Giáo trình CN nuôi cấy mô tế bào thực vật - Chương 2 ppsx

16

Công nghệ nuôi cấy mô tế bào thực vật http://www.ebook.edu.vn

Chương 2. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN

2.1. Học thuyết tế bào

Năm 1662, Robert Hooke đã thiết kế kính hiển vi đơn giản đầu tiên và quan sát

được cấu trúc của miếng bấc bần bao gồm nhiều hạt nhỏ, ông gọi các hạt nhỏ đó là tế bào

(cells). Năm 1675, Anton Van Leeuwenhoek xác nhận cơ thể động vật cũng bao gồm các

tế bào. Ông quan sát dưới kính hiển vi thấy máu động vật có chứa các hồng cầu và ông

gọi đó là các tế bào máu. Nhưng mãi đến năm 1838, Matthias Jacob Schleiden (nhà thực

vật học) và 1839, Theodor Schwann (nhà động vật học) mới chính thức xây dựng học

thuyết tế bào. Schleiden và Schwann khẳng định rằng: Mỗi cơ thể động thực vật đều bao

gồm những thể tồn tại hoàn toàn độc lập, riêng rẽ và tách biệt, đó chính là tế bào. Có thể

nói Schleiden và Schwann là hai ông tổ của học thuyết tế bào. Tuy nhiên, cả hai ông

không phải là các tác giả đầu tiên phát biểu một nguyên tắc nào đó, mà chỉ là diễn đạt

nguyên tắc ấy rõ ràng và hiển nhiên tới mức nó được phổ biến rộng rãi và cuối cùng đã

được đa số các nhà sinh học thời ấy thừa nhận.

2.1.1. Tính toàn thế của tế bào (cell totipotency).

Haberlandt (1902) là người đầu tiên đề xướng ra phương pháp nuôi cấy tế bào

thực vật để chứng minh cho tính toàn thế của tế bào. Theo ông mỗi một tế bào bất kỳ của

một cơ thể sinh vật đa bào đều có khả năng tiềm tàng để phát triển thành một cá thể hoàn

chỉnh.Như vậy mỗi tế bào riêng rẽ của một cơ thể đa bào đều chứa đầy đủ toàn bộ lượng

thông tin di truyền cần thiết của cả sinh vật đó và nếu gặp điều kiện thích hợp thì mỗi tế

bào có thể phát triển thành một cơ thể sinh vật hoàn chỉnh. Hơn 50 năm sau, các nhà

thực nghiệm về nuôi cấy mô và tế bào thực vật mới đạt được thành tựu chứng minh cho

khả năng tồn tại và phát triển độc lập của tế bào. Tính toàn thế của tế bào thực vật đã

được từng bước chứng minh. Nổi bật là các công trình: Miller và Skoog (1953) tạo được

rễ từ mảnh mô cắt từ thân cây thuốc lá, Reinert và Steward (1958) đã tạo được phôi và

cây cà rốt hoàn chỉnh từ tế bào đơn nuôi cấy trong dung dịch, Cocking (1960) tách được

tế bào trần và Takebe (1971) tái sinh được cây hoàn chỉnh từ nuôi cấy tế bào trần của lá

cây thuốc lá. Kỹ thuật tạo dòng (cloning) các tế bào đơn được phân lập trong điều kiện in

vitro đã chứng minh một thực tế rằng các tế bào soma, dưới các điều kiện thích hợp, có

thể phân hóa để phát triển thành một cơ thể thực vật hoàn chỉnh. Sự phát triển của một cơ

thể trưởng thành từ tế bào đơn (hợp tử) là kết quả của sự hợp nhất sự phân chia và phân

17

Công nghệ nuôi cấy mô tế bào thực vật http://www.ebook.edu.vn

hóa tế bào. Để biểu hiện tính toàn thế, các tế bào phân hóa đầu tiên trải qua giai đoạn

phản phân hóa (dedifferentiation) và sau đó là giai đoạn tái phân hóa (redifferentiation).

Hiện tượng tế bào trưởng thành trở lại trạng thái phân sinh và tạo ra mô callus không

phân hóa (undifferentiation) được gọi là phản phân hóa, trong khi khả năng để các tế bào

phản phân hóa tạo thành cây hoàn chỉnh (whole plant) hoặc các cơ quan thực vật được

gọi là tái phân hóa. Ở động vật, sự phân hóa là không thể đảo ngược trở lại. Như vậy, sự

phân hóa tế bào là kết quả cơ bản của sự phát triển ở những cơ thể bậc cao, nó thường

được gọi là cytodifferentiation.

2.1.2. Thể bội và gen

Gen quyết định các tính trạng ở thực vật. Có tính trạng tương ứng với một gen

nhưng cũng có nhiều tính trạng liên quan đến nhiều gen, các tính trạng đó gọi là tính

trạng đơn gen và tính trạng đa gen.

Hai gen nằm trên một vị trí nhất định trên nhiễm sắc thể tương đồng gọi là allen.

Tuy cùng tham gia quyết định một tính trạng nhưng mỗi allen qui định một đặc điểm

riêng. Ví dụ màu hoa, một allen có thể mang thông tin di truyền cho hoa màu đỏ , allen

kia cho hoa màu trắng.Trường hợp này ta có cá thể dị hợp tử về tính trạng màu hoa, nếu

cả 2 allen đều mang thông tin di truyền cho màu đỏ thì ta có cá thể đồng hợp tử. Đối với

cá thể dị hợp tử, một allen có thể là allen trội, allen còn lại là allen lặn. Allen trội quyết

định tính trạng. Có trường hợp trội hoàn toàn và trội không hoàn toàn. Trội không hoàn

toàn khi tổ hợp 2 allen sẽ cho tính trạng trung gian.

Thể bội là danh từ chỉ số bộ nhiễm sắc thể có trong tế bào, mô, cá thể thực vật với

qui định chung là ở các tế bào sinh sản có 1 bộ nhiễm sắc thể được gọi là thể đơn bội.

Hợp tử, sản phẩm dung hợp của 2 giao tử đơn bội, có thể là nhị bội với số nhiễm sắc thể

2n. Tất cả các tế bào soma hình thành do sự phân chia hợp tử đều là nhị bội. Trên thực tế

có thể tìm thấy cùng lúc nhiều mức bội thể khác nhau ở các mô khác nhau của cơ thể

thực vật.(4n, 8n) Đólà hiện tượng đa bội hóa do nội giảm phân. Khoảng một nửa thực vật

bật cao ở mức đa bội thể. Số nhiễm sắc thể cơ bản của loài là X ( là số đơn bội nhỏ nhất

trong dãy đa bội), các cá thể có X nhiễm sắc thể được gọi là thể nhất bội để phân biệt với

thể đơn bội.

Ví dụ : cây lúa mì có 2n=42 . Trên thực tế nó là thể lục bội 6X, trong đó số nhiễm

sắc thể cơ bản của loài là X=7. Thể đơn bội của cây lúa có n=3X=21 nhiễm sắc thể.

2.1.3.Thể bào tử và thể giao tử

Thể bào tử gồm có hợp tử và tất cả các tế bào sản sinh từ hợp tử kể cả hạt phấn

trong túi phấn và noãn.