Ưu điểm:
Thuận lợi của phương pháp vi nhân giống trên môi trường bán rắn so với phương pháp nhân giống truyền thống (giâm, chiết, ghép…) là:
Có khả năng tái sinh cây con từ các vùng mô và cơ quan khác nhau của cây như trục thân, lóng thân, phiến lá, cuống lá, hoa, chồi phát hoa, hạt phấn,... mà ngoài tự nhiên không thể thực hiện được.
Được nuôi cấy trong điều kiện vô trùng, cây khoẻ mạnh, sạch virus thông qua xử lý nhiệt hay ni cấy đỉnh sinh trưởng.
Có thể sản xuất quanh năm và chủ động kiểm soát được các yếu tố ngoại cảnh như nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm…
Hệ số nhân cao, sản xuất được số lượng lớn cây giống trong một thời gian ngắn nhằm đáp ứng nhu cầu cho những người trồng thương mại.
Tạo cây có khả năng ra hoa, tạo quả sớm.
Tạo dịng tồn cây cái (cây chà là) hoặc toàn cây đực (cây măng tây) theo mong muốn.
Dễ dàng tạo giống cây trồng mới bằng phương pháp chuyển gen.
Vi nhân giống được xem là công cụ tối ưu phục vụ cho công nghệ di truyền. Giảm được nhiều cơng sức chăm sóc, nguồn mẫu dự trữ lâu dài và chiếm ít khơng gian so với phương pháp nhân giống truyền thống.
Nhược điểm:
Nhân sinh khối thông qua nuôi cấy mô tốn kém hơn nhiều so với phương pháp nhân giống truyền thống (như giâm, chiết, gieo hạt…) nên thường khó áp dụng để thương mại hố. Chi phí cho nhân cơng thường chiếm khoảng 60% hoặc cao hơn trên tổng giá trị của toàn sản phẩm.
Bên cạnh những thuận lợi trên, phương pháp vi nhân giống bằng môi trường bán rắn cũng bộc lộ những khó khăn sau:
Q trình nhân giống phức tạp gồm nhiều giai đoạn liên quan và cần khoảng thời gian dài trước khi có thể thích ứng trồng ngồi vườn ươm.
Dễ xuất hiện các biến dị soma trong quá trình ni cấy, đặc biệt tái sinh qua mô sẹo.
Nhân giống nhanh và nhân với số lượng lớn cho đến ngày nay vẫn chưa thực hiện được trên tất cả các loài cây, cụ thể như đối với các lồi ngũ cốc thì việc nhân giống vẫn còn nhiều hạn chế.
Sự tái sinh thành cây in vitro tường khó xảy ra, đặc biệt với các cây thân gỗ. Nhân giống trên mơi trường bán rắn có giá thành sản xuất vẫn cịn cao (do sử dụng agar) và thời gian cấy chuyền dài. Khi sản xuất ở qui mơ cơng nghiệp, chi phí cho năng lượng và nhân cơng vẫn còn rất lớn.
Nhược điểm quan trọng nhất trong vi nhân giống trên môi trường bán rắn được xem là tỷ lệ sống sót của cây thấp sau khi được chuyển ra vườn ươm bởi vì sự khác biệt lớn giữa điều kiện in vitro và ex vitro và sự cần thiết phải nuôi cấy vô trùng bắt buộc phải sử dụng các loại trang thiết bị chuyên biệt và đắt tiền.
Tất cả những khó khăn trên được xem như trở ngại to lớn cho việc ứng dụng rộng rãi vi nhân giống trong nhân giống các giống thực vật có chất lượng cao.
1.1.4.3. Một số hệ thống nuôi cấy in vitro mớia. Nuôi cấy lỏng lắc a. Nuôi cấy lỏng lắc
Đây là phương pháp ni cấy thực vật bằng mơi trường lỏng, bình ni cấy được đặt trên máy lắc (shaker), tuỳ vào mục đích ni cấy, đối tượng ni cấy mà số vịng quay của máy lắc được điều chỉnh khác nhau (từ 90 - 180 vịng/phút).
Thuận lợi của ni cấy lỏng lắc:
Phương pháp nuôi cấy mô và tế bào thực vật bằng môi trường lỏng sẽ khắc phục được một số nhược điểm khi nuôi cấy trên môi trường bán rắn:
Các mẫu nuôi cấy được ngập và phân bố theo không gian 3 chiều nên tiết kiệm được không gian, mẫu cấy hấp thụ hết mơi trường dinh dưỡng trong bình ni cấy. Tăng cường được sự thống khí nên kích thích mẫu phát triển nhanh.
Khi nuôi cấy ngập và được di chuyển tự do trong môi trường, hiệu ứng ưu thế ngọn bị biến mất và các chồi phát triển tương đối đồng đều nhau. Giảm chi
phí sản xuất thơng qua việc giảm được lượng agar sử dụng cho mơi trường ni cấy.
Khó khăn của ni cấy lỏng lắc:
Khó khăn lớn nhất của nuôi cấy lỏng lắc là mẫu mô nuôi cấy bị tổn thương do q trình lắc. Những khối mơ hay cơ quan tế bào thực vật mới hình thành cịn non yếu, nếu bị va đập mạnh sẽ làm dập nát khối mơ non. Từ đó khả năng nhân nhanh tế bào bị giảm sút.
Q trình nhân nhanh khối mơ hay tế bào sử dụng môi trường lỏng thay cho môi trường bán rắn kể từ giai đoạn tái sinh đến giai đoạn tăng sinh khối. Môi trường nuôi cấy lỏng thường dẫn đến sự phát sinh hình thái bất thường, chẳng hạn như hiện tượng thủy tinh thể (hyperhydricity hay vitrification).
Cho đến nay, định nghĩa về hiện tượng thủy tinh thể vẫn chưa được rõ ràng. Nói chung, đây là một hiện tượng liên quan đến sự rối loạn trong hình thái và sinh lý của thực vật trong quá trình tăng trưởng in vitro, kết quả làm mất đi khả năng phát triển bình thường, và sau đó kéo theo hàng loạt các vấn đề trong suốt q trình thích nghi của thực vật khi ra vườn ươm.
Biểu hiện của thực vật được nuôi cấy trong môi trường lỏng là thường yếu ớt, xuất hiện các tinh thể nước giống như thủy tinh, mọng nước ở lá và ở chồi, hệ rễ phát triển kém. Lá là cơ quan chịu ảnh hưởng nhiều nhất trong môi trường lỏng. Chúng phát triển một loại nhu mô vô tổ chức, loại này được tạo ra từ các lớp nhu mơ xốp có khơng gian liên bào rộng, một loại mơ mạch khơng định hình, một lớp biểu bì bất thường. Lớp mơ biểu bì của các lá thừa nước thường phát triển khơng tốt và q trình đóng mở khí khẩu khơng cịn ổn định như trước.
Hậu quả của hiện tượng thủy tinh thể là lá ít phát triển trong điều kiện in
vitro cũng như ex vitro và có thể cả cây cũng vậy, thường yếu và chết. Do vậy,
lá có thể khơng cịn thực hiện được tốt như trước nữa, nên cây sau khi chuyển ra đất thường ít khả năng sống sót và kém phát triển.
Sau khi nhân giống in vitro, các cây xuất hiện hiện tượng bất thường về kiểu hình và cấu trúc giải phẫu, ở giai đoạn ex vitro thường có hiện tượng bất thường về kiểu hình. Các biểu hiện sai hỏng, chẳng hạn như thừa nước, lá và chồi kém phát triển, phơi bất thường, rối loạn q trình phát sinh phơi đều là kết quả của sự gián đoạn hay mất tín hiệu trong trình tự của q trình tái tạo cơ quan ở thực vật. Các vấn đề nêu trên biểu hiện nghiêm trọng hơn đối với nuôi cấy lỏng và cần phải có những nghiên cứu sâu hơn để hiểu rõ cũng như có thể kiểm sốt được sự phát sinh hình thái trong ni cấy bioreactor - một mơ hình lớn của ni cấy lỏng.