Trả lời nhanh
Nuôi cấy mô in vitro là kỹ thuật nuôi tế bào, mô thực vật trong môi trường vô trùng để tái sinh thành cây hoàn chỉnh. Ưu điểm: nhân giống nhanh, cây đồng nhất, sạch bệnh, quanh năm, bảo tồn gen quý. Hạn chế: chi phí cao, cần kỹ thuật tốt, dễ nhiễm khuẩn, cây có thể biến dị và khó thích nghi khi ra vườn.
Nuôi cấy mô tế bào thực vật in vitro là gì?
“In vitro” nghĩa là “trong ống nghiệm”, tức nuôi tế bào, mô hoặc cơ quan của thực vật ở điều kiện nhân tạo, vô trùng. Cơ sở khoa học là tính toàn năng của tế bào thực vật: mỗi tế bào sống còn nhân đều mang đủ thông tin di truyền để phát triển thành cả cây nếu gặp điều kiện thích hợp.
Vì cây con được tạo ra từ nguyên phân của tế bào mẹ nên đây là hình thức sinh sản vô tính: các cây con thường có kiểu gen giống hệt cây gốc.
Quy trình cơ bản
- Chọn và khử trùng mẫu cấy (đỉnh sinh trưởng, mảnh lá, đốt thân, hạt phấn…) từ cây khoẻ, có đặc tính tốt.
- Cấy lên môi trường dinh dưỡng vô trùng: nước, muối khoáng, đường, vitamin, chất làm đông (thạch) và hormone sinh trưởng.
- Tạo mô sẹo (callus): khối tế bào chưa phân hoá, phân chia mạnh.
- Tái sinh chồi, rễ bằng cách điều chỉnh tỉ lệ auxin/cytokinin.
- Huấn luyện cây con thích nghi rồi đưa ra vườn ươm, ngoài đồng.
Mẹo nhớ: cytokinin cao → chồi, auxin cao → rễ; hai chất cân bằng thì mô sẹo tăng sinh.
Thành tựu của nuôi cấy mô tế bào thực vật
| Hướng ứng dụng | Nội dung | Ví dụ thường gặp |
|---|---|---|
| Vi nhân giống | Từ một mẫu nhỏ tạo hàng loạt cây giống đồng đều | Chuối, mía, dứa, hoa lan, hoa cúc, khoai tây, cây lâm nghiệp (keo, bạch đàn) |
| Tạo cây sạch bệnh | Nuôi cấy đỉnh sinh trưởng (ít hoặc không chứa virus) để phục hồi giống nhiễm bệnh | Khoai tây, mía, hoa sạch virus |
| Bảo tồn nguồn gen | Lưu giữ, nhân nhanh loài quý hiếm, nguy cấp trong ống nghiệm | Nhiều loài lan rừng, cây dược liệu quý như sâm |
| Tạo dòng đơn bội | Nuôi hạt phấn/noãn, lưỡng bội hoá được dòng thuần chủng nhanh | Lúa, ngô, thuốc lá… |
| Lai tế bào xôma | Loại thành tế bào, dung hợp tế bào trần của hai loài rồi tái sinh cây lai khác loài | Cây lai khoai tây – cà chua (thí nghiệm) |
| Chọn dòng biến dị xôma | Chọn tế bào chịu mặn, hạn, kháng bệnh từ quần thể tế bào nuôi cấy | Dòng cây trồng chống chịu tốt hơn |
| Sản xuất chất thứ cấp | Nuôi sinh khối tế bào để thu dược chất, sắc tố | Thuốc, hương liệu từ tế bào nuôi |
Ưu điểm
- Nhân nhanh, số lượng lớn: chỉ cần mẫu nhỏ; ví dụ tự đặt: mỗi chu kì 6 tuần một chồi cho 5 chồi thì sau 3 chu kì được 53 = 125 chồi.
- Đồng nhất di truyền: giữ nguyên đặc tính tốt của cây mẹ (năng suất, màu hoa, chất lượng quả).
- Sạch bệnh: cây giống khoẻ, giảm phải dùng thuốc.
- Chủ động quanh năm: không phụ thuộc mùa vụ, thời tiết; tiết kiệm diện tích.
- Bảo tồn loài quý và dễ vận chuyển, trao đổi giống.
Hạn chế
- Chi phí đầu tư cao: cần phòng cấy vô trùng, thiết bị, hoá chất, điện, nhân công có tay nghề.
- Dễ nhiễm khuẩn, nấm trong quá trình cấy; một mẻ hỏng có thể mất hàng loạt.
- Đa dạng di truyền thấp: cả vườn cùng kiểu gen nên một dịch bệnh có thể gây hại diện rộng.
- Biến dị xôma: nuôi cấy kéo dài hoặc qua mô sẹo có thể xuất hiện cây khác dạng, mất đặc tính tốt.
- Khó thích nghi: cây ống nghiệm yếu cutin, khí khổng hoạt động chưa tốt nên dễ chết khi ra vườn nếu không huấn luyện.
- Không phải loài nào cũng dễ nuôi cấy; nhiều cây gỗ lớn khó tái sinh hoặc hoá nâu mô.
Lỗi sai thường gặp
- Cho rằng nuôi cấy mô tạo ra giống mới có biến dị di truyền – thực ra nhân giống thường cho cây giống hệt mẹ (trừ lai xôma, chọn dòng biến dị).
- Nhầm tỉ lệ hormone: nhớ “chồi – cytokinin, rễ – auxin”.
- Quên bước huấn luyện ra vườn ươm, nên đánh giá sai nguyên nhân cây chết.
Bài luyện tập
- Vì sao nuôi cấy đỉnh sinh trưởng giúp tạo cây sạch virus?
Đáp án: Tế bào ở đỉnh sinh trưởng phân chia nhanh, hệ mạch chưa phát triển nên virus ít hoặc chưa kịp lan tới; mô nuôi cấy tái sinh thành cây không nhiễm virus. - Một cơ sở nhân giống chuối bằng nuôi cấy mô, một mẫu cho 4 chồi mỗi chu kì. Sau 4 chu kì có tối đa bao nhiêu chồi (ví dụ tự đặt, bỏ qua hao hụt)?
Đáp án: 44 = 256 chồi. - Nêu một hạn chế của việc trồng cả vườn bằng cây nuôi cấy mô cùng một dòng.
Đáp án: Các cây có kiểu gen giống nhau nên cùng mẫn cảm với một loại bệnh; khi dịch bệnh xảy ra có thể thiệt hại trên diện rộng.
Câu hỏi thường gặp
Tính toàn năng của tế bào thực vật là gì?
Là khả năng một tế bào sống, còn nhân, có thể phân chia và biệt hoá để phát triển thành cả cơ thể hoàn chỉnh khi được nuôi trong điều kiện thích hợp. Đây là cơ sở của nuôi cấy mô.
Cây nuôi cấy mô có giống hệt cây mẹ không?
Thông thường có kiểu gen giống cây mẹ vì tạo ra bằng nguyên phân. Tuy vậy, nuôi cấy kéo dài hoặc qua mô sẹo vẫn có thể phát sinh biến dị xôma với tần số thấp.
Mô sẹo (callus) là gì?
Là khối tế bào chưa phân hoá, phân chia mạnh, hình thành từ mẫu cấy trên môi trường có hormone. Từ mô sẹo có thể tái sinh chồi và rễ tạo cây mới.
Vì sao cây nuôi cấy mô phải huấn luyện trước khi ra vườn?
Cây sống trong bình có độ ẩm cao, thiếu lớp cutin và khí khổng chưa hoạt động tốt nên dễ mất nước và nhiễm bệnh. Huấn luyện giúp cây thích nghi dần với môi trường bên ngoài.