Giáo trình CN nuôi cấy mô tế bào thực vật - Chương 7 docx

233

Giáo trình nuôi cấy mô tế bào thực vật

Chương 7. NUÔI CẤY TẾ BÀO VÀ CHỌN DÒNG TẾ BÀO

7.1. Nuôi cấy tế bào đơn

Bản thân mỗi tế bào thực vật là một đơn vị độc lập, nó chứa đựng tất cả những

thông tin di truyền đặc trưng của cơ thể từ đó nó sinh ra. Cho nên mỗi tế bào có thể xây

dựng lại toàn bộ cơ thể mới nhờ tính toàn thế. Thực vật bậc cao là một nguồn cung cấp

các hợp chất hóa học và dược liệu rất quan trọng. Tuy nhiên trong những năm gần đây

sản lượng các thực vật đó rất khó đảm bảo ở mức ổn định do hậu quả của một số yếu tố

như:

- Điều kiện tự nhiên không thuận lợi.

- Chi phí lao động ngày càng tăng.

- Khó khăn kỹ thuật và kinh tế trong trồng trọt.

Phương pháp nuôi cấy tế bào dịch huyền phù (dịch lỏng) của thực vật có khả năng

góp phần giải quyết những khó khăn trên.Những tế bào trải qua quá trình nuôi cấy và

sinh trưởng trong dịch huyền phù gọi là dòng tế bào. Dòng tế bào có những đặc điểm sau:

- Khả năng tách tế bào cao

- Phát sinh hình thái đồng nhất

- nhân to và tế bào chất đậm đặc

- Nhiều hạt tinh bột

- Có những dẫn liệu tạo cơ quan

- Có khả năng nhân đôi trong 24-72 giờ

- Mất tính toàn thế

- Tăng mức đa bội thể

Dịch huyền phù được tạo ra do sự nuôi cấy một mảnh mô sẹo không có khả năng

biệt hóa, trong môi trường lỏng và được chuyển động trong suốt thời gian nuôi cấy.Có

thể nuôi cấy một mảnh mô biệt hóa vào trong môi trường mặc dù thời gian nuôi cấy sẽ

kéo dài nhưng những tế bào nuôi cấy sẽ ở trạng thái tự do. Tuy nhiên không có dịch

huyền phù nào chỉ có những tế bào đơn. Các tế bào liên kết với kích thước khác nhau, các

tế bào đang phân chia và những tế bào chết. Danh từ xốp (friability) dùng để chỉ những

tế bào tách rời nhau sau khi phân chia.

Mức độ tách rời tế bào phụ thuộc khả năng tạo nhiều tế bào xốp và được điều

khiển bởi môi trường. Tăng tỉ lệ Cytokinin/ Auxin sẽ sản xuất nhiều tế bào xốp.

234

Giáo trình nuôi cấy mô tế bào thực vật

Cần có một lượng mô sẹo ban đầu thích hợp là 2-3 g/cm3

. Khi mô sẹo được cấy

vào dịch lỏng ta có ngay giai đoạn Lag-phase. Đây là giai đoạn đầu tiên cho đến khi có

tín hiệu phân chia đầu tiên, sau đó là giai đoạn Exponential-phase và Linear-phase; là giai

đoạn tế bào phân chia, tế bào tăng số lượng và tăng quần thể nhanh. Sau cùng là giai đoạn

Stationary-phase là giai đoạn tế bào không phân chia, lượng tế bào sinh ra và chết đi bằng

nhau. Sau cùng là giai đoạn suy vong.

Những tiến bộ của kỹ thuật này trong những năm gần đây đã được nhiều công

trình tổng kết. Nuôi cấy tế bào thực vật trong điều kiện in vitro để sản xuất các chất tự

nhiên có một số ưu điểm sau:

- Các tế bào thực vật có thể được nuôi cấy trong các điều kiện nhân tạo mà không

phụ thuộc vào thời tiết và địa lý. Không cần phải vận chuyển và bảo quản một số lượng

lớn các nguyên liệu thô.

- Có thể kiểm soát chất lượng và hiệu suất của sản phẩm bằng cách loại bỏ các trở

ngại trong quá trình sản xuất thực vật, như là chất lượng của nguyên liệu thô và sự đồng

nhất giữa các lô sản xuất.

- Một số sản phẩm trao đổi chất có thể được sản xuất từ nuôi cấy dịch huyền phù

có chất lượng cao hơn trong cây hoàn chỉnh.

- Một số sản phẩm trao đổi chất có thể được sản xuất từ nuôi cấy dịch huyền phù

có chất lượng cao hơn trong cây hoàn chỉnh.

Thách thức lớn nhất đối với công nghệ tế bào thực vật là sự ổn định cho phép

nuôi cấy tế bào thực vật trên quy mô lớn và đạt hiệu suất tối đa cho sự tích lũy và sản

xuất các hợp chất tự nhiên (hay còn gọi là các sản phẩm thứ cấp). Điều này có thể thực

hiện bằng cách chọn lọc các kiểu gen thích hợp và các dòng tế bào có sản lượng cao, xây

dựng các công thức môi trường dinh dưỡng hợp lý để nuôi cấy tế bào, thiết kế và vận

hành các hệ thống nuôi cấy tế bào (bioreactor) hiệu quả. Chúng ta cũng có thể sử dụng

kinh nghiệm và kiến thức có được từ nuôi cấy vi sinh vật để áp dụng cho nuôi cấy tế bào

thực vật. Tuy nhiên, tế bào thực vật và vi sinh vật có một số đặc điểm khác nhau, vì thế

cần phải cải biến và điều chỉnh các điều kiện nuôi cấy cũng như cấu hình của nồi phản

ứng (bioreactor) để tìm được các yêu cầu đặc thù của nuôi cấy tế bào thực vật.