Các môi trường trong nuôi cấy mô thực vật

Bài viết sẽ tổng hợp các loại môi trường được dùng trong nuôi cấy mô thực vật. Nhìn chung, các môi trường đều có xuất hiện của các loại khoáng vi lượng, đa lượng, vitamins, tùy chỉnh theo nhu cầu của từng loại thực vật. Nhu cầu của những loài thực vật khác nhau cần những khoáng khác nhau. Ví dụ như môi trường Y3 do  Eeuwén (1976) phát triển, có thành phần đa lượng bằng một nữa môi trường MS, trong khi đó thành phần vi lượng lại tăng gấp 10 lần. Căn cứ vào điều kiện, đặc tính phát triển tự nhiên ở chúng mà điều chỉnh hàm lượng khoáng cho phù hợp. 

Đằng sau mỗi một môi trường đó là một câu chuyện, một quá trình, một giống cây cần nghiên cứu. Thành công trong mỗi công thức đều là công sức, là sự cần mẫn của các nhà khoa học. Tuy nhiên, một chút may mắn, một chút tình cờ trong các công trình nghiên cứu mang đến sự thành công và danh tiếng cho nhà khoa khọc đó. Giống như Alexander Fleming phát hiện ra kháng sinh Penicillin chỉ là tình cờ, do quên rửa đĩa cấy khuẩn. Hay Murashige tình cờ tìm ra các thành phần khoáng trong cây thuốc lá cao hơn so với môi trường trước đó. Và đó là tiền để cho sự ra đời của môi trường MS trứ danh.

1. Môi trường Murashige and Skoog, môi trường nuôi cấy mô rất phổ biến.

Môi trường MS được phát triển bởi 2 nhà khoa học thực vật Toshio Murashige và Skoog Folke K. vào năm 1962. Trong quá trình nghiên cứu một loại hormone mới, môi trường MS được sử dụng để nuôi cấy trên cây thuốc lá. MS với các số như 0 và 20 được sử dụng để đánh dấu hàm lượng đường. Ví dụ như MS0 là không có đường, MS20 là 20g/L đường. 

Murashige( học trò của Skoog) đã tìm kiếm hormone mới trong nước ép cây thuốc lá. Kết quả không có gì, thay vào đó, phân tích nước ép và tro cây thuốc lá cho thấy hàm lượng khoáng rất cao so với các nghiên cứu trước đây. Sau đó, họ tiến hành hàng loạt các thí nghiệm điều chỉnh thành phần MS.

Tham khảo bảng thành phần MS với Vitamins( tùy chọn) 

Thành phần vi lượng	mg/l	µM
CoCl2.6H2O	0.025	0.11
CuSO4.5H2O	0.025	0.10
FeNaEDTA	36.70	100.00
H3BO3	6.20	100.27
KI	0.83	5.00
MnSO4.H2O	16.90	100.00
Na2MoO4.2H2O	0.25	1.03
ZnSO4.7H2O	8.60	29.91

 

Đa lượng	mg/l	mM
CaCl2	332.02	2.99
KH2PO4	170.00	1.25
KNO3	1900.00	18.79
MgSO4	180.54	1.50
NH4NO3	1650.00	20.61

 

Vitamins	mg/l	µM
Glycine	2.00	26.64
myo-Inositol	100.00	554.94
Nicotinic acid	0.50	4.06
Pyridoxine HCl	0.50	2.43
Thiamine HCl	0.10	0.30

 Murashige T. and Skoog F., Physiol. Plant, 15, 473 (1962).

2. Môi trường Knudson C Orchid

Môi trường Knudson C Orchid được phát triển bởi nhà khoa học Knudson năm 1946, môi trường Knudson C dùng để nghiên cứu sự nảy mầm của loài Lan Cymbidium. Công trình của Knudson đã tạo tiền đề cho ngành công nghiệp nuôi trồng Lan. Năm 1965, Morel công bố phương pháp nhân giống lan bằng mô phân sinh. Nhờ vậy mà ta có thể nhân giống với số lượng hàng loạt theo quy mô công nghiệp.

Thành phần Knudson C là hỗn hợp của các muối vô cơ và carbonhydrate. Kali dihydrogen phosphate hoạt động như nguồn phosphate. Amoni sunfat và canxi nitrat phục vụ như một nguồn nitơ và giúp đỡ trong nảy mầm hạt giống. Magnesium sulphate thúc đẩy sự quang hợp và sự phân hóa tế bào. Thành phần vi lượng như Mangan và sắt tăng cường sự trao đổi chât và thúc đẩy sự nảy mầm.


Tham khảo bảng thành phần Knudson C

Vi lượng	mg/l	µM
FeSO4.7H2O	25.00	89.92
MnSO4.H2O	5.68	33.61

 

Đa lượng	mg/l	mM
Ca(NO3)2	241.30	1.43
KCl	250.00	3.35
KH2PO4	250.00	1.84
MgSO4	122.15	1.02
NH4NO3	500.00	6.25
(NH4)2SO4	500.00	3.78

 Morel, G.M., Cymb. Soc. News, 20, (1965).

3. Môi trường Woody Plant medium

.Woody Plant Medium ban đầu được xây dựng bởi Lloyd và McCown vào năm 1981 cho việc nuôi cấy chồi cho cây Nguyệt Quế núi Mountain Laurel (Kalmia latifolia). Kể từ đó, nó được sử dụng rộng rãi cho việc nhân giống của nhiều loài thực vật thân gỗ. Công thức là hỗn hợp dinh dưỡng của các muối vô cơ, vitamin và axit amin. Woody Plant Medium cung cấp tất cả các yếu tố đa lượng và vi lượng. Kali dihydrogen phosphate phục vụ như một nguồn phosphate trong khi canxi nitrat cung cấp nitơ cho cây. Vi lượng như Boron, Mangan, Molybdenum, Đồng, Sắt và Kẽm đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa thực vật. Boron đóng một vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa carbohydrate. Thiamine,pyridoxin, axit nicotinic hoạt động như các cofactor enzym trong các con đường chuyển hóa phổ biến bao gồm quá trình glycolysis và TCA cùng với sự chuyển hóa sơ cấp và thứ cấp trong cây. Glycine phục vụ như một nguồn axit amin.

Bảng thành phần môi trường WPM

Vi lượng	mg/l	µM
CuSO4.5H2O	0.25	1.00
FeNaEDTA	36.70	100.00
H3BO3	6.20	100.27
MnSO4.H2O	22.30	131.94
Na2MoO4.2H2O	0.25	1.03
ZnSO4.7H2O	8.60	29.91

 

Đa lượng	mg/l	mM
CaCl2	72.50	0.65
Ca(NO3)2 .4H2O	471.26	2.35
KH2PO4	170.00	1.25
K2SO4	990.00	5.68
MgSO4	180.54	1.50
NH4NO3	400.00	5.00

 

Vitamins	mg/l	µM
Glycine	2.00	26.64
myo-Inositol	100.00	554.94
Nicotinic acid	0.50	4.06
Pyridoxine HCl	0.50	2.43
Thiamine HCl	1.00	2.96

 Lloyd G. and McCown. Commercially-feasible micropropagation of mountain laurel, Kalmia latifolia, by use of shoot-tip culture. B., Int. Plant Prop. Soc. Proc. 30, 421 (1980).

4. Môi trường Gamborg B5.

.Bảng thành phần môi trường Gamborg B5. 

Vi lượng	mg/l	µM
CoCl2.6H2O	0.025	0.11
CuSO4.5H2O	0.025	0.10
FeNaEDTA	36.70	100.00
H3BO3	3.00	48.52
KI	0.75	4.52
MnSO4.H2O	10.00	59.16
Na2MoO4.2H2O	0.25	1.03
ZnSO4.7H2O	2.00	6.96

 

Đa lượng	mg/l	mM
CaCl2	113.23	1.02
KNO3	2500.00	24.73
MgSO4	121.56	1.01
NaH2PO4	130.44	1.09
(NH4)2SO4	134.00	1.01

 

Vitamins	mg/l	µM
myo-Inositol	100.00	554.94
Nicotinic acid	1.00	8.12
Pyridoxine HCl	1.00	4.86
Thiamine HCl	10.00	29.65

 

5. Môi trường Westvaco WV5

Westvaco WV5 Medium đã được phát triển bởi Coke vào năm 1996 cho việc khởi tạo nuôi cấy phôi in vitro Pinus taeda, thường được gọi là cây thông loblolly, họ Pinaceae từ hạt chưa trưởng thành. Môi trường này cũng thích hợp cho việc phát triển phôi và nuôi cấy thông loblolly. Công thức là hỗn hợp dinh dưỡng của muối vô cơ và vitamin. Westvaco WV5 Medium cung cấp tất cả các khoáng đa lượng và khoáng vi lượng cần thiết. Kali nitrat cùng với nitrat amoni phục vụ như là nguồn nitơ và hỗ trợ sự sản sinh tế bào. Kali dihydrogen phosphate và kali clorua phục vụ như là nguồn phosphate giúp tăng khả nang sống sót tế bào và tăng sinh chồi. Các vi lượng như Boron, Mangan, Molybdenum, Đồng, Sắt và Kẽm đóng vai trò quan trọng trong sự trao đổi chất thực vật và tăng cường chất lượng chồi. Thiamine và inositol hoạt động như các cofactors enzyme trong các con đường trao đổi chất bao gồm quá trình glycolysis và TCA cùng với sự trao đổi chất sơ cấp và thứ cấp ở thực vật.



Thành phần môi trường Westvaco WV5

Vi lượng	mg/l	µM
CoCl2 . 6H2O	0.025	0.11
CuSO4 . 5H2O	0.25	1.00
FeNaEDTA	36.71	100.00
H3BO3	31.00	501.37
KI	0.83	5.00
MnSO4 . H2O	15.16	89.69
Na2MoO4 . 2H2O	0.25	1.03
ZnSO4 . 7H2O	8.60	29.91

 

Đa lượng	mg/l	mM
CaCl2	452.88	4.08
KCl	718.67	9.64
KH2PO4	270.00	1.98
KNO3	1084.06	10.72
MgSO4	903.79	7.51
NH4NO3	700.00	8.74

 

Vitamins	mg/l	µM
myo-Inositol	1000.00	5549.39
Thiamine HCl	0.40	1.19

 Coke J.E, Basal nutrient medium for in vitro cultures of loblolly pine., United States Patent#5,534,433. July 9, 1996.

Tham khảo phần II
.

Nguyen Dang
.