V ở cây Măng tây (Asparagus) Theo Nguyễn Bá
c. Nuôi cấy mô
Trồng cây trong dung dịch nước (thủy canh - hydroponics) đã được biết từ những năm 1860 (ngày nay ở những nước tiên tiến, nhưng thiếu nước ngọt người ta áp dụng nguyên tắc trồng cây trong hệ sương mù của dung dịch dinh dưỡng - khí canh - aeroponics). Thực tế đó cùng với khả năng sinh sản vô tính của thực vật đã đưa nhà thực vật học người Đức Gottleib Haberlandt đến với ý tưởng nuôi cấy mô để phát triển thành một cây trọn vẹn, năm 1902. Nuôi cấy mô là làm cho mô sinh trưởng trong một môi trường nuôi cấy nhân tạo lỏng. Haberlandt cho rằng tế bào thực vật có tính toàn năng, tức là mỗi tế bào đều có tiềm năng di truyền của cơ thể và do đó một tế bào đơn độc cũng có thể phát triển trở thành một cơ thể trọn vẹn. Nhưng phải đến năm 1958 F. C. Steward nhà thực vật học ở trường Đại học Cornell mới thực hiện nuôi cấy thành công một cây cà rốt trọn vẹn từ một mẩu nhỏ phloem của củ cà rốt. Cũng như những nhà nghiên cứu trước, ông cũng đã dùng đường muối khoáng, vitamin cho tế bào, nhưng còn thêm nước dừa (về sau mới phát hiện ra trong nước dừa có chứa hormon cytokinin). Khi tế bào bắt đầu phân chia thì chúng tạo nên mô callus tức là những tế bào không phân hóa. Rồi callus phân hóa thành chồi, rễ và trở thành một cây phát triển đầy đủ.
Nhân giống. Nhân giống là tạo ra các thứ hoặc các loài khác nhau của cây để tạo nên những cây có các đặc tính mong muốn. Nhân giống theo kiểu sinh sản dinh dưỡng của những cây đã trưởng thành thì chỉ tạo ra được rất nhiều cây giống hệt nhau về những tính chất đó. Nuôi cấy mô tạo nên kiểu nhân giống, phương pháp thương mại có thể tạo ra hàng ngàn hoặc hàng triệu những cây con giống hệt nhau trong một khoảng không gian hạn hữu. Nuôi cấy mô phân sinh là phương pháp hữu hiệu của nhân giống hiển vi. Khi cho một tỉ lệ đúng của auxin và cytokinin vào môi trường nuôi cấy thì sẽ có rất nhiều chồi mới phát triển từ một chồi. Từ những chồi này sẽ phát triển thành những cây có đặc tính di truyền giống hệt nhau. Ưu việt khác của việc nhân giống này là tạo nên những cây không nhiễm virus.
Khi dùng mô phân sinh hoa để nhân giống thì cấu trúc giống phôi được gọi là phôi xô ma ở trên đỉnh của callus. Những phôi này được bọc trong gel tạo thành hạt nhân tạo để bán rộng rãi như người ta đã làm với một số rau ăn, cây cảnh.
Nuôi cấy bao phấn là kĩ thuật dùng các bao phấn chín đem nuôi cấy trong môi trường chứa vitamin và các chất điều hoà sinh trưởng. Tế bào ống đơn bội trong hạt phấn sẽ phân chia cho ra vài chục tới bốn, năm chục tế bào. Rồi hạt phấn cuối cùng vỡ ra hàng chục các phôi đơn bội. Những phôi đơn bội này sẽ phát triển thành những cây đơn bội hoặc bằng các tác nhân hóa học để tạo nên bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội và do đó những cây tạo nên là lưỡng bội nhưng là đồng hợp về mọi alen. Nuôi cấy bao phấn là phương pháp tạo nên các cây có alen lặn. Nếu như các alen lặn đó điều khiển tính trạng mong muốn thì cây sẽ mang các tính trạng đó.
Kĩ thuật nuôi cấy treo tế bào được phát triển từ kĩ thuật nuôi cấy mô thực vật. Ngay sau khi callus phát triển người ta cắt nhỏ ra từng phần và lắc trong môi trường dinh dưỡng thì một tế bào đơn độc hoặc một nhóm nhỏ tế bào sẽ bị phá vỡ và tạo nên dạng treo. Những tế bào này sẽ cho những chất hóa học như chính cây nguyên. Chẳng hạn bằng cách nuôi cấy treo tế bào cây Cinchona ledgeriana đã tạo nên quinin và cây Digitalis lanata đã tạo nên digitoxin. Bằng cách này trong tương lai không xa người ta có thể tạo được các hợp chất tự nhiên của cây cỏ.
Nuôi cấy tế bào trần cũng là kĩ thuật dựa vào tính toàn năng của tế bào thực vật. Người ta dùng enzym để tiêu hủy vách tế bào của mô thịt lá và tạo thành những tế bào trần hay thể nguyên sinh (protoplast). Những tế bào trần này sẽ tái sinh vách mới và bắt đầu phân chia để tạo thành phôi sô ma hay cả cây nguyên.
3.2.2. Sinh sản hữu tính
Hình 3. 2. Sự phát sinh giao tử, thụ phấn và thụ tinh kép ở thực vật có hoa
Sinh sản hữu tính là hình thức sinh sản mà cơ thể con được hình thành từ sự kết hợp của một tế bào của bố (giao tử đực) và một tế bào của mẹ (giao tử cái) thông qua quá trình thụ tinh. Mặc dù giống nhau về bản chất song quá trình sinh sản hữu tính diễn ra khác nhau ở các nhóm sinh vật khác nhau. Trong phần bài giảng này, chúng tôi chỉ đề cập đến sinh sản hữu tính ở thực vật hạt kín – nhóm thực vật tiến hoá nhất và có nhiều đại diện nhất hiện nay.
Những đặc điểm tiến hoá của nhóm thực vật này là sự có mặt của hoa, quả và chu trình sống khác với các nhóm khác. Trước đây người ta vẫn chia thực vật Hạt kín thành hai nhóm là thực vật Một lá mầm và thực vật Hai lá mầm. Sự phân loại mới đã tách biệt nhóm Một lá mầm (Monocotyledonae) và nhóm Hai lá mầm thực (Eudicotyledonae) với một nhóm thực vật có hoa cổ mà không phải là Một lá mầm cũng chẳng phải là Hai lá mầm. Nhóm này được gọi là Ngọc lan (Magnoliidae) vì Ngọc lan (Magnolia) trong nhóm này. Nhóm Ngọc lan được xem là tổ tiên của cả Hai lá mầm thực và Một lá mầm. Hai nhóm Một lá mầm và Hai lá mầm chiếm tới 97% còn nhóm Magnoliidae gồm 3 % tổng số loài Hạt kín còn sống. Mối quan hệ tiến hoá của Magnoliidae còn chưa được hiểu rõ.