Nghiên Cứu Tạo Mô Sẹo Và Tái Sinh Invitro Cây Dầu Mè Jatropha Curcas L Qua Phôi Soma Từ Mảnh Lá

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA LÂM HỌC

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU TẠO MÔ SẸO VÀ TÁI SINH IN VITRO CÂY

DẦU MÈ (Jatropha curcas L.) QUA PHÔI SOMA TỪ MẢNH LÁ

NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

MÃ SỐ : 307

Giáo viên hướng dẫn: ThS. Hồ Văn Giảng

ThS. Nguyễn Thị Thu Hằng

Sinh viên thực hiện : Đào Thị Toan

Khoá học : 2005 – 2009

Hà Nội - 2009

LỜI CẢM ƠN

Nhằm đánh giá chất lượng học tập của sinh viên và để hoàn tất chương

trình đào tạo sinh viên của trường Đại học Lâm nghiệp, được sự đồng ý của Ban

Chủ nhiệm Khoa Lâm học, bộ môn Giống và Công nghệ sinh học, tôi tiến hành

thực hiên đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu tạo mô sẹo và tái sinh in vitro cây Dầu mè

(Jatropha curcas L.) qua phôi soma từ mảnh lá”, dưới sự hướng dẫn của ThS. Hồ

Văn Giảng và ThS. Nguyễn Thị Thu Hằng – Trung tâm Giống và Công nghệ sinh

học –Trường Đại học Lâm nghiệp.

Sau thời gian thực tập với tinh thần làm việc khẩn trương và tích cực, đến nay

khoá luận đã cơ bản hoàn thành. Nhân dịp này, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu

sắc đến ThS. Hồ Văn Giảng và ThS. Nguyễn Thị Thu Hằng là những người thầy đã

tận tình hướng dẫn, chỉ bảo tôi trong suốt quá trình thực hiện khoá luận.

Trong quá trình thực tập, tôi được sự giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi nhất

của các thầy cô giáo trong Trung tâm Giống và Công nghệ sinh học – Khoa Lâm

học, các cán bộ viên chức thuộc trung tâm Giống và Công nghệ sinh học – Trường

Đại học Lâm nghiệp. Ngoài ra, từ ngày đầu thực hiện khóa luận tốt nghiệp tôi đã

nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của KS. Đỗ Quang Trung - cán bộ Trung tâm, qua

đây, tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu đó.

Khóa luận hoàn thành không thể không kể đến sự giúp đỡ về mặt tinh thần

của người thân và bạn bè. Những người luôn bên tôi, động viên khích lệ, giúp tôi

hoàn thành khóa luận của mình.

Xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên

Đào Thị Toan

1

MỞ ĐẦU

Xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu về năng lượng ngày càng tăng. Trong

khi đó, nguồn tài nguyên, nhiên liệu của thế giới không phải là vô tận. Theo dự

báo của các nhà khoa học, đến khoảng năm 2050 – 2060, nếu không tìm được

nguồn năng lượng mới thay thế nguồn năng lượng vẫn sử dụng (xăng, dầu mỏ),

thế giới có thể lâm vào khủng hoảng do thiếu năng lượng nghiêm trọng [25]. Vì

lý do đó, các nhà khoa học đã nỗ lực tìm kiếm những nhiên liệu mới thay thế,

trong đó có nhiên liệu sinh học (biofuel). Nhiên liệu sinh học là nguồn năng

lượng được chiết suất từ nguyên liệu thực vật như: mía đường, lúa gạo, ngô, cải

dầu, hướng dương, đậu nành, bông, dầu cọ… Gần đây người ta còn tách chiết

được diesel sinh học từ cây Dầu mè (Thái Xuân Du, 2006).

Theo thống kê năm 2006, hàng năm nước ta phải dùng hàng tỷ đô la Mỹ

để nhập nhiên liệu có nguồn gốc dầu mỏ phục vụ cho giao thông vận tải và

các nhu cầu khác [25]. Do đó, nếu tìm được nguồn nhiên liệu thay thế trong

nước thì hàng năm sẽ tiết kiệm được số ngoại tệ rất lớn. Để đạt được mục tiêu

đó, việc gây trồng các loài cây cung cấp nhiên liệu sinh học và nghiên cứu

công nghệ chiết suất, chế biến loại nhiên liệu này là việc làm rất có ý nghĩa.

Trong số các loài cây cung cấp nhiên liệu sinh học, Dầu mè (Jatropha) là

loài cây đa mục đích: ngoài giá trị cung cấp sản phẩm chính là diesel sinh học

Dầu mè còn được dùng làm thuốc chữa trị một số bệnh [24]. Hạt Dầu mè

chứa từ 4 - 40 % dầu nhớt với hàm lượng các chất hydrocacbon lỏng cao và

có thể sử dụng trực tiếp để vận hành các động cơ chạy bằng diesel. Mặt khác,

có thể trộn dầu cây Dầu mè với nguyên liệu diesel để tạo ra nhiên liệu diesel

sinh học. Dầu được chiết suất từ cây Dầu mè là nguồn nhiên liệu sạch, giúp

giảm thiểu lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính, đặc biệt không có lưu huỳnh

nên rất thân thiện với môi trường, có độ nhớt cao và giảm hao mòn động cơ.

Quá trình tinh chế dầu từ cây Dầu mè thô thành các sản phẩm diesel sinh học

tạo ra các sản phẩm phụ là glycerine - một chất rất cần thiết cho công nghiệp

2

mỹ phẩm, công nghiệp dược phẩm và công nghiệp thực phẩm [25].

Trong những năm gần đây, Dầu mè là đối tượng được rất nhiều nước

quan tâm, nghiên cứu theo nhiều hướng khác nhau như: nghiên cứu kỹ thuật

gây trồng, nhân giống, nghiên cứu phương pháp làm tăng năng suất chất

lượng quả và hạt, nghiên cứu công nghệ chế biến và sử dụng sản phẩm…

Giống Dầu mè cho năng suất cao, chất lượng tốt có thể được tạo ra bằng kỹ

thuật chuyển gen, chọn dòng tế bào thông qua nuôi cấy in vitro… Một trong

những vật liệu cho các nghiên cứu đó là mô sẹo, do đó việc nghiên cứu tạo

mô sẹo và tái sinh cây từ mô sẹo là rất có ý nghĩa.

Trên cơ sở thực tiễn đó, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tạo mô

sẹo và tái sinh in vitro cây Dầu mè (Jatropha curcas L.) qua phôi soma từ

mảnh lá”.

3

Chƣơng 1

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Khái niệm và cơ sở khoa học của phƣơng pháp nuôi cấy mô -tế bào thực vật

1.1.1. Khái niệm

Nhân giống bằng nuôi cấy mô tế bào thực vật, hay còn gọi vi nhân

giống là phương pháp sản xuất hàng loạt cây con từ các bộ phận của cây (cơ

quan, mô, tế bào) bằng cách nuôi cấy chúng trong ống nghiệm ở điều kiện vô

trùng tuyệt đối với môi trường thích hợp và được kiểm soát.

Thuật ngữ “nuôi cấy mô tế bào thực vật” hay “nuôi cấy in vitro” là khái

niệm chỉ tất cả các loại cơ quan, mô và tế bào được nuôi cấy ở điều kiện vô

trùng, bao gồm: nuôi cấy cây, nuôi cấy cơ quan, nuôi cấy phôi, nuôi cấy mô,

nuôi cấy tế bào đơn lẻ, nuôi cấy tế bào trần [1].

1.1.2. Cơ sở khoa học của phƣơng pháp nuôi cấy mô - tế bào

* Tính toàn năng (totipotence)

Năm 1902, lần đầu tiên nhà thực vật học người Đức - Haberlandt đã

đưa ra quan niệm: “Mỗi tế bào bất kỳ (đã biệt hoá) lấy từ một cơ thể thực vật

đều có khả năng tiềm tàng để có thể phát triển thành một cơ thể hoàn chỉnh”.

Theo quan niệm của sinh học hiện đại thì mỗi tế bào riêng rẽ đã biệt hoá đều

chứa thông tin di truyền (ADN) cần thiết của cơ thể đó, nếu gặp điều kiện

thích hợp thì mỗi tế bào đều có khả năng phát triển thành một cơ thể hoàn

chỉnh, đó là tính toàn năng của tế bào thực vật.

Tính toàn năng của tế bào chính là cơ sở lý luận của phương pháp nuôi

cấy mô - tế bào thực vật. Cho đến nay, con người đã hoàn toàn chứng minh được

khả năng tái sinh một cơ thể thực vật hoàn chỉnh từ một tế bào riêng rẽ [1].

* Sự biệt hoá và phản biệt hóa tế bào

Cơ thể thực vật trưởng thành là một chỉnh thể thống nhất bao gồm

nhiều cơ quan chức năng khác nhau, trong đó có nhiều loại tế bào khác nhau

4

thực hiện các chức năng cụ thể khác nhau. Tuy nhiên, tất cả các loại tế bào đó

đều bắt nguồn từ tế bào phôi sinh.

Sự biệt hoá tế bào là sự chuyển hoá các tế bào phôi sinh thành các tế

bào của mô chuyên hoá đảm nhận các chức năng khác nhau của cơ thể.

Quá trình này gồm có các giai đoạn:

- Sự phân chia tế bào: Quá trình phân chia tế bào xảy ra trong mô phân

sinh làm cho số lượng tế bào tăng lên một cách đáng kể.

- Sự dãn tế bào: Tế bào dãn ra cả về chiều ngang và chiều dọc làm tăng

kích thước của từng cơ quan nói riêng và toàn bộ cơ thể nói chung. Sau hai

giai đoạn này, tế bào phân hoá thành các mô có chức năng riêng biệt, đảm

nhận các vai trò khác nhau trong cùng một cơ thể sống. Tuy nhiên, khi tế bào

biệt hoá thành các mô chức năng thì chúng không hoàn toàn mất đi khả năng

phân chia của mình. Trong một điều kiện nhất định nào đó các tế bào này lại

có thể trở thành dạng tế bào phôi sinh để tiếp tục quá trình phân chia cho ra

các tế bào mới. Đây chính là quá trình phản biệt hoá tế bào.

Quá trình biệt hoá và phản biệt hoá tế bào có thể biểu thị như sau:

Biệt hoá tế bào

Tế bào phôi sinh Tế bào dãn Tế bào chuyên hoá

Phản biệt hoá tế bào

Sơ đồ 1.1: Quá trình biệt hoá và phản biệt hoá tế bào

Về bản chất thì sự biệt hoá và phản biệt hoá là kết quả của quá trình điều

hoà hoạt hoá gen. Tại một thời điểm nào đó trong quá trình phát triển cá thể,

có một số gen bị ức chế được hoạt hoá trở lại để tạo ra tính trạng mới, một số

gen khác lại bị đình chỉ hoạt động. Điều này xảy ra theo một chương trình đã

được mã hoá trong cấu trúc phân tử ADN ở mỗi tế bào. Mặt khác, khi tế bào

nằm trong một khối mô của cơ thể, nó thường bị ức chế bởi các tế bào ở xung