Phương pháp nuôi cấy mô tế bào là một trong những công cụ chính của công nghệ sinh học hiện đại, cho phép giải quyết các vấn đề thực tiễn về sinh lý, sinh hóa và di truyền thực vật. Việc nuôi cấy nhân tạo vật liệu được thực hiện với các điều kiện nhất định: khử trùng, kiểm soát nhiệt độ và tiếp xúc với môi trường dinh dưỡng đặc biệt.
Cốt
Phương pháp nuôi cấy mô là phương pháp bảo quản lâu dài và / hoặc nuôi cấy nhân tạo trong điều kiện phòng thí nghiệm trên môi trường dinh dưỡng. Công nghệ này cho phép bạn tạo một mô hình sinh học để nghiên cứu các quá trình khác nhau trong tế bào tồn tại bên ngoài cơ thể thực vật, con người và động vật.
Sự tái tạo của nuôi cấy mô thực vật dựa trên đặc tính của tính toàn năng - khả năng của tế bào phát triển thành một sinh vật hoàn chỉnh. Ở động vật, điều này chỉ được thực hiện ở trứng đã thụ tinh (ngoại trừ một số loại động vật có màng đệm).
Lịch sử phát triển
Những nỗ lực đầu tiên để nuôi cấy mô thực vật đã được các nhà khoa học Đức thực hiện vào đầu thế kỷ 19-20. Mặc dù thực tế là chúng không thành công, một số ý tưởng đã được hình thành và được xác nhận sau đó.
Năm 1922, W. Robbins và W. Kotte, độc lập với nhau, đã có thể trồng các ngọn của rễ ngô và cà chua trên môi trường dinh dưỡng nhân tạo. Một nghiên cứu chi tiết về kỹ thuật nuôi cấy mô và tế bào bắt đầu vào những năm 1930. Thế kỷ 20 R. Gautre và F. White đã chứng minh rằng với việc cấy định kỳ các mô nuôi cấy vào môi trường dinh dưỡng tươi, chúng có thể phát triển vô thời hạn.
Đến năm 1959, 142 loài thực vật đã được trồng trong điều kiện phòng thí nghiệm. Vào nửa sau TK XX. việc sử dụng các ô phân tán (tách biệt) cũng đã bắt đầu.
Các loại vật liệu thử nghiệm
Có 2 loại nuôi cấy mô thực vật chính:
- Được sản xuất không tiêu hủy và bảo tồn các tính năng đặc trưng vốn có của cơ thể sống.
- Chiết xuất bằng cách phân huỷ (hoá học, enzym hoặc cơ học) từ mô nguyên sinh. Có thể được hình thành từ một hoặc nhiều tế bào nuôi cấy.
Các phương pháp sau được phân biệt theo phương pháp tu luyện:
- trên "lớp nuôi dưỡng", trong đó một chất kích thích sự phát triển của mô được tiết ra bằng cách phân chia các tế bào của cùng một loài thực vật;
- sử dụng mô y tá bên cạnh các tế bào được nuôi cấy;
- sử dụng môi trường dinh dưỡng từ một nhóm tế bào đang phân chia cô lập;
- phát triển các tế bào đơn lẻ trong một vi giọt bão hòa trong thành phần.
Việc trồng trọt từ các tế bào đơn lẻ gặp phải một số khó khăn nhất định. Để "buộc" chúng phân chia một cách giả tạo, chúng phải nhận được tín hiệu từ các tế bào lân cận đang hoạt động tích cực.
Một trong những loại mô chính để nghiên cứu sinh lý là mô sẹo, xuất hiện dưới các yếu tố bất lợi bên ngoài (thường là chấn thương cơ học). Chúng có khả năng mất đi các đặc tính riêng vốn có trong mô ban đầu. Kết quả là, các tế bào mô sẹo bắt đầu phân chia tích cực và các bộ phận của cây được hình thành.
Điều kiện cần
Sự thành công của phương pháp nuôi cấy mô và tế bào phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Tuân thủ vô trùng. Để cấy ghép, các hộp đặc biệt được cung cấp không khí tinh khiết, được trang bị đèn cực tím, được sử dụng. Dụng cụ và vật liệu, quần áo và bàn tay của nhân viên phải được xử lý vô trùng.
- Việc sử dụng các môi trường dinh dưỡng được lựa chọn đặc biệt có chứa các nguồn cacbon và năng lượng (thường là sucrose và glucose), các chất dinh dưỡng vi lượng và đa lượng, các chất điều hòa tăng trưởng (auxin, cytokinin), vitamin (thiamine, riboflavin, axit ascorbic và pantothenic và các chất khác).
- Tuân thủ nhiệt độ (18-30 ° C), điều kiện ánh sáng và độ ẩm (60-70%). Hầu hết các mô sẹo được nuôi cấy dưới ánh sáng xung quanh vì chúng không chứa lục lạp, nhưng một số cây cần có đèn nền.
Hiện đã làm sẵnđội hình thương mại (Murasige và Skoog, Gamborg và Eosystemg, White, Kao và Mikhailyuk và những người khác).
Ưu và nhược điểm
Ưu điểm của phương pháp nuôi cấy mô và tế bào là:
- khả năng tái tạo tốt của kết quả thu được;
- quy định tương tác giữa các tế bào;
- tiêu tốn ít thuốc thử;
- tính đồng nhất di truyền của các dòng tế bào;
- khả năng cơ giới hóa quá trình trồng trọt;
- kiểm soát điều kiện lồng;
- lưu trữ nhiệt độ thấp của các nền văn hóa sống.
Nhược điểm của công nghệ sinh học này là:
- cần tuân thủ các điều kiện vô trùng nghiêm ngặt;
- sự không ổn định của các thuộc tính tế bào và khả năng trộn lẫn không mong muốn của chúng;
- chi phí hóa chất cao;
- sự tương đương không hoàn toàn của các mô và tế bào được nuôi cấy trong một cơ thể sống.
Đơn
Phương pháp nuôi cấy mô dùng trong nghiên cứu:
- quá trình bên trong tế bào (tổng hợp DNA, RNA và protein, trao đổi chất và ảnh hưởng đến nó với sự trợ giúp của thuốc);
- phản ứng giữa các tế bào (sự di chuyển của các chất qua màng tế bào, hoạt động của phức hợp hormone-thụ thể, khả năng kết dính của các tế bào với nhau, sự hình thành cấu trúc mô học);
- tương tác với môi trường (hấp thụ chất dinh dưỡng, lây truyền bệnh nhiễm trùng, quá trình nguồn gốc và phát triểnkhối u và những người khác);
- kết quả của các thao tác di truyền với tế bào.
Các lĩnh vực đầy hứa hẹn của sinh học và dược học, trong quá trình phát triển mà công nghệ này được sử dụng, là:
- thu được chất diệt cỏ hiệu quả, chất điều hòa sinh trưởng cho cây trồng nông học, các hợp chất hoạt tính sinh học để sử dụng trong sản xuất thuốc (alkaloid, steroid và các chất khác);
- định hướng gây đột biến, lai tạo giống lai mới, khắc phục tình trạng bất tương hợp sau một vợ một chồng;
- nhân giống vô tính, cho phép bạn có được một số lượng lớn các cây giống hệt nhau về mặt di truyền;
- nhân giống cây trồng kháng vi rút và không nhiễm vi rút;
- bảo quản lạnh vốn gen;
- tái tạo mô, tạo nguồn tế bào gốc (kỹ thuật mô).
