Sinh lý chức năng thực vật - Vai trò của sucrose và sự khác nhau của cytokinin trong ống nghiệm đối với sự phát sinh hình dạng của hoa hồng (hybrid trà)

Bộ Giáo Dục Và Đào TạoTrường Đại Học Yersin Đà LạtKhoa: Công nghệ sinh học NHÓM 4 VAI TRÒ CỦA SUCROSE VÀ SỰ KHÁC NHAU CỦA CYTOKININ TRONG ỐNG NGHIỆM ĐỐI VỚI SỰ PHÁT SINH HÌNH DẠNG CỦA HOA HỒNG (HYBRID TRÀ) CV. GVHD: PGS.TS. Dương Tấn Nhựt Thạc sĩ. Nguyễn Thanh Hải SINH LÝ CHỨC NĂNG THỰC VẬT Các thành viên của nhóm Võ Thị Kim Hiền Phạm Kim Ngọc Hiệp Nguyễn Văn Hiếu Bùi Thị Hoa Hòang Thị Hồng Hoa Ngô Thị Thùy Hoa Trịnh Thị Hòa Kiều Quốc Long Hoàng Trần Văn Hoàng Trần Thị Huyền Quế Thị Mai Hương Nguyễn Thị Hường Quách Trần Bạch Lan Mục lục: I. Giới thiệu II. Vật liệu và phương pháp III. Kết luận IV. Tài liệu tham khảo I. Giới thiệu: Hoa là một cơ chế phức tạp, nhạy cảm với môi trường, có ý nghĩa trong khoa học phát triển và sinh lý học và là một trong những nền tảng cơ bản nhất của nông nghiệp. Khả năng nuôi cấy để tạo thành hoa trong ống nghiệm phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, nội bộ và bên ngoài, hóa học và vật lý, và hầu như tất cả đều tương tác bằng nhiều cách phức tạp và không thể đoán trước Hoa hồng đáng yêu với màu sắc khác nhau, hình dáng đẹp và mùi hấp dẫn đã được yêu thích nhất hoa trang trí cho một thời gian dài. Ngày nay, chúng được trồng trên toàn thế giới như hoa cắt, trồng cây trong chậu và trang trí cho khu vườn. Trong sự phát sinh hình dạng của hoa hồng thì sucrose và cytokinin đóng vai trò quan trọng. cytokinin có tác dụng kích thích về hoa cảm ứng,ngược lại nó ức chế có hoa, nhưng kích thích tăng trưởng sinh dưỡng. Về cơ bản, sucrose được biết đến là nguồn cacbon của sự lựa chọn cho nền văn hóa trong các nghiên cứu in vitro hoa. Trong bài báo này, khả năng ra hoa in vitro của hoa hồng (hybrid trà) cv. cành hoa được nghiên cứu bằng cách điều chỉnh một số yếu tố ảnh hưởng đến hoa như nồng độ sucrose, điều hòa sinh trưởng thực vật (PGR), vĩ mô và vi mô vô cơ và hữu cơ các yếu tố trong MS (Murashige và Skoog, 1962) trung bình. II.Vật liệu và phương pháp: 1. Vật Liệu : Cành hoa hồng (hybrid trà) khỏe mạnh trong giai đoạn trước khi nở chứa khoảng 8-9 chồi xanh không hoạt động được thu từ khu vườn hoa hồng ở Đà Lạt Môi trường nuôi cấy là môi trường MS (Murashige và Skoog, 1962) có bổ sung nước dừa 10%, adenine sulphate 40mg/L, saccharose 20g/L, maltose 10 g/L, agar 9g/L, than hoạt tính 3g/L. Môi trường được bổ sung các chất điều hòa sinh trưởng thực vật là 6-benzyladenine (BA), kinetin (KN) và naphthalene -1acetic acid (NAA) ở các nồng độ khác nhau. 2.Các bước tiến hành: Nuôi cấy mô tế bào cây hoa hồng trà bằng cách tái sinh chồi trực tiếp từ mẫu mô được thu từ khu vườn hoa hồng ở Đà Lạt .Vật liệu nuôi cấy: Chủ yếu là những khối mô và cơ quan tách rời: mô phân sinh, đỉnh sinh trưởng, Các bước tiến hành: + Lựa chọn vật liệu+ Khử trùng vật liệu nuôi cấy+ Cấy vào môi trường mẫu+ Nhân nhanh chồi+ Chuyển sang môi trường tạo rễ,tạo cây hoàn chỉnh. Bước 1: Lựa chọn vật liệu Chọn những cành cây khỏe mạnh gồm 8-9 chồi xanh không hoạt động. Bước 2: Khử trùng vật liệu nuôi cấy Tất cả tiết điểm đã được tẩy rửa trong buồng vô trùng và đặt dưới nước sinh hoạt trong vòng 40 phút, sau đó khử trùng bằng HgCl2 0,1% trong 10 phút, rồi xả lại bốn lần với nước cất. Cuối cùng, bắn một ít mô ngoại vi vào chồi không hoạt động ( đường kính khoảng 0.5cm) đã được vô trùng ngăn cách với tiết điểm phần và đặt trên các môi trường nuôi cấy ban đầu. Bước 3: Cấy vào môi trường mẫu MS được sử dụng như là môi trường nuôi cấy cơ bản. Tất cả môi trường nuôi cấy đã được điều chỉnh để pH 5,8 với KOH 1N hoặc HCl 1N trước khi khử trùng tại 121oC, 1 atm trong vòng 40 phút. Phytohormones đã được thêm vào trước khi khử trùng. Sự nuôi cấy được duy trì dưới nhiệt độ mát khoảng 25 ± 20C, dưới ánh sáng huỳnh quang, cung cấp một mật độ thông lượng lượng tử của 45µmol m–2 s–1. Bước 4:Nhân nhanh chồi Chồi thu được sau khoảng 45 ngày kể từ ngày được cắt , tách chồi và được cấy trên môi trường bổ sung 3,0 mg l-1 BA và 0,05 mg l-1 NAA. Cấy truyền được thực hiện 60 ngày trên cùng một môi trường. Nhân chồi cây hoa hồng trong bình serum 500 ml. Bước 5: Chuyển sang môi trường tạo rễ,tạo cây hoàn chỉnh - Khi cây đạt tiêu chuẩn về chiều cao, số lá thì chuyển sang MT tạo rễ. Đó là MT dinh dưỡng thích hợp bổ sung chất KT auxin, IBA. - Chuyển cây sang MT thích ứng gần giống với MT tự nhiên về: nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng... 3. Vai trò sucrose và cytokinin trong thí nghiệm in vitro: a. Sucrose: (đường) - Vai trò quan trọng của sucrose đã được quan sát thấy trong sự thích ứng ở nhiều loài. Đường đã được xem là nguồn cacbon cần thiết trong môi trường nuôi cấy và sự phát triển của hoa (Scorza, 1982). Jumin và Nito (1996) quy định rằng việc bổ sung các sucrose 3-7% vào môi trường là cần thiết cho sự thích ứng của hoa Fortunella hindsii. - Sự hình thành của hoa Pisum sativum L. chỉ được quan sát thấy khi sucrose tập trung được ở 30-60 g ml-1 (Franklin et al., 2000). Vai trò của sucrose trên sự phát sinh hình dạng của hoa Ảnh hưởng của sucrose trên các cành mang nụ hoa được ghi nhận sau 3 tháng nuôi Vai trò của sucrose trong sự phát sinh hình dạng của hoa sau 2 tháng nuôi. Bảng 1 Cho thấy phần trăm của sự hình thành chồi hoa có xu hướng tăng khi nồng độ sucrose tăng lên, nhưng không có nụ hoa trong môi trường cấy truyền vừa có chứa 15 g l-1 sucrose. Các chồi hoa được hình thành trong thử nghiệm này không thể phát triểnhơn nữa, tất cả chúng sẽ héo khi đường kính của nó đạt 1-2 mm (Hình 1a). -Vai trò chính của sucrose được ghi lại trong thí nghiệm, nơi mà số chồi hoa được tỷ lệ thuận với nồng độ sucrose. Tại 15 g l-1 sucrose, sự thích ứng của hoa bị ức chế . Chúng ta có thể kết luận rằng nồng độ giới hạn sucrose ảnh hưởng lên sự thích ứng của hoa. - Hơn nữa, quan sát thấy nụ hoa bị héo khi chúng đạt được đường kính từ 1-2 mm. Điều này cho thấy rằng sucrose là một yếu tố cần thiết trong sự thích ứng của nụ hoa hoặc phát triển ban đầu, khác yếu tố (s) là bắt buộc để giúp chúng phát triển đầy đủ trong giai đoạn sinh trưởng và phát triển của hoa trong ống nghiệm. b. Cytokinin ( chất điều hoà phân chia tế bào thực vật) Cytokinin được định nghĩa là những chất hoá học có hoạt tính giống với trans-zeatin - Kích thích phân chia tế bào mô sẹo - Kích thích hình thành rễ/chồi trong mô sẹo - Làm chậm quá trình già hóa của lá - Kích thích phát triển của lá mầm Về cấu trúc, đa số cytokinin có dạng purine được thay thế N tại vị trí C6 Zeatin Cytokinin được bổ sung vào môi trường chủ yếu để kích thích sự phân chia tế bào và quyết định sự phân hoá chồi bất định từ mô sẹo và cơ quan Tác động phối hợp của Auxin và Cytokinin có tác dụng quyết định sự phân hoá của mô theo hướng tạo rễ Các hiệu ứng tích cực của cytokinin trong ống nghiệm trên các giai đoạn thích ứng của nụ hoa cũng rõ ràng trong các nghiên cứu hiện nay. Hơn nữa, kết quả thí nghiệm trên cũng cho rằng cytokinin là quan trọng hơn trong việc phát triển giai đoạn của nụ hơn là trong phát triển của chồi. điều này được xác nhận trong môi trường có chứa sucrose mà không có phytohormones làm cho tất cả các chồi bị héo và điều này đang được khắc phục sớm bởi một nguồn cung cấp cytokinin. Sự khác nhau của cytokinin trong ống nghiệm đối với sự phát sinh hình dạng của hoa hồng (hybrid trà) Vai trò của cytokinin trong sự phát sinh hình dạng hoa, đặc biệt là sự phát sinh hình dạng của nụ hoa, được quy định trong các báo cáo. Bernier et al. (1993) đã tìm thấy cytokinin là thành phần kích thích hoa vận chuyển trong mạch libe tới đỉnh để đáp lại sự thích ứng của hoa . Cytokinin được yêu cầu phải duy trì các chu trình phân chia tế bào, nhưng cũng có thể tham gia trong việc thúc đẩy sự chuyển đổi từ không biệt hoá tế bào gốc đến biệt hóa tế bào (Werner et al., 2001). Mặt khác, các nghiên cứu khác cho thấy cytokinin khác nhau có hiệu ứng khác nhau trong ống nghiệm hoa như tỷ lệ phần trăm của sinh trưởng tái sinh của chồi (Wang et al., 2002), tỷ lệ hoa đực và hoa cái (Wang et al., 2001), và các nghiên cứu khác. Trong nghiên cứu hiện nay, do sự khác biệt cytokinin cũng đã được quan sát thấy không chỉ ảnh hưởng đến số lượng phát sinh chồi mà còn trên sự phát sinh nụ hoa. Từ 3 cytokinin được sử dụng, BA và Zeatin là hiệu quả nhất được thể hiện trên sự hình thành rễ ,không quan sát thấy trên chồi trong môi trường bổ sung có chứa BA hoặc TDZ nhưng được phổ biến trên nuôi cấy chồi trong môi trường có chứa zeatin Sự hình thành mô sẹo không được quan sát tại các vị trí của chồi trong môi trường sử dụng BA hay zeatin nhưng chỉ quan sát được trong môi trường có chứa TDZ (Hình 1 f2, g2, h2). Màu lá có các tính chất khác nhau, màu xanh trong môi trường có chứa BA, màu vàng trong môi trường có chứa TDZ, và trong môi trường zeatin có chất diệp lục tích lũy trong tĩnh mạch (hình 1f1, g1, h1). Mặc dù kích thước của hoa trong ống nghiệm nhỏ hơn so với kích thước cơ thể của nó, nhưng sự phát triển của nó vẫn bình thường (Hình 1D, e). Một số hoa hiển thị tật nguyền tự nhiên chẳng hạn như sự hình thành các lá đài và cánh hoa chỉ ở một bên, nhụy hoa bất thường hình dạng và sắc tố cánh hoa ít. (hình 1c) Trong môi trường MS với TDZ không thể hình thành bất kỳ nụ hoa nào , với các chồi thể hiện dị tật và tính trạng vàng úa hạn chế những tác động tiêu cực của TDZ bởi nuôi cấy cấp 2 trên cùng một môi trường mà không có phytohormones (hình 1b). Nhưng khi nồng độ các chất dinh dưỡng vô cơ và hữu cơ trong môi trường MS được giảm đi một nửa, nụ hoa được hình thành trong ống nghiệm ,xảy ra nhưng ở một tỷ lệ thấp hơn so với BA hoặc zeatin IV. Kết luận: Sự phát hiện 2 yếu tố quan trọng mang tính chất quyết định đến sự nở hoa của thực vật là cytokinin và sucrose (đường) , trong đó, đường là yếu tố tác động chính lên sự hình thành hoa in vitro, còn cytokinin giúp làm tăng tỉ lệ hình thành hoa và giúp biệt hoá các cấu trúc hoa ở giai đoạn sau khi tượng hoa, làm chất kích thích sự hình thành hoa. Cytokinin được tổng hợp từ adenine, chất này xuất hiện ở chóp rễ và hạt đang phát triển. Các chất thường dùng là kenetin BAP hay BA… cytokinin kích thích sự phân bào của tế bào thực vật, thúc đẩy sự phát sinh chồi bên, làm chậm quá trình lão hóa và kích thích sự mở khí khổng. Không thể thu được nụ hoa nào trong môi trường có chứa MS, NAA và cytokinin mà không cần sucrose, nhấn mạnh một lần nữa, vai trò quan trọng của sucrose trong sự hình thành hoa và chồi hoa. sucrose trong quá trình chuyển đổi của chồi từ sự sinh trưởng đến giai đoạn sinh sản nhưng sau đó sự phát triển của hoa cần sự hiện diện của cytokinin cho sự khác biệt xa hơn nữa. Mặc dù, các hình thái học của các cành mang nụ hoa phụ thuộc vào sự áp dụng các loại cytokinin. Việc giảm các muối vô cơ và hữu cơ trong môi trường MS đã ảnh hưởng tích cực tới sự thích ứng của hoa . Hơn nữa, kết quả có thể làm tăng sự hiểu biết của chúng tôi trong quá trình đang ra hoa ở hoa hồng và có thể giúp micropropagators trong ống nghiệm có sự thích ứng của hoa . VI. Tài liệu tham khảo: Nội dung bài báo “Vai trò của sucrose và sự khác nhau của cytokinin trong ống nghiệm đối với sự phát sinh hình dạng của hoa hồng (hybrid trà) cv”. ''Giải nhất'‘ Và một số trang web sau: www.baigiangdientu.violet.vn www.khoahoc.com.vn