Giáo trình CN nuôi cấy mô tế bào thực vật - Chương 5 pptx

185

Giáo trình nuôi cấy mô tế bào thực vật

5.4.4.5. Chuyển các gen ngoại lai mong muốn

Thông qua quá trình lai và nuôi cấy bao phấn, phương thức tạo giống cây trồng

hạt phấn tiêu chuẩn có thể được phát triển ở lúa để chuyển các gen cho năng suất cao và

kháng bệnh khô héo

5.4.4.6. Thiết lập các dòng tế bào đơn bội và nhị bội của cây hạt phấn

Kỹ thuật nuôi cấy bao phấn được sử dụng để tạo dòng tế bào soma đơn bội và nhị

bội của cây hạt phấn ở lúa mì và ngô. Tương tự, dòng thuốc lá đơn bội kháng methionine

sulfoxomide (MSO) đã được chọn lọc, dòng này đồng nhất kiểu hình và có hiệu lực đối

với độc tố được sản xuất do tác nhân gây bệnh Pseudomonas tabaci.

5.5. Ứng dụng kỹ thuật đơn bội trong tạo giống mới và dòng thuần ở ngô, lúa

5.5. 1. Cây lúa

Nhờ kỹ thuật nuôi cấy bao phấn lúa có thể rút ngắn thời gian chọn giống mới

xuống từ 4 đến 6 thế hệ và tạo ra hàng loạt các dòng thuần mới. Trung Quốc là một trong

những nước đầu tiên triển khai công nghệ đơn bội trong tạo giống lúa với quy mô lớn.

Vào những năm 1976, những giống lúa đầu tiên từ chọn giống đơn bội kép đã được sản

xuất thương phẩm (Yin cs., 1976). Hàng trăm giống lúa mới được tạo ra và trồng trêndiện

tích hàng triệu hecta (Jia S.R., 1992). Tại Triều Tiên, kỹ thuật nuôi cấy bao phấn đã tạo ra

24 giống lúa lùn mới (Jain cs., 1997; Sasson, 1993).

Thành tựu nuôi cấy mô hứa hẹn nhiều triển vọng đối với chọn tạo giống lúa là tái

sinh cây lúa từ nuôi cấy hạt phấn tách rời ở cả hai dạng lúa nước Japonica và Indica do

Raina và Irfan công bố gần đây (Raina và Irfan, 1998). Trên 500 phôi đã được tái sinh từ

khoảng 80.000 hạt phấn nuôi cấy trong đĩa petri đường kính 3,5 cm. Rất nhiều cây đã

được tái sinh từ hạt phấn. Đây là một tiến bộ kỹ thuật đặc biệt quan trọng ở cây ngũ cốc,

có thể mở ra triển vọng mới trong chọn tạo giống lúa bằng kỹ thuật đơn bội và kỹ thuật

gen. Theo lý thuyết, từ một cặp lúa lai F1 có thể tạo ra 4.096 kiểu gen đồng hợp khác

nhau tái sinh từ hạt phấn in vitro (Đỗ Năng Vịnh và Phan Phải, 1996). Kỹ thuật nuôi cấy

hạt phấn tách rời hứa hẹn có thể tạo ra vô số các nguồn gen đa dạng cho chọn giống.

ở nước ta, công nghệ đơn bội được áp dụng với hai mục tiêu chính sau:

- Cố định ưu thế lai thông qua việc rút ngắn thời gian tạo giống thuần chủng bằng

phương pháp nuôi cấy bao phấn con lai F1

- Tạo dòng thuần có những đặc tính thích nghi với thụ phấn chéo và mang gen kết

hợp rộng

186

Giáo trình nuôi cấy mô tế bào thực vật

Tại Viện Di truyền Nông nghiệp, phương pháp nuôi cấy bao phấn kết hợp với chọn

dòng biến dị đã tạo ra 50 dòng bất dục đực cảm ứng nhiệt độ (TGMS) mới, trong đó 5

dòng đã được xác định là có tính bất dục ổn định, có ưu thế lai cao khi lai tạo và đang

được sử dụng trong chọn giống lúa lai hai dòng.

Bằng phương pháp nuôi cấy bao phấn đã tạo ra 12 dòng giống thuần có ưu thế lai

gần tương đương con lai F1. Các dòng giống có triển vọng gồm: DT26, DT29, DT32, J1,

AC22, AC23, AC24, AC25... đang được khảo nghiệm. Nhờ nuôi cấy bao phấn lúa có thể

rút ngắn thời gian chọn giống mới xuống từ 4 - 6 thế hệ. Kỹ thuật đơn bội in vitro cũng

đang được triển khai mạnh trong chọn giống ở Viện lúa Đồng bằng Sông Cửu Long, Viện

Công nghệ sinh học, vv...

Hiện nay, công nghệ nuôi cấy bao phấn và hạt phấn tách rời được dùng phổ biến

cho các mục đích sau:

- Cố định ưu thế lai và các gen hữu ích

Thông qua kỹ thuật nuôi cấy bao phấn, người ta có thể cố định ưu thế lai và các

gen hữu ích từ con lai F1 có ưu thế lai cao, làm tăng năng suất lúa (M.S. Swaminathan,

1995; Chen cs., 1978; Narayanan cs., 1996; Siddiq cs., 1994; Rangasamy, 1994, 1996;

Zhu De Yao, 1998). Nuôi cấy bao phấn lúa lai Indica/Indica đã thu được các dòng có

năng suất cao hơn bố mẹ và bằng 93,2% so với con lai F1 (Batachandran cs., 1994).

- Tạo các dòng bất dục đực mới và các dòng mang gen kết hợp rộng cho tạo giống lúa lai

Duy trì tính trạng bất dục đực và khả năng kết hợp của dòng thuần là yếu tố tiên

quyết trong tạo giống lúa lai. Hiện nay, sản xuất lúa lai ở nước ta vẫn phải phụ thuộc rất

lớn vào nhập khẩu giống lai từ Trung Quốc. Để tạo ra các dòng bất dục đực mới, các

dòng B tiềm năng và rút ngắn quá trình tạo giống, người ta đã kết hợp lai, lai xa với nuôi

cấy bao phấn (Dalmacio cs., 1995; Quing and Han, 1990). Kết quả nhiều công trình cho

thấy kỹ thuật nuôi cấy bao phấn của con lai Japonica/Indica, Javanica/Indica là con

đường nhanh và có hiệu quả để phát triển các dòng phục hồi mang gen kết hợp rộng trong

tạo giống lúa lai (Yan J. Q cs., 1996; Virmani, 1996).

Để chọn tạo các dòng bất dục đực nhân với các nền di truyền khác nhau, nuôi cấy

bao phấn con lai F1 mang gen bất dục đực nhân sẽ cho phép tạo ra các dòng thuần bất

dục đực nhân mới chỉ sau một lần nuôi cấy bao phấn (Nin Jin cs., 1997; Q.R. Chu cs.,

1998a, 1998b).

- Lai xa kết hợp với nuôi cấy mô tế bào trong chọn tạo các dòng kháng sâu bệnh

và các điều kiện bất thuận của môi trường: