Tại sao có thể nuôi trồng được thực vật trong ống nghiệm
Hình minh họa: Tại sao có thể nuôi trồng được thực vật trong ống nghiệm. Thực Vật
(Nguồn ảnh: Internet)
Tại sao có thể nuôi trồng được thực vật trong ống nghiệm
Tại sao có thể nuôi trồng được thực vật trong ống nghiệm? Hoá ra, trong chất cấy vi sinh vật của ống nghiệm có chất kích thích sinh trưởng và chất dinh dưỡng. Trong đó, tác dụng của chất kích thích sinh trưởng là chủ yếu. Chất kích thích sinh trưởng thường hay dùng là 2,4D (2,4-dichlorophenoxyacetic), tác dụng chủ yếu là thúc đẩy tế bào phân chia. Trong phạm vi nhất định, nếu nồng độ chất kích thích sinh trưởng tăng cao, tác dụng cũng sẽ mạnh hơn. Khi các cơ quan tổ chức của thực vật dưới tác dụng của chất kích thích sinh trưởng, tế bào không ngừng phân chia, kết quả là hình thành tế bào bất quy tắc gọi là "tổ chức callus". Sau đó, tổ chức này sẽ được nuôi cấy trong chất cấy vi sinh vật có chứa chất phân chia tế bào là N6-benzye và axit indoleacetic hoặc axit naphthaleneacetic, thì có thể hình thành một cây hoàn chỉnh. Tuy nhiên, các tổ chức, cơ quan thực vật phân li, dưới tác dụng của chất kích thích sẽ có một số không nhất định phải thông qua giai đoạn tổ chức callus mà có thể hình thành cây mới, ví dụ như khi dùng bao phấn nhuỵ đực hoa thuốc lá trồng, trước tiên hình thành thể dạng phôi, rồi phát dục thành cây thuốc lá con. Sự xuất hiện không ngừng của các thực vật trong ống nghiệm chứng thực hơn tính toàn năng của tế bào thực vật trong điều kiện nhất định giống như thụ tinh trứng có khả năng tiềm ẩn phát dục thành một cây mới.
Chúng ta thấy, một chiếc lá rơi trên mặt đất ẩm ướt sinh rễ, không lâu sau sẽ xuất hiện một cây con: một chiếc lá thu hải đường con đặt trên đất bùn ẩm ướt sau mấy ngày có thể ra cây thu hải đường con, đây đều là do chúng có khả năng tái sinh thành cây, chủ yếu là nhờ vào sự điều tiết của chất kích thích trong bản thân cơ thể cây để hình thành cây non. Chính vì thực vật có đặc tính "tái sinh", cho nên một số loài mặc dù bản thân không có cơ quan, tổ chức hoặc tế bào thực vật phân li để dành đủ chất kích thích, trong chất cấy, vi sinh vật trong ống nghiệm có chất kích thích sinh trưởng và chất dinh dưỡng thích hợp cũng có thể phân hoá thành cây hoàn chỉnh.
Một tế bào nhỏ nhoi chỉ dưới kính hiển vi mới có thể nhìn thấy rõ hình dạng của nó. Bạn đã từng nghĩ, bất kì một tế bào của thể thực vật nào nhờ sự nuôi cấy nhân tạo phân li có thể sinh trưởng thành một cây hoàn chỉnh chưa? Cây mọc lên đó có giống cây trước kia không? Rất nhiều tế bào trong phiến lá chẳng phải có thể mọc ra nhiều cây sao? Đấy là một sự ảo tưởng? Không, vấn đề rất thú vị này qua sự nỗ lực của các nhà khoa học mười mấy năm qua đã trở thành hiện thực. Tôn Ngộ Không trong câu chuyện thần thoại đã nhổ một chiếc lông thổi lên không trung thành hàng trăm con khỉ khác là một câu chuyện tưởng tượng, nhưng trong nuôi cấy tế bào thực vật, điều tưởng chừng như không thể đó lại có thể xảy ra. Vào những năm 50 của thế kỉ XX, một nhà khoa học dùng rễ cà rốt lấy ra tế bào sống đơn và nuôi cấy trong chất cấy vi sinh vật thành một cây cà rốt. Hiện nay trên thế giới đã có rất nhiều ví dụ chứng minh tế bào đơn trong cơ thể thực vật có thể nuôi cấy thành một cây hoàn toàn giống cây cũ.
Các nhà khoa học gọi hiện tượng tế bào đơn thể có thể tái sinh thành một cây hoàn chỉnh hoàn toàn giống như cây cũ là hiện tượng có tính toàn năng của tế bào.
Tại sao tế bào thực vật lại có tính toàn năng? Một tế bào tách rời cây mẹ trong điều kiện nuôi cấy thích hợp có thể phân thành hai tế bào, sau đó không ngừng phân chia thành những dòng tế bào và phát sinh các tổ chức phân hoá, hình thành các cơ quan như rễ, mầm, từ đó lớn thành cây mới. Mỗi một tế bào của thực vật đều có thể có những thông tin di truyền đồng bộ với cơ thể mẹ. Thông tin này giống như mật mã điện báo trong chất di truyền (gien) do ADN tạo thành. Cho nên, các thời kì tế bào phân hoá, phát dục, trong môi trường nhất định sẽ bắt đầu khởi động những gien khác nhau theo bước quy định, lần lượt hợp thành các loại chất protein có tính chuyên nhất khác nhau, khiến cho tế bào sinh trưởng phát dục theo trật tự và phương pháp nhất định. Lúc nào ra rễ, lúc nào nảy mầm, lúc nào ra hoa, lúc nào kết quả hoàn toàn dựa theo bộ mật mã di truyền lần lượt biểu đạt một cách nghiêm ngặt, hình thành một cơ thể thực vật hoàn chỉnh, có hình thái và đặc tính sinh lí nhất định, tình trạng của nó hoàn toàn giống của cây mẹ.
Mấy năm gần đây, Trung Quốc đã dùng tế bào của cây thuốc lá, mì, dòng tế bào và tế bào phấn hoa của các cây như cà rốt, cà độc dược, mì, lúa, cây cải dầu, mía... Nuôi cấy thành cây, trong công tác gây giống đã có một bước phát triển mới.
Bất kì hạt giống của cây trồng nào một khi ra mầm sẽ trải qua thời gian sinh trưởng phát dục nhất định, và đều có thể ra hoa kết quả.
Nói đến cây lúa, một hạt ngũ cốc trước khi ra hoa thụ phấn gọi là đòng đòng, có vỏ ngoài, vỏ trong, bao phấn nhị đực, bầu nhuỵ. Bao phấn nhuỵ đực hoa chính là bao phấn hoa, bên trong có rất nhiều phấn hoa. Bởi vì phấn hoa là tế bào tính đực, so với tế bào thể mà nói có nhiễm sắc thể mang tính đơn bội, tức số nhiễm sắc thể bằng một nửa tế bào thể. Về lúa, số nhiễm sắc thể của thể tế bào là 24, vậy số nhiễm sắc thể của phấn hoa của nó là 12.
Phấn hoa lúa khi ngậm đòng, giai đoạn phát dục của phấn hoa bên trong đang ở thời kì dựa sát vào nhân đơn.
Nếu lúc này lấy phấn hoa của lúa ra khỏi điều kiện vô khuẩn, rồi cho vào chất cấy vi sinh vật phân hoá do biện pháp nhân tạo tạo ra, nuôi cấy trong phòng tối ở nhiệt độ 25 – 28oc, sau một thời gian phấn hoa dần dần chuyển màu nâu, ở giữa mọc ra một hoặc mấy vòng tế bào gọi là tổ chức callus. Đợi đến khi vòng tế bào lớn khoảng 1 mm thì chuyển sang một chất cấy vi sinh vật phân hoá khác, vẫn được nuôi trồng ở nhiệt độ 25 – 28oc và ánh sáng chiếu nhất định, không quá 20 ngày sẽ lớn thành mầm lúa, lại chăm sóc tiếp sẽ lớn thành cây. Cây lúa này là từ phấn hoa được nuôi cấy tạo thành cho nên số nhiễm sắc thể vẫn mang tính đơn bội, gọi là thực vật đơn bội thể. Thực vật như vậy không thể ra hoa kết quả bình thường, phải dùng chất colchxine khiến cho đơn bội thể biến thành nhị bội thể thì mới kết quả bình thường.
Những thực vật như vậy, nguồn nguyên liệu và điều kiện nuôi cấy khác nhau, sau khi khôi phục thành nhị bội thể, trồng trong ruộng, chúng ta sẽ phát hiện giữa chúng cũng có sự khác nhau.
Như cây cao thấp khác nhau, chín sớm chín muộn, hạt to hạt nhỏ, sức đề kháng mạnh yếu.
Có sự khác biệt đó có thể chọn lọc, chọn ra một số cây phù hợp nhu cầu con người. Trước tiên nuôi thành hệ cây, cuối cùng trở thành một quần thể cho ra sản phẩm mới, đấy chính là nuôi cấy phấn hoa mà thường nói tới. Nuôi cấy phấn hoa có một đặc điểm, khi chọn được cây đơn tính đặc biệt tốt, về cơ bản có thể ổn định bất biến, bởi vậy có thể rút ngắn thời gian tạo giống. Nuôi cấy gây giống phấn hoa của thực vật ở Trung Quốc chiếm vị trí dẫn đầu trên thế giới, các cây trồng như vây thuốc lá, lúa nước, mì, đã dùng phương pháp nuôi cấy gây giống, mở rộng sản xuất, hiệu quả lớn lao.
Bộ rễ của thực vật họ đậu thường có rất nhiều nốt rễ, nó giống như một nhà máy phân đạm nhỏ tự trang bị, có thể cố định nitơ trong không khí. Nếu bộ rễ của mì, lúa, ngô cũng có nhà máy phân đạm nhỏ tự trang bị như vậy thì tốt biết bao nhiêu? Nhưng, mỗi một loài cây lại có đặc tính di truyền riêng, nếu kết hợp đặc tính di truyền của hai loài cây với nhau thì có thể tiến hành tạp giao. Trong sản xuất nông nghiệp, thường lai một loại mì bông to, hạt nhiều với một loại mì có tính kháng bệnh mạnh, nuôi cấy ra một sản phẩm mì đặc biệt tốt, nhưng nó vẫn chỉ có đặc tính của mì, bộ rễ không thể mọc "nốt". Có người nghĩ, hay tiến hành tạp giao mì với đậu tương để nuôi cấy ra loại mì mới mà bộ rễ có thể mọc "nốt"? Cách nghĩ này hay thì có hay, nhưng sự liên hệ thân thuộc giữa chúng quá xa, về mặt lai tạo rất khó mà thành công.
Từ Khóa:
Tại sao có thể nuôi trồng được thực vật trong ống nghiệm || Thực Vật || Khám phá thế giới
