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

• Công nghệ sinh học đang trở

thành 1 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 1 trong những

hướng phát triển quan trọng của

ngành công nghệ sinh học và đang

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

2

ĐẶT VẤN ĐỀ

Công nghệ tế

bào thực vật

I Sơ lược về công nghệ tế bào

thực vật

II Các lĩnh vực của Công nghệ

tế bào thực vật

III Ứng dụng của công nghệ tế

bào thực vật

IV Thành tựu – ý nghĩa

MỤC LỤC :

I Sơ lược về công nghệ tế bào thực vật.

1 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 năng của tế bào

dựa trên 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 nay.

• Ở Việt Nam:

- Nuôi cấy mô tế bào thực vật được phát triển ngay 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 do bà Lê Thị Muội đứng đầu.

- Đến nay nước ta đã có rất nhiều phòng thí nghiệm về nuôi cấy mô tế bào được xây dựng.

- Có rất nhiều đối tượng cây giống được sản xuất theo quy trình hiện đại của công nghệ tế bào thực vật.

4

2 Cấu trúc tế bào thực vật

Hình 1.1 Cấu trúc điển hình của 1 tế bào thực vật

3 Khái niệm về công nghệ tế bào thực vật.

• Khái niệm: Công nghệ tế bào thực vật là

1 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 ra sản phẩm mới, các giống

cây trồng ưu việt phục vụ cho mục đích

của con người.

• Cơ sở khoa học của công nghệ tế bào

thực vật:

- Dựa trên tính toàn năng 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

6

II Các lĩnh vực của công

• 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 trong 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 cơ bản), các chất bổ sung ( nước dừa, nguồn C, Vitamin, chất điều hòa sinh trưởng…).

1 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 trong

môi trường nhân tạo thích hợp để

tạo ra những khối tế bào hay

những cây hoàn chỉnh trong ống

nghiệm

• Cơ sở sinh lí: dựa trên tính toàn

năng, và sự phân hóa – phản phân

hóa của tế bào Hình 2.1 Nuôi cấy mô tế bào thực vật ở cây lan

8

• Các yếu tố đảm bảo thành công

trong 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 khi cấy

• Các bước trong kĩ thuật nuôi cấy mô

TB Thực vật: Tạo vật liệu khỏi đầu 

Giai đoạn nhân nhanh  giai đoạn tạo

cây hoàn chỉnh  Giai đoạn ra cây

Hình 2.2 Quy trình Nhân giống cây hoa Dã yên thảo bằng phương pháp nuôi cấy mô

• Sơ lược các kĩ thuật dùng trong nuôi

cấy mô – tế bào thực vật:

+) Nuôi cấy phôi

+) Nuôi cấy mô và cơ quan tách rời

+) Nuôi cấy mô phân sinh

+) Nuôi cấy bao phấn

+) Nuôi cấy tế bào đơn

Hình 2.3 Nhân giống cây Hải Đường bằng pp Nuôi cấy phôi

Hình 2.4 Nhân giống cây Hải Đường bằng pp Nuôi cấy mô và cơ quan tách rời 10

• Ứng dụng: Cho nhân giống với

quy mô lớn, sản xuất cây 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 bằng nuôi

cấy bao phấn

2 Nuôi cấy và dung hợp tế bào trần.

• Tế bào trần: (protoplast) là tế bào thực vật bị tách bỏ

thành tế bào (bởi 1 xử lý enzyme) chỉ còn phần

nguyên sinh chất, nhân, các cơ quan tử khác và màng

sinh chất là ranh giới phân biệt bên trong 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 nhau và sau đó tái sinh cây lai từ các tế bào

đã dung hợp.

• Cơ sở tế bào học của dung hợp tế bào trần:

- Nếu dung hợp xảy ra tế bào chất và cơ 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 cơ 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 cơ

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 cơ 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

• Các bước bước nuôi cấy tế bào

trần:

Hình 2.9 Các bước nuôi cấy tế bào trần Hình 2.10 quy trình dung hợp tế bào trần ở

cây cà chua – khoai tây.

14

3 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 cây hoàn chỉnh

Cuối cùng phải chứng minh được sự

có mặt của gen đích trong cây

chuyển và nó có hoạt động được ở

trong cây 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

* Ứng dụng: chuyển gen kháng sâu, chuyển gen kháng thuốc diệt cỏ,

chuyển cây kháng virus gây bệnh

+) Gián tiếp: chuyển gen nhờ vi khuẩn

Agrobecterium tumefaciens; chuyển gen nhờ

III Các hướng ứng dụng của công nghệ tế bào thực vật

• Ứng dụng của công nghệ tế bào

thực vật trong nhân giống cây

trồng: tính khả thi rộng, tốc độ

nhân giống cao, có tiềm năng công

nghệ hóa cao, duy trì và nhân

nhanh các kiểu gen quý hiếm, nhân

nhanh và duy trì các các thể đầu

dòng tốt, nhân nhanh và kinh tế

các giống cây trồng hiệu quả cao.

• Ứng dụng sản xuất sinh khối tế

bào

• Ứng dụng công nghệ tế bào thực

vật trong tạo giống cây trồng: nhờ

có công nghệ tế tế bào thực vật mà nhiều giống cây trồng mới được tạo

ra cung cấp nhiều giá trị cho kinh tế cũng như nhu cầu sử dụng của con người.

• Ứng dụng trong bảo tồn nguồn

gen: xây dựng quy trình chuẩn cho

bảo tồn invitro phù hợp với từng loài cây, nghiên cứu chức năng gen, lập bản đồ gen…

IV Thành tựu – Ý nghĩa.

• Trên thế giới:

- Hằng năm đã nhân giống được 50 triệu cây giống, tuy

nhiên mới đáp ứng được khoảng 20% nhu cầu sản xuất.

- Là một quốc gia non trẻ, thành lập cách đây 60 năm

nhưng Israel hiện là một trong những quốc gia đứng

đầu thế giới về lĩnh vực công nghệ sinh học và vượt

bậc so với các nước phát triển khác.

Tại châu phi: Sudan tăng diện tích trồng bông BT gần

50%.

- Bangladesh lần đầu tiên đưa cà tím vào trồng năm

2014.

- Năm 2009 bằng kỹ thuật vi nhân giống in vitro các nhà

khoa học trên thế giới đã thành công trong việc nhân

nhanh nhiều cây thuốc quí hiếm như Phyllanthus urinaria

hay cây Givotia rottleriformis.

• Ở Việt Nam:

- Hoàn thiện quy trình nhân nhanh các loại cây:

+) Nhân giống cây lâm nghiệp: Bạch đàn, keo, Trầm Hương, Hông, Tếch…

+) Nhân giống cây công nghiệp: cao su, chè, cà phê,mía

- Tạo giống cây trồng mới: có hiệu quả giá trị cao

- Năm 1978: Thành công đầu tiên về nuôi cấy bao phấn cây lúa và thuốc lá.

- Năm 2014: đưa 2 giống Ngô HT và IR vào trồng

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

Ý nghĩa:

20

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 http://baigiang.violet.vn/present/show/entry_id/4300881.

sukien.vast.vn/40nam/index.php/thanh-tuu/thanh-tuu-noi-bat/1743-thanh-tuu-nghien-cuu-khoa-hoc-noi-bat-cua-vien-si nh-hoc-nhiet-doi

.

4 http://123doc.org/document/68448-cai-tao-giong-cay-trong-bang-phuong-phap-nuoi-cay-va-dung-hop-te-bao-tran.htm.

5 Dodds J.H và Robert L.W., 1999, Experiment in plant tissue culture Cambridge University Press,

6 Razan MK 1994 An introduction to plant tissue culture Oxford & IBH Publishing Co Pvt Ltd New Delhi.

7 Lê Văn Hoàng, 2004,Các quá trình và thiết bị Công nghệ sinh học trong Công nghiệp, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội

8 Trần Văn Minh, 1999, Công nghệ tế bào thực vật, Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh- Trường ĐH Nông Lâm.

9 Nguyễn Đức Thành, 2000, Nuôi cấy mô tế bào thực vật nghiên cứu và ứng dụng, Nhà xuất bản nông nghiệp Hà Nội 10.Trần Thị Xô, Nguyễn Thị Lan, 2004, Cơ sở di truyền và 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,.