BIẾN DỊ DÒNG VÔ TÍNH (BIẾN DỊ SOMA) TRONG NUÔI CẤY INVITRO.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

BIẾN DỊ DÒNG VÔ TÍNH (BIẾN DỊ SOMA)
TRONG NUÔI CẤY INVITRO.
GVHD: PGS. TS. NGUYỄN THỊ LÝ ANH.

1


NỘI DUNG TRÌNH BÀY

ẾT

A.
ĐẶ
T

VẤ
N

ĐỀ

C.
K

G
UN
ID
NỘ
B.

ẾN
I
B

DỊ

A
M
SO

LU
ẬN


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?...

3

B. NỘI DUNG

1

I. KHÁI NIỆM VỀ BIẾN DỊ SOMA

2

II. NGUYÊN NHÂN XUẤT HIỆN

3

III. CƠ CHẾ TẠO BIẾN DỊ SOMA

4

IV. ƯU, NHƯỢC ĐIỂM

5

V. KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG

6

VI. CHỌN LỌC DÒNG BIẾN DỊ

7

VII. CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU

I. KHÁI NIỆM VỀ BIẾN DỊ SOMA
BIẾN DỊ LÀ GÌ?



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.



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.

5


Somaclonal variation
ể hiện ở các
chỉ tất cả các biến dị th
Là khái niệm dùng để
ốc từ nuôi
cấy và cây có nguồn g
ôi
nu

mô
t,
ậ
v
c
ự
th
o
tế bà
).
in vs Scowcropt , 1981
rk
La
(
t
ậ
v
c
ự
th
mô
y
ấ
c

BIẾN DỊ
SO M A

Ví dụ: thuốc lá, khoai
n dị dòng vô

Còn được gọi là biế

tính

o sát toàn bộ
h toàn thể , có thể khả

tây, cà chua...

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.

Là kiểu mẫu của tín
ế thể hiện
a tế bào cũng như cơ ch
tiến trình biệt hoá củ
bào thực vật
tính toàn năng của tế

6


Phân biệt khái niệm 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.

7


PHÂN LOẠI CÁC BIẾN DỊ DÒNG SOMA

BIẾN DỊ KIỂU GEN
BIẾN DỊ KIỂU
HÌNH

9


PHÂN LOẠI
Biến dị kiểu gen
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

Biến dị kiểu hình
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
-3
đầu và có tỉ lệ cao (10 ) . Tuy nhiên chúng có thể duy trì trong suốt chu kì sống của cấy tái sinh

9


BIẾN DỊ KIỂU GEN
2

1
CÁC ĐỘT BIẾN HỆ GEN



Là các biến đổi về số lượng
nhiễm sắc thể



Nguyên nhân: sự sai khác về số

3
CÁC ĐỘT BIẾN GEN HAY ĐB

CÁC ĐỘT BIẾN NST

ĐIỂM



Là các biến đổi về cấu trúc nhiễm sắc thể.



Là các biến đổi ở mức phân tử



Nguyên nhân: các hiện tượng như mất



Nguyên nhân: sự thay đổi của 1 cặp

đoạn, đảo đoạn, lặp đoạn, thêm đoạn hay
nhân đoạn (tạo ra các nhiễm sắc thể lớn

lượng nhiễm sắc thể như đa bội,
hơn), chuyển đoạn và những biến đổi

dị bội hay thể khảm.

bazo, số lượng bản sao của 1 trình tự đặc

thù , trong sự biểu hiện của các nhóm đa
gen hay sự thể hiện của các gen nhảy

trong quá trình giảm phân.

11


II. NGUYÊN NHÂN XUẤT HIỆN

ỒNG
GĐ
N
Ô
H
N
HK
UYỀ
TÍN
R
T
I
TD
BÀO
NHẤ
Ế
T
CÁC
BAN
CỦA

CẤY
U
Ẫ
AM
SOM
ĐẦU

NG
ĐỘ

Tiêu đề 1

PowerPoint Đẹp mang lại giá
trị nhiều hơn cho khách hàng

CỦA

G
TÁC
RON
SỰ
ỐT
T
I
YẾU
NUÔ
CÁC
H
N
TRÌ

QUÁ
RO
VI T
N
I
CẤY

1

1

2

11


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 cây con
thì được coi như là đồng nhất về mặt di truy ền và khi l ấy m ẫu có
kiểu hình giống nhau. Trên thực tế, các mẫu cấy này l ại có nhi ều
loại tế bào khác nhau như phloem, xylem, nhu mô, mô v ỏ… chúng
có mức đa bội thể khác nhau.



Nói cách khác có sự đa dạng giữa các tế bào trong cùng m ẫu cấy.
Sự đa dạng này được gọi là đa bội vô tính (polysomatic) (vd:

lúa mì, thuốc lá…)

12


1.Sự đa dạng di truyền tự nhiên của các tế nào nuôi
cấy
•

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.

13


2. Tác động của các yếu tố
trong quá trình nuôi cấy.
Loại và nồng độ chất điều tiết
sinh trưởng được sử dụng:

Phương thức nhân
giống ivitro

Loại mẫu cấy

Thời gian nuôi và

.

số lần cấy chuyển

15


2. Tác động của các yếu tố trong quá trình nuôi cấy.

•
•

Loại và nồng độ chất điều tiết sinh trưởng được sử dụng:

•

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.

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.

15


2. Tác động của các yếu tố trong quá trình nuôi cấy.

•
•

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 t ừ 1 t ế 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, huy ền phù hoặc
protoplast do đó thường có nhiều biến dị soma.

16


2. Tác động của các yếu tố trong quá trình nuôi cấy.

• 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 đ ỉnh ho ặc meristem th ường có
mức biến dị thấp hơn khi sử dụng các mẫu cấy có nguồn gốc không ph ải đỉnh sinh tr ưởng nh ư lá, r ễ
hay protoplast.

•

Khả năng xảy ra còn phụ thuộc vào kiểu gen cũng nh ư tu ổi cây m ẹ. Các dòng già h ơn thì th ường ẩn
các biến dị sẵn có ở mức độ cao hơn các dòng trẻ hơn. Các loài có độ b ội càng cao và s ố l ượng NST
càng nhiều thì có tính biến dị càng lớn.

17


2. Tác động của các yếu tố trong quá trình nuôi cấy.

•
•

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.

18


III. CƠ CHẾ TẠO BIẾN DỊ SOMA

Sự thay đổi các kiểu
methyl hóa bình thường
của DNA genome.

Sự sắp xếp lại
của NST.

Sự hoạt hóa các

nhân tố chuyển
vị.

Đột biến
điểm


III. CƠ CHẾ TẠO BIẾN DỊ SOMA

•
•

Sự thay đổi các kiểu methyl hóa bình thường của DNA genome.

•

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.

Khi quá trình methyl hóa xảy ra trong 1 vùng mã hóa DNA cho 1 gen ho ạt
động, nó đã cản trở gen này và gen bị bất hoạt.

20


III. CƠ CHẾ TẠO BIẾN DỊ SOMA

•
•

Sự sắp xếp lại của NST.

•

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.

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.

21


III. CƠ CHẾ TẠO BIẾN DỊ SOMA

•
•

Sự hoạt hóa các nhân tố chuyển vị.

•
•
•

=> Chúng là nguyên nhân của các biến đổi trong biểu hiện gen cấu trúc NST

Sự tách ra hay xen vào của các nhân tố này ảnh hưởng trực tiếp đến các gen
cấu trúc ở gần nó. Hơn thế, sự tách ra không chính xác c ủa các nhân t ố

chuyển vị có thể tạo ra sự tái sắp xếp của các trình tự nucleotide phụ.
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.

22


IV. ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA BIẾN DỊ SOMA

ƯU ĐIỂM

NHƯỢC ĐIỂM

23


Khám phá ra các thể biến dị
mới duy trì tất cả các đặc tính

Các kỹ thuật ứng dụng cho việc cảm

tốt và có bổ sung tính trạng

ứng biến dị dòng soma dễ dàng hơn

hữu ích

công nghệ DNA tái tổ hợp. Đặc biệt
cải thiện cây trồng mang các tính

trạng đa gen

ƯU ĐIỂM

Có thể chọn lọc từ lượng rất
lớn các vật liệu di truyền đồng

Các thay đổi có thể xảy ra ở

nhất về di truyền và xây dựng

các tính trạng nông học có ích.

các thử nghiệm nhanh chóng

Các thay đổi có thể xảy ra
với tần suất cao.

24


Không phải tất cả các đặc
tính của cây trồng đều

Nhiều đặc điểm biến

biến đổi

đổi không theo ý
muốn

NHƯƠC ĐIỂM

Vẫn yêu cầu đánh giá trên
đồng ruộng. (để xác định chắc
chắn sự ổn định di truyền của

Không phải tất cả các biến dị

chúng).

đều ổn định bền vững.

25