Trả lời nhanh
Công nghệ tế bào thực vật là quy trình kĩ thuật nuôi cấy tế bào, mô hoặc cơ quan của thực vật trong môi trường dinh dưỡng vô trùng, có kiểm soát, để tạo ra cây con hoàn chỉnh hoặc các sản phẩm cần thiết. Cơ sở của công nghệ này là tính toàn năng của tế bào thực vật: một tế bào sống, đủ điều kiện, có thể phát triển thành cả cây.
1. Khái niệm công nghệ tế bào thực vật
Công nghệ tế bào nói chung là quy trình kĩ thuật dùng để nuôi cấy tế bào hoặc mô trong môi trường nhân tạo, nhằm tạo ra mô, cơ quan hay cơ thể mới. Khi đối tượng là thực vật, ta gọi là công nghệ tế bào thực vật.
Nói đơn giản: thay vì gieo hạt hay giâm cành, ta lấy một mẩu rất nhỏ của cây (vài milimét) đặt vào ống nghiệm có chất dinh dưỡng và hormone, để mẩu đó “mọc” thành cây con.
2. Cơ sở khoa học
- Tính toàn năng của tế bào: mỗi tế bào thực vật còn nhân và còn sống đều chứa đầy đủ thông tin di truyền của cả cơ thể, nên khi gặp điều kiện phù hợp có thể phát triển thành cây hoàn chỉnh.
- Sự phân hoá và phản phân hoá: tế bào đã chuyên hoá (ví dụ tế bào lá) có thể trở lại trạng thái chưa chuyên hoá, phân chia mạnh, tạo khối mô gọi là mô sẹo (callus); sau đó mô sẹo lại phân hoá thành chồi, rễ.
- Vai trò của hormone thực vật: tỉ lệ giữa auxin và cytokinin trong môi trường quyết định hướng phát triển của mô.
| Tỉ lệ auxin / cytokinin | Kết quả |
|---|---|
| Cao (nhiều auxin) | Kích thích tạo rễ |
| Thấp (nhiều cytokinin) | Kích thích tạo chồi |
| Cân bằng | Mô sẹo tăng sinh, chưa phân hoá |
Mẹo nhớ: Auxin → Axit… “A” là rễ (A cao, rễ mọc); Cytokinin → “C” là chồi.
3. Quy trình nuôi cấy mô tế bào thực vật
Quy trình nhân giống bằng nuôi cấy mô (vi nhân giống) gồm các bước chính:
- Chọn mẫu: lấy mô phân sinh đỉnh chồi, đoạn thân, lá non… từ cây mẹ khoẻ, đã biết rõ đặc tính tốt.
- Khử trùng mẫu để loại vi sinh vật.
- Cấy mẫu vào môi trường dinh dưỡng vô trùng (có đường, muối khoáng, vitamin, hormone).
- Mẫu phản phân hoá, tạo mô sẹo.
- Chuyển sang môi trường có tỉ lệ hormone phù hợp để mô sẹo phân hoá thành chồi, rễ, tạo cây con hoàn chỉnh.
- Huấn luyện cây con thích nghi với điều kiện bên ngoài rồi đưa ra vườn ươm, ra ruộng.
Nhờ cả quá trình diễn ra từ tế bào của một cây mẹ, các cây con có kiểu gene giống hệt cây mẹ (nhân bản vô tính).
4. Một số kĩ thuật trong công nghệ tế bào thực vật
| Kĩ thuật | Nội dung | Mục đích |
|---|---|---|
| Vi nhân giống (nuôi cấy mô) | Nuôi cấy mô, cơ quan thành cây hoàn chỉnh | Nhân nhanh số lượng lớn cây đồng nhất, sạch bệnh |
| Nuôi cấy hạt phấn, noãn | Nuôi tế bào đơn bội thành cây đơn bội, rồi lưỡng bội hoá | Tạo dòng thuần chủng nhanh |
| Dung hợp tế bào trần | Loại bỏ thành tế bào, cho hai tế bào trần khác loài hợp nhất, nuôi thành cây lai | Tạo cây lai xa mà lai hữu tính khó thực hiện |
| Nuôi cấy tế bào (huyền phù) | Nuôi tế bào trong môi trường lỏng, lắc liên tục | Thu chất chuyển hoá thứ cấp (dược liệu, hương liệu…) |
5. Ứng dụng
- Nhân nhanh giống cây trồng quý, năng suất cao: chuối, mía, khoai tây, lan, dứa, hoa cúc…
- Tạo cây sạch virus bằng cách nuôi cấy mô phân sinh đỉnh (vùng này thường ít hoặc không nhiễm virus).
- Bảo tồn nguồn gene của loài quý hiếm.
- Tạo dòng thuần, cây lai, cây biến đổi gene.
- Sản xuất hợp chất có giá trị trong công nghiệp dược, mĩ phẩm.
Ưu điểm: nhân giống nhanh, quanh năm, diện tích nhỏ, cây đồng đều, sạch bệnh. Hạn chế: cần phòng thí nghiệm, tay nghề cao, chi phí đầu tư lớn; cây giống hệt nhau nên dễ bị tổn thất đồng loạt khi có dịch bệnh mới.
6. Lỗi sai thường gặp
- Nhầm nuôi cấy mô với giâm, chiết, ghép cành: các cách này làm ngoài tự nhiên, không cần môi trường vô trùng trong phòng thí nghiệm.
- Cho rằng cây nuôi cấy mô có đặc điểm mới: thực chất chúng giống cây mẹ (trừ khi có đột biến hoặc dùng kĩ thuật khác như dung hợp tế bào trần).
- Quên bước huấn luyện thích nghi trước khi đưa cây ra ngoài.
7. Bài luyện tập
Câu 1. Vì sao dùng mô phân sinh đỉnh chồi để tạo cây sạch virus?
Đáp án: Vùng mô phân sinh đỉnh phân chia rất nhanh, mạch dẫn chưa phát triển nên virus ít hoặc không xâm nhiễm tới, mẫu cấy sau đó cho cây sạch bệnh.
Câu 2. Trong môi trường nuôi cấy mô sẹo, muốn kích thích hình thành chồi thì cần điều chỉnh tỉ lệ auxin/cytokinin thế nào?
Đáp án: Giảm tỉ lệ này (tăng cytokinin tương đối so với auxin).
Câu 3. Các cây con tạo từ một mẩu lá lan bằng nuôi cấy mô có kiểu gene thế nào so với cây mẹ? Giải thích.
Đáp án: Giống nhau, vì chúng sinh ra từ tế bào của cùng một cây mẹ qua nguyên phân, tức là nhân bản vô tính.
Câu hỏi thường gặp
Công nghệ tế bào thực vật là gì?
Là quy trình nuôi cấy tế bào, mô hoặc cơ quan thực vật trong môi trường dinh dưỡng vô trùng để tạo cây hoàn chỉnh hoặc thu sản phẩm cần thiết, dựa trên tính toàn năng của tế bào.
Mô sẹo (callus) là gì?
Là khối tế bào chưa chuyên hoá, phân chia mạnh, hình thành khi tế bào mẫu cấy phản phân hoá trong môi trường nuôi cấy. Từ mô sẹo có thể cảm ứng tạo chồi và rễ.
Nuôi cấy mô khác giâm cành ở điểm nào?
Nuôi cấy mô thực hiện trong phòng thí nghiệm, môi trường vô trùng, có hormone, dùng mẫu rất nhỏ và nhân được số lượng lớn. Giâm cành làm ngoài tự nhiên, dùng cành lớn, số lượng hạn chế.
Cây tạo ra bằng nuôi cấy mô có giống cây mẹ không?
Có. Vì sinh ra từ nguyên phân của tế bào cây mẹ nên chúng có kiểu gene giống cây mẹ, trừ trường hợp phát sinh đột biến trong quá trình nuôi cấy.