Nêu khái niệm và nguyên lý của công nghệ tế bào thực vật. Kể tên các kĩ thuật chủ yếu trong công nghệ tế bào thực vật

1. Khái niệm công nghệ tế bào thực vật Công nghệ tế bào thực vật (plant cell technology) là tập hợp các phương pháp nuôi cấy, duy trì và chuyển hoá tế bào, mô, cơ quan thực vật dưới điều kiện vô trùng, dinh dưỡng và môi trường vi khí hậu được kiểm soát (độ pH, nhiệt độ, ánh sáng, chất điều hoà sinh trưởng…). Mục đích chính gồm: - Nhân nhanh số lượng giống cây quý, sạch bệnh (micropropagation). - Tạo dòng thuần/haploid, phục vụ lai tạo. - Tổng hợp hoặc thu sinh khối tế bào để sản xuất các chất thứ cấp (dược liệu, hương liệu…). - Cải thiện gen, tạo giống biến đổi di truyền. 2. Nguyên lý cơ bản a. Tính toàn năng (totipotency) của tế bào thực vật: Mọi tế bào hay mô phân hoá của thực vật đều mang đầy đủ kho gene, có khả năng phát triển thành một cây hoàn chỉnh nếu được đặt vào điều kiện thuận lợi. b. Môi trường nuôi cấy vô trùng và dinh dưỡng đủ yếu tố: – Dung môi cơ bản (thường là agar hoặc môi trường lỏng). – Các chất khoáng, đường (carbon), vitamin, chất điều hoà sinh trưởng (auxin, cytokinin, gibberellin…). – Điều kiện vật lý: nhiệt độ 20–28 °C, chiếu sáng cường độ 1.000–3.000 lux, chu kỳ 16 giờ sáng/8 giờ tối. c. Các bước chung của quy trình in vitro: 1. Chọn và khử trùng vật liệu (explant): lá, thân non, rễ, hạt phấn, tế bào trần (protoplast)… 2. Gieo cấy lên môi trường rắn hoặc lỏng: mô tổ chức phân hoá hoặc phân hoá ngược (để tạo khối mô gốc – callus). 3. Kích thích phân hoá: – Organogenesis (hình thành chồi, lá, rễ trực tiếp từ explant hoặc callus). – Somatic embryogenesis (biến mô gốc thành phôi vô tính rồi thành cây). 4. Chuyển cây con ra môi trường rễ (môi trường thân thiện auxin cao) → cây bén rễ. 5. Giập dần ra môi trường tự nhiên (acclimatization) và xuất vườn. 3. Các kỹ thuật chủ yếu trong công nghệ tế bào thực vật 1. Nuôi cấy mô và cơ quan (organ culture) - Nuôi cấy chồi (shoot culture) - Nuôi cấy mầm rễ (root culture) 2. Nuôi cấy khối mô phân hoá (callus culture) 3. Nuôi cấy mô sợi (suspension culture) 4. Somatic embryogenesis (thụ phấn vô tính) 5. Culture tế bào đơn và tách tế bào: - Protoplast isolation & culture (tách bỏ thành tế bào) - Protoplast fusion (lai tế bào, somatic hybridization) 6. Anther/Microspore culture (nuôi cấy hạt phấn) – tạo dòng haploid, doubled haploid 7. Micropropagation (nhân giống vi mô) 8. Synthetic seed (hạt nhân tạo) 9. Kỹ thuật chuyển gen (genetic transformation): - Trung gian Agrobacterium tumefaciens - Phun vi kim (biolistic particle delivery) 10. Nuôi cấy tế bào để sản xuất chất thứ cấp (secondary metabolites) - Các hệ thống lắc, tháp không bọt, bioreactor. Mỗi kỹ thuật có vai trò khác nhau trong nhân giống nhanh, bảo tồn, cải tạo giống và sản xuất sinh khối/phụ phẩm có giá trị cao.