Kỹ thuật bảo quản nguồn gen thực vật nhờ nuôi cấy in vitro

1
Chủ đề 8: Kỹ thuật bảo quản nguồn gen
thực vật nhờ nuôi cấy in vitro
GVHD : PGS.TS Nguyễn Thị Lý Anh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC
CÔNG NGHỆ NUÔI CẤY MÔ TẾ BÀO
THỰC VẬT
Nhóm SVTH: Nhóm 8
2
Nhóm sinh viên thực hiện:
Mai Đăng Hùng 560809
Cao Thành Đạt 560768
Lê Thị Gấm 550439
Trần Thị Hậu 570966
Vũ Xuân Mạnh 560828
Lê Thanh Quý 560855
Tô Thị Thu Thảo 560867
Đinh Thị Yến 560896
3
Nội dung trình bày
Đặt vấn đề
Nội dung
Kết Luận
A
B
C
4
A. Đặt vấn đề

Nguồn gen được ví như là một trong các tài nguyên thiên nhiên tái

tạo được, có tầm quan trọng đặc biệt sánh ngang với tài nguyên đất
và nước.
Trong khi nhiều nước trên thế giới và các tổ chức quốc tế tập trung
bảo tồn nguồn gen thì ở Việt Nam nguồn tài nguyên di truyền này
đang đứng trước thách thức do các hệ sinh thái bị phá vỡ và tốc độ
tuyệt chủng của các loài động vật, thực vật ngày càng tăng.
Trong khi đó, tình trạng gia tăng dân số, tốc độ đô thị hóa, khai
thác ồ ạt, thiếu quy hoạch và sự thâm canh nông nghiệp không hợp
lý dẫn đến nguồn gen động, thực vật đang dần bị xói mòn, mất mát
với tốc độ rất nhanh.
Các giống cây trồng vật nuôi quý của Việt Nam đang có nguy cơ
thoái hóa, thậm chí là biến mất.

Thực hiện bảo tồn nguồn gen là việc cần thiết phục vụ cho khai thác,
sử dụng có hiệu quả quỹ gen và các nguồn gen quý hiếm, đặc hữu.
5
II.PHƯƠNG PHÁP BẢO TỒN
2
III.CÁCH BẢO QUẢN
3
V.KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG
5
IV. ƯU, NHƯỢC ĐIỂM
4
B. Nội Dung
I. HIỆN TRẠNG MẤT MÁT ĐA DẠNG SINH HỌC
1
VI.CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU
6
6

Thực trạng đa dạng sinh học trên thế giới
•
Từ năm 1600 đến nay, khoảng 21% các loài động vật và 1,3% các loài chim trên
thế giới đã bị tuyệt chủng.
•
Tốc độ tuyệt chủng của các loài trở nên ngày càng cao. Ở tk 17, thú mất 1 loài/ 5
năm, đến tk 20, thú mất 1 loài/ 2 năm. Khoảng 400 loài và phân loài chim và thú
đã mất đi trong 400 năm qua và tỷ lệ đó đang cao dần. Ở Bắc Atlantic, số lượng
loài cá lớn đã giảm 2/3 trong 50 năm qua. Những loài còn sống sót thì cũng có
nguy cơ đứng bên bờ của sự tuyệt chủng. 20000 trong số 50000 taxon thực vật
đang ở trong tình trạng nguy cấp. Những số liệu đó chỉ phản ánh những hiểu biết
hiện nay và có lẽ nó chỉ chiếm 5% số loài trên trái đất.
Thực trạng đa dạng sinh học ở Việt Nam
•
ở Việt Nam: đặc trưng cho vùng Đông Nam Á với 11.373 loài thực vật bậc cao có
mạch,1.030 loài rêu, 2.500 loài tảo, 826 loài nấm,21.000 loài động vật (trong đó
có 310 loài thú, 840 loài chim, 286 loài bò sát, 3.170 loài cá, 7.500 loài côn trùng
và các động vật xương sống khác)
•
Tổng số các loài động - thực vật hoang dã trong thiên nhiên của nước ta đang bị
đe dọa hiện nay là 882 loài (được ghi trong Sách Đỏ năm 2007) tăng 161 loài so
với lần xuất bản Sách Đỏ trước đây (năm 1992 - 1996).
•
Hiện có tới 9 loài động vật (Tê giác 2 sừng, Bò xám, Heo vòi, Cầy rái cá, cá Chép
gốc, cá Chình Nhật, cá Lợ thân thấp, Hươu sao, cá Sấu hoa cà) và 2 loài Lan hài
được xem là đã tuyệt chủng ngoài tự nhiên.
I.Hiện trạng mất mát đa dạng sinh học
7
8
bảo tồn là gì?


Theo định nghĩa của IUCN(1991): “Bảo tồn là sự quản lý, sử
dụng của con người về sinh quyển nhằm thu được lợi nhuận bền
vững cho thế hệ hiện tại trong khi vẫn duy trì tiềm năng để đáp
ứng những yêu cầu và nguyện vọng của thế hệ tương lai”

Khái niệm bảo tồn sinh học(Biological Conservation): là biện
pháp đặc biệt để duy trì và bảo vệ động thực vật quý hiếm và có
nguy cơ tuyệt củng.
Như vậy việc bảo tồn nguồn gen nói chung và thực vật nói riêng là
quan trọng. Bảo quản nguồn gen thực vật là duy trì sự phong phú ,
đa dạng sinh học, đa dạng di truyền trong loài, giữa các loài và cả
hệ sinh thái nói chung. Trên cơ sở đó làm cơ sở cho việc khai thác,
sử dụng chúng có hiệu quả.
Tùy theo đặc tính sinh học của loài, tùy theo mức độ tồn tại mà có
các phương thức bảo quản nguồn gen khác nhau. Tuy nhiên, có thể
chia làm 2 phương thức bảo quản chính.
9
II. PH ƯƠNG PH ÁP BẢO TỒN NGUỒN GEN
2. Bảo tồn chuyển vị
(Ex situ)
1. Bảo quản tại chỗ
(In-situ )
10
1. Bảo quản In-situ

Là hình thức bảo quản nguồn gen tại chỗ, tại vùng
chúng thường được trồng, được tồn tại trong điều kiện
sinh thái tự nhiên của chúng.


Phương thức bảo quản này thực hiện đối với các cây
sinh sản vô tính, cây hoang dại, cây thân gỗ nhiệt đới,
một số loài cây có múi đặc sản như cam, bưởi, quýt…

Trong bảo quản in-situ có các phương pháp chủ yếu để
thực hiện bảo tồn là: bảo tồn trong trang trại, bảo tồn
trong vườn gia đình, xây dựng các vườn quốc gia,…
II. PHƯƠNG PHÁP BẢO TỒN NGUỒN GEN TỪ TRƯỚC ĐẾN NAY
11

Bảo tồn được quá trình tiến hóa và thích
nghi. Tức là bảo tồn đa dạng sinh học
nông nghiệp ở tất cả các mức trong các
điều kiện môi trường địa phương, duy trì
trong môi trường và hệ thống canh tác địa
phương nó giúp quá trình tiến hóa và thích
nghi tiếp tục xảy ra.

Như vậy không chỉ bảo tồn nguồn gen hiện
có mà còn phát sinh thêm những biến dị
mới thích nghi với sự biến đổi của môi
trường.

Cải thiện kinh tế cho người dân, họ có thể
khai thác nguồn tài nguyên đa dạng cho
rất nhiều nhu cầu khác nhau như lương
thực, dinh dưỡng và tăng thêm thu nhập
khó mô tả và đánh giá
được tài nguyên di
truyền thực vật vì sự

mẫn cảm của chúng
với điều kiện thời tiết
bất thuận và sâu, bệnh
hại
Ưu điểm
Nhược điểm
12
2. Bảo quản Ex-situ:

Là hình thức bảo quản mẫu trong điều kiện nhân tạo. Nói
cách khác là hình thức đưa nguồn gen ra khỏi điều kiện tự
nhiên sinh sống của chúng hoặc ra khỏi hệ thống sản xuất
đến lưu giữ tại các trung tâm với các điều kiện và kỹ thuật
bảo đảm sức sống của nguồn gen lâu dài, giữ nguyên được
biến dị, di truyền hiện có của nguồn gen phục vụ sử dụng
cho nghiên cứu và tái tạo quần thể nguồn gen.

Phương thức ex-situ phụ thuộc vào loài cây trồng, điều kiện
của các cơ quan nghiên cứu để áp dụng các phương pháp
bảo tồn khác nhau

Ngân hàng gen hạt

Ngân hàng gen đồng ruộng

Ngân hàng DNA

Bảo tồn đông lạnh

Bảo tồn in-vitro chia thành bảo tồn tế bào/mô và bảo tồn hạt phấn

13
a.Ngân hàng gen hạt
14
b. Ngân hàng gen đồng ruộng

Là một chiến lược bảo tồn di
truyền thực vật quan trọng và cần
thiết với loài cây trồng có sức sống
của hạt trong thời gian ngắn như
cọ dầu, xoài, mít, chôm chôm…
hoặc những cây trồng bất dục và
phụ thuộc hoàn toàn vào nhân
giống sinh dưỡng như khoai sọ,
khoai tây, chuối, sắn, dứa, mía.

Bảo tồn ngân hàng gen trên đồng
ruộng là đem cây trồng từ nơi
thích nghi của chúng về trồng
trong khu bảo tồn có điều kiện
thích nghi hoặc không thích nghi.
Tức là lưu giữ nguồn gen trên
đồng ruộng thí nghiệm.
15
c.Ngân hàng DNA
•
Tồn trữ DNA là không phổ biến trong bảo tồn
tài nguyên di truyền thực vật, thực tế chỉ chiếm
khoảng 20% tổng số nguồn gen tồn trữ DNA và
79% các viện hiện nay không bảo tồn DNA do
vấn đề ngân sách, thiếu trang thiết bị cũng như

cán bộ kỹ thuật cho bảo tồn và thiếu thông tin
•
Bioinformatics :Áp dụng các công cụ thống kê
và khoa học máy tính trong lĩnh vực sinh học
phân tử => tin sinh học
16
d. Bảo tồn đông lạnh
III. CÁCH BẢO QUẢN NGUỒN GEN THỰC VẬT INVITRO
Kỹ thuật in vitro ngoài việc khắc phục những hạn chế của bảo tồn ngân
hàng gen hạt, đồng ruộng mà nó còn có những tiến bộ như có thể kiểm
tra sạch bệnh trước khi bảo tồn, có thể bảo tồn với số lượng lớn.
17
Bảo quản nguồn gen
thực vật in vitro
Bảo quản sinh
trưởng tối
thiểu
Bảo quản
ngừng sinh
trưởng tạm thời
18
1. Phương pháp bảo quản sinh trưởng tối thiểu
19
Chuẩn bị mẫu Đánh giá sâu bệnh Tạo vật liệu khởi đầu
Nhân nhanh
Bảo quản sinh
trưởng chậm
Cấp phát và
trao đổi nguồn
gen

Tái sinh tạo cây
hoàn chỉnh
Trẻ hóa
nguồn
gen
Tái sinh tạo cây
hoàn chỉnh
Vườn ươm
Đồng ruộng
Đánh giá biến dị
Giám sát Cơ sở dữ liệu
sơ đồ phương pháp quản sinh trưởng tối thiểu
20
2.PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN NGỪNG SINH TRƯỞNG TẠM THỜI
21
Chuẩn bị mẫu Đánh dấu sâu bệnh Tạo vật liệu khởi đầu
Làm lạnh sơ bộ
(-30
o
C)
Bảo quản lạnh trong
Nitơ lỏng (-196
0
C)
Làm tan nhanh
Tái sinh mẫu cấy
Tái sinh tạo cây hoàn
chỉnh
Trẻ
hóa

nguồn
gen
Tái sinh cây
hoàn chỉnh
Vườm ươm
Đồng ruộng
Đánh giá biến
dị
Giám sát Cơ sỏ dữ liệu
Sơ đồ phương thức
bảo quản ngừng sinh
trưởng tạm thời
Ưu điểm
Đảm bảo độ an toàn và sạch bệnh cao, có
khả năng tạo quần thể cây đồng nhất với
số lượng lớn.
Hạn chế khả năng mất nguồn gen, nhất là
các nguồn gen có nguy cơ xói mòn cao,
các loài có nguy cơ bị tuyệt chủng.
Với phương pháp bảo quản siêu
lạnh có thể bảo quản được lâu dài
với số lượng lớn và ổn định.
Khả năng tái tạo, phục hồi các
nguồn gen đã biến mất trtong tự
nhiên.
IV. ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM
22
Nhược điểm
Chi phí bảo quản lớn
Đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao và

trang thiết bị hiện đại
Có khả năng tạo ra biến dị Soma với tần số biến
dị khác nhau và ít lặp lại
23
24

Khả năng ứng dụng của kỹ thuật bảo quản gen thực vật in vitro là rất
lớn đối với các nước phát triển.

Vấn đề quan trọng vẫn là chi phí, kỹ thuật và trình độ.

Đối tượng và hình thức lưu trữ đa dạng.

Phục vụ chương trình tạo giống hoặc khảo sát, đánh giá trong điều
kiện in vitro.

Chỉ cần không gian nhỏ hẹp để lưu trữ một số lượng lớn mẫu.

Tránh được rủi do của điều kiện ngoại cảnh, thiên tai và bảo tồn được
mẫu sạch bệnh.
V. KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG
VI. CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU
1. Giới thiệu về cây Vanilla
planifolia
22

Vanilla planifolia thuộc họ lan, thân dây
leo.

Là giống cây trồng quan trọng trong

công nghiệp sản xuất hương vị và cũng là
giống mang tính thương mại nhất thuộc họ
lan.

cây được trồng khắp các nước, đặc biệt
là vùng nhiệt đới.

Không chỉ bị đe dọa bởi nạn phá rừng
mà Vanilla planifolia còn đối mặt với nhiều
loại bệnh khác do các loại nấm gây ra như
Phytophthora meadii, Fusarium oxysporum,
Calospora vanillae

Vi nhân giống chắc chắn sẽ giúp phát
triển một số lượng lớn cây sạnh bệnh, cùng
với việc bảo tồn giống cây trước khi nó
tuyệt chủng là một điều cần thiết và cũng là
một cách lý tưởng để có thể tìm ra nhiều
phương pháp ex-situ.