TÂYKHOA CÔNG NGHỆ NÔNG - LÂM - THỰC PHẨM

…………

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU NHÂN NHANH GIỐNG

CÂY HÔNG ( Paulownia fortunei) BẰNG PHƯƠNG

PHÁP NUÔI CẤY MÔ TẾ BÀO THỰC VẬT ĐỂ PHỤC

VỤ TRỒNG RỪNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS LÊ XUÂN ĐẮC

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

BỘ MÔN - KHOA: CÔNG NGHỆ NÔNG - LÂM - THỰC PHẨM

NGƯỜI THỰC HIỆN: NGUYỄN THỊ TRÀ MY

LỚP: K2- CNSH2

HÀ NỘI- 2012

Lời cảm ơn

Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này, tôi xin chân thành cảm ơn TS LêXuân Đắc, Viện Công nghệ sinh học đã luôn tận tình giúp đỡ cà hướng dẫn tôitrong suốt quá trình thực hiện đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn toàn thể cán bộ Trại Thực nghiệm sinh học, ViệnCông Nghệ Sinh Học đã tạo mọi điều kiện tốt nhất giúp đỡ tôi trong suốt thờigian thực tập

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo của khoa Công Nghệ Nông Lâm - Thực Phẩm trường Đại Học Thành Tây đã truyền đạt cho tôi những trithức mới, lòng say mê nghiên cứu khoa học suốt thời gian tôi học tập tại trường.Cuối cùng, tôi xin gửi đến gia đình và bạn bè những người đã ủng hộ độngviên tôi trong suốt quá trình tôi học tập cũng nhưng nghiên cứu khoa học lờibiết ơn chân thành và sâu sắc nhất

-Hà nội, … ngày… tháng… năm

Sinh viên Nguyên thị trà my

Mục lục

Phần 1: Mở đầu

1.1. Lý do chọn đề tài

Hiện nay trên toàn thế giới diện tích rừng đang bị suy giảm 1 cách nghiêmtrọng Tính tời thời điểm năm 2011, rừng chỉ còn chiếm 31% tổng diện tích đấttrên thế giới Nguyên nhân là do khai thác rừng bừa bãi, khai thác quá mức,cháy rừng, sự tàn phá của thiên tai… , sự tái sinh của cây lâm nghiệp hiện tạichưa cao Nhưng nhân tố chính ảnh hưởng đến diện tích rừng là do đất rừng bịchuyển đổi mục đích sử dụng phục vụ cho sự đi lên của công nghiệp hóa, hiênđại hóa Diện tích rừng suy giảm ảnh hưởng lớn đến môi trường sống, tính đadạng sinh học và hệ sinh thái

Tính đến thời điểm hiện tại, sự suy giảm mật độ rừng che phủ trên thế giới

đã mang đến những hậu quả nặng nề

Biến đổi khí hậu toàn cầu, lượng cacbon dioxite trong không khí cao là thửthách lớn đối với hệ sinh thái Thiếu hụt nguồn nước ngọt, không khí bị ô nhiễmnặng, năng lượng và nhiên liệu khan hiếm, kéo theo các vấn đề về y tế ảnhhưởng trực tiếp đến sự sinh tồn và phát triển của con người

Diện tích rừng bị thu hẹp, biến đổi khi hậu toàn cầu làm tăng nhanh thiệt hạiđến từ các thảm họa thiên nhiên

- Đợt bão năm 2005, bang Louisiana ( Mỹ) bị thiệt hại đến 135 tỉ đô la, mấy

tháng tiếp theo, thu nhập của toàn bang giảm đến 15%

- Mùa lũ 2011 tại Việt Nam, theo số liệu thống kê của 8 tỉnh bị ảnh hưởng của

lũ lụt, triều cường ở đồng bằng sống Cửu Long Tính đến hết ngày 9/10: thiệthại về vật chất gần 1 tỉ đồng, 60.000 ngôi nhà đổ sập , cuốn trôi ngập trongnước Theo thống kê có 24 người chết trong đố 21 người là trẻ em, 6 người bịthương

- Núi lửa Mayon( Philippines, 1814) phun trào chôn vùi một thị trấn, làm

khoảng 1.200 người thiệt mạng Năm 1993, phun trào giết chết 79 người

- Sự phun trào của núi lửa Tambora( Indonesia, 1815) vùi lấp các cư dân đảo

Sumbawa trong tro bụi, khí độc và đá, 88.000 người thiệt mạng

- Núi lửa Merapi( Indonesia ,31/10/2010) phun trào nham thạch, gây những

biển khói lớn, hàng nghìn người dân tại khu vực này phải sơ tán trong cảnhhoảng loạn Tính tới hết ngày, theo thống kê sơ bộ, số người thiệt mạng do núilửa và động đất tại Indonesia trong tuần vừa qua đã lên tới 500 người

- Thảm họa động đất, sóng thần xảy ra tại đông bắc Nhật Bản( 11/3/2011) vừa

qua thiệt hại ước tính lên đến 235 tỉ USD, số người thiệt mạng lên đến 8.450người; 12.931 người khác mất tích

- Đợt nắng nóng quét qua Châu Âu hồi( 2003) làm thiệt mạng khoảng 35.000

người, tăng nguy cơ cháy rừng, các bệnh tật do nhiệt độ cao gây ra, và đóng gópvào việc làm tăng nhiệt độ trung bình của trái đất

Biến đổi khí hậu còn làm mất cân bằng đa dạng sinh học, có nguy cơ kìmhãm sự phát triển dẫn đến sự tiệt chủng của nhiều loài sinh vật

Chuyển đổi mục đích sử dụng của đất rừng cho quá trình công nghiệp hóa,hiện đại hóa là sự vận động tất yếu dù nó mang lại rất nhiều hậu quả nặng nề.Tuy nhiên ta cũng không thể phủ nhận những điều tốt đẹp nó mang lại cho sựbiến chuyển về kinh tế và khoa học kỹ thuật

Ngành công nghệ của thế kỷ 21, công nghệ sinh học là ngành công nghệ caotrong đó ưu tiên hàng đầu là kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào thực vật nhờ khả năngứng dụng hiệu quả trong nhiều lĩnh vực đặc biệt là nhân nhanh, tạo cây sạchbệnh, virut…

Chúng ta cần có các quyết sách để ngăn chặn hạn chế tối đa các tác động cótính lâu dài của môi trường đến môi trường sống và hệ sinh thái Tăng cườngnghiên cứu,chọn lọc kết hợp với các thành tựu khoa học kỹ thuật để tìm ragiống ưu việt đáp ứng được yêu cầu đề ra, khôi phục lại diện tích rừng đã mất.Trong hàng nghìn giống cây, qua tìm hiểu nghiên cứu, nổi bật lên là cây Hông

(Paulownia fortunei) mang đầy đủ các tính năng cần có mà các giống cây khác

không thể so sánh, đã được trông thử nghiệm và có kết quả đáp ứng được mongmuốn

Tuy nhiên để có thể nghiên cứu đầy đủ và chi tiết về ứng dụng của việc nhângiống và lợi ích đem lại của Hông trong trồng rừng tôi đã lựa chọn đề tài: “

Nghiên cứu nhân nhanh giốn cây Hông( Paulownia fortunei) bằng phương

pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật để phục vụ trồng”.

Nghiên cứu sự ảnh hưởng của chất kích thích sinh trưởng thuộc nhóm auxin

( NAA) tới sự hình thành rễ in vitro của chồi hông nuôi cấy.

Xây dựng được qui trình nhân cây Hông trong ống nghiệm và nuôi trồngcây con trong điều kiện nhà lưới

1.3. Tình hình nghiên cứu Hông( paulonia fortunei) trên thế giới và Việt

Nam

1.3.1 Tổng quan nghiên cứu trên thế giới

Radojevic L ( 1979) từ mô hữu tính tạo mô sẹo và nuôi cấy mô sẹo sau đó

tạo phôi trực tiếp từ mô sẹo và cho phôi phát triển trên môi trường MS

Saito A( 1976) isolation of protoplasts from mesophyll cells of pawlonia

fortunei Hemsl

Burger D.W (1985) nuôi cấy chồi nách tạo ra cây trên môi trường MS/2.

1.3.2 Tổng quan nghiên cứu trong nước

Cây Hông được Việt Nam du nhập từ úc từ năm 2000, đã có 1 số công trìnhnghiêm cứu nuôi trồng trong ống nghiệm và được trồng nhiều ở miền nam vàtây nguyên

TS.Trần Kim Tính(Trường Đại học Cần Thơ): trồng Hông ( Paulownia

fortunei) bằng hột và cây cấy mô tại Hậu Giang, cung cấp nguyên liệu cho các

nhà máy sản xuất giấy

Viện Sinh học nhiệt đới (Trung tâm Khoa học tự nhiên và công nghệ quốc

gia) đã nhập giống gốc, nhân bằng phương pháp nhân cụm chồi trên môi trường

MS ( 1962).

Công ty Giống lâm nghiệp TP HCM nhân giống bằng phương pháp vi giâm

cành ( microcutting) trên môi trường có bổ sung BA nồng độ thấp.

Bùi Duy Ngọc, Nguyễn Đình Hợi, Nguyễn Thị Minh Xuân( 2007): Bước đầu nghiên cứu nâng cao khối lượng thể tích gỗ Hông (Paulownia fortunei).

Tạp chí Khoa học Lâm nghiệp số 1/2007, trang 291-296

Thái Xuân Du: Ảnh hưởng của nồng độ chất dinh dưỡng và ventilation

condition of the culture vessel on the groth of Hông(Paulownia fortunei) nuôi

trồng trong ống nghiệm (Effects of nutrient concentration and ventilation

condition of the culture vessel on the groth of Paulownia(Paulownia fortunei) cultured in vitro.) tạp chí những tiến bộ trong khoa học ( 2002).

Đoàn Thị Ái Thuyền, Vũ Ngọc Phượng, Thái Xuân Du & Nguyễn Văn

Uyển: Nhân giống vô tính cây hông –Paulownia fortunei ( Seem Hemsl) Bằng

phương pháp nuôi cấy mô Tạp chí Sinh học 23 (3), 46-50( 2001)

Vũ Ngọc Phượng , Đoàn Thị Ái Thuyền, Lưu Việt Dũng, Thái Xuân Du &

Nguyễn Văn Uyển( 2001): Quy trình ươm cây hông ( Paulownia fortunei) giai

đoạn sau ống nghiệm Trong cuốn: Công nghệ Sinh học và Nông nghiệp Sinhthái Bền vững Viện Sinh học Nhiệt đới NXB Nông nghiệp 69-75

Lưu Việt Dũng: Nhân giống vô tính cây Paulownia fortunei ( Seem Hemsl) bằng phương pháp nuôi cấy mô Tạp chí sinh học, Tập 24 số 2( 2002).

Lưu Việt Dũng: Quy trình ươm cây Hông( Paulownia fortunei) nuôi cấy

mô Tạp chí sinh học, Nhà xuất bản nông nghiêp( 2001).

Thái Xuân Du: Quy trình ươm cây Hông ( Paulownia fortunei) giai đoạn

sau ống nghiệm Tạp chí Công nghệ sinh học và Nông nghiệp Sinh thái Bền

vững, NXB Nông nghiệp( 2001).

Lê Tấn Đức: Tạo cây hông (Paulownia fortune) chuyển gen kháng sâu thông qua vi khuẩn Agrobacterium Tumefaciens Hội nghị Công nghệ Sinh học toàn quốc( 2003).

Lê Tấn Đức: Nghiên cứu hệ thống tái sinh in vitro cây Hông( Paulownia

fortunei) và ảnh hưởng của tác nhân chọn lọc để tạo cây chuyển gen Hội nghị

Công Nghệ Sinh Học toàn quốc( 2003).

Phần 2: Tổng quan tài liệu

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng : Hông( Paullownia fortunei)

Cây Hông ( Paulownia fortunei) là một trong chín loài cây gỗ thuộc chi

Pawllonia họ hoa mõm chó Ssrophula riaceae, thân thẳng, có lớp vỏ cây trơnláng, vỏ màu xám và bám chặt vào thân, lõi rộng, có kêt cấu đẹp Chúng có bộ

rễ đâm sâu và ăn ngang nên hấp thu nhanh mọi nguồn dinh dưỡng và nước đểphát triển

Hông là loài cây gỗ lớn, có tốc độ sinh trưởng nhanh và không kén đất, chỉcần đất xốp, dễ thoát nước Trong điều kiện bình thường, mỗi năm cây có thểtăng trưởng 3 – 4 cm đường kính Trong điều kiện tối ưu, cây có khả năng tăngtrưởng 8 – 9 cm đường kính/năm Chỉ sau 18 tháng, đường kính của cây có thểđạt 16 – 22cm, chiều cao 10 – 12m Sau 9 năm, trung bình 1 cây có chiều cao20m, có thể tích từ 1 – 1,5m3 Nếu trong điều kiện tối ưu nhất, một cây có thểđạt thể tích từ 2 đến 3m3 gỗ

Từ lâu, nhiều quốc gia trên thế giới có điều kiện tự nhiên phù hợp với câyHông đã chọn cây Hông làm cây lâm nghiệp và chú ý phát triển Ở Việt Nam

cây Hông phân bố trong rừng tự nhiên ở một số tỉnh phía Bắc giáp với biên giớiTrung Quốc

Hông sinh trưởng phát triển nhanh, có tiềm năng phát triển rộng diện tíchtheo mục đích trồng rừng nguyên liệu và tạo cảnh quan môi trường Chúng làloại cây sống lâu năm và cũng được sử dụng trong mục đích trồng rừng phòng

hộ đầu nguồn, bảo vệ môi trường

Hông ưa sáng tuyệt đối, nhiệt độ phát triển tối ưu là được trồng ở vùng đấtcao trên 100m( so với mực nước biển), đất cát, thoát nước tốt Hông ưa sáng,nhiết độ trung bình 270C Ở Việt Nam Hông thích hợp ở vùng đất của TâyNguyên, Lâm Đồng và một số tỉnh miền tây nam bộ có nhiều tiềm năng trồngloại cây này như An Giang, Hậu Giang, Trà Vinh, Sóc Trăng…

Không những thế Hông được đánh giá cao vì là cây có đa giá trị:

- Giá trị kinh tế:

Hông tăng trưởng nhanh mỗi năm có thể tăng từ 3 -4cm đường kính và tăng0,04 -0,05m3 Hông có thời gian khai thác nhanh, giá trị kinh tế cao, trồng 3năm có thể khai thác gỗ làm các loại giấy cao cấp như giấy in tiền, làm thanhoạt tính, làm ván ép… Hông trồng 9 năm sẽ cho gỗ quý hơn gỗ pơmu

Gỗ Hông cứng, nhẹ, không cong vênh, có tính đàn hồi, không nứt nẻ khinhiệt độ thay đổi, vân mịn đẹp, chịu ẩm tốt, chống mối mọt, lại chịu nhiệt cao,khó cháy Gỗ Hông có màu vàng nhạt chuyển dần sang màu hổ phách với sắc

độ thay đổi từ từ … Gỗ Hông được dùng sản xuất đồ trang trí nội thất cao cấp,

đồ gia dụng, xây dựng, đóng vỏ du thuyền, nội thất máy bay…

Hông còn chứa hàm lượng cenllulose cao (46 – 49%) hemicellulose( 22 –25%) và hàm lượng lignin(21 -23%) thích hợp cho công nghệ sản xuất cồn côngnghiệp, cung cấp năng lượng chất đốt và làm bột giấy in tiền

Gỗ Paulownia đã sấy khô lại có đặc tính cách điện và nhiệt rất tốt nên thíchhợp cho việc trang trí nội thất và dùng làm vật chèn lót bên trong các kiện hàngthay thế cho vật liệu xốp để ổn định nhiệt độ bên trong Việc chế biến gỗPaulownia cũng rất thuận lợi vì nó dễ cưa xẻ, bào, đục đẽo, không sợ nguyhiểm

Hoa Hông Hoa của hông có màu sắc đẹp hương thơm dịu nhẹ, chứa nhiềumật có thể phát triển nghề nuôi ong

Hông có thể trồng xen với các loại cây ngắn ngày và một số cây côngnghiệp như cao su, cà phê, ca cao, khóm… cây được trồng dưới bóng cây Hông

có thể tăng năng suất của cây lên 20%

Lá hông chứa hàm lượng protein và vitamin cao có thể làm thức ăn cho giasúc, làm phân bón

Hông có khả năng tái sinh chồi tự nhiên rất tốt, tái sinh sau mỗi chu kỳ khaithác Tái sinh nhiều lần, cho phép khai thác nhiều đợt trên cùng một gốc câynên giảm chi phí đầu tư cho những mùa sau.

Gỗ Hông chỉ cháy ở nhiệt độ trên 4000C nên người ta còn thường trồngHông làm đường băng xanh phòng chống cháy rừng

Gỗ Hông cháy chậm vì gỗ của Hông có rất nhiều lỗ nhỏ li ti trông giốngnhư tổ ong Vách tế bào chứa ít lignin và gỗ dễ dàng chuyển thành carbon khigặp nhiệt độ cao Lớp carbon này trở nên dẫn nhiệt kém và làm cho gỗ cháychậm giảm nguy cơ bùng phát cháy rừng vào mùa khô

- Giá trị cho môi trường:

Hông có nhiều cành, tán lá rộng, lá to, khả năng bao phủ lớn ,hạn chế khảnăng gây thiệt hại do mưa bão

Lá Hông có nhiều lông, tiết ra chất dính, có thể hút bụi, làm sạch không khí,chống chịu rất mạnh đối với các khí độc như SO2, Clo, HF, sương axít nitric…

vì vậy có tác dụng giảm thiểu ô nhiễm môi trường

Khi lá rụng xuống mau phân hủy, nếu thời tiết vào mùa mưa, trong 45 ngày

đã hòa nhập vào tầng đất màu trên mặt tạo xốp đất và tăng độ phì nhiêu cho đất.Hông có có cả 2 loại rễ, rễ cọc ăn sâu xuống mặt đất Rễ chùm ăn nganggiúp cải tạo đất vì có khả năng tự tạo ra các chất dinh dưỡng nuôi cây và làmcân bằng hệ dinh dưỡng của đất

Hông hấp thụ 1 lượng lớn CO2, làm giảm đáng kể lượng khí thải, giảm nguy

cơ gây ra hiệu ứng nhà kính và ô nhiễm môi trường

Cả lá và hoa của Hông đều có hàm lượng đạm cao, dễ phân giải giúp cảithiện đất

Hoa Hông có màu tím trắng rất đẹp, hương thơm dịu nhẹ làm tăng cảnhquan sinh thái Hông có lá dày, rộng, ưa sáng nên khả năng thoát hơi nước lớn

làm giảm nhiệt độ toàn cầu, tạo điều kiện cho nhiều hệ sinh thái khác cùng pháttriển tránh được sự tuyệt diệt, góp phần bảo toàn tính đa dạng sinh học

- Giá trị cho y tế:

Rễ Hông dùng để làm thuốc chữa phong thấp, đau nhức xương

Vỏ rễ chữa gân cốt ứ đau

Quả dùng trị viêm phế quản mãn tính

Vỏ Hông chữa đòn ngã tổn thương

Hoa lá Hông dùng chữa mụn nhọt, độc, bỏng, xưng tấy Hoa còn dùng chữaviêm tuyến nước bọt, viêm kết mạc mắt mãn tính

2.2 Kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào thực vật:

Nuôi cấy mô - tế bào thực vật là một trong những công nghệ quan trọng củaCông Nghệ Sinh Học, nó là nền tảng để nghiên cứu và áp dụng các công nghệkhác trong lĩnh vực công nghệ sinh học thực vật

Nuôi cấy mô tế bào thực vật là kỹ thuật cho phép nuôi cấy dễ dàng những tếbào thực vật hay mô phân sinh sạch bệnh trong môi trường nhân tạo thích hợptạo ra những khối tế bào hay những cây hoàn chính trong ống nghiệm

Nuôi cấy mô tế bào thực vật là quá trình điều khiển sự phát sinh hình thái tế

bào thực vật ( khi nuôi cấy tách rời trong điều kiện nhân tạo vô trùng) một cách

có định hướng dựa vào tính toàn năng của tế bào thực vật( từ dạng tế bào bất kỳ

nào trong cơ thể thực vật cũng đều có khả năng phát triển thành một cơ thể hoàn chỉnh trong các điều kiện thích hợp).

2.2.1 Lịch sử phát triển của nuôi cấy mô tế bào thực vật

Có thể tạm thời phân chia quá trình này phát triển qua bốn giai đoạn

- Giai đoạn khởi xướng ( 1898- 1930)

Đầu tiên từ những thí nghiệm của Haberlandt( 1898) khi ông đề xướng ra

tính toàn thể của tế bào và tìm cách nuôi cấy tế bào phân lập nhưng không thànhcông

Tiếp sau có rất nhiều phòng thí nghiệm như Winknler ( 1902) Thielmanm (

1924) … Nhưng phải đến những năm 30 của thế kỉ 20 người ta mới đạt tiến bộ

thực sự về lĩnh vực này : công trình của các nhà khoa học như Schmucker(

1929) , Scheitteres( 1931) Pfeiffer ( 1931 ,1933 ) Larue ( 1933) thông báo về

nuôi cấy thành công đoạn đầu rễ riêng rẽ Trong môi trường nuôi cấy nhân tạo

các đoạn rễ này phát triển thành những rễ hoàn chỉnh Đây là tién bộ đánh dấumột giai đoạn phát triển mới

- Giai đoạn nghiên cứu sinh lý ( 1930-1950)

Giai đoạn này được đánh dấu là sự thành công của White( 1934) nuôi cấy

được một dòng rễ cà chua sinh trưởng và phát triển liên tục và sau đó là sựthành công của nhiều công trình khác của các nhà khoa học khác trên thế giớinhư Gau theret , Nobecourt … và vào cuối thời kì này đã có những quan điểm

về sự phân hóa cơ quan rễ ,lá trong nuôi cấy mô của cây cà rốt và cây thuốc lálai

Thành công quan trọng của thời kì này là đã xây dựng và sử dụng có kếtquả một số loại môi trường bán nhân tạo , đồng thời phát hiện được vai trò của

một số loại vitamin đảm bảo sự thành công đối với việc nuôi cấy cơ quan ( rễ )

và mô ( tượng tầng ) ở thực vật

- Giai đoạn nghiên cứu phát sinh hình thái ( 1950 -1960 )

Đại diện cho giai đoạn này là : Miller , Skoog , Steward , Reinert…Giai

đoạn này bắt đầu là công trình nghiên cứu của Camus( 1949) , ông đã ghép chồi

lên khối mô nuôi cấy và thấy quá trình phân hóa ống mạch xảy ra trong khối mô

nuôi cấy Tiếp theo là công trình của Miller và Skoog ( 1956) tạo chồi thành

công từ mô thuốc lá nuôi cấy

Trong giai đoạn này Skoog đã phát hiện ra kinetine là một chất điều khiển

quá trình phân bào ( thuộc nhóm cytokinin) và phân hóa mầm chồi Năm

1958-1959 Steward và Reinert đã sử dụng nước dừa có chứa các chất thuộc nhómcytokinin vào nuôi cấy tế bào cà rốt và đã thu được phôi từ nuôi cấy tế bào càrốt

Sau đó là sự thành công của Muir( 1953)khi nuôi cấy tế bào đơn Cho đến

năm 1960 Bergmenn đã phát triển kĩ thuật tế bào đơn lên một bước mới tạođược khối mô sẹo từ tế bào đơn bằng kĩ thuật gieo trải tế bào thực vật trên đĩathạch như trtải tế bào vi sinh vật

- Giai đoạn triển khai nuôi cấy mô vào công nghệ sinh học thực vật

Ở giai đoạn này nhiều nhà khoa học đã đưa ra công trình những công trìnhnghiên cứu thành công của mình trên các đối tượng khác nhau

1959 Melchers sử dụng mô đơn bội của Antirrinum majus nghiên cứu tínhbiến động mức bội thể trong nuôi cấy và gây đột biến

1960 Cocking tách được tế bào trần protoplast

1964 Guha và Maheswari tạo được cây cà độc dược có bộ nhiễm sắc thểđơn bội từ nuôi cấy bao phấn

1967 Nitsch , và 1968 Nakata ,Tanaka tạo ra cây đơn bôi từ bao phấn thuốclá

1968 Niieki và Ono nuôi cấy thành công bao phấn và tạo được cây lúa đơnbội

1971 Takebe tái sinh được cây thuốc lá hoàn chỉnh từ potoplasts thuốc lágiống Xanthi

1977 Melchers lai soma thành công cây cà chua và cây khoai tây

1985 cây thuốc lá mang gen biến nạp đầu tiên được công bố

1994 giống củ cải đường mang gen kháng bệnh virus biến nạp được đưa vàosản xuất đại trà ở Nauy

Ngày nay nuôi cấy mô tế bào không những là cơ sở quan trọng của côngnghệ sinh học hiện đại mà còn là công cụ quan trọng trong chọn, tạo, nhângiống… đóng góp cơ sở lý luận mới cho công nghệ sinh học hiện đại

2.2.2 Cở sở khoa học của nuôi cấy mô tế bào thực vật

- Tính toàn năng của tế bào thực vật

Cơ sở lý luận của phương pháp nuôi cấy mô và tế bào thực vật là tính toànnăng của tế bào do Haberlandt nêu ra năm 1902 Mỗi tế bào bất kỳ của một cơthể sinh vật đa bào đều có khả năng tiềm tàng để phát triển thành một cá thểhoàn chỉnh

Ngày nay theo quan niệm sinh học hiện đại thì tính toàn năng của tế bào làmỗi tế bào riêng rẽ đã phân hóa đều mang toàn bộ lượng thông tin di truyền cầnthiết và đủ của cơ thể sinh vật đó Khi gặp điều kiện thích hợp, mối tế bào đều

có thể phát triển thành một cá thể hoàn chỉnh

- Sự phân hóa và phản phân hóa tế bào

Sự phân hóa tế bào: là sự chuyển các tế bào phôi sinh ban đầu hình thànhcác tế bào mô chuyên hóa đảm nhân các chức năng khác nhau

Tế bào phôi sinh tế bào dãn tế bào phân hóa( có chức

năng riêng biệt)

sơ đồ các giai đoạn phân hóa của tế bào

Sự phản phân hóa tế bào: khi tế bào đã phân chia thành tế bào có chức năngchuyên hóa chúng vẫn không hoàn toàn mất khả năng biến đổi của mình Trongnhững điều kiện nhất định cần thiết nếu chúng gặp điều kiện thích hợp chúng lại

có thể trở về tế bào dạng phôi sinh và phân chia mạnh mẽ Quá trình này gọi là

sự phản phân hóa tế bào vì nó ngược lại với sự phân hóa tế bào

Phân hóa tế bào

Phản phân hóa tế bào Mối quan hệ giữa quá trình phân hóa và phản phân hóa

Quá trình phát sinh hình thái trong nuôi cấy mô tế bào thực vật thực chất làkết quả của quá trình phân hóa và phản phân hóa của tế bào Vậy kỹ thuật nuôicấy mô tế bào thực vật là kỹ thuật điều khiển sự phát sinh hình thái của tế bàothực vật một cách có định hướng dựa vào sự phân hóa và phản phân hóa tế bàotrên cơ sở tính toàn năng của tế bào

Để điều khiển sự phát triển hình thái của mô nuôi cấy người ta thường bổxung vào môi trường nuôi cấy 2 nhóm chất điều hòa sinh trưởng là auxin vàxitokinin

Tỉ lệ của 2 nhóm chất này trong môi trường sẽ tạo ra sự phát sinh hình tháikhác nhau

 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nuôi cấy mô của tế bào thực vậtẢnh hưởng của mẫu cấy

- Vị trí của mẫu cấy trên cây

Những chồi ban đầu được tách từ vị trí thấp trên cây phát triển trong môitrường in vitro tốt hơn, chồi gốc tăng trưởng nhanh hơn chồi nách

Mô sẹo phát sinh từ những mẫu cấy có nguồn gốc khác nhau từ những phầnkhác nhau của cây như rễ, chồi, cuống lá đều có phản ứng in vitro giống nhau

- Kích thước mẫu cấy

Các cấu trúc nhỏ như tế bào, cụm tế bào và mô phân sinh khó cảm ứng đểtăng trưởng hơn những cấu trúc lớn như thân, lá, củ.

Các bộ phận của cây có chứa nhiều chất dinh dưỡng như củ, thân hànhthường dễ tái sinh trong môi trường in vitro hơn những cơ quan ít chất dự trữ

- Tuổi, sinh lý của cây

Các mô phôi thường có khả năng tái sinh cao

Các bộ phận của cây non dễ tái sinh hơn, khi cây già đi khả năng tái sinhcủa chúng cũng giảm

Đôi khi sau nhiều lần cấy chuyển mẫu cấy già dần dần được trẻ hóa do tăngkhả năng tái sinh và phân chia tế bào

- Tuổi của mô, cơ quan

Những mô còn non và mềm dễ nuôi cấy hơn những mô cứng nhưng còn cónhiều trường hợp ngoại lê

Các mẫu cấy từ cuống lá còn non tái sinh tốt hơn những mẫu cấy lấy từcuống lá già do cơ quan của chúng già nên khả năng tái sinh không cao và phânchia tế bào giảm

Sự tồn tại trên bề mặt mẫu cấy đóng vai trò quan trọng trong sự tái sinh cây

Bề mặt tổn thương tăng lên làm gia tăng sự hấp thu dinh dưỡng và các chấtđiều hòa đồng thời ethylene được tạo ra nhiều hơn

- Phương pháp cấy