Chương 5: CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG TRỒNG TRỌT

Nuôi cấy mô, tế bào thực vật là khái niệm chung chotất cả các phương pháp nuôi cấy các nguyên liệu (tế bào,mô, phôi) trên môi trường dinh dưỡng nhân tạo trong điềukiện vô trùngNuôi cấy mô, tế bào gồm nuôi cấy cây non, câytrưởng thành, nuôi cấy các bộ phận cơ quan như rễ, thân,lá, hoa, bao phấn, noãn chưa thụ tinh,… nuôi cấy phôi, nuôicấy mô sẹo, nuôi cấy tế bào đơn bội và nuôi cấy tế bàotrần....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 5: CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG TRỒNG TRỌT CHƯƠNG 5 CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG TRỒNG TRỌTNỘI DUNG Nuôi cấy mô tế bào thực vật Các kỹ thuật chuyển gen ở thực vật1. Nuôi cấy mô, tế bào thực vật1.1. Khái niệm Nuôi cấy mô, tế bào thực vật là khái niệm chung chotất cả các phương pháp nuôi cấy các nguyên liệu (tế bào,mô, phôi) trên môi trường dinh dưỡng nhân tạo trong đi ềukiện vô trùng Nuôi cấy mô, tế bào gồm nuôi cấy cây non, câytrưởng thành, nuôi cấy các bộ phận cơ quan như rễ, thân,lá, hoa, bao phấn, noãn chưa thụ tinh,… nuôi cấy phôi, nuôicấy mô sẹo, nuôi cấy tế bào đơn bội và nuôi cấy tế bàotrần.1.2. Cơ sở kỹ thuật của nuôi cấy mô tế bào thực vật1.2.1. Cơ sở khoa học - Tính toàn năng của tế bào (totipotency cell) - Sự phân hóa và phản phân hóa của tế bào1.2.2. Yêu cầu kỹ thuật của nuôi cấy mô, tế bào thực vậtCác thiết bị, hóa chất:Môi trường nuôi cấy: Các chất vô cơ đa lượng: N, P, K, S, Ca, Mg Nguyên tố vi lượng: Fe, Mn, Zn, Br, Cu, Co, Mo Vitamin: Nguồn cacbon: sucrose hoặc glucose Các chất điều hòa sinh trưởng: auxin và cytokinin Agar1.2.3. Mẫu dùng cho nuôi cấy mô, tế bào thực vậtMẫu có thể được thu theo hai cách: - Từ hạt: Khử trùng bề mặt hạt, gieo hạt trong điềukiện vô trùng thành cây và lấy mẫu - Mẫu cấy: lấy trực tiếp từ cây tươi được xử lý bằngdung dịch sát trùng1.3. Nhân giống cây trồng bằng nuôi cấy mô, tếbào1.3.1. Khái niệm Khái niệm: Nhân giống vô tính hoặc công ngh ệ vinhân giống được tiến hành trên nguyên t ắc c ắt, nuôi đo ạnthân (có mang chồi ở nách lá), đoạn rễ, mảnh c ủ, cánhhoa,… có kích thước nhỏ trong điều kiện vô trùng. Các thực vật được nhân giống bao gồm các loài hoa(lan, cẩm chướng, đồng tiền, lily, cúc,…), cây lương thực,thực phẩm (khoai tây, mía, cà chua,…), cây ăn quả (chuối,dứa, cam, chanh,…), cây lâm nghiệp (bạch đàn, keo,thông,…) cây cảnh (sung, đa, si,..)1.3.2. Phương pháp nhân giống vô tính in vitroa) Nuôi cấy mô phân sinh hoặc đỉnh sinh trưởng Phát triển cây trực tiếp: Chủ yếu trên cây 2 lá m ầm(dicotyledon) Phát triển cây gián tiếp qua giai đoạn cụm chồi(protocorm): Trên cây một lá mầm (monocotyledon)b) Nhân giống qua giai đoạn mô sẹo Trong nhiều trường hợp mô nuôi cấy không tái sinhthành cây mà phát triển thành kh ối mô sẹo (callus) sau đómô sẹo được tái sinh thành cây hoàn ch ỉnhc) Nhân giống vô tính thông qua phát sinh phôi vô tính– công nghệ hạt nhân tạo Ở thực vật sinh sản hữu tính, phôi là sản phẩm củaquá trình thụ tinh đó là phôi h ữu tính (zygotic embryo). Tuynhiên trong nuôi cấy in vitro, phôi có th ể được phát tri ển t ừtế bào sinh dưỡng, gọi là phôi vô tính (somatic embryo) Phôi vô tính là dạng phôi được hình thành t ừ t ế bàosoma, không qua thụ tinh và có bản chất di truyền hoàntoàn giống với tế bào soma sinh ra nó 1958, Street và Reinert đã mô tả sự hình thành phôivô tính ở cà rốt Các phôi vô tính có thể tái sinh thành cây hoàn ch ỉnhMột số cây trồng được nhân giống qua phôi vô tínhCông nghệ hạt nhân tạo Hạt nhân tạo (artificial seed hoặc synthetic seed) làphôi vô tính được bọc trong một lớp vở polyme như agar,agarose, alginate,…. Trong cấu trúc lưới của các lớp vỏ đó,nước, chất dinh dưỡng và chất sinh trưởng được cung cấpthay cho nội nhũ, giúp cho phôi vô tính có th ể n ảy mầm tr ởthành cây hoàn chỉnh.1.3.3. Những ưu điểm và hạn chế của nhângiống vô tínhƯu điểm: - Đưa ra sản phẩm nhanh, độ đồng đều cao - Nhân nhanh với hệ số nhân giống cao - Nâng cao chất lượng giống cây trồng, tạo quần th ểcây sạch bệnhHạn chế: - Hạn chế về chủng loại - Có thể phát sinh một số hiện tượng nh ư biến d ịsoma, nhiễm khuẩn, tạo độc tố, thủy tinh hóa (cay có thân,lá mọng nước) 1.4. Chọn tạo giống bằng nuôi cấy mô, tế bào 1.4.1. Nuôi cấy bao phấn, noãn chưa thụ tinh và tạo cây đơn bội Khi nuôi cấy hạt phấn, noãn phát triển thành cây hoànchỉnh ta sẽ thu được cây đơn bội (1n) 1964, Guda và Maheshwari (Ấn Độ) đã thu được câyđơn bội ở cây cà độc dược (Datura innoxia)Cây đơn bội được áp dụng trong: - Nghiên cứu di truyền của các gen, trội và lặn, t ươngtác gen - Tạo đột biến đơn bội - Tạo cây đồng hợp tử tuyệt đối phục vụ chọn giốngHai phương pháp tạo cây đơn bội là: - Nuôi cấy bao phấn và hạt phấn: Nuôi cấy hạt phấn(pollen) hoặc bao phấn (anther) trên môi trường thích h ợp đ ểphát triển thành cây đơn bội hoàn chỉnh - Nuôi cấy noãn chưa thụ tinh: Nuôi cấy noãn chưathụ tinh phát triển thành cây đơn bội1.4.2. Nuôi cấy tế bào trần và ứng dụng trong chọn giống Tế bào trần (protoplast) là tế bào được loại bỏthành tế bào Có hai phương pháp tạo tế bào trần: - Hóa chất: Dùng enzym cellulase và pectinase - Cơ họcQuy trình nuôi cấy tế bào trần: - Tách tế bào trần - Tái sinh cây từ tế bào trầnCây lai giữa khoai tây và cà chuaỨng dụng : - Dung hợp tế bào trần (protoplast fusion) để tạo t ếbào lai soma. Các tế bào trần có thể dung hợp để t ạothành tế bào lai soma. Bằng phương pháp dung h ợp t ếbào trần có thể tạo ra con lai xa. Có hai phương th ức dunghợp tế bào trần: + Hóa chất: PEG (polyethylen glycol) + Điện trường - Chọn dòng tế bào - Biến nạp di truyền và tạo cây chuyển gen ...