Tìm hiểu chung về công nghệ tế bào thực vật

Các vấn đề xoay quanh lĩnh vực công nghệ tế bào thực vật. 1. Lịch sử phát triển của công nghệ tế bào thực vật. 2. Khái niệm chung về công nghệ tế bào thực vật. 3. Các lĩnh vực của công nghệ tế bào thực vật: Nuôi cấy mô tế bào thực vật Nuôi cấy và dung hợp tế bào trần Nuôi cấy chuyển gen vào thực vật 4. Ứng dụng 5. Thành tựu và ý nghĩa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP Báo cáo tiểu luận môn: Tế bào học • Tên đề tài: “ Tìm hiểu chung về công nghệ tế bào thực vật” • GVHD: Nguyễn Thị Hải Hà • SVTH: Nhuyễn Thị Thùy Dương Phạm Trung Thành ĐẶT VẤN ĐÊ • Công nghệ sinh học trở thành ngành công nghệ ứng dụng phát triển mạnh mẽ và là ngành khoa học mũi nhọn của thế kỷ 21 • Công nghệ tế bào là những hướng phát triển quan trọng của ngành công nghệ sinh học và đem lại hiệu quả khoa học - kinh tế và rất triển vọng cho sự phát triển của loài người Đặc biệt là công nghệ tế bào thực vật MỤC LỤC : I Sơ lược về công nghệ tế bào thực vật II Các lĩnh vực của Công nghệ tế bào thực vật Công nghệ tế bào thực vật III Ứng dụng của công nghệ tế bào thực vật IV Thành tựu – ý nghĩa I Sơ lược về công nghệ tế bào thực vật Lịch sử phát triển - Năm 1902: Nhà sinh lý thực vật người Đức Haberlandt là người đầu tiên đề xuất phương pháp nuôi cấy mô – tế bào thực vật để chứng minh tính toàn của tế bào dựa thuyết tế bào của Schleiden Schwann - Giai đoạn 1930 – 1950: giai đoạn nghiên cứu sinh lý - Giai đoạn nghiên cứu phát sinh hình thái: 1950 – 1960 - Giai đoạn triển khai nuôi cấy mô tế bào thực vật từ 1960 đến • Ở Việt Nam: - Nuôi cấy mô tế bào thực vật được phát triển sau chiến tranh năm 1975 - Phòng thí nghiệm về nuôi cấy mô tế bào thực vật đầu tiên xây dựng tại viện sinh vật học, viện Khoa học Việt Nam bà Lê Thị Muội đứng đầu - Đến nước ta đã có rất nhiều phòng thí nghiệm về nuôi cấy mô tế bào được xây dựng - Có rất nhiều đối tượng giống được sản xuất theo quy trình hiện đại của công nghệ tế bào thực vật Cấu trúc tế bào thực vật Hình 1.1 Cấu trúc điển hình của tế bào thực vật Khái niệm về công nghệ tế bào thực vật • Khái niệm: Công nghệ tế bào thực vật là ngành khoa học thực nghiệm nghiên cứu về nuôi cấy, điều khiển và biến đổi vật chất di truyền tế bào hoặc mô thực vật nhằm tạo sản phẩm mới, các giống trồng ưu việt phục vụ cho mục đích của người • Cơ sở khoa học của công nghệ tế bào thực vật: - Dựa tính toàn của tế bào - Sự trẻ hóa - Sự phân hóa và phản phân hóa của tế bào Hình 1.2 Sự phân hóa và phản phân hóa tế bào II Các lĩnh vực của công nghệ tế bào thực vật • Các lĩnh vực của CNTB TV: CN nuôi cấy mô – tế bào, nuôi cấy và dung hợp tế bào trần, chuyển gen thực vật… • Các điều kiện và thiết bị dùng phòng thí nghiệm công nghệ tế bào thực vật: - Các phòng thí nghiệm: phòng chuẩn bị và giữ môi trường, phòng cấy, phòng nuôi mẫu, phòng hấp sấy khử trùng - Các thiết bị: Tủ sấy, thiết bị khử trùng, tủ lạnh, máy cất nước, cân phân tích, cân kỹ thuật, ống đong, pipet, nồi nấu môi trường, bể rửa chai lọ… - Điều kiện về môi trường: ánh sáng, chất lượng ánh sáng, nhiệt độ, môi trường hóa học ( môi trường khoáng bản), các chất bổ sung ( nước dừa, nguồn C, Vitamin, chất điều hòa sinh trưởng…) Nuôi cấy mô - tế bào thực vật • Đặc điểm: Nuôi cấy mô - tế bào thực vật là kĩ thuật cho phép nuôi cấy dễ dàng những tế bào thực vật hay mô phân sinh sạch bệnh môi trường nhân tạo thích hợp để tạo những khối tế bào hay những hoàn chỉnh ống nghiệm • Cơ sở sinh lí: dựa tính toàn năng, và sự phân hóa – phản phân hóa của tế bào Hình 2.1 Nuôi cấy mô tế bào thực vật ở lan • Các yếu tố đảm bảo thành công công nghệ nuôi cấy mô – tế bào thực vật: đảm bảo điều kiện vô trùng; phòng thí nghiệm phải chuyên hóa cao; chọn đúng môi trường và chuẩn bị môi trường đúng cách; chọn mô cấy – xử lí mô cấy thích hợp trước và sau cấy Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level • Các bước kĩ thuật nuôi cấy mô TB Thực vật: Tạo vật liệu khỏi đầu  Giai đoạn nhân nhanh  giai đoạn tạo hoàn chỉnh  Giai đoạn Hình 2.2 Quy trình Nhân giống hoa Dã yên thảo phương pháp nuôi cấy mô • Sơ lược các kĩ thuật dùng nuôi cấy mô – tế bào thực vật: Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level +) Nuôi cấy phôi +) Nuôi cấy mô và quan tách rời +) Nuôi cấy mô phân sinh +) Nuôi cấy bao phấn +) Nuôi cấy tế bào đơn Hình 2.3 Nhân giống Hải Đường pp Nuôi cấy phôi Hình 2.4 Nhân giống Hải Đường pp Nuôi cấy mô và quan tách rời 10 • Ứng dụng: Cho nhân giống với quy mô lớn, sản xuất Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level giống sạch mầm bệnh, lập ngân hàng gen thực vật… Hình 2.6 Nuôi cấy mô sâm Ngọc Linh Hình 2.5 Nhân nhanh giống lan nuôi cấy bao phấn Hình 2.7 Nuôi cấy mô Lan Hồ Điệp 11 Nuôi cấy và dung hợp tế bào trần • Tế bào trần: (protoplast) là tế bào thực vật bị tách bỏ thành tế bào (bởi xử lý enzyme) chỉ còn phần nguyên sinh chất, nhân, các quan tử khác và màng sinh chất là ranh giới phân biệt bên và bên ngoài tế bào trần • Dung hợp tế bào trần: là sự hợp nhất của các tế bào soma không có thành tế bào của các cá thể hoặc các loài khác và sau đó tái sinh lai từ các tế bào đã dung hợp • Cơ sở tế bào học của dung hợp tế bào trần: - Nếu dung hợp xảy tế bào chất và quan vẫn giữ nguyên thì gọi là thể lai tế bào chất (Cybrid) - Còn trường hợp tế bào chất và nhân được dung hợp thì tạo thành tế bào lai thực sự (Hybrid) Hinh 2.8 Tế bào trần và dung hợp tế bào trần 12 • Phương pháp tách tế bào trần: +) Tách bằng học: nghiền nhỏ nhu mô thịt lá cho vào dịch co nguyên sinh khiến tế bào chất bị co nhỏ lại  cho vào dịch phản co nguyên sinh làm dãn nỏ đột ngột làm đẩy phần nguyên sinh chất qua thành tế bào thu được tế bào trần +) Tách bằng enzyme: pectinase, hemicelolase, cellulose +) Phương pháp hỗn hợp: dùng học và enzyme • Phương pháp dung hợp: - Dung hợp tự phát - Dung hợp bằng điện • Ứng dụng: - Chọn dòng tế bào - Lai vô tính các tế bào thực vật - Biến nạp di truyền, đưa các quan từ virus DNA ngoại lại vào tế bào thực vật - Là hệ thống lý tưởng cho nghiên cứu sinh tổng hợp thành tế bào 13 • Các bước bước nuôi cấy tế bào trần: Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level Hình 2.9 Các bước nuôi cấy tế bào trần Hình 2.10 quy trình dung hợp tế bào trần ở cà chua – khoai tây 14 Chuyển gen thực vật • Chuyển gen thực vật: là phương pháp xách định gen đích (gen cần chuyển) vào tế bào nhận( mô sẹo, phôi soma, tế bào trần) bằng phương pháp chuyển gen trực tiếp hoặc gián tiếp Sau đó tái sinh tế bào nhận gen để tạo hoàn chỉnh Cuối cùng phải chứng minh được sự có mặt của gen đích chuyển và nó có hoạt động được ở chuyển gen không • Phương pháp chuyển gen: trực tiếp hoặc gián tiếp +) Trực tiếp: chuyển bằng hóa chất, bằng xung điện, chuyển bằng súng bắn gen, vi tiêm, qua ống phấn Hình 2.11 súng bắn gen Hình 2.12 Máy chuyển gen xung điện 15 +) Gián tiếp: chuyển gen nhờ vi khuẩn Agrobecterium tumefaciens; chuyển gen nhờ virus Hình 2.13 Phương pháp chuyển gen nhờ vi khuẩn Agrobacterium * Ứng dụng: chuyển gen kháng sâu, chuyển gen kháng thuốc diệt cỏ, chuyển kháng virus gây bệnh Hình 2.14 Ngô, đu đủ chuyển gen kháng sâu 16 III Các hướng ứng dụng của công nghệ tế bào thực vật • Ứng dụng của công nghệ tế bào thực vật nhân giống trồng: tính khả thi rộng, tốc độ nhân giống cao, có tiềm công nghệ hóa cao, trì và nhân nhanh các kiểu gen quý hiếm, nhân nhanh và trì các các thể đầu dòng tốt, nhân nhanh và kinh tế các giống trồng hiệu quả cao • Ứng dụng sản xuất sinh khối tế bào • Ứng dụng công nghệ tế bào thực vật tạo giống trồng: nhờ có công nghệ tế tế bào thực vật mà nhiều giống trồng mới được tạo cung cấp nhiều giá trị cho kinh tế cũng nhu cầu sử dụng của người • Ứng dụng bảo tồn nguồn gen: xây dựng quy trình chuẩn cho bảo tồn invitro phù hợp với từng loài cây, nghiên cứu chức gen, lập bản đồ gen… 17 IV Thành tựu – Ý nghĩa • Trên thế giới: - Hằng năm đã nhân giống được 50 triệu giống, nhiên mới đáp ứng được khoảng 20% nhu cầu sản xuất - Là một quốc gia non trẻ, thành lập cách 60 năm Israel hiện là một những quốc • Ở Việt Nam: - Hoàn thiện quy trình nhân nhanh các loại cây: +) Nhân giống lâm nghiệp: Bạch đàn, keo, Trầm Hương, Hông, Tếch… +) Nhân giống công nghiệp: cao su, chè, cà phê,mía … gia đứng đầu thế giới về lĩnh vực công nghệ sinh học và vượt bậc so với các nước phát triển khác +) Nhân giống nông nghiệp: cà chua, khoai tây, … +) Nhân giống ăn quả: dâu tây, cam, chanh… +) Cây dược liệu: Ba Kích, Lan Kim tyến, Sâm Ngọc Linh… Tại châu phi: Sudan tăng diện tích trồng BT gần 50% - Bangladesh lần đầu tiên đưa cà tím vào trồng năm 2014 - Tạo giống trồng mới: có hiệu quả giá trị cao - Năm 1978: Thành công đầu tiên về nuôi cấy bao phấn lúa và thuốc lá - Năm 2014: đưa giống Ngô HT và IR vào trồng - Năm 2009 bằng kỹ thuật vi nhân giống in vitro các nhà khoa học thế giới đã thành công việc nhân nhanh nhiều thuốc quí hiếm Phyllanthus urinaria hay Givotia rottleriformis 18 Hình 3.1 Nhân nhanh giống Trầm Hương Hình 3.2 Xây dựng bộ sưu tập Lan Rừng Hình 3.3 Phát hiện loài mới 19 Ý nghĩa: 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO http://baigiang.violet.vn/present/show/entry_id/4300881 http:// sukien.vast.vn/40nam/index.php/thanh-tuu/thanh-tuu-noi-bat/1743-thanh-tuu-nghien-cuu-khoa-hoc-noi-bat-cua-vien-sinh-hoc-n hiet-doi http://vafs.gov.vn/vn/2005/07/mot-so-ket-qua-ung-dung-cong-nghe-sinh-hoc-trong-nhan-giong-cay-lam-nghiep http://123doc.org/document/68448-cai-tao-giong-cay-trong-bang-phuong-phap-nuoi-cay-va-dung-hop-te-bao-tran.htm Dodds J.H và Robert L.W., 1999, Experiment in plant tissue culture Cambridge University Press, Razan MK 1994 An introduction to plant tissue culture Oxford & IBH Publishing Co Pvt Ltd New Delhi Lê Văn Hoàng, 2004,Các quá trình và thiết bị Công nghệ sinh học Công nghiệp, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội Trần Văn Minh, 1999, Công nghệ tế bào thực vật, Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh- Trường ĐH Nông Lâm Nguyễn Đức Thành, 2000, Nuôi cấy mô tế bào thực vật nghiên cứu ứng dụng, Nhà xuất bản nông nghiệp Hà Nội 10.Trần Thị Xô, Nguyễn Thị Lan, 2004, Cơ sở di truyền công nghệ gen, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật 11.Vũ Văn Vụ, Nguyễn Mộng Hùng, Lê Hồng Điệp,2005, Công Nghệ Sinh Học, Tập Hai Công Nghệ Sinh Học Tế Bào, Nhà xuất bản Giáo Dục, 21 22 ... : I Sơ lược về công nghệ tế bào thực vật II Các lĩnh vực của Công nghệ tế bào thực vật Công nghệ tế bào thực vật III Ứng dụng của công nghệ tế bào thực vật IV Thành... của công nghệ tế bào thực vật Cấu trúc tế bào thực vật Hình 1.1 Cấu trúc điển hình của tế bào thực vật Khái niệm về công nghệ tế bào thực vật • Khái niệm: Công nghệ. .. kinh tế các giống trồng hiệu quả cao • Ứng dụng sản xuất sinh khối tế bào • Ứng dụng công nghệ tế bào thực vật tạo giống trồng: nhờ có công nghệ tế tế bào thực vật