Giáo trình thực hành di truyền học thực vật

ii HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Nguyễn Thanh Tuấn GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH DI TRUYỀN HỌC THỰC VẬT NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP – 2018 i LỜI NĨI ĐẦU Giáo trình thực hành Di truyền học thực vật đƣợc biên soạn để sử dụng làm tài liệu học tập cho sinh viên chuyên ngành: Chọn giống trồng, Bảo vệ thực vật, Khoa học trồng, Khoa học dƣợc liệu, Nông nghiệp, Rau hoa Cảnh quan khoa Nông học Đồng thời giáo trình đƣợc dùng cho số chuyên ngành khác Khoa thuộc Học viện Nông nghiệp Việt Nam nhƣ: Công nghệ sinh học, Sƣ phạm kỹ thuật nơng nghiệp… Mục đích thực hành cung cấp cho sinh viên phƣơng pháp thực mẫu để quan sát dƣới kính hiển vi số tƣợng di truyền bản, giúp sinh viên củng cố kiến thức học phần lý thuyết Di truyền thực vật đại cƣơng Vì vậy, sinh viên cần phải xem kỹ phần sở lý thuyết phƣơng pháp thực hành trƣớc thực tập, đồng thời, cần nắm vững thao tác phịng thí nghiệm đƣợc giảng dạy học phần đại cƣơng sở có liên quan nhƣ phƣơng pháp sử dụng kính hiển vi, thao tác sử dụng dụng cụ hóa chất, ngun tắc an tồn vệ sinh phịng thí nghiệm Giáo trình thực hành Di truyền học thực vật đƣợc bố cục với phần: Phần A Cơ sở tế bào học tính di truyền; Phần B Các quy luật di truyền biến dị; Phần C Gây đột biến nhân tạo di truyền quần thể Trong đó, thực hành bao gồm: Bài Phƣơng pháp chuẩn bị tiêu hiển vi; Bài Phƣơng pháp làm tiêu nén tạm thời, nghiên cứu pha nguyên phân nhiễm sắc thể loài; Bài Phƣơng pháp làm tiêu phấn hoa, nghiên cứu pha giảm phân đôi nhiễm sắc thể tiếp hợp; Bài Xác định sức sống độ hữu dục hạt phấn; Bài Phân tích di truyền tính trạng chất lƣợng; Bài Phân tích di truyền liên kết, trao đổi chéo thiết lập đồ di truyền; Bài Phƣơng pháp gây tạo phát đột biến thực vật; Bài Di truyền quần thể Giáo trình đƣợc biên soạn cập nhật kiến thức di truyền Tuy nhiên, lần đầu đƣợc biên soạn nên nội dung sách khó tránh khỏi khiếm khuyết, mong nhận đƣợc ý kiến quý báu nhà khoa học, ngƣời học độc giả để giáo trình hồn thiện lần tái sau iii Tác giả xin chân thành cảm ơn GS.TS Trần Tú Ngà nhà khoa học tham gia phản biện, thẩm định giáo trình, đặc biệt PGS.TS Nguyễn Hồng Minh đóng góp ý kiến quý báu để giáo trình đƣợc hồn thiện Cũng xin gửi lời cảm ơn tới tập thể nhà khoa học giúp đỡ cho phép tác giả đƣợc sử dụng tài liệu cho tham khảo cho sách Cuối xin chân thành cảm ơn Bộ môn Di truyền Chọn giống trồng, Khoa Nông học, Nhà xuất Học viện Nông nghiệp nhƣ lãnh đạo Học viện Nông nghiệp Việt Nam hỗ trợ để giáo trình đƣợc xuất Xin trân trọng cảm ơn! TÁC GIẢ TS NGUYỄN THANH TUẤN iv MỤC LỤC PHẦN A - CƠ SỞ TẾ BÀO CỦA TÍNH DI TRUYỀN Bài NGUYÊN TẮC VÀ KỸ THUẬT CHUẨN BỊ TIÊU BẢN HIỂN VI 1.1 Chọn đối tƣợng chuẩn bị mẫu cố định 1.2 Cố định mẫu vật 1.3 Rửa đúc khối parafin 1.4 Cắt, ép vật liệu 10 1.5 Nhuộm tiêu 11 1.6 Nguyên tắc phƣơng pháp chuẩn bị tiêu nén 14 1.7 Chuyển tiêu tạm thời thành tiêu cố định 16 Bài PHƢƠNG PHÁP LÀM TIÊU BẢN NÉN TẠM THỜI, NGHIÊN CỨU CÁC PHA CỦA NGUYÊN PHÂN VÀ BỘ NHIỄM SẮC THỂ CỦA LOÀI 18 2.1 Nguyên phân (phân chia nguyên nhiễm) 18 2.2 Các bƣớc làm tiêu nén tạm thời, quan sát pha nguyên phân đếm số lƣợng nhiễm sắc thể 26 Bài PHƢƠNG PHÁP LÀM TIÊU BẢN PHẤN HOA, NGHIÊN CỨU CÁC PHA CỦA GIẢM PHÂN VÀ ĐÔI NHIỄM SẮC THỂ TIẾP HỢP 33 3.1 Giảm phân (phân chia giảm nhiễm) 33 3.2 Các bƣớc làm tiêu phấn hoa quan sát pha giảm phân 38 YÊU CẦU ĐỐI VỚI SINH VIÊN 42 Bài XÁC ĐỊNH SỨC SỐNG CỦA PHÔI VÀ CỦA HẠT PHẤN 43 4.1 Đặc điểm, sức sống nảy mầm hạt phấn 43 4.2 Phƣơng pháp xác định sức sống phôi hạt phấn 44 PHẦN B - QUY LUẬT DI TRUYỀN CỦA TÍNH TRẠNG 51 Bài PHÂN TÍCH DI TRUYỀN TÍNH TRẠNG CHẤT LƢỢNG 51 5.1 Phƣơng pháp nguyên tắc phân tích di truyền 51 5.2 Các quy luật di truyền 56 5.3 Thực hành phân tích di truyền tính trạng 79 YÊU CẦU ĐỐI VỚI SINH VIÊN 90 Bài PHÂN TÍCH DI TRUYỀN LIÊN KẾT, TRAO ĐỔI CHÉO VÀ THIẾT LẬP BẢN ĐỒ DI TRUYỀN 91 6.1 Đặc điểm di truyền liên kết gen xác định tần số trao đổi chéo 91 6.2 Thực hành phân tích di truyền liên kết gen thiết lập đồ di truyền 106 v YÊU CẦU ĐỐI VỚI SINH VIÊN 122 PHẦN C - GÂY ĐỘT BIẾN NHÂN TẠO VÀ DI TRUYỀN QUẦN THỂ 123 Bài PHƢƠNG PHÁP GÂY TẠO VÀ PHÁT HIỆN ĐỘT BIẾN Ở THỰC VẬT 123 7.1 Các phƣơng pháp xử lý đột biến thực vật 123 7.2 Phát phân tích biến dị hệ 128 7.3 Phân lập dạng đột biến hình thái thực vật 134 YÊU CẦU ĐỐI VỚI SINH VIÊN 136 Bài DI TRUYỀN QUẦN THỂ 137 8.1 Cấu trúc di truyền quần thể 137 8.2 Thực hành phân tích di truyền quần thể 156 YÊU CẦU ĐỐI VỚI SINH VIÊN 163 TÀI LIỆU THAM KHẢO 164 PHỤ LỤC 167 vi PHẦN A - CƠ SỞ TẾ BÀO CỦA TÍNH DI TRUYỀN Bài NGUYÊN TẮC VÀ KỸ THUẬT CHUẨN BỊ TIÊU BẢN HIỂN VI Nghiên cứu tế bào tách rời việc chuẩn bị tiêu hiển vi Muốn khảo sát hình thái, cấu tạo thành phần tế bào, khảo sát đếm số lượng nhiễm sắc thể, nghiên cứu trình giao phối giao tử thụ tinh, tìm hiểu trình phát triển ống phấn vịi nhụy phải có tiêu với độ dày từ 10 – 20 µm Chỉ với tiêu chụp ảnh cấu tạo tế bào thành phần Vì vấn đề kỹ thuật nghiên cứu tế bào phôi thai học kỹ thuật làm tiêu hiển vi Quá trình chuẩn bị tiêu gồm bước sau đây: 1) Chọn đối tượng chuẩn bị mẫu cố định; 2) Cố định mẫu vật; 3) Rửa đúc khuôn parafin; 4) Cắt, ép vật liệu; 5) Nhuộm tiêu 1.1 CHỌN ĐỐI TƢỢNG VÀ CHUẨN BỊ MẪU CỐ ĐỊNH 1.1.1 Chọn đối tƣợng Khi nghiên cứu tế bào việc lựa chọn quan, mô cần thiết Ví dụ muốn nghiên cứu phân chia nguyên nhiễm sử dụng mơ phân sinh đầu rễ non, rễ hạt nảy mầm, đỉnh sinh trƣởng non tốt Thơng thƣờng sử dụng mơ chóp để nghiên cứu phân chia ngun nhiễm, tập trung vùng tế bào phân chia mạnh, hình dáng tế bào lại đƣợc định hƣớng thích hợp Để nghiên cứu hình thái đếm số lƣợng nhiễm sắc thể phân chia giảm nhiễm thƣờng dùng tế bào mẹ tiểu bào tử đƣợc cố định sau lúc nhú vài ngày Ở đậu loại khác dùng nụ hoa nhỏ lúc chƣa có màu đặc trƣng Nhiều trƣờng hợp sử dụng bao phấn non, ví dụ lúa cố định bơng nhú khỏi địng khoảng phần năm bơng, nghiên cứu sử dụng loại hoa bơng hoa có độ thành thục tốt, số tế bào mẹ hạt phấn bƣớc rộ vào giai đoạn giảm phân Để buổi thực hành đạt kết tốt cần chọn đối tƣợng đáp ứng tiêu chuẩn sau: Dễ phá vỡ màng tế bào màng nhân; Nhiễm sắc thể có kích thƣớc lớn, nhiễm sắc thể dễ phân biệt với Càng có nhiều dạng nhiễm sắc thể khác nhiễm sắc thể tốt; Dễ trồng, phổ biến thời vụ để tiện việc thu lƣợng mẫu lúc cần thiết 1.1.2 Chuẩn bị mẫu cố định Sau chọn đƣợc mẫu cần thiết để nghiên cứu phải ý đảm bảo quy trình chuẩn bị để cố định Bởi tính xác thí nghiệm phụ thuộc nhiều vào điều Ví dụ để làm tiêu quan sát phân chia tế bào chóp rễ non, phải tạo điều kiện cực thuận nhiệt độ, chế độ nƣớc, chế độ ánh sáng cho rễ phát triển bình thƣờng Mặt khác tùy thuộc vào mục đích quan sát thí nghiệm mà khống chế nhiệt độ, thời gian sinh trƣởng, phát triển đối tƣợng nghiên cứu đƣa cố định Đối với chóp rễ non, quan sát thời gian bắt đầu phân chia nguyên nhiễm thấy rằng, nhiệt độ 23 – 25°C phân chia nguyên nhiễm loại khác không giống nhau: Ở Crepis capillaris (L.) phân chia nguyên nhiễm xảy lúc rễ có độ dài – mm, Vicia faba (L.) 12 – 17 mm, Nigelladamascena (L.) – mm, Triticum aestivum – 10 mm, hành tây (Allium cepa) – 12 mm Nhiều nghiên cứu cho thấy số tế bào phân chia vào khác ngày khơng giống Vì để nhận đƣợc kết cần phải lƣu ý đến chu kì phân chia nguyên nhiễm để cố định mẫu vật vào thời điểm khác tùy theo đối tƣợng mục đích nghiên cứu Khi nghiên cứu phân chia nguyên nhiễm đếm số lƣợng nhiễm sắc thể trồng đối tƣợng đạt tiêu chuẩn điều kiện đồng ruộng, vƣờn trƣờng, chậu đĩa petri, khay men có để giấy thấm Khống chế nhiệt độ ổn định khoảng 23 – 25°C tủ ấm dƣới ánh đèn điện Sau vài ngày để rễ mọc dài cố định rễ vào thời điểm có độ dài rễ khác tùy theo đối tƣợng Ví dụ, đậu Vicia faba phân chia nguyên nhiễm tối đa rễ non dài – 1,5 cm; đậu Hà Lan 1,5 – cm, rễ hành tây 1,2 – 1,5 cm lúa nƣớc 0,8 – cm Ở số trƣờng hợp hạt nhỏ nhƣ hành tây, cà chua, thuốc lá… cố định hạt nảy mầm Cần lƣu ý trƣớc cố định hạt nảy mầm cần rửa qua nƣớc lạnh để khử độ chua Trong thời gian cố định giữ mẫu vật, thấy nƣớc cố định hay nƣớc giữ mẫu vật vẩn đục phải thay dung dịch Đối với trồng chậu, cần phải đảm bảo độ chiếu sáng, độ ẩm, độ tơi xốp đất, tránh làm ảnh hƣởng đến tốc độ phát triển hệ rễ Sau thời gian định (từ đến hai tuần), rễ mọc kích thƣớc bắt đầu cố định điều kiện bóng râm để rễ khơng bị héo Trong phịng thí nghiệm, muốn cố định rễ thực vật sinh sản thân rễ (căn hành), thân củ, hom, cần đặt chúng cát ẩm nhiệt độ 25°C trồng chúng dung dịch dinh dƣỡng nhân tạo 1.1.3 Xử lý mẫu vật trƣớc cố định Việc xử lý mẫu vật trƣớc cố định khâu quan trọng Đối với trƣờng hợp khó đếm nhiễm sắc thể nhiễm sắc thể dài, trƣớc lúc cố định phải xử lý chất đặc hiệu nhƣ: – oxiquinolin, cloral hydrat, conchixin (colchicine), paradiclorobenzene (băng phiến)… – oxiquinolin dùng để xử lý sơ mẫu nghiên cứu dùng nhƣ thành phần thuộc tính cố định Ở trƣờng hợp đầu, dung dịch – oxiquinolin pha với nồng độ 0,002M điều kiện nhiệt độ 60°C Khi sử dụng, hạ thấp nhiệt độ xuống khoảng 10 – 14°C, mẫu vật để dung dịch khoảng giờ, rửa mẫu vật nƣớc cất chuyển mẫu vào dung dịch cố định Dùng 0,58 g thuốc – oxiquinolin hòa tan 200 ml nƣớc cất ấm Khi xử lý sơ dung dịch làm tăng độ lớn nhiễm sắc thể lên 1,5 lần mà không làm thay đổi chiều dài nhiễm sắc thể, chí eo sơ cấp eo thứ cấp cịn hình rõ Nếu làm lạnh mẫu vật 0°C thời gian 24 giờ, xử lý – oxiquinolin nhiễm sắc thể co ngắn lại, thuận tiện cho việc đếm nhiễm sắc thể dài Kagava (1929) sử dụng dung dịch cloral hydrat nồng độ 0,3 – 1%, ngâm rễ non vào dung dịch khoảng giờ, sau đó, rửa qua nƣớc máy bỏ vào buồng ấm – giờ, cố định Phƣơng pháp làm cho nhiễm sắc thể co ngắn lại Ngoài ra, trƣớc cố định mẫu thƣờng dùng conchixin nồng độ thấp 0,01 – 0,05% để xử lý mẫu vật làm ngừng trình phân chia nguyên nhiễm, tăng khả bắt gặp tế bào bƣớc vào giai đoạn kì Ví dụ, trƣớc cố định, rễ, non Crepis capillaris (L.) đƣợc ngâm dung dịch conchixin có nồng độ định khoảng Bên cạnh sử dụng paradiclorobenzene tinh thể hòa tan 500 ml nƣớc cất, để bình đậy kín đặt vào tủ ấm nhiệt độ 60°C khoảng 10 – 12 Hạ thấp nhiệt độ dung dịch xuống 12 – 16°C xử lý mẫu vật nghiên cứu khoảng – Cũng sử dụng conchixin kết hợp với việc xử lý hỗn hợp dung dịch paradiclorobenzene đậm đặc – oxiquinolin 0,02M (tỉ lệ 1:1) để phân tích kiểu nhân (karyotype) Theo kết nghiên cứu số phịng thí nghiệm giới cho thấy, làm lạnh đột ngột tế bào nghiên cứu trƣớc cố định 24 giờ, nhiệt độ – 2°C có tác dụng làm ngắn rõ rệt nhiễm sắc thể Một số trƣờng hợp, để nghiên cứu hình thái nhiễm sắc thể, trƣớc lúc cố định xử lý mẫu vật theo hai phƣơng pháp sau: (1) Đƣa mẫu vật vào dung dịch cumarin (coumarin) 2% đồng hồ nhiệt độ 12 – 16°C; (2) Dùng hỗn hợp cumarin (coumarin) – oxiquinolin (theo tỉ lệ 1:1) nhiệt độ 12 – 16°C 1.2 CỐ ĐỊNH MẪU VẬT 1.2.1 Các loại chất cố định tác dụng chúng Mục đích việc cố định giết chết tế bào mẫu vật sống cần cố định cách nhanh chóng chất độc mà giữ nguyên cấu trúc nó, tránh biến Bài 11 Locus a có ba alen a1, a2, a3 với tần số tƣơng ứng 0,6; 0,3; 0,1 Xác định tần số kiểu gen đồng hợp tử dị hợp tử? (Giả thiết quần thể giao phối ngẫu nhiên) Bài 12 Locus I có ba alen IA, IB, i kiểm tra hệ thống nhóm máu ABO ngƣời Kết xét nghiệm 9.232 ngƣời thu đƣợc dẫn liệu nhóm máu O, A, B, AB 4.169; 3.779; 909; 375 Xác định tần số alen tần số kiểu gen nhóm máu? Bài 13 Ở ngơ dạng hạt đầy đặn (A) trội so với dạng hạt nhăn (a) Một giống ngô trồng trạm giống hàng năm thƣờng quan sát thấy hạt nhăn xuất với tần số 0,36% Ba ngƣời ba địa phƣơng khác tới nhận giống trồng, ngƣời lấy 50.000 hạt dạng đầy đặn Sau năm gieo trồng, ngƣời thông báo số liệu khác biệt xuất hạt nhăn: Ngƣời thứ 0,25%; ngƣời thứ hai 0,81%; ngƣời thứ ba 0,09% a Xác định tần số kiểu gen giống ngô trồng trạm giống? b Vì lại có kết khác biệt nhƣ nêu trên? Tính tỷ lệ hạt đầy đặn nhƣng mang alen lặn (a) lô hạt ba ngƣời lấy giống? 8.2.2 Quần thể tự phối 8.2.2.1 Cấu trúc di truyền quần thể sau số hệ tự phối Bài 14 Lơ hạt trịn ban đầu có tƣơng quan kiểu gen 1AA: 2Aa (alen lặn a – hạt nhăn; A – hạt tròn), sau hệ tự thụ phấn cấu trúc di truyền quần thể lô hạt giống nào? Hướng dẫn: Từ cấu trúc ban đầu biết đƣợc rằng: k1 = 1; k2 = 2; k3 = n = Sau n = hệ tự thụ phấn cấu trúc di truyền quần thể là: [23(2×1 + 2) – 2] AA : 2×2 Aa : [23(2×0 + 2) – 2] aa; hay 30 AA: Aa: 14 aa 8.2.2.2 Tần số đồng hợp tử cao lý thuyết kết tự phối Bài 15 Tần số kiểu gen AA, Aa aa quần thể cách ly 0,375; 0,25 0,375 Hãy tính tần số alen xác định xem quần thể có trạng thái cân hay khơng, nế khơng giải thích? Hướng dẫn: Từ dẫn liệu đề bài, có tần số cỏc alen s l: p(A) = 0,375 + ẵ ì 0,25 = 0,5; q(a) = 0,375 + ẵ ì 0,25 = 0,5 Nếu quần thể trạng thái cân tần số dị hợp tử phải là: 2pq = × 0,5 × 0,5 = 0,5 hay 50 %; tần số động hợp tử (0,5)2 = 0,25 160 Nhƣ quần thể không trạng thái cân tỷ lệ giảm dị hợp tử tỷ lệ tăng đồng hợp tử giải thích kết nhờ tƣợng tự phối Tuy nhiên nhiều nguyên nhân khác Chú ý: Tự phối làm thay đổi tần số kiểu gen, không làm thay đổi tần số alen 8.2.2.3 Quần thể có f cá thể tự phối Nếu quần thể có f cá thể tự phối tần số kiểu gen đƣợc tính là: (p2 + fpq) AA + (2pq – 2fpq)Aa + (q2 + fpq)aa Quần thể cân có 2pq cá thể dị hợp tử f cá thể tự phối sinh 2fpq cá thể đồng hợp tử (gồm đồng hợp tử trội đồng hợp tử lặn) Đối với loại đồng hợp tử, tần số đồng hợp tử tự phối sinh fpq giao phối ngẫu nhiên p2 q2 Bài 16 Trong quần thể ruồi giấm có 20% số cá thể tự phối Cho q = 0,4, tính tần số kiểu gen? Hướng dẫn: Theo đề có: f = 0,2; q = 0,4 → p = – q = 0,6; Khi đó, tần số kiểu gen AA = p2 + fpq = 0,62 + 0,2 × 0,4 × 0,6 = 0,408; Aa = 2pq – 2fpq = (2 × 0,6 × 0,4) + (2 × 0,2 × 0,6 × 0,4) = 0,208; aa = q2 + fpq = 0,42 + 0,2 × 0,4 × 0,6 = 0,384 Bài 17 Lấy mẫu ngơ đem trồng dạng hạt bình thƣờng có thành phần kiểu gen sau 7AA: 3Aa (alen lặn a – hạt bạch tạng) Hãy xác định cấu trúc di truyền quần thể ngô đời thứ trƣờng hợp giao phấn chéo trƣờng hợp tự phối? Ở đời tự phối thứ dạng hạt bình thƣờng lẫn phần trăm kiểu dị hợp tử (Aa) Bài 18 Cho tự phối hai lô hạt đầy đặn Ở hậu lô xuất tỷ lệ 1/10 hạt nhăn, hậu lô hai xuất 1/16 hạt nhăn (alen lặn a – hạt nhăn) Xác định tỷ lệ hạt dị hợp tử cho hai trƣờng hợp Bài 19 Theo kết thí nghiệm 18 nêu trên, cho tự phối hai lô hạt tới đời thứ 6, tỷ lệ hạt đầy đặn đồng hợp tử (đồ thuần) bao nhiêu? 8.2.3 Biến đổi cấu trúc di truyền quần thể dƣới tác động chọn lọc Bài 20 Trong quần thể giao phấn dạng đột biến lùn (aa) quan sát thấy khoảng số 800 Khi xảy điệu kiện lạnh độ hữu dục dạng 40% so với bình thƣờng, mà tỷ lệ sống sót cịn 50% Nếu trì điều kiện lạnh hệ, tỷ lệ lùn quần thể bao nhiêu? Hướng dẫn: Theo dẫn liệu xác định đƣợc tần số kiểu gen aa là: Q(aa) = 8/800 = 0,01 Từ rút đƣợc tần số alen a là: q(a) = 0,1 161 Trong điều kiện lạnh độ hữu dục 40% tỷ lệ sống sót cịn 50% Khi giá trị thích ứng đƣợc tính nhƣ sau: w = 0,4 × 0,5 = 0,2  hệ số chọn lọc S = – 0,2 = 0,8 Nhƣ vậy, sau hệ tiến hành chọn lọc theo mơ hình chọn lọc đào thải kiểu lặn (loại bỏ cá thể kém), tần số alen lặn (a) cịn lại đƣợc tính nhƣ sau: 𝑞2= 𝑞3= q 4= 𝑞1= 𝑞 − 𝑆𝑞 0,1 − 0,8 × 0,12 = = 0,093 − 𝑆𝑞 − 0,8 × 0,12 𝑞1 − 𝑆𝑞1 0,093 − 0,8 × 0,0932 = = 0,087 − 0,8 × 0,0932 − 𝑆𝑞1 𝑞2 − 𝑆𝑞2 0,087 − 0,8 × 0,0872 = = 0,081 − 𝑆𝑞2 − 0,8 × 0,0872 q − Sq 0,081 − 0,8 × 0,0812 = = 0,076 − Sq − 0,8 × 0,0812 Khi tần số kiểu gen lặn (aa) quần thể là: Q(aa) = 0,0762 = 0,005776 hay ≈ 0,0058; Nhƣ tỷ lệ lùn quần thể trì điều kiện lạnh hệ 0,58% Bài 21 So với kiểu hình trội (A–), kiểu đồng hợp tử lặn (aa) có khả thích ứng hơn, thể giảm (so với kiểu trội) theo tỷ lệ sống sót độ hữu dục Hãy xác định hệ số chọn lọc kiểu lặn trƣờng hợp sau: No Sống sót Hữu dục 1 0,6 0,5 0,5 0,5 0,5 Bài 22 Ở ngô dạng đột biến sọc trắng (aa) làm giảm độ hữu dục cây, độ hữu dục 60% so với bình thƣờng Xác định cấu trúc di truyền quần thể đời thứ 5, tần số alen ban đầu là: a) p = 0,95; q = 0,05; b) p = 0,7; q = 0,3; c) Trƣờng hợp dạng sọc trắng giảm nhanh Bài 23 Trong quần thể giao phối ngẫu nhiên, kiểu hinh lặn tính trạng xuất với tần số 16% Cần cải tiến quần thể nhằm giảm kiểu hình lặn (kém) cách loại bỏ chúng hoàn toàn để tần số chúng cịn khoảng 0,5% a) Cơng việc làm phải tiến hành hệ? 162 b) Xúc tiến chọn lọc (loại bỏ) theo hai biện pháp: (1) Khử bỏ từ buổi đầu đời sống cá thể; (2) Ngăn cản việc đóng góp cho trình tái sản cá thể trƣởng thành Hai biện pháp có dẫn đến khác việc cải tiến quần thể hay không? YÊU CẦU ĐỐI VỚI SINH VIÊN – Phân biệt dạng quần thể đặc điểm di truyền quần thể giao phối ngẫu nhiên, quần thể tự phối? – Phƣơng pháp xác định tần số alen, tần số kiểu gen biến đổi cấu trúc di truyền quần thể giao phối ngẫu nhiên, quần thể tự phối? – Đánh giá biến đổi cấu cấu trúc di truyền quần thể dƣới tác động nhân tố đột biến, chọn lọc, di nhập cƣ dịch gen? – Giải câu hỏi tập phân tích di truyền quần thể? 163 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT Đặng Hữu Lanh, Nguyễn Minh Công, Lê Đình Trung (1984) Thực hành di truyền học sở chọn giống NXB Giáo dục Đinh Quang Bảo (1998) Giáo trình sinh học NXB giáo dục Đỗ Lê Thăng, Hồng Thị Hịa, Nguyễn Thị Hồng Vân (2009) Chọn lọc hƣớng dẫn giải tập di truyền học NXB Giáo dục Hoàng Trọng Phán (2000) Cơng thức Bayes phép tính gần phân tích di truyền học Thơng báo Khoa học số 4/2000, trang 65–76, Trƣờng ĐHSP Hà Nội Hoàng Trọng Phán, Trƣơng Thị Bích Phƣợng, Trần Quốc Dung (2005) Giáo trình Di truyền học đại cƣơng NXB Đại học Huế Lê Đình Lƣơng, Phan Cự Nhân (2008) Cơ sở di truyền học NXB giáo dục Lê Duy Thành (2001) Cơ sở di truyền chọn giống thực vật NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội Nguyễn Hồng Minh (1986) Bài tập di truyền học NXB Nông nghiệp Nguyễn Hồng Minh (1999) Giáo trình Di truyền học NXB Nông nghiệp 10 Nguyễn Thanh Tuấn (2015) Tạo nguồn biến dị di truyền giống đậu tƣơng Đ2101 xử lý tia gamma Kỷ yếu Hội thảo khoa học năm 2015 khoa Nông học 11 Phạm Thành Hổ (1996) Sinh học đại cƣơng, di truyền học học thuyết tiến hóa Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh 12 Trần Tú Ngà (1982) Giáo trình thực tập di truyền trồng NXB Nơng nghiệp 13 Vũ Đình Hịa, Vũ Văn Liết Nguyễn Văn Hoan (2005) Giáo trình Chọn giống trồng NXB đại học Nông nghiệp I Hà Nội 14 Vũ Đức Lƣu, Nguyễn Minh Công (2007) Giáo trình Di truyền học NXB Đại học Sƣ phạm, Hà Nội TÀI LIỆU TIẾNG ANH 15 Dyer A F (1963) The Use of Lacto–Propionic Orcein in Rapid Squash Methods for Chromosome Preparations Journal: Stain Technology , Volume 38, 1963 Issue Pp 85 – 90 16 Kagawa F (1929) A study on the phylogeny of some species in Triticum and Aegilops based upon the comparison of chromosomes J Coll Agric, Tokyo 10 Pp 173 – 228 17 La Cour L F., Cayen J and Gahan P S (1958) Evidence for lipid material in chromosomes // Exptl Cell Research 1958 Vol 14 Pp 469 — 485 164 18 La Cour L F., Chayen J (1958) A cyclic staining behaviour of the chromosomes during mitosis and meiosis // Exptl Cell Research 1958 Vol 14 Pp 462 — 468 19 Roskin G I and Levinson L B (1967) Microscopy technique in animal studies Publish by Sciences Moskva 1967 20 Schrock E., du Manoir S., Veldman T., Schoell B., Weinberg J., Ferguson Smith M A., Ning Y., Ledbetter D H., Bar–Am I., Soenksen D., Garini Y., Ried T (1996) Multicolor spectral karyotyping of human chromosomes Science 273: 495 21 Yablokov A.V (1986) Population Biology (Progress and problems of studies on natural populations) MIR Publishers Moscow Pp 17–30 TÀI LIỆU TIẾNG NGA 22 Барыкина P П., Веселова Т Д., Девятое А Г., Джалилова Х Х., Ильина Г М., Чубатова Н В (2000) Основы микротехнических исследований в ботанике Справочное руководство – М.: Изд каф высш растений биол ф–та Моск гос ун–та, 2000 – 127с 23 Гуляев Г.В (1984) Генетика Москва: КолосC, 1984 – 347с 24 Максимова Н П (2007) Курс лекций по Генетике Часть Законы наследственности / Н П Максимова – Мн.: БГУ., 2007 25 Максимова Н П (2011) Курс лекций по Генетике Часть Хромосомная теория наследственности / Н П Максимова – Мн.: БГУ, 2011 26 Максимова Н П., Титок М А., Куницкая М П., Храмцова Е А., Анохина В С (2008) Генетикa: методические указания к лабораторным занятиям: для студентов биологического факультета – Минск : БГУ, 2008 – 64с 27 Максимова Н П., Титок М А., Анохина В С., Храмцова Е А, Гринев В В Куницкая М П (2008) Сборник задач по генетике для студентов биологического факультета – Минск : БГУ, 2008 – 167с 28 Навашин М С (1936) Методика цитологического ис следования для селекционных целей М.; Л.: Сельхозгиз, 1936 – 363с 29 Пухальский В А (2004) Введение в генетику Уч Пособие М.: Изд–во МСХА, 2004 – 301с 30 Пухальский В А., Соловьев А А., Бадаева Е Д., Юрцев В Н (2007) Практикум по цитологии и цитогенетике растений Москва: КолосС, 2007 – 197с 31 Самигуллина Н С., Кирина И Б (2008) Практикум по генетике: Мичуринск – наукоград РФ 2008 – 211с 32 Уткина И А (2001) Ботаническая микротехника : руководство к практическим занятиям / [сост И А Уткина [и др.] – Екатеринбург : Изд–во Урал ун–та, 2001 – 58с 33 Хедрик Ф (2003) Генетика популяций Москва: Техносфера, 2003 – 592с 34 Юрцев В Н., Пухальский В А (1968) Методическое руководство к лабораторно– практическим занятиям по цитологической и эмбриологической микротех нике М.: Изд–во ТСХА, 1968 – 113с 165 WEBSITE 35 http://ppdhsinhhoc12.weebly.com 36 http://www.biology–pages.info/L/Linkage.html 37 http://lythuyetsinhhoc.blogspot.com 38 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=OMIM 39 http://www.fistenet.gov.vn 40 http://geneticamedicala.org/2013/03/31/discovery–and–types–of–genetic–linkage 41 http://sinhhoc247.com/li–thuyet–di–truyen–lien–ket–voi–gioi–tinh–a589.html 42 http://www.slideshare.net/kindarspirit/13–meiosis–and–sexual–life–cycles 43 http://biologyforhighschool.net/?p=398 44 http://bio.sci.ubu.ac.th/facilities/docs/Biology–Anatomy–Root–Leaf–stem.pdf 45 http://studopedia.info/4–12085.html 46 https://voer.edu.vn/m/nhiem–sac–the/476649ef 47 http://www.readorrefer.in/article/Structure–of–chromosome_1033/ 166 PHỤ LỤC Phụ lục KÍNH HIỂN VI QUANG HỌC Kính hiển vi quang học đƣợc sử dụng thông dụng nghiên cứu di truyền tế bào nhiễm sắc thể Phƣơng pháp quan sát kính hiển vi quang học hình thái, cấu trúc hiển vi tế bào nhiễm sắc thể đơn giản tƣơng đối rõ với nhiểu thị kính, vật kính khác Ngày nay, với phát triển khoa học cơng nghệ có nhiều loại kính hiển vi đại đời nhƣ kính hiển vi phân cực, kính hiển vi huỳnh quang, kính hiển vi điện tử cho phép nghiên cứu sâu hơn, chi tiết thành phần bên tế bào, quan sát tế bào trạng thái sống nhƣ tìm hiểu thành phần hóa học tế bào cấu trúc siêu hiển vi tế bào nhiễm sắc thể Tuy nhiên, thiết bị đòi hỏi nhiều phƣơng tiện phức tạp đặc biệt kỹ ngƣời quan sát Bên cạnh giá thành cao Vì vậy, mức độ nghiên cứu bƣớc đầu di truyền tế bào nhiễm sắc thể sử dụng loại kính hiển vi quang học thơng dụng nhƣ hình dƣới đây: Hình Cấu tạo kính hiển vi quang học 167 Phụ lục SỬ DỤNG TRẮC VI THỊ KÍNH, TRẮC VI VẬT KÍNH Trong thực tế đo kích thƣớc vật thể hiển vi nhƣ hạt phấn, ống phấn, phôi, nhiễm sắc thể v.v thiết phải sử dụng thƣớc đặc biệt gọi trắc vi thị kính, trắc vi vật kính Hình Thang thƣớc trắc vi thị kính (1); thang thƣớc trắc vi vật kính (2) (Nguồn: Пухальский cs., 2007) Hình Trắc vi thị kính ổ xoay MOB–1–15 thƣớc đo – thị kính; – vỏ ổ; – trống xoay; – đế; – ốc đai 168 Phụ lục SỬ DỤNG GƢƠNG VẼ TRÊN KÍNH HIỂN VI Khi tiến hành nghiên cứu di truyền nhƣ đếm số lƣợng nhiễm sắc thể, nghiên cứu kiểu nhân, phát sinh giao tử, phát sinh bào tử, v.v để ghi nhận xác quan sát, thƣờng dùng phƣơng pháp chụp ảnh vẽ lại tiêu nhờ sử dụng gƣơng vẽ Liên bang Nga PA – 2; PA – 4; PA – 5; PA – Tất gƣơng vẽ có cấu tạo giống nhau: Có lăng kính khối Apbe để khung kim loại gập đƣợc, kính phản chiếu gắn đầu cần, hai kính lọc sáng màu gio thay (một nằm cánh xoay, nằm trống xoay) vòng đai, Sau xin nêu số công việc cần lƣu ý làm việc với loại gƣơng vẽ khác kinh hiển vi – Gương vẽ PA – 4: Hình Gƣơng vẽ PA — – Hộp khung gập có lăng kính khối; – Cánh xoay với kính lọc sáng; – Vịng đai; – Cần; – Kính phản chiếu Đối với gƣơng vẽ sử dụng theo thứ tự công việc sau: + Điều chỉnh ánh sáng lấy tiêu điểm cho tiêu + Lấy thị kính khỏi ống nối, dùng vòng đai để lắp gƣơng vẽ, để lại thị kính vào vị trí cũ Để sát hộp khung gập gƣơng vẽ lên thị kính Để kính phản chiếu thành góc 45° với cần + Nếu kính hiển vi có ống nối đặt nghiêng để vẽ phải sử dụng bàn nghiêng phải tính để mặt bàn vẽ thẳng góc với trục ống nối Khi ống nối thẳng đứng mặt giấy phải song song với mặt bàn + Để lúc đồng thời nhìn thấy hình ảnh vật thể, tờ giấy vẽ đầu bút chì phải tăng độ chiếu sáng đầu bút chì hình ảnh vật thể định vẽ Muốn nhƣ cần dùng biến trở đèn chiếu lọc sáng cánh tay xoay gƣơng vẽ để 169 điều chỉnh Bộ lọc sáng thứ trống gƣơng vẽ dùng để điều chỉnh độ sáng hình ảnh đầu bút chì + Qua gƣơng vẽ, dùng bút chì vẽ hình ảnh chi tiết vật thể lên giấy bổ sung dần chi tiết cần thiết hình vẽ + Bằng trắc vi vật kính (xem phụ lục 3) xác định độ phóng đại ảnh vật thể + Đối với đối tƣợng phức tạp dùng trắc vi thị kính lƣới Bằng cách vẽ hình ảnh lƣới lên giấy vng lại dùng bút chì vẽ chu vi chi tiểt định hình ảnh hiển vi Khi vẽ xong hình lấy tiêu khỏi mâm kính đặt trắc vi vật kính vào để xác định độ phóng đại hình vẽ – Gƣơng vẽ PA – Gƣơng vẽ PA – cho phép chiếu vật lên nằm ngang hay thẳng đứng Khi vỗ dụng cụ này, ta điều chỉnh kính hiển vi định tiêu chuẩn cho mẫu, lăng kính đóng thị kính lại ảnh rõ tờ giấy Khi vẽ PA – sử dụng vật kính nào, nhƣng thị kính thiết phải sử dụng loại 4x gƣơng vẽ PA – vẽ buồng tối dùng ánh sáng nhân tạo chiếu sáng mẫu Hình Gƣơng vẽ PA — – Vịng đai; – Kính phản chiếu;3 – Hộp khung gập che thị kính có lăng kính khối; – Cần; – Thị kính 4X Trình tự bƣớc tiến hành sử dụng PA – tóm tắt nhƣ sau: Điều chỉnh kính hiển vi định tiêu điểm cho vật thể với vật kính tƣơng ứng thị kính 4x dụng cụ vẽ Khốc vịng cổ dụng vẽ lên ống kính hiển vi vặn vít cho đầu gƣơng vẽ PA – đƣợc xếp mặt khung thị kính 170 Xoay gƣơng gƣơng vẽ chiếu chùm tia sáng khỏi thị kính kính hiển vi lên tờ giấy trắng Vặn vít nhỏ kính hiển vi cho ảnh vật thể rõ giấy vẽ Cần lƣu ý phòng để vẽ phải đủ tối, tờ giấy vẽ phải che kín đề cho nguồn sáng bắt ảnh vật thể lên Vẽ chu vi ảnh vật thể nghiên cứu, sau bỏ gƣơng vẽ PA – nhìn vào thị kính đối chiếu ảnh với hình vẽ hồn chỉnh lại chi tiết hình Xác định độ phóng đại vật thể nghiên cứu trắc vi vật kính 171 Phụ lục KÍNH HIỂN VI BA MẮT B–353PLi Kính hiển vi quang học mắt độ phóng đại 1000 lần Có thể gắn camera kết nối với máy tính Hệ thống quang học phẳng, tiêu sắc, hiệu chỉnh vô cực – vô tiêu (IOS) Xem xử lý hình ảnh trực tiếp máy tính với hệ điều hành Windows XP Độ phân giải camera 2560 x 1920 pixels (5.0 Mpixxels) Các thông số kỹ thuật: Đầu kính: Loại hai mắt xoay trịn 3600 với góc nghiêng 300 Thị kính: 10X/20 mm Vật kính: phẳng tiêu sắc, điều chỉnh vô cực 4x, 10x, 40x, 100x (soi dầu) Ổ lắp vật kính: có vị trí lắp vật kính, xoay 360 độ Mâm kính: lớp kích thƣớc 160 x 142 mm với hệ thống dịch chuyển tiêu bản, khoảng dịch chuyển 76 x 52 mm Chỉnh tiêu cự: Nút điều chỉnh tinh thô đồng trục, với cấu giới hạn khoảng dịch chuyển giúp bảo vệ vật kính chạm vào tiêu Bộ tụ sáng: loại 1.25 N.A Abble, với hệ thống định tâm Nguồn sáng: Nguồn đèn X–LED (hệ thống đèn LED đa điểm) cho cƣờng độ chiếu sáng cao tiết kiệm điện, tuổi thọ đèn 50,000 so với 15,000 so với đèn Halogen thông thƣờng 172 Phụ lục BẢNG PHÂN BỐ KHI BÌNH PHƢƠNG χ 173 NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP Trâu Quỳ - Gia Lâm - Hà Nội Điện thoại: 0243 876 0325 – 024 6261 7649 Email: nxbdhnn@vnua.edu.vn www.vnua.edu.vn/nxb Chịu trách nhiệm xuất bản: NGUYỄN QUỐC OÁNH Biên tập: BÙI TÙNG LÂM Thiết kế bìa: ĐỖ LÊ ANH Chế vi tính: BÙI TÙNG LÂM ISBN: 978 – 604 – 924 – 377 – NXBĐHNN – 2018 In 200 cuốn, khổ 19 x 27 cm, Công ty TNHH in Ánh Dương Địa chỉ: Thị trấn Trâu Quỳ - Huyện Gia Lâm – TP Hà Nội Số đăng ký xuất bản: 748 – 2018/CXBIPH/03 – 02/ĐHNN Số định xuất bản: 03/QĐ–NXB–HVN ngày 11/5/2018 In xong nộp lưu chiểu quý II – 2018 174 View publication stats ...ii HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Nguyễn Thanh Tuấn GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH DI TRUYỀN HỌC THỰC VẬT NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP – 2018 i LỜI NĨI ĐẦU Giáo trình thực hành Di truyền học thực vật. .. tích di truyền tính trạng chất lƣợng; Bài Phân tích di truyền liên kết, trao đổi chéo thiết lập đồ di truyền; Bài Phƣơng pháp gây tạo phát đột biến thực vật; Bài Di truyền quần thể Giáo trình. .. dạy học phần đại cƣơng sở có liên quan nhƣ phƣơng pháp sử dụng kính hiển vi, thao tác sử dụng dụng cụ hóa chất, ngun tắc an tồn vệ sinh phịng thí nghiệm Giáo trình thực hành Di truyền học thực vật