4. Ý nghĩa thực tiễn
1.2.2 Sự phát sinh hình thái
Phát sinh hình thái là sự phát triển của cơ thể thực vật: tế bào, mô, cơ quan theo thời gian, từ lúc khởi ñầu cho ñến lúc trưởng thành, ñể hoàn tất chu trình phát triển. Bao gồm quá trình:
- Phát sinh mô (histogenesis)
- Phát sinh cơ quan (organogenesis) - Phát sinh phôi (embryogenesis)
Trong chu trình phát triển, mỗi thực vật ñều ở trạng thái cử ñộng phát sinh hình thái. Các cơ quan thực vật tác ñộng lẫn nhau trong sự phát triển của riêng mình, sự tiến hoá của những cơ quan phụ thuộc vào sự tiến hoá của những cơ quan khác, cấu trúc toàn vẹn của cơ thể thực vật là do toàn bộ các tương tác giữa các cấu trúc hợp thành.
Ở môi trường nhân tạo, mô cấy thoát khỏi sự tương quan mà nó phải chịu trong cơ thể thực vật nguyên vẹn ñể thiết lập một tương quan mới. Tuy nhiên, dù trong các ñiều kiện in vitro, sự phát triển của thực vật là một chuỗi lần lượt các quá trình liên tiếp nhau theo một trật tự không thể ñảo ngược.
• Sự phát sinh cơ quan
Phát sinh cơ quan là quá trình các tế bào và mô tạo ra cấu trúc một cực, cực chồi hoặc cực rễ. Đây là một quá trình liên quan ñến sự tăng sinh và sự phân hóa tế bào, phụ thuộc vào thành phần và hàm lượng của các chất ñiều hoà tăng trưởng thực vật khác nhau [11], [29].
Trong thiên nhiên, sự phát sinh cơ quan có nguồn gốc từ các mô phân sinh ngọn. Mô phân sinh ngọn chồi ở cây hạt kín thường có ñường kính 100 - 200µm, với các tế bào ñang phân chia, chưa biệt hoá cao về mặt hình thái, nhưng có khả năng phát sinh hình thái.
Mô phân sinh ngọn có vai trò quan trọng trong sự hình thành cơ quan và duy trì chính nó. Việc duy trì tính toàn vẹn của mô phân sinh ngọn ñòi hỏi sự chính xác trong phân chia, tăng rộng và biệt hoá của tế bào. Các tế bào ở vùng vỏ phân chia theo hướng thẳng góc với bề mặt mô phân sinh cho ra các lớp biểu bì và dưới biểu bì của thân và lá. Một số ít tế bào từ phân chia trong vỏ và có thể cho sự khởi lá, thân, nụ nách và các bộ phận của hoa (nếu là nụ hoa). Các tế bào của vùng thể phân chia vừa theo hướng thẳng góc vừa theo hướng song song với bề mặt của mô phân sinh làm gia tăng thể tích tế bào [11],[29].
Trong nuôi cấy in vitro, sự phát sinh cơ quan (chồi hay rễ) có thể ñược thực hiện từ chồi hiện diện sẵn hay từ sự tạo mới.
- Sự phát triển chồi
Các chồi tận cùng và các chồi nách hiện diện sẵn, ở trạng thái hoạt ñộng hay nghỉ, có thể phát triển in vitro (không phải sự tạo mới cơ quan). Một mô cấy chứa một chồi duy nhất có thể phát triển thành một chồi duy nhất hay cụm chồi, tùy thuộc vào loài, trạng thái sinh lý của mô cấy và môi trường nuôi cấy.
Kích thích sự phát triển của chồi hiện diện sẵn là phương pháp vi nhân giống chậm nhất, nhưng là cách thông dụng, dễ áp dụng nhất trong hầu hết các loài thực vật, ñặc biệt ñối với các cây gỗ (vì sự sinh phôi thế hệ và tăng trưởng chồi/rễ bất ñịnh khó thực hiện hơn).
- Sự tạo mới chồi
Mọi cơ quan thực vật ñều có khả năng tái sinh các mô phân sinh ngọn chồi bởi sự sinh cơ quan trực tiếp hay gián tiếp. Ở cây hột kín, nguồn gốc của mô phân sinh ngọn chồi có thể là tế bào biểu bì, mô hàng rào (mô dậu), mô khuyết hay mô bao quanh mạch của mẫu cấy.
Trước sự phân hoá ñể tạo tầng phát sinh của chồi ñược tạo mới, tiền mô phân sinh hay tế bào phân hoá ñều phải qua sự tái hoạt ñộng. Sự tái hoạt ñộng này có thể ñược cảm ứng trên cây nguyên bằng sự ñàn áp các hiệu ứng cản tương
quan (thí dụ: cắt bỏ vùng ngọn ñể gỡ ưu tính ngọn) hay trên mô cấy nhờ các môi trường thích hợp. Sự tái hoạt ñộng gồm hai giai ñoạn: khử phân hoá và tái phân hóa.
Trong sự tạo mới chồi từ các tế bào lá ñã phân hóa, người ta cho rằng có sự hiện diện của các nhóm tế bào ñặc biệt, gọi là mô ñích. Các tế bào này là nơi nhận các thông tin hoá học, ñặc biệt là chất ñiều hòa tăng trưởng thực vật: nếu auxin có tác dụng tạo rễ ñối với các mô quanh mạch (nguồn gốc nội sinh của rễ) thì citokinin có tác dụng tạo chồi ñối với các mô ngoại vi (nguồn gốc ngoại sinh của chồi). Tỷ lệ auxin/cytokinin xác ñịnh một chương trình phát sinh hình thái (rễ hay chồi) [8].
- Sự phát sinh rễ
Sự thành lập rễ bao gồm 2 giai ñoạn có thể thấy ñược dưới kính hiển vi: giai ñoạn tạo sơ khởi rễ từ vài tế bào của tầng phát sinh libe - mộc hay chu luân và giai ñoạn kéo dài sơ khởi rễ này.
Trong phần lớn trường hợp, sự hiện diện của cytokinin giúp cho sự tạo chồi sẽ cản sự tạo rễ. Do ñó môi trường cảm ứng sự tạo rễ phải là môi trường khác và ñôi khi phải qua nhiều lần cấy chuyền trên môi trường không có cytokinin.
Một ñiều cần ñược lưu ý trong sự tái sinh cây từ mô sẹo là nguy cơ biến dị thể hệ. Những biến ñổi về di truyền sẽ xảy ra khi cây ñược tái sinh từ mô sẹo ñược cấy chuyền qua nhiều lần và duy trì trong thời gian dài [15].