Nghiên cứu áp dụng công nghệ phôi vô tính, nhân hạt tạo trong nhân nhanh một số cây có giá trị kinh tế

bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn viện di truyền nông nghiệp báo cáo tổng kết đề tài kc 04.19 nghiên cứu áp dụng công nghệ phôi vô tính, hạt nhân tạo trong nhân nhanh một số cây có giá trị kinh tế chủ nhiệm đề tài: PGS.TS. Đỗ Năng Vịnh 5783 28/4/2006 Hà Nội 12-2005 danh sách những ngời thực hiện đề tài kc 04-19 TT Họ và tên Cơ quan công tác Trách nhiệm đợc giao A PGS.TS Đỗ Năng Vịnh Viện Di truyền Nông nghiệp Chủ nhiệm đề tài B Cán bộ tham gia nghiên cứu 1 PGS. TS Trần Văn Minh Viện SH Nhiệt Đới CN đề tài nhánh 2 TS. Dơng Tấn Nhựt TT KH Đà lạt CN đề tài nhánh 3 TS. Nguyễn Thị Lý Anh Trờng ĐH NN I CN đề tài nhánh 4 TS. Đoàn Duy Thanh Viện Di truyền Nông nghiệp 5 PGS.TS Lê Huy Hàm Viện Di truyền Nông nghiệp 6 ThS. Cao Thị Huyền Trang Viện Di truyền Nông nghiệp 7 TS. Hà Thị Thuý Viện Di truyền Nông nghiệp 8 KS. Chu Bá Phúc Viện Di truyền Nông nghiệp 9 CN. Dơng Minh Nga Viện Di truyền Nông nghiệp 10 CN. Đỗ Minh Phú Viện Di truyền Nông nghiệp 11 CN. Phạm Thị Kim Hạnh Viện Di truyền Nông nghiệp Mục lục Danh mục các chữ viết tắt Bài tóm tắt Mở đầu I. Nghiên cứu áp dụng công nghệ phôi vô tính, hạt nhân tạo trong nhân nhanh cây lily 1. Tóm tắt sản phẩm KHCN thu đợc ở đối tợng lily 2. Tổng quan tài liệu về lily 3. Vật liệu và phơng pháp nghiên cứu 4. Kết quả và thảo luận - Qui trình công nghệ tạo củ nhỏ và siêu nhỏ ở lily - Qui trình tạo hạt nhân tạo - Qui trình tạo củ siêu nhỏ trong bioreactor - Qui trình công nghệ vờn ơm 5. Kết luận II. Nghiên cứu áp dụng công nghệ phôi vô tính, hạt nhân tạo trong nhân nhanh cây hồng môn 1. Tóm tắt sản phẩm KHCN thu đợc ở đối tợng hồng môn 2. Đặt vấn đề 3. Phơng pháp thí nghiệm 4. Kết quả và thảo luận - Nghiên cứu khảo sát ảnh hởng của các giống cây hồng môn lên cảm ứng tạo callus từ mô lá - Nghiên cứu ảnh hởng của nồng độ và sự phối hợp các chất nhóm auxin với cytokinin đến phản ứng tạo callus của các loại mô in vitro - Nghiên cứu tái sinh chồi bất định qua nuôi cấy lỏng và nuôi cấy lỏng lắc kết hợp nuôi cấy đặc - Nghiên cứu ảnh hởng của hàm lợng đờng và chất điều tiết sinh trởng đến tạo phôi vô tính và nảy mầm phôi - Nghiên cứu nhân phôi bằng nuôi cấy bioreactor - Nghiên cứu tạo hạt nhân tạo - Nghiên cứu giá thể cho cây vờn ơm giai đoạn sau in vitro 5. Kết luận III. Nghiên cứu áp dụng công nghệ phôi vô tính, hạt nhân tạo trong nhân nhanh cây sa nhân 1. Tóm tắt sản phẩm KHCN thu đợc ở đối tợng sa nhân 2. Tổng quan tài liệu về sa nhân 3. Vật liệu và phơng pháp nghiên cứu 4. Kết quả và thảo luận - Hoàn thiện qui trình nhân nhanh sa nhân in vitro - Tạo củ siêu nhỏ từ cây sa nhân in vitro - Nghiên cứu tạo, tái sinh mô sẹo phôi hoá và phôi vô tính ở sa nhân - Nghiên cứu nhân sinh khối callus phôi hoá sa nhân - Nghiên cứu khả năng phát sinh phôi vô tính của sa nhân - Các nghiên cứu giai đoạn vờn ơm 5. Kết luận VI. Nghiên cứu áp dụng công nghệ phôi vô tính, hạt nhân tạo trong nhân nhanh cây gỗ tếch 1. Tóm tắt sản phẩm KHCN thu đợc ở cây tếch 2. Tổng quan tài liệu về cây tếch 3. Vật liệu và phơng pháp nghiên cứu 4. Kết quả và thảo luận - Tạo vật liệu nuôi cấy in vitro cây tếch - Nghiên cứu tạo mô sẹo phôi hoá từ các loại mô nuôi cấy khác nhau ở cây tếch - Nghiên cứu nhân nhanh sinh khối mô sẹo phôi hoá ở cây tếch - Nghiên cứu tạo phôi vô tính từ mô sẹo phôi hoá - Quy trình tạo hạt tếch nhân tạo - Hoàn thiện quy trình vi nhân giống cây tếch - Quy trình kỹ thuật chăm sóc tếch sau nuôi cấy in vitro 5. Kết luận V. Nghiên cứu áp dụng công nghệ phôi vô tính, hạt nhân tạo trong nhân nhanh cây Bạch đàn 1. Tóm tắt sản phẩm KHCN thu đợc ở đối tợng Bạch đàn 2. Đặt vấn đề 3. Vật liệu và phơng pháp nghiên cứu 4. Kết quả và thảo luận - Nghiên cứu tạo mô sẹo phôi hoá từ các lát cắt thân và lá non Bạch đàn - Nghiên cứu nhân nhanh sinh khối mô sẹo phôi hoá ở Bạch đàn - Nghiên cứu tạo phôi mầm từ lát cắt mỏng thân chồi Bạch đàn in vitro - Quy trình tạo hạt Bạch đàn nhân tạo - Quy trình kỹ thuật chăm sóc Bạch đàn sau nuôi cấy in vitro 5. Kết luận VI. Nghiên cứu áp dụng công nghệ phôi vô tính, hạt nhân tạo trong nhân nhanh cây Trầm hơng 1. Tóm tắt sản phẩm KHCN thu đợc ở Trầm hơng 2. Tổng quan tài liệu về cây Trầm hơng 3. Vật liệu và phơng pháp nghiên cứu 4. Kết quả và thảo luận - Tạo vật liệu nuôi cấy in vitro cây Trầm hơng - Nghiên cứu tạo mô sẹo phôi hoá từ các loại mô nuôi cấy khác nhau ở cây Trầm hơng - Nghiên cứu nhân nhanh sinh khối mô sẹo phôi hoá và tạo phôi vô tính - Nghiên cứu kỹ thuật nuôi cấy phát sinh phôi mầm Trầm hơng - Quy trình tạo hạt nhân tạo từ phôi mầm Trầm hơng - Hoàn thiện quy trình vi nhân giống Trầm hơng - Quy trình kỹ thuật chăm sóc Trầm hơng sau nuôi cấy in vitro Kết luận VII. Nghiên cứu áp dụng công nghệ Bioreactor trong nhân nhanh một số cây có giá trị kinh tế 1. Mở đầu 2. Vật liệu và phơng pháp nghiên cứu 3. Kết quả và thảo luận - Nhân nhanh sinh khối mô sẹo phôi hoá thông qua hệ thống bioreactor (lily, sa nhân, hồng môn, bạch đàn - Nuôi cấy tạo và tăng sinh khối củ siêu nhỏ lily trong hệ thống bioreactor 4. Kết luận Kết luận và đề nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục1. Khóa luận sinh viên và luận văn tốt nghiệp Phô lôc 2. C¸c bµi b¸o cã liªn quan ®Õn ®Ò tµi KC 04-19 Phô lôc 3. C¸c hîp ®ång ®µo t¹o vµ chuyÓn giao c«ng nghÖ liªn quan ®Õn ®Ò tµi KC 04-19 C¸c ch÷ viÕt t¾t α-NAA α- Naphtalene acetic acid 2,4-D 2,4- Dichlorophenoxy acetic acid BAP Benzyl amino purine C§HST ChÊt ®iÒu hoµ sinh tr−ëng GA3 Giberrelin IAA Indole-3-acetic acid IBA Indole-3-butyric acid MT M«i tr−êng TB Trung b×nh Mở đầu Mục tiêu nghiên cứu - Xây dựng hoàn thiện quy trình tạo phôi vô tính ở quy mô thí nghiệm và trong các bioreactor. - Xây dựng đợc quy trình tạo hạt nhân tạo. - Xây dựng quy trình công nghệ sau in vtrro, xác định đợc giá thể và điều kiện môi trờng thích hợp cho hạt nhân tạo và củ siêu nhỏ. Tạo đợc một trăm nghìn cây khoẻ. Mục tiêu dài hạn: Mở rộng ứng dụng công nghệ mới cho các cây lâm đặc sản và cây trồng quý hiếm khác. Nội dung nghiên cứu 1.1. Tạo phôi vô tính Nghiên cứu ảnh hởng của các mô nuôi cấy khác nhau lên quá trình phát sinh, phát triển và nhân nhanh phôi vô tính ở các đối tợng nghiên cứu của đề tài (Cây lâm nghiệp: Dòng bạch đàn U6, tếch, cây Trầm hơng; Cây dợc liệu: sa nhân, Các cây hoa: hồng môn và hoa loa kèn thơm - Lily thơm). Nghiên cứu ảnh hởng của các yếu tố môi trờng đối với sự phân hoá, sinh sản và sinh trởng của phôi vô tính trong điều kiện nuôi cấy đặc, lỏng lắc và Bioreactor. Xây dựng quy trình nhân phôi vô tính ở quy mô thí nghiệm và quy mô sản xuất trong các Bioreactor. 1.2. Tạo củ siêu nhỏ - Micro Nghiên cứu quá trình phát sinh củ siêu nhỏ ở cây Loa kèn và cây sa nhân trong các môi trờng và phơng thức nuôi khác nhau (môi trờng đặc tĩnh, lỏng lắc, Bioreactor) Nghiên cứu ảnh hởng của một số yếu tố môi trờng lên sự phát sinh, số lợng và chất lợng của củ micro ( khả năng nảy mần của củ) 1.3. Công nghệ hoá quá trình nhân giống bằng Bioreactor Xây dựng quy trình công nghệ bioreactor nhằm sản xuất phôi vô tính, củ nhỏ và siêu nhỏ. 1.4. Tạo hạt nhân tạo Nghiên cứu tạo các màng bọc hạt nhân tạo từ các chất liệu khác nhau và một số chất bổ sung thích hợp cho bảo quản và nảy mầm của hạt nhân tạo (gồm phôi vô tính và củ). Nghiên cứu quy trình sản xuất hạt nhân tạo từ phôi vô tính và củ siêu nhỏ. 1.5. Công nghệ vờn ơm Nghiên cứu các kỹ thuật vờn ơm thích hợp cho nảy mầm của hạt nhân tạo và củ siêu nhỏ trong điều kiện nhiệt đới nớc ta Nghiên cứu chế tạo và sản xuất giá thể từ vật liệu hữu cơ và khoáng vật sẵn có ở nớc ta. Nghiên cứu các mẫu khay chậu trồng cây thích hợp cho số lợng cây sống khoẻ mạnh tối đa / m2. 1.6. Xây dựng mô hình: Nghiên cứu xây dựng mô hình trồng thử các cây của đề tài 1 nghiên cứu áp dụng công nghệ phôi vô tính, hạt nhân tạo trong nhân nhanh lily Sản phẩm của đề tài: A. Các giống tuyển chọn - Viện Di truyền Nông nghiệp tuyển chọn 12 giống lily (thứ tự 1 đến 12) - Trờng đại học Nông nghiệp I tuyển chọn 4 giống (thứ tự 13 đến 16) - Phân viện sinh học Đà Lạt sử dụng 2 giống (thứ tự 17, 18) 18 giống trên đều là những giống cho hoa đẹp, hấp dẫn, màu sắc đa dạng, có khả năng thơng mại hoá cao, đặc biệt nhiều giống sinh trởng tốt, thích hợp với khí hậu nhiệt đới. Bảng 1. Danh sách 18 giống tuyển chọn làm vật liệu nghiên cứu TT Giống KH Vật liệu nghiên cứu 1 Asiatic Lily Antarctica 1 2 Asiatic Lily Malta 2 3 Asiatic Lily Toscana 3 4 Asiatic Lily London 4 5 Asiatic Lily Rhodos 5 6 Asiatic Lily Grandcru 6 7 Oriental Lily Casablanca 7 8 Oriental Lily Parmount 8 9 La Lily My Fair Lady 9 10 Trumpet Lily Regal 10 Đốt thân, vảy củ 11 Lilium Oriental Sorbone Th Lát cắt ngang bầu, vòi nhụy, đế hoa 12 Lilium longiflorum L4 Lát cắt ngang vảy củ in vitro 13 Lilium Oriental Hybrid StaGazer chồi in vitro, lá non, đoạn thân mang mắt ngủ, cánh hoa, bầu quả, bao phấn, đế hoa 14 Lilium Asiatic Hybrid Conecticut King 15 Lilium LA Hybrid Royal Trinial chồi in vitro thu đợc từ protocorm 16 Lilium Oriental Hybrid Siberia Vảy củ in vitro 17 Lilium longiflorum 'nellie white' Vảy củ in vitro và ex vitro, đế hoa, thân non 18 Lilium Oriental Tiber đế hoa, thân non [...]... lily sử dụng trong nghiên cứu 2 B Quy trình - Quy trình công nghệ tạo củ siêu nhỏ từ vảy củ, lát mỏng tế bào vảy củ và mô sẹo phôi hoá - Quy trình tạo hạt nhân tạo từ phôi vô tính, chồi mầm (protocorms) và củ siêu nhỏ - Quy trình công nghệ tạo củ siêu nhỏ bioreactor - Quy trình công nghệ vờn ơm C Cây giống - Tổng số cây giống đạt đợc: 52.000 cây D Các kết quả khác: - Đào tạo: Thạc sỹ: 02 ngời Cử nhân, ... liệu có giá trị cho công nghệ hạt nhân tạo, nghiên cứu cải tiến giống bằng các kỹ thuật chuyển gen qua Agrobacterium, dung hợp tế bào trần và bảo quản nguồn phôi mầm in vitro (Famelaer, 1996; Pelkonen, 2005; Tribulato et al., 1997) 22 Trong số các báo cáo trên đối tợng lily, nổi bật là các công trình nghiên cứu phát sinh hình thái của ba nhóm tác giả: Van Tuyl, Tribulato, Famelaer (Trung tâm nghiên cứu. .. soma trong nhân nhanh và cải tiến giống Lilium spp * Trong nhân nhanh in vitro Callus và phôi soma đã đợc sử dụng trong nhân nhanh các giống Lilium do đây là những tế bào nhỏ, đồng nhất về mặt sinh trởng và có khả năng tăng sinh vô hạn (Nhut, 2001a) Tuy nhiên, quá trình này thờng xuất hiện các biến dị, đặc biệt ở giai đoạn phản biệt hoá tạo callus Nhng nhiều nghiên cứu đã kết luận rằng lily là cây một. .. quy trình nhân nhanh, cung cấp nguồn vật liệu khởi đầu chất lợng cao cho sản xuất hoa trên quy mô thơng mại (Pelkonen, 2005) Trong đó, công nghệ nuôi cấy lớp mỏng tế bào, hạt nhân tạo và công nghệ bioreactor (hệ thống phản ứng sinh học) đã và đang trở thành những công nghệ mũi nhọn trong ngành công nghiệp củ giống lily Đây cũng chính là những thành tựu nổi bật, có tính chất đột phá trong nhân giống... đã sử dụng thuật ngữ IEDC (Induced Embryogenic Determined Cell- tế bào đợc xác định có khả năng phôi hóa do cảm ứng) để mô tả tế bào phôi hóa có nguồn gốc từ tế bào không phôi hóa; còn các tế bào hình thành từ phôi đã có 15 sẵn chơng trình biểu hiện gen phôi hóa đợc gọi là PEDC (Pre-Embryogenic Determined Cell- tế bào đợc xác định có khả năng tiền phôi hóa) Vì vậy, tùy theo từng kiểu tế bào mà có hai... các kỹ thuật nhân giống vô tính thông thờng có một số nhợc điểm: hệ số nhân rất thấp, thờng chỉ tạo đợc một củ nhỏ từ mảnh vảy củ với thời gian cảm ứng ngủ nghỉ kéo dài (2- 3 tháng), tốc độ sinh trởng chậm và chỉ giới hạn ở một số giống Lilium, lây lan bệnh trong quá trình nhân giống (Nhut, 1998) Nuôi cấy mô tế bào ở Lilium spp Nuôi cấy mô tế bào đợc xem là phơng pháp hiệu quả nhất để tạo củ giống... đợc phản ứng tạo củ tốt nhất (Nhut et al., 2001a; Teixeira da Silva, 2003) Bên cạnh đó, việc kết hợp nuôi cấy lớp mỏng tế bào và công nghệ hạt nhân tạo cũng đang đợc chú trọng (Chandler, 2005; Gamborg, 2002) Thông thờng ngời ta sử dụng phôi soma để bọc hạt nhân tạo nhằm bảo quản hạt lâu dài, tiết kiệm chi phí lao động, đồng thời tăng sức sống và độ nảy mầm của phôi để thu đợc cây con có chất lợng cao... những thành công của kỹ thuật nuôi cấy lớp mỏng tế bào thì các cấu trúc khác phôi tỏ ra là nguồn vật liệu đầy hứa hẹn để bọc hạt nhân tạo nh các lát cắt từ vảy củ siêu nhỏ, từ chồi và đốt thân, làm giảm thiểu những biến dị dòng soma có thể xảy ra trong quá trình phát sinh phôi (Dơng Tấn Nhựt và cộng sự, 2004; Phillips, 2004) Nhóm tác giả Dơng Tấn Nhựt đã có một số nghiên cứu về hạt nhân tạo theo hớng... Merkle et al., 1995 Firoozabady Moy, 2004 Nh vậy, phát sinh phôi soma gián tiếp qua callus là quá trình phổ biến, đợc sử dụng nh một công cụ hữu ích để nhân nhanh và cải tiến giống cây trồng ở nhiều loài thực vật, đặc biệt là cây một lá mầm dạng củ và căn hành Những thành công trong nghiên cứu quá trình phát sinh phôi trên các đối tợng này có ý nghĩa về mặt lý luận và thực tiễn, đóng góp vào sự hiểu... tiên công bố sự tạo phôi trực tiếp từ lát cắt ngang vảy củ in vitro, sau đó tái sinh cây thành công trên đối tợng L longiflorum Thunb Công trình này chứng tỏ củ có thể hình thành thông qua con đờng phát sinh phôi trực tiếp ở Lilium hay nói cách khác các mẫu đã biệt hoá có khả năng tái sinh trực tiếp thành phôi không qua giai đoạn callus Những callus, phôi soma và củ nhỏ này có thể sử dụng trong nhân nhanh . - Nghiên cứu khả năng phát sinh phôi vô tính của sa nhân - Các nghiên cứu giai đoạn vờn ơm 5. Kết luận VI. Nghiên cứu áp dụng công nghệ phôi vô tính, hạt nhân tạo trong nhân nhanh cây gỗ tếch. báo cáo tổng kết đề tài kc 04.19 nghiên cứu áp dụng công nghệ phôi vô tính, hạt nhân tạo trong nhân nhanh một số cây có giá trị kinh tế chủ nhiệm đề tài: PGS.TS. Đỗ Năng Vịnh. luận VII. Nghiên cứu áp dụng công nghệ Bioreactor trong nhân nhanh một số cây có giá trị kinh tế 1. Mở đầu 2. Vật liệu và phơng pháp nghiên cứu 3. Kết quả và thảo luận - Nhân nhanh sinh