Nuôi cấy mô tế bào là một kỹ thuật phát triển nông nghiệp đang được ứng dụng rất phổ biến. Nó giúp làm gia tăng hệ số nhân giống cây trồng vô cùng lớn đồng thời kiểm soát chất lượng cây trồng. Để hiểu rõ hơn về phương pháp này, hãy cùng chúng tôi tìm hiểu chi tiết về ý nghĩa của công nghệ nuôi cấy mô tế bào qua bài chia sẻ dưới đây nhé.

Nuôi cấy mô tế bào là gì?

Nuôi cấy mô tế bào là tổng hợp tất cả những kỹ thuật được sử dụng để cấy và duy trì mô tế bào trong điều kiện vô trùng. Về cơ bản thì nó được thực hiện trong các môi trường với các thành phần đã xác định từ trước đó. Phương pháp này được thực hiện trên cả thực vật và động vật, nhưng thực vật là phổ biến hơn cả. Cho nên hôm nay chúng ta chỉ tìm hiểu về nuôi cấy mô tế bào ở thực vật.

Bạn có thể hiểu đơn giản, nuôi cấy mô tế bào chính là phương pháp tách rời tế bào, mô nuôi cấy ở trong môi trường thích hợp, vô trùng để chúng có thể tiếp tục phân bào, biệt hóa thành các mô, cơ quan để phát triển thành cây mới.

Nuôi cấy mô tế bào thực vật có thể được thực hiện trên tất cả các phần của cây. Bao gồm: tế bào đơn, mô sẹo, các bộ phận sinh trưởng,… Dựa trên những kỹ thuật hiện đại, người thực hiện sẽ tiến hành tách rời các tế bào thực vật, sau đó đưa chúng vào những môi trường dinh dưỡng thích hợp. Thông qua đó sẽ hỗ trợ quá trình phân chia, hình thành các cơ quan và phát triển hoàn chỉnh.

Kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào như thế nào?

Cùng tham khảo về kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào cơ bản như sau để hiểu rõ hơn về phương pháp này nhé.

Để nuôi cấy được mô tế bào thực vật, không khí ở trong môi trường nuôi cấy cần được lọc qua màng lọc HEPA để đảm bảo được điều kiện vô trùng. Phương pháp này cũng cần được thực hiện ở trong tủ cấy.

Mẫu cấy (nguyên liệu ban đầu) cần phải trải qua giai đoạn khử trùng bề mặt ở trong dung dịch hóa chất để loại bỏ những vi sinh vật, tác nhân không mong muốn. Dung dịch được sử dụng thường là Natri, Canxi Hypochlorite hoặc cồn.

Môi trường dùng để nuôi cấy mô tế bào sẽ là đặc và lỏng. Nó thường có chứa một chút chất dinh dưỡng hữu cơ, Hormone thực vật, chứa muối vô cơ, Vitamin.

Khi mẫu nuôi cấy mô đã phát triển, người ta sẽ tiến hành cắt và chuyển các mảnh tế bào đến môi trường mới để cho chúng thay đổi về hình thái và phát triển hơn.

Người nuôi cấy mô có thể sử dụng Auxin để cắt, tạo rễ bằng cho những chồi nảy sinh sau khi nuôi cấy. Sau đó, cây con sẽ được hình thành, sinh trưởng và được chuyển vào chậu đất. Nó có thể phát triển như các cây trồng tự nhiên trong điều kiện nhà kính.

Ưu nhược điểm của nuôi cấy mô tế bào

Cũng như nhiều phương pháp khác, nuôi cấy mô tế bào gồm có cả ưu điểm và hạn chế, cụ thể như sau:

Ưu điểm nuôi cấy mô tế bào

• Các cây con mới có thể được trồng trong một khoảng thời gian ngắn.
• Chỉ cần một lượng nhỏ mô thực vật ban đầu cho khả năng tạo rất nhiều các cây con mới.
• Các cây con và cây trồng mới có nhiều khả năng không có  virus và bệnh tật nếu như được tiến hành đúng quy định.
• Quá trình này không phụ thuộc vào mùa và có thể được thực hiện quanh năm.
• Bạn chỉ cần một không gian tương đối nhỏ để thực hiện quy trình (gấp mười lần số cây trồng trong 1/10 không gian).
• Ở quy mô lớn hơn, quy trình nuôi cấy mô giúp cung cấp cho thị trường tiêu dùng những phân loài và giống mới.
• Những người đang tìm cách trồng các loại cây đầy thách thức, chẳng hạn như các giống lan cụ thể, sẽ thành công hơn với quy trình nuôi cấy mô so với đất truyền thống.

Nhược điểm của phương pháp nuôi cấy mô tế bào

Bên cạnh những ưu điểm thì phương pháp này cũng tồn tại một số hạn chế, tiêu biểu như sau:

• Nuôi cấy mô tế bào có thể đòi hỏi nhiều lao động hơn và tốn nhiều  tiền hơn trong việc xây dựng cơ sở vật chất và trang bị cho phòng thí nghiệm cũng như tất cả các dụng cụ và hóa chất.
• Mặc dù tỷ lệ thành công cao nếu tuân thủ đúng quy trình, nhưng thành công với nuôi cấy mô không phải là một sự đảm bảo. Đó là lý do tại sao các quy trình cần có sự chính xác là cần thiết để trồng cây trong môi trường nuôi cấy mô.  Điều này có thể tốn nhiều công sức khi bạn cố gắng tự mình tạo ra một quy trình hoạt động.
• Nhiễm bẩn mô là vấn đề chính trong môi trường nuôi cấy mô. Cây có thể bị nhiễm vi khuẩn, nấm và vi rút. Đó là lý do tại sao nên thực hiện tất cả các biện pháp và nên sử dụng đồ bảo hộ cá nhân trong khi thực hiện nuôi cấy mô trong phòng thí nghiệm của bạn.
• Nuôi cấy mô là một kỹ thuật tiên tiến và đòi hỏi một số kiến ​​thức cũng như thực hành nâng cao đối với bất kỳ ai mới bắt đầu trong lĩnh vực này.

Ý nghĩa của công nghệ nuôi cấy mô tế bào

Nuôi cấy mô được các nhà nuôi cấy trên toàn thế giới sử dụng để nâng cao hiệu quả của các ngành công nghiệp nhằm đáp ứng nhu cầu lương thực toàn cầu. Một số ý nghĩa của nuôi cấy mô tế bào trong nông nghiệp bao gồm:

• Sự phát triển đồng đều của thực vật: Có thể loại bỏ sự biến đổi trong các loại cây trồng, chủ yếu là trong cùng một loài, bằng cách sử dụng nuôi cấy mô tế bào. Điều này dẫn đến việc sản xuất đồng đều của các đơn vị.
• Tăng cường gen: Nuôi cấy mô tế bào có thể được sử dụng để chọn các gen tốt nhất từ ​​thực vật và tăng hiệu quả của chúng ở quy mô thương mại. Nó giúp nông dân đạt được tiềm năng cao nhất bằng cách khuyến khích năng suất cao trong khoảng thời gian ngắn nhất và tạo ra những cây trồng khỏe mạnh và kháng bệnh.
• Bảo tồn gen: Bằng cách sử dụng các kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào, các nhà nuôi cấy có thể bảo tồn các gen di truyền mong muốn và loại bỏ nguy cơ mất hồ sơ di truyền theo thời gian. Bảo tồn gen cũng giúp bảo vệ các loài thực vật đang bị đe dọa hoặc đang trên bờ vực tuyệt chủng.
• Sản xuất quanh năm: Điều tốt nhất về nuôi cấy mô tế bào là nó có thể được sử dụng để sản xuất cây trồng quanh năm bất kể mùa yêu thích của chúng.

Các loại kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào

Nuôi cấy mô là một kỹ thuật trong đó các mô khỏe mạnh được chiết xuất từ ​​vật chất hoặc sinh vật sống. Trong nuôi cấy mô thực vật, đây có thể là lá hoặc các bộ phận khác của cây- tùy thuộc vào quy trình.

Dựa trên vật liệu cấy (nguyên liệu ban đầu/mô thực vật được sử dụng để trồng cây),  nuôi cấy mô được phân thành các loại sau

Nuôi cấy mô sẹo

Một mô sẹo đề cập đến một nhóm các tế bào không phân biệt với khả năng vượt trội để tạo ra các bộ phận khác nhau của cây. Khi các mô thực vật có nguồn gốc từ bất kỳ cơ quan thực vật nào được tạo ra một cách nhân tạo trong môi trường phòng thí nghiệm, chúng sẽ tạo thành mô sẹo, mô sẹo này tiếp tục tạo ra các cơ quan, rễ và chồi khác nhau của thực vật.

Nuôi cấy mô tế bào nguyên sinh

Một tế bào nguyên sinh là một tế bào thực vật không có thành tế bào. Trong kỹ thuật này, thành tế bào của tế bào thực vật được loại bỏ thông qua các biện pháp cơ học hoặc enzym. Các chất nguyên sinh thu được được tinh chế và sau đó, trong các điều kiện được kiểm soát, thành tế bào được tái tạo trước khi chuyển chúng sang môi trường thích hợp để tiếp tục phát triển thành một cây hoàn chỉnh.

Nuôi cấy mô phân sinh

Nuôi cấy mô phân sinh liên quan đến việc cô lập vùng mô phân sinh, chẳng hạn như chồi, từ thực vật và chuyển nó sang môi trường tăng trưởng có chứa chất dinh dưỡng, vitamin và hormone thực vật. Kỹ thuật này thúc đẩy quá trình phân chia tế bào và biệt hóa mô trong tế bào nuôi cấy. Nuôi cấy mô phân sinh tìm thấy các ứng dụng đa dạng, bao gồm sản xuất cây sạch bệnh, tái sinh cây hoàn chỉnh, tạo cây chuyển gen và cây đơn bội, tăng cường cây trồng và bảo tồn nguồn gen.

Các giai đoạn vi nhân giống của mô phân sinh hoa hồng Taif sạch virus, (a) Bắt đầu tạo chồi, (b) Nhân chồi, (c) Kéo dài chồi, (d) Ra rễ và (e) Cây con sạch virus

Nuôi cấy phôi

Nuôi cấy phôi liên quan đến việc phân lập và nuôi cấy phôi thực vật chưa trưởng thành hoặc trưởng thành để hỗ trợ sự phát triển của chúng thành cây hoàn chỉnh. Thay vì khử trùng riêng từng phôi, phương pháp này liên quan đến việc khử trùng cơ quan (chẳng hạn như noãn, hạt hoặc quả) mà từ đó phôi được hình thành và sử dụng nó trong quá trình nuôi cấy.

Nuôi cấy bầu noãn (bầu nhụy)

Kỹ thuật này liên quan đến việc nuôi cấy bầu noãn đã thụ tinh hoặc chưa thụ tinh của các loài thực vật trong môi trường thích hợp để tạo điều kiện cho chúng phát triển thành cây hoàn chỉnh. Phương pháp này chủ yếu được sử dụng để vượt qua các rào cản trước và sau khi thụ tinh. Ngoài ra, nó đã được sử dụng để đạt được các giống lai khác loài.

Quá trình tạo phôi và tái sinh cây con từ nuôi cấy noãn, (A) Bầu nhụy chưa thụ phấn của dưa chuột 1 ngày trước khi thụ phấn, (B) phôi nảy mầm, (C) chồi hình thành, (D) chồi dài, (E và F) cây tái sinh; (G và H) chuyển cây ra môi trường

Bao phấn/Nuôi cấy phấn hoa

Nuôi cấy phấn hoa/bao phấn là một kỹ thuật trong công nghệ sinh học thực vật trong đó các hạt phấn hoa hoặc  bao phấn (bộ phận sinh sản đực của hoa) được phân lập và nuôi cấy trong môi trường giàu chất dinh dưỡng. Phương pháp này cho phép phát triển và tái sinh cây đơn bội hoặc mô sẹo từ phấn hoa hoặc tế bào bao phấn được nuôi cấy. Nó thường được sử dụng trong nghiên cứu nhân giống và di truyền thực vật để tạo ra các giống cây trồng mới hoặc nghiên cứu hành vi của tế bào thực vật trong môi trường được kiểm soát.

Trên đây là một số thông tin khái lược về phương pháp nuôi cấy mô cũng như ý nghĩa của công nghệ nuôi cấy mô tế bào thực vật. Đây là phương pháp nhân giống trong nông nghiệp vô cùng tốt, mang lại nhiều lợi ích cho việc phát triển nông nghiệp.