Nhập môn công nghệ sinh học phần 3

CHƢƠNG 7
CÁC ỨNG DỤNG TRONG
NÔNG NGHIỆP
Giảng viên: GS. TS. NCVCC. Đặng Diễm Hồng
Viện Công nghệ sinh học
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
ĐT: 091 534 3660; 02 4 379 11059;
Email: ; ;
TLU, 3.2020


Mở đầu
 Đây là lĩnh vực công nghệ sinh học có nhiều đóng góp quan


-

-

-

trọng. CNSH tạo ra một cuộc cách mạng sâu sắc trong lĩnh vực
giống cây trồng, vật nuôi và chế biến thực phẩm, mang lại giá trị
kinh tế cao
Các hướng chính:
Chọn lọc và biến đổi di truyền cây trồng để có đƣợc các đặc
điểm mong muốn (năng suất cao, phẩm chất tốt, thích nghi với
các điều kiện ngoại cảnh bất lợi...),
Nuôi cấy mô và tế bào thực vật để nhân nhanh giống cây trồng,
Sản xuất các kháng thể đơn dịng để phục vụ chẩn đốn các
bệnh thực vật và động vật,

Thụ tinh trong ống nghiệm và cấy chuyển phôi ở vật nuôi,
Cải thiện năng suất và chất lƣợng của động vật, nuôi trồng thủy
sản, chế biến thực phẩm...


II. Cải thiện và nhân nhanh
giống cây trồng


Chọn
dịng tế
bào biến
dị soma

Lai vơ
tính

Nhân giống
và cải thiện
giống cây
trồng

Sản xuất
cây đơn
bội

Nhân
giống
trong ống
nghiệm

1. Nhân giống vơ tính
 Trong kĩ thuật trồng trọt có nhiều lồi cây cần phải nhân
giống vơ tính ở qui mô lớn
 Trong những năm 1930, việc tái sinh lại chồi và toàn bộ cây
trồng đã đƣợc tiến hành một cách thuận lợi nhờ xây dựng đƣợc
kĩ thuật nuôi cấy mô và tế bào thành công
Ƣu điểm
- Hệ số nhân giống lớn
- Sự đồng đều của cây giống ảnh hƣởng đến năng suất và chất
lƣợng sản phẩm
- Rút ngắn thời kỳ sinh trƣởng và sử dụng ƣu thế lai


• Hạn chế của kĩ thuật nhân
giống in vitro
- Chi phí cao so với các phƣơng pháp nhân giống
vơ tính khác nên giá thành không cạnh tranh
- Không phải bất cứ loại cây nào cũng có thể vi
nhân giống
- Một số loài cây trồng rất dễ bị biến dị khi nhân
giống in vitro


Nuôi cấy tế bào thực vật



b1

b3

b2

b4
b6

b5

Quy trình cơng nghệ ni cấy mơ tế bào


1. Nhân giống vơ tính
Cuộc cách mạng xanh từ những năm 19601970

lúa

lúa mì

lúa miến

ngơ

Mục đích:
- Duy trì và nhân nhanh các kiểu gen quý hiếm
- Nhân nhanh với hiệu quả kinh tế cao các lồi hoa và cây cảnh
khơng trồng bằng hạt.
-Nhân nhanh và duy trì các cá thể đầu dịng tốt
-Làm sạch bệnh, virus
-Bảo quản các tập đồn giống nhân giống vơ tính

Rất cây trồng có thể đƣa vào nhân giống vơ tính in
vitro với mục tiêu thƣơng mại hóa trên qui mô lớn
vd nhƣ:

Atiso

Măng tây

Dâu tây

Raspberry

Củ cải đƣờng Khoai tây

Kiwi
Nho


Lập ngân hàng gene thực vật


Ứng dụng nhân nhanh in vitro
 Duy trì và nhân nhanh các
kiểu gen q làm vật liệu cho
cơng tác giống

Ví dụ: nhân giống cây trầm
hƣơng (Aquilaria crassna)

Ứng dụng nhân nhanh in vitro
 Nhân nhanh các
loài hoa, cây cảnh

khó trồng bằng hạt.
Ví dụ: nhân nhanh
hoa lan


Sản xuất cây giống sạch mầm bệnh


Việc nhân giống và khai thác cây chịu hạn

Jojoba

Guayule

Ocnothera spp

Từ trái qua: Atriplex nummularia, Atriplex
barclayama và Atriplex lentiformis


Nhân giống vơ tính in vitro các cây rừng lấy gỗ
hay làm bột giấy

Chi bạch đàn (Eucalyptus)

Faidherbia

E. camaldulensis


Nuôi cấy hạt phấn tạp cây đơn bội
Nuôi cấy bao
phấn (anther) và
hạt phấn (pollen)
Tạo cây đơn bội
trong chọn giống


Nuôi cấy tế bào trần (protoplast)
 Giới thiệu Protoplast
 Dung hợp là quá trình hợp nhất 2 protoplast lại làm một

 2 giai đoạn chính của kĩ thuật protoplast

1. Giai đoạn tách và nuôi cấy protoplast
2. Giai đoạn dung hợp protoplast.
Ví dụ:
- Dung hợp protoplast có thể chọn giúp các dòng cà phê
kháng bệnh và các độc tố
- Lai giữa tế bào thực vật và vi khuẩn
- Dung hợp đƣợc các tế bào soma với tế bào sinh dục (hạt
phấn)


Dung

protoplast.

hợp

A: các protoplast.
B: hai protoplast dung hợp
trong một cặp.
C: các protoplast có thể dung
hợp trong thể 3 (bên phải
ảnh) hoặc nhiều hơn, có khi
tới 6 protoplast.


Nuôi cấy tế bào trần (protoplast)


Cây lai giữa cà rốt và rau mùi, cam
và chanh, khoai tây với cà chua

Cây cà rốt-ngò

Cây khoai - cà


Chọn dịng biến dị soma
 3 mức độ chính: callus, tế bào đơn (single cell) và

protoplast
 Mục đích của chọn dòng tế bào:
- Chống chịu điều kiện bất lợi

- Kháng độc tố, kháng sinh…
- Sản xuất dƣ thừa các loại sản phẩm là amino acid
- Tế bào mang đặc điểm chỉ thị để nghiên cứu di truyền
 Cơ sở
- Tính tồn năng: từ các tế bào soma có thể tạo nên bất kì
bộ phận nào của cây
- Cơ sở khoa học của việc chọn giống đó là hiện tƣợng
biến dị soma


Sơ đồ chọn dịng kháng Helminthosporium
maydis ở ngơ


Nhân giống bằng sản xuất hạt nhân tạo
 Tế bào thực vật có đặc trƣng là khơng chỉ trở
thành tế bào sinh dƣỡng mà cịn trở thành tế bào
phơi mầm
 Cần thiết trong nơng lâm nghiệp
 Tính ƣu việt
+ Dễ làm sạch hết virus
+ Cung cấp phân đạm cho cây
+ Bảo vệ cây khỏi bị sâu và cỏ dại phá hoại
+ Tạo ra các giống mới