Ứng dụng bioreactor trong sản xuất giống cây cà phê

TMO - Nhằm khắc phục những hạn chế từ phương pháp nhân giống vô tính truyền thống và nuôi cấy mô thông thường trong sản xuất giống cà phê, các chuyên gia tại Viện Khoa học kỹ thuật Nông lâm nghiệp Tây Nguyên tiến hành nghiên cứu và thực hiện giải pháp: “Ứng dụng bioreactor trong sản xuất giống cây cà phê bằng công nghệ nuôi cấy mô tế bào”.

Bioreactor là một hệ thống bao gồm nhiều bình nuôi cấy (RITA), có một hoặc nhiều hệ thống bơm khí để điều khiển dung dịch ngập chìm theo thời gian đặt cố định, với hệ thống ống dẫn khí, hệ thống màng lọc vô trùng.

Một bình nuôi cấy có dung tích 1 lít gồm có 2 phần: phần trên chứa phôi hoặc cây và phần dưới chứa môi trường. Bơm sẽ cung cấp một áp suất khí vừa đủ để làm dâng môi trường từ phần dưới lên ngăn chứa phôi (cây) phía trên (phần trên) và làm ngập phôi (hoặc cây) trong dung dịch dinh dưỡng, không khí sẽ được cung cấp qua hệ thống cung cấp khí.

Trong thời gian làm ngập môi trường ngăn trên, dòng môi trường chuyển động xoáy ốc từ dưới lên với tốc độ chậm làm cho mẫu cấy xoay trở và các mặt đều được tiếp xúc với môi trường, lượng không khí sau đó được thoát ra bên ngoài thông qua ống thoát có màng lọc không khí. Dinh dưỡng trong bình được duy trì trong suốt thời gian nuôi cấy mà không cần thay mới môi trường, điều này làm giảm mức độ nhiễm nấm, vi khuẩn của các phôi và tế bào trong bình và tăng tỷ lệ phát sinh lá mầm, rễ và sinh khối của cây.         

Ảnh minh họa 

Công nghệ nhân giống cà phê bằng công nghệ bioreactor gồm các công đoạn: Tạo mẫu sạch (chọn mẫu lá không bị sâu bệnh, rửa sạch dưới vòi nước chảy, sau đó nhúng vào dung dịch khử trùng mẫu); tạo tế bào mô sẹo (mẫu lá vô trùng được cấy lên môi trường kích thích phản ứng của tế bào tạo mô sẹo); tăng hệ số nhân tế bào mô sẹo (chọn tế bào mô sẹo có khả năng tái sinh, tăng hệ số nhân đưa vào nuôi cấy trong môi trường lỏng được lắc thường xuyên trên máy lắc).

Công đoạn tái sinh phôi (mô sẹo có khả năng tái sinh phôi được cấy vào môi trường lỏng và được lắc để tạo phôi); tái sinh phôi thành cây (chọn lọc những phôi không bị biến dạng bất thường, có khả năng tái sinh thành cây, đưa vào bình bioreactor để nuôi phôi phát triển thành cây); huấn luyện chăm sóc cây ngoài vườn ươm (cây con được chọn lọc có rễ cọc, 1-2 cặp lá thật đem huấn luyện ngoài vườn ươm và được chăm sóc đạt tiêu chuẩn xuất vườn).

So với phương pháp ghép chồi, phương pháp này tăng tốc độ nhân giống gấp 1.000 – 2.000 lần. So với phương pháp nhân giống bằng nuôi cấy mô tế bào không sử dụng bioreactor thì giải pháp đã làm tăng hiệu quả về: tỷ lệ phôi chuyển thành cây cao hơn 30%, thời gian rút ngắn 2 - 3 tháng, rễ dài và thẳng, tỷ lệ cây sống khi ra vườn ươm cao 90 - 95% so với 70-75% phương pháp cũ, tỷ lệ cây tạo cặp lá thật cao hơn 20 - 30%, sinh khối cây giống cao hơn.

Đây là giải pháp có tính sáng tạo cao trong ứng dụng khoa học công nghệ tiên tiến, công nghệ mới, công nghệ có trình độ cao trong nhân giống cây cà phê. Đồng thời cũng là cơ sở để có những nghiên cứu và ứng dụng bioreactor trên các cây thân gỗ khác tương tự cây cà phê trên địa bàn Tây Nguyên như: cacao, điều, bơ, macadamia…

Lê Hồng