Trình bày 4 thành tựu công nghệ tế bào thực vật, nêu ví dụ cụ thể?

1. Nuôi cấy mô tế bào:

a. Thành tựu: Phương pháp nuôi cấy mô tế bào đã đem lại nhiều thành tựu trong nông nghiệp và lâm nghiệp. Nó cho phép nhân nhanh số lượng lớn cây quý hiếm có thời gian sinh trưởng chậm và cây kháng bệnh virus và nhiều bệnh khác.

b. Ví dụ: Nuôi cấy mô tế bào của cây lúa giúp tạo ra giống lúa chống chịu bệnh và tăng năng suất [1].

2. Kỹ thuật lai tế bào sinh dưỡng:

a. Thành tựu: Kỹ thuật lai tế bào sinh dưỡng giúp tạo ra giống mới mang đặc điểm của hai loài mà bằng phương pháp tạo giống thông thường không thể tạo ra.

b. Ví dụ: Tạo ra cây pomato, một loại cây có khả năng ra quả như cà chua và ra củ như khoai tây [1].

3. Nuôi cấy hạt phấn hoặc noãn chưa thụ tinh:

a. Thành tựu: Kỹ thuật nuôi cấy hạt phấn hoặc noãn chưa thụ tinh giúp tạo ra các cây có kiểu gene đồng hợp tử về tất cả các gene, đem lại nhiều lợi ích trong công tác tạo giống cây trồng.

b. Ví dụ: Nuôi cấy hạt phấn của cây ngô để tạo ra giống ngô có khả năng chống chịu sâu bệnh và tăng năng suất [1].

4. Công nghệ di truyền tạo ra cây biến đổi gen:

a. Thành tựu: Công nghệ tế bào thực vật kết hợp với công nghệ di truyền đã tạo ra giống cây biến đổi gen hay cây chuyển gen, nhằm thỏa mãn nhu cầu của con người.

b. Ví dụ: Tạo ra cây đậu tương biến đổi gen có khả năng chịu được thuốc diệt cỏ và tăng năng suất [1].

Trình bày 4 thành tựu công nghệ tế bào động vật, nêu ví dụ cụ thể?

1. Nhân bản vô tính vật nuôi: Nhân bản vô tính là quá trình tạo ra các bản sao giống hệt nhau của một cá thể từ một tế bào duy nhất.

-Thành tựu nổi bật trong lĩnh vực này là quá trình nhân bản cừu Dolly vào năm 1996 [1]. Đây là lần đầu tiên trên thế giới một con vật được nhân bản thành công từ một tế bào duy nhất. Ở Việt Nam, thành tựu nhân bản vô tính đầu tiên là con lợn Ỉ, được nhân bản bởi các nhà khoa học ở Viện Chăn nuôi [1].

2. Liệu pháp tế bào gốc: Liệu pháp tế bào gốc là phương pháp sử dụng tế bào gốc để chữa trị các bệnh. Tế bào gốc có khả năng biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác nhau, do đó có tiềm năng trong việc chữa trị các bệnh ung thư và các bệnh di truyền.

-Hiện nay, liệu pháp tế bào gốc đã được ứng dụng trong lĩnh vực chữa trị một số bệnh ung thư ở người [1].

3. Liệu pháp gene: Liệu pháp gene là một kỹ thuật sử dụng gen để điều trị và ngăn ngừa bệnh tật. Kỹ thuật này có khả năng chèn gen vào tế bào của người bệnh để điều trị bệnh.

-Ví dụ, một phương pháp trong liệu pháp gene là thay thế một gen bị đột biến gây bệnh bằng một bản sao khỏe mạnh bình thường của gen. Mặc dù phương pháp này tiềm năng trong việc điều trị các bệnh di truyền, nhưng hiện tại nó chỉ được sử dụng cho các bệnh di truyền do hỏng gene nhất định và phải thuộc loại tế bào phân chia liên tục suốt đời [1].

4. Nhân bản phôi: Nhân bản phôi là quá trình tạo ra một con vật từ một phôi thai hoặc một tế bào phôi.

- Thành tựu nổi bật trong lĩnh vực này là quá trình nhân bản khỉ rhesus vào năm 2018. Đây là lần đầu tiên một con khỉ được nhân bản thành công từ một phôi thai [1].

• Khái niệm công nghệ tế bào động vật: Công nghệ tế bào động vật là quy trình công nghệ nuôi cấy các loại tế bào động vật và tế bào người trong môi trường nhân tạo để tạo ra một lượng lớn tế bào nhằm mục đích nghiên cứu và ứng dụng trong thực tế.

• Nguyên lí của công nghệ tế bào động vật: Nuôi cấy các tế bào gốc trong môi trường thích hợp và tạo điều kiện để chúng phân chia rồi biệt hóa thành các loại tế bào khác nhau.

• Thành tựu của công nghệ tế bào động vật: Ba thành tựu nổi bật và có ý nghĩa lớn trong thực tiễn của công nghệ tế bào động vật là nhân bản vô tính vật nuôi, liệu pháp tế bào gốc, liệu pháp gene.

- Nhân bản vô tính vật nuôi:

+ Là công nghệ tạo ra các con vật giống hệt nhau về kiểu gene không thông qua quá trình sinh sản hữu tính.

+ Công nghệ nhân giống vô tính đã áp dụng thành công cho một số loài như ếch, bò, lợn, cừu, ngựa, lừa, mèo, chó, khỉ nhưng nổi bật nhất là nhân bản ở cừu Dolly năm 1996.

+ Công nghệ nhân giống vô tính không chỉ nhằm mục đích sinh sản tạo ra nhiều cá thể có cùng kiểu genne ưu việt mà chúng còn làm tăng sống lượng các thể của những loài có nguy cơ tuyệt chủng.

- Liệu pháp tế bào gốc:

+ Là phương pháp chữa bệnh bằng cách truyền tế bào gốc được nuôi cấy ngoài cơ thể vào người bệnh để thay thế các tế bào bị bệnh di truyền.

+ Ưu điểm của phương pháp này là cơ thể người sẽ không loại thải tế bào ghép nhưng để tránh vấn đề vi phạm đạo đức, các nhà khoa học đã tìm kiếm, nhân nuôi các loại tế bào gốc tách chiết từ các mô của người trưởng thành.

+ Liệu pháp tế bào gốc được kì vọng sẽ chữa được các bệnh Parkinson, bệnh tiểu đường type 1, người có cơ tim bị tổn thương do đột quỵ hay bị tổn thương các tế bào thần kinh, các bệnh ung thư. Đồng thời, thành tựu trong nuôi cấy các tế bào động vật cũng cho phép việc ứng dụng nghiên cứu phát triển thịt nhân tạo hoặc sản xuất các protein chữa bệnh cho người.

- Liệu pháp gene:

+ Là phương pháp chữa bệnh di truyền nhờ thay thế gene bệnh bằng gene lành bằng cách: Nhân nuôi tế bào trong ống nghiệm, chỉnh sửa gen hoặc thay thế các gene bệnh của tế bào bằng gene lành → Sàng lọc các tế bào đã được chỉnh sửa gene và nhân bản trong ống nghiệm → Truyền các tế bào chỉnh sửa gene vào cơ thể bệnh nhân.

+ Liệu pháp thay thế gene chỉ sử dụng được cho người bệnh di truyền do hỏng một gene nhất định và tế bào bị bệnh phải thuộc loại tế bào liên tục phân chia trong suốt cuộc đời của bệnh nhân.

*Tham khảo:

Bước 1: Lựa chọn và thu thập mẫu tế bào từ giống lan phù hợp.

Bước 2: Xử lý mẫu tế bào để loại bỏ tạp chất và vi khuẩn.

Bước 3: Tạo điều kiện tạo môi trường nuôi cấy tế bào thích hợp, bao gồm sử dụng chất dinh dưỡng, hormone và vitamin cần thiết.

Bước 4: Thực hiện việc nuôi cấy mô tế bào trong điều kiện in vitro, kiểm soát nhiệt độ, ánh sáng và độ ẩm.

Bước 5: Quan sát và kiểm tra sự phát triển của mô tế bào trong suốt quá trình nuôi cấy.

Bước 6: Thu hoạch mô tế bào đã phát triển và chuyển sang bước tiếp theo trong quá trình ứng dụng công nghệ tế bào.

Tôi sẽ giải thích quy trình sử dụng công nghệ tế bào trên một chủ đề nhất định (như một cây) để tạo ra tế bào cây trong một môi trường phòng thí nghiệm.

Hãy nói chúng ta muốn tạo ra tế bào cây trong phòng thí nghiệm bằng phương pháp cụ thể gọi là nuôi cấy in vitro. Đầu tiên, chúng ta chọn cây mà mình muốn làm việc, ví dụ như loại lan nào đó. Sau đó, chúng ta thu thập một mẩu mô cây nhỏ, như một chiếc lá hoặc một phần của thân cây. Mẩu mô này chứa tế bào có thể mọc thành cây mới.

Tiếp theo, chúng ta chuẩn bị một chất lỏng đặc biệt gọi là môi trường nuôi. Chất lỏng này chứa đầy đủ chất dinh dưỡng và hoạt chất mà các tế bào cần để sống sót và phát triển. Chúng ta đặt mẩu mô cây vào chất lỏng này trong một hũ chứa.

Trong hũ chứa, mẩu mô được giữ ở nhiệt độ thích hợp, giống như khi cây mọc tự nhiên. Nó cũng được tiếp xúc với ánh sáng, giống như cây cần để phát triển. Điều này khuyến khích các tế bào phân chia và hình thành một nhóm tế bào, gọi là nền tảng tế bào.

Theo thời gian, các tế bào này tăng trưởng và chia tổ, tạo thành một khối tế bào cây. Cuối cùng, chúng ta chuyển các tế bào này sang một hũ chứa mới với môi trường nuôi mới. Từ đó, chúng ta có thể phát triển tiếp các tế bào thành cây hoàn chỉnh hoặc sử dụng chúng cho các mục đích khác như nghiên cứu đặc điểm cây hoặc sản xuất thuốc.

Vì vậy, nói một cách đơn giản, quy trình này bao gồm việc lấy một mẩu nhỏ của một cây, đặt nó trong điều kiện thích hợp để phát triển trong một hũ chứa chứa một chất lỏng đặc biệt, và quan sát nó phát triển thành một nụ tế bào cây.

Một số thành tựu của công nghệ tế bào thực vật:

- Nhân giống bảo tồn giống Sâm Ngọc Linh quý hiếm.

- Nhân giống sạch bệnh, có khả năng chống chịu với virus và vi sinh vật gây bệnh: giống chuối chống chịu nấm; giống khoai tây, cà chua chống chịu được virus;…

- Nhân giống nhanh với số lượng lớn: nhân giống vô tính các loại hoa lan quý hiếm và nhiều cây có giá trị kinh tế rất lớn.

- Tạo giống mới: Kĩ thuật nuôi cấy mô tế bào thực vật phục vụ chuyển gene góp phần tạo ra những giống cây mới như giống bông kháng côn trùng ăn lá, giống lúa vàng có khả năng sản sinh ra tiền chất tạo vitamin A, giống ngô kháng thuốc diệt cỏ,…

Những thành tựu công nghệ tế bào động vật được đưa vào ứng dụng và sản xuất trong thực tế:

- Sử dụng công nghệ tế bào gốc trong công nghệ thực phẩm, dược phẩm và mĩ phẩm,…

- Sử dụng công nghệ tế bào gốc trong y khoa: chữa mắt, chữa bỏng, chữa vô sinh hiếm muộn, điều trị ung thư,…

- Sử dụng công nghệ tế bào động vật để bảo tồn các giống động vật quý hiếm và có khả năng phục hồi các nhóm động vật bị tuyệt chủng.