- Để tạo ra hàng loạt cây trồng từ một phần cơ thể (mô hoặc tế bào) và mang đặc điểm giống hệt cơ thể bố hoặc mẹ thì người ta thường dùng phương pháp: Nuôi cấy mô, tế bào thực vật.

- Vì: Nuôi cấy mô, tế bào thực vật là phương pháp dựa trên khả năng phân chia (nguyên phân) để tạo ra các cơ thể hoàn chỉnh đồng nhất về tính trạng, kiểu gene và kiểu hình với số lượng lớn.

Công nghệ tế bào là quy trình kĩ thuật ứng dụng phương pháp nuôi cấy tế bào hoặc nuôi cấy mô trên môi trường dinh dưỡng nhân tạo để tạo ra cơ quan hoặc cơ thể hoàn chỉnh. Quá trình này dựa trên tính toàn năng, nguyên lí phân chia và biệt hóa của tế bào để tạo ra các sản phẩm là các dòng tế bào, mô, cơ quan, cơ thể với số lượng lớn.

Một số thành tựu của công nghệ tế bào:

- Nhân giống vô tính các giống cây ăn quả như chuối già Nam Mỹ, chuối sứ, dâu tây chịu nhiệt,…; các giống cây cảnh có giá trị cao như lan hồ điệp, lan rừng đột biến,…; các giống cây dược liệu như đinh lăng, sâm Ngọc Linh,…; các giống cây lấy gỗ như bạch đàn, keo lai,…;…

- Tạo giống cây trồng mới như tạo giống lúa DR2 có năng suất cao,…

- Tạo giống cây trồng sạch bệnh như giống khoai tây, giống chuối,… sạch bệnh.

- Nhân bản vô tính thành công nhiều loài động vật như cừu, chó, mèo,…

- Sử dụng công nghệ tế bào gốc để điều trị bệnh như nuôi cấy niêm mạc miệng của bệnh nhân thành kết mạc để chữa mắt, nuôi cấy tế bào mầm tinh trùng thành tinh trùng ở chuột mở ra triển vọng điều trị vô sinh ở nam,…

Cơ sở của công nghệ tế bào là dựa trên tính toàn năng, khả năng biệt hóa và phản biệt hóa, khả năng phân chia và điều khiển sự biệt hóa bằng thành phần môi trường trong đó quan trọng nhất là hormone sinh trưởng.

Nguyên lí để thực hiện công nghệ tế bào: Các tế bào toàn năng có khả năng biệt hóa và phản biệt hóa thành những loại tế bào khác nhau trong cơ thể. Do đó, người ta có thể điều khiển sự biệt hóa bằng thành phần môi trường, trong đó quan trọng nhất là hormone sinh trưởng.

- Tính toàn năng của tế bào là khả năng biệt hóa và phản biệt hóa của tế bào thành những loại tế bào khác nhau trong cơ thể.

- Tính toàn năng của tế bào động vật và thực vật khác nhau: Tế bào thực vật trưởng thành có thể phân chia và biệt hóa để hình thành cây hoàn chỉnh, tế bào động vật trưởng thành thường chỉ có thể hình thành những mô nhất định.

Mô sẹo là một nhóm tế bào chưa phân hóa, có thể phát triển thành mô rễ, mô chồi mới, từ đó hình thành nên cây con mới hoàn chỉnh.

Quy trình thực hiện nhân giống cây trồng bằng công nghệ tế bào thực vật:

- Bước 1: Tách các mẫu mô từ cơ quan của cơ thể thực vật.

- Bước 2: Cho các mẫu mô nuôi cấy trong môi trường thích hợp để tạo mô sẹo.

- Bước 3: Bổ sung hormone kích thích sinh trưởng để kích thích mô sẹo phát triển thành cây con.

- Bước 4: Đem cây con chuyển sang trồng trong vườn ươm cho phát triển thành cây trưởng thành.

- Bước 5: Đem cây trưởng thành từ vườn ươm chuyển sang trồng trong môi trường thực địa.

Quy trình thực hiện nhân bản vô tính vật nuôi:

- Bước 1: Tách tế bào tuyến vú của con (A) và nuôi trong phòng thí nghiệm.

- Bước 2: Tách tế bào trứng của con (B), sau đó loại bỏ nhân của tế bào trứng này.

- Bước 3: Chuyển nhân của tế bào tuyến vú vào tế bào trứng đã loại bỏ nhân tạo nên tế bào lai.

- Bước 4: Nuôi cấy tế bào lai trên môi trường nhân tạo cho phát triển thành phôi.

- Bước 5: Cấy phôi vào tử cung của con cừu cái C để “mang thai hộ”.

- Bước 6: Phôi phát triển thành cơ thể mới tạo ra cừu Dolly có đặc điểm di truyền hầu như giống con cừu A.

Cấy truyền phôi ở động vật là kĩ thuật chia cắt phôi động vật thành nhiều phôi rồi cấy các phôi này vào tử cung của các con cái khác nhau để tạo ra được nhiều con vật có kiểu gene giống nhau.

Quy trình cấy truyền phôi động vật:

- Bước 1: Tách lấy phôi từ động vật cho phôi.

- Bước 2: Sử dụng các biện pháp để tác động vào phôi đó trước khi chuyển vào cơ thể nhận.

- Bước 3: Cấy phôi đã chịu tác động ở bước 2 vào tử cung của các động vật nhận phôi để các động vật này mang thai và sinh con.

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.

- Học sinh tự tìm hiểu và đánh giá dựa trên quan điểm cá nhân, có thể đánh giá dựa trên các tiêu chí sau: Quy trình kĩ thuật có đòi hỏi việc sử dụng các công nghệ cao hay không? Số lượng sản phẩm thu được nhiều hay ít? Lợi ích và hạn chế của sản phẩm là gì? Giá thành như thế nào?,…

- Câu trả lời tham khảo:

Ví dụ về một thành tựu của công nghệ tế bào thực vật hoặc động vật: Sử dụng nuôi cấy mô để nhân nhanh các giống cây trồng. Thành tựu này tuy đòi hỏi quy trình công nghệ cao nhưng giúp người trồng có các loại giống cây trồng sạch bệnh, thu hoạch đồng loạt, chất lượng ổn định để xuất khẩu với số lượng lớn.

Tính toàn năng của tế bào là cơ sở để thực hiện công nghệ tế bào vì nhờ tính toàn năng của tế bào mà tế bào mới có thể phân chia để tạo ra số lượng lớn tế bào giống nhau rồi sau đó biệt hóa các tế bào này để tạo ra một mô hoặc cơ thể hoàn chỉnh.

● Quy trình nhân giống bằng công nghệ tế bào thực vật ở cà rốt:

- Bước 1: Tách các mẫu mô từ củ cà rốt.

- Bước 2: Cho các mẫu mô nuôi cấy trong môi trường thích hợp để tạo mô sẹo.

- Bước 3: Bổ sung hormone kích thích sinh trưởng để kích thích mô sẹo phát triển thành cây con.

- Bước 4: Đem cây con chuyển sang trồng trong vườn ươm cho phát triển thành cây trưởng thành. Đây là giai đoạn cây được chuyển từ điều kiện vô trùng của phòng thí nghiệm ra ngoài tự nhiên, cần đáp ứng các yêu cầu đảm bảo cho cây phát triển tốt: che phủ cây bằng nilon, tưới phun sương, giá thể trồng cây có thể là đất mùn, mùn cưa,...

- Bước 5: Đem cây trưởng thành từ vườn ươm chuyển sang trồng trong môi trường thực địa.

● Quy trình nhân bản cừu Dolly bằng công nghệ tế bào động vật:

- Bước 1: Tách tế bào tuyến vú của con cừu (A) và nuôi trong phòng thí nghiệm.

- Bước 2: Tách tế bào trứng của con cừu (B), sau đó loại bỏ nhân của tế bào trứng này.

- Bước 3: Chuyển nhân của tế bào tuyến vú vào tế bào trứng đã loại bỏ nhân tạo nên tế bào lai.

- Bước 4: Nuôi cấy tế bào lai trên môi trường nhân tạo cho phát triển thành phôi.

- Bước 5: Cấy phôi vào tử cung của con cừu cái C để “mang thai hộ”.

- Bước 6: Phôi phát triển thành cơ thể mới tạo ra cừu Dolly có đặc điểm di truyền hầu như giống con cừu A.

● Nuôi cấy hạt phấn:

- Là phương pháp nuôi tế bào đơn bội (hạt phấn hoặc noãn chưa thụ tinh) trong ống nghiệm tạo nên mô đơn bội, sau đó xử lí hoá chất consixin gây lưỡng bội hoá rồi cho mọc thành cây lưỡng bội hoàn chỉnh.

- Kết quả: tạo dòng thuần về tất cả các gen.

- Các bước nuôi cấy hạt phấn:

● Dung hợp tế bào trần:

- Là phương pháp dung hợp tế bào trần (tế bào đã được loại bỏ thành tế bào) của 2 cây lưỡng bội thuộc hai loài khác nhau tạo ra tế bào lai rồi nuôi cấy tế bào lai trong môi trường đặc biệt cho chúng phân chia và tái sinh thành cây lai.

- Kết quả: tạo cây lai mang đặc tính của hai loài khác nhau mà phương pháp lai thông thường không thể tạo ra được.