Văn hóa bao phấn là gì?

Nuôi cấy bao phấn là một loại kỹ thuật nuôi cấy mô được sử dụng để tạo ra các thể đơn bội và thể song bội . Nó đơn giản hơn kỹ thuật nuôi cấy hạt phấn. Nó sử dụng microspores hoặc bao phấn để tái sinh thực vật.

Báo cáo thành công đầu tiên về nuôi cấy bao phấn được công bố vào những năm 1970 bởi Guha và Maheshwari trên hạt phấn của Datura. Kể từ đó, nó đã được sử dụng ở nhiều loài (xung quanh, chủ yếu là lúa (O. sativa) và thuốc lá (N. tabacum).

Trong quá trình này, các bao phấn được cắt bỏ ở giai đoạn quan trọng từ một nụ hoa chưa nở một cách vô trùng. Sau đó, chúng được nuôi cấy trên môi trường dinh dưỡng để hình thành mô sẹo hoặc phôi để tạo ra cây con đơn bội thông qua quá trình phát sinh phôi hoặc phát sinh cơ quan.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ đề cập nhiều hơn về quy trình nuôi cấy bao phấn, lợi ích của việc tạo ra cây đơn bội, các ứng dụng của nuôi cấy bao phấn và những ưu điểm cũng như nhược điểm của nó.

Làm Thế Nào Để Thực Hiện Nuôi Cấy Bao Phấn?

Dưới đây là các bước chung để nuôi cấy bao phấn :

• Chọn các búp chưa nở dài khoảng 17-22mm, đảm bảo kích thước đài hoa bằng kích thước cánh hoa.
• Chuyển chồi vào túi nhựa kín khí đã khử trùng.
• Di chuyển các nụ đã chọn vào buồng luồng khí tầng để khử trùng bề mặt.
• Khử trùng bề mặt chồi bằng ethanol 70% trong 10 giây và natri hypochlorite 20% trong 10 phút.
• Rửa chồi ba lần bằng nước cất.
• Chuyển chồi vào đĩa Petri đã khử trùng.
• Tách nhị hoa ra khỏi nụ bằng dao mổ.
• Loại bỏ các sợi từ một bao phấn.
• Chuyển bao phấn vào môi trường dinh dưỡng rắn hoặc lỏng và ủ trong 3-4 tuần ở 24-28°C trong bóng tối.
• Cây con đơn bội sẽ xuất hiện từ môi trường nuôi cấy bao phấn trong vòng 3-4 tuần thông qua quá trình phát sinh phôi và phát sinh cơ quan.
• Ủ dịch cấy ở 24-28°C trong 12-18 giờ dưới ánh sáng và 6-12 giờ trong bóng tối.
• Khi cây con cao khoảng 50 mm, chuyển chúng sang chậu có chứa phân ủ sinh học, sau đó rửa sạch.
• Đậy chậu bằng cốc thủy tinh đã khử trùng và lấy ra sau vài tuần để chuyển cây sang chậu lớn hơn.

Một Số Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Nuôi Cấy Bao Phấn Bao Gồm:

• Kiểu gen của cây hiến tặng: Một số loài hoặc giống cây trồng phản ứng tốt hơn những loài hoặc giống khác. Do đó, cấu trúc di truyền của thực vật đóng vai trò rất quan trọng trong cách bao phấn phản ứng với môi trường in vitro.
• Bức tường bao phấn: Nó cung cấp chất dinh dưỡng trong các giai đoạn phát triển của bao phấn.
• Giai đoạn bao phấn: Các giai đoạn tiền nguyên phân, nguyên phân và sau nguyên phân là những giai đoạn ưa thích để nuôi cấy bao phấn.
• Tình trạng sinh lý của cây cho: Chồi từ cây non thích hợp hơn cho nuôi cấy bao phấn.
• Tiền xử lý bao phấn: Tiền xử lý nụ hoa bằng nhiệt độ cao kích thích quá trình tạo phôi. Ví dụ, chồi của Nicotiana tabacum trải qua quá trình tiền xử lý ở nhiệt độ 5°C trong khoảng thời gian 72 giờ.
• Nhiệt độ và ánh sáng:  Để kích thích quá trình tạo phôi , nuôi cấy bao phấn đòi hỏi các điều kiện tối ưu bao gồm nuôi cấy ở nhiệt độ cao (35°C) trong tối đa 48 giờ. Tuy nhiên, nhiệt độ thích hợp khác nhau đối với từng loại cây. Ví dụ, nhiệt độ lý tưởng để tạo phôi ở Datura stramonium là 20°C, trong khi đối với Nicotiana tabacum là 25°C.
• Môi trường nuôi cấy: Việc tạo ra cây đơn bội trong môi trường nuôi cấy phụ thuộc vào các yếu tố thiết yếu như sucrose, sắt, vitamin, nước cốt dừa và hormone/chất điều hòa sinh trưởng (chẳng hạn như auxin hoặc cytokinin).

Sản Xuất Đơn Bội Giúp Người Trồng Cây Như Thế Nào?

Đơn bội rất hữu ích vì nhiều lý do, một số lý do bao gồm :

• Loại bỏ những cây có gen gây chết người khỏi vốn gen.
• Vì các thể đơn bội chỉ mang một alen, bất kỳ đột biến và đặc điểm lặn nào đều rõ ràng trong quá trình này.
• Đơn bội cho phép tạo ra cây lưỡng bội đồng hợp tử.
• Tạo cây đơn bội rút ngắn thời gian giao phối cận huyết để con lai có kiểu gen ưu việt.
• Các thí nghiệm nhân giống thường đòi hỏi một khoảng thời gian dài, từ 5 đến 20 năm, để phát triển các giống mới hoặc cải tiến các giống hiện có. Ngược lại, sản xuất cây đơn bội có thể giảm đáng kể thời gian (2-6 năm) cần thiết cho các giai đoạn cải tiến cây trồng khác nhau.

Các Ứng Dụng Của Văn Hóa Bao Phấn

Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của văn hóa bao phấn :

• Ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu đột biến và nghiên cứu đông lạnh.
• Nghiên cứu hàm lượng chất chuyển hóa thứ cấp
• Ứng dụng rộng rãi trong cải tạo cây trồng và nhân giống cây trồng.
• Cho phép phát triển nhanh chóng các dòng tự nhiên đồng hợp tử mà không cần các phương pháp tự thụ phấn truyền thống như thụ phấn bằng chồi có thể tốn nhiều thời gian.
• Nuôi cấy bao phấn có ứng dụng trong chuyển nạp hoặc hình thành cây chuyển gen, có thể được thực hiện trong thời gian ngắn hơn so với các phương pháp truyền thống.
• Các thể đơn bội có thể được sử dụng để tạo ra các thể đơn bội, thể dị bội và các thể dị bội khác.

Ưu Điểm Và Nhược Điểm Của Văn Hóa Bao Phấn

Thuận lợi

• kỹ thuật đơn giản
• Ít tốn thời gian hơn
• Tần suất cao của cây đơn bội, dễ dàng được xác định bởi những bông hoa vô sinh nhỏ hơn của chúng.
• Dễ gây ra sự phân chia tế bào ở hầu hết các loài
• Không yêu cầu trình độ chuyên môn quá cao.

Nhược điểm

• Không phải tất cả các cây được sản xuất là đơn bội
• Rất khó để loại bỏ các bao phấn ở một số loài
• Chuyên môn vừa phải là cần thiết
• Ở ngũ cốc và các loại cây một lá mầm khác, bệnh bạch tạng thường xảy ra.
• Có nguy cơ hình thành chimera và mô sẹo từ thành bao phấn.