Bài 1. Công nghệ tế bào thực vật và thành tựu
Câu hỏi mở đầu trang 5
Những cây con nhỏ xíu trong đĩa Petri ở hình bên được tái sinh từ những mẩu nhỏ trong môi trường nuôi cấy nhân tạo. Bằng cách nào các nhà khoa học có thể nuôi cấy các mẩu mô của một cơ thể thực vật để chúng tái sinh thành cây hoàn chỉnh?
Lời giải chi tiết:
Các nhà khoa học đã sử dụng phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật để có thể nuôi cấy các mẩu mô của một cơ thể thực vật để chúng tái sinh thành cây hoàn chỉnh.
CH tr 7 Dừng lại và suy ngẫm trang 7
1. Trình bày khái quát quy trình nuôi cấy mô tế bào thực vật.
2. Tại sao phải nuôi cấy mô tế bào trong môi trường vô trùng?
Lời giải chi tiết:
Giải câu 1:
Quy trình nuôi cấy mô tế bào gồm 3 bước sau:
Bước 1. Chuẩn bị môi trường nuôi cấy:
- Tùy từng loài cây mà môi trường dinh dưỡng có thể có thành phần khác nhau. Tuy vậy, môi trường phải chứa đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự sinh trưởng, phân chia tế bào.
- Các loại hormone thực vật như auxin và cytokine cần được bổ xung vào môi trường với một tỉ lệ thích hợp mới có khả năng tái biệt hóa tế bào.
Bước 2. Khử trùng môi trường và mô nuôi cấy:
- Môi trường nuôi cấy, mô đem nuôi cấy và dụng cụ chứa môi trường nuôi cấy cần được khử trùng vì môi trường giàu dinh dưỡng là nơi rất thích hợp cho các vi sinh vật sinh trưởng và sinh sản. (khử trùng giúp tránh bệnh nhiễm cho mẫu nuôi)
Bước 3. Tái sinh cây:
- Để cây con được tái sinh từ mô sẹo, môi trường nuôi cấy phải được đặt trong chế độ chiếu sáng và nhiệt độ thích hợp.
Cần nuôi cấy tế bào trong môi trường vô trùng vì:
- Môi trường nuôi cấy mô tế bào thường có đầy đủ chất dinh dưỡng là nơi lý tưởng cho các loài vi sinh vật sinh trưởng và sinh sản. Với ưu thế sinh sản nhanh, thời gian thế hệ ngắn, các loài vi sinh vật sẽ cạnh tranh chất dinh dưỡng với các tế bào thực vật, thậm chí vi sinh vật có khả năng tiết độc tố trong quá trình sinh trưởng hoặc trực tiếp tấn công tiêu diệt các tế bào thực vật.
CH tr 10 Dừng lại và suy ngẫm
1. Nêu một số thành tựu của công nghệ tế bào thực vật.
2. Tóm tắt quy trình tạo giống cây biến đổi gene nhờ công nghệ tế bào thực vật.
Phương pháp giải:
Các em có thể tìm hiểu những thành tựu công nghệ tế bào thực vật thông qua sách báo, internet, TV,...
Lời giải chi tiết:
Giải câu 1:
Giải câu 2:
Quy trình tạo cây biến đổi gen có thực hiện theo 2 cách:
- Chuyển gene bằng cách sự dụng vector chuyển gene:
Bước 1. Phân lập gene từ tế bào của loài cho gene, nhân bản gene tạo ra một số lượng lớn bản sao.
Bước 2. Sử dụng kĩ thuật di truyền gắn gene cần chuyển vào vector (thể truyền). Vector có thể là một loại DNA dạng vòng nhỏ (plasmid) có khả năng gắn gene của tế bào thực vật.
Bước 3. Đưa vector mang gene cần chuyển vào tế bào thực vật.
Bước 4. Sàng lọc tế bào thực vật đã dực chuyển gene thành công.
Bước 5. Nuôi cấy tế bào chuyển gene và cho tái sinh thành cây hoàn chỉnh.
- Chuyển gene bằng cách sử dụng súng bắn gene. Gene cần chuyển vào tế bào thực vật có thể được bao bọc bằng phương tiện đặc biệt như viên đạn rồi dùng súng bắn gene (một loại xi lanh) bắn vào trong tế bào.
CH tr 10 Luyện tập và vận dụng
1. Tính toàn năng của tế bào là gì?
2. Nêu các ưu điểm của nhân giống cây trồng bằng phương pháp nuôi cấy mô tế bào so với các phương pháp nhân giống truyền thống như giảm cành, chiết cành hoặc gieo trồng từ hạt.
3. Giả sử một bạn học sinh có điều kiện thực hành nhân giống vô tính bằng kĩ thuật nuôi cấy mô tế bào, bạn đó đã lựa chọn nhân giống cây hoa phong lan. Tuy nhiên, mô nuôi cấy chỉ phân chia thành mô sẹo mà không phát triển thành cơ thể hoàn chỉnh dù đã thực hiện đúng trình tự các bước. Theo em, tại sao mô không phát triển được thành một cây hoàn chỉnh? Cần điều chỉnh yếu tố nào để nhân giống thành công?
4. Công nghệ tế bào thực vật mang lại những lợi ích gì cho con người?
Lời giải chi tiết:
Giải câu 1:
- Tính toàn năng của tế bào được hiểu là tế bào có đầy đủ tiềm năng di truyền để có thể phân chia và biệt hóa thành một cơ thể hoàn chỉnh trong điều kiện thích hợp. Tế bào phải có đầy đủ vật chất di truyền đặc thù cho loài thì mới có khả năng phân chia và biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác nhau của một cơ thể.
- Những tế bào chuyên hóa có thể bị mất bớt vật chất di truyền, thậm chí mất toàn bộ nhân trong quá trình biệt hóa thì không có tính toàn năng. Tế bào chuyên hóa vẫn còn đầy đủ vật chất di truyền nhưng trong cơ thể chúng thường không có khả năng tái biệt hóa, phân chia thành các loại tế bào khác nhau. Những tế bào chuyên hóa có những nhóm gene nhất định được hoạt động, tạo ra các loại protein đặc trưng, dẫn đến tế bào chuyên hóa có các đặc điểm hình thái, cấu trúc và chức năng không giống với các tế bào khác cho dù chúng có tiềm năng di truyền như nhau.
Giải câu 2:
Giải câu 3:
- Mô nuôi cấy chỉ phân chia thành mô sẹo, không ra rễ và tái sinh thành cây có thể do tỉ lệ các loại hormone auxin và cytokine trong môi trường nuôi cấy không phù hợp để tái sinh cây.
Giải câu 4:
- Công nghệ tế bào thực vật giúp nhân giống cây quý hiếm, cây có đặc tính mong muốn với số lượng lớn, đem lại giá trị kinh tế cao.
- Công nghệ tế bào thực vật kết hợp với công nghệ di truyền có thể tạo ra nhiều giống cây mới không có trong tự nhiên, đem lại năng suất cao, tăng lợi ích kinh tế.
- Bảo tồn các loài sinh vật quý hiếm có nguy cơ tuyệt chủng.