Tiểu luận Nhân giống cây trồng in vitro - Nguyễn Thị Vân Anh

Nội dung text: Tiểu luận Nhân giống cây trồng in vitro - Nguyễn Thị Vân Anh

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA: CƠNG NGHỆ SINH HỌC TIỂU LUẬN ĐỀ TÀI: " NHÂN GIỐNG CÂY TRỒNG IN VITRO" Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Thị Lý Anh Nhĩm sinh viên thực hiện: 1.Nguyễn Thị Vân Anh 2.Phạm Thị Dung 3.Chu Thùy Dương 4.Ngơ Thị Hồng Giang 5.Nguyễn Thị Hịa (510245) 6.Nguyễn Thị Hương (510248) 7.Nguyễn Thị Liên (510265) 8.Vũ Thị Vĩnh HÀ NỘI - 2/2009
2. MỤC LỤC: 1. Đặt vấn đề 2. Nội dung 2.1. Khái niệm nhân giống in vitro 2.2. Các phương pháp nhân giống vơ tính 2.3. Quy trình nhân giống in vitro 2.4. Ứng dụng nhân nhanh in vitro 2.5. Quy trình nhân giống in vitro trên cây chuối 2.6. Khĩ khăn của kỹ thuật nhân giống in vitro 3. Kết luận
3. 1. Đặt vấn đề: Trong chiến lược phát triển nơng nghiệp hiện nay, việc nhân nhanh giống cây trồng bằng in vitro nhằm sản xuất giống cây trồng cĩ chất lượng cao, sạch bệnh ngày càng được quan tâm và cĩ nhiều thành tựu đáng kể.
4. 1. Đặt vấn đề: • Trên thế giới: Giống cây trồng , vật nuơi nhân vơ tính và chuyển gen mang những đặc điểm nơng sinh quí giá mà các phương pháp truyền thống khơng tạo ra được là một trong những mục tiêu hàng đầu của quá trình phát triển cơng nghệ sinh học của nhiều nước cơng nghiệp trên thế giới
5. 1. Đặt vấn đề: • Việt Nam: Cơng nghệ nuơi cấy mơ tế bào thực vật đã được du nhập từ những năm 1960 tại miền Nam và vào đầu những năm 1970 tại miền Bắc. Tuy nhiên chỉ từ cuối những năm 1980 trở lại đây cơng nghệ nuơi cấy mơ - tế bào mới phát triển mạnh mẽ và nhanh chĩng, nhiều phịng thí nghiệm, nghiên cứu đã được xây dựng và triển khai ở hầu khắp các tỉnh thành trong cả nước. Lĩnh vực áp dụng rộng rãi cơng nghệ nuơi cấy mơ - tế bào thực vật là lĩnh vực nhân giống, bảo quản nguồn gen cây trồng.
6. 1. Đặt vấn đề: • Sản xuất chuối xuất khẩu
7. 1. Đặt vấn đề: • Sản xuất giống dứa mới phục vụ chế biến, xuất khẩu
8. 1. Đặt vấn đề: Sản xuất hoa thương mại
9. 2. Nội dung 2.1.Khái niệm nhân giống in vitro: • Nuơi cấy mơ tế bào thực vật (nuơi cấy in vitro) là phạm trù khái niệm để chỉ chung cho tất cả các loại nuơi cấy nguyên liệu thực vật hồn tồn sạch các vi sinh vật trên mơi trường dinh dưỡng nhân tạo trong điều kiện vơ trùng • Nhân giống in vitro là quá trình sản xuất một lượng lớn cây hồn chỉnh từ các bộ phận, cơ quan như chồi, mắt ngủ, vảy củ, đoạn thân, lá của cây mẹ ban đầu thơng qua kĩ thuật nuơi cấy in vitro
10. 2.2. Các phương pháp nhân giống vơ tính Nhân giống vơ tính cĩ 5 phương pháp: Tách cây, chiết cành, giâm cành,ghép cành và nuơi cấy mơ. • Tách cây: Đào cây lên, bỏ đất để lộ rễ, cắt rời các bộ phận rễ cây con từ cây mẹ, hoặc khơng đào hết cây mẹ lên mà chỉ đào bên cạnh rồi cắt lấy cây con đem trồng.
11. 2.2. Các phương pháp nhân giống vơ tính • Chiết cành là phương pháp nhân giống vơ tính cây trồng bằng cách cho một cành hay một đoạn cành ra rễ trên cây, sau đĩ tách khỏi cây mẹ, đem trồng thành cây mới
12. 2.2. Các phương pháp nhân giống vơ tính • Phương pháp giâm hom cĩ: giâm cành, giâm lá, giâm chồi và giâm rễ. Trong đĩ giâm cành tốc độ sinh sản nhanh hơn, hiệu quả tốt hơn cả.
13. 2.2. Các phương pháp nhân giống vơ tính • Phương pháp ghép cành là lấy mơ từ một phần cây (cành hoặc chồi ) nối ghép vào một cây khác (gọi là gốc ghép).
14. 2.2. Các phương pháp nhân giống vơ tính Ưu, nhược điểm của các phương pháp trên • Ưu điểm: • Nhược điểm: - Đơn giản, dễ làm - Hệ số nhân giống thấp - Chi phí thấp - Cây con khơng đảm bảo - Sử dụng phổ biến sạch bệnh virus - Phụ thuộc vào mùa vụ - Tốn cơng lao động, đất đai và thời gian - Một số cây trồng khơng áp dụng được - Cây giống dễ bị thối hố qua một số thế hệ
15. 2.2. Các phương pháp nhân giống vơ tính • Ưu điểm của nhân giống in vitro: - Hệ số nhân giống nhanh - Cho ra các cá thể tương đối đồng nhất về mặt di truyền - Cĩ thể nhân giống cây trồng ở quy mơ cơng nghiệp (kể cả trên các đối tượng khĩ nhân bằng phương pháp thơng thường) - Chủ động kế hoạch sản xuất - Tạo được cây sạch virus - Các cây sau nhân in vitro cĩ xu hướng được trẻ hĩa nên nâng cao hiệu quả nhân bằng các phương pháp thơng thường sau đĩ
16. • Hạn chế của kĩ thuật nhân giống in vitro - Chi phí cao so với các phương pháp nhân giống vơ tính khác nên giá thành khơng cạnh tranh - Khơng phải bất cứ loại cây nào cũng cĩ thể vi nhân giống - Một số lồi cây trồng rất dễ bị biến dị khi nhân giống in vitro
17. Phịng thí nghiệm địi hỏi trang thiết bị, hĩa chất với chi phí cao
18. 2.3. Quy trình nhân giống in vitro
19. b1 b3 b2 b4 b6 b5 Quy tr×nh c«ng nghƯ nu«i cÊy m« TB
20. 2.3. Quy trình nhân giống in vitro Bước 1: Chọn lọc và chuẩn bị cây mẹ • Trước khi tiến hành nhân giống in vitro cần chọn lọc cẩn thận các cây mẹ (cây cho nguồn mẫu nuơi cấy). • Các cây này cần phải sạch bệnh, đặc biệt là bệnh virus và ở giai đoạn sinh trưởng mạnh. • Việc trồng các cây mẹ trong điều kiện mơi trường thích hợp với chế độ chăm sĩc và phịng trừ sâu bệnh hiệu quả trước khi lấy mẫu sẽ làm giảm tỉ lệ mẫu nhiễm, tăng khả năng sống và sinh trưởng của mẫu cấy in vitro. •
21. Bước 2: Nuơi cấy khởi động. • Là giai đoạn khử trùng đưa mẫu vào nuơi cấy in vitro. Giai đoạn này cần đảm bảo các yêu cầu: tỷ lệ nhiễm thấp, tỷ lệ sống cao, mơ tồn tại và sinh trưởng tốt. ✓ Khi lấy mẫu cần chọn đúng loại mơ, đúng giai đoạn phát triển của cây: mơ non, ít chuyên hĩa (đỉnh chồi, mắt ngủ, lá non, vảy củ ) ✓ Xác định chế độ khử trùng mẫu cấy thích hợp: thường dùng các chất: HgCl2 0.1% xử lý trong 5- 10 phút, Na0Cl, Ca(0Cl)2 5-7% xử lý trong 15- 20 phút, hoặc H2O2, dung dịch Br
22. Bước 3: Nhân nhanh • Là giai đoạn kích thích mơ nuơi cấy phát sinh hình thái và tăng nhanh số lượng thơng qua các con đường: hoạt hĩa chồi nách, tạo chồi bất định và tạo phơi vơ tính. • Vấn đề là phải xác định được mơi trường và điều kiện ngoại cảnh thích hợp để cĩ hiệu quả là cao nhất. Theo nguyên tắc chung mơi trường cĩ nhiều cytokinin sẽ kích thích tạo chồi. chế độ nuơi cấy thường là: 25-27o C, 16h chiếu sáng/ngày, cường độ ánh sáng 2000-4000lux
23. • Sự phát Protocom và sinh Sinh trưởng của Lan Hồ chồi trong mơi trường điệp trong mơi trường bổ BAP sau 4 tuần sung α-NAA
24. Bước 4: Tạo cây in vitro hồn chỉnh • Để tạo rễ cho chồi, người ta chuyển chồi từ mơi trường nhân nhanh sang mơi trường tạo rễ. Mơi trường tạo rễ thường được bổ sung một lượng nhỏ auxin. Một số chồi cĩ thể phát sinh rễ ngay sau khi chuyển từ mơi trường nhân nhanh giàu cytokinin sang mơi trường khơng chứa chất điều tiết sinh trưởng. • Đối với các phơi vơ tính thường chỉ cần gieo chúng trên mơi trường khơng cĩ chất điều tiết sinh trưởng hoặc mơi trường cĩ chứa nồng độ thấp của xytokinin để phơi phát triển thành cây hồn chỉnh.
25. Tạo rễ, cho cây in vitro hồn chỉnh Ra rễ cho chồi Cây in vitro hồn chỉnh
26. Bước 5: Thích ứng cây in vitro ngồi điều kiện tự nhiên. • Để đưa cây từ ống nghiệm ra vườn ươm với tỷ lệ sống cao, cây sinh trưởng tốt cần đảm bảo một số yêu cầu: ✓ Cây trong ống nghiệm đã đạt những tiêu chuẩn hình thái nhất định( số lá, số rễ chiều cao cây). ✓ Cĩ giá thể tiếp nhận cây in vitro thích hợp: giá thể sạch, tơi xốp, thốt nước. ✓ Phải chủ động điều chỉnh được ẩm độ, sự chiếu sáng của vườn ươm cũng như cĩ chế độ dinh dưỡng phù hợp.
27. Ra cây bằng than củi và rêu
28. 2.4. Ứng dụng nhân nhanh in vitro ⚫ Duy trì, nhân nhanh các dịng bố, mẹ và các dịng lai để tạo hạt giống cây rau, cây hoa và cây trồng khác ⚫ Nhân nhanh kết hợp với làm sạch virus ⚫ Bảo quản nguồn gen in vitro
29. 2.4. Ứng dụng nhân nhanh in vitro • Duy trì và nhân nhanh các kiểu gen quý làm vật liệu cho cơng tác giống Ví dụ: nhân giống cây trầm hương (Aquilaria crassna)
30. 2.4. Ứng dụng nhân nhanh in vitro • Nhân nhanh các lồi hoa, cây cảnh khĩ trồng bằng hạt. Ví dụ: nhân nhanh hoa lan
31. 2.4. Ứng dụng nhân nhanh in vitro • Nhân nhanh kết hợp với làm sạch virus Ví dụ: nhân nhanh khoai tây sạch bệnh virus
32. 2.4.Quy trình nhân giống in vitro trên cây chuối
33. 2.4. Quy trình nhân giống in vitro trên cây chuối Bước 1: Chọn lọc cây mẹ và giám định bệnh. Chọn lọc cây mẹ đầu dịng ưu tú bao gồm chọn các đặc tính tốt của cây như: sinh trưởng khoẻ mạnh, năng suất cao, chất lượng quả ngon và phải đúng giống. Cây sau đĩ được giám định kiểm tra các loại bệnh do virus như BBTV, CMV, BSV bằng kỹ thuật PCR. Các cây được chọn lọc phải hồn tồn sạch các bệnh nêu trên, sau đĩ, được trồng trong nhà lưới để thu chồi nhân giống.
34. 2.4.Quy trình nhân giống in vitro trên cây chuối • Bước 2: Tạo chồi ban đầu và nhân chồi in-vitro. - Con chuối cĩ chiều cao từ 0,5-1,0 m lấy từ cây mẹ đầu dịng (bước 1), tách bỏ những lớp thân giả và phần rễ củ bên ngồi, khử trùng bằng dung dịch cồn 70%. - Mẫu cấy cĩ kích thước 1,5 x 1,5 x 1,0 cm được đưa vào mơi trường tái sinh chồi (MS + 4 mg/l BA + 0,5 mg/l IAA + 30g/l sucrose +0,9 % agar Hạ Long). - Sau 4-5 tuần, khoảng 10-12 chồi/ mẫu cấy sẽ được tái sinh. - Tách mẫu cấy đã tái sinh ra từng cụm nhỏ mang 3-4 chồi, cấy sang mơi trường nhân nhanh cụm chồi (MS +5mg/l BA +0,1 mg/l IAA + Ademin 80 mg/ l+ 30g/l sucrose + 0,9 % agar Hạ Long), cấy chuyền sau 4-5 tuần/ lần. Số lần cấy chuyền khơng vượt quá 6 lần.
35. 2.4.Quy trình nhân giống in vitro trên cây chuối • Bước 3: Tái sinh cây hồn chỉnh. Mơi trường tái sinh (MS BAP 2 mg/l + 20g/l sucrose + than hoạt tính 0,1-0,15%) sẽ được bổ sung vào bình nuơi cấy nhằm giúp chồi vươn dài và ra rễ sau 3-4 tuần nuơi cấy.
36. 2.4.Quy trình nhân giống in vitro trên cây chuối ◼ Bước 4: Ra ngơi cây trong nhà lưới. Cây tái sinh trong bình cấy sẽ được chuyển ra nhà lưới giữ trong điều kiện mát sau 2-3 tuần trước khi ra ngơi. Cây ra ngơi cao trên 5 cm sẽ được trồng trực tiếp trong bầu đất phân gà + bao trái, xơ dừa + cát (1:1:1:1) cịn những cây nhỏ hơn sẽ được chăm sĩc tập trung trong khay nhựa khoảng 2-3 tuần rồi mới chuyển ra bầu đất. Cây con trước khi trồng phải đạt tiêu chuẩn cao từ 20-30 cm và mang 6-7 lá.
37. 2.4. Quy trình nhân giống in vitro trên cây chuối
38. 2.4. Quy trình nhân giống in vitro trên cây chuối
39. 2.4. Quy trình nhân giống in vitro trên cây chuối
40. 2.6. Khĩ khăn của kĩ thuật nhân giống in vitro • Sự tạp nhiễm: vi khuẩn,nấm,cơn trùng đặc biệt là ve bét thường nhiễm vào hệ thống mơ mạch và gây nhiễm mơi trường sau 1 tuần nuơi cấy. Vài lồi vi khuẩn thường gây nhiễm: Acinebacter, Aerococcus, Agrobacterium, Bacillus, Clostridium, Curtobacterium, Erwinia, Pseudomonas .
41. 2.6. Khĩ khăn của kĩ thuật nhân giống in vitro • Tính bất định về mặt di truyền: Kỹ thuật nhân giống vơ tính áp dụng với mục đích tạo quần thể cây trồng đồng nhất với số lượng lớn nhưng phương pháp cũng tạo ra những biến dị tế bào soma qua nuơi cấy mơ sẹo. • Hiện tượng thủy tinh thể: Trong nuơi cấy mơ cũng thường gặp hiện tượng thủy tinh thể mẫu nuơi cấy. Khi chuyển ra khỏi bình nuơi cấy, cây con dễ bị mất nước và tỷ lệ sống sĩt thấp. Dạng này thường thấy khi nuơi cấy trên mơi trường lỏng hay mơi trường bán rắn, đặc biệt khi sự trao đổi khí thấp, quá trình thốt hơi nước tập trung trong cây.
42. 2.6. Khĩ khăn của kĩ thuật nhân giống in vitro • Việc sản xuất các chất gây độc từ mẫu cấy: Thường chúng ta hay thấy hiện tượng hĩa nâu hay hố đen mẫu làm sinh trưởng của mẫu bị ngăn chặn hay hư mẫu. Hiện tượng này là do mẫu nuơi cấy cĩ chứa các hợp chất Tannin và Hydroxyphenol, cĩ nhiều trong mơ già hơn trong mơ non. Các phân tử Phenol làm nâu mẫu Cattleya là Eucomic acid và Tyramina. Để khắc phục hiện tượng đĩ ta dùng: Than hoạt tính, Polyvinylpyrolidone (PVP),chất khử: ascorbic acid, citric acid, L-cystein hydrochloride, ditheithreitol, glutathione và mecaptoethanol
43. 3. Kết luận: Với lợi thế tạo ra lượng cây giống lớn, đồng đều, sạch bệnh . nhân giống cây trồng ứng dụng nuơi cấy mơ tế bào thực vật đã mở ra hướng mới cho nền sản xuất nơng nghiệp hàng hĩa hiện nay. Nhân giống in vitro là một hướng phát triển mới cần phải được quan tâm, đầu tư và phát triển thêm. Nhiệm vụ của các nhà nuơi cấy mơ tế bào thực vật là tiếp tục xây dựng và hồn thiện các quy trình nhân giống in vitro với các cây trồng mang lại hiệu quả kinh tế cao, đáp ứng nhu cầu thị trường.