Cơ sở khoa học của nuôi cấy mô tế bào thực vật là gì?

Tiếp nối các chủ đề liên quan đến tính toàn năng của tế bào thực vật, hôm nay Việt Sinh sẽ mang đến những thông tin nuôi cấy mô tế bào là gì và cơ sở khoa học của nuôi cấy mô tế bào thực vật. Một số thuật ngữ, quy trình sẽ được chia sẻ, diễn giải cũng như những thành tựu ứng dụng từ công nghệ nuôi cấy mô tế bào thực vật mang lại sẽ được chúng tôi cập nhật thông qua bài viết sau.

Nuôi cấy mô tế bào là gì?

• Đó là tổng hợp các kỹ thuật được sử dụng để nuôi cấy và duy trì mô tế bào trong điều kiện vô trùng. Biện pháp này sẽ được áp dụng trên các môi trường giàu dinh dưỡng và với những thành phần đã được xác định từ trước.
• Nuôi cấy mô tế bào bao gồm nuôi cấy mô tế bào động vật và nuôi cấy mô tế bào thực vật.

Nuôi cấy mô tế bào thực vật

• Là thuật ngữ để nói về việc nuôi cấy tất cả các phần của thực vật (tế bào đơn, mô sẹo, cơ quan sinh trưởng…). Đây là phương pháp nghiên cứu tất cả các vấn đề liên quan đến thực vật như sinh lý học, sinh hóa học, di truyền học và cấu trúc thực vật.
• Chúng ta sẽ tách rời tế bào thực vật và chuyển nó vào trong một môi trường dinh dưỡng thích hợp giống như trong cơ thể sống, giúp tế bào phân chia, biệt hóa thành mô, cơ quan và phát triển thành cây hoàn chỉnh.

Cơ sở khoa học của nuôi cấy mô tế bào thực vật

• Mô tế bào là một thành phần của cơ thể nhưng chúng vẫn có tính độc lập riêng biệt. Vì thế, khi tách riêng chúng để nuôi trong một môi trường thích hợp đầy đủ các chất dinh dưỡng, các mô tế bào có thể phát triển thành mô cơ quan, thâm chí là mô cơ thể.
• Tế bào thực vật có tính toàn năng. Tức là mọi tế bào sẽ đều có cùng hệ gen và có khả năng sinh sản vô tính. Do đó, chúng có thể được nuôi cấy trong môi trường thuận lợi để tạo ra các cá thể mới đồng loạt về tính trạng, kiểu gen và kiểu hình.
• Dựa trên tính toàn năng này, phương pháp nuôi cấy mô tế bào xuất hiện. Cơ sở khoa học của nuôi cấy mô tế bào được dựa trên sự nhân đôi và phân li đồng đều của các nhiễm sắc thể trong quá trình nguyên phân.
• Thực tế là rất nhiều các tế bào thực vật có khả năng tái sinh thành cây hoàn chỉnh (còn gọi là totipotency – khả năng biệt hóa của tế bào đơn lẻ thành những tế bào chuyên biệt với số lượng không giới hạn).
• Các tế bào đơn lẻ, các tế bào thực vật không có thành tế bào (protoplast), các mảnh lá, rễ hoặc thân, thường có thể được sử dụng để tạo ra các tế bào mới trên môi trường nuôi cấy bổ sung các chất dinh dưỡng và hormone thực vật.

Qui trình nuôi cấy mô tế bào thực vật

Nuôi cấy mô tế bào thực vật được thực hiện như sau:

Chuẩn bị cây mẹ

Trồng thành vườn gốc với các cây giống được chăm sóc và theo dõi kĩ đặc điểm hình thái. Cây sạch bệnh và đang giai đoạn sinh trưởng khỏe mạnh, đây chính là nguồn nguyên liệu quan trọng cho kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào thực vật.

Xem thêm:

Chọn mẫu cấy

Tùy vào đối tượng nhân giống, mục đích nghiên cứu mà lựa chọn vị trí lấy mẫu trên cây mẹ, kích thước mẫu, hình thái mẫu. Song song đó, phải chuẩn bị môi trường vô trùng để nuôi cấy mẫu.

Mẫu sau khi được lựa chọn, bảo quản trong bao PE, có ghi nhãn tránh nhầm lẫn. Dụng cụ lấy mẫu được khử trùng kỹ càng.

Khử trùng mẫu cấy

Mẫu cấy ở ngoài tự nhiên luôn chứa vi khuẩn, nấm… nên cần phải loại bỏ các yếu tố này để đưa vào môi trường nuôi cấy vô trùng. Đây là khâu rất khó trong nuôi cấy mô vì nó quyết định 50% sự thành công trong nuôi cấy mô. Để khử trùng mẫu cấy, cần lựa chọn hóa chất và thời gian khử trùng thích hợp làm chết các tác nhân gây nhiễm mẫu (nấm, vi khuẩn).

Giai đoạn tăng sinh

Mẫu còn khả năng tái sinh sẽ được chuyển vào giai đoạn này để tăng nhanh số lượng cá thể bằng sự sinh phôi soma, tăng số lượng chồi bên, tạo chồi bất định. Các chồi tăng trưởng tốt, khỏe mạnh, đạt kích thước và chiều cao sẽ được cấy sang giai đoạn kế tiếp. Môi trường nuôi cấy được bổ sung chất kích thích tạo chồi.

Giai đoạn ra rễ invitro

Mẫu cấy hoàn chỉnh hình thái cây, tiếp tục phát triển chiều cao và hình thành rễ. Tất nhiên, mỗi giai đoạn tăng trưởng, các môi trường nuôi cấy đều được bổ sung các chất điều hòa sinh trưởng phù hợp cho sự ra rễ.

Giai đoạn chuyển ra vườn ươm

Bình chứa các cây con được chuyển ra vườn ươm (nhà kính), ánh sáng và nhiệt độ đạt 75 – 80 % so với bên ngoài tự nhiên, giúp cây con thích nghi dần với điều kiện bên ngoài. Đây là giai đoạn trung gian để chuyển cây từ phòng thí nghiệm ra ngoài vườn ươm.

Ý nghĩa của nuôi cấy mô tế bào

Kiểm soát được dịch bệnh cây trồng (ta có thể loại bỏ hoàn toàn cá thể mang mầm bệnh).

Kiểm soát được chất lượng giống thông qua kiểm soát kiểu gen của cây bố mẹ làm mẫu nuôi cấy.

Nhân giống trong phòng thí nghiệm ít phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên bên ngoài.
Cây con được sản xuất hàng loạt, đồng nhất về mặt di truyền, có sự đồng đều về hình thái.

Thành tựu ứng dụng công nghệ nuôi cấy mô tế bào thực vật

Dựa vào cơ sở khoa học của nuôi cấy mô tế bào, thực tế tất cả các giống cây đều có thể áp dụng công nghệ này. Đến năm 2019, thông qua nuôi cấy mô tế bào thực vật, ở nước ta đã có những giống cây trồng được nhân giống thành công như:

• Các giống cây ăn quả bao gồm chuối già Nam Mỹ, chuối sứ, dâu tây chịu nhiệt, dừa, dứa,…
• Các giống cây cảnh có giá trị cao như lan hồ điệp, lan rừng đột biến,… và cây cảnh ngắn ngày như hoa hồng, thược dược, cúc, đồng tiền,…
• Các giống cây dược liệu như đinh lăng, đẳng sâm, sâm Ngọc Linh,…
• Các giống lúa có phẩm chất tốt như lúa Nàng Thơm Chợ Đào, lúa cẩm, lúa den (nếp nương),…
• Các giống cây lấy gỗ như bạch đàn, keo lai, cẩm lai…

Còn một số loại cây quý hiếm, có giá trị cao đang tồn tại trong tự nhiên vẫn đang được các nhà khoa học nghiên cứu để tối ưu quy trình nuôi cấy. Hy vọng trong tương lai gần có thể ứng dụng rộng rãi để góp phần phát triển ngành công nghệ sinh học dược liệu nước ta.

Đến đây chắc hẳn các bạn đã phần nào hiểu rõ về cơ sở khoa học của nuôi cấy mô tế bào cũng như qui trình, ý nghĩa và thành tựu của phương pháp này rồi. Nhớ bình luận cho Việt Sinh biết nếu những thông tin này bổ ích với bạn và đừng quên tiếp tục theo dõi những bài chia sẻ thú vị khác nhé!