Nghiên Cứu Nhân Giống Keo Lai Nhân Tạo Mới Được Chọn Tạo Bằng Phương Pháp Nuôi Cấy Mô Tế Bào

ĐẶT VẤN ĐỀ

Gần đây, Trung tâm nghiên cứu giống cây rừng - Viện khoa học Lâm

nghiệp Việt nam đã chọn, tạo được một số dòng Keo lai mới. Đó là những

giống có sinh trưởng nhanh trên nhiều điều kiện lập địa ở nước ta và có tiềm

năng bột giấy lớn. Tuy vậy, khó khăn nhất đối với các giống này là có hiện

tượng phân ly hữu tính nên cây con thực sinh không có đầy đủ các đặc điểm

tốt ở cây mẹ. Để phát triển ra sản xuất đại trà đòi hỏi phải có một phương

pháp nhân giống sinh dưỡng thích hợp.

Trong các phưong pháp nhân giống sinh dưỡng thì nuôi cấy mô - tế bào

là phương pháp khá phổ biến hiện nay để nhân nhanh các giống lai cung cấp

cơ quan sinh dưỡng. Cây nuôi cấy mô thường được trẻ hoá cao độ nên có thời

kỳ non trẻ kéo dài và có bộ rễ phát triển gần giống như cây mọc từ hạt. Nhân

giống bằng nuôi cấy mô - tế bào còn có hệ số nhân cao hơn nhân giống bằng

hom và ít phụ thuộc vào điều kiện thời tiết bên ngoài. Từ một cụm chồi sạch

bệnh ban đầu, sau một năm nuôi cấy liên tục có thể sản xuẩt hàng triệu cây

con. Vì thế, nhiều cơ sở sản xuất cây giống ở các tỉnh đã đầu tư trang thiết bị

để có thể sản xuất cây cấy mô trên quy mô công nghiệp. Sự đầu tư đó đã tạo

tiền đề tốt cho việc đột phá về công nghệ nhân giống cây trồng, tạo ra cuộc

cách mạng về năng suất và chất lượng nhờ phát triển trồng rừng bằng dòng vô

tính.

Hiện nay, mặc dù kỹ thuật nuôi cấy mô Keo lai đã được biết và quảng

bá rộng rãi nhưng việc áp dụng chúng để nhân giống các dòng mới được chọn

tạo không phải là vấn đề đơn giản. Cũng như các phương pháp nhân giống

sinh dưỡng khác, ảnh hưởng của yếu tố di truyền ở cây mẹ đến kết quả nuôi

cấy đòi hỏi xây dựng quy trình kỹ thuật riêng cho từng dòng hoặc cho một số

dòng có quan hệ di truyền gần gũi. Yêu cầu về trang thiết bị, kinh phí để thực

hiện nghiên cứu và kinh nghiệm của đội ngũ vận hành dây chuyền nuôi cấy

cũng là một chiều kích đáng kể hạn chế sự khám phá quy trình mới của một

số cơ sở nuôi cấy mô - tế bào thực vật ở nước ta hiện nay.

Đề tài “Nghiên cứu nhân giống Keo lai nhân tạo mới chọn tạo bằng

phương pháp nuôi cấy mô” được đặt ra nhằm góp phần giải quyết các vấn đề

trên và tạo thêm điều kiện thuận lợi để phát triển các giống lai mới được chọn

tạo ra sản xuất đại trà.

PHẦN I

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Cơ sở khoa học của nhân giống bằng nuôi cấy mô tế bào

Nhân giống bằng nuôi cấy mô - tế bào là phương pháp nhân giống được

thực hiện bằng nuôi cấy cơ quan, mô ( thậm chí là tế bào) trong môi trường

dinh dưỡng đặc biệt hoàn toàn vô trùng và được kiểm soát. Vì vật liệu nuôi

cấy thường rất nhỏ và thực hiện trong môi trường nhân tạo nên phương pháp

nhân giống này còn được gọi là vi nhân giống (Micropropagation) hay nhân

giống in vitro.

Tinh toàn năng (Totipotence) của tế bào được coi là nền tảng của việc

nuôi cấy. Điều này được nhà thực vật học ngưòi Đức Haberlandt đề xuất lần

đầu tiên vào năm 1902. Ông cho rằng mỗi tế bào bất kỳ của cơ thể sinh vật

nào cũng mang toàn bộ thông tin di truyền cần thiết và đầy đủ về cá thể đó.

Khi gặp điều kiện thích hợp, mỗi tế bào đều có thể phát triển thành một cá thể

hoàn chỉnh. Giả thuyết đó đến nay đã được thực nghiệm chứng minh trên

nhiều loài thực vật bậc cao.

Sự phân hoá và phản phân hoá cũng là cơ sở quan trọng trong nuôi cấy

mô - tế bào. Cơ thể thực vật trưởng thành là một thể thống nhất bao gồm

nhiều cơ quan chức năng, tất cả các loại tế bào đó đều có nguồn gốc từ tế bào

phôi sinh và được tạo nên bởi quá trình phân hóa. Đó là sự chuyển các tế bào

phôi sinh thành các tế bào mô chuyên hoá, đảm nhận các chức năng khác

nhau trong cơ thể.

Tuy nhiên, khi tế bào đã phân hoá thành các mô chức năng chúng

không hoàn toàn mất đi khả năng phân chia của mình. Nếu tách một tế bào

hoặc một nhóm tế bào ra khỏi cơ thể và nuôi cấy chúng trong những điều kịên

môi trường thích hợp, chúng lại quay trở lại dạng tế bào phôi sinh ban đầu và

lại có khả năng phân chia mạnh mẽ và phân hóa để tái sinh cây hoàn chỉnh.

Quá trình này gọi là phản phân hoá. Sự phân hoá và phản phân hoá được biểu

thị bằng sơ đồ:

Về bản chất, sự phân hoá và phản phân hoá tế bào là một quá trình hoạt

hoá gen. Tại một thời điểm nào đó trong qúa trình phát triển cá thể, có một số

gen được hoạt hoá (trước đó bị ức chế) giúp cơ thể biểu hiện tính trạng mới,

một số gen khác lại bị đình chỉ hoạt động.

Mặt khác, khi tế bào nằm trong một khối mô của cơ thể thường bị ức

chế bởi các tế bào xung quanh nên không thể biểu hiện các đặc tính mới. Nếu

các tế bào này đựơc tách riêng rẽ và gặp điều kiện môi trường thuận lợi thì bộ

gen được hoạt hoá, quá trình phân hoá và phản phân hoá đựơc xảy ra theo một

chương trình đã được định sẵn trong genom.

1.2. Các giai đoạn chính trong quá trình nuôi cấy in vitro

1.2.1. Giai đoạn chuẩn bị

Giai đoạn này được xem như một bước thuần hoá vật liệu nuôi cấy. Vật

liệu nuôi cấy (cây giống) được đưa ra khỏi nơi phân bố tự nhiên hoặc ra khỏi

các khu khảo nghiệm để chúng thích ứng với môi trường mới, giảm bớt nguồn

bệnh và tạo điều kiện chủ động về nguồn mẫu vật cho công tác nuôi cấy.

Trong điều kiện cần thiết có thể tác động các biện pháp trẻ hoá vật liệu nhân

giống hoặc thụ phấn nhân tạo cho những loài rất khó thụ phấn trong điều kiện

tự nhiên.

1.3.2. Giai đoạn khử trùng mẫu, cấy khởi động

Mục tiêu của giai đoạn này là tạo được mẫu sạch và non trẻ cho các

giai đoạn nuôi cấy tiếp theo nên cần đảm bảo tỷ lệ mô nhiễm thấp, tỷ lệ sống

cao, mô tồn tại và sinh trưởng tốt. Bộ phận của cây được chọn làm mẫu cấy

phụ thuộc vào hình thức nhân giống thích hợp cho từng loài cây và đặc biệt

đúng giai đoạn phát triển. Đỉnh sinh trưởng và chồi bên được sử dụng ở hầu

Tế bào phôi

sinh

Phân hóa tế bào

Tế bào chuyên

hóa

Tế bào giãn

Phản phân hóa