Một phòng nuôi cấy mô mới cần nhiều thiết bị chuyên dụng
để đảm bảo môi trường vô trùng và các điều kiện tối ưu cho sự phát triển của mẫu
cấy. Dưới đây là danh sách những thiết bị cần thiết, được chia thành các nhóm
chính:
I. Thiết bị tiệt trùng
* Nồi hấp tiệt
trùng (Autoclave): Thiết bị quan trọng nhất để tiệt trùng môi trường dinh dưỡng,
dụng cụ thủy tinh, và các vật liệu khác bằng hơi nước ở áp suất và nhiệt độ cao
(thường là 121°C).
* Tủ sấy tiệt
trùng: Dùng để tiệt trùng các dụng cụ bằng thủy tinh, kim loại trong môi trường
khô ở nhiệt độ cao (thường là 160-180°C).
* Bếp gia nhiệt
hoặc bếp điện: Dùng để đun sôi và hòa tan các thành phần trong môi trường dinh
dưỡng trước khi tiệt trùng.
* Đèn cực tím
(UV): Dùng để tiệt trùng bề mặt bên trong tủ cấy và không khí.
II. Thiết bị thao tác vô trùng
* Tủ cấy vô
trùng (Laminar Airflow Cabinet): Đây là thiết bị không thể thiếu. Nó tạo ra một
luồng khí vô trùng (được lọc qua màng lọc HEPA) để bảo vệ mẫu cấy khỏi vi sinh
vật trong không khí. Tủ cấy có hai loại chính:
* Tủ cấy
ngang (Horizontal Laminar Flow): Luồng khí thổi từ sau ra trước, thích hợp cho
các thao tác không nguy hiểm.
* Tủ cấy đứng
(Vertical Laminar Flow/Biological Safety Cabinet): Luồng khí thổi từ trên xuống,
bảo vệ cả mẫu cấy và người thao tác. Loại này thường được sử dụng nhiều hơn.
III. Thiết bị chuẩn bị môi trường và hóa chất
* Cân điện tử:
Dùng để cân chính xác các loại hóa chất, vitamin, và hormone với độ nhạy cao
(thường là 0.001 g hoặc 0.0001 g).
* Máy đo pH:
Dùng để điều chỉnh độ pH của môi trường nuôi cấy. Độ pH thích hợp rất quan trọng
cho sự hấp thu chất dinh dưỡng của cây.
* Máy lắc: Dùng
để hòa tan các hóa chất vào dung dịch một cách đồng đều.
* Bộ lọc màng
(membrane filter): Dùng để lọc tiệt trùng các chất dễ phân hủy ở nhiệt độ cao
(như vitamin, hormone).
IV. Thiết bị duy trì điều kiện môi trường
* Phòng nuôi cấy
(Grow Room) hoặc Tủ nuôi cấy: Đây là nơi đặt các mẫu cấy sau khi cấy. Cần được
trang bị:
* Hệ thống
đèn chiếu sáng: Thường là đèn huỳnh quang hoặc đèn LED chuyên dụng, cung cấp
quang phổ và cường độ ánh sáng phù hợp cho từng loại cây.
* Hệ thống điều
hòa nhiệt độ: Duy trì nhiệt độ ổn định, thường từ 22-26°C.
* Hệ thống quạt
thông gió: Đảm bảo không khí lưu thông và đồng đều trong phòng.
Những hóa chất được sử dụng trong nuôi cấy mô rất đa dạng
và được chia thành nhiều nhóm chức năng khác nhau. Dưới đây là danh sách các
thành phần chính thường có trong môi trường nuôi cấy mô thực vật:
I. Nước và các nguyên tố đa lượng
Đây là những thành phần cơ bản và chiếm tỷ lệ lớn nhất
trong môi trường.
* Nước cất hai
lần (Double-distilled water): Nước tinh khiết là dung môi hòa tan tất cả các chất
khác.
* Nitơ (N): Cần
thiết cho tổng hợp protein và acid nucleic. Nitơ thường được cung cấp dưới dạng:
* Nitrat
(NO₃⁻) và Amoni (NH₄⁺): Dạng amoni thường kích thích sinh trưởng tốt hơn.
* Các nguồn
khác: Glycine, Casein thủy phân.
* Photpho (P):
Quan trọng cho quá trình tổng hợp ATP, acid nucleic. Thường được cung cấp dưới
dạng dihiđro photphat (H₂PO₄⁻).
* Kali (K): Cần
thiết cho hoạt động của enzyme, điều hòa áp suất thẩm thấu.
* Canxi (Ca):
Thành phần của thành tế bào, ổn định màng tế bào.
* Magie (Mg):
Thành phần trung tâm của phân tử diệp lục.
* Lưu huỳnh
(S): Thành phần của các amino acid như cystein và methionin.
II. Các nguyên tố vi lượng
Cần thiết với một lượng rất nhỏ nhưng không thể thiếu.
* Sắt (Fe): Cần
thiết cho quá trình quang hợp và hô hấp. Thường được cung cấp dưới dạng phức hợp
với EDTA (Fe-EDTA).
* Bo (B): Quan
trọng cho sự phân chia tế bào.
* Mangan (Mn):
Tham gia vào quá trình quang hợp và tổng hợp enzyme.
* Kẽm (Zn), Đồng
(Cu), Molipđen (Mo), Coban (Co), Iot (I): Các nguyên tố này là cofactor cho nhiều
loại enzyme.
III. Các chất hữu cơ
* Đường
(Sucrose hoặc Glucose): Nguồn năng lượng chính cho cây vì trong môi trường nuôi
cấy, cây không thể quang hợp đầy đủ. Sucrose là loại đường phổ biến nhất.
* Vitamin: Thường
là các vitamin nhóm B như Thiamin (B1), Pyridoxine (B6) và Nicotinic acid (B3).
Chúng đóng vai trò là cofactor cho các enzyme.
* Amino acid:
Các amino acid như Glycine thường được thêm vào để cung cấp thêm nguồn nitơ.
IV. Chất điều hòa sinh trưởng thực vật (Phytohormone)
Đây là nhóm hóa chất quan trọng nhất để điều khiển quá
trình phát triển của mẫu cấy. Tỷ lệ và nồng độ của chúng quyết định cây sẽ phát
triển rễ, chồi hay mô sẹo (callus).
* Auxin: Thúc đẩy
sự phát triển của rễ. Các loại phổ biến bao gồm:
* IAA
(Indole-3-acetic acid): Auxin tự nhiên.
* NAA
(Naphthaleneacetic acid): Auxin tổng hợp.
* 2,4-D
(2,4-Dichlorophenoxyacetic acid): Auxin tổng hợp mạnh, thường dùng để tạo mô sẹo.
* Cytokinin: Thúc đẩy sự phát triển của chồi. Các loại
phổ biến bao gồm:
* Zeatin:
Cytokinin tự nhiên.
* BA
(Benzyladenine): Cytokinin tổng hợp.
* Kinetin:
Cytokinin tổng hợp.
* Gibberellin
(GA₃): Kích thích kéo dài thân.
* Acid Abscisic
(ABA): Điều hòa sự phát triển, ức chế nảy mầm.
V. Các chất khác
* Agar: Một loại
Polysaccharide chiết xuất từ tảo biển, được sử dụng làm chất đông đặc môi trường
nuôi cấy.
* Than hoạt
tính (Activated charcoal): Hấp phụ các chất độc do mẫu cấy tiết ra hoặc do môi
trường phân hủy.
* Chất chống
oxy hóa (Antioxidants): Ngăn chặn hiện tượng hóa nâu mô cấy.
* Chất kháng
sinh (Antibiotics): Đôi khi được sử dụng để kiểm soát nhiễm khuẩn, nhưng cần cẩn
trọng vì có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của cây.
* Inositol: Một
loại đường alcohol, đóng vai trò là tiền chất của một số chất hữu cơ.
* Chất điều chỉnh
pH: Thường dùng HCl hoặc NaOH để điều chỉnh độ pH của môi trường về mức phù hợp
(thường là 5.6-5.8) trước khi tiệt trùng.
V. Dụng cụ thủy tinh và dụng cụ khác
* Bình tam giác
(Erlenmeyer flask): Dùng để pha môi trường.
* Ống nghiệm,
đĩa petri, chai nuôi cấy: Dùng để chứa và nuôi cấy mẫu.
* Cốc đong, đũa
thủy tinh: Dùng để đo lường và khuấy trộn.
* Kẹp, dao mổ,
kim cấy: Dùng để thao tác với mẫu cấy. Các dụng cụ này cần được tiệt trùng bằng
cồn và hơ trên đèn cồn trước khi sử dụng.
* Bình phun cồn,
đèn cồn: Dùng để tiệt trùng nhanh các dụng cụ trong quá trình cấy.
Lưu ý quan trọng khi trang bị phòng nuôi cấy mô
* Lập kế hoạch
trước: Nên lên danh sách chi tiết các thiết bị cần thiết và xác định ngân sách.
* Sắp xếp theo
quy trình: Bố trí phòng cấy mô theo một quy trình khoa học để tránh lây nhiễm
chéo, thường bao gồm các khu vực riêng biệt: Khu chuẩn bị (pha môi trường), Khu
cấy vô trùng (đặt tủ cấy), và Khu nuôi (phòng nuôi cấy).
* Mua thiết bị
chất lượng: Lựa chọn các thiết bị từ nhà cung cấp uy tín để đảm bảo độ bền và độ
chính xác, đặc biệt là nồi hấp tiệt trùng và tủ cấy vô trùng.
* Đào tạo nhân
sự: Đảm bảo người thực hiện được đào tạo bài bản về kỹ thuật nuôi cấy mô và quy
trình vô trùng để giảm thiểu rủi ro nhiễm khuẩn.