CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.2. Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu
1.2.6. Giới thiệu một số công nghệ vi nhân giống khác
Một số công nghệ vi nhân giống đang được các nước có ngành công nghệ sinh học phát triển ứng dụng. Ở nước ta, những công nghệ này mới chỉ được thực hiện trong phòng thí nghiệm ở một số trường Đại Học hay các Viện nghiên cứu trong mấy năm gần đây.
1.2.6.1. Công nghệ vi nhân giống quang tự dưỡng
Nghiên cứu tập trung vào vấn đề nuôi cấy mô trên môi trường không có đường nhưng được điều khiển chủ động chế độ ánh sáng và cung cấp CO2.
✓ Ưu điểm
ã Tốc độ sinh trưởng, chất lượng và tỉ lệ sống của mụ thực vật được nõng cao.
ã Thiệt hại do sự nhiễm mẫu được hạn chế do sử dụng mụi trường khụng cú đường.
ã Tự động húa nờn giảm chi phớ lao động.
✓ Nhược điểm
ã Chi phớ cao cho việc điều khiển mụi trường.
ã Chi phớ cao cho hệ thống bỡnh nuụi chuyờn dụng và chuẩn bị giỏ thể.
Hình 1.6: Hệ thống vi nhân giống quang tự dưỡng
1.2.6.2 Công nghệ nuôi cấy lỏng lắc
Đây là phương pháp nuôi cấy mô thực vật bằng môi trường lỏng, bình nuôi cấy được đặt trên máy lắc, tùy vào mục đích nuôi cấy và đối tượng nuôi cấy mà số vòng quay của máy lắc được điều chỉnh khác nhau (từ 90 - 180 vòng/phút).
✓ Ưu điểm
ã Tiết kiệm khụng gian, mẫu cấy hấp thụ hết dinh dưỡng trong bỡnh nuụi cấy.
Tăng cường được sự thoáng khí nên kích thích mẫu cấy phát triển nhanh.
ã Mụi trường lỏng và lắc, mẫu cấy di chuyển tự do nờn hiệu ứng ưu thế ngọn bị biến mất và các chồi phát triển tương đối đồng đều.
ã Giảm chi phớ sản xuất do nuụi cấy trong mụi trường lỏng lắc giỳp hấp thụ tối đa dinh dưỡng trong bình nuôi cấy, tiết kiệm được môi trường dinh dưỡng.
✓ Nhược điểm
ã Mẫu mụ nuụi cấy cú thể bị tổn thương do quỏ trỡnh lắc.
ã Những khối mụ hay cơ quan mới hỡnh thành cũn non yếu nếu bị va đập mạnh sẽ làm dập nát chúng.
ã Phương phỏp này chỉ thớch hợp cho nuụi cấy từ giai đoạn tỏi sinh đến giai đoạn tăng sinh khối.
ã Mụi trường nuụi cấy lỏng thường dẫn đến sự phỏt sinh hỡnh thỏi bất thường chẳng hạn như hiện tượng thủy tinh thể.
1.2.6.3. Hệ thống bình nuôi cấy Bioreactor
Takayama và Miasawa là những người đầu tiên sử dụng Bioreactor vào nhân giống cây trồng: nhân củ siêu nhỏ khoai tây, củ hoa ly…
Bioreactor là một hệ lên men hay nồi phản ứng sinh học.
Là thiết bị mà trong đó sự biến đổi hóa sinh được tiến hành bởi các tế bào sống hoặc các thành phần tế bào in vitro. Thường dùng để lên men liên tục, bán liên tục hay gián đoạn.
Có thể dùng để nuôi cấy huyền phù tế bào thu sinh khối.
Cũng có thể dùng trong nuôi cấy mô để nhân nhanh các giống cây.
Công nghệ này cho phép nhân nhanh vô hạn các giống cây trồng nhờ thiết bị Bioreactor hoàn toàn tự động hóa.
✓ Ưu điểm
ã Thể tớch nuụi cấy lớn.
ã Hầu hết cỏc bỡnh Bioreactor được thiết kế với cơ chế khuấy bằng cơ học hay thổi khí giúp mẫu cấy phát triển tốt, đồng đều.
ã Trong quỏ trỡnh nuụi cấy hoặc nuụi cấy liờn tục, mụi trường và cỏc điều kiện nuôi cấy có thể được kiểm soát và duy trì dễ dàng giúp mẫu cấy phát triển tốt. Điều này không thể thực hiện với nuôi cấy trong bình tam giác.
✓ Nhược điểm
ã Đũi hỏi thiết bị đắt tiền, vận hành phức tạp đặc biệt là khõu chống nhiễm cho huyền phù nuôi cấy.
✓ Ứng dụng
ã Tạo chồi: chuối, dứa, hoa lan…
ã Tạo củ in vitro: khoai tõy, lily…
ã Tạo phụi soma: cà phờ, cao su…
Hình 1.7: Hệ thống Bioreactor
1.2.6.4. Hệ thống nuôi cấy ngập chìm tạm thời TIS (Temporary Immersion System)
Nguyên lý hoạt động của hệ thống này khá đơn giản. Trong bình kín, chồi cây được ngập trong dung dịch dinh dưỡng khoảng vài phút, dung dịch này sau đó được rút cạn đi một cách tự động. Những chu kỳ như vậy được lặp lại sau mỗi 6 giờ nhờ một chiếc máy bơm không khí đã được lập trình từ trước.
Toàn bộ hệ thống hoạt động khép kín và được khử trùng, tránh được sự ngoại nhiễm trong quá trình thao tác.
Sử dụng phương pháp bơm không khí vào hệ thống nên có thể điều tiết thành phần không khí, tạo nên môi trường tối ưu cho mầm cây.
✓ Ưu điểm
ã Hệ thống nuụi cấy ngập chỡm tạm thời TIS cú tỏc động tớch cực lờn tất cả cỏc giai đoạn từ nhân nhanh chồi cho tới phát sinh phôi soma trên nhiều đối tượng cây trồng khác nhau.
ã Sự sinh trưởng và hệ số nhõn nhanh chồi của cõy được nuụi cấy trong hệ thống ngập chìm tạm thời luôn cao hơn so với những cây nuôi cấy trong hệ thống thông thường trên môi trường rắn hay trong hệ thống Bioreactor thông thường.
ã Cõy tỏi sinh và phụi soma thu được từ hệ thống nuụi cấy này luụn cú chất lượng tốt hơn, tỉ lệ sống sót cao, cây con sinh trưởng khỏe mạnh trong quá trình thuần hóa ngoài vườn ươm.
ã Cú thể núi, hệ thống nuụi cấy ngập chỡm tạm thời TIS là sự kết hợp thành công những ưu điểm của hệ thống nuôi cấy rắn thoáng khí và hệ thống nuôi cấy lỏng giúp cây tránh được những hiện tượng bất lợi như: sự thiếu thông thoáng khí của môi trường lỏng ngập liên tục hay trong hệ thống kín trên môi trường rắn, hiện tượng thủy tinh thể trong môi trường lỏng liên tục, giúp gia tăng sự hấp thụ chất dinh dưỡng so với nuôi cấy trên môi trường rắn.
ã Hệ thống TIS tiết kiệm được nhõn cụng lao động, khụng gian phũng nuụi cấy và giảm được chi phí sản xuất.
✓ Nhược điểm
ã Mật độ nuụi cấy ảnh hưởng đến chất lượng nuụi cấy.
ã Thời gian ngập tối ưu phải được điều chỉnh cho phự hợp với từng giai đoạn phát triển của mẫu cấy, từng loại cây để có kết quả tốt.