Giới thiệu

Bạn có bị sốc không nếu chúng tôi nói với bạn rằng gốc lông từng được cho là một căn bệnh hiện được khai thác trong phòng thí nghiệm như một công nghệ để tạo ra các phân tử phức tạp cho các mục đích khác nhau?

Trong khoảng những năm 1930-1960 , rễ tơ được xác định là dấu hiệu xâm nhập của mầm bệnh trên cây trồng làm vườn. Sau đó, sinh vật gây bệnh được công nhận là Agrobacterium rhizogenes .

Rễ tơ phát sinh ở vết thương của cây khi chúng bị nhiễm Agrobacterium rhizogenes . Vi khuẩn chuyển đoạn DNA của nó từ plasmid sang tế bào thực vật. Mặc dù hệ thống phòng thủ của thực vật hoạt động chống lại vi khuẩn, nhưng chúng sử dụng các protein của hệ thống để sử dụng làm mất đi con đường phòng thủ của thực vật.

Kể từ năm 2000, việc sản xuất các chất chuyển hóa thứ cấp hoặc protein điều trị bằng công nghệ DNA tái tổ hợp và sản xuất cây chuyển gen đã trở nên phổ biến. Công nghệ này mang lại nhiều ưu điểm so với các công nghệ truyền thống, chẳng hạn như chi phí ngược dòng thấp và an toàn vì nó loại bỏ nguy cơ nhiễm vi-rút và quá trình glycosyl hóa phức tạp.

Hai kỹ thuật, nuôi cấy rễ tơ và huyền phù tế bào được coi là phương pháp tiếp cận tốt hơn để sản xuất các hợp chất hạn chế. Tuy nhiên, trong số này, nuôi cấy rễ tơ mang lại một số lợi thế so với kỹ thuật huyền phù tế bào, chẳng hạn như khả năng tiết protein biểu hiện ngoại bào, ổn định kiểu gen và kiểu hình, và tinh chế protein đích trong môi trường thiếu protein được xác định rõ.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ đi sâu hơn vào nuôi cấy mô tế bào gốc là gì, ứng dụng của nó và tại sao nó lại phổ biến trong không gian nuôi cấy mô trong bài viết này.

Nuôi Cấy Rễ Lông Là Gì?

Nuôi cấy rễ tơ là một loại kỹ thuật nuôi cấy mô trong đó các mẫu cấy hoặc mẫu nuôi cấy bị nhiễm vi khuẩn Gram âm sinh ra từ đất, Agrobacterium rhizogenes . Nó còn được gọi là văn hóa gốc biến đổi.

Kỹ thuật này được sử dụng rộng rãi để sản xuất các chất chuyển hóa thứ cấp hoặc các protein tái tổ hợp khác và nghiên cứu các quá trình trao đổi chất của thực vật trong phòng thí nghiệm. Hơn nữa, nó cũng được sử dụng trong các nghiên cứu về xử lý ô nhiễm thực vật và tìm hiểu các khía cạnh di truyền, phân tử và sinh hóa của biến đổi gen.

Sơ đồ biểu diễn quá trình cảm ứng rễ tơ ở thực vật do vi khuẩn Agrobacterium rhizogenes trong điều kiện tự nhiên.

Làm Thế Nào Để Kích Thích Nuôi Cấy Rễ Tơ Trong Ống Nghiệm?

Các bước chung liên quan đến việc tạo ra các môi trường nuôi cấy rễ tơ được đưa ra dưới đây:

• Các mẫu cấy được làm vết thương bằng dao hoặc kim vô trùng và được cấy vào dung dịch vi khuẩn.
• Các mẫu cấy được nuôi cấy đồng thời trong môi trường nửa đặc có bổ sung kháng sinh thích hợp như carbenicillin disodium và cefotaxime sodium. Điều này giúp loại bỏ vi khuẩn dư thừa khỏi bề mặt mẫu cấy.
• Sau 7-30 ngày, bạn sẽ quan sát thấy sự ra rễ từ nơi bị thương.
• Sau đó, thực vật được cấy truyền trong môi trường không chứa chất điều hòa sinh trưởng thực vật (PGR) và được bổ sung amoniac, phốt phát, nitrat và các chất kích thích khác. Nó thúc đẩy sự trao đổi chất thứ cấp trong các nền văn hóa.

Một số lò phản ứng sinh học phổ biến được sử dụng để nuôi cấy rễ tơ bao gồm máy nâng, bể khuấy, giường nhỏ giọt, cánh tuabin, bộ lọc quay và lò phản ứng sinh học cột bong bóng.

Biểu diễn sơ đồ các bước kích thích rễ tơ sử dụng Agrobacterium rhizogenes và tái sinh cây con chuyển gen.

Các yếu tố ảnh hưởng đến nuôi cấy rễ tơ

Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến cảm ứng nuôi cấy rễ tơ trong ống nghiệm. Nó bao gồm các loại và giai đoạn sinh trưởng của mẫu cấy, các chủng vi khuẩn được sử dụng trong quy trình, điều kiện nuôi cấy, môi trường thích hợp để đồng canh tác, nguồn carbon và độ pH của môi trường.

Ví dụ, một loạt mẫu cấy như lá mầm, lá, đỉnh chồi, hypocotyl, nguyên sinh chất, thân và củ có thể được sử dụng để tạo ra rễ tơ. Tuy nhiên, các mẫu còn non và chưa trưởng thành được ưa chuộng hơn trong nhiều ứng dụng hơn vì tỷ lệ thành công cao hơn.

Ứng Dụng Nuôi Cấy Rễ Tơ

Dưới đây là một số ứng dụng được biết đến rộng rãi của nuôi cấy rễ tơ:

• Nguồn chất chuyển hóa thứ cấp thiết yếu: Rễ tơ là nguồn cung cấp chất chuyển hóa thứ cấp tuyệt vời. Nhiều loại được biết đến đã được phân lập bằng kỹ thuật nuôi cấy rễ tơ, chẳng hạn như artemisinin từ Artemisia, forskolin từ Coleus và indole alkaloid từ Catharanthus.
• Kỹ thuật trao đổi chất: Đó là quá trình tạo ra cây chuyển gen với các gen ngoại lai trong bộ gen của chúng; đặc biệt là trong khu vực của các enzym chịu trách nhiệm cho các con đường trao đổi chất. Phương pháp này đã được sử dụng để tăng cường sinh tổng hợp alkaloid ở Catharanthus roseus.
• Nghiên cứu chức năng gen: Biến nạp thông qua A. rhizogenes đã được sử dụng để nghiên cứu khả năng làm bất hoạt gen, biểu hiện gen và các mức biểu hiện khác biệt của promoter trong các điều kiện khác nhau.
• Biến đổi sinh học: Nuôi cấy rễ tơ cung cấp chi phí thấp, ổn định di truyền và tiềm năng sinh tổng hợp đa enzym cho quá trình biến đổi sinh học. Một số ví dụ về các nghiên cứu trước đây bao gồm phản ứng khử trong trường hợp nuôi cấy HR của Daucus carota và chuyển hóa sinh học ethanol và metanol thành β-D-ribo-hex-3-ulopyranoside và β-D-glucopyranoside trong môi trường nuôi cấy HR của Coleus forskohlii.