CHƯƠNG I: CÁC HÌNH THỨC SINH SẢN PHỔ BIẾN CỦA SINH VẬT
I. SINH SẢN VÔ TÍNH
Định nghĩa: Sinh sản vụ tớnh là hình thức sinh sản không có sự kết hợp tính đực và tính cái, cơ thể mới được sinh ra trực tiếp từ cơ thể mẹ bằng hình thức phân chia hoặc từ một tế bào gọi là bào tử.
- ở các động vật đơn bào, chủ yếu sinh sản bằng hình thức phân chia tế bào
- ở thực vật và vi nấm, sinh sản vô tính bằng bào tử: Bào tử cũng là một tế bào có cấu trúc như các tế bào bình thường khác, nhưng có bộ NST đơn bội, và có khả năng kết bào xác khi gặp điều kiện bất lợi.
Các hình thức sinh sản vô tính 1. Sự phân đôi
Sự phân đôi cơ thể trưởng thành là hình thức sinh sản phổ biến nhất của những sinh vật bậc thấp như thực vật và động vật đơn bào. Cơ thể mẹ tự co thắt ở giữa rồi tách làm 2 phần giống nhau, mỗi phần sẽ lớn dần lên cho tới lúc bằng mẹ. Sự phân đôI tế bào bao gồm cả chất nguyên sinh, các bào quan và nhân. Nhân của cá thể con vẫn giữ nguyên số nhiễm sắc thể là 2n, như của mẹ. Ví dụ như ở trùng roi (Euglena), trùng đế giầy (Paramecium) và trùng biến hình (Amip).
Hình 1. Sinh sản phân đôi
Khi gặp điều kiện sống thuận lợi thì sự phân đôi thực hiện rất nhanh. Ví dụ, vi khuẩn gây bệnh tả chỉ cần 30 giờ là có thể sinh sản con, cháu, chắt... đủ để phủ kín mặt đất, nếu không bị các tác nhân bất lợi tiêu diệt; trùng cỏ cứ 16 đến 24 giờ lại phân đôi một lần.
Vônvốc). Trong các cơ thể đa bào, những tế bào sống tự do như bạch cầu, cũng sinh sản bằng phân đôi.
2. Sinh sản sinh dưỡng
2.1. Sinh sản sinh dưỡng ở động vật
Có 2 dạng sinh sản sinh dưỡng hay gặp ở động vật (phần lớn là động vật bậc thấp) là sự nảy chồi và sự tái sinh.
2.1.1. Sự nảy chồi
Một phần nhỏ của cơ thể mẹ có thể lớn nhanh hơn những vùng lân cận, để trở thành một cơ
thể mới. Sau đó, cơ thể con có thể tiếp tục sống bám trên mình cơ thể mẹ hoặc tách hẳn thành một cá thể độc lập.
Ví dụ, sự nảy chồi ở thuỷ tức. ở thực vật, bèo tấm cũng sinh sản bằng nảy chồi.
Hình 2. Thủy tức nảy chồi.
2.1.2. Sự tái sinh
ếch, nhái, kỳ nhông nước, thằn lằn, sao biển, tôm, cua... đều có khả năng mọc đuôi hoặc chi mới, để thay thế đuôi hoặc chi bị mất do tai nạn. Khả năng tái sinh đó nếu đạt mức độ cao, có thể xem như là một dạng sinh sản vô tính.
Ví dụ, khi bọt biển, thuỷ tức, sao biển, đỉa biển Planaria bị cắt thành nhiều mảnh vụn, mỗi mảnh sẽ mọc những phần còn thiếu để tạo lại ,một cơ thể nguyên vẹn mới.
Hình 3. Tái sinh 2.2. Sinh sản sinh dưỡng ở thực vật
2.2.1 Sinh sản sinh dưỡng tự nhiên
Trong thiên nhiên, thực vật bậc cao có khả năng tạo những cơ thể mới từ một phần của thân bò (rau má), thân rễ (cỏ gấu), thân củ (khoai tây), thân hành (củ hành), rễ củ (khoai lang), lá (cây lá bỏng).
2.2.2. Sinh sản sinh dưỡng nhân tạo
Trong trồng trọt, người ta thường nhân giống nhờ hiện tượng sinh sản sinh dưỡng của thực vật, bằng cách cắt rời các phần nhỏ của cây mẹ để tạo thành những cây con mới.
Có 3 dạng sinh sản sinh dưỡng nhân tạo là giâm, chiết và ghép.
Gi©m
Giâm là cắt một đoạn thân hoặc cành, rồi cắm hoặc vùi xuống đất cho nó đâm rễ phụ và mọc thành cây mới (trồng mía, sắn, dâu tằm).
Chiết
Chiết là lấy đất bọc quanh một đoạn thân hay cành đã bóc bỏ lớp vỏ. Khi chỗ đó mọc rễ sẽ cắt rời cành đem trồng thành cây mới (cam, chanh, bưởi...).
Ghép
Ghép là lấy một đoạn thân, cành hay chồi của một cây này, ghép lên thân hay gốc của một cây khác, sao cho các mô tương đồng tiếp xúc và ăn khớp với nhau. Chỗ ghép sẽ liền lại và cành ghép sẽ được gốc nuôi dưỡng thành cây mới.
Ghép là một hình thức nhân giống giản đơn và có ích. Hai cây dùng để ghép có thể cùng loài hoặc cùng giống, nhưng khác nhau về sức chịu rét, chịu khô, chịu mặn cũng như về năng suất và phẩm chất của củ, quả, hoa, lá...
Ghép thành công là tạo được những cây ghép có các đặc tính mà ta cần. Ví dụ, cành ghép vẫn giữ khả năng cho quả to, ngọt, ngon còn gốc ghép giúp cành ghép có thêm khả năng chịu rét và chịu hạn.
Có nhiều kiểu ghép như ghép áp, ghép nối, ghép nêm, ghép dưới vỏ, ghép mắt.
Trong những năm gần đây, các phương pháp sinh sản sinh dưỡng nhân tạo đã đạt được nhiều thành tựu lớn. Tiêu biểu nhất là phương pháp giâm cành đã ngâm trong các chất kích thích có khả
năng thúc đẩy quá trình mọc rễ phụ, nhờ đó mà rút ngắn thời gian tạo cây mới (chanh bốn mùa).
Cũng nhờ dùng chất kích thích nhân tạo, các nhà khoa học đã tạo được hàng loạt cây con từ bất cứ bộ phận sinh dưỡng nào của cây mẹ như trong kỹ thuật nhân giống nhanh cây phong lan.
2.3 Nuôi cấy mô
2.3.1 Cơ sở sinh học của việc nuôi cấy mụ
Khái niệm:
Nuôi cấy mô tế bào là phương pháp tách rời mô, tế bào đem nuôi cấy trong môi trường thích hợp và cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng để chúng tiếp tục phân bào rồi biệt hóa thành mô, cơ quan và phát triển thành cây mới.
Tế bào thực vật có tính toàn năng:
+ Mọi tế bào đều có cùng hệ gen.
+ Mọi tế bào đều có khả năng sinh sản vô tính.
Quy trình nuôi cấy mô thực vật: có bốn cách nuôi cấy mô
● Nuôi cấy đỉnh sinh trưởng
● Nuôi cấy chồi đỉnh
● Nuôi cấy chồi nách
● Nuôi cấy từ chồi bất định( callus) Ý nghĩa của việc nuôi cấy mô:
- Có thể nhân giống cây trồng ở quy mô lớn, kể cả các đối tượng khó nhân giống bằng phương pháp thông thường.
- Hệ số nhân giống cao, tiết kiệm vật liệu giống.
- Cho ra sản phẩm đồng nhất về mặt di truyền.
- Nguyên liệu nuôi cấy sạch bệnh sẽ cho sản phẩm hoàn toàn sạch bệnh.
- Chọn vật liệu nuôi cấy:
+ Vật liệu nuôi cấy thường là tế bào ở các đỉnh sinh trưởng của rễ, thân, lá.
+ Vật liệu nuôi cấy không bị nhiễm bệnh( đặc biệt là nhiễm virus).
- Quy trình công nghệ nhân giống bằng nuôi cấy mô tế bào
+ Chất khử trùng thường là cồn 70 độ, hypoclorit, sodiumcitrate,…
+ Tạo chồi trong môi trường nhân tạo:
Mẫu được nuôi cấy trong môi trường dinh dưỡng nhân tạo để tạo chồi.
Môi trường dinh dưỡng nhân tạo thường dùng trong nuôi cấy mô là môi trường MS (Murashige và Skoog).
+ Tạo rễ
Khi chồi đã đạt tiêu chuẩn về kích thước( chiều cao) thì tách chồi và chuyển sang môi trường tạo rễ. NAA,2,4D(Auxin)…Trong môi trường tạo rễ có bổ sung chất kích thích sinh trưởng như IBA, …
+ Cấy cây trong môi trường thích hợp
Sau khi chồi cây đã ra rễ, tiến hành cấy cây vào môi trường thích hợp.
Nuôi dưỡng trong điều kiện môi trường thích hợp
+ Chuyển ra ngoài vườn ươm: Cây nuôi cấy mô sau khi lớn đến một mức độ nhất định sẽ được chuyển ra ngoài vườn ươm.
+ Chuyển ra đồng ruộng: cây nuôi cấy mô sau khi qua giai đoạn vườn ươm có thể đem ra trồng ở đồng ruộng, nơi có điều kiện tự nhiên thích hợp cho cây sống tự dưỡng. Nhiều giống cây đã được nuôi cấy mô thành công: khoai tây, súplơ, cà phê, hoa lan, cẩm chướng, dứa, dâu tây...
Nuôi cấy mô ( động vật) thông thường gồm 2 khâu:
- Nuôi mô sống ngoài cơ thể
- Tế bào, mô và cả cơ quan tuy là một phần của cơ thể, nhưng vẫn còn giữ phần nào tính độc lập (tớnh toàn năng). Nếu ta tạo một môi trường sống thích hợp và cung cấp chất dinh dưỡng đầy đủ, gần như trong cơ thể, mô có thể tiếp tục sống và phân bào để tự đổi mới. Mô của một số thực vật còn có thể phát triển thành những cây hoàn chỉnh.
- Ghép mô vào cơ thể
Việc ghép chỉ thành công khi mô ghép và cơ thể nhận có sự chấp nhận nhau và không kị nhau.
Điều kiện này rất quan trọng vì mỗi cơ thể đều có tính miễn dịch đối với những prôtêin lạ (hàng rào sinh học).
Khi mô lạ được ghép vào cơ thể nhận, cơ thể nhận có thể sản xuất những kháng thể để tiêu diệt hoặc ức chế các tế bào của mô ghép. Vì vậy, muốn ghép thành công có thể sử dụng phương pháp
đồng ghép hoặc tự ghép.
+ Tự ghép là mô ghép được ghép trở lại vào cơ thể. Ví dụ, ghép da từ nơi này sang nơi khác trên cùng một cơ thể.
+ Đồng ghép là mô ghép được ghép trên một loài thân cận về mặt sinh học. Ví dụ, truyền máu cho người cùng nhóm máu.
Nếu chuyển mô ghép cho một cơ thể xa lạ (dị ghép) thì sẽ không đạt kết quả.
2.3.2 í nghĩa của việc nuôi, cấy và ghép mô
Việc nuôi cấy và ghép mô có ý nghĩa lớn trong nông nghiệp cũng như trong y học: ghép da
để thay những chỗ da bị bỏng, bị giập nát; thay giác mạc mắt đã bị đục; thay thận bị suy nhược...
Kỹ thuật thụ tinh nhân tạo ngoài cơ thể, nuôi hợp tử thành phôi và cấy trở lại tử cung của cơ thể gia súc quí và người, là một thành tựu kỳ diệu của công nghệ sinh học hiện đại.
Cấy phôi tạo ra những triển vọng lớn giúp con người làm chủ sinh đẻ và cải tạo nòi giống, trước mắt là tăng số con của gia súc quí cho năng suất cao (thịt, sữa) góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống, ngoài ra việc cấy phôi còn giúp người vô sinh có con.
3. Sinh sản bằng bào tử
- Cơ thể mới được sinh ra từ một tế bào gọi là bào tử. Bào tử có thể được hình thành từ ngay tế bào cơ thể mẹ (tảo lục đơn bào) hoặc từ một cơ quan riêng biệt của cơ thể mẹ gọi là túi bào tử (dương xỉ). Bào tử có thể không di động được, chúng được phát tán đi nhờ gió, nước; hoặc có thể di chuyển được trong nước nhờ roi. Khi gặp điều kiện thuận lợi, bào tử sẽ nảy mầm thành cơ thể mới. Với hình thức sinh sản bằng bào tử, một cá thể mẹ có thể sinh ra rất nhiều cá thể con. Các cá
thể con đều giống nhau và có bộ nhiễm sắc thể được “sao chép” nguyên vẹn từ bộ nhiễm sắc thể của cơ thể mẹ nên hầu như đều lặp lại những tính chất của cơ thể mẹ.
Thường gặp ở thực vật bậc thấp (tảo đơn bào, nấm) và một số thực vật bậc cao (rêu, dương xỉ...). Một số loài động vật cũng có hình thức sinh sản bằng bào tử như nhóm bào tử trùng thuộc
động vật nguyên sinh.