CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.2. Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu
1.2.3. Tổng quan về quy trình tạo hạt nhân tạo
Hạt nhân tạo là một dạng hạt mô phỏng hạt tự nhiên, hạt nhân tạo chứa phôi vô tính được bọc trong một lớp alginate có chứa chất dinh dưỡng, sau đó, các phôi vô tính có thể nảy mầm thành cây con hoàn chỉnh (Redenbaugh et al, 1987;
Saiprasad, 2001). Về cơ bản, hạt nhân tạo giống hạt tự nhiên, điểm khác biệt là hạt nhân tạo được tạo thành từ tế bào sinh dưỡng và không có lớp nội nhũ bao quanh.
Hình 1.2: Cấu tạo của hạt nhân tạo
1.2.3.1. Các nguồn mẫu làm hạt nhân tạo
➢ Mô sẹo
Mô sẹo là một khối tế bào phát sinh vô tổ chức nhưng có khả năng biệt hóa thành rễ, chồi hoặc phôi để có thể hình thành nên cây hoàn chỉnh. Mô sẹo được hình thành từ mặt cắt của thân hay rễ, bao gồm tế bào nhu mô và thành phần tế bào rây (Esau, 1977).
Mô sẹo là nguồn nguyên liệu cơ bản sử dụng cho nuôi cấy mô thực vật in vitro. Đặc điểm sinh trưởng của mô sẹo có quan hệ với cơ quan hình thành mô sẹo, thành phần môi trường nuôi cấy, điều kiện nuôi cấy.
➢ Phôi vô tính (Phôi soma)
Phôi vô tính hay phôi soma là các thể nhân giống có tính lưỡng cực bất định bao gồm cực chồi và cực rễ bắt nguồn từ các tế bào sinh dưỡng, bao gồm cả phần mô phân sinh ngọn và mô phân sinh gốc.
Sự phát triển của phôi vô tính trải qua 4 giai đoạn hình thái: hình cầu, hình tim, hình thủy lôi và hình lá mầm. Dưới các điều kiện thích hợp thì phôi vô tính có thể phát sinh thành một cơ thể có chức năng hoàn chỉnh.
Không giống các tế bào nhân thật (Eukaryote), hầu hết các tế bào thực vật đều có khả năng phát triển thành phôi dưới những điều kiện thích hợp. Phôi vô tính rất giống phôi hữu tính ở hình thái và sinh lý nhưng không có tái tổ hợp di truyền, do đó tất cả những cây con tái sinh bằng con đường này thì có vật chất di truyền y hệt các tế bào sinh dưỡng đã sinh ra chúng.
Hình 1.3: Phôi hình cầu, hình tim, hình thủy lôi
➢ Protocorm-like-body (PLB)
Protocorm là một cơ quan dự trữ rất nhỏ, được hình thành từ phôi đang nảy mầm.
Protocorm-like-body (PLB) là một cấu trúc rất đặc biệt tương ứng với giai đoạn chuyển tiếp và sự phát triển mạnh mẽ của phôi thành cây con. Điểm sinh trưởng của PLB có cấu trúc chưa đầy đủ, các tế bào bề mặt duy trì tiềm năng của các tế bào phôi, từ đây chúng dễ dàng phát khởi tạo nhiều điểm sinh trưởng bất định. Đặc điểm quan trọng nhất của PLB là chúng có sự phân chia rất mạnh mẽ nên chỉ cần những kích thích thích hợp thì chúng sẽ phát sinh phôi, chồi, cơ quan…phù hợp với điều kiện kích thích.
Hình 1.4: Hình dạng của PLB quan sát dưới kính hiển vi soi nổi
1.2.3.2. Vật liệu làm vỏ bọc cho hạt nhân tạo
➢ Tác nhân tạo gel
Có rất nhiều tác nhân tạo gel được sử dụng làm vỏ bọc nhân tạo cho phôi. Đó có thể là agar, alginate, polyco2133, carboxyl methyl cellulose…
Hợp chất được sử dụng rộng rãi đó là chất nền sodium alginate. Hợp chất này sẽ đông lại thành gel khi được cho vào môi trường có muối kim loại như CuSO4
hoặc CaCl2.
Alginate là một hợp chất hữu cơ mạch thẳng, kỵ nước, là muối của acid alginic.
Các đặc tính thuận lợi của alginate: tính dính vừa phải, không gây độc cho phôi, có các đặc tính tương hợp sinh học, khả năng tạo gel nhanh, để lâu được, rẻ tiền, độ cứng của gel vừa phải để có thể vừa tạo thuận lợi cho sự hô hấp của phôi vừa bảo vệ cho phôi khỏi những tổn thương từ bên ngoài.
Hình 1.5: Công thức hóa học của alginate
➢ Nội nhũ nhân tạo
Không như phôi hợp tử, phôi vô tính không có lớp nội nhũ chứa chất dinh dưỡng để nuôi phôi, vì vậy cần tạo lớp nội nhũ nhân tạo bằng cách thêm chất dinh dưỡng, chất điều hòa sinh trưởng, carbohydrate vào vật liệu làm vỏ bọc để nâng cao khả năng tăng trưởng và sống sót cho phôi.