Công nghệ sinh học

Lan gieo hạt ra hoa in vitro

25/11/2012 02:19

H. 1: Dendrobium delacourri Guill. ra hoa in vitro

Hoàng Quý Châu (Plant Physiologist);ctv: MBA Lê Thúy Anh (1), MS. Lê Huỳnh (2)
(1 ) Long Đỉnh Bio-lab., (2) Khoa Lâm Nghiệp trường ĐH Nông Lâm Tp.HCM

Tháng 8 năm 2007, một ghi nhận rất bất ngờ tại Cty Long Đỉnh đã gây nhiều chú ý cho các nhà nuôi cấy mô thực vật và ứng dụng công nghệ sinh học trong di truyền, lai tạo và nhân giống. Hiện tượng nhiều cây phong lan gieo hạt của loài Dendrobium delacourri Guill. nguồn gốc từ rừng miền Đông Nam Bộ (gieo từ tháng 12 năm 2006 tại phòng CNSH của Cty Long Đỉnh) đến nay đã cho ra hoa in vitro; hoa lớn, hoàn chỉnh và nở kéo dài hơn 20 ngày trong điều kiện nuôi cấy. Đây là vấn đề rất đáng được quan tâm cả về mặt thực tiễn và lý luận (xem hình 1 & 2).

tl_files/lgd/img/news/cnsh/rahoa/02.jpg

H. 2: Kích thước của hoa (khoảng 2 cm) với cấu tạo hoàn chỉnh.

1. Vắn tắt lý thuyết sinh học về sự ra hoa của thực vật

Tuổi sinh lý - tuổi cây trưởng thành: Việc tách rời một nhánh, một khối mô hay nhỏ hơn là một tế bào từ một cây mẹ, tuổi các bộ phận này sẽ bằng tuổi cây mẹ. Như vậy, cây hình thành từ cành chiết, từ mô cấy đều có tuổi sinh lý bằng cây cho ra chúng. Khi sinh trưởng của các cây con này đủ sức, khả năng cho hoa của chúng sẽ rất sớm; chúng ta quan sát được từ việc giâm, chiết cành cây ăn trái; cây giâm chiết thường nhanh cho hoa và trái hơn là cây gieo hạt và đồng thời cây cũng mau già (cỗi) hơn.

Tuổi trưởng thành của cây gieo hạt: Tính từ thời điểm hạt nảy mầm, cây con bắt đầu bước vào tuổi đầu tiên. Trong tự nhiên thời gian trưởng thành của những cây gieo hạt thường rất dài, nhất là đối với phong lan, có những giống phải cần đến vài năm nuôi trồng sau gieo hạt trong phòng, những giống này cần điều kiện tốt để trưởng thành rồi mới cho hoa. Ví dụ Dendrobium khoảng 18 – 24 tháng, Mokara 24 – 28 tháng, Vanda, Cattleya, Cymbidium, … có thể đến vài năm.

Về mặt di truyền: việc ra hoa được điều khiển bởi gen/tổ hợp nhiều gene trong DNA qui định. Khi điều kiện ngoại cảnh thích hợp, gene sẽ hoạt động và kết quả là cây ra hoa.

2. Khi nào thì cây ra hoa?

Trong cơ thể cây, yếu tố nội sinh (endogenous) được điều khiển bằng chương trình di truyền, quyết định sự ra hoa. Các yếu tố nội sinh được vắn tắt như sau: Độ trưởng thành của cây (trong điều kiện sinh trưởng tốt); Các yếu tố điều hòa sinh trưởng cần cho việc ra hoa như Auxin, Gibberellin, Cytokinin, v.v.. giúp cây tạo mầm và tích lũy đầy đủ dưỡng chất cần thiết cho sự ra hoa (tại lá hoặc tại thân).

Bên cạnh đó yếu tố ngoại sinh (Exogenous) cũng góp phần đáng kể: Yếu tố ngoại sinh bao gồm: Thời tiết (ánh sáng, ẩm độ, nhiệt độ); Phân bón (chủ yếu là phosphate, hoặc tỷ lệ thích hợp N/P/K); Chất kích thích từ bên ngoài (Pactobutrazol, KNO3, v.v..).

Thông thường các yếu tố ngoại sinh tham gia kích động hình thành các yếu tố nội sinh để thúc đẩy cây ra hoa. Nếu chỉ tác động bằng yếu tố ngoại sinh khi cây chưa trưởng thành thì cây có thể ra hoa nhưng thường hoa không nhiều, hoa thường không đạt (ra hoa ép), hoa dễ rụng, mau tàn…. Và ngược lại khi yếu tố nội sinh đầy đủ, thì cây thường ra hoa tốt hơn. Có một số loài thực vật, việc ra hoa lệ thuộc chặt chẽ vào thời gian sinh trưởng của bản thân cây trong một năm hoặc nhiều năm, nếu sinh trưởng tốt cây siêng hoa và nếu không tốt cây chỉ có vài lần hoa trong năm hoặc một năm ra một lần. Bên cạnh đó, hoạt động của chương trình di truyền, điều kiện sinh thái và khí hậu cũng ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng, số lượng và thời điểm ra hoa.

 tl_files/lgd/img/news/cnsh/rahoa/03.jpg

H. 3: Một cây  Dendrobium delacourri Guill. gieo hạt nở hoa in vitrotrong một hộp khác

3. Những hiện tượng quan sát được

Trong điều kiện nghiên cứu của chúng tôi, cây  Dendrobium delacourri Guill. đã nở hoa từ cây gieo hạt in vitro. Không chỉ một cá thể mà còn nhiều cây khác nữa, chúng tôi ghi nhận khoảng 8 - 12 hộp cấy (theo dõi đến tháng 9) và biểu hiện ra hoa từ cây gieo hạt đã xuất hiện trên một vài giống lan Dendrobium được chúng tôi lai tạo.

Các ghi nhận cụ thể như sau:.

1.      Tỷ lệ hoa/cây >= 1 (có nhiều hoa lớn hơn cả cây).

2.      Hoa hoàn chỉnh, không tì vết, biến dạng (Hình 4).

3.      Màu sắc và hình thái tương tự hoa của cây mẹ.

4.      Nuôi cây trong điều kiện ánh sáng và nhiệt độ phòng tại TP.HCM.

5.      Thời gian ra hoa từ lúc hạt nảy mầm là 8 tháng

4. Tiềm năng ứng dụng

Nếu kiểm soát được việc ra hoa của cây gieo hạt in vitro, các ứng dụng trong tương lai:

4.1. Về mặt di truyền:

- Khả năng mở bộ gene điều khiển ra hoa trên thực vật nuôi cấy in vitro nói chung và hoa lan nói riêng giúp cho công việc lai tạo, chọn lọc và nhân giống thực vật trở nên dễ dàng, tiết kiệm được thời gian, và các nguồn lực khác trong lĩnh vực di truyền.

- Tìm kiếm khả năng mở bộ gene về số lượng hoa và màu sắc hoa dễ dàng hơn.

- Ra hoa từ cây gieo hạt giúp bỏ qua bước kiểm tra DNA trong tổ hợp lai (để phỏng đoán đặc tính hoa của thực vật). Nhất là đối với các loài phong lan, bộ gene của chúng rất phức tạp mà khả năng sử dụng phương pháp phân tích DNA rất tốn kém.

4.2 Về ứng dụng trong công nghệ sinh học:

- Dễ kiểm tra hình dạng, màu sắc và cấu tạo hoa in vitro và kiểm tra sớm những biến dị độc đáo của thực vật. Từ đó việc tuyển chọn giống có thể tiến hành ngay ở công đoạn in vitro, không chờ đến việc nở hoa thực nghiệm (trồng mỗi giống lai 100 cây hoặc nhiều hơn cho đến khi ra hoa để theo dõi khả năng ra hoa và đặc tính của hoa). Tiềm năng này sẽ thúc đẩy nhanh việc khẳng định và tạo giống mới cho nhiều loại cây trồng khác trong tương lai.

4.3 Về mặt kinh tế:

-  Tạo ra nhiều giống hoa với số lượng phong phú trong thời gian ngắn nhất.

-  Tạo ra nhiều sản phẩm công nghệ sinh học thực vật độc đáo.

-  Tiết kiệm rất lớn về thời gian, nhân lực, vật lực trong việc tuyển chọn và nhân giống thực vật

5. Các giả thuyết liên quan đến hiện tượng

- Hiện tượng ra hoa sớm từ cây gieo hạt cho thấy: yếu tố tác động và môi trường nuôi cấy đã giúp mở được gene điều khiển ra hoa và tác động vào yếu tố nội sinh của tế bào cây lan, thúc đẩy cây hình thành mầm hoa.

- Khả năng phát triển của hoa: hoa hoàn chỉnh, lớn và kéo dài thời gian ra hoa (khoảng 20 ngày) chứng tỏ môi trường nuôi cấy và điều kiện nuôi cấy rất thích hợp giúp cho hoa phát triển hoàn chỉnh hình dạng và màu sắc vì nếu hai yếu tố này không phù hợp, hoa có thể hình thành nhưng sẽ không thể nở và phát triển bình thường.

Một số hình ảnh ghi nhận được

tl_files/lgd/img/news/cnsh/rahoa/04.jpg

H.4: Cấu tạo hoàn chỉnh của hoa  Dendrobium delacourri Guill. in vitro

tl_files/lgd/img/news/cnsh/rahoa/05.jpg

H.5: Kích thước hoa lớn hơn cả cây

tl_files/lgd/img/news/cnsh/rahoa/06.jpg

H.6: Hoa  Dendrobium delacourri Guill. in vitro sắp nở

tl_files/lgd/img/news/cnsh/rahoa/07.jpg

H.7: Một trong những hộp gieo hạt  Dendrobium delacourri Guill. nở hoain vitro

Quay lại trang trước