chương VIII. CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN THỰC VẬT – CÂY CHUYỂN GENE docx

Chương 8. Công nghệ di truyền thực vật Công nghệ sinh học thực vật

 73
CHƢƠNG VIII. CƠNG NGHỆ DI TRUYỀN THỰC VẬT –
CÂY CHUYỂN GENE

Kỹ thuật chuyển gene vào thực vật đã thành cơng ở nhiều loại cây trồng
như ngơ, lúa, đậu tương, bơng, Nhiều gene lạ đã được phân lập từ vi sinh vật,
động vật, thực vật hoặc có thể được tổng hợp nhân tạo và được đưa thành cơng
vào cây trồng để tạo ra các giống cây trồng mới có năng suất và chất lượng tốt,
có tính chống chịu tốt với sâu, bệnh hại và điều kiện bất lợi của ngoại cảnh như
mặn, hạn, rét, ngập úng. Lợi ích mang lại do các cây trồng được chuyển gene rất
to lớn, có thể giúp giải quyết vấn đề lương thực tồn cầu, đặc biệt ở các nước
đơng dân số và các nước có điều kiện khó khăn cho sản xuất nơng nghiệp.
1. Phƣơng pháp chuyển gene trực tiếp
1.1. Phương pháp bắn gene (biolistic)
Ngun tắc của phương pháp này là dùng một lực vật lý để bắn các hạt
kim loại (vàng, tungsten) được bao bởi các phân tử DNA vào bên trong tế bào.
Các hạt kim loại được bắn với tốc độ lớn để có thể xun qua màng và vào bên
trong tế bào. Hệ thống tạo lực đẩy dùng khí Helium (khí trơ),
Màng tế bào có tính đàn hồi hồn hảo nên có thể tái tạo sau khi bắn. Các
giai đoạn tiếp theo sự bắn DNA cho tới khi DNA tích hợp được vào bộ gene của
cây vẫn chưa được hiểu đầy đủ. Một phần lớn DNA bị hủy bởi enzyme nuclease
của tế bào.
Phương pháp này có ưu điểm là khơng dùng chun biệt cho một lồi cây
trồng nào, có thể sử dụng để chuyển gene với hiệu quả cao cho các đối tượng cây
trồng một và hai lá mầm.
1.2. Phương pháp xung điện (electroporation)
Ngun tắc của phương pháp là cảm ứng một trạng thái thấm cao tạm thời
của màng tế bào do xử lý một điện thế cao, nhờ vậy DNA có thể đi vào bên trong
đến nhân tế bào và tạo sự chuyển gene. Cơ chế cảm ứng trạng thái thấm cao của

màng chưa được hiểu đầy đủ.
Phương pháp này tương đối đơn giản nhưng hiệu quả chuyển gene thấp do
cơng đoạn chuẩn bị tế bào trần rất phức tạp.
1.3. Phương pháp dùng Polyethylene glycol (PEG)
Dùng PEG để tạo ra các lỗ tạm thời – giúp DNA thấm vào bên trong tế
bào. Khá nhiều dòng cây chuyển gene như thuốc lá, bắp cải, khoai tây, bắp, đã
được tạo ra nhờ phương pháp này.
Chương 8. Công nghệ di truyền thực vật Công nghệ sinh học thực vật

 74
Tần số chuyển gene bằng phương pháp này khơng cao, ngồi ra PEG còn
gây kết dính tế bào trần và có ảnh hưởng đến tỉ lệ sống của tế bào.
2. Phƣơng pháp chuyển gene gián tiếp
Ngun tắc của phương pháp này là đưa gene chuyển vào tế bào qua trung
gian vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens.
Agrobacterium tumefaciens là vi khuẩn sống lân cận hoặc ngay trên bộ rễ
của nhiều cây. Chúng chui vào và sống ở các tế bào rễ bằng cách xun qua các
vết thương trên mặt rễ. Với sự có mặt của chúng, tổ chức tế bào thực vật phát
sinh bướu, bướu thường thấy trên cây hai lá mầm ở vị trí cổ rễ và gây hại cho cây
trồng.
Gene tạo bướu nằm trên đoạn T-DNA ở trong vi khuẩn và sự di chuyển
của T-DNA vào tế bào thực vật chịu sự quy định của gene vir cũng ở trong vi
khuẩn. Các gene nói trên nằm trên plasmid Ti. Hiện nay, trong lĩnh vực nghiên
cứu chuyển gene vào cây trồng, gene tạo bướu được loại bỏ và thay vào đó là các
gene hữu ích để tạo cho cây trồng mang các đặc tính tốt như kháng sâu, kháng
thuốc trừ cỏ,
Quy trình tạo cây chuyển gene bằng phương pháp này gồm một số giai
đoạn như sau:
- Chuẩn bị mơ cây trồng và dịch huyền phù vi khuẩn
- Ni chung mơ với vi khuẩn (15 – 20 phút)

- Vớt mơ ra, thấm khơ nhẹ dịch vi khuẩn thừa và ni chung mơ với vi
khuẩn (2 ngày). Trong thời gian ni chung, vi khuẩn sẽ chuyển gene vào
tế bào thực vật
- Rửa mơ bằng dung dịch kháng sinh (cefatoxime hoặc carbenicillin) để loại
bỏ hết vi khuẩn bám vào mơ
- Cấy chuyền mơ sang mơi trường có tác nhân chọn lọc để sàng lọc tế bào
chuyển gene (3 – 4 lần)
- Tái sinh cây chuyển gene từ mơ kháng tác nhân chọn lọc
Do cấu trúc hai gene hữu ích và gene chọn lọc nằm kề nhau và cùng ở trên
đoạn T-DNA nên cây chuyển gene ngồi đặc tính kháng tác nhân chọn lọc cũng
mang gene hữu ích.
Để chuyển gene vào cây hai lá mầm, phương pháp dùng vi khuẩn
Agrobacterium tumefaciens là phương pháp được dùng phổ biến nhất. Phương
pháp này tỏ ra khá hiệu quả trong việc tạo cây chuyển gene. Trước đây, phương
Chương 8. Công nghệ di truyền thực vật Công nghệ sinh học thực vật

 75
pháp này ít hiệu quả đối với cây một lá mầm nhưng những năm gần đây đã có
những tiến bộ.
Sự gây vết thương được xem như là một yếu tố kích thích tạo các phân tử
cảm ứng gene vir, cảm ứng sự tổng hợp DNA và phân chia tế bào. Vì vậy, các
mơ đang tăng trưởng mạnh và các hợp chất kích thích gene vir là yếu tố rất cần
thiết. Mơ thuốc lá bị thương sản xuất một số hợp chất phenol kích thích các gene
vir ở plastid Ti. Hiện nay, khi nghiên cứu chuyển nạp gene vào cây trồng, nhất là
cây một lá mầm, các nhà nghiên cứu thường sử dụng 4-acetyl-2,6-dimethoxyl-
phenol với nồng độ từ 50 – 200 M.
3. Chuyển gene vào lục lạp tế bào
Thơng tin di truyền của thực vật hiện diện ở ba loại cơ quan tử khác nhau
của tế bào: nhân, ty thể và lục lạp. Mỗi loại cơ quan tử chứa bộ gene riêng của
nó. Di truyền gene lục lạp và ty thể khơng tn theo quy luật Mendel.

Bộ gene plastid của thực vật bậc cao là những phân tử DNA xoắn kép
vòng có từ 120 – 160 kb (chứa khoảng 130 gene). Các bản sao của bộ gene hiện
diện ở tất cả tế bào và ở các loại plastid khác nhau như tiền plastid chưa biệt hóa,
lục lạp quang hợp, sắc lạp chứa carotenoid, bột lạp. Đặc tính nổi bật của bộ gene
plastid là có mức bội thể rất cao: một tế bào đơn thuốc lá có thể chứa 100 lục lạp,
mỗi lục lạp chứa khoảng 100 bản sao của bộ gene plastid, và như vậy có khoảng
10,000 bộ gene plastid / tế bào.
Kết quả nghiên cứu di truyền gene lục lạp ở giai đoạn đầu trên đối tượng
tảo xanh Chlamydomonas reinhardii và thuốc lá Nicotiana tabacum là tiền đề
của các nghiên cứu ở lĩnh vực chuyển nạp gene vào lục lạp và điều này mở ra
tiềm năng vơ cùng lớn cho lĩnh vực cơng nghệ sinh học thực vật trong tương lai.
Hiện cơng nghệ chuyển gene vào lục lạp được thực hiện nhờ cơng cụ là súng bắn
gene.
Chuyển nạp gene vào lục lạp có nhiều ưu điểm nổi trội hơn so với chuyển
nạp gene vào nhân như:
- Số bản sao của gene chuyển rất cao, có thể lên đến 10,000 bản sao/tế bào.
- Mức biểu hiện của gene chuyển rất cao, hàm lượng protein mục tiêu có thể lên
đến 47% trên tổng số protein hòa tan.
- Sự sắp xếp và sao chép của gene chuyển: nhiều gene có thể được tích hợp và
biểu hiện theo kiểu sao chép đa cistron (polycistronic); ngược lại, đối với chuyển
nạp gene vào nhân, mỗi gene chuyển tích hợp độc lập vào nhiễm sắc thể và có
sao chép theo kiểu đơn cistron (monocistronic).
Chương 8. Công nghệ di truyền thực vật Công nghệ sinh học thực vật

 76
- Ảnh hưởng của hiệu ứng vị trí lên sự biểu hiện của gene chuyển: khơng có hiệu
ứng của vị trí ở plastid. Ở trường hợp chuyển gene vào nhân, sự tích hợp ngẫu
nhiên của gene chuyển ở nhiễm sắc thể thường dẫn đến sự hình thành các mức
biểu hiện khác nhau.
- Hiện tượng im lặng của gene: khơng ghi nhận được. Sự im lặng của gene

chuyển thường làm giảm hoặc loại trừ sự biểu hiện gene chuyển ở trường hợp
chuyển gene vào nhân.
- Sự di truyền gene chuyển: có kiểu di truyền mẹ. Ở trường hợp chuyển gene vào
nhân, có thể có sự giao phấn với các đối tượng khác.
- Sự biểu hiện thì đồng nhất. Ở trường hợp chuyển gene vào nhân, sự biểu hiện
của gene chuyển có sự biến thiên cao.
4. Nghiên cứu chuyển nạp gene ở cây lúa
4.1. Một số yếu tố quan trọng trong chuyển gene ở cây lúa
Nhiều cơng bố khoa học đã đề cập một số yếu tố cần được quan tâm ở
nghiên cứu chuyển gene vào cây lúa nhằm đạt tần số chuyển gene cao:
- Yếu tố chuyển gene của cây và khả năng đáp ứng của chúng trong ni
cấy in vitro.
- u cầu mang tính bắt buộc là chỉ sử dụng mơ và tế bào có khả năng sinh
phơi.
- Việc tạo tế bào huyền phù có khả năng sinh phơi để tách tế bào trần là u
cầu mang tính tuyệt đối khi sử dụng hệ thống tế bào trần làm chuyển gene.
- Thời gian chọn lọc càng ngắn càng cần thiết cho việc tái sinh cây khơng bị
biến dị cao.
- Cần sử dụng vector mang gene chuyển và promoter thích hợp.
- Các ni cấy từ giai đoạn chọn lọc đến giai đoạn tái sinh cây cần được
kiểm sốt hữu hiệu để tránh các trường hợp "escape".
- Trong hầu hết các trường hợp, phơi non mới tách từ cây trồng trong điều
kiện tối ưu là ngun liệu tốt nhất.
- Mơ sẹo vừa mới hình thành từ phơi non ln có đáp ứng tốt với các thí
nghiệm chuyển gene và tái sinh cây.
- DNA plasmid cần có chất lượng cao và sử dụng với nồng độ tối thiểu.
- Duy trì thời gian tối thiểu giai đoạn ni cấy chuyển gene trong phòng,
tránh ni cấy q lâu.
Chương 8. Công nghệ di truyền thực vật Công nghệ sinh học thực vật

 77
- Trồng cây chuyển gene ở nhà lưới trong điều kiện tốt nhất để có được cây
sinh trưởng tốt và hữu thụ.
4.2. Vật liệu dùng để chuyển gene
Sự thành cơng của nghiên cứu chuyển gene tùy thuộc rất nhiều vào vật
liệu sử dụng để chuyển gene. Trước đây, khi một số kỹ thuật khác chưa phát triển
trừ phương pháp sử dụng PEG và phương pháp điện xung thì vật liệu tế bào trần
có nguồn gốc từ tế bào sinh phơi được xem như là sự lựa chọn để tiến hành các
nghiên cứu về chuyển gene. Tuy nhiên, ở hệ thống này, sự ni cấy và chọn lọc
cần nhiều thời gian và sự tái sinh tùy thuộc vào kiểu gene. Vì vậy, khi các
phương pháp chuyển gene mới được xây dựng, nhiều loại vật liệu khác đã được
sử dụng như tế bào huyền phù sinh phơi, mơ sẹo, phơi trưởng thành và phơi ni
cấy từ túi phấn. Ngồi các vật liệu nói trên, các mảnh mơ phân sinh, phơi nảy
mầm, mơ gốc lá, rễ, mơ phân sinh chồi, tế bào lớp mỏng phơi mang chồi và trục
thượng diệp đã được sử dụng để nghiên cứu sự biểu hiện tạm thời và bền vững
của gene chuyển. Sự chọn lựa vật liệu chuyển gene tùy thuộc vào sự thuận lợi
trong thao tác nghiên cứu và hiệu quả tái sinh cây.
4.3. Mơi trường ni cấy và chọn lọc tế bào chuyển gene
Nhiều loại mơi trường cơ bản đã được sử dụng để ni cấy mơ tế bào lúa
như mơi trường MS (Murashige và Skoog, 1962), N6 (Chu et al., 1975), CC
(Potrykus et al., 1979), AA (Muller và Grafe, 1978), R2 (Ohira et al., 1973). Mơi
trường chọn lọc phổ biến là mơi trường MS và N6 có bổ sung một số chất chọn
lọc thường dùng hiện nay là Kanamycin, Hygromycin, Phosphinothricin. Nồng
độ chất chọn lọc tùy thuộc vào loại cây trồng.
4.4. Gene chỉ thị / chọn lọc và promoter
Nhiều loại gene chỉ thị và chọn lọc khác nhau đã được nghiên cứu. Các
loại gene này cũng được sử dụng để nghiên cứu hoạt động của các promoter. Các
nghiên cứu sự biểu hiện tạm thời cho phép đánh giá hiệu quả hoạt động của gene
chỉ thị trong vòng 24 – 48 giờ sau khi đưa DNA vào mơ mà chưa cần sự thâm
nhập của DNA vào bộ gene của cây, và vì vậy giúp đánh giá nhanh chóng và

hiệu quả phương pháp chuyển. Gene chỉ thị lý tưởng là gene khơng gây hại trên
trao đổi chất của cây, có thể dùng dễ dàng và nhạy với các thí nghiệm phát hiện.
Gene mã hóa -glucuronidase (gene gusA) từ vi khuẩn E. Coli đã được dùng như
gene chỉ thị phổ biến vì nó đáp ứng được các u cầu trên. Nó có ưu điểm hơn
một số gene khác như gene cat (mã hóa cho Chloramphenicol acetyltransferase)
và gene nptII (mã hóa cho Neomycin phosphotransferase) vì các thí nghiệm phát
hiện cần nhiều thời gian và có sử dụng các chất đồng vị phóng xạ. Gần đây, gene
tạo protein phát quang màu xanh lá có nguồn gốc từ sứa biển đã được sử dụng.
Chương 8. Công nghệ di truyền thực vật Công nghệ sinh học thực vật

 78
Gene này hứa hẹn sẽ được dùng nhiều do việc kiểm tra đơn giản hơn so với gene
gusA vì khơng cần hủy mẫu và khơng đòi hỏi cơ chất tác dụng. Hơn nữa, nó có
thể được sử dụng để đánh giá sự biểu hiện in vivo, xác định các protein dung hợp,
sự vận chuyển các protein nội bào và sự định vị các tế bào đặc biệt trong hệ
thống đa bào. Gene tạo luciferase từ đom đóm cũng đã được sử dụng trong
nghiên cứu chuyển gene lúa. Tuy nhiên, thiết bị phát hiện sự biểu hiện của gene
này tương đối đắt tiền.
Việc sử dụng gene chọn lọc cho phép cây chuyển gene sinh trưởng bình
thường trên mơi trường chọn lọc và loại bỏ những tế bào khơng chuyển gene.
Các gene này có thể kể như gene kháng kháng sinh, kháng thuốc trừ cỏ, Trước
đây, gene nptII được dùng để chọn lọc cây chuyển gene kháng Kanamycin hoặc
Geneticin. Tuy nhiên, việc chọn lọc tế bào chuyển gene kháng Kanamycin
thường khó vì cây lúa có khả năng kháng cao đối với Kanamycin và cây lúa
chuyển gene thường bất thụ hoặc thường bị bạch tạng khi sử dụng Geneticin để
chọn lọc. Gene Dhfr (Dihydrofolate reductase) từ chuột liên quan đến tính kháng
Methotrexate cũng đã được sử dụng để chuyển vào cây lúa. Gene hph từ vi khuẩn
E. coli liên quan đến tính kháng Hygromycin B được xem là gene chọn lọc hiệu
quả vì tế bào khơng chuyển gene tương đối mẫn cảm với Hygromycin B và nó
thường khơng ức chế khả năng tái sinh cây. Hiện nay, gene bar phân lập từ

Streptomyces hygroscopicus mã hóa enzyme Phosphinothricin acetyltransferase
(PAT) liên quan đến tính kháng thuốc trừ cỏ Basta, Glufosinate, Bialaphos được
dùng khá rộng rãi để chuyển vào cây lúa. Gene bar tạo cho cây kháng thuốc trừ
cỏ - một đặc tính có ý nghĩa cho nơng nghiệp và xem ra dễ được cộng đồng chấp
nhận hơn gene kháng kháng sinh. Một số cố gắng nhằm xây dựng những kỹ thuật
dùng các chất khơng độc như Mannose để chuyển gene. Thí nghiệm đồng chuyển
nạp gene hữu dụng với gene chọn lọc là một tiếp cận của cơng nghệ di truyền.
Các cây chuyển gene khơng mang gene chọn lọc (marker-free) đã nhận được
bằng kỹ thuật tạo các vector mang hai đoạn T-DNA riêng biệt dùng cho thí
nghiệm đồng chuyển nạp bằng vi khuẩn Agrobacterium. Sự phân ly của hai đoạn
T-DNA sẽ tạo được cây chuyển gene khơng mang gene chọn lọc (Komari và
cộng sự, 1996).
Promoter – liên quan đến sự biểu hiện của gene chỉ thị hoặc gene chọn lọc
hoặc gene hữu dụng là yếu tố rất quan trọng. Các promoter cấu trúc (constitutive)
tạo sự biểu hiện ở hầu hết các loại mơ, khơng lệ thuộc vào các tín hiệu phát triển
và mơi trường. Promoter CaMV 35S ở cây một lá mầm so với cây hai lá mầm
(Schledzewski và cộng sự, 1994). Vì vậy, một số promoter từ gene tạo Actin lúa
Act1 (McElroy và cộng sự, 1990), từ gene tạo Ubiquitin bắp Ubi1 (Christensen
và cộng sự, 1992) và Emu từ bắp đã được nghiên cứu sử dụng. Các promoter này
Chương 8. Công nghệ di truyền thực vật Công nghệ sinh học thực vật

 79
mạnh và cho thấy hoạt tính làm biểu hiện gene gusA cao hơn nhiều lần ở cây một
lá mầm so với CaMV35S (Schledzewski và cộng sự, 1994). Nhiều cấu trúc gene
gusA với các promoter khác nhau đã được thiết kế bởi CAMBIA (McElroy và
cộng sự, 1995). Li và cộng sự (1997) đã so sánh hiệu quả của một số promoter. Ở
các thí nghiệm của họ, kết quả sự biểu hiện tạm thời với các promoter cấu trúc
khác nhau cho thấy Ubi1 là mạnh nhất, kể đến là Act1, Emu và CaMV35S. Hiệu
quả tương đối của các promoter khác nhau đối với gene bar hoặc gene hph và
gene gusA đã được so sánh. Điểm lý thú là trật tự hoạt tính vẫn là Ubi1 > Emu >

CaMV35S. Ngồi các promoter cấu trúc, một số promoter có liên quan đến sự
biểu hiện ở mơ đặc trưng (tissue-specific) và biểu hiện do cảm ứng (inducible
promoter) đã được nghiên cứu. Sự biểu hiện rất cao các sản phẩm của gene chọn
lọc có thể gây ra sự bảo vệ tương tác (cross protection) giữa các tế bào khơng
chuyển gene và tế bào chuyển gene dẫn đến hiện tượng khảm. Vì vậy, việc dùng
các promoter có hoạt tính thấp hoặc trung bình cho các gene chọn lọc cần được
quan tâm nhiều hơn. Các nghiên cứu về cơng nghệ lắp ngược gene (antisense
technology) để ức chế hoạt động của gene cũng đã góp phần xác định hiệu quả
của các phương pháp chuyển gene và thử nghiệm các cấu trúc gene mới
(McElroy và cộng sự, 1994). Ngồi ra, ảnh hưởng trên sự biểu hiện gene của một
số yếu tố khác như các đoạn intron, các đoạn gây kích thích (enhancer) hoặc các
đoạn 3’ (3’ sequence) cũng đã được nghiên cứu trong thời gian gần đây.
5. Mơt số phƣơng pháp chuyển gene đã sử dụng đối với cây lúa
5.1. Phương pháp dùng Polyethylene glycol
Phương pháp dùng PEG là phương pháp đầu tiên được dùng trong nghiên
cứu chuyển gene. Phương pháp này có hiệu quả khi sử dụng tế bào trần tách từ
huyền phù tế bào có khả năng sinh phơi. Toriyama và cộng sự (1988), Zhang và
cộng sự (1988) là những tác giả đầu tiên cơng bố tạo được cây chuyển gene nhờ
xử lý DNA với tế bào trần trong điều kiện có PEG – Zhang và cộng sự đã tái sinh
cây mà khơng qua sự chọn lọc, ngược lại Toriyama và cộng sự đã chọn lọc mơ
sẹo kháng chất kháng sinh G418. Sự thâm nhập của gene gusA đã được kiểm tra
bằng phương pháp lai Southern. Từ đó, nhiều kết quả tạo cây chuyển gene bằng
phương pháp này đã được cơng bố. Tuy nhiên, việc tạo cây chuyển gene qua xử
lý PEG thường chỉ thành cơng giới hạn đối với vài giống lúa japonica. Phương
pháp này cũng được sử dụng đối với giống lúa indica. Datta và cộng sự (1990a),
Peng và cộng sự (1992) đã tái sinh thành cơng cây lúa indica chuyển gene từ tế
bào trần. Những cây lúa chuyển gene hữu thụ kháng Hygromycin, Kanamycin,
kháng thuốc trừ cỏ và Sulfonylurea đã được tạo ra. Có sự di truyền theo quy luật
Mendel của gene gusA, nptII và gene hph ở thế hệ sau, mặc dù trong một vài
trường hợp có sự di truyền khơng theo quy luật Mendel. Tuy nhiên, phương pháp

Chương 8. Công nghệ di truyền thực vật Công nghệ sinh học thực vật

 80
này có một số hạn chế. Việc tạo quần thể tế bào sinh phơi ở giai đoạn đầu, việc
duy trì khả năng tái sinh bình thường của các tế bào ni cấy trong thời gian dài
là tương đối khó vì khả năng tái sinh giảm dần theo thời gian (Jahne và cộng sự,
1995). Hơn nữa, việc ni cấy và tái sinh cây từ tế bào trần thường khơng có hiệu
quả cao, cần nhiều thời gian và tùy thuộc nhiều vào kiểu gene của cây. Đối với
nhiều giống lúa indica, việc tái sinh cây từ tế bào trần thường rất khó và tỷ lệ cây
tái sinh hữu thụ thường thấp. Chưa kể sự biến dị soma trong quần thể tế bào ni
cấy dùng để tách tế bào trần dẫn đến sự biến dị ở cây chuyển gene. Mặc dù có
các nhược điểm trên nhưng phương pháp này vẫn được sử dụng để tạo cây
chuyển gene vì việc xử lý DNA tương đối đơn giản và đã có một số báo cáo về
việc chuyển một số gene có ích vào cây lúa như gene kháng thuốc trừ cỏ, gene
kháng nấm và gene kháng thuốc trừ sâu.
5.2. Phương pháp dùng xung điện
Việc sử dụng phương pháp xung điện tỏ ra thích hợp và hiệu quả hơn
phương pháp dùng PEG. Shimamoto (1989) là người đầu tiên nghiên cứu thành
cơng việc tái sinh cây lúa hữu thụ bằng phương pháp này. Các gene gusA và hph
đã di truyền ở các thế hệ sau. Sau đó, nhiều tác giả cũng đã tái sinh thành cơng
cây lúa chuyển gene ở cả hai trường hợp lúa japonica và indica. Khơng có sự
khác biệt về hình thái và kích thước hạt giữa cây chuyển gene và cây đối chứng.
Tuy nhiên, tương tự như phương pháp dùng PEG, phương pháp này còn lệ thuộc
vào ni cấy tế bào trần. Gần đây, một tiếp cận mới dùng xung điện để đưa DNA
khơng vào tế bào trần mà dùng tế bào ngun trạng (intact cell) cây ngũ cốc để
nghiên cứu sự biểu hiện của gene gusA, thí dụ như dùng tế bào lá, phơi nảy mầm
lúa indica. Một số dòng lúa indica chuyển gene từ xung điện phơi hạt trưởng
thành tách rời và cây chuyển gene từ điện xung tế bào huyền phù đã được tạo ra.
Sự di truyền của các gene nói trên đã được ghi nhận. Mặc dù có nhiều hạn chế,
một số phòng thí nghiệm vẫn đang sử dụng phương pháp này để chuyển gene,

nghiên cứu sự điều hòa biểu hiện gene và chuyển các yếu tố chuyển vị
(transposable element).
5.3. Phương pháp bắn gene
Phương pháp bắn gene sớm được sử dụng nhiều ngay sau khi ra đời để
chuyển gene vào cây ngũ cốc bao gồm cây lúa. Phương pháp này dựa trên sự bắn
các vi hạt (tungsten hoặc vàng) bọc DNA vào mơ nhờ lực nén đẩy của khơng khí,
khí hellium hoặc dòng điện. Christou và cộng sự (1991) là những tác giả đầu tiên
nhận được cây chuyển gene từ phơi non của một số giống lúa trồng indica và
japonica quan trọng qua sử dụng thiết bị bắn ACCELL

. Sau đó, Cao và cộng sự
(1992) thơng báo việc tạo cây chuyển gene từ tế bào huyền phù nhờ thiết bị
Chương 8. Công nghệ di truyền thực vật Công nghệ sinh học thực vật

 81
PDS1000 / He Biolistic
TM
. Từ đó, phương pháp này được dùng phổ biến để tạo
cây chuyển gene. Phương pháp này có thể được áp dụng trên bất cứ loại mơ nào
có khả năng tái sinh cây, khơng cần sử dụng tế bào trần và loại mơ đã qua giai
đoạn mơ sẹo lâu dài do đó giảm thiểu được biến dị. Nhờ phương pháp này, hơn
40 giống lúa khác nhau đã được sử dụng để nghiên cứu chuyển gene – chứng tỏ
phương pháp này có ưu điểm là khơng phụ thuộc vào kiểu gene cây. Ở một số
trường hợp, tần số chuyển gene khơng thu kém trường hợp cây hai lá mầm.