giáo trình công nghệ sinh học thực vật đại học đà lạt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT F 7 G GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC THỰC VẬT GS.TS. MAI XUÂN LƯƠNG 2005 Công nghệ Sinh học thực vật - 1 - MỤC LỤC MỤC LỤC 1 - PHẦN I. NHÂN GIỐNG IN VITRO 3 - MỞ ĐẦU 3 - CHƯƠNG I. NHỮNG NGUYÊN TẮC CỦA NUÔI CẤY MÔ 5 - TRONG CÔNG TÁC VI NHÂN GIỐNG 5 - I. GIỚI THIỆU CHUNG 5 - II. TÁI SINH CÂY CON TRONG NUÔI CẤY MÔ 6 - 1. Nhân giống từ hạt trong điều kiện vô trùng 6 - 2. Nuôi cấy phôi 6 - 3. Nuôi cấy tế bào trứng 6 - III. NHÂN GIỐNG CÂY CON BẰNG BIỆN PHÁP NUÔI CẤY MÔ 7 - 1.Giai đoạn I. Kiến lập và ổn đònh mẫu cấy. 7 - 2.Giai đoạn 2: nhân giống 9 - 3.Giai đoạn 3: hình thành rễ. 9 - 4.Giai đoạn 4. Làm cho các cây tái sinh thích nghi khí hậu 10 - IV. SƠ LƯC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NUÔI CẤY MÔ THỰC VẬT 11 - CHƯƠNG II. PHÒNG THÍ NGHIỆM NUÔI CẤY MÔ TẾ BÀO THỰC VẬT. - 15 - I. BẢO ĐẢM ĐIỀU KIỆN VÔ TRÙNG 15 - 1. Ý nghóa cuả vô trùng trong nuôi cấy mô thực vật. 15 - 2. Nguồn nhiễm tạp. 15 - 3. Vô trùng dụng cu ïthủy tinh, nút đậy và môi trường. 15 - 4. Vô trùng mô cấy. 16 - 5. Vô trùng nơi thao tác cấy và tủ cấy vô trùng. 17 - II. CHUẨN BỊ MÔI TRƯỜNG 17 - 1. Đường. 18 - 2. Các muối khoáng đa lượng. 18 - 3. Các muối khoáng vi lượng. 19 - 4.Các vitamin 19 - 5. Các chất kích thích sinh trưởng (phytohormone). 20 - 6. Các chất hữu cơ khác 21 - 7. Chuẩn bò các dung dòch đậm đặc và dung dòch làm việc. 21 - 8. Vấn đề lựa chọn môi trường 23 - III. CHỌN VÀ XỬ LÝ MÔ CẤY 23 - IV. PHÒNG THÍ NGHIỆM NUÔI CẤY MÔ THỰC VẬT. 24 - 1.Cách bố trí phòng thí nghiệm nuôi cấy mô 24 - 2. Các thiết bò chủ yếu của phòng thí nghiệm nuôi cấy mô thực vật. 24 - CHƯƠNg III. CÁC PHƯƠNG PHÁP NUÔI CẤY MÔ 26 - I. NUÔI CẤY ĐỈNH SINH TRƯỞNG 26 - 1/ Nuôi cấy đỉnh sinh trưởng cây khoai tây 27 - 2/ Nuôi cấy đỉnh sinh trưởng cây đòa lan 29 - II. NHÂN GIỐNG BẰNG CON ĐƯỜNG PHÁT SINH PHÔI VÔ TÍNH 32 - III. NHÂN GIỐNG BẰNG CÁCH TẠO MÔ SẸO (CALLUS) 34 - IV. NHÂN GIỐNG BẰNG NUÔI CẤY LÁT MỎNG 36 - GS.TS. Mai Xuân Lương Khoa Sinh học Công nghệ Sinh học thực vật - 2 - V. ỨNG DỤNG KỸ THUẬT VI GHÉP TRONG NHÂN GIỐNG. 38 - VI. NUÔI CẤY TÚI PHẤN 41 - 1.Chọn vật liệu khởi nguyên 41 - 2.Tạo các tổ hợp gen mới bằng phương pháp lai hữu tính. 41 - 3.Nuôi cấy túi phấn cây lai. 42 - VII. NUÔI CẤY VÀ DUNG HP PROTOPLAST Ở THỰC VẬT 45 - 1. Tách và nuôi cấy protoplast thực vật. 46 - 2. Dung hợp protoplast 48 - VIII. CHUYỂN GEN THỰC VẬT 51 - 1. Agrobacterium 51 - 2. Chuyển gen nhờ Agrobacterium 52 - PHẦN II. NHÂN GIỐNG VÔ TÍNH TRONG VƯỜM ƯƠM 54 - CHƯƠNG I. YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG CỦA NHÂN GIỐNG 54 - I. CÁC YẾU TỐ CƠ BẢN VỀ VI KHÍ HẬU CỦA MÔI TRƯỜNG NHÂN GIỐNG. 54 - 1.nh sáng 54 - 2. Nước và độ ẩm 55 - 3. Nhiệt độ. 55 - 4. Khí và trao đổi khí. 55 - 5. Dinh dưỡng khoáng 55 - II. KHAY, CHẬU TRỒNG CÂY 56 - 1.Khay phẳng đáy 56 - 2. Chậu đất nung 56 - 3. Chậu plastic. 56 - 4. Chậu sợi 56 - 5. Chậu giấy 57 - 6. Túi polyethylene 57 - 7. Khay trồng bằng gỗ. 57 - III. QUẢN LÝ CÁC YẾU TỐ THỔ NHƯỢNG TRONG NHÂN GIỐNG VÀ SẢN XUẤT CÂY GIỐNG. 57 - CHƯƠNG II. KỸ THUẬT NHÂN GIỐNG MỘT SỐ CÂY PHỔ BIẾN. 63 - I. KÍCH THÍCH TẠO RỄ. 63 - II. SỬ DỤNG PHYTOHORMONE KÍCH THÍCH CÀNH CHIẾT RA RỄ. 64 - III. NHÂN GIỐNG CÂY TRỒNG TỪ RỄ. 65 - IV. NHÂN GIỐNG TỪ VẢY CỦ 69 - V. NHÂN GIỐNG TỪ LÁ 70 - VI. NHÂN GIỐNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHIẾT CÀNH 72 - VII. NHÂN GIỐNG CÂY ĐỖ QUYÊN. 73 - VIII. GHÉP CÀNH 74 - GS.TS. Mai Xuân Lương Khoa Sinh học Công nghệ Sinh học thực vật - 3 - PHẦN I. NHÂN GIỐNG IN VITRO MỞ ĐẦU Giống là một khâu rất quan trọng trong sản xuất nông nghiệp. Công tác giống chủ yếu bao gồm các khâu thu thập nguồn gen, bảo quản quỹ gen, lai tạo, tuyển chọn, thử nghiệm giống và nhân giống. Nhờ phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật nên ngày nay phần lớn các công việc này được thực hiện một cách khá thuận lợi và nhanh chóng. Sự hình thành và phát triển của phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật là kết quả của những phát hiện sau đây trong lónh vực sinh lý thực vật và di truyền học phân tử: 1. Tính toàn thể (potipotency) của mô và tế bào thực vật cho phép tái sinh được cây hoàn chỉnh từ mô, thậm chí từ một tế bào nuôi tách rời; 2. Khả năng tạo các cây đơn bội qua nuôi cấy túi phấn, từ đó tạo các dòng đồng hợp tử tuyệt đối và nhờ đó rút ngắn được chu trình lai tạo; 3. Khả năng hấp thu ADN ngoại lai vào tế bào thực vật và khả năng chuyển gen để gây biến đổi (transformation) ở thực vật do ADN ngoại lai nhờ công nghệ gen (genetic engineering); 4. Khả năng nuôi cấy các tế bào thực vật như nuôi cấy vi sinh vật dẫn đến khả năng ứng dụng di truyền phân tử vào thực vật bậc cao để phục vụ cho công tác tạo giống; 5. Kỹ thuật nuôi cấy protoplast và khả năng dung hợp protoplast, tái sinh cây hoàn chỉnh từ protoplast lai (cybrid); 6. Khả năng loại trừ virus bằng phương pháp nuôi cấy đỉnh sinh trưởng, tạo các dòng vô tính sạch bệnh ở các cây nhân giống vô tính; 7. Khả năng dùng chồi nách, các thể chồi protocorm vào nhân giống vô tính với tốc độ cực nhanh một số cây trồng; 8. Khả năng sử dụng phương pháp nuôi cấy phôi để khắc phục hiện tượng bất thụ khi lai xa; 9. Khả năng bảo quản các nguồn gen bằng nuôi cấy trong ống nghiệm; 10. Khả năng tồn trữ các tế bào thực vật sống trong thời gian dài và ở nhiệt độ thấp mà không mất tính toàn thể của tế bào. Nuôi cấy mô tế bào thực vật không chỉ góp phần giải quyết một cách có hiệu quả công tác giống cây trồng mà còn mở ra một chân trời mới trong nghiên cứu di GS.TS. Mai Xuân Lương Khoa Sinh học Công nghệ Sinh học thực vật - 4 - truyền thực vật, các cơ chế sinh tổng hợp ở thực vật, sinh lý phát triển, vai trò của phytohormone trong đời sống thực vật và nhiều vấn đề sinh học cơ bản khác. Nuôi cấy mô tế bào thực vật còn là công cụ để thu nhận các chất có hoạt tính sinh học (alcaloid, steroid ) qua nuôi cấy mô tế bào cây thuốc ở quy mô lớn. GS.TS. Mai Xuân Lương Khoa Sinh học Công nghệ Sinh học thực vật - 5 - CHƯƠNG I. NHỮNG NGUYÊN TẮC CỦA NUÔI CẤY MÔ TRONG CÔNG TÁC VI NHÂN GIỐNG I. GIỚI THIỆU CHUNG. Khả năng kiến lập và duy trì các cơ quan và các mô thực vật (phôi, đỉnh sinh trưởng, rễ, hoa tế bào, callus, tế bào trần) trong nhân giống vô trùng để tái sinh những cây mới từ chúng là kết quả của những nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng trong các phòng thí nghiệm thực vật học, bệnh học và di truyền học từ cuối thế kỷ 19. Công việc này được gọi chung là nuôi cấy mô và cơ quan, nuôi cấy trong ống nghiệm, vi nhân giống và thuật ngữ mới nhất là công nghệ sinh học. Các quy trình chính của công nghệ sinh học bao gồm tái sinh chồi, tái sinh cây con, tạo callus và tạo phôi vô tính. Vi nhân giống khác với phương pháp nhân giống truyền thống ở chỗ quá trình được chia thành nhiều giai đoạn để có thể kiểm mỗi khía cạnh của quá trình tái sinh và phát triển cây con. Mỗi bước của trật tự công việc có thể được thao tác (hoặc lập chương trình) bằng cách chọn mẫu cấy và kiểm tra môi trường nhân giống. Nhìn sâu vào các cơ chế sinh học của mỗi quá trình vi nhân giống sẽ có thể tìm thấy khả năng ứng dụng nó trong phương pháp nhân giốngcây con phục vụ sản xuất đại trà. Trong chương này sẽ mô tả các công việc đã nêu và xác đònh các cơ sở hình thái, sinh lý và di truyền của quá trình sinh trưởng và phát triển của cây trong nuôi cấy mô. Trước hết hãy cùng nhau nắm vững ý nghóa của một số thuật ngữ quan trọng. • Nuôi cấy mô. Thuật ngữ này dùng cho một trật tự các thao tác dùng để duy trì và sinh trưởng của các mô thực vật (tạo callus, tế bào, tế bào trần), của các cơ quan trong nuôi cấy vô trùng. Kỹ thuật này dùng để nhân giống, cải biến genotype (tức tạo giống mới), sản xuất sinh khối chứa các sản phẩm hóa sinh học, nghiên cứu bệnh học thực vật, bảo quản phôi và các nghiên cứu khoa học. Tất cả các thao tác này đều được gọi chung là công nghệ sinh học. • Vi nhân giống. Thuật ngữ dùng để ám chỉ công việc nhân giống thực vật trong ống nghiệm. Có 4 giai đoạn phát triển đặc trưng của công việc này là kiến lập, nhân chồi, tạo rễ và làm cho cây con tái sinh thích nghi với khí hậu. • Mẫu cấy. Đó là mẫu thực vật dùng để nhân giống. Mẫu cấy có thể là đoạn cành cắt, lát mỏng, chồi hoặc hạt. • Tạo phôi vô tính. Sự hình thành phôi từ các tế bào sinh dưỡng chứ không phải từ hợp tử sau khi thụ phấn. • Callus. Sự hình thành các tế bào không phân hóa (thường là từ các tế bào nhu mô). GS.TS. Mai Xuân Lương Khoa Sinh học Công nghệ Sinh học thực vật - 6 - II. TÁI SINH CÂY CON TRONG NUÔI CẤY MÔ. Phương pháp nhân giống trong ống nghiệm có thể được sử dụng có hiệu quả trong hàng loạt kiểu thao tác cho nẩy mầm và tái sinh cây con nếu có biện pháp bảo vệ để tránh sự nhiễm tạp và khi những trở ngại mang tính di trưyền của mẫu cấy được khắc phục. 1. Nhân giống từ hạt trong điều kiện vô trùng. Thành công của phương pháp nhân giống từ hạt đạt được đối với hạt hoa lan. Hạt hoa lan rất bé, không chứa chất dinh dưỡng dự trữ và nói chung phụ thuộc vào quan hệ cộng sinh với một số loại nấm đặc hiệu để tiếp nhận chất dinh dưỡng. Người ta đã tính được khoảng 30.000 hạt trong một quả Catleya. Năm 1922 Levis Knudson thông báo kết quả nuôi cấy thành công hoa lan trong môi trường nuôi cấy không cộng sinh có cung cấp muối khoáng và đường saccharose. Cơ sở của sự thành công này là sự phát hiện rằng calcium hypochloride có thể được sử dụng để khử trùng bề mặt mà không gây độc cho phôi đang nẩy mầm. Quy trình này đã rút ngắn đáng kể thời gian nhân giống. Hiện nay nó vẫn được sử dụng để cho nẩy mầm các hạt lai. 2. Nuôi cấy phôi. Nuôi cấy phôi bao gồm tách phôi từ hạt và cho nó nẩy mầm trong môi trường vô trùng. Công dụng chủ yếu của kỹ thuật này là “cứu” các phôi không thể nẩy mầm bên trong hạt trước khi quả chín. Rất nhiều cây lai giữa các loài bước đầu được nhân giống bằng phương pháp này rất có kết quả nhưng đôi khi phôi bò hỏng trong quá trình phát triển (hiện tượng bất thụ của phôi vô tính). Những dòng chín sớm của nhiều loại cây ăn quả có xu hướng cho quả chín trước khi phôi của chúng phát triển đầy đủ. Trong điều kiện tự nhiên những phôi này dễ bò hỏng nhưng nếu tách chúng và nuôi chúng trong môi trường nuôi cấy thích hợp thì có thể làm cho chúng nẩy mầm. Ứng dụng thứ hai của nuôi cấy phôi là kích thích nẩy mầm những hạt chín đang ngủ để rút ngắn chu trình nhân giống. 3. Nuôi cấy tế bào trứng. Hệ thống này bao gồm nuôi cấy vô trùng trứng tách rời, noãn (đã thụ phấn hoặc chưa thụ phấn), và thực giá noãn gắn bên trong tế bào trứng. Mặc dù kỹ thuật này đã được sử dụng lần đầu tiên để nghiên cứu các vấn đề về cây ăn quả và sự phát triển của hạt, quy trình thích hợp đã được sử dụng trong nhân giống, đặc biệt là trong việc làm hoàn thiện bộ gen. Tế bào trứng chưa thụ tinh được tách và cấy trong môi trường dinh dưỡng cùng với phấn hoa và sau đó cho thụ phấn trong ống nghiệm. Quy trình này đã được sử dụng rất có hiệu quả đối với những cây có nhiều loại tế bào trứng. Phấn hoa có thể đặt trực tiếp vào thực giá noãn để ống phấn có thể phát triển trực tiếp vào tế bào trứng. GS.TS. Mai Xuân Lương Khoa Sinh học Công nghệ Sinh học thực vật - 7 - Tế bào trứng nuôi cấy rất có hiệu quả trong việc cứu phôi khi còn rất non nếu như chúng chưa bò tách khỏi cây mẹ. Đây là kỹ thuật đơn giản hơn nhiều so với nuôi cấy phôi. Các tế bào trứng có thể được khử trùng dễ dàng hơn và nói chung có thể sinh trưởng dễ dàng trong môi trường cơ bản có chứa muối khoáng, đường và đôi khi cần thêm một số phytohormone. Kỹ thuật nuôi tế bào trứng ít phổ biến và có nhu cầu dinh dưỡng khoáng thay đổi. Đối với đa số các loài môi trường cơ bản về muối khoáng vô cơ và đường là quan trọng, nhưng auxin có thể cần được sử dụng để kích thích sinh trưởng. III. NHÂN GIỐNG CÂY CON BẰNG BIỆN PHÁP NUÔI CẤY MÔ. Vi nhân giống phần lớn cây trồng bao gồm 4 giai đoạn chủ yếu được thực hiện trên các môi trường khác nhau và chòu các biện pháp kiểm tra khác nhau: - Giai đoạn I: Kiến lập, tức tạo các điều kiện cần thiết để tái sinh cây con từ mẫu cấy; - Giai đoạn II: Nhân cây giống - Giai đoạn III: Tạo rễ; - Giai đoạn IV: Làm cho các cây tái sinh thích nghi khí hậu. 1.Giai đoạn I. Kiến lập và ổn đònh mẫu cấy. Mục tiêu của giai đoạn I là đặt thành công mẫu cấy vào môi trường vô trùng bằng cách tránh bò nhiễm tạp và chuẩn bò đầy đủ môi trường trong ống nghiệm để tái sinh được cây con một cách ổn đònh. Giai đoạn này bao gồm các nội dung sau: 1/ Chọn mẫu cấy. Sự lựa chọn và duy trì nguồn thực vật là yếu tố quan trọng đảm bảo sự thành công của vi nhân giống. Có 3 khía cạnh đòi hỏi phải đặc biệt quan tâm: a/ Đặc điểm di truyền và phát sinh cá thể của nguồn thực vật dùng để nhân giống. b/ Kiểm tra nguồn gây bệnh. c/ Điều kiện sinh lý của cây cho phép sử dụng nó trong nhân giống. Trước hết, xác đònh đúng đặc điểm di truyền là rất quan trọng bởi vì sự nhầm lẫn ở giai đoạn này có thể làm nẩy sinh những vấn đề phức tạp và gây nên sự thiệt hại đáng kể về kinh tế trước khi tìm được con đường chuyển sang các giai đoạn tiếp theo. Trong số các loài và giống cây trồng khác nhau có sự biến động đáng kể về khả năng tái sinh cây con trong các điều kiện nhân giống khác nhau. Cần phải thực hiện sự nghiên cứu một cách có hệ thống để có được những kiến thức và kinh nghiệm cần thiết đối với từng loại cây. Cần phải dành thời gian để xác đònh nhu cầu của những giống cây chưa quen thuộc, mặc dù, nói chung, có thể tìm được thông tin về những giống cây đó trong các tài liệu đã xuất bản. Nói chung, những thực vật dễ nhân giống bằng các biện pháp thông thường thì cũng đễ thực hiện vi nhân giống. Ví dụ các loại thảo mộc vừa dễ nhân giống thông thường vừa dễ thực hiện vi nhân giống. Trong khi đó các loại cây gỗ thì khó GS.TS. Mai Xuân Lương Khoa Sinh học Công nghệ Sinh học thực vật - 8 - tái sinh hơn nhiều và đễ nhân giống chúng cần phải tìm được các phương pháp thích hợp. Thành công trong vi nhân giống các loài cây gỗ rất phụ thuộc vào đặc điểm của cây non dùng để nhân giống. Vi nhân giống cây con mọc từ hạt dễ hơn nhiều so với những cây đã trưởng thành, và các chủng khác nhau của cùng một loài cây trồng thường có các yêu cầu đặc trưng riêng trong vi nhân giống. Nói chung, yếu tố hạn chế trong vi nhân giống là sự hình thành rễ chứ không phải là tăng sinh trưởng bộ rễ đã hình thành. Các thao tác nhằm thu nhận những cây giống trẻ hóa bao gồm sự lựa chọn những bộ phận còn trẻ của phần gốc cây con sinh ra từ hạt để tạo ra chồi bất đònh và phối hợp bằng cách ghép những chồi bất đònh này với cây con sinh trưởng từ hạt. Mục đích của vi nhân giống là tạo được cây giống trẻ hóa có đầy đủ khả năng ra rễ. Sự tiến bộ về khả năng ra rễ và song song với nó là những biến đổi về sức khỏe và hình thái của cây con đã được ghi nhận ở một số loài cây gỗ. 2/ Khử trùng mẫu cấy. Các yếu tố gây nhiễm trong vi nhân giống bao gồm: a/ Nhiễm nấm, nấm mốc, nấm men và vi khuẩn trên bề mặt mẫu cấy; b/ Nhiễm virus và các cơ thể tương tự virus; c/ Các nguồn bệnh bên trong. Trong một số trường hợp các yếu tố gây nhiễm không chỉ làm ức chế sinh trưởng và sự ra rễ của cây con thu nhận được trong vi nhân giống mà còn duy trì tác dụng ức chế này sau khi trồng cây con thu nhận được ra vườn ươm. Các yếu tố gây nhiễm hầu như có mặt khắp mọi nơi. Để diệt trừ chúng thường hay sử dụng các chất hóa học mà thông dụng nhất là Calcium hypochloride và Natrium hypochloride. Những chất này gây tác dụng độc cho vi sinh vật gây nhiễm nhưng ít độc đối với cây trồng được nhân giống trong ống nghiệm. 3/ Điều kiện sinh lý là sự xử lý mẫu cấy để việc nuôi cấy dễ thành công hơn. Có 3 điều kiện sinh lý quan trọng là: a/ Mẫu cấy lấy từ những cây trồng trong các thùng chứa nuôi trong nhà kính với sự kiểm tra môi trường chặt chẽ; b/ Phải tạo được những cây giống khỏe mạnh; c/ Xử lý phytohormone. 4/ Môi trường nuôi cấy. Môi trường nuôi cấy thường dùng là môi trường nửa rắn có chứa agar hoặc các sản phẩm thương mại tương tự, các muối khoáng dinh dưỡng đa lượng và vi lượng, nguồn năng lượng mà chủ yếu là đường saccharose và một số vitamin cần thiết. Ngoài ra, trong phần lớn môi trường còn có chứa các loại phytohormone thuộc hai nhóm auxin và cytokinin với tỷ lệ thích hợp đối với từng loại cây. Tốc độ tái sinh cây con trong các môi trường này tùy thuộc vào từng loại cây trồng. 5/ Dòch rỉ trong vi nhân giống. Một hiện tượng không mong muốn thường xảy ra khi tiến hành vi nhân giống và hiện tượng dòch rỉ từ mẫu cấy thoát ra. Gây tác GS.TS. Mai Xuân Lương Khoa Sinh học Công nghệ Sinh học thực vật - 9 - hại nhiều nhất là các hợp chất phenol khác nhau. Khi chúng bò oxy hóa sẽ làm cho môi trường ngã sang màu nâu, ức chế sự tái sinh và sinh trưởng của cây con. Để hạn chế tác hại của loại dòch rỉ này cần phải có biện pháp xử lý mà chủ yếu là sử dụng các chất chống oxy hóa, kể cả bổ sung các chất hấp phụ vào môi trường như polyvinylpyrrolidone hoặc than hoạt tính. 6/ Làm ổn đònh mẫu cấy. Các mẫu cấy đòi hỏi phải được cắt và cấy chuyền nhiều lần để tạo ra những cây con đồng nhất và sinh trưởng tốt. Phần lớn cây một năm và cây thảo mộc được ổn đònh nhanh chóng sau một số lần cấy, trong khi đó cây gỗ đòi hỏi nhiều lần cấy hơn, thậm chí rất khó đạt được tính ổn đònh. Sự khó khăn trong việc làm ổn đònh mẫu cấy thường gằn liền với trạng thái sinh trưởng của mẫu cấy: mẫu cấy còn non dễ được ổn đònh hơn. Mùa vụ sinh trưởng của mẫu cấy cũng liên quan với sự ổn đònh này. 2.Giai đoạn 2: nhân giống. Mục đích của giai đoạn 2 là duy trì việc vi nhân giống ở trạng thái ổn đònh và nhân được nhiều cây con theo yêu cầu. Môi trường cơ bản của giai đoạn 2 cũng giống như giai đoạn 1.Tốc độ vi nhân giống nhanh chóng sản phẩm thương mại có thể đòi hỏi sự tối ưu hóa không những các nguyên tố vô cơ mà cả các yếu tố khác của môi trường. Điều. này có thể thực hiện được bằng cách thử một cách hệ thống các nồng độ khác nhau của các nguyên tố sử dụng trong sự phối hợp với các yếu tố khác. Các chất điều hòa sinh trưởng được dùng để duy trì mức độ sinh trưởng cơ bản cũng như phản ứng phát triển của cây nhân giống. Cytokinin ở một số nồng độ có tác dụng khá mạnh trong việc kích thích tạo chồi. Nói chung, nồng độ tối thiểu của cytokinin kích thích tạo chồi được lựa chọn trong quá trình nhân giống. Nồng độ cao của cytokinin vẫn kích thích tạo chồi nhưng có thể ức chế quá trình sinh trưởng của chồi theo chiều dài. Vì vậy, xác đònh chính xác nồng độ cytokinin là rất cần thiết. Auxin thường được dùng với nồng độ thấp hoặc không được sử dụng ở giai đoạn 2. Tỉ lệ nhân giống là số cây thu được trong một lần vi nhân giống. Nói chung, tỉ lệ nhân giống từ chối bất đònh lớn hơn so với từ chồi nách. Tuy nhiên, tỉ lệ nhân giống từ một số loại chồi đặc biệt thường có thể cao hơn chồi bất đònh. Vì vậy, tỉ lệ nhân giống cao nhất không nhất thiết phải là đáng ao ước nhất để duy trì chất lượng của cây con thu được.Tần số nhân giống có thể kéo dài từ hai đến tám tuần. Kỹ thuật cấy chuyền cần được tối ưu hoá đối với từng loại cây trồng, bao gồm kích thước và tính mùa vụ của mẫu cấy, phương pháp cắt và hướng đặt mẫu cấy lên môi trường. 3.Giai đoạn 3: hình thành rễ. Chức năng của giai đoạn này là tạo rễ cho mẫu cấy chuyền để sau đó mang chúng ra trồng trên môi trường vô trùng của vườn ươm. Việc tạo rễ có thể được thực hiện bên trong hoặc bên ngoài ống nghiệm và bao gồm các cách sau: Tạo rễ trong ống nghiệm. GS.TS. Mai Xuân Lương Khoa Sinh học [...]... thời, nhiều công nghệ mới, nhiều trang thiết bò hiện đại đã được phát minh để phục vụ cho việc ứng dụng các thành tựu của nuôi cấy mô tế bào thực vật vào thực tiễn sản xuất GS.TS Mai Xuân Lương Khoa Sinh học Công nghệ Sinh học thực vật - 15 - CHƯƠNG II PHÒNG THÍ NGHIỆM NUÔI CẤY MÔ TẾ BÀO THỰC VẬT Ở các cơ sở nghiên cứu và sản xuất có sử dụng kỹ thuật nuôi cấy mô khác nhau tùy thuộc vào hoàn cảnh thực tế... trên GS.TS Mai Xuân Lương Khoa Sinh học Công nghệ Sinh học thực vật - 32 - II NHÂN GIỐNG BẰNG CON ĐƯỜNG PHÁT SINH PHÔI VÔ TÍNH Ở thực vật bậc cao phôi là sản phẩm tự nhiên của quá trình thụ tinh trong sinh sản hữu tính Tuy nhiên, phôi cũng có thể hình thành từ các tế bào soma qua quá trình nuôi cấy in vitro Phôi loại này được gọi là phôi vô tính (somatic embryos) Phát sinh phôi vô tính là sự phát triển... phải có hệ thống nhà kính, vườm ươm để trồng cây lấy nguyên liệu nuôi cấy và cây tái sinh trong ống nghiệm 2 Các thiết bò chủ yếu của phòng thí nghiệm nuôi cấy mô thực vật Một phòng thí nghiệm nuôi cấy mô thực vật cần có các trang thiết bò chủ yếu sau đây: GS.TS Mai Xuân Lương Khoa Sinh học Công nghệ Sinh học thực vật - 25 - Rất cần Tùy theo nhu cầu PHÒNG RỬA VÀ NƯỚC CẤT: + Máy cất nước một lần 12-20l/h... ttrong cơ thể thực vật đều có thể dùng làm mô cấy Tuy vậy, các mô còn non như mô phân sinh ngọn, tượng tầng, chóp rễ, phôi đang phát triển, thòt quả non, lá non, cuống hoa, đế hoa, mô phân sinh đốt khi nuôi cấy trong môi trường chứa một lượng phytohormone thích hợp đều có khả năng tạo mô sẹo hoặc tái sinh cây con Thông thường, để bắt GS.TS Mai Xuân Lương Khoa Sinh học Công nghệ Sinh học thực vật - 24 -... Microtome và các dụng cụ để quan sát tế bào học PHÒNG SÁNG + các giàn đèn huỳnh quang 3000-4000 + Máy lắc ngang khoảng 100 vòng/phút lux + Các dụng cụ nuôi cấy tế bào đơn + Máy điều hòa nhiệt độ GS.TS Mai Xuân Lương Khoa Sinh học Công nghệ Sinh học thực vật - 26 - CHƯƠNG III CÁC PHƯƠNG PHÁP NUÔI CẤY MÔ I NUÔI CẤY ĐỈNH SINH TRƯỞNG Mô phân sinh đỉnh chứa những tế bào đỉnh sinh trưởng và được bao bọc bởi một... Mầm lá sinh trưởng nhanh theo chiều dài Do sự sinh trưởng xảy ra không đều nên lá mầm tự cong lên phía đỉnh Sau khi lá được tách ra lại xảy ra sự phân phối lại sự phân chia tế bào, kết quả là thể tích của đỉnh sinh trưởng được khôi phục nhanh chóng và sự hình thành lá mới lại bắt đầu GS.TS Mai Xuân Lương Khoa Sinh học Công nghệ Sinh học thực vật - 27 - Ở mỗi nách lá đều có chồi nách Chồi nách thực chất... hoạt tính sinh học và vào nghiên cứu lý luận di truyền thực vật bậc cao Những hiểu biết cơ bản về đời sống của mô, của tế bào tách rời trong môi trường nhân tạo, về nhu cầu của chúng đối với nguồn carbon, dinh dưỡng khoáng, vitamin, phytohormone những kỹ thuật cơ bản để tách, nuôi cấy, điều khiển sự phân hóa từ các bộ phận khác nhau GS.TS Mai Xuân Lương Khoa Sinh học Công nghệ Sinh học thực vật - 14... tế bào này sẽ tạo ra được những cây có tính di truyền đã biến đổi Quy trình tạo phôi vô tính được xác lập đối với từng kiểu gen Thông thường, quy trình này bao gồm các giai đoạn sau đây: GS.TS Mai Xuân Lương Khoa Sinh học Công nghệ Sinh học thực vật - 33 - + Giai đoạn 1: Chọn cây giống có vật liệu nuôi cấy thích hợp: Việc chọn nguồn vật liệu nuôi cấy là quyết đònh quan trọng nhất và đòi hỏi sự phân tích... để đáp lại tác dụng của các chất tạo vết thương và các chất kích thích sinh trưởng nội sinh hoặc được bổ sung vào môi trường Các mẫu cấy từ hầu như tất cả các cấu trúc hoặc bộ phận của thực vật: cành, rễ, lá, các cơ quan dự trữ hoặc quả đều được sử dụng để tạo callus Cấy GS.TS Mai Xuân Lương Khoa Sinh học Công nghệ Sinh học thực vật - 35 - chuyền liên tục với khoảng cách ba hoặc bốn tuần từ các đám... Gautheret đã sử dụng thành công chất này và các vitamin GS.TS Mai Xuân Lương Khoa Sinh học Công nghệ Sinh học thực vật - 12 - nhóm B nói trên để kích thích sinh trưởng mô sẹo của cây cà rốt và duy trì sinh trưởng của mô sẹo này trong thời gian vô hạn trên môi trường thạch Năm 1941 Overbeck chứng minh tác dụng kích thích sinh trưởng của nước dừa trong nuôi cấy phôi cây họ cà (Dacura); và sau đó, năm 1948, . TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT F 7 G GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC THỰC VẬT GS.TS. MAI XUÂN LƯƠNG 2005 Công nghệ Sinh học thực vật - 1 - MỤC LỤC MỤC. Khoa Sinh học Công nghệ Sinh học thực vật - 4 - truyền thực vật, các cơ chế sinh tổng hợp ở thực vật, sinh lý phát triển, vai trò của phytohormone trong đời sống thực vật và nhiều vấn đề sinh. chất kích thích sinh trưởng thực vật đầu tiên là IAA, năm 1939 Gautheret đã sử dụng thành công chất này và các vitamin GS.TS. Mai Xuân Lương Khoa Sinh học Công nghệ Sinh học thực vật - 12 - nhóm