Nhập môn Công nghệ sinh học
237
Phần II

Các ứng dụng của Công nghệ sinh học
Hướng nghiên cứu được tập trung nhiều nhất để cải thiện và nhân
nhanh giống cây trồng là nuôi cấy mô và tế bào thực vật (plant cell and
tissue culture). Đây là kỹ thuật nuôi cấy vô trùng in vitro các bộ phận tách
rời khác nhau của thực vật. Ngoài mục đích nhân giống và cải thiện di
Nhập môn Công nghệ sinh học
239
truyền giống cây trồng, nuôi cấy mô và tế bào thực vật còn đóng góp vào
việc sản xuất sinh khối các sản phẩm hóa sinh, bệnh học thực vật, duy trì và
bảo quản các nguồn gen quý hiếm… Các hoạt động này được bao hàm trong
thuật ngữ công nghệ sinh học nông nghiệp (biotechnology in agriculture).
Lĩnh vực nhân giống và cải thiện giống cây trồng có bốn hướng chính:
- Nhân giống trong ống nghiệm (nhân giống vô tính in vitro) bằng kỹ
thuật nuôi cấy tế bào, mô và cơ quan của thực vật. Với kỹ thuật này trong
một thời gian rất ngắn có thể sản xuất một lượng lớn cây con giống hệt nhau
và giữ nguyên kiểu di truyền của cây mẹ ban đầu.
- Sản xuất cây đơn bội (1n) bằng cách nuôi cấy bao phấn hoặc hạt
phấn cho phép tạo ra các dòng thuần (đồng hợp tử) để phục tráng giống cây
trồng bị thoái hóa sau một thời gian dài canh tác. Hoặc tìm kiếm các tính
trạng lặn dị hợp tử ưu việt thu được trong quá trình chọn giống.
- Lai vô tính (somatic hybridization) hay còn gọi là dung hợp tế bào
trần (protoplast fusion) giữa các loài xa nhau về quan hệ họ hàng mà trong
thực tế không thể tiến hành bằng phương pháp lai hữu tính, nhờ đó mở ra
khả năng tạo ra những giống cây hoàn toàn mới.
- Ứng dụng kỹ thuật chọn dòng tế bào biến dị soma (somaclonal
variation) trong nuôi cấy in vitro để tạo ra các giống mới chống chịu các
bệnh vi khuẩn, virus và vi nấm, chịu được các điều kiện canh tác khắc
nghiệt như hạn hán, ngập mặn, nóng và lạnh...

1. Nhân giống vô tính in vitro
Nhân giống in vitro là kỹ thuật nhân giống cây trồng bằng cách sử

Một số phương pháp được sử dụng để tạo thể đơn bội như sau:

in vivo
in vivo
Nhập môn Công nghệ sinh học
241
: s
. Nhìn chung, các kỹ thuật này cho hiệu
suất tạo cây đơn bội thấp.

2.2. Phương pháp tạo thể đơn bội in vitro
in vitro
, Poaceae,
Ranunculaceae
. ,
(Hình 7.1). Kỹ thuật dung hợp protoplast cho phép khắc phục được hiện
tượng bất thụ thường xảy ra khi lai khác loài (lai xa) để mở rộng nguồn gen,
tạo ra các giống cây trồng mới mang các đặc tính di truyền ưu việt.
[Lycopersicum esculentum
258. Nhập môn Công nghệ sinh học
242


C
Nhập môn Công nghệ sinh học
243
-
.

4. Chọn dòng biến dị soma
in
vitro :
-
- - ...
-

- (overproduction)
...
-
(genetic markers)... Hình 7.2. Sơ đồ c Helminthosporium maydis ở ngô

Stt Loài Phương pháp chuyển gen Thử nghiệm trên
đồng ruộng
1 Chuối Bắn gen/Agrobacterium -
2 Lúa mạch Bắn gen Kháng vi rus
3 Đậu tây Bắn gen -
4 Canola Bắn gen/Agrobacterium Chống chịu chất diệt cỏ,
điều khiển sự thụ phấn
5 Sắn Bắn gen/Agrobacterium -
6 Ngô Bắn gen/Agrobacterium Kháng côn trùng, chống
chịu chất diệt cỏ
7 Bông Bắn gen/Agrobacterium Kháng côn trùng, chống
chịu chất diệt cỏ
8 Đu đủ Bắn gen/Agrobacterium Kháng virus
9 Đậu phụng Bắn gen/Agrobacterium Kháng virus
10 Bạch dương Bắn gen/Agrobacterium Chống chịu chất diệt cỏ
11 Khoai tây Agrobacterium Kháng côn trùng, kháng
virus, chống chịu chất
diệt cỏ
12 Lúa Bắn gen/Agrobacterium Chống chịu chất diệt cỏ
13 Đậu tương Bắn gen/Agrobacterium Chống chịu chất diệt cỏ
14 Bí Bắn gen/Agrobacterium Kháng virus
15 Củ cải đường Agrobacterium Chống chịu chất diệt cỏ
16 Mía Bắn gen -
17 Hướng dương Bắn gen -
18 Cà chua Agrobacterium Quả chín muộn, kháng
virus
19 Lúa mì Bắn gen -
Nhập môn Công nghệ sinh học
246


bar gus
bar
. N
một cây mô h
.
Agrobacterium
c Agrobacterium
Agrobacterium
gus
.
Nhập môn Công nghệ sinh học
248
- -
(Southern b
. Phaseolus
Agrobacterium
gusA, bar
gus
gus .

5.6. Cây bông
Agrobacterium
tumefaciens
soma

Hình 7.4. Mô hình biến nạp gen nif

Để tăng mức độ cung cấp đạm tự nhiên cho cây trồng, người ta chọn
giải pháp chuyển gen nif (nitrogen fixation-gen mã hóa enzyme nitrogenase)
vào cơ thể thực vật và vi sinh vật sống tự do hoặc sống cộng sinh với thực
vật (Hình 7.4). Vì trong tự nhiên, giữa các cơ thể vi sinh vật vẫn xảy ra sự
Nitrogenase

Rhizobium Plasmid
Mở vòng DNA của plasmid
Phân lập gen nif
RE
DNA ligase
Protoplast
Lúa
Biến nạp
Protoplast mang
plasmid có gen nif
Callus
Tái sinh cây
mang gen nif