Nuôi cấy mô tế bào thực vật [Plant tissue culture] là tổng hợp những kỹ thuật được sử dụng để duy trì và nuôi cấy các tế bào, mô hoặc cơ quan thực vật [rễ, chồi,…] hoặc cơ thể thực vật hoàn chỉnh trong điều kiện vô trùng trên môi trường nuôi cấy giàu dinh dưỡng với những thành phần đã xác định hoặc chưa xác định.
Nuôi cấy mô tế bào thực vật có rất nhiều ứng dụng khác nhau, trong đó ứng dụng nổi bật nhất và đạt được kết quả thương mại lớn nhất là nhân giống in vitro [hay còn gọi là vi nhân giống – micropropagation].
Quá trình nhân giống cây trồng bằng nuôi cấy mô có thể bằng đầu bằng hầu hết những nguồn mẫu khác nhau: hạt, lá, hoa, quả, củ, rễ, thân, phôi,… thường được chia thành 4 giai đoạn [Hình 1]:
- Tạo vật liệu khởi đầu
- Tái sinh và nhân nhanh chồi [đôi lúc giai đoạn này được chia nhỏ hơn]
- Ra rễ tạo cây in vitro hoàn chỉnh
- Huấn luyện cây in vitro thích nghi với điều kiện tự nhiên
Hình 1. Quá trình nhân giống cây trồng bằng nuôi cấy mô
Mỗi giai đoạn của nuôi cấy mô đều có những khó khăn, rào cản riêng. Trong đó, giai đoạn tạo vật liệu khởi đầu đóng vai trò then chốt [input của một quá trình], giúp tạo ra nguồn mẫu sạch cho các thí nghiệm tiếp theo.
Thông thường, cây sống ở ngoài điều kiện tự nhiên thường có các yếu tố như virus, vi khuẩn, nấm, tuyến trùng, côn trùng,… sống bám bề mặt hoặc nội sinh trong mô. Với hầu hết các thí nghiệm, các nhà khoa học đã sử dụng chất sát trùng để khử trùng bề mặt mẫu [Surface sterilization of explants]. Nếu việc khử trùng bề mặt không hiệu quả, nấm, nấm men và vi khuẩn có thể đi vào mẫu nuôi cấy in vitro.
Nguyên nhân là do một số lượng lớn vi khuẩn và nấm hoại sinh trên mô cấy làm giảm hiệu quả khử trùng ban đầu.
Hiệu quả tạo vật liệu khởi đầu phụ thuộc vào đặc điểm mẫu, tuổi mẫu, vị trí lấy mẫu,… ví dụ như vỏ cây sần sùi thì rất khó để khử trùng bề mặt do nó tồn tại nhiều kẽ để mầm bệnh trú ẩn – nơi mà chất sát trùng không chạm tới. Thông thường, mẫu được lấy từ: [1] Mô thực vật tiếp xúc hoặc gần đất; [2] Cây sinh trưởng vùng nhiệt đới trên những cánh đồng thì thường là khó hoặc có khi không thể khử trùng được.
Hầu hết các phòng thí nghiệm sử dụng natri hypochlorite [NaOCl] hoặc canxi hypochlorite [Ca[OCl]2] hoặc chất tẩy trắng thương mại để khử trùng bề mặt. Tác động hoá học của chất tẩy trắng trong gia đình là hypochlorous acid [HOCl], chất mà có khả năng oxi hoá rất mạnh. HOCl không phân ly thành các phân tử trái dấu gấp 100 lần hoạt động chấtkháng sinh hơn sự điện ly hypochlorite [OCl+]. Hoạt động diệt khuẩn của dung dịch hypochlorite phụ thuộc vào pH. Nhiều chất hoá học khác như thuốc kháng sinh, HgCl2, thuốc diệt nấm cũng được sử dụng để khử trùng bề mặt mẫu cấy. Nồng độ và thời gian khử trùng các chất này thì khác nhau và phụ thuộc vào loại và kích thước của mẫu, chúng ta có thể tìm thấy trong nhiều tài liệu. Mặc dù, nhiều tác giả gợi ý rằng chỉ các mô thực vật ở bên ngoài tiếp xúc với hoá chất mới được tẩy độc. Điều đó là hiển nhiên, vì thế sự thành công của việc khử trùng chỉ có thể đạt được nếu mô khử trùng cái mà không tiếp xúc với hoá chất không chứa các yếu tố gây nhiễm.
Có thể thấy sự đột ngột xuất hiện các vi khuẩn gây nhiễm phát triển mạnh ở giai đoạn sau trong nuôi cấy in vitro [sau một vài môi trường hay trong khi bén rễ] chúng được quy là yếu tố gây nhiễm được đi theo nguyên liệu thực vật ban đầu. Nếu nuôi cấy không thể loại bỏ yếu tố gây nhiễm [ví dụ không thể làm sạch cây nguyên liệu ban đầu mà chúng có sẵn yếu tố gây nhiễm hoặc sự nhiễm chỉ được phát hiện khi một số lượng lớn cây được sản xuất]. Tuy nhiên, có thể loại bỏ các yếu tố gây nhiễm bởi sự kết hợp chất kháng sinh vào trong môi trường nuôi cấy. Nhiều tác giả khác nhau đã mô tả những kháng sinh nhạy cảm với vi khuẩn đã làm chúng bị tiêu diệt từ nuôi cấy mô thực vật hoặc có thể thêm chất kháng sinh vào môi trường nuôi cấy để khống chế và loại bỏ vi khuẩn gây nhiễm.
Hình 2. Rệp sống sót [khoanh tròn đỏ] sau khi khử trùng mẫu đốt thân
Hình 3. Đốt thân cây hoa cúc tái sinh chồi, không nhiễm bệnh sau khi khử trùng bề mặt
Viện Nghiên cứu Khoa học và Ứng dụng trường ĐHSP Hà Nội 2 đã xây dựng quy trình tạo vật liệu khởi đầu cho nuôi cấy mô hiệu quả cao đối nhiều loại cây hoa, cây nông nghiệp, cây dược liệu quan trọng.
- Cây hoa: 21 giống hoa cúc thương mại [Chrysanthemum] được trồng phổ biến ở Mê Linh-Hà Nội, 8 giống hoa đồng tiền [loại cao, loại lùn] [Gerbera sp.], 6 giống hoa cẩm chướng [Dianthus caryophyllus],…
- Cây nông nghiệp: cây su su, cây sắn
- Cây dược liệu: cây đinh lăng, cây bìm bịp, cây hoàng tinh hoa đỏ, cây tam thất, sâm Ngọc Linh,…
Để đáp ứng yêu cầu của nền nông nghiệp công nghệ cao trong cuộc cách mạng 4.0 chúng tôi sẵn sàng hợp tác, nhận đặt hàng, chuyển giao với các tổ chức, cá nhân có nhu cầu ứng dụng và phát triển nuôi cấy mô thực vật.
TS. La Việt Hồng - ThS. Ong Xuân Phong
Tags: