CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ NUÔI CẤY MÔ VÀ TẾ BÀO THỰC VẬT GIỚI THIỆU VỀ NUÔI CẤY MÔ VÀ TẾ BÀO THỰC VẬT
2.4. Một số ứng dụng của công nghệ nuôi cấy mô và tế bào thực vật
Sự phát triển gần đây trong nuôi cấy mô và tế bào thực vật đã đưa nó trở thành một trong những lĩnh vực năng động và tiềm năng nhất trong sinh học thực nghiệm. Công nghệ mới này đã mở ra sự gia tăng hiểu biết về các hướng nghiên cứu sau:
- Tính toàn năng, dinh dưỡng, trao đổi chất, phân chia, biệt hóa và bảo tồn của tế bào thực vật;
- Phát sinh hình thái và tái sinh từ các tế bào hoặc mô thực vật tách biệt thông qua quá trình phát sinh cơ quan hoặc phôi soma;
- Tạo các biến dị trong nuôi cấy in vitro;
- Phát triển các thể đơn bội thông qua nuôi cấy bao phấn, hạt phấn bao gồm nuôi cấy noãn;
- Chương trình lai hoang dại thông qua nuôi cấy phôi, noãn, bầu nhụy;
- Nhân giống in vitro từ các nguyên liệu thực vật;
- Chọn dòng biến dị chống chịu với các yếu tố tress vật lý, hóa học và sinh học của môi trường;
- Sinh tổng hợp các hợp chất trao đổi thứ cấp thông qua nuôi cấy in vitro;
- Công nghệ gene thực vật thông qua các phương pháp nuôi cấy in vitro và kỹ thuật chuyển gene.
Như vậy nuôi cấy mô, tế bào, cơ quan thực vật là công cụ quan trọng của công nghệ sinh học thực vật và là nền tảng đi cùng với nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác nhau như: sinh lý, sinh hóa, di truyền và sinh học tế bào.
2.4.2. Trong thực tiễn
Nuôi cấy mô và tế bào 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 trong điều kiện vô trùng các bộ phận tách rời của cơ thể thực vật, đã tạo ra nhiều ứng dụng
29
trong thực tiễn sản xuất và đời sống. Một số ứng dụng chủ yếu của công nghệ nuôi cấy mô và tế bào thực vật:
- Nhân nhanh vô tính các giống cây quý:
Từ một mẫu nuôi cấy người ta có thể tạo ra hàng triệu cây con như nhau nếu đủ thời gian cấy chuyển. Tuy nhiên, hệ số cấy chuyển phụ thuộc nguồn giống. Chẳng hạn, các nhà khoa học đã kết luận từ một chồi dứa đưa vào nuôi cấy trong ống nghiệm có thể nhân ra hàng triệu cây dứa giống; từ một chồi chuối đưa vào nuôi cấy có thể nhân ra 2.000 cây chuối giống.
- Cải thiện giống cây trồng bằng nuôi cấy đỉnh sinh trưởng:
Để phục tráng những giống cây quý đã nhiễm virus người ta có thể nuôi cấy đỉnh sinh trưởng để nhân nhanh. Qua một số lần nuôi cấy theo kiểu này sẽ tạo ra được những cây hoàn toàn sạch bệnh từ cây đã nhiễm virus.
- Tạo dòng đơn bội từ nuôi cấy bao phấn và nuôi cấy tế bào hạt phấn:
Người ta đã ứng dụng kĩ thuật nuôi cấy bao phấn và hạt phấn để tạo những cây đơn bội từ bao phấn hoặc hạt phấn, sau đó lưỡng bội hoá và tạo thành dòng đồng hợp tử.
- Khắc phục lai xa bằng cách thụ phấn trong ống nghiệm nhờ kĩ thuật nuôi cấy phôi:
Nhờ nuôi cấy trong ống nghiệm đã khắc phục tính bất hợp giao tử trước và sau khi thụ tinh đối với lai giữa các cây khác nhau khá xa về mặt di truyền.
- Lai vô tính còn gọi là dung nạp protoplast:
Nhờ kĩ thuật nuôi cấy mô tế bào thực vật mà người ta đã tạo thành cây lai từ 2 giống khác nhau khá xa về mặt di truyền bằng cách dùng các enzyme để hoà tan màng tế bào rồi cho các protoplast vào nuôi cấy chung trong môi trường nhân tạo và chúng phát triển thành khối mô callus, từ đó chuyển khối callus này sang các môi trường phân hoá chức năng tế bào và để nuôi cấy thành cây lai.
- Tạo giống cây trồng mới bằng kỹ thuật chuyển gene:
30
Trên cơ sở xác định được tính trạng quý mà gene quy định, người ta có thể chuyển những gene đó vào những cây trồng khác với mong muốn tạo được những giống mới mang đặc tính mong muốn.
31 CÂU HỎI ÔN TẬP
Câu 1: Trình bày lịch sử phát triển của công nghệ nuôi cấy mô và tế bào thực vật ? Câu 2: Trình bày cơ sở khoa học của công nghệ nuôi cấy mô và tế bào thực vật ? Câu 3: Trình bày các ứng dụng trong công nghệ nuôi cấy mô và tế bào thực vật ? Câu 4: Hãy phân tích các ưu điểm và hạn chế của công nghệ nuôi cấy mô và tế bào thực
vật đã triển khai trong thực tiễn sản xuất tại Việt Nam ?
Câu 5: Theo anh (chị), công nghệ nuôi cấy mô và tế bào thực vật ở nước ta nên tập trung phát triển phục vụ cho các lĩnh vự nào, vì sao ? Cho các ví dụ minh họa.
Câu 6: Phân biệt chồi bất định, đỉnh sinh trưởng ?
Câu 7: Thế nào là nuôi cấy đỉnh ngọn, nuôi cấy cơ quan, nuôi cấy đỉnh sinh trưởng ?
32 CHƯƠNG 3
MÔI TRƯỜNG DINH DƯỠNG, ĐIỀU KIỆN NUÔI CẤY MÔ VÀ TẾ BÀO THỰC VẬT
TÓM TẮT CHƯƠNG
Mỗi loài thực vật có nhu cầu dinh dưỡng riêng biệt. Nhu cầu dinh dưỡng cho mỗi loại mô của thực vật cũng rất khác nhau. Để tối ưu cho sinh trưởng của thực vật, môi trường dinh dưỡng thích hợp là những yếu tố rất quan trọng trong nuôi cấy in vitro.
Công thức của môi trường dinh dưỡng cho các loại mô và thực vật nào đó có vai trò quan trọng để thiết lập những kỹ thuật phù hợp cho nuôi cấy mô thực vật. Môi trường dinh dưỡng bao gồm các khoáng đại lương, vi lượng, nguồn nitrogen, carbon, chất hữu cơ bổ sung, chất điều hoà sinh trưởng. Hiện nay, hầu hết các môi trường dinh dưỡng nhân tạo được sử dụng để nuôi cấy mô và tế bào thực vật. Một cơ sở nghiên cứu nuôi cấy mô và tế bào thực vật nên có ít nhất 4 phòng gồm: Phòng rửa, sấy, cất nước; phòng chuẩn bị, hấp môi trường; phòng cấy vô trùng; phòng nuôi mẫu và 01 nhà lưới hoặc nhà kính. Trong quá trình nuôi cấy mô và tế bào thực vật có nhiều nguồn nhiễm tạp từ dụng cụ thủy tinh, môi trường và nút đậy không được vô trùng tuyệt đối; bề mặt hoặc bên trong mô nuôi cấy. Vô trùng trong nuôi cấy in vitro thường được yêu cầu rất nghiêm ngặt. Lựa chọn mô cấy và xử lý mô cấy là rất cần thiết cho hiệu quả của quá trình nuôi cấy in vitro. Sau khi cấy, các mẫu mô cần được nuôi trong điều kiện nhiệt độ và ánh sáng phù hợp.