Lịch sử của Nuôi cấy mô thực vật

Nhờ nuôi cấy mô thực vật mà ngày nay chúng ta hiểu rõ được quá trình phát sinh hình thái thực vật, xem kỹ các quá trình biệt hóa tế bào và chúng thực hiện chức năng cụ thể của nó. Điều đó làm cho quá trình nuôi cấy mô và nghiên cứu về nuôi cấy mô trở nên quan trọng và không thể thiếu đối với khoa học hiện nay.

Tìm hiểu nuôi cấy mô là gì? (Plant tissue culture)

Trước khi nói về lịch sử ngành nuôi cấy mô thực vật, hãy cùng tìm hiểu nuôi cấy mô thực vật là gì?

Nuôi cấy mô là tên gọi của phương pháp nuôi cấy tế bào, cơ quan và mô trong ống nghiệm (cho dù là động vật hay thực vật) bằng dung dịch dinh dưỡng trong điều kiện phòng thí nghiệm nghiêm ngặt. Chai lọ thủy tinh, túi nhựa, hủ nhựa thường được sử dụng cho phương pháp này. Một đặc điểm nổi bật của kỹ thuật này là các tế bào sống có thể được duy trì một thời gian bên trong các bình nghiệm. Một tên khác đề cập đến nuôi cấy mô có thể là nuôi cấy vô trùng.

mua moi truong ms o dau chat luong

Sơ lược về lịch sử phát triển

Năm 1665, Robert Hooke quan sát thấy tế bào sống dưới kính hiển vi và đưa ra khái niệm “tế bào – Cell”. Anton Van Leuwen Hoek (1632-1723) thiết kế kính hiển vi khuyếch đại được 270 lần, lần đầu tiên quan sát thấy vi khuẩn, tế bào tinh trùng trong tinh dịch người và động vật.

Năm 1838, Matthias Schleiden và Theodore Schwann đề xướng học thuyết cơ bản của sinh học gọi là Học thuyết tế bào:

  • Mọi cơ thể sống được cấu tạo bởi một hoặc nhiều tế bào.
  • Tế bào là đơn vị cấu trúc và chức năng cơ bản của cơ thể sống, là hình thức nhỏ nhất của sự sống.
  • Tế bào chỉ được tạo ra từ tế bào tồn tại trước đó

Năm 1875, Oscar Hertwig chứng minh bằng quan sát trên kính hiển vi rằng sự thụ thai là do sự hợp nhất của nhân tinh trùng và nhân trứng. Sau đó, Hermann P., Schneider F.A và Butschli O. đã mô tả chính xác quá trình phân chia tế bào.

Năm 1883, Wilhelm Roux lần đầu tiên lý giải về phân bào giảm nhiễm ở cơ quan sinh dục. Từ một tế bào thực vật nuôi cấy in vitro có thể tái sinh thành một cơ thể sống hoàn chỉnh. Khả năng này của tế bào thực vật được gọi là tính toàn năng.

Năm 1902, Haberlandt lần đầu tiên thí nghiệm nuôi cấy mô cây một lá mầm nhưng không thành công. Năm 1934, Kogl lần đầu tiên xác định được vai trò của IAA, 1 hoocmon thực vật đầu tiên thuộc nhóm auxin có khả năng kích thích sự tăng trưởng và phân chia tế bào.

Năm 1939, ba nhà khoa học Gautheret, Nobecourt và White đã đồng thời nuôi cấy mô sẹo thành công trong thời gian dài từ mô thượng tầng (cambium) ở cà rốt và thuốc lá, mô sẹo có khả năng sinh trưởng liên tục.

Năm 1941, Overbeek và cs đã sử dụng nước dừa trong nuôi cấy phôi non ở cây cà rốt Datura.

Năm 1955, Miller và cs đã phát minh cấu trúc và sinh tổng hợp của kinetin – một cytokinin đóng vai trò quan trọng trong phân bào và phân hoá chồi ở mô nuôi cấy.

Đến năm 1957, Skoog và Miller đã khám phá vai trò của tỷ lệ nồng độ các chất auxin: cytokinin trong môi trường đối với sự phát sinh cơ quan (rễ hoặc chồi). Khi tỷ lệ auxin/ cytokinin (ví dụ: nồng độ IAA/ nồng độ kinetin) nhỏ hơn 1 và càng nhỏ, mô có xu hướng tạo chồi. Ngược lại khi nồng độ IAA/ nồng độ kinetin lớn hơn 1 và càng lớn, mô có xu hướng tạo rễ. Tỷ lệ nồng độ auxin và cytokinin thích hợp sẽ kích thích phân hoá cả chồi và rễ, tạo cây hoàn chỉnh.

Năm 1949, Limmasets và Cornuet đã phát hiện rằng virus phân bố không đồng nhất trên cây và thường không thấy có virus ở vùng đỉnh sinh trưởng. Năm 1952, Morel và Martin đã tạo ra cây sạch bệnh virus của 6 giống khoai tây từ nuôi cấy đỉnh sinh trưởng. Ngày nay, kỹ thuật này với một số cải tiến đã trở thành phương pháp loại trừ bệnh virus được dùng rộng rãi đối với nhiều loài cây trồng khác nhau. Năm 1952, Morel và Martin lần đầu tiên thực hiện vi ghép in vitro thành công. Kỹ thuật vi ghép sau đó đã được ứng dụng rộng rãi trong tạo nguồn giống sạch bệnh virus và tương tự virus ở nhiều cây trồng nhân giống bằng phương pháp vô tính khác nhau, đặc biệt là tạo giống cây ăn quả sạch bệnh. Năm 1960, Morel đã thực hiện bước ngoặt cách mạng trong sử dụng kỹ thuật nuôi cấy đỉnh sinh trưởng trong nhân nhanh các loại địa lan Cymbidium, mở đầu công nghiệp vi nhân giống thực vật.

Năm 1960, Cocking lần đầu tiên sử dụng enzym phân giải thành tế bào và đã tạo ra số lượng lớn tế bào trần. Kỹ thuật này sau đó đã được hoàn thiện để tách nuôi tế bào trần ở nhiều cây trồng khác nhau. Năm 1971, Takebe và cs đã tái sinh được cây từ tế bào trần mô thịt lá (mesophill cell) ở thuốc lá.

Năm 1972, Carlson và cs lần đầu tiên thực hiện lai tế bào sôma giữa các loài, tạo được cây từ dung hợp tế bào trần của 2 loài thuốc lá Nicotiana glauca và N. langsdorfii. Năm 1978, Melchers và cs tạo được cây lai soma “Cà chua Thuốc lá” bằng lai xa tế bào trần của 2 cây
này. Đến nay, việc tái sinh cây hoàn chỉnh từ tế bào trần hoặc từ lai tế bào trần đã thành công ở nhiều loài thực vật. Năm 1964, Guha và Maheshwari lần đầu tiên thành công trong tạo được cây đơn bội từ nuôi cấy bao phấn của cây cà Datura. Kỹ thuật này sau đó đã được nhiều tác giả phát triển và ứng dụng rộng rãi trong tạo dòng đơn bội (1x), dòng thuần nhị bội kép (2x), cố định ưu thế lai (nuôi cấy bao phấn hoặc hạt phấn của dòng lai F1 để tạo giống thuần mang tính trạng ưu thế lai).

Năm 1959, Tulecke và Nickell đã thử nghiệm sản xuất sinh khối mô thực vật quy mô lớn (134 lít) bằng nuôi cấy chìm. Năm 1977, Noguchi và cs đã nuôi cấy tế bào thuốc lá trong bioreactor dung tích lớn 20,000 lít.

Năm 1978, Tabata và cs đã nuôi tế bào cây thuốc ở quy mô công nghiệp phục vụ sản xuất shikonin. Họ đã chọn lọc được dòng tế bào cho sản lượng các sản phẩm thứ cấp (shikonin) cao hơn.

Năm 1985, Flores và Filner lần đầu tiên sản xuất chất trao đổi thứ cấp từ nhân nuôi rễ tơ ở Hyoscyamus muticus. Những rễ này sản xuất nhiều hoạt chất yoscyamine hơn cây tự nhiên. Hiện nay, công nghệ nuôi cấy tế bào và mô (ví dụ, mô rễ của nhân sâm) trong các bioreactor dung tích lớn đã được thương mại hoá ở mức công nghiệp để sản xuất sinh dược.

Năm 1981, trên cơ sở quan sát các biến dị xảy ra rất phổ biến trong nuôi cấy mô và tế bào với phổ biến dị và tần số biến dị cao, Larkin và Scowcroft đã đưa ra thuật ngữ “biến dị dòng soma” (Somaclonal Variation) để chỉ các thay đổi di truyền tính trạng xảy ra do nuôi cấy mô và tế bào in vitro. Từ các dòng tế bào hoặc cây biến dị di truyền ổn định có thể nhân nhanh, tạo ra các dòng và giống đột biến có năng suất, hàm lượng hoạt chất hữu ích cao, kháng một số các điều kiện bất lợi như bệnh, mặn, hạn,…đến nay các nhà khoa học đã khẳng định rằng mức độ thành công của chuyển gen vào cây trồng phụ thuộc rất nhiều vào hệ thống nuôi cấy và tái sinh tế bào thành cây in vitro sau chuyển gen.

Năm 1974, Zaenen và cs đã phát hiện plasmid Ti đóng vai trò là yếu tố gây u (crown gall) ở cây trồng. Năm 1977, Chilton và cs đã chuyển thành công TDNA vào thực vật.

Năm 1979, Marton và cs đã xây dựng quy trình chuyển gen vào tế bào trần bằng đồng nuôi cấy tế bào trần và Agrobacterium.

Năm 1982, Krens đã chyển thành công DNA vào tế bào trần. Năm 1985, Fraley và cs thiết kế vector plasmid Ti đã loại bỏ các gen độc gây hại để sử dụng cho việc thiết kế vector chuyển gen vào thực vật. Cùng trong năm, Horsch và cs đã chuyển gen vào mảnh lá bằng Agrobacterium tumefaciens và tái sinh cây chuyển gen.

An và cs (1985) đã phát triển hệ thống hai vector cho chuyển gen thực vật.

Năm 1987, Klein và cs đã sử dụng súng bắn gen (particle gun) mang vi đạn trong chuyển gen và tái sinh được cây biểu hiện gen chuyển.

Duchefa Biochemie

Czapek Dox Broth, CDB

850.0001.350.000 chưa VAT
2.600.0004.800.000 chưa VAT

Duchefa Biochemie

Zeatin Riboside

5.700.00010.000.000 chưa VAT
2.400.00012.200.000 chưa VAT
1.500.0005.850.000 chưa VAT
3.500.00024.400.000 chưa VAT
3.500.00023.450.000 chưa VAT

Duchefa Biochemie

D-Xylose >99%

950.0003.200.000 chưa VAT

Duchefa Biochemie

White medium

1.650.000 chưa VAT

Duchefa Biochemie

L-Valine 98.5%

1.300.0003.800.000 chưa VAT

Duchefa Biochemie

Vancomycin

2.970.00011.750.000 chưa VAT

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *