3/15/2011
1
CHƯƠNG III:
PHÔI VÔ TÍNH
& HẠT NHÂN TẠO
Quá trình
thụ phấn &
thụ tinh
Quá trình
phát triển
phôi:
- Phân đoạn
- Tạo cơ quan
phôi
^
Quá trình phân đoạn
Quá trình tạo cơ quan phôi
Các hình thức nhân giống vô tính
Củ hành: lily, thủy tiên, tulip
Thân hành: huệ tây
Thân củ: khoai tây, khoai mỡ
Rễ củ: khoai lang, khoai mì
Căn hành: tre, mía
Giả hành: lan
Phôi vô tính
Định nghĩa phôi vô tính
Phôi vô tính (phôi soma, phôi sinh
dưỡng hay phôi thể hệ): cấu trúc lưỡng
cực bất định bao gồm cực chồi và cực rễ
mà dưới điều kiện thích hợp thì có thể
phát triển thành một cơ thể có chức
năng hoàn chỉnh.
3/15/2011
2
Phôi hình cầu
Phôi hình thuỷ lôi
Phôi hình tim
Sự phát sinh phôi
sinh dưỡng
Tế bào có khả năng phát sinh phôi
•Kích thước nhỏ, đẳng kính
•Tế bào chất đậm đặc, hạch nhân lớn
•Hoạt động biến dưỡng mạnh mẽ
•Hàm lượng protein và RNA cao
•Có một số lượng lớn ribosome, ty thể
và hạt tinh bột
Giả thiết về sự hình thành
phôi vô tính
Sự cảm ứng hình thành phôi vô tính
phải làm kết thúc sự biểu hiện của một
gene trong mô thực vật tại thời điểm đó
và thay thế bằng chương trình biểu hiện
của gene sinh phôi.
Nguồn gốc của phôi vô tính
Phôi vô tính xuất hiện trong nuôi cấy
in vitro
từ 2 nguồn tế bào nhị bội:
•Các tế bào sinh dưỡng của phôi hợp tử
(pre-embryogenic determined cell -
PEDC) Phát sinh phôi trực tiếp
•Các tế bào sinh dưỡng của cây trưởng
thành (induced embryogenic
determined cell - IEDC) Phát sinh
phôi gián tiếp
Quá trình phát sinh phôi trực tiếp
Không qua giai đoạn tạo mô sẹo
Quá trình phát sinh phôi gián tiếp
Cần có giai đoạn tạo mô sẹo ban đầu
Cần auxin
Không cần auxin
3/15/2011
3
So sánh tần số tái sinh?
Phôi hữu tính Phôi vô tính
Đặc điểm của thực vật tái sinh từ con
đường hình thành phôi vô tính
Cây con đồng nhất về mặt di truyền
Phôi vô tính phát triển thành cá thể
hoàn chỉnh nhanh hơn nuôi cấy cơ quan
Cây tái sinh từ phôi vô tính có sức sống
cao, thích nghi tốt với môi trường
ex
vitro
Quy trình nhân giống thông qua
sự phát sinh phôi sinh dưỡng
Ứng dụng của phôi vô tính
Chọn lọc tế bào
Tái sinh thực vật chuyển gene
Tạo các dòng đồng hợp tử và đa bội
Tạo cây sạch virus
Sản xuất hạt nhân tạo
Chọn lọc tế bào
Quá trình hình thành phôi vô tính cho
phép tạo nên những cây hoàn chỉnh từ
các tế bào đơn kết hợp với việc chọn
lọc những đặc tính mong muốn (chịu phèn,
chịu mặn, chịu hạn, kháng thuốc diệt cỏ,
kháng bệnh,…)
3/15/2011
4
Tái sinh thực vật chuyển gene
Có nhiều cách tái sinh cây sau khi đã
chuyển gene bằng con đường phôi vô tính
•Biến nạp vào mẫu cấy tái sinh thông
qua tạo phôi vô tính
•Biến nạp vào trong phôi vô tính tái
sinh thông qua tạo phôi vô tính thứ cấp
hoặc thông qua con đường hình thành cơ
quan
Tạo các dòng đồng hợp tử
và đa bội
•Xử lý colchicine hoặc amiprophos-
methyl tạo phôi đa bội
•Sử dụng mẫu cấy từ nội nhũ tạo phôi
tam bội
•Sử dụng mẫu cấy đơn bội như hạt phấn
hay bào tử tạo phôi đơn bội xử lý
để tạo phôi đồng hợp tử
Tạo cây sạch virus
Hệ thống mạch của phôi vô tính
không nối liền với mạch dẫn của mô cấy
tạo được các dòng cây sạch bệnh
virus.
Sản xuất hạt nhân tạo
Khái niệm về hạt nhân tạo
Hạt tổng hợp hay hạt nhân tạo là một thuật ngữ
được dùng để chỉ phôi vô tính hay những thể nhân
giống khác được bọc bởi một lớp gel, giúp cho việc bảo
quản trong thời gian dài và vận chuyển trở nên dễ
dàng hơn.
Somatic embryo Capsule
Endoderm
Zygotic
embryo
Artificial endoderm
(Nutrient solution + alginate)
Khái niệm về hạt nhân tạo
Công nghệ hạt nhân tạo quan trọng đối với những
thực vật: 1) không tạo được hạt, 2) hạt được tạo
thành với một số lượng thấp, 3) khả năng hạt sống sót
rất thấp, 4) việc nhân giống thực vật khó khăn, và
chất mầm không thể bảo quản được.
3/15/2011
5
Các nhân tố cần thiết trong tổng
hợp hạt nhân tạo
Nguồn mẫu
sử dụng làm
hạt nhân tạo
Vật liệu làm
vỏ bọc
Các nguồn mẫu sử dụng làm hạt
nhân tạo
Phôi vô tính: đòi hỏi số lượng lớn các phôi vô
tính có chất lượng cao, có sức sống tốt và các
phôi này phải phát triển đồng bộ. Sử dụng phôi vô
tính ở giai đoạn hình tim muộn và hình thủy lôi làm
hạt nhân tạo cho tỉ lệ nảy mầm cao lên đến 100%.
Các nguồn mẫu sử dụng làm hạt
nhân tạo
Protocorm-like body (PLB):
-Protocorm là một cơ quan dự trữ nhỏ được hình
thành từ phôi đang nảy mầm.
-Protocorm-like body là một cấu trúc đặc biệt
giống với protocorm và có nguồn gốc từ nuôi cấy
in
vitro
.
Vật liệu làm vỏ bọc
Có rất nhiều tác nhân tạo gel được sử dụng
làm vỏ bọc cho phôi: agar, alginate, polyco2133,
carboxyl methyl cellulose, carrageenan, gelrite,
guargum, sodium pectate, tragacanth gum,
dextran, xanthan gum,…
Chủ yếu sử dụng chất nền alginate nhờ có
tính dính vừa phải, không gây độc cho mô thực
vật, có các đặc tính tương hợp sinh học, khả năng
tạo gel nhanh, rẻ tiền, để lâu được, độ cứng của
gel vừa phải.
•Alginate, chất hữu cơ
mạch thẳng, kỵ nước,
muối của acid alginic,
là một polyuronic bao
gồm -D-mannuronate
(M) và mảnh bên C5
-L-guluronate (G).