Giáo trình Công nghệ tế bào thực vật: Phần 2

Nối tiếp phần 1, phần 2 giáo trình gồm: Chương 5 - Nuôi cấy tế bào trần; chương 6 - Nuôi cấy tế bào và chọn dòng tế bào; chương 7 - Nuôi cấy mô thực vật và vấn đề làm sạch virus ở thực vật. Để nắm rõ hơn về nội dung chi tiết, mời các bạn cùng tham khảo giáo trình Công nghệ tế bào thực vật.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Công nghệ tế bào thực vật: Phần 2 Chƣơng 5. NUÔI CẤY TẾ BÀO TRẦN 5.1. 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 đƣa 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 nhƣ một hệ thống thí nghiệm đó là hệ enzyme phân hủy vách tế bào làm lộ ra bề mặt màng tế bào nhƣ là một rào cản giữa môi trƣờng bên ngoài và thành phần bên trong tế bào. Sự tiếp cận đến màng sinh chất có ý nghĩa là thí nghiệm có thể đƣợc thiết lập để nghiên cứu và thao tác trên các thuộc tính của màng tế bào điều mà không thể thực hiện đƣợc khi bị bao phủ bởi vách tế bào. Tế bào trần đƣợc sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực thí nghiệm từ nghiên cứu những tính chất vật lý của màng sinh chất (Ruesink 1973) đến những nghiên cứu nhập bào và hấp thu các phần tử (Willison et al. 1971), các bào quan (Potrykus 1975) và vi sinh vật (Davey và Power 1975). Hơn thế nữa, do tính sẵn sàng có thể sử dụng tế bào trần cho các phƣơng pháp phá vỡ tế bào để nhanh chóng thâu nhận các bào quan và các đại phân tử mà không gặp phải sự biến dạng hƣ hỏng nhƣ các phƣơng pháp ly trích thông thƣờng (Howland et al. 1975). Rất dễ nhanh chóng nhận thấy rằng các tính chất của màng sinh chất dƣới một số điều kiện thuận lợi nào đó có thể chịu sự dung hợp và có khả năng hình thành tế bào lai, cuối cùng dẫn đến sự tạo ra tế bào lai sinh dƣỡng 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 bào trần và là một hệ thống đơn bào nên có thể thao tác tƣơng tự nhƣ quần thể vi sinh vật. Tính chất này đƣợc 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 trƣờng nuôi cấy tế bào nguyên vẹn là quá trình tổng hợp và phát sinh trở lại vách tế bào. Tế bào trần phân lập từ mô quả cà chua đƣợc khảo sát chi tiết đầu tiên quá trình cung cấp enzym để phục hồi trở lại vách tế bào (Pojnar et al. 1967). Mặc dầu báo cáo đầu tiên về enzyme phân lập của tế bào trần đƣợc công bố vào năm 1960 (Cocking 1960) nhƣng mãi đến 10 năm sau sự phân chia tế bào đầu tiên từ tế bào trần mới đƣợc báo cáo (Nagata và Takebe 1970) thí nghiệm khảo sát trên tế bào thịt lá thuốc lá tái tạo nhanh chóng vách tế bào mới và khoảng 60-80% số tế bào có vách mới đã phân cắt tế bào trong môi trƣờng nuôi cấy. Mô sẹo đƣợc hình thành thúc đẩy sự tạo thành cành non rồi sau đó là cây thuốc lá nguyên vẹn (Takebe et al. 1971). Cùng thời gan ấy Kao et al. (1970) quan sát sự tái tạo và phân chia ở tế bào trần cây đậu nành trong môi trƣờng nuôi cấy. Cuối năm 1970 đã chứng minh rõ nuôi cấy tế bào trần để tạo tập đoàn tế bào và cuối cùng là cây hoàn chỉnh đã trở nên là quy trình trong nhiều phòng thí nghiệm, và có nhiều loài đã đƣợc nhân bội ổn định. Tuy nhiên, còn có một số vấn đề cần khắc phục đƣợc nêu ra do Evans và Cocking (1978) đó là môi trƣờng nuôi cấy, yếu tố vật lý môi trƣờng, và yếu tố di truyền. Một trong những lý do protoplast không rời nhau ra là bề mặt tế bào có tích điện và chúng có khuynh hƣớng kết dính với nhau. Nghiên cứu bằng điện di có thể xác định bề mặt tế bào có tích điện (Grout and Coutts 1974) và có thể trong một số điều kiện thông thƣờng nào đó điện tích này là âm. Một trong những điều kiện tất yếu của yếu tố làm tan rã các tế bào là làm giảm thiểu điện tích này xuống làm cho tế bào tập hợp lại và màng tế bào sát lại gần nhau hơn. Một trong những hợp chất đầu tiên đƣợc ghi nhận gây ra sự tan rã là nitrate sodium (Power et al. 1970). Tế bào bóc trần để vào dung dịch muối này sẽ nhanh chóng đƣa đến sự kết tập lại, và thông qua việc khảo sát sự chuyển động của tế bào trần trong buồng điện di cho thấy rõ nitrate sodium giảm thiểu điện âm của tế bào trần (Grout và Coutts 1974). Polyethylene glycol (PEG) đƣợc chấp nhận rộng rãi nhƣ một tác nhân gây ra sự tan rã (Kao và Michayluk 1974, Wallin et al. 1974); xử lý tế bào trần với PEG gây ra một sự kết tập nhanh chóng với tế bào trần thực sự tan rã xãy ra trong thời gian hydrat hoá trở lại kết hợp với sự gỡ bỏ của PEG. Sự sử dụng nitrate sodium để thúc đẩy sự hoà nhập dẫn đến sự tạo thành tế bào lai thực vật về mặt di truyền, ví dụ khối u lai giữa 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 bào lai sinh dƣỡng độc lập của các thuộc tính bất kỳ đã biết của lai hữu tính. Do vậy những nỗ lực hƣớng trực tiếp đến việc sử dụng các đột biến, và sử dụng những chọn lọc trên căn bản sự khác biệt xảy ra giữa tăng trƣởng thực vật tự nhiên và đáp ứng với môi trƣờng dinh dƣỡng và thuốc. Ở Nottingham Petunia đƣợc chọn cho những đánh giá này bởi vì đáp ứng của chúng ...