BÀI GIẢNG: CÔNG NGHỆ TẾ BÀO
Khoa: Công nghệ sinh học – môi trường
Th.s Vưu Ngọc Dung
CHƯƠNG 5. CÔNG NGHỆ TẾ BÀO THỰC VẬT
Mở đầu
Các loại nuôi cấy tế bào thực vật
Môi trường nuôi cấy
Sản xuất các chất thứ cấp
Sản xuất protein tái tổ hợp
Chọn dòng biến dị soma
Dung hợp protoplast
Chuyển gen ở thực vật bậc cao
Một số hình ảnh về CNTBTV
TLTK: Công nghệ sinh học (tập 2, Công nghệ sinh học tế
bào), Vũ Văn Vụ.
MỞ ĐẦU
 Thực vật là nguồn cung cấp các hợp chất hóa học khác
nhau rất có giá trị: dược liệu, mùi, gia vị, các sắc tố và các
hóa chất dùng trong nông nghiệp.
 Sản xuất các sản phẩm thứ cấp từ thực vật và các mô
ngoại sinh có thể được sử dụng để nuôi cấy tế bào dịch
huyền phù (cell suspension culture) trong điều kiện vô
trùng.
BẢNG 1. CÁC SẢN PHẨM TIỀM NĂNG CỦA THỰC
VẬT ĐANG ĐƯỢC QUAN TÂM.
Thực phẩm
Chất màu Anthocyanin, betacyanin, saffron
Chất mùi
Chuối, mơ, táo, đào, nho, lê, dứa, quả mâm xôi, nho,
măng tây, capsicum, cà chua, cần tây, vanilla, cocoa.
Chất ngọt Miraculin, monellin, stevioside, thaumatin

CÁC LOẠI NUÔI CẤY TẾ BÀO THỰC VẬT
1. Sinh trưởng không phân hóa (undifferentiated growth)
 1.1. Nuôi cấy callus
 1.2. Nuôi cấy dịch huyền phù tế bào
 1.3. Nuôi cấy tế bào trần
2. Sinh trưởng có phân hóa (differentiated growth)
 2.1. Nuôi cấy rễ tơ
 2.2. Nuôi cấy phôi
class="bi x0 y0 w2 h1"
NUÔI CẤY CALLUS
 Nuôi cấy callus các khối tế bào không có hình dạng nhất
định tăng lên từ sinh trưởng không phân hóa của mẫu vật
trên môi trường dinh dưỡng rắn vô trùng.
 Mẫu vật thường là các cơ quan tử nhỏ hoặc các mẫu mô.
 Các khối tế bào này không tương ứng với mọi cấu trúc mô
đặc trưng của cây hoàn chỉnh.
 Thuật ngữ nuôi cấy callus được sử dụng do cảm ứng bởi
các chất điều hòa sinh trưởng thực vật (plant growth
regulators) trong môi trường dinh dưỡng rắn.
class="bi x0 y0 w2 h1"
NUÔI CẤY DỊCH HUYỀN PHÙ TẾ BÀO
 Nuôi cấy dịch huyền phù tế bào chứa các tế bào và các
khối tế bào, sinh trưởng phân tán trong môi trường lỏng.
 Khởi đầu bằng các khối mô callus dễ vỡ vụn trong môi
trường lỏng chuyển động (lắc hoặc khuấy).
 Nuôi cấy dịch huyền phù vì thế là sự tiến triển từ thực vật
đến mẫu vật, tới callus, và cuối cùng tới dịch huyền phù.
 Nuôi cấy dịch huyền phù thích hợp hơn cho việc sản xuất
sinh khối của tế bào thực vật so với nuôi cấy callus (tương
tự lên men vi sinh vật trong môi trường lỏng).

noãn hoặc quả.
 Các phôi được sản xuất gọi là phôi vô tính (somatic
embryo).
 Nuôi cấy phôi có thể được ứng dụng để sản xuất nhanh
cây giống từ các hạt có thời gian ngủ nghĩ dài.
 Ưu điểm: là quá trình đồng nhất di truyền, sản xuất sinh
khối và nhân giống các cây trồng sạch bệnh.
MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY
 Các nguyên tố đa lượng: nitrogen, potassium, calcium,
phosphorus, magnesium và sulfur (sáu nguyên tố cho sinh
trưởng của thực vật bậc cao).
 Các nguyên tố vi lượng: sắt, kẽm, mangan, boron, copper,
molybdenum và cobalt ở dạng vết.
 Vitamin :myo-inositol, thiamine, nicotinic acid, pyridoxine,
riboflavin…
 Amino acid
 Các chất khác: malt, dịch chiết nấm men, dịch thủy phân
casein, nước dừa…
 Các chất kích thích sinh trưởng: Các auxin (IAA, 2,4-D,
NAA, IBA, NOA…), và các cytokinin (zeatin, 2i-P, kinetin,
BA…).
 Nguồn carbon: sucrose, glucose và fructose.
 Các tác nhân làm rắn (tạo gel) môi trường: agaralginate,
phytagel, methacel và gel-rite.
 Murasghige và Skoog (1962) đã xây dựng môi trường dinh
dưỡng cơ bản (gọi là môi trường MS) thích hợp cho hầu
hết các thí nghiệm nuôi cấy tế bào thực vật.
THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG MURASHIGE VÀ SKOOG
(1962).
Thành phần Nồng độ (mg/l) Thành phần Nồng độ (mg/l)

O
ZnSO
4
.7H
2
O
Na
2
MoO
4
.2H
2
O
CuSO
4
.5H
2
O
CoCl
2
.6H
2
O
KI
370
170
1900
1650
440
6,2

0,5
0,5
100
2
Môi trường nuôi
cấy
Thành phần môi
trường
Thành phần vô
cơ
Thành phần hữu
cơ
Các chất điều
hòa sinh trưởng
Nguồn cacbon
và các thành
phần khác
Tính chất môi
trường
pH và tính thẩm
thấu
SẢN XUẤT CÁC CHẤT THỨ CẤP
 Các chất trao đổi thứ cấp : alkaloid, tinh dầu và glycoside.
- Alkaloid (tinh thể) là các hợp chất chứa nitrogen, sử dụng
trong công nghiệp dược, gồm: codein, nicotine, caffeine và
morphine.
- Các tinh dầu chứa hỗn hợp terpenoid và được sử dụng
như là chất mùi, chất thơm và dung môi.
- Glycoside: phenolic, tanin và flavonoid, saponin và các
cyanogenic glycoside, sử dụng làm chất nhuộm, các chất

 Nuôi cấy tế bào dịch huyền phù của Phytolacca americana
(sâm voi, thương lục Mỹ) đạt nồng độ cao nhất ở pha sinh
trưởng hàm mũ (pha log).
 Tế bào cây Chenopodium rubrum nuôi cấy 15 ngày tuổi có
thể sản xuất được 35-45 mg betalaine/L môi trường.
 Nuôi cấy tế bào và nuôi cấy rễ tơ của cây Beta vulgaris (củ
cải đường) để sản xuất betalaine
CROCIN VÀ CROCETIN
 Crocus sativus (cây nghệ tây) là nguồn cung cấp crocin
chủ yếu, một loại sắc tố màu đỏ tươi được tìm thấy trong
đầu nhụy của nó.
 Đầu nhụy cây nghệ tây (saffron) cũng sản xuất các
crocetin. Crocin là một digentiobiocide ester của crocetin.
 Muốn thu hoạch 1 kg đầu nhụy nghệ tây (một loại gia vị có
giá trị) cần phải có khoảng 150.000 hoa.
 Nuôi cấy tế bào của đầu nhụy cây nghệ tây để sản xuất
các gốc cơ bản của saffron.
 Mô nuôi cấy để sản xuất các callus có màu chứa crocin và
các crocetin và cũng là safrana (gốc cơ bản của chất
màu) của saffron.
CAPSAICIN VÀ CÁC CAPSAICINOID
 Capsaicin là gốc cay chủ yếu của ớt, các capsaicinoid
chịu trách nhiệm cho vị cay là dihydrocapsaicin,
nordihydrocapsaicin, homocapsaicin và
homodihydrocapsaicin.
 Capsaicinoid được sử dụng như một phụ gia thực phẩm.
 Capsaicin tinh khiết để bào chế dược phẩm điều trị chứng
viêm khớp và làm thuốc giảm đau.
 Capsaicin được sản xuất bằng nuôi cấy bất động tế bào
của Capsicum frutescens.