BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG  oOo  Đề tài: DỊCH THUẬT CHUYÊN ĐỀ VI NHÂN GIỐNG QUANG TỰ DƯỠNG BÀI TIỂU LUẬN NHÓM Môn: CÔNG NGHỆ SINH HỌC THỰC VẬT Giảng viên hướng dẫn: Ths Lê Thị Thúy TP HCM, Tháng năm 2016 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG  oOo  Đề tài: DỊCH THUẬT CHUYÊN ĐỀ VI NHÂN GIỐNG QUANG TỰ DƯỠNG BÀI TIỂU LUẬN NHÓM Môn: CÔNG NGHỆ SINH HỌC THỰC VẬT Giảng viên hướng dẫn: Ths Lê Thị Thúy Thành viên thực hiện: Huỳnh Ngọc Quang Bùi Văn Sự Mai Thị Cẩm Tiên Nguyễn Thị Thúy Vi Nguyễn Hải Đăng Lê Thị Bích Ngọc 3008140018 3008140170 3008140249 3008140074 3008140205 3008140111 TP HCM, Tháng năm 2016 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển nhanh chóng xã hội, nhu cầu giống loại trồng giới nói chung Việt Nam nói riêng tăng nhanh hết Khi sản xuất mở rộng, nhu cầu giống tăng theo, phương pháp nhân giống không ngừng cải tiến Các loài thực vật nhân giống chủ yếu phương pháp vô tính qua phương pháp giâm cành, chiết cành hay gieo hạt truyền thống Nhiều năm qua, thực tế cho thấy phương pháp không đáp ứng kịp nhu cầu giống, mặt khác mang nguy làm lây lan bệnh hại làm thoái hóa giống Vì sản xuất số lượng lớn giống bệnh với tốc độ nhanh, chất lượng đồng đồng mặt di truyền, phương pháp nhân giống vô tính in vitro hiệu Tuy nhiên nghiên cứu gần cho thấy phương pháp nuôi cấy mô truyền thống thường không quan tâm nhiều đến yếu tố môi trường thường dựa nhiều vào ứng dụng chất điều hòa tăng trưởng thực vật ngoại sinh Bên cạnh đó, việc bổ sung đường, agar vitamin vào môi trường nuôi cấy, với việc sử dụng hệ thống nuôi cấy kín dẫn đến nhu cầu đòi hỏi vô trùng tuyệt đối Điều làm tăng chi phí sản xuất; gây mát số lượng lớn nhiễm nấm khuẩn trình nuôi cấy; cảm ứng biến dị hình thái, sinh lý nuôi cấy; đặc biệt tượng thủy tinh thể (vitrification) thường xuất Chính mà tỷ lệ sống in vitro giai đoạn hóa sau ống nghiệm thấp Chí mà Chieri Kubota giáo sư người Nhật Bản tìm phương pháp vi nhân giống khác mà ta không cần bỏ sung đường, vitamin,…những thứ làm tăng giá thành sản xuất gây ảnh hưởng xấu “Phương pháp vi nhân giống quang tự dưỡng” đời Công trình nghiên cứu đăng tải nhiều tạp chí khoa học tiếng giới Do đó, nội dụng công bố tiếng Anh đòi hỏi người đọc phải có trình độ ngoại ngữ định Chính lẽ mà nhóm giao dịch thuật nghiên cứu nhằm trao dồi vốn kiến thức Anh ngữ kiến thức tinh hoa nhân loại lĩnh vực Công nghệ sinh học Phần dịch thuật nhóm chia làm phần trình bày sau: Phần 1: Nguyên gốc: Trong phần nhóm trích dẫn toàn văn nghiên cuu7a giáo sư Chieri Kubota Phần 2: Dịch tổng thể: Ở phần nhóm dịch hoàn toàn nghiên cứu Phần 3: Dịch tóm tắt: Nhóm tóm tắc sơ lược lại “Phương pháp vi nhân giống quang tự dưỡng” mà nghiên cứu đề cập đến Phần cuối cùng: Nhận xét 4|Page Trong trình dịch vốn kiến thức trình độ anh ngữ hạn chế Đa phần dựa vào công cụ dịch thuật phổ biến nên không tránh khỏi việc dịch tiếng Việt có chỗ không xác từ ngữ chuyên nghành Rất mong Ths Lê Thị Thúy thầy cô bạn Khoa thông cảm góp ý nhiều để dịch thuật sau nảy ngảy hoàn thiện Cuối cùng, xin chúc Ths Lê Thị Thúy quý thầy cô Khoa thật dồi sức khỏe thành công công việc sống Xin trân thành cảm ơn ! NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN 5|Page I Nguyên gốc PHOTOAUTOTROPHIC MICROPROPAGATION: IMPORTANCE OF CONTOLLED ENVIROMENT IN PLANT TISSUE CULTURE Chieri Kubota Department of Plant Sciences, The University of Arizona, Tucson, Arizona 857210036 Micropropagation is a method to produce genetically identical plantlets by using tissue culture techniques Photoautotrophic micropropagation refers to micropropagation with no exogenous organic components (sugar, vitamins, etc.added to the medium, and it has been developed along with the development otechniques of in vitro environmental control CO2 concentration, photosynthetic photon flux, relative humidity, and air speed in the vessel are some of the mostimportant environmental factors affecting plantlet growth and development;controlling these factors requires knowledge and techniques of greenhouse and horticultural engineering as well as the knowledge of physiology of in vitro plantlets Photoautotrophic micropropagation has many advantages with respect to improvement of plantlet physiology (biological aspect) and operation/management in the production process (engineering aspect), and it results in reduction of production costs and improvement in quality of plantlets INTRODUCTION Micropropagation, an in vitro vegetative propagation method using pathogen-free propagules, has been considered signifi cant in agriculture and forestry for producing pathogen-free stock plants or genetically superior clones that cannot be propagated by seeds or whose propagation effi ciency is low in conventional vegetative propagation However, the widespread use of micropropagated transplants is still limitedby high production costs, mostly attributed to a low growth rate, a signifi cant lossof plants in vitro due to microbial contamination, poor rooting, low percent survival at the ex vitro acclimatization stage and high labor costs Recent research, however, has revealed that most chlorophyllous explants/plants in vitro have the ability to grow photoautotrophically (without sugar in the culture medium), and that the low CO concentration in the air-tight culture vessel during the photoperiod is the main cause of the low net photosynthetic and growth rates of plants in vitro ENVIRONMENTAL CONTROL IN MICROPROPAGATION Most of the factors that bring about the high production costs are directly or indirectly related to the heterotrophic or photomixotrophic characteristics of plant 6|Page growth in vitro in conventional, heterotrophic or photomixotrophic micropropagation In conventional micropropagation, sugar in the culture medium is the main or sole source of carbon and energy for plant growth in vitro The supply of sugar to the culture medium to promote plant growth in vitro has been considered to compensate for the low or negative net photosynthetic rate of plants in vitro, and the poor photosynthetic ability of plants in vitro is a main reason for the low or negative net photosynthetic rate For successful photoautotrophic micropropagation, understanding the in vitro environment and basics of environmental control is critical For plants growing photoautotrophically, promotion of photosynthesis is the primary way to enhance the growth rate of the plantlets To promote in vitro photosynthetic rates, it is necessary to know the status of environmental conditions (for example, air temperature and CO concentration) in the vessels and how to maintain them in optimum ranges for maximizing net photosynthetic rates of the plantlets Lack of understanding of the in vitro environment or of the interaction of plantlets and the in vitro and ex vitro environments, makes it more diffi cult to improve the micropropagation system by applying the photoautotrophic micropropagation method CHARACTERISTICS OF IN VITRO ENVIRONMENTAL CONDITIONS IN THE CONVENTIONAL PHOTOMIXOTROPHIC MICROPROPAGATION In vitro aerial conditions are affected by physical properties of the vessels, environmental conditions outside the vessel (inside the culture room) and plantlets (photosynthesis, transpiration, etc.) and generally characterized as having a:(1) low CO2 concentration during the photoperiod, (2) high CO2 concentration during the dark period, (3) low water vapor pressure defi cit (high relative humidity), (4) low air current speed, and (5) low photosynthetic photon flux (PPF) As shown in Fujiwara et al (1987) and other reports, the typical diurnal change in CO concentration in a conventional culture vessel containing chlorophyllous plantlets is characterized with a linear increase during dark period followed by a sharp decrease within a few hours after onset of photoperiod to reach as low as the CO compensation point This decrease in CO2 concentration clearly shows that the chlorophyll-containing plantlets in vitro retain high photosynthetic ability, but the low CO concentration, caused by the limited ventilation of the vessel, forces the plantlets to grow photomixotrophically (using sugar as a supplemental source for energy and carbon) Enhancing ventilation is therefore the fi rst important key to success in photoautotrophic micropropagation Increasing the CO2 concentration inside the growth chamber (CO2 enrichment), high photosynthetic photon fl ux (PPF), and use of porous supporting materials have been recognized as signifi cant factors, in addition to enhanced ventilation, for success in photoautotrophic micropropagation 7|Page ADVANTAGES AND DISADVANTAGES OF PHOTOAUTOTROPHIC MICROPROPAGATION Photoautotrophic micropropagation has many advantages with respect to improvement of plantlet physiology (biological aspect) and operation/management in the production process (engineering aspect) Advantages with biological aspects are: (1) promotion of growth and photosynthesis, (2) high survival percentage / smooth transition to ex-vitro environment, (3) elimination of morphological and physiological disorders, and (4) little loss of plantlets due to contamination Advantages of engineering aspects include: (1) flexibility in the design of the vessel (larger vessels), (2) automation, and (3) simplifi cation of the micropropagation system Disadvantages of photoautotrophic micropropagation often considered when introducing the technique in commercial operations are: (1) relative complexity of techniques and knowledge required for controlling the in vitro environment; (2) expense for lighting, CO2 enrichment, and cooling; and (3) limitation of application to multiplication systems using multiple buds/shoots Kozai (1991) and Kubota (2001) summarize more details of the advantages/disadvantages of photoautotrophic micropropagation Figure Tomato plantlets cultured (left) photoautotrophically under high PPF, vessel ventilation rate and CO2 concentration without explant (nodal cuttings) leaf removal, and photomixotrophically under low PPF, vessel ventilation rate and CO concentration with (right, the conventional method) and without (center) explant leaf removal 8|Page APPLICATIONS OF PHOTOAUTOTROPHIC MICROPROPAGATION For the past 20 years, photoautotrophic micropropagation was successfully applied to many plant species including acacia (Acacia mangium), cauliflower (Brassica oleracea), chrysanthemum ( Chrysanthemum morifolium), citrus (Citrus macrophylla), coffee (Coffea arabusta), eucalyptus (Eucalyptus camaldulensis), grapevine (Vitis vinifera), potato (Solanum tuberosum), red raspberry (Rubus idaeus), sugarcane (Saccharum spp.), sweetpotato (Ipomoea batatass), tobacco (Nicotiana tabacum), and tomato (Lycopersicon esculentum) Figure shows tomato plantlets cultured under photoautotrophic conditions, compared with those under photomixotrophic conditions for the same culture period (Kubota et al., 2001) The culture conditions were combinations of high ventilation of the vessels with/without CO2 enrichment and high PPF Use of porous supporting materials is more signifi cant for woody plant species that are generally slow and diffi cult to root during in vitro culture (Kozai and Kubota, 2002) Figure shows a scale-up system for photoautotrophic micropropagation of eucalyptus (Zobayed et al., 2000) A relatively new application of the photoautotrophic micropropagation method is somatic embryogenesis, which is a key technology for mass production of elite clones and has been introduced commercially, producing transplants for planting in clonal forestry One of the challenges preventing wider application of somatic embryos is low percent germination of somatic embryos and conversion to plantlets Coffea somatic embryos were shown to have photosynthesis ability at the cotyledonary stage (Afreen, 2001) and both growth and development (conversion/germination) of somatic embryos were enhanced under photoautotrophic conditions when CO concentration was properly controlled (Uno and Kubota, unpublished) (Fig 3) CONCLUSION Photoautotrophic micropropagation is an advanced plant production techniquethat emerged as an integration of biology and engineering for practical applications Such integration will be necessary for the future development of transplant production systems The outcomes of research and development in photoautotrophic micropropagation will contribute to improvement and problemsolving infuture agriculture, forestry and horticultural production systems 9|Page Figure Scaled-up photoautotrophic culture vessel (picture taken after removal of the lid) The vessel was 610 mm long, 310 mm wide, and 105 mm high (volume approx 20 liters) (By courtesy of Zobayed; for descriptions refer to Zobayed et al., 2000) The CO2 -enriched air is pumped into the vessel through the inlets into the air distribution chamber beneath the plug tray A nutrient solution in the reservoir (not shown in the picture) is sent to the root zone to soak the vermiculite-based supporting material in the plug tray and returned to the reservoir as scheduled with a timer 10 | P a g e Figure Plantlets or cotyledonary embryos obtained from torpedo-shaped (upper picture)and cotyledonary embryos (lower picture) cultured for 61 days under photomixotrophic [indicated as “MT” and “MC”; sucrose in an agar-gelled medium, low CO2 concentration and low photosynthetic photon fl ux (PPF)] and photoautotrophic (“AT” and “AC”; no sugar in the medium, porous supporting materials, high CO2 and high PPF) conditions (Uno and Kubota, unpublished) Numbers in treatment codes indicate the CO2 concentration (400, 1500, or 5000 µmol•mol-1) LITERATURE CITED Afreen, F., S.M.A Zobayed, and T Kozai 2001 Mass-propagation of coffee from photoautotrophic somatic embryos pp.355-364 In: N Morohoshi and A Komamine(eds.) Molecular breeding of woody plants Elsevier Science B.V., Amsterdam, The Netherlands Fujiwara, K., T Kozai, and I Watanabe 1987 Measurements of carbon dioxide gas concentration in closed vessels containing tissue cultured plantlets and estimates of netphotosynthetic rates of the plantlets J Agr Meteorol 43:21-30 (in Japanese) Kozai, T 1991 Autotrophic micropropagation pp.313-343 In: Y.P.S Bajaj (ed ) Biotechnology in agriculture and forestry 17: High-tech and micropropagation I Springer Verlag, New York, New York Kozai, T and C Kubota.2002 Developing a photoautotrophic (sugar-free medium) micropropagation system for woody plants J Plant Research 114:525-537 11 | P a g e Kubota, C 2001 Concepts and background of photoautotrophic micropropagation, pp.325334 In: N Morohoshi and A Komamine (eds.) Molecular breeding of woody plants Elsevier Science B.V., Amsterdam, The Netherlands Kubota, C., N Kakizaki, T Kozai, K Kasahara, and J Nemoto.2001 Growth and net photosynthetic rate of tomato plantlets during photoautotrophic and photomixotrophic micropropagation HortScience 36:49-52 Zobayed, S.M.A., F Afreen-Zobayed, C Kubota, and T Kozai.2000 Mass propagation of Eucalyptus camaldulensis in a scaled-up vessel under in vitro photoautotrophic condition Annals Bot 85:587-592 II Dịch tổng thể Vi nhân giống quang tự dưỡng: Tầm quan trọng việc kiểm soát môi trường nuôi cấy mô tế bào thực vật Chieri Kubota Thuộc khoa thực vật học, trường ĐH Arizona, Tucson, Arizona 85721-0036 Vi nhân giống phương pháp dùng để sản xuất non đồng mặt di truyền cách sử dụng kỹ thuật nuôi cấy mô.Vi nhân giống quang tự dưỡng dùng để việc vi nhân giống không cần thêm thành phần hữu ngoại sinh (đường, vitamin,v.v) vào môi trường Và phương pháp phát triển với phát triển kỉ thuật nhân giống in vitro có kiểm soát môi trường Nồng độ CO2, cường độ ánh sáng, độ ẩm môi trường, tốc độ luân chuyển không khí bình yếu tố môi trường quan trọng ảnh hưởng đến tăng trưởng phát triển non; việc điều khiển yếu tố đòi hỏi phải có kiến thức sử dụng nhà kính, kỉ làm vườn tốt kiến thức sinh lí thực vật nhân giống in vitro Vi nhân giống quang tự dưỡng có nhiều ưu điểm việc cải thiện chức sinh lí non (khía cạnh sinh học) việc vận hành / quản lí trình sản xuất ( khía cạnh kỉ thuật), kết phương pháp làm giảm chi phí sản xuất cải thiện chất lượng non Giới thiệu Vi nhân giống, hay in vitro kỉ thuật nhân giống từ chồi sinh dưỡng mầm bệnh, có ý nghĩa việc sản xuất loại quý hệ vượt trội mặt di truyền nông nghiệp lâm nghiệp mà thu từ hạt hay phương pháp nhân giống thông thường Tuy nhiên, việc sử dụng kỉ thuật vi nhân giống hạn chế chi phí sản xuất cao, chủ yếu tốc độ tăng trưởng thấp, lượng đáng kể in vitro bị chết vi sinh vật, rễ yếu, tỉ lệ sống thấp giai đoạn ex vitro (thử nghiệm bên ngoài) để quen với môi trường bên chi phí nhân công cao Tuy nhiên, nghiên cứu gần cho thấy sắc tố diệp 12 | P a g e lục/ in vitro có khả sinh trưởng cách quang tự dưỡng ( không cần bổ sung đường vào môi trường nuôi cấy), bình nuôi cấy đậy kín dẫn đến tình trạng thiếu CO2 có ánh sáng chiếu vào dẫn đến hiệu suất quang hợp thấp dẫn đến in vitro tăng trưởng chậm Kiểm soát môi trường vi nhân giống Hầu hết yếu tố liên quan đến đặc điểm dị dưỡng hay quang dị dưỡng tác động trực tiếp gián tiếp lên suất trồng, vi nhân giống dị dưỡng hay vi nhân giống quang dị dưỡng thường phát triển in vitro Thông thường vi nhân giống, đường nguồn cacbon có môi trường nhằm đảm bảo việc cung cấp lượng cho phát triển in vitro Việc cung cấp đường vào môi trường nuôi cấy để thúc đẩy sinh trường in vitro nhẳm bù đắp cho tỉ lệ quang hợp thấp không quang hợp in vitro, khả quang hợp ống nghiệm nguyên nhân dẫn đến tì lệ quang hợp thấp không quang hợp in vitro Sự thành công việc vi nhân giống quang tự dưỡng, hiểu điều khiển môi trường nuôi cấy điều cần thiết Qúa trình quang tự dưỡng cây, cách chủ yếu để tăng tốc độ sinh trưởng non thông qua việc tăng cường độ quang hợp Để tăng cường độ quang hợp in vitro, cần biết thay đổi môi trường (ví dụ, nhiệt độ môi trường nồng độ CO 2) ống nghiệm biết cách trì in vitro điều kiện tối ưu nhất, điều cần thiết nhằm tăng cường độ quang hợp Việc thiếu hiểu biết môi trường nuôi cấy hay thiếu hiểu biết vể việc thích nghi non điều kiện in vitro điều kiện ex vitro, khó khăn việc áp dụng kỷ thuật vi nhân giống quang tự dưỡng nhằm cải thiện phương pháp vi nhân giống truyền thống Đặc điểm môi trường vi nhân giống quang tự dưỡng điều kiện nuôi cấy in vitro Trong nuôi cấy in vitro thông thường điều kiện vật lý ống nghiệm kể không ảnh hưởng đến điều kiện môi trường bên ống nghiệm (bên phòng thí nghiệm) đặc điểm nói chung (sự quang hợp, thoát hơi, v.v.) cụ thể như: (1) Nồng độ CO thấp chiếu sáng, (2) Nồng độ CO cao bóng tối, (3) Sự chênh lệch áp suất nước thấp ( độ ẩm tương đối cao),(4) Tốc độ luân chuyển không khí thấp, (5) Cường độ quang tổng hợp thấp (PPF), theo Fujiwaraet (1987) nghiên cứu khác, bình nuôi cấy với diệp lục tố làm nồng độ CO2 tăng cách tuyến tính bóng tối, sau giảm mạnh sau vài chiếu sáng để nồng độ CO2 đạt ngưỡng ban đầu Việc nồng độ CO giảm, cho thấy rõ ràng chất diệp lục tố có in vitro có khả quang hợp cao, nồng độ CO2 thấp, nguyên nhân thiếu thông thoáng ống nghiệm, buộc phải phát triển điều kiện quang dị dưỡng (sử dụng đường 13 | P a g e nguồn bổ sung lượng cacbon) Do tăng cường thông khí chìa khóa quan trọng để thành công vi nhân giống quang tự dưỡng Tăng nồng độ CO2 buồng tăng trưởng ( làm phong phú lượng CO 2), cường độ quang tổng hợp (PPF) cao, sử dụng màng có lỗ nhỏ xem yếu tố quan trọng để hỗ trợ tăng cường thông khí, tạo thành công vi nhân giống quang tự dưỡng Ưu điểm nhược điểm phương pháp vi nhân giống quang tự dưỡng Vi nhân giống quang tự dưỡng có nhiều ưu điểm việc cải thiện chức sinh lí thực vật (khía cạnh sinh học) việc vận hành / quản lí trình sản xuất (khía cạnh kỹ thuật) Ưu điểm khía cạnh sinh học là: (1) Kích thích tăng trưởng quang hợp, (2) Tăng tỉ lệ sống cao chuyển sang môi trường ex vitro (thử nghiệm bên ngoài), (3) Loại bỏ hình thái chức sinh lí bị biến dị, (4) Hạn chế mát nhiễm khuẩn Ưu điểm khía cạnh kỹ thuật: (1) Linh hoạt việc thiết kế bình nuôi cấy ( thùng nuôi cấy lớn), (2) Khả tự động hóa, (3) Hệ thống vi nhân giống đơn giản Về nhược điểm phương pháp vi nhân giống quang tự dưỡng thường quan tâm đến công nghệ mang lại lợi nhuận kinh tế: (1) Các kỉ thuật kiến thức cần thiết tương đối phức tạp, (2) Chi phí cho việc chiếu sáng, tăng lượng CO 2, làm mát (3) hạn chế ứng dụng sử dụng nhiều chồi / cành mẻ nuôi cấy Theo tóm tắt chi tiết Kozai (1991) Kubota (2001) ưu điểm nhược điểm phương pháp vi nhân giống quang tự dưỡng 14 | P a g e Hình 1: Giống cà chua nuôi cấy điều kiện quang tự dưỡng (lọ bên trái) cường độ quang tổng hợp cao (PPF), tỉ lệ nồng độ CO 2, độ thông thoáng cao lọ nuôi cấy ( bỏ nắp) loại bỏ so với lọ cường độ quang tổng hợp thấp (PPF), tỉ lệ thông thoáng nồng độ CO thấp thể (lọ bên phải, kỉ thuật nhân giống thông thường) không loại bỏ (lọ giữa) Ứng dụng vi nhân giống quang tự dưỡng Trong 20 năm qua, ứng dụng thành công vi nhân giống quang tự dưỡng nhiều loài đối tượng trồng, bao gồm có keo (Acacia mangium), súp lơ (Brassica oleracea), hoa cúc (Chrysanthemum morifolium), có múi (Citrus macrophylla), cà phê (Coffea arabusta), bạch đàn (Eucalyptus camaldulensis ), nho (Vitis Vinifera), khoai tây (Solanum tuberosum), mâm xôi đỏ (Rubus idaeus), mía (Saccharum), khoai lang (Ipomoea batatas), thuốc (Nicotiana tabacum) cà chua (Lycopersicon esculentum) Hình cho thấy cà chua nuôi cấy điều kiện quang tự dưỡng, so với nuôi cấy điều kiện quang dị dưỡng thời gian (Kubota et al, 2001) Điều kiện nuôi cấy kết hợp việc thông khí CO2 có ống nghiệm với cường độ quang tổng hợp cao (PPF) Việc sử dụng màng chuyên dụng có lỗ nhỏ đặc biệt có ý nghĩa thân gỗ nói chung, tạo rễ khó chậm môi trường nuôi cấy in vitro (Kozai Kubota, 2002) Hình cho thấy hệ thống mô hình vi nhân giống quang tự dưỡng bạch đàn (Zobayed et al, 2000) Một ứng dụng tương đối phương pháp vi nhân giống quang tự dưỡng tạo phôi soma, việc tạo phôi soma kỹ thuật quan trọng sản xuất hàng loạt dòng vô tính vượt trội áp dụng vào mục đích thương mại, việc sản xuất trồng vô tính lâm nghiệp Một thách thức ngăn ứng dụng lớn phôi soma tỉ lệ phần trăm nảy chồi chuyển thành thấp phôi soma Phôi soma giống Coffea cho thấy có khả quang hợp giai đoạn mầm (Afreen, 2001) có sinh trưởng phát triển (chuyển sang giai đoạn nảy chồi) phôi soma tăng lên điều kiện quang tự dưỡng, nồng độ CO2 kiểm soát hợp lí (Uno Kubota, chưa công bố) ( Hình 3) Kết luận Vi nhân giống quang tự dưỡng phương pháp sản xuất trồng tiên tiến xuất dựa kết hợp sinh học kỹ thuật ứng dụng thực tế Sự kết hợp cần thiết cho việc phát triển hệ thống sản xuất trồng cấy ghép tương lai Những kết nghiên cứu phát triển kỹ thuật vi nhân giống quang tự dưỡng góp phần cải thiện giải vấn đề lĩnh vực nông nghiệp, lâm nghiệp hệ thống sản xuất nông nghiệp tương lai 15 | P a g e Hình 2: Thùng nuôi cấy quy mô lớn điều kiện quang tự dưỡng (hình ảnh chụp lại sau loại bỏ nắp), thùng dài 610 mm, rộng 310 mm cao 105 mm (thể tích khoảng 20 lít) ( nghiên cứu Zobayed; Zobayed cộng đề cập đến năm 2000) Không khí giàu CO2 bơm vào thùng nuôi cấy thông qua cửa hút gió phân bố khắp buồng nuôi cấy khay Một dung dịch có bể ( không hiển thị hình) đưa đến rễ để rể hút chất khoáng cần thiết sau dòng chất khoáng trở lại bể sau khoảng thời gian định 16 | P a g e Hình 3: Cây hay phôi có mầm thu khỏi bể sau nuôi cấy ( ảnh trên) xuất mầm ( ảnh dưới) nuôi cấy 61 ngày điều kiện vi nhân giống ["MT" "MC" môi trường có bổ sung đường, agar, nồng độ CO2 thấp cường độ ánh sáng thấp (PPF)] điều kiện quang tự dưỡng ("AT" "AC" môi trường đường , bổ sung khoáng, nồng độ CO cao cường độ ánh sáng cao) (theo Uno Kubota, chưa công bố) Các số liệu cho thấy nồng độ CO2 sử dụng (400,1500 hay 5000 mmol • mol-1) Tài liệu tham khảo Afreen, F., S.M.A Zobayed T Kozai 2001 Nhân giống hàng loạt giống cà phê từ phôi soma phương pháp quang tự dưỡng Trang 355- 364 Morohoshi and A Komamine (biên tập) Sự sản sinh đại phân tử thân gỗ Theo tạp chí khoa học Elsevier, Amsterdam, Hà Lan Fujiwara, K., T Kozai I Watanabe 1987 Các phương pháp đo nồng độ CO2 có mô thực vật mạch kín ước tính tỉ lệ quang hợp mô thực vật Theo J Agr Meteorol 43:21-30 (trên nước Nhật Bản) Kozai, T 1991.Vi nhân giống tự dưỡng Trang 313- 343 Y.P.S Bajaj (biên tập) Công nghệ sinh học nông nghiệp vầ lâm nghiệp Chương 17: Kỹ thuật vi nhân giống công nghệ cao, NXB SpringerVerlag, New York, New York Kozai, T C Kubota 2002 Hệ thống vi nhân giống quang tự dưỡng (môi trường không đường) cho thân gỗ Nghiên cứu J Plant 114: 525-537 Kubota, C 2001 Khái niệm tảng vi nhân quang tự dưỡng Trang 325- 334 N Morohoshi and A Komamine (biên tập) Sự sản sinh đại phân tử thân gỗ Theo tạp chí khoa học Elsevier, Amsterdam, Hà Lan Kubota, C., N Kakizaki, T Kozai, K Kasahara J Nemoto 2001 Sự sinh trưởng tỷ lệ quang tổng hợp cà chua non suốt trình vi nhân giống quang tự dưỡng quang dị dưỡng hỗn hợp Tạp chí Hortscience, 36:49-52 Zobayed, S.M.A., F Afreen-Zobayed, C Kubota T Kozai 2000 Nhân giống hàng loạt bạch đàn trắng bình nuôi cấy điều kiện in vitro quang tự dưỡng Tạp chí Annals Bot 85:587-592 III Dịch tóm tắt Vi nhân giống quang tự dưỡng phương pháp nuôi cấy mô dựa vào khả quang tự dưỡng mô thực vật Trong phương pháp này, thu nhận CO không khí làm nguồn carbon thông qua trình quang hợp sống tự nhiên mà không cần dùng đường, vitamin, đồng thời hạn chế dùng chất kích thích sinh trưởng thực vật môi trường nuôi cấy Điều làm giảm nhiễm khuẩn 17 | P a g e nấm cấy mô; quang hợp hô hấp tốt hơn; hệ thống rễ phát triển tốt hơn, hấp thu muối khoáng dễ dàng Phương pháp nhân giống dựa vào khả quang tự dưỡng cấy mô Tất mô quan thực vật dùng nuôi cấy mô có diệp lục tố có khả quang hợp Cây tạo điều kiện để thu nhận CO không khí làm nguồn carbon thông qua trình quang hợp sống tự nhiên mà không cần dùng đường, vitamin hạn chế dùng chất kích thích sinh trưởng thực vật môi trường nuôi cấy Trong vi nhân giống quang tự dưỡng, cung cấp CO cho quan quang hợp tăng cường cách sử dụng màng lọc – loại màng với lỗ nhỏ li ticó khả ngăn bụi lọc vi khuẩn, cho khí lưu thông qua lại dễ dàng Khi quang hợp,khi nồng độ CO bình nuôi cấy giảm xuống thấp CO bên tràn vào thông qua màng lọc, đảm bảo lượng CO cần thiết cho trình quang hợp Hạn chế việc bổ sung đường nguồn cung cấp cacbon chủ yếu in vitro Việc loại bỏ đường vitamin - chất dinh dưỡng đa số vi sinh vật gây nhiễm - môi trường nuôi cấy giúp tỷ lệ nhiễm khuẩn vi nấm trình nuôi cấy giảm hẳn Điều có ý nghĩa kinh tế chi phí công lao động chi phí nguyên vật liệu giảm Theo khái niệm phương pháp vi nhân giống quang tự dưỡng nhữ bể, bình nuôi cấy nhà kính thu nhỏ nuôi cấy theo phương thức chịu ảnh hưởng yếu tố vật lí từ môi trường ánh sáng, CO2,… IV Nhận xét Có thể thấy tính ưu việt mà phương pháp mang lại hạn chế việc in vitro bị nhiễm khuẩn việc bổ sung loại đường, vitamin,… gây ra, hạn chế giá thành sản phẩm Các thí nghiệm chứng minh in vitro phát triễn tốt môi trường đường, vitamin, agar, độ thoát khí bình nuôi cấy cao Tỉ lệ nhiễm khuẩn giảm đáng kể (2%- 0%) , ngược lại với phương pháp nuôi cấy truyền thống tỉ lệ nhiễm khuẩn lên tới 10% tổng nuôi cấy ban đầu.Cây có diện tích lớn việc đóng mở khí khổng mặt tuân theo quy luật tự nhiên gặp điều kiện thay đổi môi trường Trong nuôi cấy truyền thống (có bổ sung đường vitamin) có diện tích nhỏ, khí khổng mở liền tục nhiều đưa từ môi trường in vitr sang môi trường ex vitro Tỷ lệ sống từ 95- 100% sau tháng vườn ươm môi trường không đường, trái lại môi trường có đường tỷ lệ sống từ 70- 80% Tuy nhiên phương pháp số hạn chế trình sản xuất Các kết ứng dụng công nghệ vi nhân giống quang tự dưỡng xem tiền đề hướng đến việc ứng dụng hệ thống nuôi trồng kín với điều kiện 18 | P a g e nuôi trồng hoàn toàn kiểm soát để sản xuất hợp chất thứ cấp từ thảo dược điều kiện hoàn toàn sạch, không gây ô nhiễm môi trường việc sử dụng thuốc trừ sâu, đồng thời sản xuất quanh năm không bị ảnh hưởng thời tiết Nhật Bản làm Việc áp dụng phương pháp Việt Nam mẽ đạt nhiều bước tiến lĩnh vực Trong phải kể đến việc Viện sinh học nhiệt đới nhân giống thành công mô hình vi nhân giống quang tự dưỡng nhiều đối tượng cà phê, nho, bạch đàn,… làm tiền đề để phương pháp ngày phát triển tương lai -HẾT- 19 | P a g e [...]... 85:587-592 II 1 Dịch tổng thể Vi nhân giống quang tự dưỡng: Tầm quan trọng của vi c kiểm soát môi trường nuôi cấy mô tế bào thực vật Chieri Kubota Thuộc khoa thực vật học, trường ĐH Arizona, Tucson, Arizona 85721-0036 Vi nhân giống là một phương pháp dùng để sản xuất các cây non đồng nhất về mặt di truyền bằng cách sử dụng kỹ thuật nuôi cấy mô .Vi nhân giống quang tự dưỡng dùng để chỉ vi c vi nhân giống không... nhằm tăng cường độ quang hợp của các cây con Vi c thiếu hiểu biết về môi trường nuôi cấy hay thiếu hiểu biết vể vi c thích nghi của các cây non trong điều kiện in vitro và trong điều kiện ex vitro, đó là những khó khăn trong vi c áp dụng kỷ thuật vi nhân giống quang tự dưỡng nhằm cải thiện phương pháp vi nhân giống truyền thống hiện tại 4 Đặc điểm của môi trường vi nhân giống quang tự dưỡng trong điều... sự thành công trong vi nhân giống quang tự dưỡng 5 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp vi nhân giống quang tự dưỡng Vi nhân giống quang tự dưỡng có nhiều ưu điểm trong vi c cải thiện chức năng sinh lí của thực vật (khía cạnh sinh học) và vi c vận hành / quản lí trong quá trình sản xuất (khía cạnh kỹ thuật) Ưu điểm trong khía cạnh sinh học là: (1) Kích thích sự tăng trưởng và quang hợp, (2) Tăng tỉ... chiếu vào sẽ dẫn đến hiệu suất quang hợp thấp và dẫn đến cây in vitro tăng trưởng chậm 3 Kiểm soát môi trường trong vi nhân giống Hầu hết các yếu tố liên quan đến đặc điểm dị dưỡng hay quang dị dưỡng tác động trực tiếp hoặc gián tiếp lên năng suất của cây trồng, vi nhân giống dị dưỡng hay vi nhân giống quang dị dưỡng thường phát triển trong in vitro Thông thường trong vi nhân giống, đường là nguồn cacbon... trong nhân giống in vitro Vi nhân giống quang tự dưỡng có nhiều ưu điểm trong vi c cải thiện chức năng sinh lí của cây non (khía cạnh sinh học) và vi c vận hành / quản lí trong quá trình sản xuất ( khía cạnh kỉ thuật) , và kết quả là phương pháp này sẽ làm giảm chi phí sản xuất và cải thiện chất lượng của các cây non 2 Giới thiệu Vi nhân giống, hay in vitro là một kỉ thuật nhân giống từ các chồi sinh dưỡng. .. 1991 .Vi nhân giống tự dưỡng Trang 313- 343 Y.P.S Bajaj (biên tập) Công nghệ sinh học trong nông nghiệp vầ lâm nghiệp Chương 17: Kỹ thuật vi nhân giống công nghệ cao, NXB SpringerVerlag, New York, New York Kozai, T và C Kubota 2002 Hệ thống vi nhân giống quang tự dưỡng (môi trường không đường) cho các cây thân gỗ Nghiên cứu của J Plant 114: 525-537 Kubota, C 2001 Khái niệm và nền tảng của vi nhân quang tự. .. T Kozai 2000 Nhân giống hàng loạt cây bạch đàn trắng trong bình nuôi cấy trong điều kiện in vitro quang tự dưỡng Tạp chí Annals Bot 85:587-592 III Dịch tóm tắt Vi nhân giống quang tự dưỡng là phương pháp nuôi cấy mô dựa vào khả năng quang tự dưỡng của mô thực vật Trong phương pháp này, cây sẽ thu nhận CO 2 trong không khí làm nguồn carbon thông qua quá trình quang hợp như cây sống ngoài tự nhiên mà... bảo vi c cung cấp năng lượng cho sự phát triển của cây in vitro Vi c cung cấp đường vào môi trường nuôi cấy để thúc đẩy sự sinh trường của cây in vitro nhẳm bù đắp cho tỉ lệ quang hợp thấp hoặc không quang hợp của cây in vitro, khả năng quang hợp kém của các cây trong ống nghiệm là nguyên nhân chính dẫn đến tì lệ quang hợp thấp hoặc không quang hợp của cây in vitro Sự thành công của vi c vi nhân giống. .. nuôi cấy in vitro (Kozai và Kubota, 2002) Hình 2 cho thấy một hệ thống mô hình vi nhân giống quang tự dưỡng trên cây bạch đàn (Zobayed et al, 2000) Một ứng dụng tương đối mới của phương pháp vi nhân giống quang tự dưỡng là tạo phôi soma, vi c tạo phôi soma là một kỹ thuật quan trọng trong sản xuất hàng loạt các dòng vô tính vượt trội và đã được áp dụng vào mục đích thương mại, cũng như trong vi c sản... độ quang tổng hợp cao (PPF), tỉ lệ nồng độ CO 2, độ thông thoáng cao trong lọ nuôi cấy ( do bỏ nắp) và loại bỏ các lá và so với những lọ dưới cường độ quang tổng hợp thấp (PPF), tỉ lệ thông thoáng và nồng độ CO 2 thấp thể hiện ở (lọ bên phải, kỉ thuật nhân giống thông thường) và không loại bỏ lá (lọ ở giữa) 6 Ứng dụng của vi nhân giống quang tự dưỡng Trong 20 năm qua, ứng dụng thành công vi nhân giống ... VÀ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG  oOo  Đề tài: DỊCH THUẬT CHUYÊN ĐỀ VI NHÂN GIỐNG QUANG TỰ DƯỠNG BÀI TIỂU LUẬN NHÓM Môn: CÔNG NGHỆ SINH HỌC THỰC VẬT Giảng vi n hướng dẫn: Ths Lê Thị Thúy Thành vi n thực... Tucson, Arizona 85721-0036 Vi nhân giống phương pháp dùng để sản xuất non đồng mặt di truyền cách sử dụng kỹ thuật nuôi cấy mô .Vi nhân giống quang tự dưỡng dùng để vi c vi nhân giống không cần thêm... tiếp lên suất trồng, vi nhân giống dị dưỡng hay vi nhân giống quang dị dưỡng thường phát triển in vitro Thông thường vi nhân giống, đường nguồn cacbon có môi trường nhằm đảm bảo vi c cung cấp lượng