- Hoa, quả khoai môn sọ
1.5.1. Cơ sở lý luận của phương pháp nhân giống nuôi cấy mô
Năm 1838, hai nhà sinh vật học người Đức là Schleiden và Schwann đã đề xướng thuyết tế bào và nêu rõ: mọi cơ thể sinh vật phức tạp đều gồm nhiều đơn vị nhỏ - các tế bào - hợp thành. Các tế bào đã phân hoá đều mang các thông tin có trong tế bào đầu tiên là trứng sau khi thụ tinh, và là những đơn vị độc lập, từ đó có thể xây dựng lại toàn bộ cơ thể. Giả thuyết này nêu lên tính toàn năng (toptipotence) của mọi tế bào.
Năm 1902, Haberlandt là người đầu tiên đưa các giả thuyết của Schleiden và Schwann vào thực nghiệm. Ông đã thất bại trong nuôi cấy các tế bào đã phân hoá tách từ lá một số cây một lá mầm. Ngày nay, chúng ta biết rõ nguyên nhân thất bại của Haberlandt vì cây một lá mầm là đối tượng rất khó nuôi cấy, hơn nữa, ông lại dùng các tế bào đã mất hết khả năng tái sinh [22].
Tuy nhiên, cho đến nay con người đã hoàn toàn chứng minh được luận điểm trên. Hàng trăm loại cây trồng đã được nhân trên quy mô thương mại bằng cách nuôi dưỡng những bộ phận thích hợp trong môi trường dinh dưỡng vô trùng và tái sinh chúng thành cây.
Quá trình phát sinh hình thái của mô cấy in vitro thực chất là kết quả của sự phân hóa và phản phân hóa tế bào. Sự phân hóa tế bào là sự chuyển các tế bào phôi sinh thành các tế bào mô chuyên hóa, đã nhận các chức năng khác nhau. Tuy nhiên, các tế bào chuyên hóa cũng không mất đi khả năng phân chia, trong những điều kiện thích hợp chúng lại có thể trở về dạng phôi sinh và lại phân chia mạnh mẽ. Quá trình này được gọi là sự phản phân hóa.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Trong nuôi cấy in vitro, tính toàn năng của tế bào được thể hiện qua quá trình phản phân hóa, phân hoá tế bào và tái sinh cây hoàn chỉnh từ mô nuôi cấy. Quá trình này chủ yếu được điều khiển bởi hàm lượng và tỉ lệ của các chất điều khiển sinh trưởng thực vật nhóm Auxin và Cytokinin.
- Auxin có tác dụng kích thích hình thành rễ bất định của mô nuôi cấy, đồng thời kích thích sự giãn nở của tế bào.
- Cytokinin quyết định sự phân chia và phân hóa chồi từ mô nuôi cấy [2], [16].
1.5.2. Ứng dụng nuôi cấy mô trong chọn tạo và nhân giống khoai môn - sọ
Nghiên cứu phương pháp nhân giống và bảo quản nguồn gen cây khoai môn - sọ, thực tế cho thấy biện pháp chọn tạo giống bằng phương pháp lai hữu tính và nhân giống bằng hạt bị giới hạn, vì đa số các giống khoai môn - sọ không ra hoa hoặc thỉnh thoảng mới ra hoa. Hơn nữa, sức sống của hạt kém và thường bị nấm mốc phá hoại ngay trên đồng ruộng trước thu hoạch. Hiện nay phương pháp nuôi cấy mô được xem như là một công cụ quan trọng để nhân giống sạch bệnh, bảo quản dài hạn nguồn gen và cũng là phương tiện để trao đổi giống đối với những cây nhân giống vô tính trong đó có cây khoai môn - sọ.
Ở Solomons, người ta dùng chồi đỉnh của cây khoai làm thực liệu nuôi cấy mô để nhân giống sạch bệnh và bảo quản dài hạn. Hartman (1974) loại trừ bệnh khảm virus (DMV) bằng nuôi cấy mô phân sinh ở đỉnh của cây trên môi trường MS (Murashige and Skoog, 1962) được bổ sung Kinetin (1,0 mg/l) và IAA (10 mg/l). Starisky et al. (1986) đã sử dụng môi trường MS giảm một nửa nồng độ và được bổ sung 1 g/l KNO3, 10 mg/l thiamine, 50 mg/l cysteine HCl, 100 mg/l myo-inositol, 100 mg/l casein hydrolysate, 30 g/l sucrose, 0,5% agar (Oxoid), 5mg/l BAP và 0,5 mg/l IBA. Với chế độ chiếu sáng 12 giờ trong một ngày đêm, nhiệt độ được duy trì 28o
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
vào ban đêm, đã nuôi cấy rất thành công mô phân sinh của cây khoai môn - sọ và các cây khác trong các chi khác thuộc họ Ráy (Araceae) như Xanthosoma, Alocasia... (Nguyễn Phùng Hà, 2001) [5].
Ở Hawaii và Samoa, người ta dùng cả chồi đỉnh và chồi bên của giống khoai thuộc nhóm C. esculenta var. esculenta để nuôi cấy và nhân giống trên môi trường nước dừa và MS được bổ sung adenine hoặc BAP và 2iP (Mapes and Cable, 1977) [41].
Ở Trung Quốc, người ta sử dụng môi trường MS giảm một nửa nồng độ kết hợp với TDZ, BAP và α-NAA để nhân giống khoai thuộc nhóm C.esculenta var.
anitquorum. Tỉ lệ bật chồi tốt nhất sau 30 ngày được tìm thấy ở công thức 1mg/l TDZ. Sau đó, công thức nhân nhanh đạt hệ số nhân cao nhất (4,7) là MS bổ sung 3 mg/l BAP và 0,1 mg/l TDZ sau 90 ngày nuôi cấy. Chồi ra rễ tốt nhất trong môi trường MS có 0,6% agar, 1mg/l BAP, 0,5 mg/l α-NAA và 500 mg/l than hoạt tính trước khi ra cây... (Du, H.M.; Tang, D.M.; Huang, D.F., 2006) [26].
Ở Việt Nam, một số cơ quan nghiên cứu khoa học như Viện Di truyền Nông nghiệp Việt Nam, Trung tâm tài nguyên di truyền thực vật... đang tiến hành nhân giống các giống khoai môn - sọ để bảo tồn nguồn giống và chuyển giao cây giống cho các địa phương sản xuất.