Trong quá trình nuôi cấy in vitro mẫu chuối, một số hiện tượng biến dị đã xuất hiện sau một khoảng thời gian cấy chuyền nhất định. Những biến dị này cũng là cơ sở nghiên cứu ứng dụng vào cải thiện giống cây trồng nhưng thực tế có rất ít biến dị có lợi được báo cáo. Tần số biến dị thì hoàn toàn khác nhau và không lặp lại (Creissen và Karp 1985; Fish và Karp 1986). Cây trồng bị biến dị tế bào soma qua nuôi cấy thường là biến dị về chất lượng, số lượng và năng suất và biến dị này không di truyền. Đến nay việc gây ra biến dị chưa được làm sáng tỏ nhưng được đồng ý nhất là do thay đổi vị trí DNA. Nhân tố thường gây ra biến dị tế bào là số lần cấy chuyền. Số lần cấy chuyền càng nhiều càng cho độ biến dị cao. Biến dị nhiễm sắc thể nhiều hơn khi nuôi cấy kéo dài (Amstrong và Phillips, 1988). Số lần
61
cấy chuyền ít và thời gian giữa hai lần cấy chuyền ngắn làm giảm sự biến dị. Một số nghiên cứu trên các giống chuối khác cho thấy hiện tượng biến dị bắt đầu xuất hiện sau khoảng thời gian từ 5 – 6 tháng trong môi trường nuôi cấy mô hoặc sau 6, 7 lần cấy chuyền liên tiếp (El-Dougdoug và cộng sự, 2007)[17]. Ngoài ra, khi nghiên cứu về ảnh hưởng của các loại auxin (IAA, IBA, NAA) và cytokinin (BA và TDZ) trong quá trình nhân chồi trên chuối qua 10 thế hệ cấy chuyền liên tiếp bằng kỹ thuật RAPD cũng cho thấy sự tương quan giữa hệ số nhân chồi và biểu hiện của biến dị dòng tế bào soma. Kết quả cho thấy, tác động của chất điều hoà tăng trưởng lên mẫu cấy khiến số lượng chồi tạo ra càng lớn thì càng xuất hiện nhiều biến dị đôi khi lên đến 72% trong tổng số các cây con tạo ra (Michael W. Bairu, Catherine W.
Fennell và cộng sự, 2006) [23].
Hiện tượng biến dị có thể quan sát được ngay trên kiểu hình tại các bình nuôi cấy nhân chồi chuối từ lần cấy chuyền thứ 6 trở đi, trong đó từ lần cấy chuyền thứ 8 có thể nhận biết rõ ràng các chồi con xuất hiện biến dị trong một bình nuôi cấy, các chồi biến dị này vẫn không thay đổi ở các lần cấy chuyền tiếp theo. Càng ở các lần cấy chuyền tiếp theo sau lần cấy chuyền thứ 8 (tức khoảng 5 – 6 tháng) kể từ khi đưa mẫu chuối vào môi trường nhân chồi tối ưu, thì tỉ lệ xuất hiện chồi biến dị trong một bình cũng như số bình nuôi cấy có xuất hiện biến dị ngày càng tăng. Tại thời điểm kết thúc thí nghiệm, lần cấy chuyền thứ 11, tỷ lệ chồi con bị biến dị trong một bình vào khoảng 40%, tỷ lệ bình xuất hiện chồi biến dị vào khoảng 60% trên tổng số.
Các kiểu biến dị quan sát được bao gồm: hiện tượng sừng hoá, san hô hoá chồi hoặc cụm chồi. Các chồi không có biểu hiện phát triển, co cụm, phình to tại đế chồi, lá hầu như không xuất hiện tại các cụm chồi này đồng thời chồi phát triển yếu ớt, màu trắng xanh và méo mó. Các chồi này hầu như không có khả năng phát triển thành cây in vitro, hoặc tạo ra các cây con yếu ớt và tỉ lệ lệ sống sót ngoài vườn
62
Hiện tượng cụm chồi dần thoái hoá, không thể phát triển thành cụm chồi hoàn chỉnh. Các chồi con ngày càng co cụm, hoá nâu và tiết ra nhiều hợp chất độc (có thể là một dạng của phenol) làm cụm chồi đen và lụi tàn dần, một số chồi con tuy vẫn xanh nhưng không phát triển ngay cả khi quan sát sau một khoảng thời gian sau đó, các chồi này phình to tạo thành những cụm chồi tròn sần sùi, lá không phát triển, vùng phình xuất hiện nhiều vết nứt và tiết phenol mạnh. Các cụm chồi trên sau thời gian nuôi cấy mô không cho ra cây con in vitro hoàn chỉnh, 100% các chồi con đều tàn lụi và chết.
Hình 3.12: Mẫu chuối Laba bị sừng hóa trong môi trường nhân chồi sau 3 tuần nuôi cấy tại lần cấy chuyền thứ 8
Hình 3.13: Cụm chồi chuối Laba bị thoái hóa sau 4 tuần nuôi cấy A: lần cấy chuyền thứ 8 B: lần cấy chuyền thứ 9
63
Các cụm chồi sau một thời gian cấy chuyền liên tiếp xuất hiện hiện tượng cụm chồi vẫn gia tăng số lượng chồi con, nhưng các chồi này chỉ cho ra một lá đầu tiên, lá dày, xanh thẩm tạo xốp trắng và không xoè tán như các lá của chồi phát triển bình thường khác. Các cụm chồi phát triển co cụm, không biểu hiện thành một chồi con hoàn thiện và tàn lụi dần.
Bên cạnh đó, ở một số chồi con phát triển ban đầu có vẻ bình thường tuy nhiên sau một khoảng thời gian trong môi trường nuôi cấy xuất hiện các đốm bạch tạng. Các lá non có biểu hiện bạch tạng vẫn phát triển bình thường. Hiện tượng này có thể xuất hiện chỉ trên một hoặc hai lá non, cũng có khi là toàn bộ cây con in vitro. Tuy nhiên, chồi con bạch tạng vẫn phát triển khá bình thường so với các chồi con khác trong bình nuôi cấy. Khi ra ngoài vườn ươm, những cây con có một hoặc hai lá bạch tạng vẫn phát triển, sau một thời gian các lá bạch tạng này tàn lụi đi, các lá mới phát triển hoàn toàn bình thường. Những cây con có biểu hiện bạch tạng trên toàn thân phát triển chậm, yếu ớt, tán lá nhỏ, thân cây dễ bị bệnh (nấm mốc, lốm đốm,…).
Hình 3.15: Cụm chồi chuối Laba xuất hiện hiện tượng phồng xốp sau 4 tuần nuôi cấy tại lần cấy chuyền thứ 9
Hình 3.14: Cụm chồi chuối Laba hóa nâu do hiện tượng thoái hóa sau 3 tuần nuôi cấy tại lần cấy chuyền thứ 10
64 Hình 3.16: Cụm chồi và cây chuối Laba in vitro xuất hiện tán lá bạch tạng tại