Thông tin khoa học

Số 26
2
ðại học An Giang

4/2006
NHỮNG CÔNG NGHỆ MỚI TRONG
NUÔI CẤY MÔ TẾ BÀO THỰC VẬT

Nguyễn Thị Th Diễm
*
n
ước ta, cơng nghệ sinh học thực vật đặc biệt là lĩnh vực ni cấy mơ tế bào thực vật đã ở mức
sẵn sàng hồ nhập và đủ sức tham gia cạnh tranh với thế giới và khu vực. Ngồi số lượng ngày
càng tăng các cơng ty thuộc lĩnh vực cơng nghệ sinh học ở nước ngồi đến đầu tư với nước ta, các cơng
ty giống tư nhân trong nước cũng đã khởi sắc. ðây là dấu hiệu đáng mừng. Vì hầu hết việc thương mại
hố cơng nghệ sinh học trên thế giới nằm ở khu vực kinh tế tư nhân với các doanh nghiệp vừa và nhỏ, bài
viết này nhằm cung cấp cho người đọc các thơng tin cơ bản và một cơng nghệ mới trong nhân giống cây
trồng.
1. GIỚI THIỆU
Haberlandt là người đầu tiên nghiên cứu và đưa
ra khái niệm về ni cấy mơ tế bào năm 1902. Từ
đó cho đến nay kỹ thuật này phát triển nhanh chóng
và đã góp phần vào sự thành cơng của cơng nghệ
sinh học thực vật. Ngày nay, ni cấy mơ tế bào
thực vật có ý nghĩa rất quan trọng trong phát triển

thơng qua biện pháp vi nhân giống. ðến nay, cơng
nghệ phơi vơ tính được xem là cơng nghệ rất có
triển vọng cho nền nơng nghiệp hiện nay.
Vậy phơi vơ tính là gì? – Là các thể nhân giống
(propagules) có cực tính, được hình thành từ các tế
bào dinh dưỡng, còn gọi là tế bào soma (somatic
cells). Chúng rất giống phơi hữu tính (zygotic
embryo) ở hình thái, q trình phát triển và sinh lý
nhưng do khơng phải là sản phẩm của q trình
dung hợp giữa 2 tế bào sinh dục đực và cái nên
phơi vơ tính khơng có q trình tái tổ hợp di truyền
(genetic recombination), các phơi này có nội dung
di truyền giống hệt với các tế bào soma.
Khả năng tạo phơi vơ tính trong ni cấy mơ
thực vật phụ thuộc vào các điều kiện vật lý, hố
học. Ngồi ra sự tạo phơi còn phụ thuộc rất lớn vào
lồi, giống, vào chủng trong cùng lồi. Khả năng
này được chứng minh là do một hoặc vài gen phụ
trách. Do đó, bằng phương pháp lai tạo có thể
chuyển khả năng tạo phơi vơ tính từ cây này sang
cây khác.
2.2. Ứng dụng của phơi vơ tính trong sự tạo
hạt nhân tạo (Synthetic seed)
Kỹ thuật hạt nhân tạo đã được nghiên cứu và
ứng dụng thành cơng ở nhiều nước. ðây là phương
pháp tạo một dạng hạt mơ phỏng hạt tự nhiên, có
một phơi sinh dưỡng hoặc chồi ngủ được bọc lại
bằng một chất gel (chất có tác dụng tạo lớp vỏ
cứng bên ngồi cho mầm hạt). Trong cấu trúc lưới
của các hạt đó, nước và chất dinh dưỡng, chất sinh

nghiệm dùng cho công nghệ phôi vô tính, trong ñó
alginat ñược coi là tốt nhất.
Alginat là một polime sinh học ñược chiết từ
rong biển, chủ yếu từ rong mơ (Sargassum sp.).
Alginat do các phân tử axit manuronic gắn với
nhau, giống như các phân tử glucose tạo nên
cellulose. ðặc ñiểm quan trọng nhất của alginat là
chúng ở dạng hòa tan trong nước khi kết hợp với
các ion 1 hóa trị (Na
+
, K
+
, NH
4
+
) và lập tức
chuyển sang không tan trong nước khi kết hợp với
các ion 2 hóa trị hoặc ña hóa trị (Ca
2+
, Mg
2+
,
Al
3+
). Nếu nhỏ 1 giọt dung dịch alginat Na vào
một dung dịch CaCl
2
thì alginat Na ở phần diện
tích ngoài của giọt sẽ chuyển hóa ngay thành
alginat Canxi và tạo nên một màng không thấm


(b)
Hình 1 (a). Hệ thống thủy canh ñiển hình
(b). Sơ ñồ hệ thống NFT với thiết bị bơm, lọc
và ñiều chỉnh pH
Trong công nghệ thủy canh, vấn ñề khó khăn
nhất là tạo một dung dịch dinh dưỡng ổn ñịnh về
nồng ñộ các chất dinh dưỡng và pH. Muốn vậy
phải thực hiện theo hai cách: hoặc thay ñổi môi
trường liên tục hoặc thêm các thành phần có khả
năng ñệm cao ñể ổn ñịnh pH. Hướng thứ nhất ñược
thực hiện nhiều ở Singapore và Hà Lan, bằng cách
ñể bộ rễ tiếp xúc với một lớp mỏng dịch dinh
dưỡng. Lớp mỏng này luôn luôn ñuợc tạo thành
dòng chảy bằng hệ thống bơm, lọc và ñiều chỉnh
pH tự ñộng (hình (b)). Vì vậy còn có tên gọi là
công nghệ màng dinh dưỡng (Nutrient Film
Technology – NFT).
Các nghiên cứu ở Việt Nam cho thấy công nghệ
thủy canh có thể phát huy khả năng quang tự
dưỡng của cây con, mặt khác giảm giá thành cây
con.
2.4. Nuôi cấy mô thực vật theo phương pháp
khí canh
Phương pháp khí canh (aeroponics) ñược xây
dựng chủ yếu ở Singapore và trong tương lai sẽ
thay thế hoàn toàn phương pháp thủy canh. “Khí
canh” (Aeroponics) – ñây chính là hệ thống thủy
canh cải tiến, vì rễ cây không trực tiếp nhúng vào
dung dịch dinh dưỡng mà phải qua hệ thống bơm

Hệ thống hoàn lưu

Vòi phun
sương
Máy bơm dung dịch
dinh dưỡng
Thoâng tin khoa hoïc

Số 26
4
ðại học An Giang

4/2006
công tác trồng trọt, ñáp ứng một phần tình hình cấp
bách hiện nay về vấn ñề rau sạch và an toàn vệ sinh
rau quả.
Hệ thống khí canh có thể ứng dụng ñể giảm giá
thành cây giống trong công nghệ sinh học thực vật,
với một số cải tiến thích hợp ñể ñiều chỉnh nồng ñộ
CO
2
và ñiều hòa nhiệt ñộ vùng rễ, lá.

2.5. Công nghệ quang tự dưỡng

2
cao hơn không khí trong phòng.
3. Thay ñổi ñộ dài thời gian chiếu sáng liên tục,
nhưng vẫn ñảm bảo tổng số giờ chiếu sáng bằng
cách xen kẽ các thời gian tối, trong ñó CO
2
ñược
tích lũy.
4. Tăng khả năng sử dụng CO
2
bằng cách tăng
cường ñộ ánh sáng.
Với các biện pháp này các tác giả Nhật ñã hoàn
toàn thành công trong việc sử dụng công nghệ
quang tự dưỡng ñể nhân giống nhiều loại cây
(khoai tây, dâu tây, cẩm chướng, bạch ñàn ) trên
môi trường không ñường. Cây sản xuất theo công
nghệ quang tự dưỡng lớn nhanh hơn cây nuôi cấy
trên môi trường có ñường và có tỷ lệ sống cao hơn
khi chuyển sang giai ñoạn bầu ñất.
Ý nghĩa thực tiễn của công nghệ quang tự
dưỡng không chỉ nằm ở chỗ giảm chi phí ñường
pha môi trường mà chủ yếu ở chỗ tỷ lệ hư hỏng cây
do nhiễm nấm và vi khuẩn giảm xuống một cách rõ
rệt.
2.6. Công nghệ vi nhân giống theo phướng
hướng tự ñộng hoá
Cấy truyền và chuyên chở cây con từ in vitro
vào nơi thuần dưỡng chủ yếu là lao ñộng chân tay.
Ở các nước công nghiệp do giá nhân công ñắt, một

các thể chồi, cụm chồi hoặc củ nhỏ.
Phôi vô tính cà phê ñược sản xuất thành công ở
Brazil trên các nồi phản ứng dung tích 2 - 4 lít. Nồi
vận hành theo các nguyên tắc của một nồi lên men,
chú ý không dùng cánh khuấy mà chỉ dùng bọt khí
ñể thực hiện việc truyền khối và truyền nhiệt. Mỗi
mẻ có thể thu ñược 4 - 5 triệu phôi vô tính cà phê.
Ở Indonesia, cụm chồi dứa ñược ñưa vào sản xuất
thành công với nồi lên men 10 lít. ðiểm ñáng chú ý
trong công nghệ này là thay vì thổi khí vào nồi
phản ứng, dịch lỏng nuôi cây ñược bơm vào nồi và
hút ra theo chu kỳ ngắn, nhờ vậy mô và tế bào thực
vật có ñủ oxy và chất dinh dưỡng ñể phát triển
mạnh.
