Tiểu luận Ứng dụng kỹ thuật nuôi cấy mô phân sinh đỉnh để làm sạch virus nhằm phục tráng cây trồng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC TIỂU LUẬN CÔNG NGHỆ MÔ VÀ TẾ BÀO THỰC VẬT Chủ đề: Ứng dụng kỹ thuật nuôi cấy mô phân sinh đỉnh để làm virus nhằm phục tráng trồng Giảng viên giảng dạy:PGS.TS Nguyễn Thị Lý Anh Sinh viên thực hiện: Trịnh Thị Trang Lớp: K55CNSHA MSV: 550411 Hà Nội, tháng 11 năm 2012 I Đặt vấn đề Bệnh virus bệnh hại phổ biến trồng (chỉ sau nấm) gây thiệt hại lớn nghiêm trọng người nông dân điều kiện mà bệnh virus xuất nhiều có nguy ảnh hưởng đến an ninh lương thực nước toàn cầu Bệnh virus thường không phát sớm giai đoạn đầu mức độ lây lan cao Bệnh virus thực vật gây thiệt hại lớn làm cho trồng bị chết nhanh chóng mà chúng làm cho bị thối hóa, giảm sức sống, dần tàn lụi Một câu hỏi đặt làm để phục tráng giống bị nhiễm virus, tạo giống bệnh virus cho trồng trọt? Trên thực tế nông nghiệp người chung sống với bệnh virus suốt lịch sử phát triển Con người biết sử dụng cây, củ giống virus cách chọn lọc bố mẹ khỏe mạnh sử dụng làm giống cho vụ sau Nhưng biện pháp tốn kém, không đảm bảo tác hại bệnh virus chưa kiểm sốt Mặt khác, virus khơng thể tiêu diệt, phòng trừ bệnh vi khuẩn, nấm, mà chúng tiềm tàng, tích lũy (do virus kí sinh bắt buộc tế bào kí chủ) làm thối hố giống Do cách loại bỏ virus khỏi bị bệnh Hiện việc áp dụng công nghệ nuôi invitro việc tạo nguồn giống bệnh virus cho hiệu tốt hẳn so với biện pháp truyền thống Đặc biệt việc áp dụng thành công kỹ thuật nuôi cấy meristem để nhân nhanh loại virus khỏi bố mẹ bị nhiễm virus Trong phạm vi tiểu luận nhỏ tìm hiểu Ứng dụng kỹ thuật nuôi cấy mô phân sinh đỉnh để làm virus nhằm phục tráng trồng II Nội dung Virus sống kí sinh tồn tế bào sống, nhiên nghiên cứu White (1934), Limasset Cornuet (1950) Martin (1952) cho thấy: nồng độ virus mô phân sinh đỉnh rể, đỉnh chồi bao thứ không sau tăng dần xa với mơ phân sinh phía Từ ơng đề xuất kĩ thuật nuôi cấy mô phân sinh đỉnh để tạo virus hoàn toàn từ nhiễm bệnh The Mathews 1970, Wang et Hu 1980 đưa giả thuyết không tồn virus meristem sau: - Virus vận chuyển nhờ hệ thống dẫn, nhiên hệ thống khơng có mơ phân sinh đỉnh Mơ phân sinh chồi phác thể chồi tăng trưởng thường chưa liên kết với mơ dẫn truyền cây, chúng thường khơng bị xâm nhiễm virus vốn vào thông qua hệ thống - Trong phân chia, tế bào phân sinh đỉnh không cho phép chép thông tin di truyền virus - Hệ thống vơ hiệu hố vùng meristem mạnh vùng khác - Nồng độ auxin, cytokinin cao đỉnh sinh trưởng ngăn cản q trình chép thơng tin virus Trên thực tế, có nhiều cơng trình nghiên cứu ni cấy mơ phân sinh đỉnh để làm bệnh virus Những cơng trình đạt thành tựu vô to lớn, đáp ứng nhu cầu sản xuất , trồng trọt người Sau vài cơng trình nghiên cứu kỹ thuật ni cấy mô phân sinh đỉnh để làm bệnh virus nhằm phục tráng trồng 1) Đề tài: Nghiên cứu làm virus cho tỏi ta ( Allium Sativum L.) nuôi cấy Meristem PGS.TS Nguyễn Thị Lý Anh ThS Nguyễn Thị Thanh Phương thuộc Viện sinh học nông nghiệp, Đại học Nông nghiệp Hà Nội thực Nội dung: Quy trình ni cấy đỉnh sinh trưởng (meristem) nhằm làm virus cho giống tỏi ta (Allium sativum L.) nghiên cứu thiết lập Các mẫu tỏi bệnh thu thập theo triệu chứng bệnh từ đồng ruộng kiểm tra xác định nhiễm virus thông qua phương pháp: (1) lây nhiễm nhân tạo thị rau muối (Chenopodium album L.); (2) sử dụng RT-PCR để xác định RNA virus Mẫu tỏi củ xử lý với ethanol 70% phút, NaDCC (sodium dichloroisocyanurate) nồng độ 5g/l phút trước tách meristem Môi trường nuôi cấy tái sinh meristem tốt MS + 30g saccarose + 1mg BA/l Kết nghiên cứu để làm virus cho giống tỏi nghiên cứu cần tách meristem kích thước nhỏ 0,3mm, trường hợp tách meristem kích thước nhỏ 1mm mẫu cấy cần ni cấy mơi trường có bổ sung ribavirin nồng độ 20mg/l Chồi tỏi virus tái sinh nhân lên môi trường MS + 30g saccarose + 0,5mg αNAA/l + 2,0mg BA/l, cho hệ số nhân chồi cao (4,08 lần), chồi sinh trưởng tốt (chiều cao chồi đạt 7,55cm) Chồi tái sinh từ callus mơi trường MS + 15g saccarose/l + 10g glucose/l + 5g manitol/l + 2,0mg BA/l cho số chồi tái sinh mẫu 11,67 chồi/mẫu Môi trường tạo rễ in vitro cho tỏi MS + 30g saccarose + 0,5g than hoạt tính/l + 0,5mg αNAA/l, cho tỷ lệ rễ đạt 100%, số rễ trung bình đạt 5,19 rễ/cây sinh trưởng phát triển tốt Đánh giá kết q nghiên cứu: Cơng trình nghiên cứu thực đồng ruộng xã Cổ Bi Đặng Xá, huyện Gia Lâm, Hà Nội Việt Nam có điều kiện thuận lợi để trồng phát triển giống tỏi nhằm đem lại lợi ích kinh tế cao cho người dân Nghiên cứu tìm mơi trường nhân tố phù hợp để làm virus tỏi, giúp sinh trưởng phát triển tốt Hiện nghiên cứu ứng dụng diện tích đất trồng tỏi bà nhân dân đạt kết mong đợi 2) Đề tài: Tẩy virus giống khoai tây KT2 phương pháp nuôi cấy mô phân sinh GS.TS Nguyễn Quang Thạch thuộc Viện sinh học nông nghiệp, Đại học nông nghiệp Hà Nội thực Nội dung: Khoai tây giống nhập từ Hà Lan, Hàn Quốc, bà nông dân trồng vào vụ Đông, từ khoảng cuối tháng 10 đến tháng 12 Sau khoảng 70– 80 ngày thu hoạch, bà lại chọn củ “khoai tây đẹp” cất nhà để làm giống cho vụ sau Đây phương pháp thủ công truyền thống từ xưa phù hợp với điều kiện nhà nông: đơn giản, không tốn tiện lợi Nhưng từ vụ sang vụ kia, giống khoai tây hệ F1, F2, F3 đem trồng phát triển kém, hay bị bệnh dẫn đến suất giảm đáng kể, mà ngun nhân giống bị thối hóa, nhiễm virus già củ bảo quản thô sơ không đảm bảo Là nước nhiệt đới, nên cần từ – 10% khoai tây bị nhiễm virus bắt buộc phải thay giống Nhập giống khoai tây “sạch bệnh” nước ngồi q tốn kém, nằm ngồi khả tài bà nơng dân nên dường cánh cửa sản xuất khép lại dần khơng tìm lối Khoai tây bị bệnh tình trạng chung khơng tránh khỏi Việc tẩy virus kỹ thuật nuôi cấy meristem áp dụng thành công giới qua nghiên cứu Morel G Martin C từ năm 1952 – 1955, Norris D.O (1954), Kasanis B (1957) Tuy nhiên Việt Nam chưa có nhiều nghiên cứu chi tiết quy trình tẩy virus cho khoai tây công nghệ Áp dụng thành tựu giới, GS Thạch cộng nghiên cứu thành cơng quy trình tẩy virus cho khoai tây KT2 GS Thạch giải thích: “Thân thực vật, có khoai tây KT2, có nhiều meristem với kích thước từ 0.1-0.3mm Đây phận sạch, mạch dẫn nên virus khơng xâm nhập vào được” Trong phịng thí nghiệm Viện Sinh học Nơng nghiệp, nhà khoa học tách cắt meristem khoai tây KT2 kính hiển vi, sau tiến hành nuôi cấy mô để phát triển thành khoai tây ống nghiệm Vì meristem khơng có virus mơi trường ni cấy hồn tồn bệnh nên khoai tây KT2 virus 100% có tính trạng ưu việt ban đầu Những khoai tây nuôi cấy mô này, sau thời gian sinh trưởng, ươm mơi trường sạch, an tồn nhà Các nhà khoa học phương pháp ni ống nghiệm, nhân giống cách tạo củ ống nghiệm, từ đem trồng đồng ruộng GS.Thạch cho biết thêm, lợi củ mini sản xuất quanh năm môi trường tự nhiên, giá thành hạ, suất cao dễ bảo quản củ giống Đến Viện sinh học Nơng nghiệp hồn thiện hệ thống sản xuất giống bệnh Đánh giá kết thí nghiên cứu: Chỉ năm, diện tích khoai tây giống xã Bắc Ninh giảm nửa bị bệnh Một số địa phương nhận chuyển giao công nghệ Công ty giống trồng TW, Trung tâm khuyến nơng Thái Bình Ngồi Viện cải tiến phương tiện vận chuyển giống: giao giống gốc cho địa phương, sản xuất củ mini nhà cách ly để nhân lượng lớn đồng thời gian ngắn Đồng thời xây dựng hệ thống sản xuất khoai tây liên hồn từ phịng thí nghiệm đến sở sản xuất chấp nhận quy mô tỉnh để nhân giống đồng loạt số lượng lớn giống thời gian ngắn trái vụ, củ giống đạt tiêu chuẩn quốc tế giá thành hạ 3) Phục tráng thuốc nhờ nuôi cấy đỉnh sinh trưởng Bệnh virus làm giảm suất, chất lượng thuốc lá, mà nguy truyền bệnh cho khỏe năm sau Đặc biệt, thuốc dễ lây lan nhiễm bệnh dễ phát triển thành dịch Mặt khác, virus tiêu diệt, phòng trừ bệnh vi khuẩn, nấm, mà chúng tiềm tàng tích lũy làm thoái hoá giống Cách loại bỏ virus khỏi bị bệnh Làm virus kết hợp với biện pháp trì tính bệnh hai biện pháp nằm phạm vi phục tráng giống Bên cạnh hai nhiệm vụ trì đặc tính giống tính đồng giống, nhiệm vụ chủ yếu công tác phục tráng giống cung cấp hạt giống virus cho sản xuất hạt giống thương mại cung cấp cho người sử dụng.Từ năm 2003-2005, Viện Kinh tế kỹ thuật Thuốc phục tráng giống thuốc C176 K326 nhờ kỹ thuật nuôi cấy đỉnh sinh trưởng Hai giống thuốc C176 K326 hai giống nhập nội từ năm 1990, chúng bắt đầu xuất đặc tính thoái hoá giống lùn đi, nhỏ lại dẫn đến suất thấp Việc phục tráng lại hai giống C176 K326 nhờ nuôi cấy đỉnh sinh trưởng (Meristem) theo phương pháp Murashig Skoog,1962, bình ni cấy đặt Phịng ni cấy Viện KTKTTL, nhiệt độ 20-25oC, chiếu sáng ngày Sau đem ngồi thực nghiệm bố trí theo phương pháp khối ngẫu nhiên đảm bảo tương đương tiêu cao cây, kích thước lá, suất so với giống gốc nhập nội Nhờ dòng thuốc phục tráng, hàng năm trì bồi dục làm vật liệu sản xuất hạt giống Hạt giống thuốc sản xuất theo phương pháp có tiêu chuẩn chất lượng cao tương đương hạt nhập nội Tuy nhiên, giá thành sản xuất hạt giống nước rẻ nhiều so với nhập hạt giống từ nước ngồi 4) Ứng dụng ni cấy đỉnh sinh trưởng hoa lan tạo dòng bệnh Hoa lan giống hoa yêu thích khơng màu sắc, kiểu dáng mà cịn mang nét đẹp sang trọng trang nhã Chính mà nay, nhiều hộ gia đình có thú chơi hoa lan Nguyên nhân trào lưu sống ngày phát triển, nhu cầu tạo góc vườn nhỏ, mang màu xanh thiên nhiên vào nhà người dân ngày cao Với ưu điểm chiếm diện tích, khơng q khó trồng, cho hoa đẹp lại lâu tàn nên việc chọn, trồng tạo vườn lan nhỏ khuôn viên nhà lựa chọn nhiều người Bên cạnh đó, hoa lan sản phẩm trồng trọt ln có giá trị kinh tế cao, ngày có nhiều sở kinh doanh hoa lan mọc lên, kinh doanh nhiều chủng loại Nhưng để có số lượng lớn giống, đồng bệnh vấn đề khó Do đó, việc nhân giống kỹ thuật nuôi cấy mô tạo hàng loạt ổn định mặt di truyền, bệnh đáp ứng giá phải vô hữu ích Theo Champagnat (1997) Fast (1980), chồi lan tăng trưởng dài 10-15 cm vừa nhú thường dùng làm nguyên liệu cho việc nuôi cấy đỉnh sinh trưởng Khi cấy đỉnh sinh trưởng cymbidium có vùng xung quanh tiền phát khởi u lên cuối tạo thành protocorm Còn Cattleya ni cấy đỉnh sinh trưởng thường bị hóa nâu Chính đỉnh sinh trưởng hoa lan thường cắt môi trường lỏng nước cất vơ trùng ni mơi trường khơng có agar, nhờ chất nâu dễ khuyếch tán vào môi trường Sự thành lập protocorm cattleya nhiều thời gian tạo phần gốc mẫu cấy Các protocorm tạo thành tách cấy chuyền vào môi trường để thành lập protocorm bất định từ protocorm ban đầu, không cấy chuyền chúng phát triển thành chồi rễ 5) Ứng dụng nuôi cấy phân sinh đỉnh nhằm làm bệnh virus số trồng a) Cây thức ăn gia súc Để sản xuất hạt giống trồng làm thức ăn gia súc, ví dụ cỏ ba cần phải có bố mẹ bệnh virus để tránh lây bệnh thông qua hạt giống đảm bảo thu suất hạt cao Người ta nghiên cứu nhiều phương pháp làm virus khác Xử lý lạnh nuôi chồi mang lại tốc độ sinh trưởng cao, virus phần, xử lý nhiệt kết hợp với ni cấy đỉnh phân sinh thu phần lớn virus b) Cây hoa bia Các loại bệnh virus hoa bia thường làm giảm suất đáng kể Tiến hành chọn lọc mắt thường, xử lý nhiệt nuôi cấy đỉnh sinh trưởng, cải tiến dần tình trạng bệnh người ta giải phóng 66% khỏi virus hop-mosaic (HMV) latent nuôi cấy đỉnh phân sinh, sau làm virus prumis necrotic ringspot (PNRV) xử lý nhiệt thời gian 10 ngày c) Cây rau Hầu hết loài rau trừ vài trường hợp ngoại lệ nhân giống hạt Truyền bệnh virus qua hạt vừa chứng minh loài virus gây bệnh khảm xà lách đậu (đậu ăn trắng xanh), trồng cần phải chọn lọc làm giống thông qua biện pháp trồng trọt cách ly để tạo hạt giống virus Đối với loài virus gây bệnh rau khác trình lây lan thường xảy học rệp lá, cần có biện pháp vệ sinh đồng ruộng phịng trừ tác nhân truyền bệnh Ở số rau nhân giống vơ tính (nấm rơm, ) cần xử dụng phương pháp nuôi cấy đỉnh phân sinh xử lý nhiệt để giải phóng virus Đối với nấm rơm làm bệnh phương pháp xử lý nhiệt thời gian gần người ta tạo phương pháp miễn dịch agar gel Ngoài ra, trồng dùng để sản xuất hạt chúng nhân giống vơ tính qua nhiều năm, ví dụ súp-lơ người ta cần phải có vật liệu bệnh virus ban đầu Thơng qua nuôi cấy mô người ta tạo vài trăm biện pháp thử virus thu 3.220 bệnh d) Cây ăn Nuôi cấy đỉnh phân sinh ăn tới sử dụng đối tượng sau: dâu chua, dâu chua đỏ, dâu chua đen táo Thực tiễn cho thấy ăn (cây thân gỗ) việc nuôi cấy đỉnh phân sinh cịn gặp khó khăn khả tái sinh chúng yếu so với thân thảo Các thí nghiệm năm tới chắn nêu kết e) Cây hoa Ở đối tượng hoa gặp nhân giống vơ tính thường bị bệnh virus bước đầu người ta tập trung làm bệnh hoa có ý nghĩa kinh tế quan trọng (ví dụ: hoa cúc, hoa anh túc, hoa thủy tiên ) Hiện nay, người ta bắt đầu nuôi cấy lồi hoa khác Xử lý nhiệt kết hợp với ni cấy đỉnh phân sinh sử dụng để làm virus hoa anh túc hoa cúc Việc ứng dụng thực tiễn xí nghiệp chuyên sản xuất hoa trở thành quen thuộc năm gần Ở Hà lan, có sở tổ chức trồng hoa chuyên nhận loài vật liệu để làm virus Ở Anh, tổ chức quan tương tự Ở Đơng Đức (cũ) có xí nghiệp ươm thành phố Dresden nhân loài hoa cúc, hoa anh túc, hoa thủy tiên để xử lý nhiệt làm virus 10 Các điều kiện để làm virus hoa thường thực dễ dàng, loài trồng việc làm virus thường có kết Vì số biện pháp quan trọng xử lý nhiệt, nuôi cấy đỉnh phân sinh xét nghiệm virus trình bày đối tượng hoa Kết luận: Việc tạo giống virus biện pháp bắt buộc phải tiến hành cho tất giống vơ tính biện pháp phục tráng giống cho giống bị thối hóa virus Nuôi cấy phân sinh đỉnh làm bệnh virus mở hướng đạt hiểu tốt giống trồng Đáp ứng nhu cầu phát triển tiến khoa học đời sống sản xuất 11 Tài liệu tham khảo: http://tapchicongnghiep.vn/News/channel/1/News/91/3225/Chitiet.html http://tiasang.com.vn/Default.aspx?tabid=110&News=1035&CategoryID=32 http://tailieu.vn/tag/tailieu/nu%C3%B4i%20c%E1%BA%A5y%20m%C3%B4%20ph%C3%A2n %20sinh.html http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/mo-phan-sinh.251679.html - giảng Công nghệ mô tế bào thực vật TS Nguyễn Thị Lý Anh - Tạp chí khoa học phát triển 2012, tập 10 12 ... meristem để nhân nhanh loại virus khỏi bố mẹ bị nhiễm virus Trong phạm vi tiểu luận nhỏ tìm hiểu Ứng dụng kỹ thuật nuôi cấy mô phân sinh đỉnh để làm virus nhằm phục tráng trồng II Nội dung Virus. .. vài cơng trình nghiên cứu kỹ thuật ni cấy mô phân sinh đỉnh để làm bệnh virus nhằm phục tráng trồng 1) Đề tài: Nghiên cứu làm virus cho tỏi ta ( Allium Sativum L.) nuôi cấy Meristem PGS.TS Nguyễn... nhiệt làm virus 10 Các điều kiện để làm virus hoa thường thực dễ dàng, lồi trồng việc làm virus thường có kết Vì số biện pháp quan trọng xử lý nhiệt, nuôi cấy đỉnh phân sinh xét nghiệm virus