Chương thu nhận và nuôi cấy phôi in vitro phôi soma

3.1.1. Sự phát sinh phôi soma

Có nhiều tế bào phát sinh tế bào phôi không cần chất kích thích st , có nhiều tế bào cần Auxin để tiến hành phân bào trước khi phát sinh tế bào phôi. Có nhiều tế bào hình thành phôi từ mô sẹo, trong trường hợp này sự phát sinh phôi soma được tiến hành gián tiếp.

Hai danh từ tế bào tiền phôi PEDC ( Preembryogenic determined cell) và tế bào phát sinh phôi IEDC ( induced embryogenic determined cell) dùng để phân loại mô, nhưng thực chất là 1 quá trình tiếp nối nhau, kết thúc sự phát triển là sự hệ thống những tế bào phôi (EC- Embryogenic cell).

Những tế bào ở những mô có quan hệ với sự sinh sản như hạt phấn, chồi mầm có khả năng hệ thống tế bào phôi dễ dàng hơn những tế bào ở những mô trưởng thành. Khi mô có chứa tế bào phôi, kích thích sự phân chia tế bào trong giai đoạn này là cần thiết để duy trì tình trạng phôi và hình thành tế bào phôi soma.

Tế bào sinh phôi có thể hệ thống ở những tế bào bình thường được nuôi cấy trên môi trường có auxin và có thể không có cytokinin. Lượng cytokinin có trong tế bào cao thường phát sinh phôi thấp. Khi một tế bào phôi được thu nhận, sự có mặt của auxin sẽ gây tổn hại đến sự pt bt của phôi. Những nhân tố khác ah đến sự pt của phôi như tỉ lệ đạm amonium và nitrate trong môi trường và pH thấp .. Hay sự lặp đi lặp lại chu kì phát sinh phôi có thể bị phá vỡ do sự giảm hay bỏ hẳn auxin ra khỏi môi trường.

Sự hình thành phôi thông qua 2 con đưòng PEDC và IEDC. Con đường PEDC là con đường phát sinh phôi không qua quá trình tạo mô sẹo và IDEC là con đường thông qua quá trình tạo mô sẹo.

Có 2 bước dẫn đến sự hệ thống phôi:

1. Sự biệt hoá của tế bào có khả năng phát sinh phôi

2. Sự phát triển của những tế bào phôi mới hệ thống.

Như vậy có hai môi trường cần thiết cho nuôi cấy phôi:

1. Môi trường cần cho sự phát sinh tế bào phôi

2. Môi trường cần cho sự phát triển những tế bào này thành những tế bào có khả năng phát sinh phôi.

Bước 1 cần có mặt auxin và bước 2 phải giảm thấp hay không có mặt của auxin. Có hai yếu tố quan trọng trong phát sinh phôi: Auxin và nitrogen.

Phát sinh phôi soma là kiểu mẫu của tính toàn thế, có thể khảo sát toàn bộ tiến trình biệt hoá của tế bào cũng như cơ chế thể hiện tính toàn năng của tế bào thực vật.

3.1.2. Thiết lập hệ thống phát sinh phôi đồng nhất và hiệu suất cao

Một hệ thống thích hợp đã được thiết lập cho mục đích nghiên cứu trên qua việc dùng tế bào dung dịch huyền phù cà rốt. Những cụm tế bào phôi được chọn lọc sau khi lọc qua lưới để loại bỏ những cụm tế bào to và được ly tâm trong dung dịch Ficoll và được cấy chuyển sang môi trường không có auxin và có zeatin (10^-7M). Phát sinh phôi đồng nhất xảy ra từ những cụm tế bào có tần suất khoảng 90% phát sinh phôi. Hệ thống này cho thấy thích hợp để nghiên cứu tiến trình phát sinh phôi từ những cụm tế bào có khả năng phát sinh phôi, được gọi là những cụm tế bào giai đoạn 1. Tuy nhiên từ những cụm tế bào này có thể biệt hoá tạo phôi trong môi trường có auxin và không có chất nào khác, phát sinh phôi có thể ghi nhận được thông qua xác định những cụm tế bào có khả năng phát sinh phôi ở giai đoạn 1. Như vậy tiến trình hình thành những cụm tế bào giai đoạn 1 từ những tế bào đơn rất quan trọng để phân tích tiến trình phát sinh phôi. Một hệ thống được yêu cầu là có tần suất phát sinh phôi cao từ những tế bào đơn.

Những tế bào đơn có kích thước nhỏ, tròn và tế bào chất đậm đặc được gọi là những tế bào giai đoạn 0, thu nhận được qua lọc, rây. Những tế bào giai đoạn 0 được nuôi cấy trên môi trường có 2,4 D (5.10^-8M) trong 6 ngày và được chuyển sang môi trường không có auxin, tế bào phôi hình thành với tần suất cao. Xử lí tế bào trước với auxin cho thấy là cần thiết và zeatin (10^-6M), Manitol (10^-3 M) và 0₂ cao (40%) có tác dụng thúc đẩy phát sinh phôi. Hệ thống này là một hệ thống có hiệu quả cho phép nghiên cứu tiến trình phát sinh phôi soma từ những tế bào đơn. Những tế bào giai đoạn 0 được nuôi cấy trên môi trường không có auxin cho thấy mất khả năng thể hiện tính toàn thế, trong khi ngược lại; những tế bào giai đoạn 0 được nuôi cấy trên môi trường có auxin được cấy chuyển sang môi trường không có auxin và biệt hóa hình thành phôi với tần suất cao, thể hiện được tính toàn thế.

3.2. Tính bất hợp của giao tử trước và sau khi thụ tinh

3.2.1. Tính bất hợp của giao tử trước khi thụ tinh

- Thụ phấn (pollination): Là sự tiếp nhận các hạt phấn từ bao phấn tới núm nhụy để thực hiện thụ tinh ở hoa. Ở thực vật hạt kín có hai phương thức thụ phấn là thụ phấn chéo và tự thụ phấn.

- Thụ tinh (fertilization): Ở thực vật, thụ tinh là sự kết hợp của hai giao tử đực và cái (tinh trùng và noãn) thành hợp tử (phôi, bào tử hoặc hạt) là đặc trưng cơ bản của sinh sản hữu tính, sinh sản lưỡng tính. Ở thực vật hạt kín có phương thức thụ tinh kép.

Trong tự nhiên quá trình thụ phấn của thực vật thường xảy ra theo trình tự sau: hạt phấn chín rơi lên núm nhụy, nảy mầm và tạo ra ống phấn. Ống phấn xuyên dọc theo nhụy và tiếp cận tới noãn. Lúc này hai tinh tử đơn bội (1n) của hạt phấn vào tới noãn và thực hiện quá trình thụ tinh kép: Một tinh tử kết hợp với tế bào noãn đơn bội tạo thành hợp tử nhị bội (2n) sau phát triển thành phôi, tinh tử còn lại kết hợp với tế bào nội nhũ nhị bội tạo ra hợp bào nội nhũ tam bội (3n) để nuôi phôi.

Nếu một hạt phấn lạ (khác loài) rơi lên núm nhụy thì lập tức nhụy sẽ tạo ra một chất ức chế sự phát triển của ống phấn hoặc làm biến dạng ống phấn ngăn cản sự thụ tinh. Đó chính là tính bất hợp giao tử trước khi thụ tinh.

3.2.2. Tính bất hợp giao tử sau khi thụ tinh

Trong một số trường hợp khác, khi hạt phấn của loài lạ rơi lên núm nhụy, ống phấn vẫn mọc bình thường và quá trình thụ tinh xảy ra, nhưng hạt không phát triển được. Nguyên nhân chủ yếu là giữa nội nhũ và phôi đã hình thành một cơ chế ức chế sự phát triển của phôi. Đây là trường hợp hay gặp khi tiến hành lai xa (lai khác loài và khác chi).

3.3. Thụ phấn in vitro

Tính bất hợp của giao tử có thể khắc phục bằng kỹ thuật thụ phấn trong ống nghiệm. Điều kiện cơ bản là phải nuôi cấy thành công bầu quả hay noãn phân lập và chủ động điều khiển quá trình nảy mầm của hạt phấn trong môi trường nuôi cấy vô trùng. Thụ phấn và thụ tinh ở điều kiện in vitro tạo ra cơ hội sản xuất các phôi lai giữa các loài thực vật không thể lai bằng các phương pháp gây giống cây trồng truyền thống. Trong tự nhiên, lai khác chi (intergeneric) và lai khác loài (interspecific) rất khó thành công do có các hàng rào gây trở ngại cho sự sinh trưởng của ống phấn trên núm nhụy hoặc vòi nhụy. Trong những trường hợp như thế cả vòi nhụy hoặc một phần của nó có thể được tách ra và hạt phấn hoặc được đặt trên bề mặt vết cắt bầu quả hoặc chuyển qua lỗ trên thành vòi nhụy đến bầu quả. Kỹ thuật này được gọi là thụ phấn bên trong bầu (intraovarian pollination) và được ứng dụng thành công ở nhiều loài như Papaver somniferum, Eschscholtzia californica, Argemone mexicana và A. ochroleuca. Một hướng khác nhằm vượt qua các hàng rào để ống phấn sinh trưởng là thụ phấn trực tiếp các noãn in vitro (in vitro ovular pollination) hoặc các noãn được tách cùng giá noãn (placenta) gọi là thụ phấn giá noãn in vitro (in vitro placental pollination). Thụ phấn giá noãn cũng đã được ứng dụng thành công để vượt qua tính tự bất hợp (self-in compatibility) ở Petunia axillaris. Các kỹ thuật khác được phát triển nhằm loại bỏ các hàng rào của giai đoạn tiền hợp tử để thụ tinh, bao gồm: thụ phấn nụ (bud pollination), thụ phấn gốc (stub pollination), xử lý nhiệt vòi nhụy, chiếu xạ và thụ phấn tổ hợp.

Phát triển hạt thông qua thụ phấn in vitro các noãn trần được mô tả như là “thụ tinh trong ống nghiệm” (test-tube fertilisation), trong khi quá trình tạo hạt nhờ thụ phấn núm nhụy của nhụy hoa hoàn chỉnh nuôi cấy in vitro được xem như là “thụ phấn in vitro” (in vitro pollination). Ở hai quá trình này, sự thụ tinh của trứng xuất hiện bên trong noãn bởi các giao tử được phân phối nhờ ống phấn. Ngược lại, hiện tượng “thụ tinh trong ống nghiệm” ở các hệ thống động vật đòi hỏi sự dung hợp in vitro của các trứng tách rời nhờ các tinh tử bơi tự do (free floating sperms) còn gọi là giao tử đực. Thực tế, các giao tử đực ở thực vật không bơi tự do mà được phân phối nhờ ống phấn. Thuật ngữ chung “thụ phấn in vitro” được dùng cho thụ phấn noãn (ovular pollination-gắn hạt phấn vào các noãn tách rời), thụ phấn bầu quả (ovarian pollination-gắn hạt phấn vào các bầu tách rời), thụ phấn giá noãn (placental pollination-gắn hạt phấn vào các noãn đính trên giá noãn) và thụ phấn núm nhụy (stigmatic pollination-gắn hạt phấn vào núm nhụy) dưới các điều kiện in vitro.

Thụ phấn trong ống nghiệm nghĩa là thực hiện quá trình tạo hợp tử không phụ thuộc vào cơ thể mẹ. Công việc này bao gồm các bước sau:

- Kích thích hạt phấn nảy mầm.

- Kích thích sinh trưởng ống phấn.

- Nuôi noãn và thụ tinh noãn.

- Nuôi hợp tử thành hạt.

Một thời gian dài phương pháp thụ phấn in vitro chỉ thành công ở một số đối tượng thuộc họ thuốc phiện (Papaveraceae), họ cẩm chướng (Caryophyllaceae) và họ cà (Solanaceae). Ở các họ này do bầu quả chứa nhiều noãn nên tương đối dễ nuôi cấy.

Ở họ Hòa thảo (Poaceae) bầu quả chỉ có một noãn rất khó nuôi cấy, đồng thời hạt phấn cũng khó kích thích nảy mầm. Tuy nhiên, sau gần mười năm tập trung nghiên cứu người ta cũng đã thu được một số kết quả trên các đối tượng hòa thảo; Sladkas và Havel (1976) bước đầu nghiên cứu trên cây ngô (Zea mays); Nitzsche và Hennig (1976) nuôi thành công bầu quả của Lobium thụ phấn với Festuca; Glunewald (1976) thụ phấn in vitro thành công noãn đại mạch bằng hạt phấn của mạch đen (Hordeum) và lúa mì (Triticum).

Каталог: Data -> News -> 388 -> files
News -> Nghị quyết của quốc hội số 23/2003/QH11 ngàY 26 tháng 11 NĂM 2003 VỀ nhà ĐẤT DO nhà NƯỚC ĐÃ quản lý, BỐ trí SỬ DỤng trong quá trình thực hiện các chính sáCH
News -> QuyếT ĐỊnh về việc ban hành Quy định về trang phục đối với Sinh viên Trường Đại học Lạc Hồng
News -> BỘ chính trị ĐẢng cộng sản việt nam
files -> Phần nuôi cấy tế BÀo chương giới thiệu chung và LỊch sử phát triểN
files -> Chương MỘt số phưƠng pháp canh tác hiệN ĐẠI 1 Thủy canh
files -> Phần chuyển gen ở thực vật bậc cao chương MỞ ĐẦU
files -> Chương nuôi cấy tế BÀo và chọn dòng tế BÀo nuôi cấy tế bào đơn
files -> Chương những khái niệm cơ BẢn học thuyết tế bào

tải về 0.6 Mb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn: