Bài 19: Tạo giống mới bằng phương pháp gây đột biến
và công nghệ tế bào
I. Tạo giống mới bằng phương pháp gây đột biến
1. Quy trìnhGồm 3 bước:+ Xử lí mẫu vật bằng các tác nhân đột biến thích hợp+ Chọn lọc các cá thể đột biến có kiểu hình mong muốn+ Tạo dòng thuần chủng
- Lưu ý : phương pháp này đặc biệt có hiệu quả với vi sinh vật, thường gặp ở tv, ít gặp ở đv.
2. Một số thành tựu tạo giống ở Việt Nam- Xử lí các tác nhân lí hoá thu được nhiều chủng vsv, lúa, đậu tương ….có nhiều đặc tính quý- Sử dụng cônxisin tạo được cây dâu tằm tứ bội, lai với cây lưỡng bộià cây tam bội: NS lá cao, dùng chăn nuôi tằm.- Xử lí giống lúa Mộc Tuyền bằng tia gamma, tạo giống lúa MT1 có nhiều đặc tính quý.
- Táo gia lộc xử lí NMU → táo má hồng cho năng suất cao
II. Tạo giống bằng công nghệ tế bào
1. Công nghệ tế bào thực vật
1.1. Nuôi cấy mô
a. Quy trìnhNuôi cấy các mẩu mô thực vật hay tế bào xoma trong ống nghiệm sau đó cho chúng tái sinh thành các cây.
b. Ý nghĩa
Giúp nhân nhanh các giống cây quý hiếm từ một cây có kiểu gen quý tạo quần thể cây trồng đồng nhất về kiểu gen
1.2.
Lai tế bào sinh dưỡnga. Quy trình+ Loại bỏ thành tế bào trước khi đem lai+ Cho các tế bào đã mất thành tế bào của 2 loài vào môi trường đặc biệt để dung hợp với nhau à tế bào lai+ Đưa tế bào lai vào nuôi cấy trong môi trường đặc biệt cho chúng phân chia và tái sinh thành cây lai khác loài
b. Ý nghĩa
Tạo giống mới mang đặc điểm của cả 2 loài mà cách thông thường không thể tạo được
1.3. Nuôi cấy hạt phấn hoặc noãn
a. Quy trình+ Nuôi cấy hạt phấn hoặc noãn chưa thụ tinh trong ống nghiệm rồi cho phát triển thành cây đơn bội [n].+ Tế bào đơn bội được nuôi trong ống nghiệm với các hóa chất đặc biệt -> phát triển thành mô đơn bội -> xử lí hóa chất gây lưỡng bội hóa thành cây lưỡng bội hoàn chỉnh
b. Ý nghĩa
Các giống cây trồng nhận được đều thuần chủng [đồng hợp về tất cả các gen].
| c. Thành tựu
| * So sánh các phương pháp tạo giống bằng công nghệ tế bào |
|
|
|
2. Công nghệ tế bào động vật
2.1. Nhân bản vô tính động vật
a. Quy trình- Tách tế bào trứng của một con cừu, loại bỏ nhân của tb trứng này.- Tách tế bào tuyến vú của một con cừu khác, lấy nhân của tế bào tuyến vú này.- Chuyển nhân của tế bào tuyến vú vào tế bào trứng đã bị loại bỏ nhân.- Nuôi trứng đã được cấy nhân trong ống nghiệm cho phát triển thành phôi.- Cấy phôi vào tử cung của một con cừu khác để phôi phát triển và sinh nở bình thường.
b. Ý nghĩa
- Nhân nhanh giống vật nuôi quý hiếm, có ý nghĩa trong việc nhân bản động vật biến đổi gen.- Y học: Tạo ra các giới ĐV mang gen người nhằm cung cấp cơ quan nội tạng cho người bệnh
2.2. Cấy truyền phôi
a. Quy trìnhLấy phôi từ động vật cho -> tách phôi thành 2 hay nhiều phần -> phôi riêng biệt -> cấy các phôi vào động vật nhận [con cái] và sinh con.
b. Ý nghĩa
Tạo được nhiều con có kiểu gen giống nhau, thường áp dụng đối với loài vật quý hiếm sinh sản chậm.
I.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 kiệnvô 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.
II. Quy trình công nghệ nhân giống bằng nuôi cấy mô tế bào
Hình 4.Quy trình công nghệ nhân giống bằng nuôi cấy mô tế bàoBước 1: Chọn vật liệu nuôi cấy
-Chọn mẫu tốt, không bị nhiễm bệnh
-Cách làm:
+ Chọn cây mẹ khỏe, sạch bệnh
+ Chọn mô phân sinh đỉnh chồi, đỉnh rễ, bộ phận non
Bước 2: Khử trùng
-Mẫu và dụng cụ được tẩy rửa, khử trùng
-Cắt đỉnh sinh trưởng thành phần tử nhỏ, tẩy rửa, khử trùng ở buồng vô trùng
Bước 3: Tạo chồi
-Môi trường dinh dưỡng:
+ Nguyên tố đa lượng: N, S, Ca, K, P
+ Nguyên tố vi lượng: Fe, B, Mo, I, Cu
+ Đường: Glucozơ, Saccarozơ
+ Chất điều hòa sinh trưởng: Auxin, Cytokinin
-Để phát triển thân cành cho chồi trong môi trường dinh dưỡng có bổ sung Cytokinin hoạt hóa tạo chồi
Bước 4: Tạo rễ
Khi chồi đạt tiêu chuẩn về chiều cao, số lá thì chuyển sang môi trường tạo rễ, bổ sung chất kích thích auxin, IBA…
Bước 5: Cấy cây vào môi trường thích ứng
Chuyển cây sang môi trường thích ứng gần giống với môi trường tự nhiên về: nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng…
Bước 6: Trồng cây trong vườn ươm
Khi cây đủ chiều cao, thân lá thì chuyển cây ra vườn ươm
III. Cơ sở tế bào học của nuôi cấy mô
1. Tính toàn năng của tế bào
-Tế bào chứa hệ gen qui định loài đó, mang toàn bộ lượng thông tin của loài
-Tế bào có thể sinh sản vô tính khi nuôi cấy trong môi trường thích hợp để tạo thành cây hoàn chỉnh
Hình 2.Sơ đồ thể hiện tính toàn năng tế bào thực vật2. Khả năng phân hóa và phản phân hóa
Hình 3. Sơ đồ quátrình phân hóa và phản phân hóa tế bào-Phân hóa tế bào:là quá trình từ tế bào phôi sinh biến đổi thành tế bào chuyên hóa đảm bảo các chức năng khác nhau
-Phản phân hóa tế bào:Là quá trình chuyển tế bào chuyên hóa về tế bàophôi sinh trong điều kiện thích hợp và tiếp tục phân chia mạnh mẽ
IV. Ưu điểm của phương pháp nuôi cấy mô
So với những phương pháp truyền thống, phương pháp nuôi cấy mô có rất nhiều ưu điểm. Đó là:
-Giúp tạo ra chính xác số cây nhân bản. Qua đó giúp tạo ra loài mới có tính trạng như mong muốn ban đầu.
-Tạo ra các cây trong điều kiện dinh dưỡng đầy đủ, giúp các cây trưởng thành một cách nhanh chóng hơn và phòng tránh được sâu bệnh.
-Giúp tạo ra các loài cây mà không cần hạt hay quá trình thụ phấn thông thường.
-Giúp tái sinh các cây hoàn chỉnh từ những tế bào thực vật đã được biến đổi gen, tạo ra các loài mới tốt hơn.
-Làm sạch các cây bị nhiễm virus, giúp tăng năng suất và làm nguồn nguyên liệu.
V. Ứng dụng của phương pháp nuôi cấy mô tế bào
Chính nhờ những ưu điểm tuyệt vời, nuôi cấy mô tế bào đang được áp dụng ngày càng rộng rãi trong cả nghiên cứu và sản xuất. Phương pháp nuôi cấy phấn và chồi được áp dụng để tạo ra các loài cây cảnh với số lượng lớn.
Bên cạnh đó, dựa trên cơ sở tế bào học của nuôi cấy mô, các nhà khoa học có thể bảo tồn được giống cây quý hiếm hoặc đang bị đe dọa. Đồng thời, các nhà khoa học còn có thể sàng lọc được những cây trồng có tính trạng tốt, tạo ra các dược phẩm sinh học hay cứu phôi của một số loài khó sinh trường.
Để hiểu rõ hơn phần kiến thức này, chúng ta hãy cùng tìm hiểu một số câu hỏi trắc nghiệm nhé.
VI.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.
VII. Một số câu hỏi về nuôi cấy mô tế bào thực vật
Câu 1: Khi nói về nuôi cấy mô và tế bào thực vật phát biểu nào sau đây không đúng:
A. Phương pháp nuôi cấy mô giúp bảo tồn một số loài gen quý hiếm đang có nguy cơ tuyệt chủng.
B. Phương pháp nuôi cấy mô giúp tạo ra một số lượng lớn cây trưởng thành trong thời gian ngắn
C. Phương pháp nuôi cấy mô giúp tiết kiệm được diện tích khi nhân giống
D. Phương pháp nuôi cấy mô được sử dụng để tạo ra nguồn gen biến dị tổ hợp.
Đáp án: D.
Như đã tìm hiểu ở trên,cơ sở tế bào học của nuôi cấy môđược dựa trên sự nhân đôi và phân li đồng đều của các nhiễm sắc thể trong quá trình nguyên phân, do đó sẽ không tạo ra biến dị tổ hợp.
Câu 2: Thành tựu công nghệ tế bào là?
A. Tạo ra giống dâu tằm cho năng suất lá cao hơn
B. Tạo ra giống lúa có khả năng tổng hợp dưỡng chất tốt hơn
C. Tạo ra cừu Đôly
D. Tạo ra vi khuẩn E.coli – một chủng vi khuẩn có khả năng sản xuất insulin giúp điều trị bệnh tiểu đường.
Đáp án C. các thành tựu của công nghệ tế bào là gồm: tạo giống thực vật và tạo giống động vật thông qua việc cấy truyền phôi và nhân bản vô tính. Xét từng đáp án, ta thấy lí do như sau:
Phương án A: thành tựu của phương pháp gây đột biến thông qua tác nhân hóa học
Phương áo B và D: thành tựu của công nghệ gen.
Phương án C: thành tựu của công nghệ nuôi cấy mô [nhân bản vô tính].
Câu 3: Phát biểu nào sau đây đúng khi nói về công nghệ tế bào thực vật?
A. Bằng phương pháp nuôi cấy mô thực vật, các nhà khoa học tạo ra được các kiểu gen đồng nhất
B. Khi ta nuôi cấy hạt phấn hoặc noãn chưa thụ tinh, kết quả sẽ tạo ra một dòng đồng hợp tử về số gen
C. Khi dung hợp 2 tế bào trần của 2 loài thực vật, ta có thể tạo ra giống mới có kiểu gen đồng hợp của cả 2 loài.
D. Công nghệ tế bào thực vật giúp nhân giống các cây quý hiếm.
Dựa vào ứng dụng của công nghệ tế bào thực vật, ta có thể dễ dàng trả lời là đáp án D