1. Tạo giống mới bằng phương pháp gây đột biến
a. Quy trình tạo giống mới bằng phương pháp gây đột biến
Bước 1: Xử lí mẫu vật bằng tác nhân gây đột biến
Xử lí mẫu vật bằng các tác nhân đột biến: với liều lượng và thời gian xử lí thích hợp nếu không sinh vật sẽ chết hay giảm khả năng sinh sản và sức sống.
- Bước 2: Chọn lọc cá thể đột biến có kiểu hình mong muốn
Chọn lọc các thể đột biến có kiểu hình mong muốn, ta phải tìm cách nhận biết ra chúng trong các sinh vật bình thường cũng như các thể đột biến khác.
- Bước 3: Tạo dòng thuần chủng
Tạo ra dòng thuần chủng: cho các thể đột biến được chọn sinh sản để nhân lên thành dòng thuần
b. Một số thành tựu tạo giống ở Việt Nam
Trong chọn giống vi sinh vật:
Tạo được chủng nấm penicilium đột biến có hoạt tính penicilin tăng gấp 200 lần dạng ban đầu. Tạo được chủng vi khuẩn đột biến có năng suất tổng hợp lizin cao gấp 300 lần dạng ban đầu.
Trong chọn giống thực vật
- Hướng tạo thể đa bội được chú trọng nhiều đối với các giống cây trồng thu hoạch chủ yếu về thân, lá, củ như cây lấy gỗ, cây lấy sợi, cây rau...
Ví dụ: Rau muống 4n có lá và thân to, sản lượng 30 tạ/ha. Dương liễu 3n lớn mạnh, cho gỗ tốt, dưa hấu, nho tam bội không hạt ; dâu tằm tứ bội
- Xử lý giống lúa Mộc Tuyền bằng tia gama tạo ra giống lúa MT1 chín sớm, cây thấp và cứng, chịu phân, chịu chua, năng suất tăng 15- 25%. Lai giống có chọn lọc giữa 12 dòng đột biến từ giống ngô M1 tạo thành giống ngô DT6 chín sớm, năng suất cao, hàm lượng prôtêin tăng 1,5%, tinh bột giảm 4%.
- Táo gia lộc xử lí NMU → táo má hồng cho năng suất cao
2. Tạo giống bằng công nghệ tế bào
a. Khái niệm công nghệ tế bào
- Công nghệ tế bào là một ngành kĩ thuật áp dụng phương pháp nuôi cấy mô hoặc tế bào trong môi trường dinh dưỡng nhân tạo để tạo ra những mô, cơ quan hay cơ thể hoàn chỉnh mang đặc tính của cơ thể cho mô, tế bào
Các giai đoạn của công nghệ tế bào
Bước 1: Tách các tế bào từ cơ thể động vật hay thực vật
Bước 2: Nuôi cấy tế bào trong môi trường nhân tạo để hình thành mô sẹo
Bước 3: Dùng hoocmon sinh trưởng kích thích mô sẹo phân hóa thành các cơ quan hoặc tạo thành cơ thể hoàn chỉnh
- Các phương pháp tạo giống mới bằng công nghệ tế bào ở động vật và thực vật
Cơ sở di truyền:
Cơ sở khoa học của phương pháp nhân giống bằng công nghệ tế bào là tính toàn năng của của tế bào sinh vật.
Mỗi tế bào trong cơ thể sinh vật dều được phát sinh từ hợp tử thông qua quá trình phân bào nguyên nhiễm. Điều đó có nghĩ là bất kì tế bào nào của thực vật như rễ, thân, lá… ở thực vật đều chứa thông tin di truyền cần thiết của một cơ thể hoàn chỉnh và các tế bào đều có khả năng sinh sản vô tính để tạo thành cây trưởng thành
b. Tạo giống bằng công nghệ tế bào ở thực vật
Công nghệ nuối cấy hạt phấn
Ưu điểm của phương pháp này là tạo ra các dòng thuần chủng; tính trạng chọn lọc được sẽ rất ổn định.Tạo dòng thuần lưỡng bội từ dòng đơn bội dựa trên đặc tính của hạt phấn là có khả năng mọc trên môi trường nhân tạo thành dòng đơn bội và tất cả các gen của dòng đơn bội được biểu hiện ra kiểu hình cho phép chọn lọc invitro [trong ống nghiệm] những dòng có đặc tính mong muốn
Quy trình tạo giống bằng biện pháp nuôi cấy hạt phấn
- Ứng dụng của phương pháp công nghệ nuối cấy hạt phấn
Dùng để chọn các cây có dặc tính chống chịu hạn, chịu lạnh, chịu mặn, kháng thuốc diệt cỏ…
Dùng để tạo ra dòng thuần chủng, tính trạng chọn lọc sẽ rất ổn định
Nuôi cấy tế bào thực vật invitro tạo mô sẹo
Ưu điểm của phương pháp này là nhân nhanh giống cây trồng quý - hiếm và sạch bệnh, tạo ra nhiều cá thể mới có kiểu gen giống với cá thể ban đầu
Quy trình tạo giống bằng biện pháp nuôi cấy tế bào thực vật invitro tạo mô sẹo
- Ứng dụng : Nhân nhanh các giống cây có năng suất cao, chất lượng tốt, thích nghi với điều kiện sống và duy trì ưu thế lai
Dung hợp tế bào trần
Ưu điểm của phương pháp này là tạo ra các cây lai khác loài mang đặc điểm của cả 2 loài nhưng không cần phải trải qua sinh sản hữu tính, tránh hiện tượng bất thụ của con lai
Quy trình tạo giống mới bằng phương pháp dung hợp tế bào trần
- Thành tựu tạo ra giống mới từ phương pháp dung hợp tế bào trần: Sơ đồ tạo cây lai pomato
Chọn dòng tế bào xô ma có biến dị
Ưu điểm là tạo các giống cây trồng mới, có các kiểu gen khác nhau của cùng một giống ban đầu. Phương pháp này tạo ra các giống mới dựa vào hiện tượng đột biến gen và biến dị số lượng NST tạo thể lệch bội khác nhau
Quy trình tạo giống mới từ chọn dòng tế bào xôma có biến dị
c. Tạo giống mới bằng công nghệ tế bào ở động vật
Nhân bảo vô tính ở động vật: Nhân bản vô tính ở động vật được nhân bản từ tế bào xôma, không cần có sự tham gia của nhân tế bào sinh dục, chỉ cân tế bào chất của noãn bào
- Ý nghĩa:
- Nhân nhanh giống vật nuôi quý hiếm hoặc động vật biến đổi gen.
- Tạo ra các giới động vật mang gen người nhằm cung cấp cơ quan nội tạng cho người bệnh.
Biến dị tổ hợp là biến dị xuất hiện do sự tổ hợp vật chất di truyền của bố mẹ trong quá trình sinh sản hữu tính.
Nguyên nhân tạo biến dị tổ hợp là do quá trình giao phối.
Cơ sở tế bào học
- Quá trình phát sinh giao tử: Do sự phân li và tổ hợp của các cặp NST tương đồng trong giảm phân hình thành nhiều tổ hợp gen khác nhau trong giao tử đực và giao tử cái.
- Quá trình thụ tinh: Do sự kết hợp ngẫu nhiên giữa các giao tử đực và cái qua thụ tinh hình thành nhiều tổ hợp gen khác nhau ở thế hệ con cháu.
- Hoán vị gen: Do bắt chéo trao đổi đoạn ở kì đầu I giảm phân dẫn đến tái tổ hợp gen giữa từng cặp NST tương đồng.
Phương pháp tạo biến dị tổ hợp: Thông qua hình thức lai giống.
2. Tạo giống thuần dựa trên nguồn biến dị tổ hợp
Các bước tạo giống thuần dựa trên nguồn biến dị tổ hợp:
Bước 1: Tạo ra các dòng thuần chủng khác nhau rồi cho lai giống.
Bước 2: Chọn lọc những cá thể có tổ hợp gen mong muốn.
Bước 3: Cho các cá thể có kiểu gen mong muốn tự thụ phấn hoặc giao phối gần để tạo ra giống thuần chủng.
Hình 1.28. Phương pháp tạo dòng thuần chủng ở thực vật
Tạo giống lai có ưu thế lai:
Ưu thế lai là hiện tượng con lai có năng suất, phẩm chất, sức chống chịu, khả năng sinh trưởng và phát triển vượt trội so với các dạng bố mẹ.
Đặc điểm của ưu thế lai:
- Ưu thế lai thể hiện rõ nhất ở F1 sau đó giảm dần qua các thế hệ.
- Ưu thế lai cao nhất thể hiện ở lai khác dòng.
Giả thuyết về cơ sở di truyền của hiện tượng ưu thế lai:
- Giả thuyết về ưu thế lai được thừa nhận rộng rãi nhất là thuyết siêu trội.
- Nội dung giả thuyết: Kiểu gen dị hợp có sức sống, sức sinh trưởng phát triển ưu thế hơn hẳn dạng đồng hợp trội và đồng hợp lặn. Có thể tóm tắt giả thuyết này như sau AA aa.
Giải thích hiện tượng ưu thế lai bằng thuyết siêu trội:
- Mỗi alen của một gen thực hiện chức năng riêng của mình; ở trạng thái dị hợp thì chức năng của cả 2 gen đều được biểu hiện.
- Mỗi alen của gen có khả năng tổng hợp riêng ở những môi trường khác nhau, do vậy kiểu gen dị hợp có mức phản ứng rộng hơn.
- Cả 2 alen ở trạng thái đồng hợp sẽ tạo ra số lượng một chất nhất định quá ít hoặc quá nhiều còn ở trạng thái dị hợp tạo ra lượng tối ưu về chất này.
| LƯU Ý Qua lai giống, người ta thấy con lai sinh ra một chất mà không thấy ở cả bố và mẹ thuần chủng, do đó cơ thể mang gen dị hợp được chất này kích thích phát triển. |
Phương pháp tạo ưu thế lai:
Bước 1: Tạo dòng thuần chủng trước khi lai bằng cách cho tự thụ phấn hoặc giao phối gần qua 5-7 thế hệ.
Bước 2: Cho các dòng thuần chủng lai với nhau:
Tùy theo mục đích người ta sử dụng các phép lai: Lai khác dòng đơn, lai khác dòng kép.
Bước 3: Chọn các tổ hợp có ưu thế lai mong muốn.
Phương pháp duy trì ưu thế lai:
- Ở thực vật: Cho lai sinh sản sinh dưỡng, sinh sản vô tính.
- Ở động vật: Sử dụng lai luân phiên: cho con đực con lai ngược lại với cái mẹ hoặc đực đời bố lai với cái ở đời con.
Ứng dụng của ưu thế lai: Là phép lai giữa hai dòng thuần chủng khác nhau rồi dùng con lai F1 làm mục đích kinh tế [để làm sản phẩm] không làm giống