Giáo trình CN nuôi cấy mô tế bào thực vật - Chương 6

Chương 6. NUÔI CẤY TẾ BÀO TRẦN 6.1. Giới thiệu chung về nuôi cấy tế bào trầnViệc giới thiệu về quy trình sử dụng enzyme để cô lập tế bào trần thực vật (Cooking 1960) đã đưa ra một bộ mặt mới đầy hứa hẹn cho tế bào thực vật và nuôi cấy mô và mở ra một lĩnh vực mới trong sinh học tế bào thực vật. Điều làm cho tế bào trần có tác động mạnh như một hệ thống thí nghiệm đó là hệ enzyme phân hủy vách tế bào làm lộ ra bề mặt màng tế...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình CN nuôi cấy mô tế bào thực vật - Chương 6 205 Chương 6. NUÔI CẤY TẾ BÀO TRẦN6.1. Giới thiệu chung về nuôi cấy tế bào trần Việc giới thiệu về quy trình sử dụng enzyme để cô lập tế bào trần thực vật(Cooking 1960) đã đưa ra một bộ mặt mới đầy hứa hẹn cho tế bào thực vật và nuôi cấymô và mở ra một lĩnh vực mới trong sinh học tế bào thực vật. Điều làm cho tế bào trầncó tác động mạnh như một hệ thống thí nghiệm đó là hệ enzyme phân hủy vách tế bàolàm lộ ra bề mặt màng tế bào như là một rào cản giữa môi trường bên ngoài và thànhphần bên trong tế bào. Sự tiếp cận đến màng sinh chất có ý nghĩa là thí nghiệm có thểđược thiết lập để nghiên cứu và thao tác trên các thuộc tính của màng tế bào điều màkhông thể thực hiện được khi bị bao phủ bởi vách tế bào. Tế bào trần được sử dụng rộngrãi trong nhiều lĩnh vực thí nghiệm từ nghiên cứu những tính chất vật lý của màng sinhchất (Ruesink 1973) đến những nghiên cứu nhập bào và hấp thu các phần tử (Willison etal. 1971), các bào quan (Potrykus 1975) và vi sinh vật (Davey và Power 1975). Hơn thếnữa, do tính sẵn sàng có thể sử dụng tế bào trần cho các phương pháp phá vỡ tế bào đểnhanh chóng thâu nhận các bào quan và các đại phân tử mà không gặp phải sự biến dạnghư hỏng như các phương pháp ly trích thông thường (Howland et al. 1975). Rất dễ nhanhchóng nhận thấy rằng các tính chất của màng sinh chất dưới một số điều kiện thuận lợinào đó có thể chịu sự dung hợp và có khả năng hình thành tế bào lai, cuối cùng dẫn đếnsự tạo ra tế bào lai sinh dưỡng liên quan đến sự cải thiện năng suất thu hoạch mùa vụ(Nickell và Torey 1969). Do mỗi một tế bào cách ly với tế bào khác trong quần thể tế bàotrần và là một hệ thống đơn bào nên có thể thao tác tương tự như quần thể vi sinh vật.Tính chất này được khai thác thành công trong thí nghiệm cho nhiễm đồng loạt bởi virus(Takebe 1975), nuôi cấy nhân giống vô tính tế bào và phân lập các tế bào đột biến. Giai đoạn chính trong sự phục hồi trở lại của tế bào trần trong môi trường nuôicấy tế bào nguyên vẹn là quá trình tổng hợp và phát sinh trở lại vách tế bào. Tế bào trầnphân lập từ mô quả cà chua được khảo sát chi tiết đầu tiên quá trình cung cấp enzym đểphục hồi trở lại vách tế bào (Pojnar et al. 1967). Mặc dầu báo cáo đầu tiên về enzymephân lập của tế bào trần được công bố vào năm 1960 (Cocking 1960) nhưng mãi đến 10năm sau sự phân chia tế bào đầu tiên từ tế bào trần mới được báo cáo (Nagata và Takebe1970) thí nghiệm khảo sát trên tế bào thịt lá thuốc lá tái tạo nhanh chóng vách tế bào mớivà khoảng 60-80% số tế bào có vách mới đã phân cắt tế bào trong môi trường nuôi cấy.Mô sẹo được hình thành thúc đẩy sự tạo thành cành non rồi sau đó là cây thuốc lá nguyênvẹn (Takebe et al. 1971). Cùng thời gan ấy Kao et al. (1970) quan sát sự tái tạo và phânGiáo trình nuôi cấy mô tế bào thực vật 206chia ở tế bào trần cây đậu nành trong môi trường nuôi cấy. Cuối năm 1970 đã chứngminh rõ nuôi cấy tế bào trần để tạo tập đoàn tế bào và cuối cùng là cây hoàn chỉnh đã trởnên là quy trình trong nhiều phòng thí nghiệm, và có nhiều loài đã được nhân bội ổnđịnh. Tuy nhiên, còn có một số vấn đề cần khắc phục được nêu ra do Evans và Cocking(1978) đó là môi trường nuôi cấy, yếu tố vật lý môi trường, và yếu tố di truyền. Một trong những lý do protoplast không rời nhau ra là bề mặt tế bào có tích điệnvà chúng có khuynh hướng kết dính với nhau. Nghiên cứu bằng điện di có thể xác địnhbề mặt tế bào có tích điện (Grout and Coutts 1974) và có thể trong một số điều kiện thôngthường nào đó điện tích này là âm. Một trong những điều kiện tất yếu của yếu tố làm tanrã các tế bào là làm giảm thiểu điện tích này xuống làm cho tế bào tập hợp lại và màng tếbào sát lại gần nhau hơn. Một trong những hợp chất đầu tiên được ghi nhận gây ra sự tanrã là nitrate sodium (Power et al. 1970). Tế bào bóc trần để vào dung dịch muối này sẽnhanh chóng đưa đến sự kết tập lại, và thông qua việc khảo sát sự chuyển động của tế bàotrần trong buồng điện di cho thấy rõ nitrate sodium giảm thiểu điện âm của tế bào trần(Grout và Coutts 1974). Polyethylene glycol (PEG) được chấp nhận rộng rãi như một tácnhân gây ra sự tan rã (Kao và Michayluk 1974, Wallin et al. 1974); xử lý tế bào trần vớiPEG gây ra một sự kết tập nhanh chóng với tế bào trần thực sự tan rã xãy ra trong thờigian hydrat hoá trở lại kết hợp với sự gỡ bỏ của PEG. Sự sử dụng nitrate sodium để thúcđẩy sự hoà nhập dẫn đến sự tạo thành tế bào lai thực vật về mặt di truyền, ví dụ khối u laigiữa Nicotiana glauca và Nicotiana langsdorfii do Carlson và cộng sự (Carlson et al.1972). Những tiến bộ nỗi bật về yêu cầu phát triển những quy trình chọn lọc các tế bàolai sinh dưỡng độc lập của các thuộc tính bất kỳ đã biết của lai hữu tính. Do vậy nhữngnỗ lực hướng trực tiếp đến việc sử dụng các đột biến, và sử dụng những chọn lọc t ...