Từ xa xưa ông cha ta đã biết nhân giống cây trồng bằng phương pháp vô tính truyền thống giâm, chiết, ghép, …
1 I. Phần Mở Đầu • Khái niệm về nhân giống invitro • Nuôi cấy mô tế bào thực vật là phạm trù khái niệm chung cho tất cả các loại nguyên liệu nuôi cấy thực vật hoàn toàn sạch vi sinh vật trên môi trường nhân tạo, trong điều kiện vô trùng. • Nhân giống vô tính invitro là quá trình sản xuất một lượng lớn cây hoàn chỉnh từ các bộ phận cơ quan như: Chồi, mắt ngủ, vảycủ, thân lá … của cây mẹ ban đầu thông qua kỹ thuật nc in vitro. Nhóm 1:Nhân giống vô tính invitro 2 2. Tính cấp thiết của phương pháp nhân giống vô tính in vitro: • Từ xa xưa ông cha ta đã biết nhân giống cây trồng bằng phương pháp vô tính truyền thống giâm, chiết, ghép, … • Nhưng các biện pháp đó ngày càng bộc lộ nhiều hạn chế : giống được nhân nhiều lần bị thoái hóa giống, mắc nhiều bệnh hơn, năng suất giảm, phân ly … 3 • Bằng biện pháp nhân giống invitro, với công nghệ vô trùng cao đã khắc phục được những hạn chế trên, nâng cao năng suất chất lượng của giống cây trồng cả về giá trị nông học và giá trị thương phẩm. • Vì vậy việc nghiên cứu, phát triển nhân giống invitro ngày nay là rất quan trọng cần được chú trọng đầu tư. 4 3. Ưu điểm của phương pháp nhân giống invitro • Có hệ số nhân rất cao • Có thể nhân giống ở quy mô công nghiệp, đặc biệt đối với các đối tượng khó nhân bằng các phương pháp thông thường. • Chủ động giống trong sản xuất • Tạo ra các giống cây trồng sạch bệnh • VD: khoai tây, dứa… 5 4. Nhược điểm của phương pháp invitro • Chi phí cao hơn so với các phương pháp nhân giống vô tính khác nên khó cạnh tranh. • Một số cây rất dễ bị biến dị khi nhân giống invitro. • Nhân giống invitro không thể áp dụng trên tất cả các đối tượng. 6 II. Cơ sở khoa học • Dựa vào tính toàn năng của tế bào thực vật. • Theo quan điểm của sinh học hiện đại: tính toàn năng của tế bào thực vật tế bào là tế bào chứa đầy đủ lượng thông tin di truyền cần thiết của cơ thể thực vật. • 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 lĩnh vực sinh lý thực vật và di truyền học phân tử: 7 • 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). 8 • 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. 9 • 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. 10 • III. CÁC BƯỚC THỰC HIỆN Bước 1: Nuôi cấy khởi động Bước 2: Nhân nhanh Bước 3: Tạo cây invitro Bước 4: chuyển ra môi trường tự nhiên Bước 0: Chọn lọc cây mẹ Lấy mẫu Cây huấn luyện giai đoạn đầu(vườn ươm) Trồng cây ra đất Khử trùng vào mẫu Mt ra rễ Chọn cây đạt y/c Ngoại cảnh thích hợp Gía thể trồng Chăm sóc Mt phát sinh h/t [...]... thích hình thành phôi vô tính nhưng ức chế quá trình phân hóa và phát triển tiếp theo của phôi 18 Từ việc tạo phôi vô tính người ta đã sản xuất hạt nhân tạo từ phôi vô tính • Nguyên liệu: Các Polyme sinh học Phôi vô tính Môi trường dinh dưỡng tạo hạt nhân tạo Thường sử dụng polyme tự nhiên Alginate để tạo hạt nhân tạo • Cách thực hiện: • + Dùng polyme bao gói 1 phôi vô tính với 1 thể tích nhất... loa kèn,… 3 Tạo phôi vô tính • Tương tự như tạo chồi bất định, nhưng phôi vô tính có cấu trúc lưỡng cực bao gồm cả chồi mầm và rễ mầm • Phôi vô tính có thể tái sinh thành cây hoàn chỉnh hoặc sử dụng làm nguyên liệu sản xuất hạt giống nhân tạo 17 Sự hình thành phôi vô tính có 2 bước: Bước 1: phân hóa tế bào có khả năng phát sinh phôi ( thường là các tế bào nhỏ, nhân lớn nhiều hạch nhân, không có không... mô để nhân nhanh các giống cây 26 • - Takayama và Miasawa là những người đầu tiên sử dụng bioreactor vào nhân giống cây trồng: nhân củ siêu nhỏ khoai tây, củ giống hoa ly, hoa lan hồ điệp • - Công nghệ này cho phép nhân nhanh vô hạn các giống cây trồng nhờ thiết bị bioreactor hoàn toàn tự động hóa • VD: 1 bioreactor vibro-mixer trang bị với các ống silicone có khả năng sản xuất 100.000 phôi vô tính. .. Tạo củ invitro: khoai tây, lily - Tạo phôi soma: cà phê, cao su VD: Hệ thống bioreactor nuôi cấy rễ tơ nhân sâm Hàn Quốc Tổng hợp lượng lớn sinh khối tảo Các bioreactor ứng dụng trong công nghiệp 30 V Ứng dụng 1 Trong nông nghiệp • Sản xuất nhanh chóng các giống cây trồng đáp ứng được nhu cầu về cây giống cao trong trồng trọt • Giống là một khâu rất quan trọng trong sản xuất nông nghiệp Công tác giống. .. gen, bảo quản quỹ gen, lai tạo, tuyển chọn, thử nghiệm giống và nhân giống 31 • 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 • VD: chuối, khoai tây… • Nhân giống ổn định chất lượng, năng suất cao phẩm chất tốt • VD: Các cây trồng chuyển gen, con lai F1… • Tạo giống sạch bệnh chống chịu với môi trường • VD: khoai... giúp hạt nhân tạo dễ dàng bảo quản và nảy mầm khi cần thiết Kitto và Janick, đặt hạt cây cà rốt trên khay có chứa 25% polyoxyethylene để làm mất nước và khi làm ướt lại thì hạt được tái sinh thành cây hoàn chỉnh 21 Chú ý • Hệ thống sản xuất hạt nhân tạo phải được cơ giới hóa và không phụ thuộc vào những thiết bị đắt tiền và nhất là thỏa mãn yêu cầu vô trùng 4 Ngoài ra còn có phương pháp nhân giống qua... số lá, chiều cao cây, bộ rễ…) • Có giá thể sạch, tơi xốp, thích hợp để tiếp nhận cây con in vitro • Chủ động điều chỉnh hàm lượng dinh dưỡng, ẩm độ, ánh sáng trong vườn ươm 15 IV CÁC PHƯƠNG THỨC NHÂN GIỐNG VÔ TÍNH 1 Hoạt hoá chồi nách Cây phát triển trực tiếp từ chồi đỉnh hoặc chồi nách, hay xảy ra khi nuôi cấy cây 2 lá mầm: khoai tây, hoa cúc,… Tạo cụm chồi từ chồi đỉnh hoặc chồi nách, hay gặp với cây... tạo cây in vitro hoàn chỉnh • Để tạo rễ cho chồi phải cấy chuyển từ môi trường nhân nhanh sang môi trường ra rễ • Môi trường ra rễ thường bổ sung 1 lượng nhỏ auxin Tuy nhiên có một số chồi có thể phát sinh rễ ngay chuyển từ môi trường nhân nhanh sang môi trường không chứa chất điều tiết sinh trưởng • Đối với cac phôi vô tính thường chỉ gieo trên môi trường không chứa chất điều tiết sinh trưởng hoặc... hóa và không phụ thuộc vào những thiết bị đắt tiền và nhất là thỏa mãn yêu cầu vô trùng 4 Ngoài ra còn có phương pháp nhân giống qua tạo củ in vitro 22 Những công nghệ nới trong vi nhân giống cây trồng 1 Công nghệ vi nhân giống quang tự dưỡng Nghiên cứu tập trung vào vấn đề nuôi cấy mô trên môi trường không có đường nhưng được điều khiển chủ động chế độ ánh sáng và cung cấp CO2 VD: Phòng công nghệ tế... công nghiệp • Dây chuyền sản xuất nhân nhanh các giống hoa cây cảnh phục vụ cho thị trường • VD: Nhờ nuôi cấy mô vào sản xuất các giống hoa như: tuylip, đồng tiền, hoa ly ở Hà Lan Sản xuất hoa lan ở Trung Quốc, đồng tiền ở Việt Nam, Cẩm Chướng … • Cây hoa cẩm chướng đang ra hoa trong ống nghiệm - in vitro flowering of Dianthus caryophyllus L 33 • Dây chuyền sản xuất giống cây con cung cấp cho thị trường, . Nhóm 1 :Nhân giống vô tính invitro 2 2. Tính cấp thiết của phương pháp nhân giống vô tính in vitro: • Từ xa xưa ông cha ta đã biết nhân giống. dòng vô tính sạch bệnh ở các cây nhân giống vô tính. 9 • 7. Khả năng dùng chồi nách, các thể chồi protocorm vào nhân giống vô tính với