Trả lời nhanh
Công nghệ tế bào thực vật đã đạt nhiều thành tựu: (1) nhân giống vô tính in vitro hàng loạt (lan, chuối, mía, khoai tây…); (2) tạo cây sạch virus bằng nuôi cấy mô phân sinh; (3) tạo dòng thuần từ hạt phấn, bao phấn; (4) lai tế bào trần tạo cây lai khác loài; (5) nuôi cấy tế bào lấy chất có giá trị như saponin ở sâm. Cơ sở chung là tính toàn năng của tế bào thực vật.
Công nghệ tế bào thực vật dựa trên cơ sở nào?
Mỗi tế bào thực vật (còn sống, có nhân) chứa đầy đủ thông tin di truyền của cả cơ thể. Vì vậy, trong điều kiện thích hợp, một tế bào hay một mẩu mô nhỏ có thể phát triển thành cây hoàn chỉnh. Tính chất này gọi là tính toàn năng.
Quy trình nuôi cấy mô cơ bản gồm các bước:
- Lấy mẫu (đỉnh sinh trưởng, mảnh lá, hạt phấn…) rồi khử trùng.
- Đặt mẫu lên môi trường dinh dưỡng vô trùng có chất điều hoà sinh trưởng (auxin, cytokinin).
- Mẫu phân chia thành khối tế bào chưa phân hoá gọi là mô sẹo (callus).
- Thay đổi tỉ lệ hormone để mô sẹo tạo chồi, tạo rễ → cây con hoàn chỉnh.
- Huấn luyện cây con rồi đưa ra vườn ươm, ruộng sản xuất.
Mẹo nhớ: cytokinin nhiều → ra chồi; auxin nhiều → ra rễ; tỉ lệ cân bằng thì mô sẹo tăng sinh.
Các thành tựu tiêu biểu
| Thành tựu | Cách làm | Ví dụ | Ý nghĩa |
|---|---|---|---|
| Nhân giống vô tính in vitro (vi nhân giống) | Nuôi cấy đỉnh sinh trưởng, đoạn thân, mảnh lá trong ống nghiệm | Lan, chuối, dứa, mía, khoai tây, hoa cúc, cây lâm nghiệp (keo, bạch đàn) | Tạo số lượng lớn cây đồng đều, nhanh, quanh năm, diện tích nhỏ |
| Tạo cây sạch bệnh | Nuôi cấy mô phân sinh đỉnh (hầu như không chứa virus) | Khoai tây, dâu tây, mía, hoa sạch virus | Cây khoẻ, năng suất cao, giảm thuốc bảo vệ thực vật |
| Tạo dòng thuần | Nuôi cấy hạt phấn/bao phấn → cây đơn bội → lưỡng bội hoá bằng colchicine | Dòng thuần ở lúa, ngô, cà chua… | Rút ngắn thời gian chọn giống so với tự thụ phấn nhiều đời |
| Lai tế bào trần | Loại bỏ thành tế bào, cho hai loại tế bào trần dung hợp, nuôi thành cây lai | Cây lai khoai tây – cà chua (thí nghiệm) | Vượt rào cản lai khác loài, tạo nguồn biến dị mới |
| Chọn dòng tế bào biến dị | Nuôi tế bào trên môi trường có muối cao, chất độc… để chọn dòng chịu được | Dòng cây chịu mặn, chịu hạn, kháng bệnh | Tạo giống thích nghi điều kiện bất lợi |
| Nuôi cấy tế bào, rễ lấy chất thứ cấp | Nuôi tế bào/rễ trong bình lên men | Saponin ở sâm, một số dược liệu quý | Sản xuất hoạt chất mà không cần trồng nhiều năm |
| Bảo tồn nguồn gen quý | Giữ mẫu mô, mô sẹo trong ống nghiệm | Lan rừng, sâm Ngọc Linh, cây quý hiếm | Tránh mất giống, dễ phục hồi khi cần |
Vì sao nhân giống in vitro lại được ưa chuộng?
- Nhanh: từ một mẩu mô có thể tạo hàng nghìn cây sau vài tháng.
- Đồng đều: các cây con cùng kiểu gen với cây mẹ (nhân giống vô tính) nên giữ nguyên đặc tính tốt.
- Sạch bệnh: làm việc trong điều kiện vô trùng, chọn mô khoẻ.
- Chủ động: không phụ thuộc mùa vụ, tiết kiệm diện tích.
Hạn chế: chi phí đầu tư phòng nuôi cấy cao, cần kĩ thuật viên có tay nghề; các cây con giống hệt nhau nên dễ bị tổn thất nếu gặp một loại dịch bệnh mới.
Câu trả lời mẫu cho bài tự luận
Nếu đề yêu cầu “Nêu một số thành tựu của công nghệ tế bào thực vật“, em có thể trình bày ngắn gọn như sau:
- Nhân giống vô tính in vitro: tạo nhiều cây con đồng nhất như lan, chuối, khoai tây.
- Tạo cây sạch bệnh từ mô phân sinh đỉnh.
- Tạo dòng thuần từ nuôi cấy hạt phấn, rút ngắn thời gian chọn giống.
- Lai tế bào trần để tạo cây lai khác loài; chọn dòng chịu mặn, chịu hạn.
- Nuôi cấy tế bào lấy hoạt chất quý, bảo tồn nguồn gen.
Lỗi sai thường gặp
- Nhầm nhân giống in vitro (vô tính, cây con giống mẹ) với lai giống (hữu tính, có biến dị tổ hợp).
- Cho rằng nuôi cấy hạt phấn cho ngay dòng thuần: thực ra cây đơn bội phải được lưỡng bội hoá mới hữu thụ và thuần chủng.
- Quên khử trùng và môi trường vô trùng – điều kiện bắt buộc để mẫu không nhiễm nấm, khuẩn.
- Nghĩ rằng cây nuôi cấy mô là cây biến đổi gen. Thực tế cây vi nhân giống không bị thay đổi gen.
Bài luyện tập
- Vì sao muốn có cây khoai tây sạch virus người ta lấy mô phân sinh đỉnh để nuôi cấy?
Đáp án: Mô phân sinh đỉnh gồm các tế bào đang phân chia mạnh, virus gần như chưa xâm nhiễm tới, nên cây tạo ra sạch bệnh. - Một nhà vườn nhân giống hoa lan bằng nuôi cấy mô. Các cây con có kiểu gen giống hay khác cây mẹ? Giải thích.
Đáp án: Giống, vì đây là sinh sản vô tính qua nguyên phân nên bộ gen được sao chép nguyên vẹn. - Cây đơn bội nuôi từ hạt phấn có 12 NST. Sau lưỡng bội hoá, cây có bao nhiêu NST và có đặc điểm gì?
Đáp án: 24 NST; các cặp gen đồng hợp nên là dòng thuần chủng.
Câu hỏi thường gặp
Công nghệ tế bào thực vật là gì?
Là quy trình kĩ thuật nuôi cấy tế bào hoặc mô thực vật trong môi trường dinh dưỡng vô trùng để tạo ra mô sẹo, cây hoàn chỉnh hoặc các sản phẩm có giá trị.
Tính toàn năng của tế bào thực vật là gì?
Là khả năng một tế bào sống, có nhân, phát triển thành cả cơ thể hoàn chỉnh nhờ mang đầy đủ thông tin di truyền của loài.
Cây nhân giống bằng nuôi cấy mô có giống cây mẹ không?
Có. Đây là hình thức nhân giống vô tính nên các cây con có kiểu gen giống cây mẹ, giữ được đặc tính tốt của giống.
Nuôi cấy hạt phấn có tác dụng gì trong chọn giống?
Tạo cây đơn bội, sau đó lưỡng bội hoá thành dòng thuần chủng, giúp rút ngắn thời gian tạo giống so với cách tự thụ phấn qua nhiều thế hệ.