công nghệ sinh học đại cương học viện nông nghiệp các phương pháp và ứng dụng của Công nghệ sinh học thực vật

CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐẠI CƢƠNG (SH3014) Giảng viên hướng dẫn: ……. BM CNSH TV – Khoa CNSH 9/3/2011 1 CHƢƠNG IV: CÁC PHƢƠNG PHÁP VÀ ỨNG DỤNG CNSH THỰC VẬT (8 TIẾT) BM CNSH TV – Khoa CNSH 4.1 Giới thiệu khái niệm và các lĩnh vực của CNSH TV 4.2 Giới thiệu các cơ sở và kỹ thuật sử dụng trong nuôi cấy mô tế bào thực vật, các ứng dụng cụ thể 4.3 Kỹ thuật chuyển gen vào thực vật và các hướng ứng dụng 9/3/2011 2 KHÁI NIỆM CHUNG Khái niệm CNSH Thực vật: – Tất cả kỹ thuật để nâng cao và cải lương sản lượng, phẩm chất cây trồng nông nghiệp (nghĩa rộng). – Sử dụng các cơ quan, mô, tế bào với thao tác mức độ phân tử, xúc tiến sự sản sinh thực vật, sản xuất vật chất có ích và cải lương giống thực vật. Các lĩnh vực của CNSH thực vật: – Nuôi cấy mô, tế bào thực vật – Công nghệ tế bào thực vật – Công nghệ gen thực vật. BM CNSH TV – Khoa CNSH 9/3/2011 3 ỨNG DỤNG CỦA CNSH THỰC VẬT BM CNSH TV – Khoa CNSH Nuôi cấy hạt phấn, tiểu bào tử - Sản xuất cây đơn bội - Sản xuất các dòng lưỡng bội đồng hợp tử , nhờ đó mà giảm thơì gian lai tạo - Tạo đột biến ở mức đơn bội Thụ phấn In vitro - Tạo con lai mà khó tạo ra được bằng kỹ thuật cứu phôi. Nuôi cấy cơ quan - Bất kỳ cơ quan bộ phận nào của cầy đều có thể sử dùng làm vật liệu khởi đầu cho nuôi cấy in vitro Nuôi cấy đỉnh sinh trƣởng (meristem) - Sản xuất cây sạch bệnh virus - Sản xuất công nghiệp các kiểu gen mong muốn. - Bảo quản in vitro nguồn gen Phân hoá phôi vô tính (Somatic embryogenesis) - Là đường hướng tái sinh chủ yếu - Nhân nhanh - Sản xuất hạt nhân tạo - Cung cấp vật liệu để tạo các protoplast có khả năng sinh phôi - Cho phép cơ khí hoá quá trình nuôi cấy và sử dụng bioreactor 9/3/2011 4 BM CNSH TV – Khoa CNSH Phân hoá cơ quan (Organogenesis) - Là đường hướng tái sinh chủ yếu - Nhân nhanh - Bảo quản nguồn gen Nuôi cấy tế bào - Tạo đột biến ở mức độ tế bào. - Tạo tế bào trần để lai vô tính. - Biến nạp gen. - Nuôi cấy tế bào đơn Nuôi cấy Callus - Một số trường hợp, quá trình tái sinh qua phôi vô tính hoặc cơ quan bắt buộc phải trải qua giai đoạn tạo mô sẹo. - Tạo các biến dị soma có ích (biến dị kiểu gen hoặc kiểu hình) - Cung cấp protoplast và nguyên liệu cho nuôi cấy huyền phù - Sản các chất đồng hoá - Chọn lọc in vitro - Tạo phôi đơn tính. Sản xuất in vitro các hợp chất đồng hoá thứ cấp - Sản xuất các phức hợp hữu ích như dược phẩm, hương liệu, sắc tố, mùi vị mà không cần phá huỷ cây mẹ - Sản xuất các hợp chất đồng hoá mới không có trong cây - Ứng dụng trong chuyển gen và nghiên cứu các cơ chế đồng hoá trong cây ỨNG DỤNG CỦA CNSH THỰC VẬT 9/3/2011 5 Nuôi cấy tế bào và chọn lọc in vitro ở mức tế bào - Sản xuất phôi vô tính, các cơ quan hình thái hay toàn bộ cây - Sản xuất các hợp chất thứ cấp - Sản xuất các hợp chất sơ cấp - Cảm ứng và chọn lọc các đột biến ở mức tế bào về tính kháng bệnh, chống chịu stress và chất lượng dinh dưỡng với thời gian ngắn, diện tích hẹp Đột biến soma - Phân lập các biến dị có ích ở kiểu hình lý tưởng song còn thiếu một số tính trạng mong muốn - Phân lập các biến dị có ích để sản xuất các hợp chất sơ cấp và thứ cấp - Phân lập các biến dị có ích với khả năng kháng bện, chống chịu stress tốt hơn - Tạo các biến dị di truyền không qua lai hữu tính ở những dòng ưu tú Đột biến in vitro - Cảm ứng tạo đa bội để tăng sinh khối hoặc năng suet - Tạo biến dị di truyền , chọn lọc và nhân nhanh các đột biến có lợi - Là công cụ để nghiên cứu di truyền phát triển và các quá trình sinh hoá Tách, nuôi cấy và dung hợp tế bào trần - Sản xuất con lai xa, các dạng lai nhân và lai lai tế bào chất - Tái tổ hợp các cơ quan tử - Chuyển CMS - Cung cấp vật liệu cho chuyển gen - Tạo các biến dị di truyền BM CNSH TV – Khoa CNSH ỨNG DỤNG CỦA CNSH THỰC VẬT 9/3/2011 6 Biến nạp di truyền Chuyển AND lạ để tạo các tổ hợp di truyền mới - Chuyển các gen mong muốn vào cây trồng - Nghiên cứu cấu trúc và chức năng của gen - Cảm ứng lông rễ hoặc dạng chồi để sản xuất các hợp chất thứ cấp - Tạo các sản phẩm dồng hoá mới không có trong cây mẹ ban đầu Cảm ứng ra hoa in vitro - Rút ngắn chu kỳ sinh trưởng dài ở các cây lâu năm như cây tre - Cung cấp hoa, quả, hạt trái mùa Vi ghép - Khắc phục tính không tương thích khi ghép thông thường - Nhân nhanh các dòng ưu tú - Nhân nhanh và cứu ccs loài khó ra rễ - Tạo cây sạch virus BM CNSH TV – Khoa CNSH ỨNG DỤNG CỦA CNSH THỰC VẬT 9/3/2011 7 BM CNSH TV – Khoa CNSH CƠ SỞ CỦA CÔNG NGHỆ NUÔI CẤY MÔ TẾ BÀO THỰC VẬT 9/3/2011 8 BM CNSH TV – Khoa CNSH Giới thiệu về tÕ bµo thùc vËt Học thuyết tế bào: Schleiden và Schwann (1839) đã độc lập đưa ra kết luận: Cơ thể thực vật và động vật đều do các tế bào hợp thành và tế bào là đơn vị cấu trúc và chức năng cơ bản của tất cả mọi cơ thể sống. 9/3/2011 9 BM CNSH TV – Khoa CNSH TẾ BÀO THỰC VẬT 9/3/2011 10 [...]... tr-ờng nuôi cấy cho các loại thực vật khác nhau và mục đích nuôi cấy khác nhau Môi tr-ờng th-ờng bao gồm các thành phần chính sau đây: Nguyên tố đa l-ợng Nguyên tố vi l-ợng Nguồn các bon hữu cơ Các vitamin Chất điều tiết sinh tr-ởng thực vật Các hỗn hợp chất tự nhiên Chất làm đông môi tr-ờng 9/3/2011 BM CNSH TV Khoa CNSH 15 9/3/2011 BM CNSH TV Khoa CNSH 16 Cỏc cht iu tit sinh trng l yu t quan... nh trong khong 25-28 0C nh sỏng: Cng ỏnh sỏng trng ti thiu t 2000-3000 lux (Ch nhit v ỏnh sỏnh hon ton cú th iu khin c theo ý mun.) 9/3/2011 BM CNSH TV Khoa CNSH 23 9/3/2011 Phòng nuôi cây (Viện Sinh học Nông nghiệp) 24 9/3/2011 25 H thng nh mn, vn ra cõy 9/3/2011 26 Cỏc ng dng ca cụng ngh nuụi cy mụ t bo thc vt Nhõn ging vụ tớnh in vitro ( Vi nhõn ging cõy trng ) 9/3/2011 BM CNSH TV Khoa CNSH 27...1.Tính toàn năng của tế bào Haberlandt (1992), ln u tiờn ó quan nim rng: mi t bo bt k ca mt c th sinh vt a bo u cú kh nng tim tng phỏt trin thnh mt cỏ th hong chnh Theo quan nim ca sinh hc hin i thỡ mi t bo riờng r ó phõn húa u mang ton b lng thụng tin di truyn cn thit v ca c c th sinh vt ú Khi gp iu kin thớch hp, mi t bo u cú th phỏt trin thnh mt... 11 2 S phõn hoỏ v phn phõn hoỏ Quỏ trỡnh phỏt sinh hỡnh thỏi trong nuụi cy thc vt in vitro thc cht l kt qu phõn hoỏ v phn phõn hoỏ t bo C th thc vt trng thnh l mt chớnh th thng nht bao gm nhiu c quan chc nng khỏc nhau, trong ú cú nhiu loi t bo khỏc nhau Tuy nhiờn tt c cỏc loi t bo ú u bt ngun t t bo phụi sinh S phõn hoỏ t bo l s chuyn cỏc t bo phụi sinh thnh cỏc t bo mụ chuyờn hoỏ, m nhn cỏc chc... dng t bo phụi sinh v phõn chia mnh m Quỏ trỡnh ú gi l phn phõn hoỏ t bo, ngc li vi s phõn hoỏ t bo 9/3/2011 BM CNSH TV Khoa CNSH 13 S quỏ trỡnh phõn hoỏ v phn phõn hoỏ Phõn hoỏ t bo T bo phụi sinh T bo dón T bo chuyờn hoỏ Phn phõn hoỏ t bo 9/3/2011 BM CNSH TV Khoa CNSH 14 3 Môi tr-ờng nuôi cấy Môi tr-ờng nuôi cấy là điều kiện tối cần thiết, là yếu tố quyết định cho sự phân hóa tế bào và cơ quan trong... cho chi: Chuyn chi t mụi trng nhõn nhanh sang mụi trng to r cú b sung mt lng nh auxin Mt s chi cú th phỏt sinh r ngay sau khi chuyn t mụi trng nhõn nhanh giu xytokinin sang mụi trng khụng cha cht iu tit sinh trng i vi cỏc phụi vụ tớnh: Thng ch cn gieo chỳng trờn mụi trng khụng cú cht iu tit sinh trng mc thnh cõy Hoc gieo trờn mụi trng cú cha nng thp ca xytokinin kớch thớch phụi phỏt trin thnh... đoạn v-ờn -ơm Chuyển ra môi tr-ờng tự nhiên Hình 27 Các b-ớc trong nhân cây trồng bằng nuôi cấy mô Nguồn: Robert N Trigiano Dennis J Gray, 2000 9/3/2011 BM CNSH TV Khoa CNSH 31 BC 0: Chn lc v chun b cõy m Trc khi tin hnh nhõn ging in vitro cn chn lc cn thn cỏc cõy m (cõy cho ngun mu nuụi cy) Cỏc cõy ny cn phi sch bnh, c bit l bnh virus v giai on sinh trng mnh Vic trng cỏc cõy m trong iu kin mụi... thớch hp vi ch chm súc v phũng tr sõu bnh hiu qu trc khi ly mu cy s lm gim t l mu nhim, tng kh nng sng v sinh trng ca mu cy in vitro 9/3/2011 BM CNSH TV Khoa CNSH 32 BC 1: Nuụi cy khi ng L giai on kh trựng a mu vo nuụi cy in vitro Giai on ny cn m bo cỏc yờu cu: T l nhim thp, t l sng cao, mụ tn ti v sinh trng tt Khi ly mu cn chn ỳng loi mụ, ỳng giai on phỏt trin ca cõy: mụ non, ớt chuyờn hoỏ ( nh chi,... S H THNG PHềNG TH NGHIM NUễI CY Mễ, T BO Phũng chun b mụi trng Vn phũng lm vic Bn ra, ni hp, t sy, mỏy ct nc (40 60 m2) Kho (Húa cht, dng c thớ nghim) Phũng phõn tớch Cỏc thit b phõn tớch t bo, sinh lý, sinh hc, di truyn (30-40 m2) Phũng cy mu Phũng nuụi cõy Gin giỏ nuụi cõy, h thng in Vn m cỏch ly (nh li, nh kớnh) 500 m2 9/3/2011 BM CNSH TV Khoa CNSH 20 Phũng chun b mụi trng c b trớ liờn hon cho... dựng cỏc cht: HgCl2 0,1% x lý trong 5-10 phỳt, NaOCl, Ca(OCl)2 5-7% x lý trong 15-20 phỳt, hoc H2O2, dung dch Br 9/3/2011 BM CNSH TV Khoa CNSH 33 BC 2: Nhõn nhanh L giai on kớch thớch mụ nuụi cy phỏt sinh hỡnh thỏi v tng nhanh s lng thụng qua cỏc con ng: hot húa chi nỏch, to chi bt nh v to phụi vụ tớnh Vn l phi xỏc nh c mụi trng v iu kin ngoi cnh thớch hp cú hiu qu l cao nht Theo nguyờn tc chung . CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐẠI CƢƠNG (SH3014) Giảng viên hướng dẫn: ……. BM CNSH TV – Khoa CNSH 9/3/2011 1 CHƢƠNG. giống thực vật. Các lĩnh vực của CNSH thực vật: – Nuôi cấy mô, tế bào thực vật – Công nghệ tế bào thực vật – Công nghệ gen thực vật. BM CNSH TV – Khoa CNSH 9/3/2011 3 ỨNG DỤNG CỦA CNSH THỰC VẬT BM. rằng: mỗi tế bào bất kỳ của một cơ thể sinh vật đa bào đều có khả năng tiềm tàng để phát triển thành một cá thế hoàng chỉnh. • Theo quan niệm của sinh học hiện đại thì mỗi tế bào riêng rẽ đã phân