công nghệ sinh học thực vật

CÔNG NGHỆ SINH HỌC THỰC VẬT
GV: ThS. BÙI VĂN THẾ VINH
CHƯƠNG III
CÔNG NGHỆ PHÔI VÔ TÍNH
– HẠT NHÂN TẠO
PHÔI VÔ TÍNH
1. KHÁI NIỆM VỀ PHÔI VÔ TÍNH
Phôi vô tính, phôi soma, phôi sinh dưỡng hay phôi
thể hệ đều là khái niệm để mô tả một cấu trúc
lưỡng cực bất định bao gồm cực chồi và cực rễ,
mà dưới những điều kiện thích hợp thì có thể phát
triển thành một cơ thể có chức năng hoàn chỉnh.
Các tế bào có khả năng phát sinh phôi
có các đặc tính cơ bản sau:

Tế bào có kích thước nhỏ, đẳng kính.

Tế bào chất đậm đặc, hạnh nhân lớn.

Hoạt động biến dưỡng mạnh mẽ.

Hàm lượng protein và RNA cao.

Có một số lượng lớn ribosome, ty thể và hạt
tinh bột.
2. MỘT SỐ KHÍA CẠNH GIẢ ĐỊNH VỀ
SỰ HÌNH THÀNH PHÔI VÔ TÍNH
•
Sự cảm ứng hình thành phôi vô tính phải làm kết
thúc sự biểu hiện của một gene trong mô thực vật tại
thời điểm đó và thay thế bằng chương trình biểu hiện

của gene sinh phôi.
•
Theo Sharp và các đồng nghiệp (1980) sự tạo phôi
soma có thể theo 2 con đường:
•
Phôi phát sinh trực tiếp không qua giai đoạn
tạo mô sẹo (con đường PEDC).
•
Sự tạo phôi soma cần có giai đoạn tạo mô sẹo
ban đầu (con đường IEDC).
•
Hai danh từ tế bào tiền phôi PEDC
(Preembryogenic determined cell) và tế bào
phát sinh phôi IEDC (induced embryogenic
determined cell) dùng để phân loại mô, nhưng
thực chất là 1 quá trình tiếp nối nhau, kết thúc
sự phát triển là sự hệ thống những tế bào phôi
(EC- Embryogenic cell).
•
Nếu mô cấy có các PEDC thì chỉ cần một sự
kích thích phân chia tế bào là đủ để hình thành
phôi => hình thành phôi trực tiếp.
•
Nếu mô cấy là những tế bào đã phân hóa không
còn khả năng sinh phôi thì chúng phải trải qua
nhiều lần phân chia tế bào liên tiếp dưới sự cảm
ứng của auxin tạo mô sẹo => hình thành phôi
gián tiếp.
Mỗi tế bào phôi soma đều phát triển
qua 3 giai đoạn trước khi trưởng thành:

–
Hình cầu
–
Hình tim
–
Hình thủy lôi
Hình cầu
Hình tim
Hình thủy
lôi
3. NGUỒN GỐC CỦA PHÔI VÔ
TÍNH
Theo Kohlenbach (1978) các thể phôi soma xuất
hiện trong nuôi cấy invitro từ 3 nguồn tế bào nhị
bội:
•
Tế bào sinh dưỡng của cây trưởng thành.
•
Các tế bào sinh sản không phải hợp tử.
•
Trục hạ diệp và tử diệp của phôi hợp tử và cây
con không có thông qua sự phát triển mô sẹo nào.
4. ĐẶC ĐIỂM CỦA THỰC VẬT TÁI SINH TỪ CON
ĐƯỜNG HÌNH THÀNH PHÔI VÔ TÍNH
Cây con được tạo thành vẫn duy trì đặc tính của cây mẹ và đồng
nhất về mặt di truyền.
Phôi vô tính phát triển thành cơ thể hoàn chỉnh nhanh, cây ra hoa kết
trái nhanh hơn là biến đổi cá thể.
Cây tái sinh từ phôi vô tính có sức sống cao, dễ sống khi di chuyển

ra môi trường đất và sinh trưởng.
Quy trình nuôi cấy mô cây chuối
5. ỨNG DỤNG CỦA QUÁ TRÌNH
TẠO PHÔI VÔ TÍNH
Số lượng lớn phôi vô tính là nguồn nguyên liệu
đáng kể phục vụ cho ứng dụng thực tiễn quan
trọng như : sản xuất hạt nhân tạo, cải thiện chất
lượng cây trồng, bảo quản chất mầm, loại trừ
virus, sản xuất các chất biến dưỡng in vitro và
thành lập khuẩn căn in vitro.
5.1 Sự chọn lọc tế bào
Sử dụng những hệ thống tái sinh thực vật có khả năng tái tạo nên cây mới từ tế bào
đơn nhằm tránh sự xuất hiện biến dị gene. Đồng thời chọn lọc những đặc tính mà ta
mong muốn.
Ví dụ: ngô biến đổi gene kháng sâu đục rễ, năng suất cao, hiệu quả sử dụng phân N
tốt. Phong Lan kháng thuốc diệt cỏ nhờ vi khuẩn Agrobacterium….
Nhân giống lan Hồ điệp bằng nuôi cấy mô
Quy trình chuyển gene nhờ vi khuẩn
Agrobacterium
5.2 Sự tái sinh các thực vật chuyển gene:
•
Biến nạp vào mẫu cấy và sau đó cho tái sinh thông
qua tạo phôi vô tính trực tiếp hoặc gián tiếp.
•
Biến nạp vào tế bào có khả năng sinh phôi và tái
sinh bằng con đường sinh phôi gián tiếp.
•
Biến nạp vào phôi vô tính và tái sinh thông qua con
đường sinh phôi thứ cấp hoặc sinh phôi gián tiếp.
•

Biến nạp vào phôi vô tính, tăng sinh thông qua con
đường hình thành phôi thứ cấp và tái sinh qua con
đường hình thành cơ quan.
5.3 Sự tạo các dòng đồng hợp tử và đa bội
•
Sử dụng mẫu cấy đơn bội như hạt phấn, bào tử tạo
phôi đơn bội và kỹ thuật nhân đôi bộ NST tạo phôi
đồng hợp tử.
•
Sử dụng mẫu cấy nội nhũ tạo phôi tam bội.
•
Xử lí colchicine hoặc amiprophos-methyl tạo phôi
đa bội.
5.4 Sự loại trừ virus
•
Phôi vô tính có 1 hệ mao mạch rất phát triển, hệ
thống này không nối liền với hệ mạch dẫn của mô
cấy nên tạo được các dòng cây sạch bệnh virus.
5.5 Sự thành lập khuẩn căn
•
Đầu tiên được đưa ra do Redenbaugh và cộng sự
vào năm 1987. Nghiên cứu cho thấy việc ủ nấm
khuẩn căn ngoài vào môi trường thúc đẩy phát
triển cây con nguồn gốc phôi vô tính.
HẠT NHÂN TẠO
Hạt nhân tạo cây Địa Lan
CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN TẠO


Được nghiên cứu nhằm tạo vỏ bao để cải thiện
chất lượng phôi.

Được giới thiệu đầu tiên năm 1977, nhưng đến
năm 1986 Redenbaugh và cộng sự mới tóm lại tất
cả các nhân tố cần thiết để tạo nên vỏ bọc hiệu quả
nhất.
KHÁI NIỆM HẠT NHÂN TẠO

Hạt tổng hợp hay hạt nhân tạo là thuật ngữ để chỉ
phôi vô tính hay những thể nhân giống khác được bọc
bởi 1 lớp gel, giúp cho việc bảo quản trong thời gian
dài và vận chuyển dễ dàng hơn

Tạo nên những cá thể đồng nhất về mặt di truyền,
tính ổn định cũng như chất lượng cây trồng