bien di dong soma SAW5hF5chk 20131205041803 65671

BIẾN DỊ SOMA TRONG QUÁ
TRÌNH NUÔI CẤY IN VITRO
Giáo viên hướng dẫn:
Nguyễn Thị Lý Anh
Nhóm sv thực hiện: Nhóm 6
Lê Như Sang
Trương Thị Mai
Nguyễn Hải Hà
Mông Thị ThuThủy
Phan Thị Hương
Cù Thu Hà


NỘI DUNG
I.

II.

Một số khái niệm
1.1 Biến dị
1.2 Biến dị tế bào soma
1.3 So sánh biến dị dòng soma với đột
biến
Phân loại biến dị dòng soma
2.1 Biến dị kiểu gen
2.2 Biến dị kiểu hình


Nguyên nhân gây biến dị dòng soma
3.1
Sự đa dạng di truyền tự nhiên của các

mẫu cấy
3.2
Tác động của các yếu tố trong quá trình
nuôi cấy
IV
Cơ chế tạo biến dị soma
V
Lợi ích và tác hại của biến dị dòng soma
VI
Chọn lọc biến dị dòng soma
VII
Khả năng ứng dụng và triển vọng
VIII Ví dụ về một công trình nghiên cứu ứng
dụng thành công biến dị dòng soma trong
việc chọn tạo giống.
III


I CÁC KHÁI NIỆM
1.1 Biến dị:
 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 cho
chọn giống.

I. CÁC KHÁI NIỆM
1.2 Biến dị dòng soma
 Biến dị dòng soma (somaclonal variation)
là khái niệm dùng để chỉ tất cả các biến dị
thể hiện ở các tế bào, mô nuôi cấy và cây
có nguồn gốc từ nuôi cấy mô (Larkin và
Scowcropt, 1981).
 Biến dị dòng soma còn được gọi là biến dị
dòng vô tính.
 Biến dị này đã được quan sát ở nhiều loài
cây trồng như thuốc lá, khoai tây, cà chua,
mía, họ cải… bao gồm đây đủ các tính
trạng nông học như chiều cao cây, số
nhánh, thời gian sinh trưởng cũng như các
tính trạng hóa sinh khác.


Hình ảnh về biến dị tế bào
soma ở dâu tây và cúc


1.3 So sánh biến dị tế bào soma và đột
biến


Cần phân biệt giữa hai khái niệm: biến dị
tế bào soma và đột biến
ĐỘT BIẾN
BIẾN DỊ TẾ BÀO
SOMA

-Chỉ

dùng cho trường
hợp khi nào có các
bằng chứng thể hiện
các biến đổi di truyền

-Thường

-Có

-Thường

thể biểu hiện hay
không biểu hiện kiểu
hình

chỉ các thay
đổi cụ thể và không
tuân theo quy luật
Mendel
sử dụng để
chỉ bất kì những thay
đổi kiểu hìn xuất hiện
trong nuôi cấy tế bào
hoặc cây tái sinh


ĐỘT BIẾN

BIẾN DỊ TẾ BÀO
SOMA

-Xảy

ra ở cả tế bào
sinh dục và tế bào
sinh dưỡng.

-Xảy

-Liên

quan đến biến
đổi cấu trúc DNA
(gen), NST hay số
lượng NST.

-Có

-Thường

-Xuất

được tạo ra
khi xử lý mẫu với các
tác nhân vật lý, hoá
học có trong môi
trường.

ra ở các tế bào
sinh dưỡng (soma).
thể liên quan đến
cấu trúc DNA (gen),
NST và số lượng
NST. Ngoài ra còn có
thể liên quan đến
mức độ biểu hiện gen
hiện do sự đa
dạng di truyền của
mẫu cấy hay do tác
nhân có trong môi
trường.


II. PHÂN LOẠI BIẾN DỊ DÒNG
SOMA
Biến dị kiểu gen (genetic hay
heritable variation)
 Biến dị kiểu hình (epigenetic hay
phenotypic variation)



2.1 BIẾN DỊ KIỂU GEN





Là các biến dị có khả năng di truyền,
xảy ra với tỷ lệ rất thấp và không có
tích thuận nghịch
Bản chất: Chưa được làm sáng tỏ
Bao gồm 3 loại: Đột biến hệ gen, đột
biến NST và đột biến gen


Đột biến hệ gen




Là các biến đổi về số lượng NST . Loại
phổ biến là sự sai khác về số lượng NST
như đa bội, dị bội,hay thể khảm. Các loài
có độ bội thể cao và nhiều về số lượng
NST cao dễ bị biến đổi hơn các loài có
mức độ bội thể thấp và ít NST. Biến đổi
này xảy ra thường xuyên trong nuôi cấy tế
bào, đặc biệt tròn nuôi cấy tế bào trần
Những biến đổi này có thể xảy ra ngay từ
giai đoạn đầu của quá trình nuôi cấy, do sự
phân tách NST không bình thường ở
những chu kỳ tế bào đầu tiên.


Đa bội thể ở tỏi và đu đủ

ĐỘT BIẾN NST




Là các biến đổi về cấu trúc NST, các thay
đổi này có thể bao gồm các hiện tượng
như: Mất đoạn, đảo đoạn, thêm đoạn hay
nhân đoạn (Tạo ra các NST lớn hơn),
chuyển đoạn và các biến đổi trong quá
trình giảm phân.
Những biến đổi này có thể ảnh hưởng tới
kiểu hình ở R0 và các thế hệ tiếp theo.


ĐỘT BIẾN GEN (ĐỘT BIẾN
ĐIỂM)




Là các biến đổi ở mức độ phân tử: sự thay
đổi của một cặp base, thay đổi về số lượng
bản sao của một trình tự đặc thù, sự thay
đổi trong thể hiện của các nhóm đa gen
hay sự thể hiện của các gen
nhảy(Transposable elements).Sự xuất hiện
các đột biến này về cơ bản mang tính ngẫu
nhiên

Những tính trạng đột biến thu được ở
những cây tái sinh R0 và cũng được di
truyền cho các đời sau.


BIẾN DỊ KIỂU HÌNH






Các biến dị kiểu hình thường liên quan đến
sự thay đổi trong quá trình thể hiện của một
gen nhất định. Điển hình là các quá trình
khuếch đại và methyl hóa gen. Các biến dị
kiểu hình thường xuyên xuất hiện ở các cây
tái sinh sau nuôi cấy như là kết quả của các
phản hồi về mặt sinh lý.
Các thay đổi về kiều hình có thể là tạm thời,
không có tính di truyền và có thể phục hồi
trạng thái ban đầu. Tuy nhiên chúng có thể
duy trì trong suốt chu kỳ sống của các cây tái
sinh
Nguyên nhân: Chưa được tìm hiểu rõ nhưng
chắc chắn có liên quan đến một vài thay đổi
trong quá trình biểu hiện gen.




Hiêên tượng khuyếch đại gen cũng
làm thay đổi hêê gen. Ví dụ như ở cỏ
linh lăng đã thu được dòng tế bào có
mức kháng thuốc thuốc trừ cỏ
photphinotrixin tăng 20 lần so với
bình thường. Thuốc này có tác động
ức chế enzyme glutaminsythetase.
Phân tích cho thấy, gen kiểm tra
ezyme này được khuếch đại 4 -11
bản, làm tăng hoạt tính phiên mã lên
8 lần






Hiện tượng tăng mạnh mẽ khả năng
sinh trưởng của các cây tái sinh khi
trồng trên đất. Biều hiện này có thể
liên quan đến việc trở lại của trạng thái
trẻ hoá hoặc quá trình loại bỏ virus
khỏi nguồn mẫu cấy ban đầu
Các ví dụ khác thuộc nhóm này gồm
hiện tượng ra hoa sớm, bạch tạng, các
thay đổi về hình dạng, mầu sắc cánh
hoa, hình dạng lá và chiều cao cây...

Chuối lùn



III. NGUYÊN NHÂN GÂY
BIẾN DỊ DÒNG SOMA





Bất kì một yếu tố có khả năng có thể
dẫn đến các thay đổi di truyền đều
được xem như là một nguyên nhân
gây ra các biến dị này.
Các yếu tố này chia làm ba nhóm:
sinh lý, di truyền, hoá sinh.
Hai nguyên nhân chính gây biến dị
dòng soma là: tính không đồng nhất
di truyền của các tế bào soma của
mẫu cấy ban đầu và tác động của
các yếu tố trong quá trình nuôi cấy in
vitro


3.1 Sự đa dạng di truyền của tự
nhiên của các tế bào nuôi cấy




Các mẫu cấy có nguồn gốc từ một dòng đơn
tính, từ hạt hay cây con được xem như là đồng
nhất về mặt di truyền và khi lấy mẫu có thể có
kiểu hình giống nhau. Tuy nhiên các mẫu cấy
này thực tế lại bao gồm nhiều loại tế bào khác
nhau như là ploem, xylem, nhu mô, mô vỏ…
Những tế bào này có mức độ bội thể khác nhau.
Nói cách khác, có sự đa dạng tế bào giữa các
loại tế bào trong cùng một mẫu cấy. Sự đa dạng
này được gọi là đa bội vô tính (Polysomatic).
Ngoài ra nhiều thực vật tồn tại ở dạng thể khảm.
Chúng chứa những lớp tế bào hoặc mô có cấu
trúc di truyên khác nhau được phát triển từ
meristem có chứa lớp hay bộ phận mô bị đột
biến. Hiện tượng này đặc biệt phổ biến ở cây
thân gỗ.


3.2 Tác động của các yếu tố
trong quá trình nuôi cấy


Phương thức nhân giống in vitro
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
một tế bào thì cơ hội để xuất hiện
các 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 thường
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 độ
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 các biến dị soma còn
phụ thuộc vào kiểu gen cũng như tuổi
cây mẹ. Các dòng già hơn thường ẩn
các biến dị sẵn có ở mức 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




Loại và nồng độ chất điều tiết sinh
trưởng sử dụng

Cho 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 như các cây dầu dừa tái sinh từ
callus nuôi cấy dài ngày trên môi
trường có chứa 2,4 D có tỷ lệ rất lớn
các biến dị khi trồng trên đồng ruộng




Thời gian nuôi và số lần cấy chuyển
Việc nuôi cấy dài ngày trong điều
kiện in vitro cũng như tăng số lần
cấy chuyển cũng sẽ làm tăng khả
năng xuất hiện các biến dị soma
Nguyên nhân của hiện tượng này là
do sự thay đổi của các kiểu methyl
hóa bình thường của DNA genome.