II. ỨNG DỤNG TẾ BÀO TRẦN
c) Một số thí nghiệm và kết quả nghiên cứu
Năm 1972, Carlson đã tái sinh được cây thuốc lá lai từ sản phẩm dung hợp protoplast của hai loài: Nicotiana glanca + N. langstorff, bắt đầu một thời kỳ phát triển mới của kỹ thuật protoplast.
Thí nghiệm của Melchers (1974):
- Giống s (sublethal) không tổng hợp được diệp lục bình thường nên rất mẫn cảm với ánh sáng cường độ cao.
- Giống v (virescent) cũng không tạo được lục lạp bình thường lá non trắng hoàn toàn và mẫn cảm với ánh sáng cường độ cao.
Hai giống này là hai dạng đột biến có thể bổ sung cho nhau được khi lai tạo, nghĩa là nuôi cấy ở ánh sáng 800 lux tới giai đoạn ra hoa, sau đó cho thụ phấn chéo sẽ thu được cây lai F1 có lá xanh bình thường và chịu ánh sáng cao (10000 lux).
Melchers đã tiến hành tách protoplast của cây đơn bội thu được từ nuôi cấy bao phấn của cây s và cây v rồi cho dung hợp. Sản phẩm dung hợp được chọn lọc trên môi trường chiếu 100001ux cho kết quả chỉ những hợp bào sống và phát triển thành khối mô sẹo xanh, trong khi các loại tế bào bố mẹ đều chết. Cây tái sinh từ khối mô sẹo xanh có lá xanh bình thường và chịu được ánh sáng cường độ cao.
Thành công của Melchers là đã sử dụng hai đột biến bổ sung và chứng minh được sản phẩm dung hợp mang gene bổ sung đó.
Thí nghiệm của Schieder 1975:
Schieder sử dụng 2 loại đột biến dinh dưỡng của loài rêu Sphaerocarpos donollii:
- Đột biến A không tổng hợp được axit nicotinic - Đột biến B không tạo được glucose
Muốn nuôi A phải đưa axit nicotinic vào môi trường và muốn nuôi B phải đưa glucose vào môi trường.
Tách protoplast từ A và B sau đó tiến hành dung hợp. Nuôi toàn bộ ở môi trường thiếu glucose và axit nicotinic. Các loại protoplast bố mẹ hoặc sản phẩm dung hợp cùng loại chết vì thiếu glucose hoặc axit nicotinic. Chỉ có sản phẩm dung hợp chính thức giữa A và B có thể sống sót được, sau đó được tái sinh thành cây lai có khả năng tổng hợp axit nicotinic và glucose.
Phương thức tạo cây lai như vừa trình bày không bao giờ có trong thiên nhiên, mà chỉ thực hiện được bằng con đường lai protolast.
Thời gian qua người ta đã tiến hành lai một số cặp rất xa nhau. Ví dụ: Maliga (1976) lai tế bào trần của đỗ tương và lúa, nhưng sản phẩm dung hợp mất dần khả năng phân chia.
Cũng ở Hungari trong Trung tâm nghiên cứu sinh học Szeged người ta tiến hành lai tế bào cà rốt với tế bào người và sản phẩm dung hợp sống được một thời gian có phân bào và tổng hợp axit nucleic.
1976, Kao đã nhận được tế bào lai giữa đỗ tương với thuốc lá và nuôi được 4 tháng. Qua hàng ngàn thế hệ phân bào, hai bộ nhiễm sắc thể vẫn đồng thời hoạt động và thể hiện đủ tính chất của tế bào lai.
Kết quả của Melchers trong lai protoplast giữa c à chua và khoai tây đánh dấu một mốc quan trọng trong lĩnh vực này.
Cây lai cà chua và khoai tây đ ầu tiên ra đời năm 1977 khi lai protoplast của cây cà chua Lycopersicon esculentum (Mill)/var.cerasiforme (Dunal) Alef (Đột biến xanh vàng Rich) với protoplast tế bào mô sẹo nuôi trong dịch lỏng của dòng khoai
tây lưỡng bội DH số HH 258. Sản phẩm dung hợp lúc đầu chỉ tái sinh rễ về sau thu được chồi nhưng không phân biệt được chồi cây lai hay chồi khoai tây có màu lá bất thường. Phân tích nhiễm sắc thề không kết quả vì nhiễm sắc thể khoai tây và cà chua rất khó phân biệt hình dạng. Nhờ có biện pháp của Holdn là giữa cà chua và khoai tây có sự khác nhau về băng protein của enzim ribulose-l,5- biphosphat carboxylase trên điện di SDS từ đó mà Melchers phân biệt được sản phẩm dung hợp với tế bào bố mẹ.
Các dạng cây lai được phát hiện:
- Cây lai có plastome(bộ gene lục lạp) khoai tây - Cây lai có plastome cà chua
Dạng 1: potato + tomato có plastome của potato được gọi là pơmatoes (tiếng Đức Karmaten ghép của hai từ kartoffel + tomaten).
Dạng 2: potato + tomato nhưng có plastome của tomato được gọi là topatoes (tiếng Đức tomoffeln ghép của hai từ tomaten + kartoffeln).
Trong hai dạng này, một số cây có khả năng tạo bộ phận giống củ nhưng hoa vẫn bất thụ. Vấn đề này đang được nghiên cứu, hy vọng sẽ tạo ra được cây rau có quả cà chua và củ khoai tây.