IV. TỒN TẠI CỦA KỸ THUẬT PROTOPLAST
a) Kháng amino acid và các chất đồng đẳng
Một số acid amin, trong đó có valine và threonin ức chế sinh trưởng tế bào khi đưa mình chúng vào môi trường dùng đường nuôi cấy, vì chúng ức chế tế bào sử dụng NO3 hoặc ngăn cản acid amin cùng nguồn gốc:
Ngoài ra nếu sử dụng các chất tương tự acid amin, chúng có thể được sử dụng như acid amin vào việc tổng hợp ra các phần tử protein, kết quả là các phân tử này bị mất hoạt tính.
Hiện tượng ức chế này có thể khắc phục bằng cách cung cấp cho tế bào thêm các acid amin khác hoặc các hợp chất là dẫn xuất bình thường khác của chúng.
Đối với tế bào có thể tự khắc phục bằng cách tăng cường tổng hợp các acid amin thích ứng. Đó là nguyên nhân vì sao các dòng tế bào kháng được các chất tương tự acid amin lại sản xuất dư thừa acid amin.
Cơ chế của hiện tượng sản xuất dư thừa (over production) là quá trình ức chế ngược (feed bach inhibition) kém mẫn cảm hơn.
Trong dòng tế bào kháng 5-methyl tryptophan, cơ chế ức chế sản phẩm ngược này kém mẫn cảm vì vậy hoạt tính của anthranilat synthetase vẫn cao và lượng tryptophan được tạo ra cao gấp 5 lần so với bình thường.
Ở các dòng kháng p-fluorophenyl alanin, cơ chế ức chế sản phẩm ngược hoạt động của enzym chorismat mutase kém mẫn cảm với phenylalanin và tyrosin, vì vậy lượng phenyl được tạo ra rất cao.
Trong thực tế hiện tượng kiểm tra lỏng lẻo các quá trình sinh tổng hợp acid amin vẫn tồn tại không cần sự có mặt các chất đồng đẳng acid amin. Các acid amin tự do này (phe, tyr, met, lys) được tích luỹ lại hay chuyển hoá tiếp (thí dụ thành các hợp chất phenol).
Hiện tượng thải acid amin tự do ra môi trường chỉ gặp đối với prolin (pro). Ngoài ra các chất tương tự acid amin còn có thể do những cơ chế khác gây ra, ví dụ như:
- Tế bào hạn chế thu nhận các chất tương tự acid amin. Hoạt động thu nhận
các chất đó rất yếu.
- Tế bào có khả năng chọn các acid amin bình thường để tổng hợp protein trong khi các chất tương tự acid amin bị bỏ lại:
- Trường hợp kháng theonin thì tế bào có những thay đổi trong hệ thống enzym sở dụng N03.
Nghiên cứu về tính kháng chất tương tự acid amin có ý nghĩa thực tiễn rất lớn. Người ta hy vọng sẽ tạo được các giống cây có giá trị dinh dưỡng cao...
Chẳng hạn Widholm (1977) đã chọn được một dòng tế bào cà rốt có sản xuất 27 lần tryptophan tự do nhiều hơn bình thường và tăng 25% lượng tryptophan tổng số (tự do + trong protein). Ở một dòng tế bào cà rốt khác cùng một lúc kháng được 4 chất tương tự amino acid thì hàm lượng các amino acid tương ứng là Lys, Phe, Met và Try tăng từ 6 - 34 lần.
Tuy nhiên biểu hiện sự sản xuất dư thừa này có còn giữ được sau khi tái sinh cây hay không ? Đó là điều chưa được kết luận.
Vấn đề tái sinh cây từ dòng tế bào kháng 5-methyltryptophan là vấn đề sinh lý khá lý thú.
Kháng 5-methytryptophan sẽ sản xuất dư thừa tryptophan mà tryptophan lại là tiền chất của IAA nên tế bào sẽ sản xuất dư thừa IAA và như vậy tế bào sinh
trưởng tự tạo auxin nghĩa là không cần auxin ngoài đưa vào môi trường. Lượng
IAA tăng cũng làm cho tế bào mất khả năng tạo phôi và tạo chồi. Chỉ có 10-6 tế bào
có thể tạo cây, có thể do một đột biến thứ hai xảy ra trong trao đổi chất tryp hay IAA, cho tới nay mới có:
2 trường hợp cây tái sinh từ mô sẹo - Nicotinana kháng MS và Val 1 trường hợp chọn từ nuôi phôi và - Hordeun kháng AEC
1 trường hợp chọn cả cây - Triticum kháng 5MT
Có khả năng di truyền tính trạng này cho thế hệ sau qua sinh sản hữu tính.