Biến dị dòng vô tính (biến dị soma) trong nuôi cấy invitro

Biến dị dòng vô tính (biến dị soma) trong nuôi cấy invitro.
A.
ĐẶT VẤN ĐỀ.
-
Trong quá trình nuôi cấy invitro, sự xuất hiện các biến dị soma là một hiện
tượng thường gặp, đôi khi là sự tác động nhân tạo (cố tình) để tạo nên các
tính trạng mong muốn.
-
Vậy, biến dị soma là gì? Cơ chế tác động ra sao? Khả năng ứng dụng của biến
dị soma là gì?
-
Chúng ta cùng tìm hiểu ?
B.
NỘI DUNG
I.
Khái niệm về biến dị soma.
1.
Biến dị là gì?
-
Biến dị là những biến đổi mới mà cơ thể sinh vật thu được do tác động của các
yếu tố môi trường và do quá trình tái tổ hợp di truyền.
-
Biến dị tạo nên sự đa dạng vô cùng lớn ở các cá thể sinh vật, là nguyên nhân cơ
bản của tiến hoá và là nguồn nguyên liệu quan trọng cho chọn giống.
2.
Biến dị dòng vô tính (biến dị soma).
- Biến dị dòng soma (somaclonal variation) là khái niệm dùng để chỉ tất cả các
biến dị thể hiện ở các tế bào thực vật, mô nuôi cấy và cây có nguồn gốc từ nuôi
cấy mô thực vật (Larkin vs Scowcropt , 1981).
- Biến dị dòng soma còn được gọi là biến dị dòng vô tính.
- Biến dị dòng soma là kiểu mẫu của tính toàn thể , có thể khảo sát toàn bộ tiến

trình biệt hoá của tế bào cũng như cơ chế thể hiện tính toàn năng của tế bào thực
vật
- Biến dị này đã được quan sát ở nhiều loài cây trồng như thuốc lá , khoai tây ,
cà chua, mía ,các cây họ cải …. Bao gồm đầy đủ các tính trọng nông học như
chiều cao cây , số nhánh , thời gian sinh trưởng cũng như các tính trạng hoá sinh
khác.
3.
Phân biệt biến dị và đột biến.
- Biến dị: được dùng để mô tả những thay đổi cụ thể và thường không tuân theo quy
luật Mendel trong quá trình di truyền của chúng.
- Đột biến: chỉ dùng cho các trường hợp khi mà có các bằng chứng rõ ràng thể hiện các
biến đổi di truyền.
4.
Phân loại các biến dị dòng soma.
a.
Các biến dị kiểu gen (genetic variation).
- Là các biến dị có khả năng di truyền, xảy ra với tỉ lệ rất thấp (10
-5
– 10
-10
) và
không có tính thuận nghịch.
- Các loại biến dị kiểu gen.
Các đột biến hệ gen Các đột biến nhiễm sắc
thể
Các đột biến gen hay
đột biến điểm
Là các biến đổi về số
lượng nhiễm sắc thể
Nguyên nhân: sự sai

khác về số lượng nhiễm
sắc thể như đa bội,
dị bội hay thể khảm.
Các loài có độ bội cao
và nhiều về số lượng
nhiễm sắc thể thường
dễ bị biến đổi hơn
những loài có mức bội
thể thấp và ít nhiễm sắc
thể.
Là các biến đổi về cấu
trúc nhiễm sắc thể.
Nguyên nhân: các
hiện tượng như mất
đoạn, đảo đoạn, lặp
đoạn, thêm đoạn hay
nhân đoạn (tạo ra các
nhiễm sắc thể lớn hơn),
chuyển đoạn và những
biến đổi trong quá trình
giảm phân.
Là các biến đổi ở mức
phân tử.
Nguyên nhân: sự thay
đổi của 1 cặp bazo,
thay đổi về số lượng
bản sao của 1 trình tự
đặc thù, sự thay đổi
trong biểu hiện của các
nhóm đa gen hay sự thể

hiện của các gen nhảy
(transposable elements)
b.
Các biến dị kiểu hình (epigenetic variation).
- Là loại biến dị mà sự thay đổi kiểu hình không liên quan đến sự thay đổi về
trình tự của DNA mà liên quan đến sự thay đổi trong quá trình thể hiện của 1
gen nhất định, điển hình là quá trình khuếch đại và methyl hóa gen.
- Các thay đổi về kiểu hình có thể là tạm thời, không có tính di truyền, có thể
phục hồi trạng thái ban đầu và có tỉ lệ cao (10
-3
) . Tuy nhiên chúng có thể duy
trì trong suốt chu kì sống của cấy tái sinh.
II.
Các nguyên nhân dẫn đến xuất hiện và làm gia tăng biến dị soma.
2 nguyên nhân chính gây lên biến dị soma là: tính không đồng nhất di truyền của
các tế bào soma mẫu cấy ban đầu và sự tác động của các yếu tố trong quá trình nuôi
cấy invitro.
1.
Sự đa dạng di truyền tự nhiên của các tế nào nuôi cấy.
- Các mẫu cấy có nguồn gốc từ 1 dòng đơn tính, từ hạt hay là cây con thì được
coi như là đồng nhất về mặt di truyền và khi lấy mẫu có kiểu hình giống nhau.
Trên thực tế, các mẫu cấy này lại có nhiều loại tế bào khác nhau như phloem,
xylem, nhu mô, mô vỏ… chúng có mức đa bội thể khác nhau. Nói cách khác có
sự đa dạng giữa các tế bào trong cùng mẫu cấy. Sự đa dạng này được gọi là đa
bội vô tính (polysomatic) (lúa mì, thuốc lá…)
- Ngoài ra, nhiều loại tế bào chúng tồn tại ở dạng thể khảm, chứa những lớp tế
bào hoặc mô có cấu trúc di truyền khác nhau được phát triển từ meristem có
chứa lớp hay bộ phận mô bị đột biến, đặc biệt phổ biến ở cây thân gỗ
2.
Tác động của các yếu tố trong quá trình nuôi cấy.

- Loại và nồng độ chất điều tiết sinh trưởng được sử dụng: các mô nuôi cấy dài
ngày trong môi trường chứa các auxin mạnh như 2,4 D hoặc 2,4,5 T thường gây
ra các sai khác trong cây tái sinh. Ví dụ: cây dầu dừa tái sinh từ callus nuôi cấy
dài ngày trên môi trường có chứa 2,4 D có tỉ lệ rất lớn các biến dị khi trồng trên
đồng ruộng.
- Phương thức nhân giống ivitro: các phương thức nhân giống khác nhau sẽ cho
tỷ lệ xuất hiện các biến dị vô tính khác nhau. Nhìn chung, nếu chồi bất định
được tái sinh từ 1 tế bào thì cơ hội để xuất hiện biến dị soma thường là lớn hơn
rất nhiều từ các chồi được tái sinh từ nhiều tế bào. Các quá trình nuôi cấy callus,
huyền phù hoặc protoplast do đó thường có nhiều biến dị soma.
- Loại mẫu cấy: các loại mẫu cấy khác nhau sẽ có những thể hiện mức độ biến dị
khác nhau: Các mẫu cấy có nguồn gốc từ các thể tiền chồi như chồi nách, chồi
đỉnh hoặc meristem thường có mức biến dị thấp hơn khi sử dụng các mẫu cấy
có nguồn gốc không phải đỉnh sinh trưởng như lá, rễ hay protoplast. Khả năng
xảy ra còn phụ thuộc vào kiểu gen cũng như tuổi cây mẹ. Các dòng già hơn thì
thường ẩn các biến dị sẵn có ở mức đọ cao hơn các dòng trẻ hơn. Các loài có độ
bội càng cao và số lượng NST càng nhiều thì có tính biến dị càng cao.
- Thời gian nuôi và số lần cấy chuyển: việc nuôi cấy dài ngày trong điều kiện
invitro cũng như tăng số lần cấy chuyển cũng sẽ làm tăng khả năng xuất hiện
các biến dị soma. Nguyên nhân: do sự thay đổi các kiểu methyl hóa bình thường
của DNA genome.
III.
Cơ chế tạo biến dị soma.
1.
Sự thay đổi các kiểu methyl hóa bình thường của DNA genome.
- Quá trình methyl hóa là quá trình mà 1 nucleotide cụ thể, thường là adenine hay
cytosine-có 1 nhóm methyl gắn liền với nó. Khi quá trình methyl hóa xảy ra như
vậy trong 1 vùng mã hóa DNA cho 1 gen hoạt động, nó đã cản trở gen này và
gen bị bất hoạt. Việc bất hoạt gen do quá trình này có thể không được nhận biết
về mặt hiện tượng, mặc dù quá trình này đã được tìm thấy trong nuôi cấy mô ở

1 số loài như ngô, khoai tây và nho.
2.
Sự sắp xếp lại của NST.
- Sự mất, nhân đôi và tái tổ hợp vô tính là các nguồn chính của biến dị di truyền
thể hiện ở các dòng soma.
- Ví dụ: khi nghiên cứu về cơ chế dẫn đến sự thay đổi trong NST, 1 số ý kiến cho
rằng sự tái bản muộn của vùng dị nhiễm sắc là nguyên nhân chính dẫn đến các
biến dị dòng vô tính ở ngô và đậu lớn.
3.
Sự hoạt hóa các nhân tố chuyển vị.
- Sự tách ra hay xen vào của các nhân tố này ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc
các gen cấu trúc ở gần nó. Hơn thế, sự tách ra không chính xác của các nhân tố
chuyển vị có thể tạo ra sự tái sắp xếp của các trình tự nucleotide phụ. Chúng là
nguyên nhân của các biến đổi trong biểu hiện gen cấu trúc NST
4.
Đột biến điểm.
- Có thể là đột biến lặn hay trội. Các đột biến điểm đã được tìm thấy ở cây cà
chua, lúa mì, thuốc lá.
IV.
Ưu nhược điểm của biến dị soma.
1.
Ưu điểm.
-
Trong khuôn khổ tạo ra giống cây trồng, biến dị dòng soma có thể được sử dụng
để khám phá ra các thể biến dị mới duy trì tất cả các đặc tính tốt và có bổ sung
tính trạng hữu ích, như kháng các bệnh hoặc chất diệt cỏ. ( vd như cây thuốc lá
chống chịu với độc tố methionin sulfoximi, chống chịu Pseudomonas syrigae,
màu lá, đốm lá…, ngô chống chịu Helmithosporum, màu quả, chống chịu CMV, lúa
mỳ chống chịu hạn, chống chịu mặn…)
-

Các kỹ thuật ứng dụng cho việc cảm ứng biến dị dòng soma dễ dàng hơn công
nghệ DNA tái tổ hợp. Đặc biệt cải thiện cây trồng mang các tính trạng đa gen
(polygenic traits) bằng các phương pháp tạo giống cây trồng truyền thống hay
không truyền thống đã được chứng minh là rất khó khăn. Biến dị dòng soma có
thể là một kỹ thuật thích hợp cho công nghệ di truyền các cây này.
-
Các thay đổi có thể xảy ra ở các tính trạng nông học có ích.
-
Các thay đổi có thể xảy ra với tần suất cao.
-
Có thể chọn lọc từ lượng rất lớn các vật liệu di truyền đồng nhất về di truyền và
xây dựng các thử nghiệm nhanh chóng trong một vài đĩa petri hay bình nuôi cấy.
2.
Nhược điểm.
-
Không phải tất cả các đặc tính của cây trồng đều biến đổi.
-
Nhiều đặc điểm biến đổi không theo ý muốn.
-
Không phải tất cả các biến dị đều ổn định bền vững.
-
Vẫn yêu cầu đánh giá trên đồng ruộng. (để xác định chắc chắn sự ổn định di
truyền của chúng).
V.
Khả năng ứng dụng của biến dị soma trong công tác giống cây trồng.
- Trong cải tiến giống cây trồng truyền thống, nhà chọn tạo giống phải trồng một số
lượng lớn các cây trong nhà kính hay trên đồng nếu như muốn chọn lọc một đặc tính
cụ thể nào đó. Nếu làm như vậy,số nguyên liệu sử dụng sẽ bị giới hạn bởi diện tích có
sẵn và thời gian. Ngoài ra các yếu tố di truyền cũng cản trở đến quá trình chọn lọc.
- Các hệ thống nuôi cấy tế bào cùng với quá trình chọn lọc biến dị soma giúp cho các

nhà chọn tạo giống có môi trường được xác định rõ ràng, nơi mà áp lực chọn lọc có
thể làm trên hàng ngàn các tế bào đơn và có khả năng tái sinh thành cây hoàn chỉnh.
Như vậy có thể chọn lọc từ lượng rất nhỏ các vật liệu di truyền đồng nhất về di truyền
và xây dựng các thử nghiệm nhanh chóng trong một vài đĩa petri hay bình nuôi cấy.
- Từ hiểu biết về biến dị soma kết hợp với các biện pháp gây đột biến nhân tạo các nhà
chọn giống có thể:
1.
Có thể nghiên cứu 1 loài nhiệt đới ở vùng ôn đới hay ngược lại vì điều kiện môi
trường đặc thù là có thể tạo ra bất cứ ở đâu.
2.
Tạo ra các dòng tế bào nuôi cấy có khả năng sản xuất các chất hoạt tính sinh học
với năng suất cao.
3.
Tạo ra các giống cây trồng mang những đặc tính biến dị quý
4.
Phân lập tính trạng bổ sung cho kiểu hình lý tưởng song còn thiếu một số tính trạng
mong muốn.
5.
Phân lập các biến dị có ích để sản xuất các hợp chất sơ cấp và thứ cấp.
Thực vật bậc cao là một nguồn cung cấp các hợp chất hóa học và dược liệu rất quan trọng.
Tuy nhiên trong những năm gần đây sản lượng các thực vật đó rất khó đảm bảo ở mức ổn
định do hậu quả của một số yếu tố như:
+ Điều kiện tự nhiên không thuận lợi.
+ Chi phí lao động ngày càng tăng.
+ Khó khăn kỹ thuật và kinh tế trong trồng trọt.
Nuôi cấy mô tế bào thực vật và chọn lọc các dòng tế bào biến dị soma cho năng suất các hợp
chất tự nhiên cao là một trong những hướng khắc phục khó khăn trên.
+ Ví dụ ứng dụng cụ thể: Thí dụ điển hình trong công nghệ sản xuất shikonin, một loại sắc
tố đỏ có khả năng diệt khuẩn, có trong rễ cây của Lithospermum erythrorhizon.Bình thường
shikonin tích lũy không nhiều trong rễ cây. Tuy nhiên các nhà khoa học Nhật Bản tạo được

dòng tế bào rễ cây Lithospermun có khả năng tích lũy đến 15% shikonin và đã hoàn chỉnh
công nghệ nuôi cấy tế bào sản xuất shikonin.
6.
Tạo những biến dị cho khả năng kháng bệnh, chống chịu stress tốt hơn.
+ Ví dụ ở cây mía đường (Saccharum officinarum)
Cây biến dị phân lập từ nuôi cấy mô và tế bào được xác nhận đầu tiên ở mía. Công
việc bắt đầu ở đảo Fiji (Nhật), phân lập các dòng phụ (subclones) ở giống mía Pindar để
kháng bệnh Fiji (do virus aphid-transmitted) và bệnh mốc sương (downey mildew) (do
Scelerospora sacchari). Tính kháng được duy trì ở các dòng soma qua một vài thế hệ
trồng trên đồng ruộng. Ở Australia, Larkin và Scowcroft (1981), đã khai thác khả năng
tạo các biến dị của nuôi cấy mô để cải thiện một số giá trị nông học của giống mía Q101
kháng bệnh đốm mắt (do Helminthosporium sacchari). Tương tự, Liu (1981) đã xác định
các dòng callus mía cho cây ưu thế hơn giống (thứ) địa phương tốt nhất (F-160, Taiwan)
về năng suất, hàm lượng đường và khả năng kháng bệnh than (do Ustilago scitaminea).
+ Chống chịu các stress của môi trường
Stress của môi trường do nồng độ muối cao ở trong đất là nhân tố chính kìm hãm phát
triển nông nghiệp. Từ kết quả đầu tiên là tái sinh cây thuốc lá invitro chống chịu NaCl
(Nabors 1980), đến nay người ta đã phát triển một số lượng lớn các dòng tế bào và cây trồng
có thể chống chịu nồng độ muối cao (Nguyễn Hoàng Lộc 1992). Dix (1977) đã phát triển các
dòng chống chịu lạnh bằng cách nuôi cấy tế bào của Nicotiana sylvestris ở điều kiện nhiệt
độ thấp. Tuy nhiên, phenotype của các cây tái sinh từ những dòng này không được chuyển
sang thế hệ sau bằng phương thức hữu tính. Lê Trần Bình (1992) cũng đã thu được các dòng
lúa chịu nhiệt độ thấp thông qua nuôi cấy mô callus. Các kết quả tương tự theo hướng biến dị
dòng soma mang tính trạng chống chịu stress nước được cảm ứng bằng PEG hoặc mannitol
(mannitol or PEG-induced water stress) trong nuôi cấy mô callus thuốc lá, mía và lúa cũng
đã được thông báo (Nguyễn Hoàng Lộc 1992, 2003; Razdan 1994; Trương Thị Bích Phượng
2004).
7.
Một số biến dị cho các kiểu hình mới mà không thể tạo được bằng công nghệ truyền
thống

+ Cây phong lữ (geranium)
Skirvin và Janick (1976) đã phát triển một loài geranium (Pelargonium) từ các biến
dị soma có mùi hương được cải thiện và đặt tên là “Velvet Rose”. Điều này cho thấy
giống cây trồng thương mại (commercial crop plants) đầu tiên bắt nguồn từ các biến
dị dòng soma. Giống mới này có hoa đối xứng mang các nhị hữu thụ lớn, núm nhụy
chẻ 5, trồng bằng hạt. Trong khi ở giống bố mẹ thì ngược lại, hoa bất đối xứng mang
các bao phấn bé và bất thụ, núm nhụy chẻ 2, và không bao giờ trồng bằng hạt.
- Để có thể ứng dụng thành công các phương pháp gây biến dị soma vào trong công tác
chọn giống mới trước khi áp dụng cần chú ý:
+ Đối tượng cây phải nuôi cấy mô được dễ dàng và cho tỉ lệ thành cây cao.
+ Gen cần bổ khuyết đã có sẵn trong tập đoàn gen hay chưa. Nếu có rồi thì đó phải là gen
mà biện pháp lai truyền thống không thực hiện được, còn nếu chưa có thì liệu có thể
gây đột biến nhân tạo được không.
+ Phải có hoặc đã xác định được phương pháp chọn lọc đánh giá chính xác các tính trạng
đột biến cần bổ khuyết.
+ Các cây tái sinh đột biến phải di truyền ổn định cho các đời sau, có như vậy mới có ý
nghĩa trong chọn giống.
Chính vì vậy, biến dị dòng soma thường được dùng trong trường hợp khi muốn cải
lương một tính trạng đặc biệt nào đó mà giống tốt bị thiếu, người ta nuôi cấy mô và sau đó
chọn lọc các dạng đột biến mong muốn cần sửa chữa.
VI.
Chọn lọc dòng biến dị soma: hướng chọn lọc, kĩ thuật chọn lọc.
1.
Nguyên tắc chọn lọc dòng tế bào soma.
-
Chọn trực tiếp:
+ Thông qua ưu thế về sinh trưởng hay sự khác biệt thấy được về màu sắc có thể
chọn lọc được từ quần thể tế bào.
+ Hệ thống tế bào được sử dụng là các tế bào dịch huyền phù, hoặc các tế bào callus.
+ Điều kiện chọn lọc: các độc tố với nồng độ khác nhau gây tác động trực tiếp lên

sinh trưởng của tế bào. Thông thường người ta trộn tế bào và môi trường thạch chứa
dược tố và chọn những tế bào sống sót, phân chia thành khuẩn lạc mô sẹo hoặc cấy
trực tiếp lên môi trường chọn lọc chứa độc tố.
-
Chọn gián tiếp:
+ Đặc điểm của dòng được chọn là kết quả biểu hiện khuyết tật của tế bào. Thí dụ
điển hình là tổng hợp enzym nitrate reductase (NR). Trên môi trường chứa Clo3-
những tế bào có NR sử dụng clo3- như NO3- và khử thành clo2-, clo2- tác dụng như
một độc tố cho nên chỉ có những tế bào không có NR mới sống sót trên môi trường
chọn lọc.
+ Chọn tổng thể Các tế bào dị dưỡng thực vật thường được chọn bằng phương thức
xử lý đột biến và nuôi trên môi trường có chứa yếu tố dinh dưỡng cần thiết có khi lại
chính là yếu tố gây đột biến. VD: đột biến lặn chịu được S-2-aminoethyi cysteine xuất
hiện sau khi xử lý phôi nuôi cấy.
2.
Cách chọn dòng tế bào:
-
Không có tác nhân chọn lọc: Các tế bào và callus không xử lý sinh trưởng trong
nuôi cấy in vitro ở các thời kỳ khác nhau trên môi trường không chứa tác nhân
chọn lọc (độc tố hoặc các chất ức chế),được cảm ứng để phân hóa các cây hoàn
chỉnh. Các cây tái sinh sẽ được trồng trên đồng ruộng để chọn lọc các biến dị.
Bằng phương thức này người ta đã thu được các biến dị dòng soma của các cây
trồng khác nhau.
-
Ví dụ:
+ Với Cây mía đường (Saccharum officinarum) người ta đã chọn được các cây kháng
bệnh mốc sương (downey mildew), bệnh Fiji (do virus apid – transmitted) trên
giống mía Pindar, hoặc cải thiện một số giá trị nông học của giống mía Q10 kháng
bệnh dốm mắt. (Do Helminthosporium sacchari).
+ Với cây khoai tây. Shepard và cộng sự (1980) đã tái sinh một số lớn cây từ

protoplast tế bào thịt lá của giống “Russet burbank” và thông báo các biến dị thu
được trong quần thể protoclones. Một trong số chúng kháng được bệnh thối sớm
(early bright do Alternaria solani) hoặc thối muộn (late bright do phytophthora
infestans)
+ Với cây cà chua Evan và cộng sự đã phân lập các dòng soma của cà chua bằng
các biến dị hình thái là các đột biến lặn của tính bất dục kháng nấm Fusarium
oxysporium ở mắt cuống lá, khả năng lục hóa của lá, màu sặc của quả và hoa.
-
Có nhân tố chọn lọc:
+ Theo phương pháp này các dòng tế bào biến dị được sàng lọc từ nuôi cấy nhờ vào
khả năng sống sót của chúng khi có mặt các độc tố/chất ức chế trong môi trường
dinh dưỡng, hoặc dưới các điều kiện stress của môi trường. Các biến dị có thể thu
được bằng cách chọn lọc trực tiếp, gián tiếp. Sự phân lập được tiến hành trong nuôi
cấy dịch huyền phù hoặc bằng cách dàn trải tế bào đơn/protoplast.
3.
Các hướng chọn lọc.
-
Kháng amino acid và các đồng đẳng của amino acid
-
Kháng bệnh
-
Kháng thuốc diệt cỏ
-
Chống chịu với các stress của môi trường
-
Kháng kháng sinh
-
Kháng các đồng đẳng base của DNA
4.
Tập trung chọn lọc:

-
Biến dị dòng soma chống chịu các stress sinh học (nấm, khuẩn, virus…)
-
Biến dị dòng soma chống chịu các stress phi sinh học (muối, kim loại nặng, hạn,
lạnh )
VII.
Ví dụ về công trình nghiên cứu cụ thể.
Chọn lọc dòng tế bào soma ở chuối
(Musa Acuminata cv. Grande Naine)
1. Giới thiệu về cây chuối
- Cây chuối thuộc họ chuối Musaceae
- Cây chuối trồng là những dòng có nguồn gốc tự nhiên từ những trung tâm khởi nguyên của
họ Musaceae là ở vùng Châu Á – Thái Bình Dương. Những loài có thể ăn được bao gồm
trong phạm vi con lai tự nhiên giữa hai loài Musa acuminata (A genome) và Musa balbistana
(B genome), thường là những giống đa bội (AAA, AAB, hoặc ABB genomes).
- Một trong những bệnh quan trọng trong ngành sản xuất chuối là bênh “Panama” gây ra bởi
nấm Fusarium wilt. Bệnh này ảnh hưởng nghiêm trọng tới năng suất chuối cũng như chất
lượng chuối hàng năm. Hơn thế, sự xuất hiện của những chủng tác nhân gây bệnh mới có thể
gây nguy hiểm đối với sự tồn tại của toàn bộ nền công nghiệp sản xuất chuối và có thể làm
hạn chế nguồn gen cho việc chọn lọc vô tính, đặc biệt là sự bùng nổ nạn dịch virus đã gây ra
hậu quả nghiêm trọng không chỉ đối với ngành sản xuất chuối mà còn ở các ngành sản xuất
khác.
2. Chọn tạo giống chuối
- Tuy trung tâm khởi nguyên của chuối là ở vùng nhiệt đới nhưng sản lượng chuối hàng năm
không cao. Ở Philippin số buồng/ bụi cố định là 1. Trong khi đó một sôc nước có khí hậu ôn
đới như Israeli lại có thể cho năng suất 1-3 buồng/ bụi.
- Từ thực tế trên, các nhà chọn tạo giống đã tìm cách chọn tạo những giống cho năng suất cao
và chất lượng quả tốt và một trong những phương pháp chọn lọc hiện nay là việc chọn lọc
dòng biến dị soma.
Cụ thể là ở Western Galille phía Bắc Israeli, những nhà chọn giống ở đây đã tiến hành việc

chọn giống chuối thông qua chọn lọc dòng biến dị soma. Họ tạo ra những biến dị bằng việc
nuôi cấy meristem chuối trong một thời gian dài với nhiều lần cấy chuyển và cảm ứng auxin
bằng việc nuôi cấy trong môi trường giàu auxin.
3. Vật liệu và phương pháp
a. Sự đánh giá ban đầu
- Vật liệu ban đầu: 300 bụi cây của giống chuối Grande Naine (đã được nhân nhanh bằng
nuôi cấy meristem)
- Huấn luyện cây 3 tháng trong nhà kính sau đó chúng được đưa tới trồng ở trạm trồng chuối
ở Western Galille.
- Cách bố trí trồng:
+ Với khoảng cách 3x6x2.7
+ Theo mật độ 832 cây/ha
+ Có hệ thống tưới nhỏ giọt, bón phân và những biện pháp canh tác khác đạt tiêu chuẩn ở
Western Galille
- Thu thập dữ liệu của từng bụi cây để đánh giá trong hơn 6 năm. Năng suất được xác định
bằng việc tăng trọng lượn của mỗi buồng/ bụi.
- 4 dòng ‘5-1’, ‘6-6’, ’37-5’, ’42-5’ thể hiện đặc biệt tốt và đã được chọn lọc để đánh giá tiếp
và dòng ’17-1’ thể hiện những đặc điểm chống chịu lạnh cũng được chọn.
b. Đánh giá dòng vô tính
Việc đánh giá dòng vô tính được thực hiện ở hai nơi
+) Tại Israeli
- Dựa vào kết quả thí nghiệm trên, những dòng tốt nhất được nhân nhanh bằng nuôi cấy
meristem.
- 70 cây của mỗi dòng được chọn và đại diện đối chứng có giá trị trung bình của 300
cây gốc ban đầu.
- Vật liệu gồm những cây vi nhân giống đã cứng cáp, 3 tháng sau khi huấn luyện.
Thí nghiệm bố trí theo kiểu ngẫu nhiên với khoảng cách trồng như đã nói ở trên. Số
buồng/cây và trọng lượng mỗi buồng được ghi lại ở 10 cây đối với mỗi lần nhắc lại
(trừ những cây ở đầu và cuối hàng).
- Cả thảy 20-30 buồng/lần nhắc và hơn 120 buồng/dòng được đánh giá hằng năm

+) Tại Philippine
- Ở đây hệ thống cây được trồng theo kiểu “hang rào cây” phạm vi 4,5m.
- Cây được sắp xếp theo hàng hình tam giác với khoảng cách 1.25m.
- Mật độ: 1973 cây/ha
- Cây ở đây cũng được tưới nhỏ giọt và bón phân tùy theo điều kiện của Philippine
- Thí nghiệm được chia ra làm ở 3 khu đất, mỗi khu đất trồng cả dòng của Israeli và
giống đối chứng là dòng từ Ecuado với tỉ lệ 1:1. Mỗi mảnh đất này rộng 50ha.
4. Cảm ứng biến dị bằng việc nuôi cấy trong thời gian dài meristem trong điều kiện invitro
- Nuôi cấy meristem được thực hiện trên dòng “Grande Naine” sử dụng phương pháp Rahan
Meristem.
- Meristem được cấy chuyển nhiều lần (23 lần) để gây ra những dòng biến dị soma.
- Những cây con trong ống nghiệm được chuyển vào môi trường giàu GA (10ppm GA3)
- Phân tích sự cảm ứng của GA được kiểm tra bằng việc đo sự kéo dài và khoảng cách giữa
các lóng của cây invitro sau 4 tuần nuôi cây trong môi trường có bổ sung GA.
- Những thí nghiệm đánh giá tiếp những dòng biến dị soma được thực hiện ở điều kiện bên
ngoài. Theo dõi sự thích nghi của cây với khí hậu bằng cách trồng cây trong chậu và đặt
chúng trong nhà kính trong khoảng 16 tuần trước khi chọn lọc “off-types”.
5. Kết quả
a. Sự chọn lọc ban đầu
- Ngoài 300 bụi đã được trồng năm 1984, 5 dòng chọn lọc đã được thí nghiệm cho kết quả tốt
hơn đối chứng.
- 5 dòng được chọn cho số lượng buồng nhiều hơn đối chứng 35-75% trên 1 bụi. Trọng lượng
trung bình của buồng của tất cả 5 dòng đã chọn vuwotj quá đối chứng là 2.9-7.3kg. Vì thế
năng suất của 4 dòng chọn lọc cao gần gấp đôi đối chứng, trong khi dòng ’17-1’ chỉ cao hơn
50%
b. Đánh giá dòng đã được chọn lọc dưới những điều kiện Israel
- Về trọng lượng buồng/ ha
+ ‘5-1’ và ’17-1’ hơn đối chứng ở cả 2 chu kỳ
+ ’42-5’ thấp hơn đối chứng ở cả 2 chu kỳ
- Về số lượng buồng/ha

+ Chu kỳ 3: ’17-1’, ’42-5’ và ’37-5’ vượt quá đối chứng
’6-6’, ’5-1’ thấp hơn hoặc tương đối chứng
+ Chu kỳ 4: tất cả đều hơn đối chứng, ’37-5’ cao nhất ở cả 2 chu kỳ.
- Kết quả là năng suất thu được của mỗi dòng chọn lọc cao hơn đối chứng
c. So sánh những dòng đã chọn với dòng địa phương ở Philippine
- Trong giai đoạn thí nghiệm là 20 tháng, những dòng đã chọn sau khi được mang về trồng từ
Israel nhưng vẫn cao hơn giống địa phương.
- Trọng lượng buồng của cả dòng đột biến và bình thương đều tăng dần từ 1/1995 và đạt cực
đại vào tháng 10. Trọng lượng 2 dòng này giảm đi trong năm 1996. Sự khác nhau giữa 2
dòng thể hiện rõ từ tháng 4/1995.
d. Đặc điểm của những biến dị di truyền chung trong nhân giống chuối
Biến dị dòng tế bào soma đã được tạo ra và quan sát được qua sự nhạy cảm nhiều hay ít với
GA trong nuôi cấy mô. Sự nhạy cảm là những khác nhau ở những cây khác nhau. Kiểu gen
lùn có chiều dài long ngắn hơn 40% so với kiểu hình bình thường nhưng đã thể hiện sự mẫn
cảm với GA. Tuy nhiên kiểu gen siêu lùn thì không gây mẫn cảm với GA.
e. Sự phát hiện yếu tố nhảy ở chuối
- Phát hiện ra yếu tố có khả năng di chuyển trong lá từ những cây lùn, siêu lùn và cây dòng
biến dị do việc cảm ứng phiên mã yếu tố nhảy nhờ việc cấy chuyển nhiều lần. Sau 12 lần cấy
chuyển mẫu lá đã được phân tích sự hiện diện của mRNA được mã hóa từ yếu tố nhảy. Nhờ
việc sử dụng một mồi đặc hiệu, chúng ta có thể phát hiện ra yếu tố nhảy 300bp trong dòng
biến dị.
- Yếu tố nhảy chỉ được phát hiện khi có mặt RTase trong sự tổng hợp cDNA.
C. KẾT LUẬN.
•
Như vậy, biến dị soma là hiện tượng phổ biến trong quá trình nuôi cấy mô tế bào thực
vật, đem lại nguồn nguyên liệu quan trọng trong chọn tạo giống cây trồng.
•
Cần hiểu rõ hiện tượng này để có thể áp dụng một cách phù hợp để thu được những
tính trạng mong muốn.
•

Tài liệu tham khảo:
- Tailieu.vn
- Thuviensinhhoc.com
- Ebook.edu.vn
- Bài giảng PGS.TS Nguyễn Thị Lý Anh.
- Wekipedia.