Khóa luận tốt nghiệp bước đầu nghiên cứu vi nhân giống cây cao su hevea brasiliensis bằng phương pháp nuôi cấy mô tế bào tại tỉnh bình dương

Khóa luận nghiên cứu vi nhân giống cây cao su Hevea brasiliensis bằng phương pháp nuôi cấy mô tế bào tại Bình Dương, góp phần phát triển nông nghiệp.

• Tác giả: Huỳnh Ngọc Anh
• Người hướng dẫn: ThS. Phan Văn Thuần
• Trường học: Trường Đại Học Thủ Dầu Một
• Chuyên ngành: Sư Phạm Sinh Học
• Đề tài: Bước Đầu Nghiên Cứu Vi Nhân Giống Cây Cao Su (Hevea Brasiliensis) Bằng Phương Pháp Nuôi Cấy Mô Tế Bào Tại Tỉnh Bình Dương
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Bình Dương

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu vi nhân giống cây cao su Hevea brasiliensis

Nghiên cứu vi nhân giống cây cao su (Hevea brasiliensis) bằng phương pháp nuôi cấy mô tại Bình Dương đã mở ra một hướng đi mới cho ngành nông nghiệp. Cây cao su không chỉ mang lại giá trị kinh tế cao mà còn là một phần quan trọng trong nền kinh tế xuất khẩu của Việt Nam. Việc áp dụng công nghệ nuôi cấy mô giúp tạo ra những cây giống đồng đều, sạch bệnh và giữ được các đặc tính quý của cây mẹ. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh chất lượng giống cây cao su ở Việt Nam còn chưa cao và chưa phù hợp với điều kiện khí hậu.

1.1. Lịch sử phát triển của cây cao su tại Bình Dương

Cây cao su đã được trồng tại Bình Dương từ những năm đầu thế kỷ 20. Với điều kiện khí hậu và đất đai phù hợp, cây cao su đã trở thành cây trồng chủ lực trong nông nghiệp của tỉnh. Tuy nhiên, việc nhân giống truyền thống gặp nhiều khó khăn, dẫn đến sự cần thiết phải áp dụng công nghệ vi nhân giống.

1.2. Tầm quan trọng của cây cao su trong nền kinh tế

Cây cao su đóng góp lớn vào nền kinh tế địa phương và quốc gia. Nhựa cao su được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp, từ sản xuất lốp xe đến các sản phẩm tiêu dùng khác. Việc nâng cao năng suất và chất lượng cây cao su thông qua vi nhân giống sẽ giúp tăng cường khả năng cạnh tranh của sản phẩm cao su Việt Nam trên thị trường quốc tế.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu vi nhân giống cây cao su

Mặc dù vi nhân giống cây cao su mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng gặp phải không ít thách thức. Chất lượng giống cây cao su hiện tại chưa đáp ứng được yêu cầu, và việc truyền bệnh từ thế hệ này sang thế hệ khác là một vấn đề lớn. Ngoài ra, điều kiện nuôi cấy mô cũng cần được tối ưu hóa để đạt hiệu quả cao nhất.

2.1. Chất lượng giống cây cao su hiện tại

Chất lượng giống cây cao su ở Việt Nam còn thấp, với nhiều giống cây không đạt tiêu chuẩn. Việc áp dụng công nghệ vi nhân giống sẽ giúp cải thiện chất lượng giống, nhưng cần có nghiên cứu kỹ lưỡng để đảm bảo tính đồng nhất và khả năng sinh trưởng của cây.

2.2. Vấn đề truyền bệnh trong nhân giống truyền thống

Nhân giống truyền thống thường dẫn đến việc truyền bệnh từ cây mẹ sang cây con. Việc áp dụng công nghệ nuôi cấy mô giúp loại bỏ mầm bệnh, nhưng cần có quy trình khử trùng hiệu quả để đảm bảo cây giống sạch bệnh.

III. Phương pháp nuôi cấy mô cây cao su Hevea brasiliensis

Phương pháp nuôi cấy mô là một kỹ thuật tiên tiến giúp nhân giống cây cao su một cách hiệu quả. Quy trình này bao gồm việc tách mẫu, khử trùng, và nuôi cấy trong môi trường thích hợp. Các yếu tố như ánh sáng, nhiệt độ và độ ẩm cần được kiểm soát chặt chẽ để đạt được kết quả tốt nhất.

3.1. Quy trình khử trùng mẫu cây cao su

Khử trùng là bước quan trọng trong quy trình nuôi cấy mô. Sử dụng các chất khử trùng như HgCl2 0,1% và dung dịch javel giúp loại bỏ mầm bệnh, đảm bảo mẫu cây sạch sẽ trước khi đưa vào môi trường nuôi cấy.

3.2. Môi trường nuôi cấy thích hợp cho cây cao su

Môi trường nuôi cấy cần được thiết kế phù hợp với nhu cầu dinh dưỡng của cây cao su. Môi trường MS bổ sung các chất điều hòa sinh trưởng như BAP và IBA đã cho thấy hiệu quả cao trong việc tạo cụm chồi.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy khả năng tạo cụm chồi từ mẫu cây cao su trong điều kiện nuôi cấy mô là khả thi. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng việc sử dụng môi trường nuôi cấy phù hợp và quy trình khử trùng hiệu quả đã giúp tăng tỷ lệ thành công trong việc nhân giống cây cao su.

4.1. Tỷ lệ thành công trong việc tạo cụm chồi

Các thí nghiệm cho thấy tỷ lệ thành công trong việc tạo cụm chồi từ mẫu cây cao su đạt mức cao khi áp dụng đúng quy trình nuôi cấy. Điều này mở ra cơ hội cho việc sản xuất hàng loạt cây giống chất lượng cao.

4.2. Ứng dụng công nghệ vi nhân giống trong sản xuất

Công nghệ vi nhân giống có thể được áp dụng rộng rãi trong sản xuất cây giống cao su, giúp tăng năng suất và chất lượng sản phẩm. Điều này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế cho nông dân mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành cao su Việt Nam.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu vi nhân giống cây cao su Hevea brasiliensis bằng nuôi cấy mô tại Bình Dương đã chứng minh được tính khả thi và hiệu quả. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp cải thiện chất lượng giống mà còn nâng cao năng suất cây cao su. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giá trị cho ngành nông nghiệp Việt Nam.

5.1. Tương lai của công nghệ vi nhân giống

Công nghệ vi nhân giống sẽ tiếp tục phát triển và được áp dụng rộng rãi trong nhiều loại cây trồng khác nhau. Điều này sẽ giúp nâng cao năng suất và chất lượng cây trồng, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

5.2. Khuyến nghị cho nghiên cứu tiếp theo

Cần tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện quy trình nuôi cấy mô để đạt được hiệu quả cao nhất. Đồng thời, việc đào tạo nhân lực và nâng cao nhận thức về công nghệ này trong cộng đồng nông dân cũng rất quan trọng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu (4 trang) Phần này gồm các nội dung: Lý do chọn đề tài, mục tiêu đề tài, đối tƣợng phạm vi nghiên cứu, nội dung nghiên cứu và bố cục của khóa luận. Tổng quan tài liệu (17 trang) Trong chƣơng này, chúng tôi trình bày các cơ sở lý thuyết và tình hình nghiên cứu liên quan đến nội dung khóa luận. Gồm các nội dung: Lƣợc sử phát triển của nuôi cấy mô và tế bào thực vật, những ƣu điểm và hạn chế của nhân giống in vitro, ứng dụng của nhân giống in vitro ở một số cây công nghiệp và vài nét về cây cao su. Vật liệu và phƣơng pháp nghiên cứu (7 trang) Chúng tôi trình bày về vật liệu và phƣơng pháp nghiên cứu bao gồm: Trang thiết bị, dụng cụ và vật liệu nghiên cứu, phƣơng pháp nghiên cứu tài liệu, phƣơng pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, phƣơng pháp xử lý thống kê số liệu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận (10 trang) Trong chƣơng này, các kết quả nghiên cứu đƣợc trình bày và thảo luận. Chúng tôi trình bày các nội dung sau: 3 + Thí nghiệm 1: Khảo sát khả năng khử trùng từ một số mẫu cây Cao su và thảo luận. + Thí nghiệm 2: Nghiên cứu khả năng khử trùng từ cành của cây Cao su và thảo luận. + Thí nghiệm 3: Nghiên cứu khả năng phát sinh chồi từ các mẫu vật vô trùng của cây Cao su và thảo luận.

- Kết luận và khuyến nghị (1 trang) Ở phần này, chúng tôi rút ra những kết luận trên cơ sở của kết quả nghiên cứu. Đồng thời, chúng tôi cũng đƣa ra những khuyến nghị cho việc tiếp tục nghiên cứu vi nhân giống cây Cao su. - Tài liệu tham khảo (4 trang) Phần này, chúng tôi liệt kê các tài liệu tham khảo gồm có: Tài liệu tiếng việt, tài liệu nƣớc ngoài và tài liệu internet. 4 Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.

LƢỢC SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NUÔI CẤY MÔ VÀ TẾ BÀO THỰC VẬT Kỹ thuật nuôi cấy mô, tế bào thực vật là quá trình nuôi cấy vô trùng in vitro các bộ phận tách rời khác nhau của thực vật. Kỹ thuật nuôi cấy mô, tế bào thực vật nhanh chóng đi vào thực tiễn cuộc sống. Ứng dụng của kỹ thuật nuôi cấy mô, tế bào thực vật đƣợc bao hàm trong ứng dụng của Công nghệ Sinh học. Nó bao gồm nhân giống và nhân nhanh giống, sản xuất sinh khối các sản phẩm sinh hóa, sản xuất và chuyển hóa sinh học các dƣợc liệu tự nhiên, duy trì và bảo quản các nguồn gen quý, cải thiện và tạo giống cây trồng, nghiên cứu bệnh học thực vật, làm sạch virus…[16].

Năm 1838, hai nhà sinh học ngƣời Đức là Schleiden và Schwann đã chính thức xây dựng học thuyết tế bào. Học thuyết tế bào khẳng định: Mỗi cơ thể động thực vật đều bao gồm những thể tồn tại độc lập, riêng rẽ và tách biệt, đó chính là tế bào [29]. Năm 1898, Haberlandt tiến hành nuôi cấy tế bào đơn, các tế bào này tách từ nhu mô lá, tƣợng tầng của tầng biểu bì và lông hút của nhiều loài thực vật, kết quả thu đƣợc là không thành công [23]. Năm 1902, Haberlandt để chứng minh cho tính toàn năng của tế bào ông đã đề xƣớng ra phƣơng pháp nuôi cấy tế bào thực vật.

Theo ông, mỗi một tế bào bất kỳ của một cơ thể sinh vật đa bào đều có khả năng tiềm tàng để phát triển thành một cá thể hoàn chỉnh. Điều đó, theo kiến thức sinh học hiện đại có nghĩa là: Mỗi tế bào riêng rẽ của một cơ thể đa bào đều chứa đầy đủ toàn bộ lƣợng thông tin di truyền cần thiết của cả sinh vật đó và nếu gặp điều kiện thích hợp thì mỗi tế bào có thể phát triển thành một cơ thể sinh vật hoàn chỉnh. Tuy nhiên, Haberlandt đã không thành công trong thí nghiệm chứng minh 5 chứng tính toàn năng của tế bào do bởi ông đã chọn cây Một lá mầm là đối tƣợng rất khó nuôi cấy, mặt khác do ông lại dùng các tế bào đã mất hết khả năng tái sinh. Một nguyên nhân khác nữa của sự thất bại là do vào thời kỳ đó những hiểu biết khoa học về nhu cầu dinh dƣỡng của mô thực vật còn hạn chế nên ông đã không tìm ra đƣợc môi trƣờng dinh dƣỡng tối thích hợp cho sự phân chia tế bào [1], [16], [23].

Phải mất hàng chục năm sau mới có những thí nghiệm thành công để chứng minh cho khả năng tồn tại và phát triển độc lập của tế bào. Nỗi bật là các công trình sau: Năm 1922, Kotte và cs. đã nuôi cấy đỉnh sinh trƣởng tách từ đầu rễ của một cây hòa thảo và đã tạo đƣợc một hệ rễ nhỏ có cả rễ phụ. Nhƣng sau một thời gian ngắn thì hệ rễ này sinh trƣởng chậm dần và ngừng lại [23], [32].

Đến năm 1934, White đã nuôi cấy thành công trong một thời gian dài đầu rễ Cà chua (Lycopersicum esculentum) trên một môi trƣờng lỏng chứa muối khoáng, glucose và nƣớc chiết nấm men. Năm 1937, ông phát hiện tầm quan trọng của các vitamin thuộc nhóm B là B1, B6 và PP để thay thế cho dịch chiết nấm men và thấy rằng việc thay thế này hoàn toàn phù hợp. Từ đó việc nuôi cấy đầu rễ trong thời gian vô hạn đã đƣợc tiến hành ở nhiều cây khác nhau. Cùng lúc với White, Gautheret cũng đã thu đƣợc kết quả phân chia các tế bào của tầng sinh gỗ ở cây liễu [16], [23].

Năm 1939, Nobécourt và Gautheret đã thành công trong việc duy trì sự sinh trƣởng trong thời gian vô hạn của mô sẹo Cà rốt (Daucus carota) bằng cách cấy chuyền đều đặn 6 tuần một lần. Lúc này, White đã thành công tƣơng tự với cây thuốc lá. Kỹ thuật nuôi cấy mô thực vật đƣợc khai sinh từ đó [17]. Từ năm 1941 – 1954, những phát hiện về vai trò của các chất kích thích sinh trƣởng nhƣ IAA, NAA, 2,4-D, kinetin và vai trò của các vitamin, nƣớc dừa là tiền 6 đề kỹ thuật cho việc làm thí nghiệm ổn định, dẫn đến các giai đoạn tiếp theo của kỹ thuật nuôi cấy mô, tế bào [31].

Năm 1951, Nitsch đã khắc phục đƣợc tính không giao hợp tiền giao tử khi nghiên cứu và thành công trong nuôi cấy mô quả bầu non, cà chua, dƣa chuột và lần đầu tiên tạo đƣợc hạt trong quả cà chua in vitro có khả năng nảy mầm (hạt có sức sống). Sau này có rất nhiều nhà khoa học thành công trong nuôi cấy hạt phấn, các quá trình sinh trƣởng của ống phấn, thụ tinh và tạo thành quả trong điều kiện in vitro [19]. Năm 1953, Miller và Skoog tạo đƣợc rễ từ mãnh mô cắt từ thân cây Thuốc lá (Nicotiana tabacum). Đến năm 1957, hai ông công bố kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của tỷ lệ kinetin/auxin trong môi trƣờng nuôi cấy đối với sự hình thành cơ quan của mô sẹo thuốc lá.

Khi giảm tỉ lệ kinetin/auxin mô sẹo có khuynh hƣớng phát triển rễ, ngƣợc lại nếu tỉ lệ này tăng thì dẫn đến sự tạo chồi ở mô sẹo. Hiện tƣợng này đƣợc xác nhận trên nhiều đối tƣợng thực vật khác nhau và đóng góp rất lớn vào việc điều khiển sinh trƣởng, phát triển, phát sinh cơ quan của mô tế bào trong nuôi cấy [16], [17], [29], [32]. Năm 1958, Reinert và Steward tạo đƣợc phôi và cây cà rốt hoàn chỉnh từ tế bào đơn nuôi cấy trong dung dịch [30]. Năm 1960, Cooking ở Đại học Nottingham (Anh) lần đầu tiên đã tách đƣợc tế bào trần (protoplast) khi dùng enzyme cellulose để phân hủy vỏ cellulose của tế bào thực vật.

Cũng trong năm 1960, Bergman thành công trong việc thu một số dung dịch huyền phù không có các tế bào kết cụm mà gồm hầu hết các tế bào đơn. Các tế bào này có thể gieo trên môi trƣờng, trong các hộp lồng, nó sẽ tiếp tục sống, phân chia và tái tạo lại mô sẹo [16], [17]. Năm 1962, Kante và cs. thông báo về khả năng thụ phấn trong điều kiện in vitro của cây Thuốc phiện (Papaver somniferum) [2].

7 Năm 1964, Guha và cs. thu đƣợc phôi trƣởng thành từ nuôi cấy bao phấn cây Cà độc dƣợc (Datura inoxia). Năm 1966, ông tạo thành công cây đơn bội từ nuôi cấy túi phấn cây Cà độc dƣợc. Năm 1967, nhóm Bourgin và Nitsch lại thành công khi tạo cây đơn bội từ túi phấn thuốc lá.

Những thành công này đã khiến giới khoa học bắt đầu chú ý đến việc tạo cây đơn bội thông qua nuôi cấy túi phấn và hạt phấn. Việc này đã đóng góp rất nhiều kiến thức cho lĩnh vực di truyền thực vật và thực tiễn chọn giống [29]. Năm 1966, Morel hoàn thành quy trình nhân nhanh cây hoa lan thuộc chi Cymbidium. Ý tƣởng của ông đƣợc thai nghén từ năm 1960 khi ông ngẫu nhiên quan sát sự sinh trƣởng và phát triển của chồi ngọn cây hoa lan trong lúc cố tìm cách để làm sạch bệnh cây hoa lan giống bằng phƣơng pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật [2].

Năm 1970, Nagata và Takebe đã sử dụng kỹ thuật tế bào của Bergman để nuôi cấy protoplast của lá cây thuốc lá và tái sinh đƣợc cây hoàn chỉnh. Cho đến nay, kỹ thuật protoplast đã đƣợc thực tế xác nhận sau nhiều công bố lai thành công giữa các loài, một việc không thể thực hiện đƣợc bằng lai hữu tính cổ điển. Protoplast giúp sự nghiên cứu hiện tƣợng nhiễm sắc thể hòa hợp của các tế bào khác loài sau khi dung hợp, giúp cho việc nghiên cứu vai trò của các DNA trong các cơ quan tử và quan hệ của chúng với DNA trong phân bào. Tính đến ngày 1/1/1985 kỹ thuật dung hợp protoplast đã thu đƣợc 104 trƣờng hợp lai, bao gồm con lai trong loài, con lai giữa các loài, con lai giữa các chi và con lai giữa các chi phụ.

Đến năm 1995, con số trên đã gấp hai lần. Điều đó chứng tỏ kỹ thuật dung hợp protoplast đã trợ giúp rất hiệu quả cho công tác chọn tạo giống [16], [17]. Từ năm 1972 đến 1977, Melchers đã đƣa ra những cải tiến mới về phƣơng pháp nuôi cấy bao phấn và túi phấn để nhận đƣợc cây con đơn bội với số lƣợng lớn và đƣa ra các luận điểm cần phải gắn phƣơng pháp nuôi cấy mô, tế bào thực vật với các phƣơng pháp chọn giống khác [18]. 8 Từ năm 1980 đến nay là giai đoạn thành công của lĩnh vực công nghệ gene thực vật.

Đó là kỹ thuật đƣa một gene cần thiết có nguồn gốc từ vi sinh vật, thực vật và động vật hay một gene tổng hợp vào các giống cây trồng muốn cải tạo. Chỉ trong một thời gian ngắn một loạt phƣơng pháp đƣa gene ngoại lai vào thực vật đƣợc công bố.