Chương 3: LAI GIỐNG

37 Chương 3: LAI GIỐNG I KHÁI NIỆM VÀ Ý NGHĨA I.1 Khái niệm Lai phương pháp nhằm kết hợp đặc trưng, đặc tính bố mẹ vào thể mới, phương pháp quan trọng để tái tổ hợp kiểu gen bố mẹ nhằm tạo tổ hợp mới, từ chọn lựa, bồi dưỡng để tạo giống Theo Darwin, lai giao phối loài (species) khác loài phụ khác (subspecies) Những người theo trường phái Mendel - Morgan cho lai giống phương tiện để tạo nên tổ hợp mới, giao phối hai thể có kiểu gen khác nhau, giao phối hai thể khác hệ hệ tự phối lai kiểu gen thể tham gia lai đồng mặt di truyền, kiểu gen thể không thay đổi so với bố mẹ Chỉ có lúc có kết hợp giưâ tế bào sinh dục có kiểu gen khác gọi lai Hai tế bào thể kết hợp với nhau, khơng có trao đổi vật chất di truyền nhân khơng có xếp lại gen nhiễm sắc thể nên không tạo thể lai Học phái Mendel - Morgan cơng nhận có giống lai hữu tính mà khơng cơng nhận có giống lai vơ tính Trên quan điểm sinh lý học trường phái Mitsurin cho rằng: lai đồng hóa lẫn tế bào sinh dục tế bào sinh dưỡng thể có tính di truyền khác Thực chất q trình đồng hố lẫn tế bào sinh sản lai hữu tính tế bào sinh dưỡng lai vô tính Học phái Mitsurin cơng nhận có lai hữu tính lai vơ tính Ngày nhiều tượng di truyền khám phá, đặc biệt tượng di truyền tế bào chất, làm sáng tỏ thêm sở lý luận lai vơ tính Vai trò tế bào chát thể mẹ việc hình thành đặc tính di truyền thể lai xác định Vai trị ghép vơ tính việc khắc phục khó khăn lai xa ví dụ làm sáng tỏ khả làm biến đổi đặc tính di truyền lai vơ tính Trong thực tế Mitsurin người theo học phái ông tạo nhiều ăn tiếng cho nước Nga phương pháp ghép Măngto Những năm gần lai tế bào trần công nghệ chuyển gen đạt thành tựu đáng kể, tạo triển vọng lai xa lần khẳng định vị trí lai vơ tính cơng tác chọn tạo giống trồng Vậy lai dùng hai thể có tính di truyền khác cho giao phối với hay ghép với để tạo thành thể lai Một cách tiếp cận khác hiểu: lai giống giao phối hai hay nhiều dạng bố mẹ có tính di truyền khác để tạo biến dị tổ hợp Nhờ kết hợp đặc tính di truyền bố mẹ nên lai có đặc trưng, đặc tính phong phú bố mẹ Nghiên cứu lai người ta thấy lai hữu tính hay lai vơ tính xuất ưu lai Có nghĩa lai có đăc trưng, đặc tính tốt hẳn bố mẹ Tuy nhiên, ưu lai lai hữu tính có khác ưu lai lai vơ tính mức độ thời gian 38 xuất Ưu lai lai hữu tính thường cao lai vơ tính Ưu lai lai hữu tính thường xuất F1, lúc lai vơ tính thường xuất F0 Ưu lai lai vơ tính thấp lai hữu tính lại giữ lâu bền Cây lai hữu tính thường mang tính di truyền hỗn hợp cịn lai vơ tính thường mang tính di truyền dung hợp Trong lai người ta ký hiệu thành phần sau: Dạng làm mẹ (cây nhận phấn) thường viết trước phép lai Dạng làm bố (cây cho phấn) thường viết sau phép lai x: phép lai (ví du:û A lai với B viết A x B, A mẹ, B bố) Hạt hình thành thể mẹ F0 Gieo hạt F0 F1 (thế hệ lai) F1 tự phối → F2; F2 tự phối → F3; v.v Trong lai vơ tính mang cành ghép, mắt ghép gọi gốc ghép; cành mắt dùng để ghép lên gốc ghép gọi cành ghép hay mắt ghép Khi lai tuỳ theo huyết thống điều kiện gần, xa địa lý sinh thái bố mẹ mà phân biệt lai gần lai xa Lai gần lai hai bố mẹ khác loài Lai xa lai hai bố mẹ khác lồi, khác dạng hình sinh thái có điều kiện địa lý sinh thái khác Lai có hai mục đích: thứ tạo nguồn vật liệu có nguồn biến dị tổ hợp phong phú phục vụ cho việc tiếp tục chọn lọc để tạo giống mới, thứ hai sản xuất hạt lai F1 I.2 Đặc điểm lai Cây lai thường có đặc điểm sau: - Do kết hợp đặc trưng đặc tính bố mẹ nên lai có tính di truyền giao động phức tạp Trong điều kiện định chúng phát triển đặc trưng đặc tính tốt bố mẹ hai bên bố mẹ - Cây lai có khả biến dị lớn điều kiện phát dục định, giống bố, giống mẹ, mang đặc điểm trung gian khác hẳn bố mẹ - Có sức sống khỏe, khả thích ứng rộng, khả đồng hóa cao nhân tố mơi trường, cho suất cao, phẩm chất tốt chống chịu khỏe Hiện tựơng gọi ưu lai - Tuy nhiên, mẫn cảm cao với môi trường biến dị không ngừng nên lai thường thối hóa nhanh, cần phải chọn lựa bồi dưỡng thường xuyên I.3 Ý nghĩa lai giống Lai giống phương pháp bản, có hiệu quả, chắn, chủ động, định hướng sử dụng rộng rãi để tạo giống Lai phương pháp để tạo biến dị tổ hợp phục vụ cho chọn lọc Nhờ lai giống mà phối hợp đặc trưng đặc tính có lợi dạng bố mẹ vào lai Bố mẹ truyền cho lai gen chúng kết quáï trình tái tổ hợp mà nhiều kiểu gen tạo ra, sau tương tác với môi trường tạo nên kiểu hình có ích cho 39 chọn giống Ví dụ: kiểu thâm canh, kiểu lý tưởng lúa, dạng bất dục đực chức di truyền nhân cảm ứng với môi trường TGMS lúa, dạng thân rẻ quạt mía, hàm lượng dầu siêu cao hướng dương, Kiểu vòi nhuỵ siêu dài bông, cà chua v.v Lai giống mở khả sáng tạo chọn lọc, thúc đẩy q trình tiến hóa sinh vật Một hiệu ứng đặc biệt nhận lai giống hiệu ứng ưu lai biểu hệ F1 Nhờ hiệu ứng mà phương pháp tạo giống ưu lai đời nhiều giống trồng suất siêu cao tạo ngô, lúa, củ cải đường, mía, khoai lang Ngày nay, nhiều giống tạo phương pháp khác giống lai chiếm tỷ lệ lớn Giống lai đóng góp lớn việc nâng cao suất sản lượng nông nghiệp II NHỮNG TÁC ĐỘNG DI TRUYỀN KHI LAI - Hiện tượng tái tổ hợp gen phân ly lai biến đổi di truyền dẫn đến phát sinh vơ số kiểu gen kiểu hình Đây sở cho chọn giống - Hiện tượng gen liên kết có tác động có lợi tác động bất lợi cho chọn giống Sự liên kết chặt chẻ gen có lợi gen bất lợi trở ngại lớn chọn giống - Sự tác động qua lại gen khác locus lai đưa đến kết khác Do tác động lai xuất đặc tính khơng có bố, mẹ có mức biểu gia tăng hay giảm tính trạng theo hướng momg muốn hay không mong muốn mục tiêu chọn giống Về mặt hóa sinh biểu tương tác gen khác locus thường alen locus kiểm sốt q trình tổng hợp chất chất trình khác alen locus khác kiểm sốt - Quan hệ kiểu hình, kiểu gen mơi trường Gen khơng tác động trực tiếp lên tính trạng mà thơng qua chuỗi phản ứng hóa sinh gen kiểm sốt chịu ảnh hưởng gen khác điều kiện ngoại cảnh Tác động gen thường chịu ảnh hưởng nhiều kiểu gen chung môi trường Mặt khác gen thường có tác động nhiều mặt (tính đa hiệu gen) Do gen đồng thời tác động có lợi có hại III LAI GẦN III.1 Các nguyên tắc chọn cặp bố mẹ Lai giống trình phức tạp việc tạo dạng sở phát triển kiểu gen điều kiện môi trường Chọn bố mẹ để lai định phần lớn thành công q trình chọn tạo giống Đây cơng việc khó khăn, phức tạp trình tạo giống Chọn bố mẹ để thoả mãn yêu cầu đặt sở để tạo biến dị tổ hợp mong muốn, đảm bảo cho chọn lọc thành công Qua đúc kết kinh nghiệm thành tựu nhà chọn giống giới, dựa vào lý luận di truyền học người ta đề nguyên tắc để chọn cặp bố mẹ lai Các nguyên tắc là: o Nguyên tắc khác kiểu sinh thái địa lý o Nguyên tắc khác yếu tố cấu thành suất suất o Nguyên tắc khác thời gian giai đoạn sinh trưởng phát triển 40 o Nguyên tắc khác tính chống chịu sâu bệnh o Nguyên tắc bổ sung tính trạng cần thiết III.1.1 Nguyên tắc khác kiểu sinh thái địa lý Kiểu hình thực vật kết tương tác kiểu gen môi tường Bất trồng trái đất có nhiều giống dạng hình thành điều kiện sinh thái địa lý khác Ví dụ: vùng ơn đới xuất phổ biến dạng lúa thuộc loài phụ Japonica chịu lạnh, ngược lại vùng Đông Nam châu Á nhiệt đới phổ biến lại loại hình Indica nhiệt đới chịu nóng; lồi phụ Indica song hình thành điều kiện sinh thái địa lý khác mà xuất nhiều dạng khác nhau: vùng Đồng Tháp Mười có lúa thơm cao cây, Tây Nguyên có lúa cạn chịu hạn, vùng đồng Bắc có lúa mùa, lúa chiêm Thực chất nguyên tắc chọn cặp bố mẹ theo loại hình sinh thái địa lý chỗ liên kết đặc trưng, đặc tính dạng, giống xa địa lý, sinh thái vào giống Giá trị kiểu sinh thái địa lý xác định chỗ chúng có chất di truyền khác chỗ chúng xa địa dư Sự khác biệt mặt di truyền biểu bên đặc trưng, đặc tính chịu hạn, chịu úng, chịu mặn, chịu rét, chịu nóng, thời gian sinh trưởng ngắn, dài Việc chọn bố mẹ xa địa lý nhằm tổ hợp gen kiểm tra tính trạng khác nhau, kết lai giống chắn vật liệu cung cấp cho chọn lọc phong phú hơn, xác suất chọn giống tốt, thích nghi với điều kiện sinh thái địa phương cao Nhiều nghiên cứu cho thấy để tạo giống suất cao, thích ứng tốt cho vùng lai giống địa phương vùng với giống nhập nội có suất cao dễ đạt kết Việc chọn bố mẹ theo nguyên tắc ứng dụng nhiều tạo giống có khả chống chịu khả thích ứng với điều kỉện mơi trường Điển hình phải kể đến thành công Michurin tạo giống táo chịu lạnh cho miền Bắc nước Nga Candin - Kitaica, Benflo - Kitaica, giống mận chịu giá rét Ở Việt nam giống lúa NN1 (giống lúa chọn tạo đầu tiên) Giáo sư Nơng học Lương Đình Của tạo sở lai giống Ba Thắc Nam với Buncô Nhật Phương pháp chọn bố mẹ để lai theo nguyên tắc địa lý sinh thái phương pháp chọn tạo giống đại Thành công phương pháp phụ thuộc hàng loạt điều kiện: phải có số lượng lớn kiểu dạng hình sinh thái, có phương pháp cách lai thích hợp, phải thực số lượng lớn tổ hợp lai, phải có phương pháp lựa chọn cá thể chặt chẽ từ hỗn hợp lai III.1.2 Nguyên tắc khác yếu tố cấu thành suất suất Các yếu tố cấu thành suất tính trạng số lượng Các tính trạng hầu hết hệ thống đa gen định Nếu xét suất trồng suất đơn vị diện tích suất cá thể số cá thể đơn vị diện tích định Năng suất cá thể cao trồng nhiều cá thể đơn vị diện tích mục tiêu phấn đấu nhà chọn tạo giống 41 Năng suất cá thể tạo nên yếu tố cấu thành suất Ví dụ: nhóm cốc số bơng hữu hiệu (ở ngô số bắp hữu hiệu), số hạt chắc/bông khối lượng 1000 hạt Ở cốc có bơng người ta cịn ý đến số gié/bơng, ngô số hàng hạt/bắp Khi chọn bố mẹ nhằm nâng cao suất lai bố mẹ phải có khác yếu tố cấu thành suất Sự khác cần phải có khả bổ sung cho nhau, phối hợp với để tạo giống hoàn chỉnh Phải xác định suất cao hay thấp giống phụ thuộc vào thành phần yếu tố tạo thành suất Nhiều nghiên cứu thấy yếu tố cấu thành suất di truyền tương đối độc lập với Vì có khả kết hợp vào giống lai thành phần suất tốt bố mẹ Nhà chọn tạo giống người Nga Pixarep người ứng dụng nguyên tắc thành công việc tạo giống lúa mì chín sớm, suất cao lai hai giống chín sớm có yếu tố cấu thành suất tốt khác để bổ sung cho (xem bảng 3.1.) Bảng 3.1 So sánh yếu tố cấu thành NS giống lúa mì lai GDS24 với bố mẹ Giống TGST Số hạt/bông P1000 hạt Năng suất (ngày) (hạt) (gam) (tạ/ha) Nôvinca 99 29,0 32,0 16,5 13 gamma - Bêta 98 44,4 28,8 14,8 Giống lai GDS 24 99 40,1 30,0 20,5 Số liệu bảng 3.1 cho thấy giống lai có suất cao hẳn bố mẹ tổng hợp yếu tố hạt nhiều giống 13-Gamma-Bêta yếu tố khối lượng hạt lớn Nôvinca Pixarep nhận thấy với việc dựa vào yếu tố cấu thành suất cần ý đến đặc trưng đặc tính khác có ảnh hưởng đến suất tính chống đổ, chống hạn, chống sâu bệnh Một ví dụ khác kết chọn tạo giống lúa Sinha Benejee (1985) tổ hợp lai Vijaya x ASD1 (xem bảng 3.2.) Bảng 3.2 So sánh yếu tố cấu thành suất giống lúa lai với bố mẹ Giống Số nhánh hữu Số hạt P1000 hạt Năng suất cá hiệu/khóm chắc/bơng (gam) thể (g/khóm) Vijaya 120 25 12 ASD1 80 25 12 Vijaya x ASD1 120 25 18 Bảng 3.2 cho thấy: tác giả chọn tạo dạng có suất cao hẳn bố mẹ từ việc lai hai dạng bố mẹ có suất cá thể (12 gam/khóm) có yếu tố cấu thành suất khác III.1.3 Nguyên tắc khác thời gian giai đoạn sinh trưởng phát triển Do nhu cầu sản xuất mà đòi hỏi phải tạo giống có thời gian sinh trưởng khác từ ngắn ngày, trung bình đến dài ngày Để tăng vụ tránh điều kiện thời tiết bất lợi gây thiệt hại cho mùa màng, cần có giống ngắn ngày đến cực ngắn, song suất chất lượng đạt yêu cầu Ngày nhà chọn tạo giống tạo nhiều giống ngắn ngày cực ngắn đáp ứng cho vùng có điều kiện tăng vụ vùng có thời kỳ an 42 toàn cho sinh trưởng phát triển ngắn ngắn vùng núi mưa, vùng miền Trung hay bị hạn hán Thời gian sinh trưởng (TGST) đặc tính di truyền tổng hợp thời gian giai đoạn sinh trưởng hợp thành tính từ gieo đến chín hồn toàn Để phát huy tối đa tự tổ hợp kiểu gen định pha sinh trưởng trồng nhằm tạo giống có TGST theo ý muốn bố mẹ dùng phép lai cần có cấu trúc thời gian giai đoạn sinh trưởng khác Khi nghiên cứu vật liệu khởi đầu nguồn gen cần có quan sát tỷ mỉ thời gian hoàn thành giai đoạn sinh trưởng Tương tự nguyên tắc khác yếu tố tạo thành suất, người ta lai giống có TGST ngắn từ hai dạng bố mẹ có TGST giai đoạn sinh trưởng làm nên TGST bố mẹ khác III.1.4 Nguyên tắc khác tính chống chịu sâu bệnh Cây trồng vốn có tính chống chịu sâu bệnh nhờ thừa hưởng tính di truyền tổ tiên chúng, song tính chống chịu yếu nhiều có tác động nhiều yếu tố trình canh tác người Chọn tạo giống vừa có suất cao, vừa chống chịu tốt với loài sâu bệnh gây hại mục tiêu quan trọng chương trình tạo giống Một loại bệnh tác nhân gây bệnh, tác nhân có nhiều nịi sinh lý khác nhau, nịi sinh lý phát sinh gây hại điều kiện sinh thái định Các nòi sinh lý chúng khơng khác hình thái khác lựa chọn ký chủ chuyên hoá sinh lý Vì giống hồn tồn kháng bệnh vùng chuyển sang vùng khác lại bị nhiễm bệnh Một giống trồng có khả thích ứng rộng cần có phổ kháng sâu bệnh rộng, lúc chống nhiều nịi sinh lý khác Khả kháng bệnh giống trồng có hai loại tính kháng dọc tính kháng ngang Tính kháng dọc phản ứng kháng khác giống với nòi sinh lý, nghĩa khả kháng giống với nòi sinh lý bị cảm nhiễm với nòi sinh lý khác Xét mặt di truyền tính kháng dọc đồng nghĩa với tính kháng đơn gen Tính kháng ngang khả kháng giống không đặc thù theo nòi mà phản ứng tương đương với tất nịi kiểm sốt với nhiều gen (đa gen) Muốn tạo giống chống bệnh chọn bố mẹ để lai nên chọn vật liệu có kiểu kháng bệnh khác mức độ chống bệnh khác Ví dụ : giống lúa CR203 giống kháng rầy với biotyp nên trồng nhiều vùng khác từ vĩ tuyến 17 trở ra; giống lúa 325 kháng bệnh đạo ôn tổng hợp, giống lúa nếp trồng phổ biến vụ Xuân Các giống lúa tạo nhờ phép lai dạng bố mẹ có tính kháng rầy nâu đạo ôn khác Ngày di truyền đại đạt thành tựu xuất sắc, nhà chọn tạo giống xác định dạng trồng dại mang gen chống sâu bệnh hại khác Để tạo giống suất cao, chống bệnh khỏe nhà chọn tạo giống lai giống suất cao, chống bệnh yếu với giống suất thấp chống bệnh tốt (thậm chí dại) theo cách lai trở lại nhiều lần Thành công công nghệ chuyển gen mở khả to lớn cho việc tạo giống có khả chống sâu bệnh tốt cho suất cao, phẩm chất tốt từ việc chuyển gen có khả kháng sâu bệnh vào cho giống 43 III.1.5 Nguyên tắc bổ sung tính trạng cần thiết Giống trồng sản phẩm trình lao động lâu dài liên tục người Một giống trồng tốt người nhân rộng nhiều vùng địa lý khác Nhờ trình mà giống tốt tạo khơng cịn bó hẹp nước Nhập nội giống trồng có tính trạng tốt phương pháp nhanh để đưa giống vào sản xuất nhiều vùng Tuy nhiên giống trồng tạo di chuyển từ vùng sinh thái đến vùng sinh thái khác tỏ khiếm khuyết cịn thiếu số tính trạng quan trọng chịu rét, chống đổ không tốt, chất lượng chưa cao v.v Trên tổng thể giống tạo theo phương pháp tạo giống đại kiểu gen tốt, chúng thiếu số tính trạng mà bổ sung giống hồn chỉnh Trong q trình thực nguyên tắc bổ sung tính trạng cần thiết thường người ta dùng phương pháp lai trở lại III.2 Các phương pháp lai Trong trình chọn tạo giống tuỳ theo kết cần đạt mà thực phương pháp lai khác Các phương pháp lai theo tham gia bố mẹ mà phân thành lai lần lai nhiều lần Trong trường hợp đầu công tác chọn lọc tiến hành quần thể lai, cịn trường hợp thứ hai lai sử dụng để lai thêm với dạng khác lai lặp lại với bố mẹ theo hệ thống ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Các phương pháp lai ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ ↓ ↓ Một lần Nhiều lần - Lai đơn - Lai trở lại - Lai thuận nghịch - Lai hồi quy - Lai đỉnh - Lai nhiều bậc - Lai Luân phiên - Lai nhiều bố mẹ III.2.1 Lai lần (1) Lai đơn giản: Trong phương pháp lai đơn có tham gia bố mẹ tiến hành lần Đây phép lai sử dụng rộng rãi bố mẹ nghiên cứu tỉ mỉ thơng qua tính trạng Người ta tiến hành phép lai bố mẹ có tính trạng bổ sung Có thể lai giống loài khác loài Nếu ký hiệu dạng bố mẹ A, B, C, D, E, F cơng thức lai đơn giản có trường hợp sau: (1) Nếu có bố mẹ cơng thức lai là: A x B; C x D (2) Nếu giống làm mẹ giống khác làm bố cơng thức lai là: A x (B+C+D+E+ ) (3) Nếu cho thụ phấn tự giống với cơng thức lai (A x B x C x D x E x ) Các công thức (2) (3) thường áp dụng để tạo quần thể giao phấn để tổng hợp nhiều tính trạng nhiều giống vào tổ hợp lai tạo quần thể lai có di truyền rộng nhằm nâng cao hiệu chọn lọc 44 (2) Lai thuận nghịch: Khi lai thuận nghịch dạng phép lai làm bố làm mẹ Công thức: A x B B x A Nếu xét di truyền nhân kết lai thuận lai nghịch Nếu xét di truyền tế bào chất kết lai thuận lai nghịch khác Mục đích lai thuận nghịch xác định dạng làm mẹ, dạng làm bố lai tốt Phép lai đặc biệt quan trọng lai xa, lai thuận lai nghịch lai xa Trong chọn tạo giống cách lai thuận nghịch áp dụng trường hợp sau đây: Khi tính di truyền đặc trưng, đặc tính liên quan đến tế bào chất ; Khi khả kết hạt phụ thuộc vào cách lấy cặp để làm mẹ Hình 3.1: Sơ đồ lai thuận nghịch (3) Lai đỉnh (Top cross): Lai đỉnh thường sử dụng để xác định khả kết hợp chung nhằm loại bỏ dịng, giống khơng có khả kết hợp tốt Các dòng, giống đem lai thử dùng làm bố lai với mẹ dạng thử (Tester) có phổ di truyền rộng Giữa dòng giống Tester tạo thành cặp lai đơn (4) Lai luân phiên (Diallel cross): Lai ln phiên tất dịng, giống tham gia vào sơ đồ lai cặp đôi với kể chiều thuận chiều nghịch Đây phép lai có hiệu để đánh giá khả kết hợp dòng, giống tham gia III.2.2 Lai nhiều lần (1) Lai trở lại (lai tích luỹ, Backross): Điểm đặc biệt phương pháp lai trở lại sau nhận lai F1 tiếp tục đưa lai với bố mẹ với số lần lặp lại cần thiết 45 Lai trở lại với bố: A x B Lai trở lại với mẹ: A x B ↓ ↓ AB x B AB x A ↓ ↓ ABB x B ABA x A Trong nghiên cứu di truyền cách lai trở lại nhằm xác định bố mẹ đồng hợp tử hay dị hợp tử (gọi lai phân tích) Cách lai thường áp dụng giống có hàng loạt tính trạng tốt song cần bổ sung thêm vài tính trạng khác để hồn thiện giống Trong lai trở lại giống cần cải tiến gọi thể nhận (thường giống có suất cao); cịn giống dùng để bổ sung tính trạng gọi thể cho (thường giống có tính chống chịu tốt) (Xem hình 3.2) Hình 3.2: Sơ đồ lai trở lại với mẹ tạo giống chống sâu bệnh, suất cao Để tăng cường vào lai tính trạng cần thiết bố mẹ Khi lai cần ý hệ lai chọn làm mẹ phải mang đặc trưng, đặc tính thành phần không lai trở lại Trong chọn tạo giống cách lai trở lại sử dụng trường hợp sau: - Khắc phục tượng bất dục lai F1 lai xa 46 - Tạo giống chống sâu bệnh, giống chống chịu tốt với điều kiện bất thuận Trong trường hợp nên dùng giống mẹ suất cao chống chịu lai với bố suất thấp, chống chịu tốt Sau lai trở lại với mẹ theo sơ đồ lai sau đây: - Lai trồng với dại nhằm đua thêm tính trạng dại (thường tính trạng chống chịu tính trạng thích ứng) Khi lai trồng với dại cần chọn trồng làm mẹ Sau lai trở lại với mẹ (tức dùng trồng làm bố) (2) Lai hồi quy: Là kiểu đặc biệt lai trở lại, giống có suất cao chưa có tính chống chịu tốt sử dụng làm thể nhận cịn giống có tính chống chịu tốt sử dụng làm thể cho Sau lai tích luỹ thể nhận với thể cho dòng hồi quy, tiếp tục đưa dòng hồi quy lai với Cách lai nhằm bổ sung tính trạng chống chịu tốt vào cho giống có suất cao khả chống chịu không tốt Người ta sử dụng cách lai để tạo giống lúa suất cao có khả kháng bệnh đạo ơn bệnh bạc Công thức lai kiểu sau: (A giống có suất cao, B giống có khả kháng bệnh đạo ơn, C giống có khả kháng bệnh bạc lá) (xem hình 3.3) AxB AxC ↓ ↓ AB x A AC x A ↓ ↓ ABA x A ACA x A ↓ ↓ ABAA x A ACAA x A ↓ ↓ ABAAA x ACAAA (các dòng hồi quy) ↓ ABAAAACAAA Lai hồi qui sử dụng lai xa nhằm khắc phục tính khó kết hạt lai xa theo cơng thức sau: AxC BxC ↓ ↓ AC x A BC x B ↓ ↓ ACA x A BCB x B ↓ ↓ ACAA x A BCBB x B ↓ ↓ ACAAA x BCBBB (các dịng hồi quy) ↓ ACAAABCBBB 47 Hình 3.3: Sơ đồ lai hồi quy lúa để tạo giống chống bệnh bạc (3) Lai nhiều cấp: Là phương pháp lai phức tạp điển hình, sau lần lai tiếp tục lai với thành phần đến có tổ hợp lai mong muốn theo u cầu chương trình tạo giống Cơng thức: {[(A x B) x C] x D} x E (xem hình 3.4) Hình 3.4: Sơ đồ lai nhiều cấp 48 Lai nhiều cấp ứng dụng cần kết hợp vào lai đặc trưng đặc tính tốt nhiều dạng bố mẹ khác (4) Lai nhiều bố mẹ (Policross): Thường áp dụng để tạo quần thể giao phấn để tổng hợp nhiều tính trạng nhiều giống vào lai nhằm nâng cao hiệu chọn lọc Để thực cách lai người ta chia giống tham gia thành cặp, sau có lai chúng lại cặp đơi lai với Ví dụ sơ đồ lai giống (các giống ký hiệu A, B, C, D, E, F, G, H) sau: Năm thứ AxB CxD ExF GxH ↓ ↓ ↓ ↓ Năm thứ hai AB x CD EF x GH ↓ ↓ Năm thứ ba ABCD x EFGH ↓ ABCDEFGH Như sau lần lai lai tổng hợp nguồn gen giống khác để có phổ di truyền rộng, tiền đề cho việc chọn lọc thành công III.3 Kỹ thuật lai giống III.3.1 Chọn bố mẹ Sau chọn tổ hợp lai, việc chọn bố mẹ có tác dụng định đến kết lai Bởi bố mẹ trực tiếp định việc hình thành đặc trưng đặc tính lai Cây bố mẹ tốt có tính trạng đặc trưng cho dịng giống đó, sinh trưởng phát triển tốt, có sức sống khỏe, khơng sâu bệnh, khơng đổ gãy, đặc trưng đặc tính tốt biểu rõ ràng, quan sinh sản phát dục đầy đủ tốt Thường lai trồng ruộng riêng có đầu tư vật tư kỹ thuật tốt Đối với lúa trồng chậu xi măng để tiện cho chăm sóc dễ dàng cho khử đực sau Điều chỉnh thời kỳ hoa bố mẹ thích hợp cho việc thụ phấn Nếu thời kỳ hoa không lúc điều chỉnh cách gieo lệch thời vụ Nếu cần sử dụng biện pháp đặc biệt để điều chỉnh bố mẹ hoa xử lý ánh sáng, xử lý nhiệt độ thấp, dùng chất điều tiết sinh trưởng v.v Có thể cất giữ phấn hoa điều kiện nhiệt độ thấp, khô để chờ giống dùng làm mẹ hoa thụ phấn III.3.2 Chuẩn bị lai dụng cụ lai Chuẩn bị dụng cụ cần thiết panh, kéo, thẻ đánh dấu, bao cách li, dây, lọ màu để đựng hạt phấn Trước thực thao tác lai thường chọn kỹ chuẩn bị chu đáo, cắt bỏ không dùng cho lai, dọn chết, vàng úa Trước khử đực mẹ cần chọn hoa thích hợp chưa thụ phấn, khơng dị hình, khơng bị sâu bệnh, khơng non q khơng già q Nếu mẹ nhiều hoa tỉa bỏ hoa không cần thiết để tập trung dinh dưỡng cho hoa lai nhằm tăng sức kết hạt 49 Đối với lúa thông thường để lại 15 - 20 hoa bơng Chọn hoa có bao phấn mọc cao khoảng 2/3 vỏ trấu, giống lúa hạt có râu phải cắt bỏ râu III.3.3 Khử đực mẹ bao cách li Đây khâu quan trọng đảm bảo lai thành công Nguyên tắc khử đực phải khử triệt để trước nhụy phấn hoa đủ độ chín Yêu cầu việc khử đực thao tác phải khéo léo nhanh nhẹn, không làm vỡ bao phấn, không làm tổn thương đến nhụy, khử đực trước bao phấn chín Thơng thường hầu hết loài trồng người ta tiến hành khử đực vào chiều hôm trước thụ phấn vào sáng hôm sau Tuy nhiên cần nghiên cứu kỹ đặc tính nở hoa lồi để xác định thời điểm khử đực tốt cho phận đực bị tiêu diệt phận nguyên vẹn, sức sống bình thường Sau khử đực xong hoa phải lau phấn hoa dụng cụ khử đực cồn Nên khử đực trước hoa nở ngày Có nhiều phương pháp khử đực khác xếp thành nhóm sau: (1) Khử đực tay: áp dụng với trồng có hoa đủ lớn, phận đực thời điểm khử đực phân biệt rõ ràng như: lúa, cà chua, thuốc lá, đậu đen, vừng người ta dùng panh có đầu nhọn khéo léo gắp khỏi hoa bao phấn sau dùng kéo cắt bỏ phận hoa cánh hoa, vỏ trấu cho dễ thao tác (xem hình 3.5) Hình 3.5: Lai lúa khử đực tay Ghi chú: (a hoa lúa: túi phôi, nhị đực; b: hoa lúa vào thòi điểm khử đực: phần vỏ trấu bị cắt; c: hạt lúa sau lai) (2) Khử đực máy: dùng máy hút chân khơng có vịi nhỏ để hút bỏ bao phấn Máy hút thay cách gắp bỏ bao phấn phương pháp khử đực tay (3) Khử đực hóa chất: lồi có hoa nhỏ (kê, rau dền, hành ) khử đực tay gặp khó khăn khơng thực cần áp dụng cách khử đực hóa 50 chất Dựa chế tự bảo vệ chọn lọc giao tử người ta xử lý hóa chất vào thời kỳ phân hóa hoa để diệt giao tử đực mà không làm ảnh hưởng tới giao tử Do phân hóa hoa nhánh kéo dài số ngày nên việc xử lý hóa chất phải tiến hành - lần khử đực triệt để Các hóa chất thường dùng để khử đực có hiệu cao hydrrazid axit malic ester thơm Có phương pháp cách ly sau: - Cách ly tự nhiên (không gian) trồng mẹ vào khu cách ly xa giống khác để tránh thụ phấn tự nhiên - Cách ly nhân tạo: dùng bao cách ly để chụp vào hoa khử đực Bao phải kín, để loại trừ tuyệt đối khơng cho phấn lạ rơi vào đầu nhụy hoa mẹ IV.4.4 Thu thập phấn bố thụ phấn - Thu thập hạt phấn hoa bố chín - Thụ phấn đưa phấn thụ lên đầu nhụy Thường chiều hôm trước khử đực sáng hôm sau thụ phấn Thụ phấn tốt vào lúc hoa nở nhiều ngày buổi sáng từ - 10 giờ, buổi chiều 14 - 15 Khi thụ phấn rắc phấn trực tiếp bút lơng, thìa con; dùng panh đặt bao phấn lên nhụy khẽ làm vỡ bao phấn Sau thụ phấn cần bao cách ly, viết thẻ ghi rõ ngày thụ phấn, giống bố, người thụ phấn IV.4.5 Chăm sóc lai thu hoạch hạt lai Sau lai lai theo dõi thường xuyên để ngăn chặn kịp thời côn trùng động vật phá hại Cây yếu cần bón thêm phân hydrophosphate (KH2PO4) loại phân tốt dùng bón cho lai làm hạt lai mẩy Sau hạt lai chín cần thu hoạch kịp thời Khi thu hoạch lấy theo thẻ đánh dấu, ghi ngày thu hoạch vào thẻ, thu theo tổ hợp, để riêng; cần tiến hành cơng tác sơ chế để thu lấy hạt lai, bảo quản chu sử dụng giai đoạn IV LAI XA IV.1 Khái niệm ý nghĩa lai xa IV.1.1 Khái niệm Lai xa lai cá thể khác lồi, khác thứ, khác dạng hình sinh thái phát sinh từ vùng có điều kiện sinh thái khác Lai xa có trường hợp : Lai xa huyết thống (không tương hợp) lai xa địa lý sinh thái (tương hợp) IV.1.2 Đặc điểm lai xa Cây lai xa có tính di truyền dao động lớn, phân li không ngừng hệ sau nên khả cho nhiều dạng mới, đồng thời phục hồi dần dạng hình bố me.û Do bố mẹ có tính di truyền khác lớn nên lai có khả cho ưu lai cao Khi đưa loại hình sinh thái khác đến vùng sinh thái để lai lai dễ thích nghi với hồn cảnh 51 IV.1.3 Ý nghĩa Lai xa cho phép mở rộng khả sáng tạo công tác chọn tạo giống Lai xa cho phép tạo giống có suất cao, chống chịu tốt, phẩm chất tốt Lai xa áp dụng rộng rãi tạo giống hoa, cảnh, ăn IV.2 Những khó khăn thường gặp lai xa IV.2.1 Hiện tượng khó thụ tinh lai xa Nguyên nhân tượng khó thụ tinh lai xa Khi lai xa xảy khó khăn q trình thụ tinh khơng xảy có thụ tinh phôi bị chết Sự thụ tinh không xảy do: - Cấu tạo khơng tương ứng giao tử đực - Hạt phấn không nảy mầm vòi nhụy - Hạt phấn nảy mầm ống phấn mọc yếu - Ống phấn vươn đến túi phơi khơng thụ tinh có khác biệt lớn di truyền giao tử đực - Có thụ tinh phơi bị chết khơng có hịa hợp kiểu gen bố mẹ, nhân hợp tử tế bào chất mẹ IV.2.2 Hiện tượng bất dục lai Nguyên nhân tượng bất dục lai xa: - Cấu tạo quan sinh sản lai phát dục khơng hồn tồn (khơng hình thành giao tử đực cái) - Cơ quan sinh sản bình thường sức sống giao tử yếu (đặc biệt hạt phấn) - Giao tử bình thường hợp tử khơng có sức sống - Hợp tử bình thường trình phát dục phôi bị chết Các nguyên nhân làm cho trình phân chia tế bào bị rối loạn, nhiễm sắc thể không cặp đôi sinh giao tử sức sống trình phân chia giảm nhiễm Tùy thuộc vào mức rối loạn phân chia giảm nhiễm mà mức bất dục biểu khác từ bất dục hồn tồn đến hữu dục bình thường IV.3 Các phương pháp khắc phục khó khăn lai xa IV.3.1 Khắc phục tính khó kết hạt lai xa Muốn khắc phục tượng không kết hạt lai phải: - Làm giảm bớt sai khác giao tử, làm cho giao tử đực phù hợp với mặt sinh học có lợi cho việc đồng hóa lẫn để thụ tinh thuận lợi - Làm yếu lực chọn lựa giao tử đực - Tạo môi trường thuận lợi cho thụ tinh 52 Căn nguyên tắc để khắc phục tượng khơng kết hạt lai xa áp dụng phương pháp sau: (1) Chọn non tuổi làm mẹ: Theo Michurin lai xa chọn mẹ lai non tuổi, chọn hoa lứa đầu, chọn hoa nở sớm để lai dễ thành cơng (2) Phương pháp tiếp cận vơ tính trước: Trước lai cần ghép vơ tính bố mẹ, hoa cành ghép gốc ghép cho lai hữu tính với (3) Phương pháp mơi giới: Nếu bố mẹ khó hịa hợp với nhau, đem bố mẹ lai với khác (gọi mơi giới) sau tiếp tục lai với thành phần cịn lại Chú ý: lai với mơi giới chọn mơi giới lồi (4) Phương pháp thụ phấn hỗn hợp: Đem hạt phấn khác loài, chi hốn hợp lại thụ phấn cho mẹ Hỗn hợp phấn có tác dụng kích thích đầu nhụy thay đổi hoàn cảnh sinh lý giảm khả chọn lựa Khi lấy phấn hỗn hợp trộn thêm hạt phấn hoa mẹ (5) Phương pháp thụ phấn nhiều lần: Thụ phấn nhiều lần tạo hội cho trình thụ tinh nhiều hơn, thể thời kỳ khác mức độ phát dục lực đồng hóa tế bào sinh dục khác (6) Phương pháp cắt rời phận đầu nhụy: Trong lai cắt đoạn đầu nhụy hoa bố đặt lên đầu nhụy hoa mẹ thụ phấn Phấn bố rơi lên đầu nhụy bố gặp môi trường thuận lợi dễ dàng nảy mầm làm cho q trình thụ tinh xảy (7) Phương pháp dùng thuốc hóa học để xử lý: Trong số trường hợp dùng số chất kích thích sinh trưởng phun lên đầu nhụy hoa mẹ Những chất có tác dụng kích thích hạt phấn nảy mầm thay đổi qúa trình sinh lý giao tử, giảm bớt tỷ lệ rụng hoa rụng (8) Phương pháp lai tế bào: Lai tế bào trần sử dụng lai xa để khắc phục khó khăn IV.3.2 Khắc phục tính bất dục lai xa Để khắc phục tượng người ta tuân theo nguyên tắc tạo điều kiện tốt để lai hình thành quan sinh sản cách hồn thiện, tạo điều kiện thuận lợi cho trình thụ phấn thụ tinh Có thể thực biện pháp sau đây: 53 (1) Kéo dài thời gian sinh trưởng phát dục: Chăm sóc lai điều kiện có lợi cho phát dục quan sinh sản (2) Dùng phương pháp ghép Măngto: Để thay đổi điều kiện sinh truởng phát dục lai xa (3) Chọn phấn hoa thích hợp để thụ phấn: Thường chọn loại hình gần giống bố để thụ phấn, không nên dùng hạt phấn giống bố Có thể dùng hỗn hợp phấn để thụ phấn (4) Dùng thuốc hóa học: Đặc biệt chất Colchicine để xử lý đa bội làm cho lai hoa kết hạt Việc khắc phục tính bất dục lai xa tùy thuộc vào phương phức sinh sản lai xa mục tiêu chương trình tạo giống Đối với sinh sản vơ tính sản phẩm sử dụng quan sinh dưỡng (củ, thân, lá, rễ) cần có biện pháp khắc phục đặc tính hoang dại tìm cách nâng cao hệ số nhân vơ tính Người ta đạt thành công lớn chọn giống khoai tây, bạc hà, dâu tằm lai xa Đối với nhân giống vơ tính sản phẩm sử dụng hoa, tiến hành chọn lọc lâu dài qua hệ hữu tính để nâng cao tỷ lệ đậu Dùng biện pháp thụ phấn mentor, trồng xen lai với bố mẹ để lai xa nhận phấn mẹ bố nâng cao đáng kể tỷ lệ đậu quả, việc nhân giống tiến hành biện pháp vơ tính (chiết, ghép, giâm cành, tách chồi) Đối với sinh sản hữu tính sản phẩm thu hoạch hạt cơng việc khó khăn tốn kém, cần khắc phục tính bất dục số biện pháp sau đây: - Gây đa bội thể: lai đa bội hóa nhằm tạo hội cặp đơi bình thường hình thành giao tử Q trình đa bội thực phận sinh dưỡng tạo đơn bội từ hạt phấn sau nhị bội hóa để có nhị bội Bằng cách nhà chọn giống châu Âu tạo lai lúa mì mạch đen có tỷ lệ đậu hạt bình thường - Lai trở lại với bố mẹ Có thể tiến hành lai trở lại từ đến nhiều lần để vừa khắc phục tính hoang dại vừa nâng cao tỷ lệ kết hạt lai xa - Chọn lọc định hướng thể phân li: trình phân li xẩy tự tái tổ hợp, chọn lọc định hướng lọc dạng đạt yêu cầu với tỷ lệ đậu hạt cao  ... tốt có tính trạng đặc trưng cho dịng giống đó, sinh trưởng phát triển tốt, có sức sống khỏe, không sâu bệnh, không đổ gãy, đặc trưng đặc tính tốt biểu rõ ràng, quan sinh sản phát dục đầy đủ tốt. .. dài liên tục người Một giống trồng tốt người nhân rộng nhiều vùng địa lý khác Nhờ trình mà giống tốt tạo khơng cịn bó hẹp nước Nhập nội giống trồng có tính trạng tốt phương pháp nhanh để đưa giống... chống đổ khơng tốt, chất lượng chưa cao v.v Trên tổng thể giống tạo theo phương pháp tạo giống đại kiểu gen tốt, chúng cịn thiếu số tính trạng mà bổ sung giống hồn chỉnh Trong q trình thực ngun tắc