Phát Triển Cây Giống Năng Suất Cao Từ Công Nghệ Nuôi Cấy Mô Thực Vật

Nuôi cấy mô có lẽ đã không mấy xa lạ với người làm nông nghiệp, thậm chí nhiều người còn xem đó như “chìa khóa làm giàu”. Người dân Lâm Đồng đã quá quen thuộc với giống dâu tây, khoai tây hoặc cà chua cấy mô. Nông dân khu vực Tây Bắc chẳng phải đã vượt khó làm giàu ngoạn mục nhờ dược liệu cấy mô (đinh lăng, tam thất, sâm…). Người dân miền sông nước Tây Nam Bộ đã sẵn sàng chuyển đổi một diện tích lớn trồng cây hoa màu và ăn trái từ những giống truyền thống thành cây giống cấy mô (hoa lan, chuối cấy mô, thanh long cấy mô, khoai lang cấy mô…).

Nhờ hiệu quả tối ưu mà công nghệ này gây tiếng tăm rộng khắp nên hầu hết nhà nông nào cũng nắm rõ được những ưu điểm vượt trội khi sử dụng cây giống cấy mô. Tuy nhiên, vẫn còn rất nhiều chủ đề liên quan đến công nghệ nuôi cấy cây giống cấy mô mà bất kỳ nhà sản xuất nông nghiệp nào cũng cần hiểu thêm.

Lịch sử nuôi cấy mô tế bào thực vật

Haberlandt (1902) là nhân vật đầu tiên đề xuất phương cách nuôi cấy mô tế bào thực vật nhằm chứng minh sự toàn năng của tế bào dựa theo thuyết tế bào của Schleiden-Schwann. Công trình nuôi cấy thành công rễ cà chua trên môi trường lỏng chứa muối khoáng, glucose, dịch chiết nấm men của White (1934) đã khởi đầu cho sự phát triển của nuôi cấy mô thực vật.

Ở Việt Nam, công nghệ nuôi cấy mô được khẳng định qua thành công của công trình nuôi cấy bao phấn lúa và thuốc lá được thực hiện vào năm 1978.

Nuôi cấy mô tế bào thực vật là…?

Nuôi cấy mô tế bào là tách rời tế bào thực vật trong môi trường dinh dưỡng tựa như cơ thể sống, giúp tế bào phân chia, biệt hóa thành mô, cơ quan, tăng trưởng thành cây hoàn thiện. Những kỹ thuật này dùng để nuôi cấy những tế bào, mô hay những cơ quan thực vật trong điều kiện vô trùng.

Công nghệ nuôi cấy mô tế bào thực vật là…?

Công nghệ nuôi cấy mô tế bào thực vật hay nhân giống in vitro hay nuôi cấy mô đều là các thuật ngữ miêu tả những cách thức nuôi cấy những bộ phận thực vật trong ống nghiệm cùng môi trường và điều kiện vô trùng. Môi trường trong ống nghiệm có chứa những thành phần dinh dưỡng như muối khoáng, vitamin, những hormone sinh trưởng và đường.

Công cụ dùng trong quá trình nuôi cấy mô tế bào thực vật

Để nuôi được mô tế bào thực vật thì đòi hỏi phải có phòng nuôi cấy với điều kiện môi trường vô trùng và một vài điều điện thiết yếu theo mỗi giống cây giống khác nhau.

Phòng nuôi cấy mô cần có tủ cấy và một vài dụng cụ thủy tinh như: Ống đong, pipet, bình tam giác, cốc thí nghiệm, ống nghiệm, lọ thủy tinh, phễu, bình đun môi trường.

Công cụ sử dụng trong nuôi cấy gồm có: Dao, kéo, phanh, đĩa cấy, … Hết thảy đều làm từ thép không gỉ, chiều dài tùy vào độ dài của bình và ống nghiệm nuôi cấy. Những công cụ được khử trùng bằng nồi hấp tiệt trùng hay đốt nóng kỹ trước lúc sử dụng.

Mọi công cụ dùng trong nuôi cấy mô tế bào thực vật phải đảm bảo đạt tiêu chuẩn, có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng.

Những bước, quy trình nuôi cấy mô tế bào thực vật

Chọn lựa và khử trùng mẫu cấy

Chọn cây mẹ đạt chuẩn cây giống để làm nguyên liệu nhân giống. Chú ý chọn cây mẹ có các phẩm chất vượt trội, sạch bệnh và hơn hết nên chọn cây trồng trong nhà kính hay cây được trồng theo tiêu chuẩn đặc biệt.

Thời điểm chọn mẫu cấy: Lấy vào giai đoạn tăng trưởng mạnh nhất của cây mẹ.

Tạo thể nhân giống in vitro

Mẫu nuôi được cấy trong môi trường đặc biệt để tạo thể nhân giống in vitro. Gồm hai thể nhân giống in vitro: Thể chồi, thể cắt đốt. Tạo thể nhân giống in vitro căn cứ theo đặc điểm nhân giống ngoài tự nhiên của cây trồng.

Nhân giống in vitro

Nhân giống mẫu cấy từ các thể chồi. Môi trường nuôi cấy thông thường giống với môi trường tạo thể chồi, thỉnh thoảng nồng độ chất tăng trưởng giảm thấp để phù hợp cho quá trình nhân giống kéo dài. Cây nhân giống in vitro có tình trạng sinh lý trẻ và được duy trì trong thời gian vô hạn.

Tái sinh cây hoàn chỉnh in vitro

Cây giống cấy mô được nuôi dưỡng và tăng trưởng trong ống nghiệm cho đến lúc đủ tiêu chuẩn về kích thước và đặc tính để có thể tăng trưởng tốt trong điều kiện tự nhiên.

Chuyển cây con in vitro sang vườn ươm

Cây con cấy mô đạt yêu cầu về chiều cao, rễ lá phát triển hoàn chỉnh sẽ được đưa đi thuần dưỡng trong nhà lưới nhằm thích nghi với môi trường tự nhiên.

Ứng dụng nuôi cấy mô tế bào thực vật

Nhân giống các loại cây mang giá trị khoa học và thương mại.

Giải pháp giúp nhà nông có được nguồn cây giống lớn, sạch bệnh và những đặc tính vượt trội.

Lai tạo giữa các giống xa nhau về di truyền bằng phương cách dung hợp (nuôi cấy tế bào trần).

Nuôi cấy tế bào thực vật trong điều kiện môi trường lỏng với quy mô lớn để sản xuất những hợp chất sử dụng cho y học, chất dính dùng cho công nghiệp thực phẩm, các chất kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn sử dụng trong nông nghiệp.

Bảo quản phôi và cơ quan thực vật trong môi trường nhiệt độ thấp nhằm mục đích lưu giữ nguồn giống hay bảo tồn nguồn gen.

Nuôi cấy phôi sinh dưỡng, phôi hợp tử.

Nuôi cấy quang tự dưỡng.

Lợi thế của công nghệ nuôi cấy mô tế bào thực vật

Sản xuất chuẩn xác lượng cây giống chất lượng cao hoặc chọn lựa các đặc tính mong muốn khác.

Tạo được số lượng lớn cây giống tương đồng kích thước và đều có những tính trạng vượt trội (khả năng sinh trưởng, phát triển tốt, chống sâu bệnh cao, rút ngắn thời lượng hoàn thiện của cây, năng suất cao…).

Tái sinh cây hoàn chỉnh từ những tế bào thực vật được biến đổi gen.

Vì cây được nuôi trong điều kiện vô trùng nên có thể ngăn chặn tối đa khả năng phát tán bệnh, sâu bệnh hay những nhân tố gây bệnh khi vận chuyển.

Xử lý sạch những cây bị nhiễm virus nhất định hoặc những tác nhân truyền nhiễm khác và nhân giống nhanh những cây này để làm nguồn nguyên liệu sạch phục vụ nông nghiệp.

Kết quả nổi bật trong công nghệ nuôi cấy mô tế bào thực vật

Công nghệ nuôi cấy mô tế bào thực vật mang ý nghĩa to lớn trong công cuộc nuôi cấy mô hoa lan vì tạo ra các giống có chất lượng cao hơn, sạch bệnh và có khả năng thích nghi tốt với môi trường, có thể nhân giống cao hơn nhiều lần.

Hiện nay, cùng những kỹ thuật sản xuất hiện đại, hoa lan đã được nuôi cấy thành công tại phòng thí nghiệm. Cụ thể như 23 giống lan hài được ghi nhận ở Việt Nam.

Hạn chế của công nghệ nuôi cấy mô tế bào thực vật

Hạn chế của công nghệ này nằm ở khâu tạo nguồn mẫu lúc đầu. Để lựa được nguồn mẫu tốt lúc đầu thì chủ yếu là dựa theo kinh nghiệm. Nếu diễn ra tình trạng đột biến gen trong diễn tiến nuôi cấy thì phải tiến hành nuôi cấy lại từ đầu nên mất khá nhiều thời gian. Bên cạnh đó, lúc chuyển cây từ ống nghiệm sang nuôi dưỡng trên vườn ươm thì phải chăm sóc kỹ lưỡng để cây dần quen với khí hậu môi trường bên ngoài.

Chi phí để một doanh nghiệp đầu tư vào công nghệ nuôi cấy mô tế bào thực vật hơi tốn kém nên thị trường cây giống cấy mô hiện nay chỉ xuất hiện tại các Trung tâm nghiên cứu trực thuộc cũng như nhà đầu tư chuyên môn cao có tâm huyết lớn trong nông nghiệp.

Các loại cây có thể áp dụng nuôi cấy mô tế bào thực vật

Về mặt lý thuyết, mọi cây trồng đều có thể nuôi cấy mô nhưng thực tế cho thấy vẫn còn nhiều thử thách khi cấy mô những loại cây công nghiệp.

Quá trình nuôi cấy mô đòi hỏi người chăm sóc phải có chuyên môn sâu và kinh nghiệm. Hơn nữa, việc xây dựng cơ sở vật chất lại vô cùng tốn kém. Nhà nông nên kiếm mua địa chỉ cung cấp cây giống cấy mô số lượng lớn, chất lượng cao ở những Trung tâm nghiên cứu cây giống cấy mô trực thuộc khu vực hoặc Trung tâm nghiên cứu cây giống ở những trường Đại học chuyên sâu về Nông nghiệp, hay tại những doanh nghiệp sản xuất chất lượng và uy tín.