CHƢƠNG IV. CÔNG NGHỆ NUÔI CẤY TẾ BÀO ĐƠN – THU NHẬN SẢN PHẨM THỨ CẤP

CHƢƠNG IV. CÔNG NGHỆ NUÔI CẤY TẾ BÀO ĐƠN – THU NHẬN SẢN PHẨM THỨ CẤP Đã từ lâu, các nhà khoa học đã cho rằng tế bào thực vật là một đơn vị độc lập trong cơ thể thực vật. Đã là đơn vị độc lập thì chúng hoàn toàn có khả năng tự trao đổi chất, sinh sản và phát triển. Nuôi cấy mô thực vật có giá trị đối với nghiên cứu sinh tổng hợp các chất chuyển hóa thứ cấp và cũng có thể cung cấp các phương thức sản xuất các sản phẩm chuyển...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CHƢƠNG IV. CÔNG NGHỆ NUÔI CẤY TẾ BÀO ĐƠN – THU NHẬN SẢN PHẨM THỨ CẤPCoâng ngheä sinh hoïc thöïc vaät Chöông 4. Coâng ngheä nuoâi caáy teá baøo ñôn CHƢƠNG IV. CÔNG NGHỆ NUÔI CẤY TẾ BÀO ĐƠN – THU NHẬN SẢN PHẨM THỨ CẤP Đã từ lâu, các nhà khoa học đã cho rằng tế bào thực vật là một đơn vị độclập trong cơ thể thực vật. Đã là đơn vị độc lập thì chúng hoàn toàn có khả năng tựtrao đổi chất, sinh sản và phát triển. Nuôi cấy mô thực vật có giá trị đối với nghiêncứu sinh tổng hợp các chất chuyển hóa thứ cấp và cũng có thể cung cấp cácphương thức sản xuất các sản phẩm chuyển hóa quan trọng của thực vật.1. Khái niệm tế bào đơn và sản phẩm thứ cấp Năm 1838, Schleiden – giáo sư thực vật học ở Jena – đã cho rằng: “Tế bàolà đơn vị sống căn bản của mọi cấu trúc thực vật”. Theo ông, quá trình căn bảntrong sự phát triển thực vật là sự thành lập các tế bào sống độc lập trong một kiểucấu trúc nào đó của cá thể thực vật nguyên vẹn. Mãi đến năm 1954, Muir và các cộng sự mới bắt đầu những nghiên cứu vềsự phát triển của tế bào đơn thực vật trong môi trường nhân tạo. Tuy nhiên, nhữngnghiên cứu của họ chưa hoàn chỉnh và các nghiên cứu này chỉ mang tính chấtthăm dò. Đến năm 1960, Melcher và Bergman là những tác giả đầu tiên tách vànuôi cấy thành công tế bào đơn của thực vật trong các bình lên men với môitrường nhân tạo. Từ những năm đầu thập niên 70 của thế kỉ XX đến nay, các nhà khoa họcđã công bố hàng loạt các công trình nghiên cứu về nuôi cấy tế bào đơn của các loàithực vật khác nhau để thu nhận những sản phẩm thứ cấp. Trong đó, đáng lưu ýnhất là những kết quả của Street. Ông đã hoàn chỉnh toàn bộ công nghệ nuôi cấytừ giai đoạn đầu đến giai đoạn tinh sạch các sản phẩm bậc 2. Sản phẩm trao đổi chất thứ cấp là những sản phẩm được tạo ra trong tế bàonhờ các quá trình trao đổi chất xảy ra trong tế bào, sau đó chúng thoát ra khỏi tếbào đi ra môi trường ngoài. Phần lớn các chất thứ cấp thường không có nhiều ý nghĩa sinh lý đối vớibản thân các tế bào. Quá trình tạo ra những sản phẩm bậc 2 chỉ thông qua nhữngcơ chế chuyển hóa rất tự nhiên của tế bào, cũng có thể do sự sai lệch về thông tindi truyền trong tế bào dẫn đến hiện tượng sinh tổng hợp thừa. Tế bào thực vật có thể được nuôi cấy trong các hệ thống thích hợp để sảnxuất ra những hợp chất thứ cấp với sản lượng cao hơn cây nguyên vẹn (Bảng 4.1). 35Coâng ngheä sinh hoïc thöïc vaät Chöông 4. Coâng ngheä nuoâi caáy teá baøo ñôn Bảng 4.1. Các sản phẩm thứ cấp được tạo ra trong quá trình nuôi cấy tế bào Hợp chất Nguồn thực vật Dạng nuôi cấyShikonin Lithospermum erythrorhizon SGinsenoside Panax ginseng CAnthraquinone Morinda citrifolia SAjmalicine Catharanthus roseus SAcid rosmarinic Coleus blumeii SUbiquinone-10 Nicotiana tabacum SDiosgenin Dioscorea deltoides SBenzylisoquinoline alkaloid Coptis japonica SBerberine Thalictrum minor SNicotin Nicotiana tabacum CBisoclaurine Stephania cepharantha STripdiolide Tripteryqium wilfordii SGhi chú: C – Callus (mô sẹo); S – Cell suspension (huyền phù tế bào) Điểm khác biệt giữa nuôi cấy tế bào đơn thực vật và nuôi cấy tế bào vi sinhvật: Nuôi cấy tế bào đơn thực vật đòi hỏi mức độ vô trùng cao hơn rất nhiều so - với mức độ vô trùng trong nuôi cấy vi sinh vật. - Trong quá trình phát triển ở môi trường nuôi cấy nhân tạo, các tế bào vi sinh vật thường tồn tại độc lập trong khi tế bào đơn của thực vật tạo ra những huyền phù tế bào. - Tế bào thực vật thường phân chia chậm hơn tế bào vi sinh vật. Vì thế, trong một thời gian nhất định, lượng sinh khối thu được từ tế bào vi khuẩn cao hơn nhiều so với tế bào thực vật. - Các chất tạo ra trong quá trình trao đổi chất của vi sinh vật và của tế bào đơn thực vật hoàn toàn khác nhau. - Tế bào thực vật thuộc loại quang tự dưỡng trong khi phần lớn tế bào vi sinh vật lại thuộc loại dị dưỡng.2. Nuôi cấy tế bào đơn2.1. Đặc điểm sinh lý của tế bào đơn trong nuôi cấy Tế bào đơn khi phát triển trong môi trường lỏng theo phương pháp nuôi cấygián đoạn thường tạo ra dòng tế bào. Dòng tế bào là một huyền phù gồm rất nhiềutế bào tạo thành. Dòng tế bào có những điểm quan trọng sau: - Dòng tế bào cho phép tách riêng từng tế bào rất dễ dàng. ...