CHƯƠNG III: PHÔI VÔ TÍNH & HẠT NHÂN TẠO ppt

3/15/2011 1 CHƯƠNG III: PHÔI VÔ TÍNH & HẠT NHÂN TẠO Quá trình thụ phấn & thụ tinh Quá trình phát triển phôi: - Phân đoạn - Tạo cơ quan phôi ^ Quá trình phân đoạn Quá trình tạo cơ quan phôi Các hình thức nhân giống vô tính  Củ hành: lily, thủy tiên, tulip  Thân hành: huệ tây  Thân củ: khoai tây, khoai mỡ  Rễ củ: khoai lang, khoai mì  Căn hành: tre, mía  Giả hành: lan  Phôi vô tính Định nghĩa phôi vô tính Phôi vô tính (phôi soma, phôi sinh dưỡng hay phôi thể hệ): cấu trúc lưỡng cực bất định bao gồm cực chồi và cực rễ mà dưới điều kiện thích hợp thì có thể phát triển thành một cơ thể có chức năng hoàn chỉnh. 3/15/2011 2 Phôi hình cầu Phôi hình thuỷ lôi Phôi hình tim Sự phát sinh phôi sinh dưỡng Tế bào có khả năng phát sinh phôi • Kích thước nhỏ, đẳng kính • Tế bào chất đậm đặc, hạch nhân lớn • Hoạt động biến dưỡng mạnh mẽ • Hàm lượng protein và RNA cao • Có một số lượng lớn ribosome, ty thể và hạt tinh bột Giả thiết về sự hình thành phôi vô tính Sự cảm ứng hình thành phôi vô tính phải làm kết thúc sự biểu hiện của một gene trong mô thực vật tại thời điểm đó và thay thế bằng chương trình biểu hiện của gene sinh phôi. Nguồn gốc của phôi vô tính Phôi vô tính xuất hiện trong nuôi cấy in vitro từ 2 nguồn tế bào nhị bội: • Các tế bào sinh dưỡng của phôi hợp tử (pre-embryogenic determined cell - PEDC)  Phát sinh phôi trực tiếp • Các tế bào sinh dưỡng của cây trưởng thành (induced embryogenic determined cell - IEDC) Phát sinh phôi gián tiếp Quá trình phát sinh phôi trực tiếp Không qua giai đoạn tạo mô sẹo Quá trình phát sinh phôi gián tiếp Cần có giai đoạn tạo mô sẹo ban đầu Cần auxin Không cần auxin 3/15/2011 3 So sánh tần số tái sinh? Phôi hữu tính Phôi vô tính Đặc điểm của thực vật tái sinh từ con đường hình thành phôi vô tính  Cây con đồng nhất về mặt di truyền  Phôi vô tính phát triển thành cá thể hoàn chỉnh nhanh hơn nuôi cấy cơ quan  Cây tái sinh từ phôi vô tính có sức sống cao, thích nghi tốt với môi trường ex vitro Quy trình nhân giống thông qua sự phát sinh phôi sinh dưỡng Ứng dụng của phôi vô tính  Chọn lọc tế bào  Tái sinh thực vật chuyển gene  Tạo các dòng đồng hợp tử và đa bội  Tạo cây sạch virus  Sản xuất hạt nhân tạo Chọn lọc tế bào Quá trình hình thành phôi vô tính cho phép tạo nên những cây hoàn chỉnh từ các tế bào đơn  kết hợp với việc chọn lọc những đặc tính mong muốn (chịu phèn, chịu mặn, chịu hạn, kháng thuốc diệt cỏ, kháng bệnh,…) 3/15/2011 4 Tái sinh thực vật chuyển gene Có nhiều cách tái sinh cây sau khi đã chuyển gene bằng con đường phôi vô tính • Biến nạp vào mẫu cấy  tái sinh thông qua tạo phôi vô tính • Biến nạp vào trong phôi vô tính  tái sinh thông qua tạo phôi vô tính thứ cấp hoặc thông qua con đường hình thành cơ quan Tạo các dòng đồng hợp tử và đa bội • Xử lý colchicine hoặc amiprophos- methyl  tạo phôi đa bội • Sử dụng mẫu cấy từ nội nhũ  tạo phôi tam bội • Sử dụng mẫu cấy đơn bội như hạt phấn hay bào tử  tạo phôi đơn bội  xử lý để tạo phôi đồng hợp tử Tạo cây sạch virus Hệ thống mạch của phôi vô tính không nối liền với mạch dẫn của mô cấy  tạo được các dòng cây sạch bệnh virus. Sản xuất hạt nhân tạo Khái niệm về hạt nhân tạo Hạt tổng hợp hay hạt nhân tạo là một thuật ngữ được dùng để chỉ phôi vô tính hay những thể nhân giống khác được bọc bởi một lớp gel, giúp cho việc bảo quản trong thời gian dài và vận chuyển trở nên dễ dàng hơn. Somatic embryo Capsule Endoderm Zygotic embryo Artificial endoderm (Nutrient solution + alginate) Khái niệm về hạt nhân tạo Công nghệ hạt nhân tạo quan trọng đối với những thực vật: 1) không tạo được hạt, 2) hạt được tạo thành với một số lượng thấp, 3) khả năng hạt sống sót rất thấp, 4) việc nhân giống thực vật khó khăn, và chất mầm không thể bảo quản được. 3/15/2011 5 Các nhân tố cần thiết trong tổng hợp hạt nhân tạo Nguồn mẫu sử dụng làm hạt nhân tạo Vật liệu làm vỏ bọc Các nguồn mẫu sử dụng làm hạt nhân tạo  Phôi vô tính: đòi hỏi số lượng lớn các phôi vô tính có chất lượng cao, có sức sống tốt và các phôi này phải phát triển đồng bộ. Sử dụng phôi vô tính ở giai đoạn hình tim muộn và hình thủy lôi làm hạt nhân tạo cho tỉ lệ nảy mầm cao lên đến 100%. Các nguồn mẫu sử dụng làm hạt nhân tạo  Protocorm-like body (PLB): -Protocorm là một cơ quan dự trữ nhỏ được hình thành từ phôi đang nảy mầm. -Protocorm-like body là một cấu trúc đặc biệt giống với protocorm và có nguồn gốc từ nuôi cấy in vitro . Vật liệu làm vỏ bọc Có rất nhiều tác nhân tạo gel được sử dụng làm vỏ bọc cho phôi: agar, alginate, polyco2133, carboxyl methyl cellulose, carrageenan, gelrite, guargum, sodium pectate, tragacanth gum, dextran, xanthan gum,… Chủ yếu sử dụng chất nền alginate nhờ có tính dính vừa phải, không gây độc cho mô thực vật, có các đặc tính tương hợp sinh học, khả năng tạo gel nhanh, rẻ tiền, để lâu được, độ cứng của gel vừa phải. •Alginate, chất hữu cơ mạch thẳng, kỵ nước, muối của acid alginic, là một polyuronic bao gồm -D-mannuronate (M) và mảnh bên C5 -L-guluronate (G). 3/15/2011 6 •Nguyên tắc chính trong quá trình tạo vỏ bọc alginate đó là sodium alginate chứa phôi sẽ tạo thành từng hạt nhỏ, tròn và cứng khi được nhỏ vào trong dung dịch CaCl2 nhờ vào sự trao đổi ion giữa ion Na+ có trong hỗn hợp sodium alginate với Ca2+ có trong dung dịch CaCl2. Bổ sung: • Chất dinh dưỡng • Chất điều hòa sinh trưởng • Chất kháng sinh, chất trừ nấm, trừ sâu, vi sinh vật 3/15/2011 7 Germination and root formation of artificial Cymbidium seeds on different media . 1 CHƯƠNG III: PHÔI VÔ TÍNH & HẠT NHÂN TẠO Quá trình thụ phấn & thụ tinh Quá trình phát triển phôi: - Phân đoạn - Tạo cơ quan phôi ^ Quá trình phân đoạn Quá trình tạo cơ. chuyển gene bằng con đường phôi vô tính • Biến nạp vào mẫu cấy  tái sinh thông qua tạo phôi vô tính • Biến nạp vào trong phôi vô tính  tái sinh thông qua tạo phôi vô tính thứ cấp hoặc thông. sạch bệnh virus. Sản xuất hạt nhân tạo Khái niệm về hạt nhân tạo Hạt tổng hợp hay hạt nhân tạo là một thuật ngữ được dùng để chỉ phôi vô tính hay những thể nhân giống khác được bọc bởi