Các nhà khoa học đã thực hiện các thao tác di truyền trên tảo và đạt được nhiều thành tựu đáng kể:
3.1. Nâng cao giá trị dinh dưỡng của sinh khối vi tảo nuôi trồng công nghiệp
Thông qua việc tạo dòng gen mã hóa tổng hợp protein giàu các axit amin không thay thế hoặc khai thác các siêu chủng sản xuất vitamin, các sắc tố quý có thể nâng cao giá trị dinh dưỡng của sinh khối vi tảo nuôi trồng công nghiệp. Bên cạnh đó nhiều chủng vi khuẩn siêu sản axit amin và vitamin cũng đã được tạo ra nhờ đột biến.
3.2. Nâng cao năng suất sản phẩm thông qua loại bỏ hay thay đổi các gen điềuhòa. hòa.
Ví dụ: người ta đã thu được thể đột biến sản xuất carotenoit mà chủng hoang dã không có khả năng này; đã tạo ra dòng gen kích thích tổng hợp astaxanthin và cantaxanthin ở tảo lục Dunaliella salina.
Mức độ trao đổi chất được điều khiển bởi nhiều cơ chế điều hòa hoạt động ở mức phiên mã, dịch mã hoặc chức năng enzyme. Bằng kỷ thuật đột biến ta có thể loại bỏ hoặc thay đổi các cơ chế này. Ví dụ, chỉ cần thay đổi một chút cấu trúc enzyme cũng
có thể loại bỏ việc ức chế của sản phẩm cuối cùng. Công nghệ gen có thể nâng cao năng suất sản phẩm bằng nhiều cách khác nhau như tăng số lượng gen quý được tạo dòng, thay thế các tín hiệu biểu hiện gen tự nhiên bằng các tín hiệu mạnh hơn.
3.3. Hoàn thiện các đặc điểm sinh học và công nghệ của tế bào tảo trong nuôitrồng công nghiệp. trồng công nghiệp.
Các đặc điểm sinh học của tế bào là tốc độ tăng trưởng, cấu trúc thành tế bào, tính chống chịu nhiệt độ, pH, độ mặn, quang oxy hóa, quang ức chế, chống chịu địch hại, bệnh…
Các đặc điểm công nghệ của chủng tảo nuôi trồng công nghiệp là khả năng tạo bông, tốc độ kết lắng, không tạo bọt, không dính bể phản ứng… Khả năng tạo bông và tốc độ kết lắng là hai đặc điểm quan trọng liên quan tới kỹ thuật thu hoạch sinh khối - một công đoạn có chi phí cao trong sản xuất đại trà vi tảo.
3.4. Nghiên cứu đa dạng chủng, loài
Với sự phát triển của công nghệ sinh học một số kỹ thuật ADN đã cho phép đánh giá ở mức độ phân tử sai khác giữa các cá thể trong quần thể, giữa các chủng, loài trong hệ sinh thái. Các chỉ thị phân tử như đa dạng chiều dài phân đoạn cắt hạn chế (RFLP). Đa dạng ADN được nhân bản ngẫu nhiên (RAPD), đa dạng chiều dài các phân đoạn gen được nhân bản (AFLP), ADN vi vệ tinh, gen 16SrRNA … đã và đang được sử dụng rộng rãi và có hiệu quả trong việc đánh giá tính đa dạng sinh học. Các chỉ thị phân tử này được chọn làm cơ sở cho việc lập bản đồ gen, phân lập các gen quý hiếm cũng như chọn và cải tạo giống thông qua việc chọn cặp lai và đánh giá cây, con lai.
Phát hiện và khai thác tính đa dạng các phân đoạn ADN là một trong những thành công đáng kể của sinh học phân tử. Khi ADN được cắt bởi các enzyme cắt hạn chế thành các phân đoạn khác nhau rồi lai với các mẫu lai đã được đánh dấu phóng xạ thì ta có thể nhận biết những phân đoạn lai có kích cỡ khác nhau. Đây chính là kỹ thuật RFLP - một kỹ thuật đã được dùng khá rộng rãi trong nghiên cứu di truyền. Tuy nhiên tính phức tạp của kỹ thuật khi thao tác đi kèm với việc sử dụng rộng rãi đồng vị phóng xạ là hạn chế lớn của phương pháp này.
Kỹ thuật PCR ra đời thực sự đã cách mạng hóa nhiều kỹ thuật sinh học phân tử. Chính trên kỹ thuật PCR, các chỉ thị RAPDs và AFLP đã ra đời. Phương pháp RAPDs có ưu thế là đơn giản về mặt kỹ thuật, nhanh chóng trong thao tác, chỉ cần lượng nhỏ ADN và không sử dụng phóng xạ. Phương pháp này thích hợp cho chọn gióng thực vật, nghiên cứu di truyền quần thể và nghiên cứu đa dạng sinh học. Cũng như RAPD, kỹ thuật AFLP dựa trên nguyên tắc PCR nhưng đoạn mồi được thiết kế theo trình tự của những đoạn ADN đã biết nên sản phẩm nhận được không phải ngẫu nhiên mà mang tính xác định cao.
Có thể nêu ví dụ chứng tỏ tầm quan trọng của sinh học phân tử trong nghiên cứu tính đa dạng của tảo độc chẳng hạn. Tính đa dạng giữa các loài tảo lam Cyanobacteria
liên quan đến hình thái, cố định nitơ, khả năng điều chỉnh tỉ trọng, thành phần sắc tố và phương thức sinh sản. Đây là các chỉ thị sống còn để phân biệt chủng, loài. Người ta có thể phân biệt được các chủng Cyanobacteria trong một quần thể tảo nở hoa thông qua kỹ thuật kính hiển vi. Tuy nhiên phương pháp soi kính không cho chúng ta về tiềm năng độc tố của một số chủng. Các loài Cyanobacteria có đặc điểm hình thái tương đối khác biệt thì có thể phân loại chính xác được, nhưng chúng ta sẽ gặp nhiều khó khăn hơn khi phải nhận biết toàn bộ các loài trong một mẫu thu từ hiện trường. Việc nuôi trồng trong phòng thí nghiệm sẽ làm mất đi nhiều đặc điểm phân loại quý giá như thói quen tạo khuẩn lạc, độ xoắn của sợi, hình thành không bào khí, hình thành hormogonia và phân hóa tế bào dị hình. Thậm chí sinh tổng hợp toxin cũng bị thay đổi đáng kể dưới tác động của điều kiện ngoại cảnh.
Cách đây không lâu người ta tiến hành người ta tiến hành những nghiên cứu phân loại trên cơ sở sử dụng các đại phân tử đặc trưng như các axit béo của màng tế bào, isozyme, protein ( đặc biệt những enzyme tham gia quá trình quang hợp) và plasmid để phân biệt các chủng, loài Cyanobacteria. Tuy nhiên, các yếu tố nêu trên cũng thay đổi phụ thuộc điều kiện môi trường giống như các đặc điểm hình thái.
Như vậy, rõ ràng việc phân tích genome trên cơ sở sử dụng các chỉ thị 16S rARN oligonicleotide, RFLP, RAPDs hoặc AFLD sẽ có ưu thế rất lớn.
So sánh các phương pháp phân loại dựa trên đặc điểm hình thái thì phân tích ở mức phân tử cho phép phân biệt các chủng nhanh và chính xác hơn nhiều. Trong số các phương pháp này thì việc sử dụng nhân bản ADN tỏ ra có nhiều triển vọng hơn cả.
Hy vọng trong tương lai không xa, việc phân loại các sinh vật nói chung và tảo nói riêng sẽ dần dần được tiêu chuẩn hóa trên cơ sở sử dụng những thành tựu mới nhất của sinh học phân tử.
KẾT LUẬN
1. Vi tảo có vai trò quan trọng trong đời sống và sản xuất, nhiều loài tảo có ý nghĩa đã nuôi trồng đại trà như:Chlorella, Spirulina, Scenedesmus, Dunaliella, Porphyridium, Haematococcus và một số loài tảo nước mặn khác.
2. Vi tảo có nhiều thành tựu ứng dụng trong đời sống và trong lĩnh vực di truyền như:
- Sử dụng vi tảo trong dinh dưỡng cho người và động vật
- Khai thác các hoạt chất từ tảo: Vitamin, Lipit, Sắc tố, Carbonhydrat, Chất chống ôxy hóa…
- Sử dụng làm phân bón sinh học - Tảo xử lý nước thải
- Tạo ra nguồn năng lượng sạch
- Nâng cao giá trị dinh dưỡng của sinh khối vi tảo nuôi trồng công nghiệp thông qua việc tạo dòng gen mã hóa tổng hợp protein giàu các axit amin không thay thế hoặc khai thác các siêu chủng sản xuất vitamin, các sắc tố quý.
- Nghiên cứu đa dạng chủng, loài…
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Đặng Đình Kim, Hoàng Phước Hiền (1999), Công nghệ sinh học vi tảo, NXB (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
nông nghiệp, Hà Nội
2. Phạm Thành Hổ (2005), Nhập môn công nghệ sinh học, NXB Giáo Dục
3. Nguyễn Như Hiền (2005), Công nghệ sinh học, tập một, NXB Giáo dục
4. Vũ Văn Vụ, Nguyễn Mộng Hùng (2005), Công nghệ sinh học, tập hai, NXB
Giáo dục
5. Võ Hành (2007), Tảo học, NXB khoa học kĩ thuật, Hà Nội
6. Vũ Văn Tuyên(2003), Đa dạng sinh học tảo trong thuỷ vực nội địa Việt Nam,