Nuôi cấy mô tế bào thực vật nhằm bảo tồn và phát triển các nguồn gen quý

Theo cán bộ Viện Nông nghiệp Thanh Hoá, lan kim tuyến là một loại dược liệu vô cùng quý hiếm, có giá trị kinh tế cao, vì nó có tác dụng tăng cường sức khỏe, lưu thông khí huyết, có tính kháng khuẩn, https://vigen.vn/dua-xiem-lua-cay-mo/ chữa các bệnh viêm khí quản, viêm gan mãn tính, chữa suy nhược thần kinh, phòng ngừa loãng xương, tiểu đường và tăng cường hệ thống miễn dịch... Chính vì sự quý hiếm trên nên năm 2007 lan kim tuyến được đưa vào Sách đỏ Việt Nam, thuộc nhóm IA, nghiêm cấm khai thác sử dụng vì mục đích thương mại. Và cũng đã có rất nhiều phương pháp nhân giống lan kim tuyến, như: nhân giống bằng hạt, bằng cây con, giâm cành.

Tuy nhiên, các phương pháp trên đều không hiệu quả. Vì vậy, Viện Nông nghiệp Thanh Hoá đã giao cho Phòng Phân tích và Thí nghiệm nhiệm vụ lưu giữ, phân lập và nhân giống lan kim tuyến bằng phương pháp nuôi cấy mô thực vật. Qua những lần làm thử nghiệm, cán bộ kỹ thuật đã gặp rất nhiều khó khăn trong việc tìm môi trường nuôi cấy phù hợp cho mỗi giai đoạn phát triển của cây với điều kiện thực tế tại phòng thí nghiệm. Song, bằng công sức và tất cả đam mê, nhóm công nghệ sinh học của phòng Phân tích và Thí nghiệm đã nghiên cứu thành công công nghệ sản xuất lan kim tuyến thương phẩm bằng phương pháp nuôi cấy mô thực vật.

Phòng Phân tích và Thí nghiệm viện nông nghiệp Thanh Hoá đang phấn đấu sau năm 2025 sẽ đáp ứng được nhu cầu sử dụng cây giống lan kim tuyến trên địa bàn tỉnh, hướng tới trở thành đơn vị đi đầu trong việc cung ứng nguồn cây giống chất lượng cao, mở rộng thị trường không chỉ tại tỉnh Thanh Hóa mà còn ở các tỉnh khu vực Bắc Trung bộ.

Xem thêm: https://vigen.vn/nhuy-hoa-nghe-tay-cay-mo/

Phòng Phân tích và Thí nghiệm được Viện Nông nghiệp Thanh Hóa giao nhiệm vụ mở rộng quy mô nhân giống bằng phương pháp nuôi cấy mô tế bào với nhiều giống cây trồng khác nhau. Từ đó phòng đã sản xuất được hàng loạt các loại cây trồng, các chủng giống nấm có chất lượng cao.

Theo lãnh đạo, Viện trưởng Viện Nông nghiệp Thanh Hóa, nuôi cấy mô tế bào thực vật là phương pháp kỹ thuật tiên tiến nhất hiện nay và ngày càng phổ biến, giúp sản xuất nhanh và đồng loạt các loại giống cây trồng mà vẫn lưu giữ được hoàn toàn đặc tính của cây gốc, khắc phục nhược điểm của các phương pháp nhân giống vô tính khác như chiết, ghép hay giâm cành. Hiện, Phòng Phân tích và Thí nghiệm của Viện đang quản lý hàng chục giống cây và sản xuất theo yêu cầu của thị trường như các giống cây lâm nghiệp, cây dược liệu, các loại giống hoa, trong đó có các loại cây có giá trị kinh tế như lan kim tuyến, hoa đồng tiền, mía tím, mía đường, hoa chuông, hoa cúc... Đặc biệt, với phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật, phòng đã tạo ra giống cây keo lai khẳng định tính ưu việt trong việc nâng cao năng suất và chất lượng gỗ rừng trồng, https://vigen.vn/ đã cung cấp cây giống cho các doanh nghiệp trong tỉnh.

Công nghệ vi nhân giống quang tự dưỡng để nâng cao chất lượng cây giống cấy mô

Vi nhân giống, hay còn gọi là nhân giống in vitro, trong nhiều thập niên vẫn được xem là một trong những kỹ thuật hữu hiệu nhất dùng để nhân nhanh các giống cây trồng sạch bệnh đã được tuyển chọn hoặc các nguồn gien thực vật quý hiếm. Tuy nhiên phương pháp vi nhân giống truyền thống (conventional micropropagation) vẫn còn gặp một số giới hạn, https://vigen.vn/cuc-mam-xoi-doi-mau-cay-mo/ ví dụ như giá thành cây cấy mô chưa đáp ứng yêu cầu của người trồng trọt do chất lượng và tỷ lệ sống cây cấy mô ở vườn ươm tương đối còn thấp, cũng như tỷ lệ nhiễm nấm khuẩn trong giai đoạn in vitro không nhỏ. Nguyên nhân chính của giới hạn này là do trong vi nhân giống truyền thống, bình nuôi cấy luôn được đậy kín dẫn đến tình trạng thiếu CO2 cần cho quang hợp. Thực vật cấy mô buộc phải sử dụng nguồn carbon hữu cơ đến từ đường, vitamin hay các hợp chất hữu cơ bổ sung vào môi trường làm nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu để tăng trưởng. Vì vậy cây cấy mô thiếu khả năng tự dưỡng do bộ máy quang hợp của cây họat động yếu, dẫn đến việc cây cấy mô tăng trưởng chậm ở giai đoạn vườn ươm với tỷ lệ sống không cao và đòi hỏi nhiều công chăm sóc.

Để cải tiến phương pháp vi nhân giống truyền thống đã và đang được phổ biến ở nhiều quốc gia trong đó có Việt Nam, vi nhân giống quang tự dưỡng (photoautotrophic micropropagation) được nghiên cứu khởi đầu từ Đại học Chiba, Nhật Bản, tiếp tục được phát triển trong suốt hai thập niên vừa qua tại nhiều nơi trên thế giới như Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc, Ấn Độ, Mỹ,... Và được biết đến như một trong những công nghệ mới trong lĩnh vực nông nghiệp công nghệ cao nhằm cải thiện chất lượng của cây cấy mô. Trong vi nhân giống quang tự dưỡng, sự tăng trưởng hay tích lũy các hydratcarbon của cây hoàn toàn phụ thuộc vào khả năng hoạt động của bộ máy quang hợp, nghĩa là từ sự cố định CO2 trong không khí của bình nuôi và sự hấp thu khoáng vô cơ trong môi trường. Do đường, vitamin hay chất điều hòa sinh trưởng thực vật bị loại bỏ khỏi môi trường nuôi cấy, công nghệ này còn được gọi là vi nhân giống không đường (sugar - free micropropagation). Các yếu tố vật lý (ánh sáng, nhiệt độ, ẩm độ, nồng độ CO2 trong bình nuôi cây, tốc độ luân chuyển khí trong và ngoài bình nuôi cây, giá thể thoáng khí) được quan tâm nghiên cứu để cây cấy mô có khả năng quang hợp tốt hơn, tăng trưởng nhanh và khỏe mạnh hơn trong giai đoạn in vitro, dẫn đến tỷ lệ sống của cây cấy mô tăng cao trong giai đoạn ex vitro. Việc loại bỏ đường và các vitamin trong môi trường nuôi cấy sẽ góp phần giảm ô nhiễm môi trường do tỷ lệ nhiễm nấm khuẩn trong quá trình nuôi cấy giảm, đồng thời còn góp phần làm giảm lượng CO2 trong không khí nhờ sự gia tăng hoạt động quang hợp của cây in vitro. Ngoài ra, công nghệ vi nhân giống quang tự dưỡng còn cho phép sử dụng hộp nuôi cấy lớn nên khả năng tự động hoá quá trình nuôi cấy có thể thực hiện được dễ dàng, nhờ đó chi phí sản xuất cây cấy mô giảm và lợi nhuận của nhà sản xuất cây giống bằng con đường nuôi cấy mô sẽ cao hơn.

Xem thêm: https://vigen.vn/dua-xiem-xanh-cay-mo/

PGS.TS. Nguyễn Văn Uyển, đã giới thiệu công nghệ mới này đến các nhà nghiên cứu nuôi cấy mô tế bào thực vật trong nước từ giữa thập niên 90. Hơn mười năm qua, tại Phòng Công nghệ tế bào thực vật, Viện Sinh học nhiệt đới, PGS.TS. Nguyễn Thị Quỳnh và các cộng sự đã tập trung nghiên cứu ứng dụng vi nhân giống quang tự dưỡng trên nhiều đối tượng cây trồng, bao gồm cây cà phê (Coffea arabusta), hông (Paulownia fortunei), lõi thọ (Gmelina arborea), Neem (Azadirachta indica), tre tầm vông (Thyrsostachys siamensis Gamble), dâu tây (Fragaria x annanasa Duch.), nho không hạt (Vitis vitifera), khoai mỡ (Dioscorea alata), khoai lang (Ipomoea batatas), hoa đồng tiền (Gerbera jamesonii), sa-lem (Limonium sinuatum), lan Dendrobium Burana White, và một số cây thảo dược. Các loại cây này đều đã được chứng minh có khả năng tăng trưởng tốt hơn trên môi trường nuôi cấy không đường, không vitamin trong giai đọan in vitro thông qua phương pháp nuôi cấy trao đổi khí tự nhiên (không khí trao đổi bằng cách khuếch tán qua màng thoáng khí millipore hay màng bằng giấy gắn trên nắp/thành hộp chứa cây) hay bơm khí trực tiếp (không khí được đưa vào hộp nuôi cấy có thể tích lớn nhờ máy bơm khí hay máy nén khí). Sự tăng trưởng (dựa trên chỉ tiêu trọng lượng của cây in vitro gia tăng theo sự gia tăng cường độ ánh sáng, thời gian chiếu sáng, nồng độ CO2 cũng như sự thay đổi giá thể đặc chắc bằng giá thể thoáng khí trong hộp/bình nuôi cây do hoạt động của bộ máy quang hợp được thúc đẩy. https://vigen.vn/ Điều này đã khiến cây in vitro qua nuôi cấy quang tự dưỡng có chất lượng tốt hơn khi nuôi cấy theo kiểu truyền thống (trên môi trường có đường và vitamin), dẫn đến tỷ lệ sống cao hơn khi được đưa ra vườn ươm.

Ứng Dụng Công Nghệ Nuôi Cấy Mô Tế Bào Trong Sản Xuất Các Giống Cây Trồng Ưu Việt

Những năm qua, Trung tâm Thông tin và Ứng dụng tiến bộ KHCN Bình Thuận (Trung tâm) đã nghiên cứu và thực hiện nhiều quy trình kỹ thuật để đưa vào sản xuất thành công một số giống cây trồng bằng phương pháp nuôi cấy mô. https://vigen.vn/cuc-mam-xoi-doi-mau-cay-mo/ Đây là bước tiến hứa hẹn sẽ đóng góp cho sự phát triển nông nghiệp trên địa bàn tỉnh, giúp nông dân chủ động được nguồn giống đối với các loại cây trồng có chất lượng cao, mang lại hiệu quả kinh tế vượt trội.Sản xuất cây trồng công nghệ cao hiện nay đang là bước đi tất yếu của ngành nông nghiệp. Trong tương lai ứng dụng nuôi cấy mô sẽ ngày càng trở nên phổ biến, và tiếp cận ngày càng nhiều với người nông dân. Điều đó sẽ góp phần nâng cao nhận thức cho nông dân về các giống cây trồng ưu việt, từ đó ngày càng nhân rộng quy mô và hiệu quả kinh tế trong sản xuất nông nghiệp trước những bất lợi của điều kiện thời tiết và cũng như hạn chế các loại sâu bệnh gây hại cho cây trồng.Nuôi cấy mô tế bào thực vật hay công nghệ invitro là phương pháp kỹ thuật tiên tiến nhất hiện nay. Với việc sử dụng mô, tế bào và các cơ quan hoàn toàn sạch các vi sinh vật trên môi trường dinh dưỡng nhân tạo trong điều kiện vô trùng để tạo ra những giống cây trồng được trẻ hóa, khỏe, sạch bệnh, đặc biệt là bệnh về virus. Ngoài ra, giống cây được tạo ra theo phương pháp này tạo ra số lượng lớn cây con, có độ đồng đều cao và giữ nguyên vẹn đặc tính sinh học, đặc tính kinh tế của cây bố mẹ.

Xem thêm: https://vigen.vn/dua-xiem-xanh-cay-mo/

Trung tâm đã ứng dụng thử nghiệm và sản xuất thành công một số giống cây trồng như chuối sứ, chuối già lùn, một số loại lan, ... Bước đầu đã cho thấy sự đột phá trong ứng dụng khoa học kỹ thuật và sản xuất giống cây trong sản xuất nông nghiệp tại tỉnh nhà bằng phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật với nhiều ưu điểm vượt trội.

Hiện nay việc ứng dụng khoa học và công nghệ cao trong sản xuất giống cây trồng tại Bình Thuận tuy mới bắt đầu thực hiện và còn mới lạ, nhưng đã từng bước khẳng định được hiệu quả và khả năng thích nghi của một số giống cây với điều kiện khí hậu tỉnh nhà. Vì thế trong những năm qua, Trung Tâm Thông Tin Và Ứng Dụng Tiến Bộ KHCN Bình Thuận đã nghiên cứu, làm chủ một số quy trình kỹ thuật để đưa vào sản xuất thành công một số cây giống phục vụ cho sản xuất nông nghiệp của người dân tại địa phương.

Bên cạnh đó, Trung tâm cũng tạo điều kiện cho các em học sinh tại các trường Trung học phổ thông đến tham quan và làm quen với công nghệ nuôi cấy mô tế bào, nhằm giúp các em tiếp cận và tìm hiểu thêm về phương phương pháp nhân giống đặc biệt này. Trong quá trình tham quan, các em còn được tham gia đầy đủ các bước tiến hành nuôi cấy như pha môi trường, https://vigen.vn/ cấy chuyền, nhân giống… để các em có thêm những trải nghiệm sâu sắc và thú vị trong quá trình học tập.