ỨNG DỤNG DI TRUYỀN HỌC Show
TẠO GIỐNG BẰNG CÔNG NGHỆ TẾ BÀO I. Phương pháp tạo giống công nghệ tế bào1. Khái niệm chung về công nghệ tế bào- Công nghệ tế bào là một ngành kỹ thuật có quy trình xác định trong việc ứng dụng phương pháp nuôi cấy tế bào hoặc mô tế bào trên môi trường dinh dưỡng nhân tạo để tạo ra những mô, cơ quan hoặc cơ thể hoàn chỉnh đầy đủ tính trạng của cơ thể gốc. 2. Các giai đoạn của công nghệ tế bào
3. Các phương pháp tạo giống mới bằng công nghệ tế bào ở động vật và thực vật 4. Cơ sở di truyền- Cơ sở khoa học của phương pháp nhân giống bằng công nghệ tế bào là tính toàn năng của của tế bào sinh vật - Mỗi tế bào trong cơ thể sinh vật dều được phát sinh từ hợp tử thông qua quá trình phân bào nguyên nhiễm. Điều đó có nghĩa là bất kì tế bào nào của thực vật như rễ, thân, lá… ở thực vật đều chứa thông tin di truyền cần thiết của một cơ thể hoàn chỉnh và các tế bào đều có khả năng sinh sản vô tính để tạo thành cây trưởng thành. II. Tạo giống bằng công nghệ tế bào ở thực vật1. Công nghệ nuối cấy hạt phấn- Nguyên liệu: Hạt phấn (1n) - Cách tiến hành:
- Ưu điểm của phương pháp này là tạo ra các dòng thuần chủng; tính trạng chọn lọc được sẽ rất ổn định. - Ứng dụng: dùng khi chọn các cây có đặc tính tốt: kháng thuốc diệt cỏ, chịu lạnh, chịu mặn,...; hoặc đẻ tạo ra các dòng thuần chủng, tính trạng được chọn lọc sẽ rất ổn định. 2. Nuôi cấy tế bào thực vật in vitro tạo mô sẹo- Nguyên liệu: Tế bào (2n) - Cách tiến hành:
- Ưu điểm của phương pháp này là nhân nhanh giống cây trồng quý - hiếm và sạch bệnh, tạo ra nhiều cá thể mới có kiểu gen giống với cá thể ban đầu . - Ứng dụng: Nhân nhanh các giống cây trồng có năng suất cao, chất lượng tốt, thích nghi với điều kiện sống và duy trì ưu thế lai, bảo tồn các nguồn gen quý hiếm. 3. Dung hợp tế bào trần- Nguyên liệu: Hai dòng tế bào có bộ NST lưỡng bội (2n) của 2 loài khác nhau. - Cách tiến hành:
- Ưu điểm của phương pháp này là tạo ra các cây lai khác loài mang đặc điểm của cả 2 loài nhưng không cần phải trải qua sinh sản hữu tính, tránh hiện tượng bất thụ của con lai. - Ứng dụng: Đây là một hình thức lai xa, lai khác loài, không qua sinh sản hữu tính nên khắc phụ được hiện tượng bất thụ của con lai, con lai có bộ NST song nhị bội nên có thể sinh sản hữu tính bình thường. Có thể áp dụng để tạo ra các giống cây trồng mới, mang đặc điểm của cả hai loài mà bằng cách lai tạo giống thông thường không thể tạo ra được. - Thành tựu tạo ra giống mới từ phương pháp dung hợp tế bào trần 4. Chọn dòng tế bào xô ma có biến dị- Nguyên liệu: Tế bào xôma (2n) - Cách tiến hành:
- Ưu điểm là tạo các giống cây trồng mới, có các kiểu gen khác nhau của cùng một giống ban đầu. Phương pháp này tạo ra các giống mới dựa vào hiện tượng đột biến gen và biến dị số lượng NST tạo thể lệch bội khác nhau. - Ứng dụng: Tạo ra các giống cây trồng mới, có các kiểu gen khác nhau của cùng một giống ban đầu. III. TẠO GIỐNG BẰNG CÔNG NGHỆ TẾ BÀO ĐỘNG VẬT1. Cấy truyền phôi- Quy trình:
2. Nhân bản vô tính ở động vật- Quy trình:
- Ứng dụng:
- Ví dụ về quy trình tạo cừu Dolly:
Ứng dụng công nghệ tế bào trong tạo giống mới ở thực vật: I. Cấy truyền phôi. II. Dung hợp tế bào trần. III. Nhân bản vô tính bằng kỹ thuật chuyển nhân. IV. nuôi cấy hạt phấn. V. Chọn dòng tế bào xôma có biến dị. VI. Nuôi cấy tế bào thực vật in vitro tạo mô sẹo. Phương án đúng là:
A. B. C. D.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆPBáo cáo tiểu luận môn: Tế bào học• Tên đề tài: “ Tìm hiểu chung về công nghệ tế bào thực vật”.• GVHD: Nguyễn Thị Hải Hà• SVTH: Nhuyễn Thị Thùy DươngPhạm Trung Thành1ĐẶT VẤN ĐÊ• Công nghệ sinh học đang trở thành 1 ngành công nghệ ứngdụng phát triển mạnh mẽ và là ngành khoa học mũi nhọncủa thế kỷ 21.• Công nghệ tế bào là 1 trong những hướng phát triển quantrọng của ngành công nghệ sinh học và đang đem lại hiệuquả khoa học - kinh tế và rất triển vọng cho sự phát triểncủa loài người. Đặc biệt là công nghệ tế bào thực vật.2MỤC LỤC :I. Sơ lược về công nghệ tế bào thực vậtII. Các lĩnh vực của Công nghệ tế bào thực vậtCông nghệ tế bào thựcvậtIII. Ứng dụng của công nghệ tế bào thực vậtIV. Thành tựu – ý nghĩa3I. Sơ lược về công nghệ tế bào thực vật.1. Lịch sử phát triển.-. Năm 1902: Nhà sinh lý thực vật người Đức Haberlandt làngười đầu tiên đề xuất phương pháp nuôi cấy mô – tếbào thực vật để chứng minh tính toàn năng của tế bàodựa trên thuyết tế bào của Schleiden Schwann.-. Giai đoạn 1930 – 1950: giai đoạn nghiên cứu sinh lý-. Giai đoạn nghiên cứu phát sinh hình thái: 1950 – 1960-. Giai đoạn triển khai nuôi cấy mô tế bào thực vật từ 1960đến nay.•Ở Việt Nam:- Nuôi cấy mô tế bào thực vật được phát triển ngay sau chiến tranh năm 1975.-Phòng thí nghiệm về nuôi cấy mô tế bào thực vật đầu tiên xây dựng tại viện sinh vật học, viện Khoa học Việt Nam do bà Lê ThịMuội đứng đầu.-Đến nay nước ta đã có rất nhiều phòng thí nghiệm về nuôi cấy mô tế bào được xây dựng.-Có rất nhiều đối tượng cây giống được sản xuất theo quy trình hiện đại của công nghệ tế bào thực vật.42. Cấu trúc tế bào thực vậtHình 1.1. Cấu trúc điển hình của 1 tế bào thực vật53. Khái niệm về công nghệ tế bào thực vật.• Khái niệm: Công nghệ tế bào thực vật là 1 ngành khoa học thựcnghiệm nghiên cứu về nuôi cấy, điều khiển và biến đổi vật chấtdi truyền tế bào hoặc mô thực vật nhằm tạo ra sản phẩm mới,các giống cây trồng ưu việt phục vụ cho mục đích của conngười.• Cơ sở khoa học của công nghệ tế bào thực vật:- Dựa trên tính toàn năng của tế bào- Sự trẻ hóa- Sự phân hóa và phản phân hóa của tế bàoHình 1.2. Sự phân hóa và phản phân hóa tế bào6II. Các lĩnh vực của công nghệ tế bào thực vật.• Các lĩnh vực của CNTB TV: CN nuôi cấy mô – tế bào, nuôi cấy và dung hợp tế bào trần, chuyển gen thực vật…..• Các điều kiện và thiết bị dùng trong phòng thí nghiệm công nghệ tế bào thực vật:- Các phòng thí nghiệm: phòng chuẩn bị và giữ môi trường, phòng cấy, phòng nuôi mẫu, phòng hấp sấy khử trùng.-Các thiết bị: Tủ sấy, thiết bị khử trùng, tủ lạnh, máy cất nước, cân phân tích, cân kỹ thuật, ống đong, pipet, nồi nấu môitrường, bể rửa chai lọ….-Điều kiện về môi trường: ánh sáng, chất lượng ánh sáng, nhiệt độ, môi trường hóa học ( môi trường khoáng cơ bản), cácchất bổ sung ( nước dừa, nguồn C, Vitamin, chất điều hòa sinh trưởng…).71. Nuôi cấy mô - tế bào thực vật.• Đặc điểm: Nuôi cấy mô - tế bào thực vật là kĩ thuật chophép nuôi cấy dễ dàng những tế bào thực vật hay môphân sinh sạch bệnh trong môi trường nhân tạo thích hợpđể tạo ra những khối tế bào hay những cây hoàn chỉnhtrong ống nghiệm.• Cơ sở sinh lí: dựa trên tính toàn năng, và sự phân hóa –phản phân hóa của tế bào.Hình 2.1 Nuôi cấy mô tế bào thực vật ở cây lan8• Các yếu tố đảm bảo thành công trong công nghệ nuôi cấy mô –tế bào thực vật: đảm bảo điều kiện vô trùng; phòng thí nghiệmphải chuyên hóa cao; chọn đúng môi trường và chuẩn bị môitrường đúng cách; chọn mô cấy – xử lí mô cấy thích hợp trướcvà sau khi cấy.Click to edit Master text stylesSecond levelThird levelFourth levelFifth level• Các bước trong kĩ thuật nuôi cấy mô TB Thực vật: Tạo vật liệukhỏi đầu Giai đoạn nhân nhanh giai đoạn tạo cây hoànchỉnh Giai đoạn ra cây.Hình 2.2. Quy trình Nhân giống cây hoa Dã yên thảo bằng phương phápnuôi cấy mô9• Sơ lược các kĩ thuật dùng trong nuôi cấy mô – tế bào thực vật:Click to edit Master text stylesSecond levelThird levelFourth levelFifth level+) Nuôi cấy phôi+) Nuôi cấy mô và cơ quan tách rời+) Nuôi cấy mô phân sinh+) Nuôi cấy bao phấn+) Nuôi cấy tế bào đơnHình 2.3. Nhân giống cây Hải Đường bằng pp Nuôi cấy phôiHình 2.4. Nhân giống cây Hải Đường bằng pp Nuôi cấy mô và cơ quan tách rời10• Ứng dụng: Cho nhân giống với quy mô lớn, sản xuất câyClick to edit Master text stylesSecond levelThird levelFourth levelFifth levelgiống sạch mầm bệnh, lập ngân hàng gen thực vật….Hình 2.6. Nuôi cấy mô sâm Ngọc LinhHình 2.5. Nhân nhanh giống lan bằng nuôi cấy bao phấnHình 2.7. Nuôi cấy mô Lan Hồ Điệp112. Nuôi cấy và dung hợp tế bào trần.• Tế bào trần: (protoplast) là tế bào thực vật bị tách bỏ thành tế bào(bởi 1 xử lý enzyme) chỉ còn phần nguyên sinh chất, nhân, các cơquan tử khác và màng sinh chất là ranh giới phân biệt bên trong vàbên ngoài tế bào trần.• Dung hợp tế bào trần: là sự hợp nhất của các tế bào soma không cóthành tế bào của các cá thể hoặc các loài khác nhau và sau đó táisinh cây lai từ các tế bào đã dung hợp.• Cơ sở tế bào học của dung hợp tế bào trần:- Nếu dung hợp xảy ra tế bào chất và cơ quan vẫn giữ nguyên thì gọilà thể lai tế bào chất (Cybrid).-Còn trường hợp tế bào chất và nhân được dung hợp thì tạo thành tếbào lai thực sự (Hybrid).Hinh 2.8. Tế bào trần và dung hợp tế bào trần12• Phương pháp tách tế bào trần:+) Tách bằng cơ học: nghiền nhỏ nhu mô thịt lá cho vào dịchco nguyên sinh khiến tế bào chất bị co nhỏ lại cho vào dịchphản co nguyên sinh làm dãn nỏ đột ngột làm đẩy phần nguyênsinh chất qua thành tế bào thu được tế bào trần.+) Tách bằng enzyme: pectinase, hemicelolase, cellulose.+) Phương pháp hỗn hợp: dùng cơ học và enzyme.• Phương pháp dung hợp:- Dung hợp tự phát- Dung hợp bằng điện• Ứng dụng:- Chọn dòng tế bào- Lai vô tính các tế bào thực vật- Biến nạp di truyền, đưa các cơ quan từ virus DNA ngoạilại vào tế bào thực vật-Là hệ thống lý tưởng cho nghiên cứu sinh tổng hợpthành tế bào.13• Các bước bước nuôi cấy tế bào trần:Click to edit Master text stylesSecond levelThird levelFourth levelFifth levelHình 2.9. Các bước nuôi cấy tế bào trầnHình 2.10. quy trình dung hợp tế bào trần ở cây cà chua – khoai tây.143. Chuyển gen thực vật.• Chuyển gen thực vật: là phương pháp xách định gen đích(gen cần chuyển) vào tế bào nhận( mô sẹo, phôi soma, tếbào trần) bằng phương pháp chuyển gen trực tiếp hoặcgián tiếp. Sau đó tái sinh tế bào nhận gen để tạo cây hoànchỉnh. Cuối cùng phải chứng minh được sự có mặt củagen đích trong cây chuyển và nó có hoạt động được ởtrong cây chuyển gen không.•Phương pháp chuyển gen: trực tiếp hoặc gián tiếp+) Trực tiếp: chuyển bằng hóa chất, bằng xung điện, chuyển bằng súng bắn gen, vi tiêm, qua ống phấn.Hình 2.11. súng bắn genHình 2.12. Máy chuyển gen bằng xung điện15+) Gián tiếp: chuyển gen nhờ vi khuẩn Agrobecterium tumefaciens; chuyển gennhờ virusHình 2.13. Phương pháp chuyển gen nhờ vi khuẩn Agrobacterium* Ứng dụng: chuyển gen kháng sâu, chuyển gen kháng thuốcdiệt cỏ, chuyển cây kháng virus gây bệnhHình 2.14. Ngô, đu đủ chuyển gen kháng sâu16III. Các hướng ứng dụng của công nghệ tế bào thực vật• Ứng dụng của công nghệ tế bào thực vật trong nhângiống cây trồng: tính khả thi rộng, tốc độ nhân giốngcao, có tiềm năng công nghệ hóa cao, duy trì và nhânnhanh các kiểu gen quý hiếm, nhân nhanh và duy trì cáccác thể đầu dòng tốt, nhân nhanh và kinh tế các giốngcây trồng hiệu quả cao.• Ứng dụng sản xuất sinh khối tế bào•Ứng dụng công nghệ tế bào thực vật trong tạo giống cây trồng: nhờ có công nghệ tế tế bào thực vật mà nhiều giống cây trồng mớiđược tạo ra cung cấp nhiều giá trị cho kinh tế cũng như nhu cầu sử dụng của con người.•Ứng dụng trong bảo tồn nguồn gen: xây dựng quy trình chuẩn cho bảo tồn invitro phù hợp với từng loài cây, nghiên cứu chức nănggen, lập bản đồ gen…17IV. Thành tựu – Ý nghĩa.•Trên thế giới:-Hằng năm đã nhân giống được 50 triệu cây giống, tuy nhiên mới đáp ứng được khoảng 20%nhu cầu sản xuất.-Là một quốc gia non trẻ, thành lập cách đây 60 năm nhưng Israel hiện là một trong những quốc•Ở Việt Nam:- Hoàn thiện quy trình nhân nhanh các loại cây:+) Nhân giống cây lâm nghiệp: Bạch đàn, keo, Trầm Hương, Hông, Tếch…+) Nhân giống cây công nghiệp: cao su, chè, cà phê,mía ….gia đứng đầu thế giới về lĩnh vực công nghệ sinh học và vượt bậc so với các nước phát triểnkhác.+) Nhân giống cây nông nghiệp: cà chua, khoai tây, …+) Nhân giống cây ăn quả: dâu tây, cam, chanh….+) Cây dược liệu: Ba Kích, Lan Kim tyến, Sâm Ngọc Linh…Tại châu phi: Sudan tăng diện tích trồng bông BT gần 50%.-Bangladesh lần đầu tiên đưa cà tím vào trồng năm 2014.-Tạo giống cây trồng mới: có hiệu quả giá trị cao-Năm 1978: Thành công đầu tiên về nuôi cấy bao phấn cây lúa và thuốc lá.-Năm 2014: đưa 2 giống Ngô HT và IR vào trồng- Năm 2009 bằng kỹ thuật vi nhân giống in vitro các nhà khoa học trên thế giới đã thành công trongviệc nhân nhanh nhiều cây thuốc quí hiếm như Phyllanthus urinaria hay cây Givotia rottleriformis.18Hình 3.1. Nhân nhanh giống Trầm Hương.Hình 3.2. Xây dựng bộ sưu tập Lan RừngHình 3.3. Phát hiện loài mới19Ý nghĩa:20TÀI LIỆU THAM KHẢO1.2.3.4.5.6.7.http://baigiang.violet.vn/present/show/entry_id/4300881 .http://sukien.vast.vn/40nam/index.php/thanh-tuu/thanh-tuu-noi-bat/1743-thanh-tuu-nghien-cuu-khoa-hoc-noi-bat-cua-vien-sinh-hoc-nhiet-doi.http://vafs.gov.vn/vn/2005/07/mot-so-ket-qua-ung-dung-cong-nghe-sinh-hoc-trong-nhan-giong-cay-lam-nghiep.http://123doc.org/document/68448-cai-tao-giong-cay-trong-bang-phuong-phap-nuoi-cay-va-dung-hop-te-bao-tran.htm.Dodds J.H và Robert L.W., 1999, Experiment in plant tissue culture. Cambridge University Press,Razan MK. 1994. An introduction to plant tissue culture. Oxford & IBH Publishing Co. Pvt. Ltd. New Delhi.Lê Văn Hoàng, 2004,Các quá trình và thiết bị Công nghệ sinh học trong Công nghiệp, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật HàNội8. Trần Văn Minh, 1999, Công nghệ tế bào thực vật, Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh- Trường ĐH Nông Lâm.9. Nguyễn Đức Thành, 2000, Nuôi cấy mô tế bào thực vật nghiên cứu và ứng dụng, Nhà xuất bản nông nghiệp Hà Nội10.Trần Thị Xô, Nguyễn Thị Lan, 2004, Cơ sở di truyền và công nghệ gen, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật11.Vũ Văn Vụ, Nguyễn Mộng Hùng, Lê Hồng Điệp,2005, Công Nghệ Sinh Học, Tập Hai Công Nghệ Sinh Học Tế Bào, Nhà xuấtbản Giáo Dục,.2122 |
