Đang tải... (xem toàn văn)
Sau đó các nhà khoa học đã tạo những gene đã sản xuất ra lượng protein đó lớn hơn lên trong cây trồng rồi đưa vào cà chua, đậu, bông, cải dầu, và một số cây khác, các cây trồng có thể [r]
(1)* Điều kiện vô trùng phải nghiêm ngặt, kể từ chuẩn bị môi trường đến xử lí mơ Vì vậy, phải có buồng cấy vơ trùng tủ cấy Laminaire, thao tác dụng cụ phải tuân theo nguyên tắc vô trùng triệt để
* Chọn lựa mơ phải có đủ điều kiện để phát triển mạnh phải có đủ khả để tạo thành callus môi trường chứa chất dinh dưỡng thích hợp Thường người ta chọn mơ phân sinh hay chồi nách
* Điều kiện xử lí mơ phải thích hợp Tuy mơ một lượng thông tin di truyền cho callus phát triển hoàn toàn khác khả tái sinh chồi, phát triển rễ hay thành hồn chỉnh Đó xử lí chất điều hịa sinh trưởng (ĐHST) khác nhau, xử lí nhiệt độ ánh sáng khác Phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật phương pháp nhân giống lí tưởng khơng địi hỏi diện tích, nhanh, mà giữ nguyên tính ưu việt giống ban đầu
Nhân giống nhân dịng vơ tính có ý nghĩa đặc biệt nhiệt đới chúng có độ dị hợp cao, thường nhiễm nhiều loại virus Các trồng sau đưa vào nhân giống vơ tính in vitro với mục tiêu thương mại hóa qui mô lớn: Atiso, măng tây, củ cải đường, tỏi, gừng, khoai tây, Raspberry, dâu tây, mía đường, khoai lang, khoai nước, dứa dại, hạnh nhân, táo tây, chuối, cam, chanh, dừa, anh đào, kiwi, cọ dầu, đu đủ, lê, dứa, chuối bột, nho, hạt dẻ, tre, lim, bạch đàn, vả, cẩm chướng, cúc, Iris, Gerbera, huệ, lan, Pelagonium, đỗ quyên, hoa hồng, …Một số tái sinh phịng thí nghiệm: bơ, ca cao, cà phê, Jojoba, cao su, chà là, thuốc lá, cà rốt, Endive, cải dầu, ngô, đậu, củ từ, đậu nành, (theo tài liệu Zimmerman, 1986; Ketchum, 1987; Picrik, 1987)
Ỏ Trung Mĩ Nam Mĩ, kĩ thuật nuôi cấy mô áp dụng nhằm tạo giống bệnh nhân giống vơ tính cọ dầu (Brazil, Colombia, Costa Rica, Cộng hòa Dominique), cam, chanh, khoai tây, dâu tây (Brazil), cà phê (Costa Rica Mexico) Nhiều công ti tư nhân dùng kĩ thuật để tăng sản lượng cọ dầu (Costa Rica, Cộng hòa Dominique), chuối (Honduras), lan (Brazil) cẩm chướng, cúc, dứa cảnh (Colombia, Costa Rica)
Năm 1987, Ở khoa Sinh học Đại học Maranhão thành lập phịng thí nghiệm cấy mơ để thực chương trình chọn giống ăn nhiệt đới: dừa hột, gỗ cung cấp lương thực khác
(2)và nhiệt đới, cảnh Cơng ti trải rộng tồn lãnh thổ Brazil sản lượng hàng năm tới 2,4 triệu giống (Biotechnologia Fundacão)
Ở Việt Nam, Trung tâm Thực nghiệm Sinh học thành phố Hồ Chí Minh (1979-1980) nhân giống vơ tính in vitro giống khoai tây để phục vụ cho hợp tác xã sản xuất thành phố Đà Lạt Ở Viện Khoa học Việt Nam Hà Nội (nay Viện Khoa học Cơng nghệ Việt Nam) thí nghiệm nhân giống vơ tính in vitro khoai tây, cà, lúa, thuốc từ năm 1974-1975 Cho đến nay, nhân nhiều giống trồng mía, ngơ, dứa sợi, lúa, thuốc lá, …có khả chống chịu để phục vụ cho việc trồng trọt địa bàn miền Bắc Ở Đại học Nông nghiệp I, viện Di truyền Nông nghiệp TW, nhân giống vơ tính kĩ thuật dung hợp protoplast tạo nhiều giống trồng phục vụ cho sản xuất nông nghiệp
Việc nhân giống khai thác chịu hạn (serophyte) mang lại nhiều mối lợi cho nước ĐPT vùng khô hạn bán khô hạn Trong số 350.000 loài thực vật nhà thực vật học mô tả, người thử trồng khoảng 3.000 loài làm lương thực, lấy sợi, làm thuốc thu ngun liệu Chỉ có khoảng 100 lồi trồng diện rộng 90% lương thực loài người khoảng 10 lồi cung cấp, khơng có lồi thuộc chịu hạn Vì vậy, cần thiết phải tìm lồi chịu hạn có khả cho sản phẩm dồi vùng khô hạn chiếm 1/3 diện tích đất Các nguồn nước tưới ngày trở thành nhân tố hạn chế phát triển nông nghiệp Vì vậy, tìm chịu hạn có ý nghĩa quan trọng sản xuất
Năm 1960, Viện Nghiên cứu ứng dụng, Đại học Ben Gurion Negev, Israel thành lập với mục đích du nhập phát triển thích nghi với điều kiện khơ hạn bán khô hạn
Lúc đầu viện thực gọi “nông nghiệp sa mạc” nghĩa du nhập phát triển từ vùng khô cằn, lồi sử dụng nước mưa (lượng mưa 200 mm), cần bổ sung nước tối thiểu Sau đó, nhà khoa học Israel chuyển sang “làm nông nghiệp sa mạc”, nghĩa làm cho người định cư vùng khơ cằn có thu nhập cao để đủ cho họ có mức sống Người ta đưa vào sử dụng việc tưới nước lợ hay mặn (nước có vùng sa mạc Negev)
(3)cây bụi Atriplex mummularia (Saltbusch) Atriplex canescens Cassia sturtii) cho kết đặc biệt tốt Qua nghiên cứu so sánh 120 loài chịu hạn Atriplex nummularia, Atriplex barclayama Atriplex lentiformis chịu mặn cho suất cao dùng làm thức ăn gia súc.
Cây Distchlis spicata (cỏ chịu mặn) sống điều kiện cực khô mặn dùng phủ xanh cải thiện ô nhiễm vùng Texcoco (Mexico)
Cây Jojoba (Simmondsia chinensis) loại bụi có thường xuyên thuộc họ Buxaceae (cao đến m) tìm thấy tây bắc Mexico sa mạc Sonora vùng khô cằn bang California Arizona Mĩ (có thể mọc sa mạc có lượng nước mưa 75 mm cho có thấp) Cây Jojoba có dày, thô, chịu nhiệt độ 50oC nhờ rễ ăn sâu 30
m
Từ xa xưa, dầu Jojoba dùng bơi tóc xử lí da súc vật (thổ dân Apaches sử dụng) Hạt Jojoba (bằng hạt Lạc) chứa loại sáp lỏng chiếm 30-60% màu vàng, có mùi, thành phần khơng chứa glyceride mà chứa hỗn hợp rượu ester acid béo mạch dài từ 20-22 nguyên tử C Dầu Jojoba thay dầu cá voi dùng bôi trơn trục chuyền thủy lực hộp số xe đua áp suất nhiệt độ cao, dùng công nghiệp da, công nghiệp mĩ phẩm, công nghiệp dược, chất chống bọt lên men vi sinh vật, sáp bóng phủ loại giấy carbon đặc biệt Khô dầu chứa dầu dư khoảng 30% protein, xơ, tannin chất khác
Cây Guayule (Parthenium argentatum) lấy nhựa mủ tự nhiên làm cao su
Cây Crambe (Crambe abyssinia) thuộc họ Thập tự Cruciferae chứa lượng lớn acid erucic thay cải dầu
Cây bí trâu Cucurbita foetidissima (Buffalo gourd) có hạt giàu dầu protein, rễ chứa nhiều tinh bột Sau 4-5 năm sinh trưởng, thân, lá, rễ nặng 40 kg có 20% tinh bột, chi Grindelia gồm nhiều loài dùng làm nhựa dẻo
Cây Ocnothera spp làm thuốc, hạt có nhiều acid γ-linoleic dùng chất bổ sung dinh dưỡng làm mĩ phẩm
Những nêu trên, người ta dùng CNSH nuôi cấy mô tế bào để nhân giống trồng qui mơ rộng, vừa chịu hạn, chịu mặn, chịu nóng, chịu nghèo dinh dưỡng mà đạt suất cao dùng nhiều ngành công nghiệp khác nhau, phục vụ cho đời sống
Đối với rừng, xuất gỗ giữ vai trò quan trọng nước ĐPT Theo số liệu thống kê Nông nghiệp Pháp: năm 1984-85, mậu dịch gỗ nhiệt đới 35.236 triệu m3 châu Phi: 35%, châu Á:
(4)Nhân giống vơ tính in vitro rừng lấy gỗ hay làm bột giấy có ý nghĩa kinh tế lớn
Chi bạch đàn (Eucalyptus) có nhiều lồi đặc hữu Australia, Timor, Tân Guinê, Philippinnes Bạch đàn du nhập trồng Nam Mĩ, châu Phi, Spain, Portugan, châu Á, Trung Cận Đông Bắc Mĩ Các phương pháp nhân giống vơ tính truyền thống giâm cành, chiết cành, ghép bạch đàn không cho hiệu Người ta tạo callus từ phần khác loài bạch đàn tái sinh từ callus từ phận khác bạch đàn chanh Ecalyptus citriodova bạch đàn trắng E alba Từ năm 1970, nuôi cấy thành công mảnh lá, đoạn thân, rễ bạch đàn Các nhà nghiên cứu Mĩ thu nhận ni cấy đoạn thân lồi: E grandis, E gunni, E dalrrympleana, E pauciflora, E ficifolia Từ năm 1973, AFOCEL (Association Franҫaise Forêt-cellulose) khởi nhân vơ tính in vitro bạch đàn nhằm mục tiêu sản xuất lớn dịng vơ tính chịu lạnh suất gỗ cao Từ năm 1975, bắt đầu trồng đất tháng trồng 20.000 bao gồm 18 dịng vơ tính
Hartney (1982) nhân vơ tính thành cơng giống E camadulensis, E curtisi, E ficifolia, E grandis, E obtusifolia E rudis, cách nuôi cấy chồi nách từ con.Mchra-Palta (1982) thành công tạo chồi phụ từ mầm đoạn thân bạch đàn E nova angelica E.viminalis điều kiện in vitro
Diallo Duhoux (1984) làm việc phịng thí nghiệm Sinh lí thực vật Đại học Dacar, Senegal ni cấy mầm tạo thành công chồi E camaldulensis, mơi trường có chứa NAA (naphtalen acetic acid auxin) 6.BA (6-benzylaminopurine loại cytokinine) kĩ thuật cho phép tạo 200 từ tháng 1013 năm, kĩ thuật cắt đoạn Gupta
đạt 106 cây/năm Davies (1984) làm việc phịng thí nghiệm Dhoux
đã phát triển kĩ thuật nhân vơ tính Faidherbia (Acacia albida) Cây họ Đậu mọc hầu hết vùng khô hạn châu Phi, đặc biệt Tây Phi Chúng đóng vai trị quan trọng kinh tế đồng cỏ vùng Sudan Sahel Chúng cố định N2 rụng vào mùa mưa Lá dùng làm
thức ăn cho đại gia súc vào mùa khô Acacia albida tạo môi trường thuận lợi cho kê, lúa miến, lạc mọc tán chúng vào mùa mưa
Hai rừng khác có khả cố định N2: họ Đậu Acacia
(5) Nghiên cứu tạo phôi soma
Một hướng khác tổ chức trồng trọt việc tạo phôi soma Theo mô tả Steward cộng sự, chuyển sang môi trường có nồng độ auxin thấp gây sinh trưởng tế bào phôi Chúng trải qua tất giai đoạn phát triển bào thai hợp tử tạo thành từ tế bào soma khơng phải sản phẩm hịa hợp giao tử đực
Sự nuôi cấy phôi tế bào soma có số tiến bộ:
* Phôi phát triển hai hướng đem đến rễ, chồi phát triển thành toàn vẹn từ đầu
* Ni cấy phơi tạo hướng lớn đường nuôi cấy mô
* Khi lớn lên môi trường nước phơi tách thành phơi khác bơi tự do, đó, khơng cần nhiều thiết bị Hàng ngàn phơi phát triển bình ni cấy cổ thắt có tốc độ sinh trưởng nhanh khơng tốc độ sinh trưởng nuôi cấy vi sinh vật
Ngoài cà rốt, cần tây, khác đậu, chanh, cà phê, chà là, kê ni cấy phơi tế bào soma Sự chín phơi tế bào soma cải biến chất ĐHST đặc biệt dùng acid abscicic thay đổi môi trường
Cơng nghệ hồn tồn cho phép nhân lên phôi soma cho số lớn loài thu hoạch quan trọng
Một vài trồng tái sinh thành công nuôi cấy phôi soma: cà rốt, cần tây, đậu, cà phê, chanh, cọ dầu, v.v Thí dụ: cọ dầu tạo từ phơi soma thực trực tiếp từ callus sơ cấp môi trường chứa auxin, cytokinine than hoạt tính Các thể phơi hình thành tháng sau đưa phân đoạn ni cấy Có thể thu tới 500.000 thể phôi từ mẫu vịng năm Các thể phơi thành thục, tách tạo cây, phôi non dùng để tiếp tục nhân (Noirel, 1984-85)
Chúng phân biệt giai đoạn nhân giống in vitro cọ dầu: giai đoạn thứ nhất: từ lúc tạo callus rút ngắn cịn tháng hay tùy tốc độ tạo phôi soma, giai đoạn hai: thường kéo dài tháng phơi tự nhân lên hình thành Việc chuyển vận thể phơi từ Pháp đến Malaysia Indonesia khơng có khó khăn Giữ đông lạnh thể phôi thực phịng thí nghiệm Nghiên cứu Sinh lí quan thực vật Sau thu hoạch CPOVAR viện Nghiên cứu Khoa học Quốc gia Pháp CNRS Phôi bảo quản -196oC thời gian dài Người
(6)của cỏ dại Roundup không làm ảnh hưởng tới động vật (động vật không tiến hành tạo acid amin thơm) Hơn nữa, Roundup lại thóai hóa nhanh chóng mơi trường để trở thành vơ hại
Năm 1983, Luca Comai David Stalker Calgene, Roger Ganesh Kishore Monsanto tách gene enzyme tổng hợp EPSP từ vi khuẩn trồng Sau nhà khoa học tạo gene sản xuất lượng protein lớn lên trồng đưa vào cà chua, đậu, bông, cải dầu, số khác, trồng trừ cỏ dại cách có hiệu
* Các nhà nghiên cứu Du Pont dùng kĩ thuật nghiên cứu tương tự để tiến hành cơng nghệ gene hóa trồng không dùng thuốc diệt cỏ sulffonylurea
* Các nhà khoa học Hệ thống di truyền thực vật hãng Hoechst - Đức có hướng tìm kiếm khác để loại trừ thuốc diệt cỏ Từ vi khuẩn Streptomyces hygroscopicus tách gene để enzyme ức chế chất diệt cỏ gọi Basta Basta ảnh hưởng tới việc tổng hơp glutamine enzyme cỏ dại làm cho cỏ dại không lớn lên Nhưng trước gây hại, xảy trồng có gene làm ức chế Basta
Trong bảo vệ bị hư hại, công nghệ gene phát huy tác dụng Người ta xác định tách số gene đóng vai trị sinh tổng hợp ethylene - phân tử liên quan đến chín hoa Sự chín kéo chậm lại để kịp thu hoạch tạo mùi tốt làm phẩm chất tăng lên
Có phương pháp di truyền để tăng nguồn thu hoạch Một gài đoạn dịch mã antisen gene chín để liên kết với RNA thơng tin làm tắt gene Athanosios theologis California Don Grierson trường Đại học Tổng hợp Nottingham chứng minh rằng, Cà chua có gene antisen chống làm mềm Thứ hai đưa gene vào để tạo enzyme làm thóai hóa thành phần tiền chất hình thành ethylene, làm chậm chín hư hỏng (cơng trình Kishora Harry Klee Monsanto)
Gần nhà khoa học Mĩ cấy vào gene vi khuẩn sản sinh chất chitinase tiêu diệt tế bào nấm (cấy vào cà chua, khoai tây, rau diếp giống tương tự chưa làm lúa, lúa mì, ngơ có hạt khác)
(7)máy công suất 20 hạt sầu đâu/ngày Ở Pháp, người ta dùng bọ rùa để diệt rệp Một ngày ăn khoảng 100 rệp hại ăn quả, nên người ta gọi “con bọ rùa dọn vườn” Ở Mĩ, người ta ước tính cỏ dại Leafy Spurge năm tới mọc dày triệu đất trồng Bắc Mĩ, Canada, làm tổn thất 100 triệu USD Người ta dùng bọ cánh cứng để tiêu diệt cỏ dại
Ở Đức, hàng ngàn rừng Sồi bị loại nhện tàn phá mùa đâm chồi Người ta phun Bacillus thuringiensis lên Khi côn trùng ăn vào với chồi non, non làm cho chúng khơng muốn ăn sau chúng bị thủng bụng, lăn chết
Ở Mĩ, người ta dùng loài virus polyeder để “săn đuổi giết chết” lồi sâu trùng độc hại, loại nhện độc
Ở Việt Nam ta thử nghiệm ni sâu xanh cho trộn thức ăn có virus Sau 6-8 ngày virus thành 10.000 virus khác, tức chiếm khoảng 30% trọng lượng khô sâu Khi sâu chết, gắp riêng ra, nghiền nát lấy nước dịch Dịch lại đem phun diệt sâu xanh phái hại trồng
Nấm Boveroa dùng trừ sâu róm thơng Nấm Metthirum nghiên cứu trừ rầy nâu hại lúa Virus NPV - virus đa nhân (nuclear polyhedrosis virus) GV (graluclar virus) sử dụng vào việc diệt sâu
Hiện người ta dùng pheronom - chất tỏa mùi hương để dẫn dụ côn trùng tập trung vào chỗ mà tiêu diệt
CNSH việc sản xuất phân bón
Nitrogen nguyên tố sống, nitrogene chiếm khoảng 16% protein Nitrogen lại thành phần quan trọng acid nucleic mà protein acid nucleic thành phần quan trọng sống
Ta biết rằng, khơng khí có 80-150 N2/ha tức gấp vạn
lần so với nitrogene đất Nhưng N2 dạng phân tử bền
“dạng khí trơ” khơng lấy trực tiếp
Vì vậy, người phải tạo nhà máy khổng lồ tốn để biến N2 thành dạng phân đạm urea, đạm nitrate, nitrite bón cho
cây
Số lượng đạm nhà máy không đủ cho nhu cầu dinh dưỡng (chỉ cung cấp 2-3% lượng đạm cho cây) Trong đất có số vi sinh vật đất có khả cố định N2 khơng khí, vi khuẩn cộng sinh