Hai giai đoạn biến nạp và tái sinh cây cùng có ý nghĩa quan trọng và quyết định đến thành cơng của một thí nghiệm chuyển gen. Nếu quá trình biến nạp xảy ra mà tế bào không tái sinh được thành cây hoặc sự tái sinh diễn ra mà khơng có sự biến nạp thì thí nghiệm chuyển gen chưa thành công [4].
Các yêu cầu cơ bản đối với hệ thống tái sinh cây
Các mẫu tế bào, mơ dùng cho q trình chuyển gen cần phải có khả năng tái sinh in vitro nhanh. Các mơ, tế bào này có khả năng tiếp nhận gen mới. Quy trình
tái sinh cây phải có hiệu quả cao, khơng hoặc ít phụ thuộc vào kiểu gen. Cây tái sinh có tỷ lệ sống cao (khi đưa ra ngoài đất trồng), tần số biến dị thấp và khả năng hữu thụ cao để có thể sử dụng làm nguồn nguyên liệu ban đầu nhằm tiếp tục tiến hành các thí nghiệm ở các thế hệ tiếp theo.
Như vậy, có thể thấy hồn thiện hệ thống tái sinh là điều kiện tiên quyết để thực hiện thành cơng q trình biến nạp gen ở thực vật. Các loại mô được sử dụng trong hệ thống tái sinh như phôi non, phơi trưởng thành; Mơ sẹo có nguồn gốc từ các bộ phận khác nhau ở cơ thể thực vật; Mơ lá, thân mầm.
Tính tồn năng của tế bào thực vật đã tạo điều kiện cho sự tái sinh cây hồn chỉnh in vitro qua q trình phát sinh cơ quan (hình thành chồi) hay phát sinh phơi khi chúng được ni cấy trong điều kiện dinh dưỡng thích hợp và bổ sung các chất kích thích sinh trưởng cần thiết. Các chồi bất định hay phơi được hình thành từ các tế bào đơn được hoạt hóa là những bộ phận dễ dàng tiếp nhận sự biến nạp và có khả năng cho những cây biến nạp hồn chỉnh (khơng có tính khảm).
Có thể thấy, tái sinh ở thực vật thông qua hai con đường: Phát sinh cơ quan (organogenesis) có thể xảy ra do sự phát triển chồi trực tiếp từ mẫu mô nuôi cấy
[49] hoặc qua giai đoạn tạo mơ sẹo cịn gọi là sự phát sinh chồi từ mô sẹo và con đường thứ hai là hình thành phơi soma (embryogenesis), thường có một tế bào hoặc một cụm nhỏ các tế bào diễn ra phản biệt hóa để tạo phơi soma (phơi vơ tính) phát triển thành cây hồn chỉnh tương tự như phơi hữu tính (phơi zygotic) [35].
Hình thành phơi soma là một giai đoạn quan trọng đối với quá trình tái sinh ở thực vật trong hệ thống nuôi cấy tế bào in vitro [85]. Phôi soma là kết quả của một quá trình phát triển từ các tế bào soma thành những cấu trúc tương tự như phơi hữu tính thơng qua các giai đoạn phát triển đặc trưng là hình cầu, hình tim, hình ngư lơi, mọc lá mầm và trưởng thành [61]. Hệ thống tái sinh cây thông qua phôi soma được sử dụng phổ biến trong nuôi cấy in vitro do khả năng tái sinh cây khá cao và sự xuất hiện của cây khảm có thể được giảm đáng kể [35].
Phương thức tái sinh cây thông qua giai đoạn mô sẹo phụ thuộc vào nguồn gốc mô sẹo. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng mơ sẹo dạng phơi có nguồn gốc từ đỉnh sinh trưởng có tỷ lệ tái sinh cây cao hơn [61]. Ngoài ra khả năng tái sinh
cây cũng chịu ảnh hưởng lớn bởi thành phần và nồng độ các chất kích thích sinh trưởng thực vật được bổ sung vào môi trường nuôi cấy.
Phần lớn thực vật được tái sinh dễ dàng bằng con đường nuôi cấy mô tế bào. Từ một tế bào biến nạp có thể tạo ra một cây chuyển gen, trong đó mỗi tế bào mang DNA ngoại lai và tiếp tục chuyển cho thế hệ sau sau khi nở hoa và tạo hạt.