July 2019 05:46:17 PM

Ứng dụng nuôi cấy mô và tế bào

Ngày nay đã xuất hiện những công trình cải thiện giống cây trồng bằng cách sử dụng tổng hợp liên hoàn tất cả những thế mạnh của các biện pháp cải thiện giống kinh điển và hiện đại kể cả với công nghệ sinh học hiện đại. Đó là điển hình của ứng dụng nuôi cấy mô và tế bào.

Nhân giống sinh dưỡng

Ứng dụng nuôi cấy mô và tế bào để nhân nhanh các giống cây trồng ưu việt, tạo ra hàng loạt các “bản sao” của chúng nhằm có được những khu rừng có năng suất cao, chất lượng sản phẩm tốt và quy cách đồng đều là một trong những mục tiêu quan trọng của sản xuất Nông – Lâm nghiệp. Để cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp sản xuất giấy, ván nhân tạo cần có những khu rừng cao sản, nhưng rừng trồng hiện nay chỉ đạt tăng trưởng trung bình hàng năm 10 – 12 m3/1ha. Nhờ chọn lọc cây trội và sản xuất các giống mới Keo, Bạch đàn năng suất cao bằng phương pháp nhân giống sinh dưỡng (mô, hom..) từ các dòng ưu trội, chúng ta đã có được những khu rừng đạt tăng trưởng hàng năm 20 – 25 m3/1ha. Hệ số nhân giống của phương pháp này rất cao, từ một chồi cây ban đầu, sau 1 năm có thể sản xuất được hàng chục triệu cây con (bản sao) của nó.

Rừng bạch đàn E.urophlla trồng cây in vitro 4 năm tuổi tại Đoan Hùng - Phú Thọ
Rừng bạch đàn E.urophlla trồng cây in vitro 4 năm tuổi tại Đoan Hùng – Phú Thọ

Sản xuất cây mô cho Khoai tây, Dứa, Chuối, Mía, Phong lan, Địa lan… có thể thoả mãn nhu cầu to lớn về giống trong thời gian ngắn mà phương pháp nhân giống truyền thống không làm được.

Phục tráng cây trồng

Một số loài cây trồng (khoai tây, cam, quýt…) sau một số năm bị thoái hóa giống làm suy giảm năng suất. Có thể ứng dụng phương pháp nuôi cấy đỉnh sinh trưởng để loại trừ nguồn bệnh do virus gây nên, tạo ra những cây sạch bệnh virus, khôi phục năng suất và chất lượng cho cây trồng (phục tráng giống khoai tây, cam, quýt).

Nuôi cấy các bộ phận đơn bội, đa bội

Để tạo ra các tế bào, mô, cơ thể đơn bội, đa bội phục vụ cho việc nghiên cứu di truyền và gây tạo giống mới.

Nuôi cấy tế bào đơn

Nuôi mô sẹo trong môi trường lỏng và được máy lắc ở một tốc độ nhất định, do tác động của cơ học và hóa chất trong môi trường nuôi, khối mô sẹo được tách ra thành những tế bào đơn, các tế bào đơn được lọc tách ra và nuôi trong môi trường đặc biệt để chúng phân chia liên tiếp và tăng sinh khối. Bổ sung các cơ chất thích hợp vào môi trường nuôi để tế bào sản xuất ra các hoạt chất có hoạt tính sinh học (Alkaloids, Steroids, hoocmôn thực vật, Saponin… dùng làm thuốc hoặc nguyên liệu sản xuất những chất hóa học quan trọng như hương liệu… Kỹ thuật này đã được Street (1962) nghiên cứu trên quy mô lớn và có nhiều thành tựu quan trọng. Ngày nay đã có những thiết bị nuôi tế bào dạng huyền phù với công nghệ hoàn hảo – các bình phản ứng sinh học (Bioreactor).

Nuôi cấy tế bào trần (Protoplast)

Tế bào trần là tế bào đã được tách bỏ vách tế bào, chỉ còn khối nguyên sinh chất bên trong. Kỹ thuật nuôi cấy tế bào trần có vai trò quan trọng, phục vụ cho công việc lai tạo tế bào hoặc tạo tiền đề ứng dụng cộng nghệ sinh học trong công tác gây tạo giống mói như công nghệ chọn dòng tế bào, công nghệ di truyền (sử dụng ADN tái tổ hợp)…

Ngày nay đã xuất hiện những công trình cải thiện giống cây trồng bằng cách sử dụng tổng hợp liên hoàn tất cả những thế mạnh của các biện pháp cải thiện giống kinh điển và hiện đại kể cả với công nghệ sinh học hiện đại.


Cây cà phê:

Cà phê chè (Cojfea arabica) có nguồn gốc ở các vùng núi Etiopia rất mẫn cảm với bệnh gỉ sắt do nấm Hemelcia vastatrix gây ra. Bênh này đe dọa các vùng trồng cà phê rộng lớn ở Nam và Trung mỹ. Những quốc gia ở vùng này xuất khẩu cà phê có vị trí quan trọng trong nên kinh tế quốc dân. Ví dụ: năm 1982 Mêhico xuất khẩu cà phê đạt 550 triệu USD.

Cà phê vối (C. canephora var robusta) cũng có nguồn gốc Châu phi, được trồng ở một số nước Châu phi, Indonesia… chống được bệnh gỉ sắt.

Để tạo ra giống lai giữa hai loài cây này cần thời gian 30 – 40 năm. Hơn nữa cà phê chè tự thụ phấn, cà phê vối thụ phấn chéo nên nếu lai và chọn được những cây kháng bệnh gỉ sắt cũng khó nhân giống chúng bằng con đường hữu tính được. Các nhà nghiên cứu Pháp (1981) đã nuôi cấy các phiến lá cà phê và tạo được các phôi vô tính từ các bó mạch, không qua giai đoạn tạo mô sẹo. Từ một mảnh lá nuôi cấy, đã thu được hơn 1000 cây con (cà phê catimor).

Tạo dòng cà phê kháng bệnh gỉ sắt bằng cách nuôi protoplast trong môi trường nuôi cấy có độc tố do nấm gây gỉ sắt tiết ra, chọn các dòng tế bào chịu độc tố, nhân lên và tái sinh thành cây cà phê kháng bệnh gỉ sắt (1983).

Một thành tựu quan trọng là chọn giống cà phê chứa ít caffein trong hạt: cà phê vối có năng suất cao (2-3 tấn/1ha) nhưng có vị đắng, rất giàu caffein trong hạt và ít mùi thơm. Hạt cà phê chè ít caffein hơn, có hương thơm và không đắng. Để tạo ra giống cà phê năng suất cao, có hương thơm và ít caffein trong hạt phù hợp với khẩu vị người tiêu dùng, người ta lai cà phê nhị bội (22 nhiễm sắc thể) với cà phê chè tứ bội (44 nhiễm sắc thể), cây lai có 33 nhiễm sắc thể và không hạt. Dùng Consixin để tạo đa bội cho cà phê vối (44 nhiễm sắc thể) rồi đem lai sẽ có được cây lai 44 nhiễm sắc thể hữu thụ.

Cà phê lai (Arabusta)năng suất không bằng cà phê vối (thường đạt 1 – 1,5 tấn/1 ha) nhưng có vị thơm và ít caffein hơn. Cà phê lai chỉ nhân giống bằng phương pháp sinh dưỡng mà nuôi cấy in vitro là phương pháp nhanh cho số lượng cây con lớn nhất: bằng phương pháp nhân chồi bên in vitro, từ một đoạn cành ban đầu sản xuất ra được 20.000 cây con, cũng trong thời gian đó nếu giâm cành thì tối đa chỉ được 300 cây. Có thể ghép cà phê lai lên gốc ghép là cà phê vối để tạo cây con có bộ rễ phát triển, đồng thời lại có năng suất cao, chất lượng cà phê cao hơn.

Cũng từ những nghiên cứu này mà các nhà khoa học đã nảy sinh ra một hướng mới: nghiên cứu cải thiện giống cây trồng trong các phòng thí nghiệm công nghệ sinh học ở vùng khí hậu ôn đới.

Ý kiến mọi người cho bài viết này

Chưa có ý kiến nào cho bài viết Ứng dụng nuôi cấy mô và tế bào. Mọi người đang mong chờ đóng ý kiến của bạn.

Ý kiến của bạn