Quá trình này cóthể bao gồm việc chọn cây trồng có khả năng chống chịu bệnh tật, tăng năng suất, cảithiện chất lượng, thích nghi với điều kiện môi trường khắc nghiệt, hoặc đáp ứng các yê
Đề thi Câu 1: (4đ) Em trình bày: a Khái niệm chọn tạo giống trồng (Plant breeding) cho ví dụ minh họa cơng việc chọn tạo giống trồng ứng dụng nông nghiệp Việt Nam (2đ) - Chọn tạo giống trồng trình lựa chọn tạo trồng có đặc điểm mong muốn để đáp ứng nhu cầu người trồng nông nghiệp Q trình bao gồm việc chọn trồng có khả chống chịu bệnh tật, tăng suất, cải thiện chất lượng, thích nghi với điều kiện môi trường khắc nghiệt, đáp ứng yêu cầu khác - Ứng dụng chọn tạo giống trồng nơng nghiệp Việt Nam thấy thơng qua ví dụ sau: Chọn tạo giống lúa: Trong nông nghiệp lúa Việt Nam, có nhiều cơng trình nghiên cứu ứng dụng chọn tạo giống lúa nhằm tạo giống lúa có suất cao, kháng bệnh tốt, thích nghi với điều kiện môi trường địa phương thời gian sinh trưởng ngắn Các giống lúa OM5451, OM6976, OM6617 phát triển ứng dụng rộng rãi nông nghiệp Việt Nam Chọn tạo giống cà phê: Trong ngành cà phê, chọn tạo giống cà phê thực để tạo giống có suất cao, kháng bệnh tốt chất lượng hạt cà phê tốt Ví dụ, giống cà phê Catimor giống cà phê Robusta chọn tạo ứng dụng nông nghiệp cà phê Việt Nam Chọn tạo giống rau ăn quả: Trong sản xuất rau ăn quả, nhiều cơng trình nghiên cứu chọn tạo giống tiến hành để tạo giống có suất cao, thời gian sinh trưởng ngắn, kháng bệnh tốt chất lượng sản phẩm tốt Ví dụ, giống bắp cải F1, giống cà chua F1, giống dưa hấu F1 ứng dụng rộng rãi nơng nghiệp Việt Nam => Q trình chọn tạo giống trồng đóng vai trị quan trọng việc cải thiện sản xuất nông nghiệp, tăng suất chất lượng sản phẩm, đồng thời giúp người trồng thích nghi tốt với điều kiện mơi trường thị trường b Cây tự thụ phấn có đặc điểm cấu tạo tập tính nở hoa để phù hợp với tự thụ phân ? Trong cơng tác tự thụ phấn q trình lai tạo, hệ thứ tỉ lệ đồng hợp tử (%) đạt 99% ? (2đ) - Cây tự thụ phấn có đặc điểm cấu tạo tập tính nở hoa để tối đa hóa khả tự thụ phấn Dưới số đặc điểm Hoa đơn tính: Cây tự thụ phấn thường có hoa đơn tính, tức bơng hoa chứa quan nam quan Điều đảm bảo quan sinh dục nam tiếp xúc thụ phấn hoa Đồng thời nở hoa: Cây tự thụ phấn thường có khả nở hoa đồng thời, tức quan nam quan hoa rõ ràng diện chức thời điểm Điều giúp đảm bảo tiếp xúc trao đổi phấn hoa quan nam Tách biệt không gian: Trên số tự thụ phấn, quan nam quan đặt tách biệt hoa để tránh tự thụ phấn Ví dụ, hoa số loài hồng (Rosa spp.), quan nằm trung tâm hoa, quan nam bao quanh xung quanh Điều đảm bảo phấn hoa từ quan nam không tiếp xúc trực tiếp với quan hoa, giúp ngăn chặn tự thụ phấn Tính linh hoạt: Cây tự thụ phấn có tính linh hoạt việc tự điều chỉnh phương pháp thụ phấn Điều bao gồm thay đổi thời gian nở hoa, phát triển xếp quan sinh dục, thay đổi cấu trúc hoa để tối ưu hóa khả tự thụ phấn dựa điều kiện mơi trường tình thụ phấn Những đặc điểm giúp tự thụ phấn tạo điều kiện tối ưu cho trình thụ phấn giúp đảm bảo giao thoa di truyền gen cá thể trồng mà không cần thụ phấn từ khác Điều hữu ích trường hợp khơng dễ dàng tiếp xúc với khác để thụ phấn, trường hợp khơng có khác có khả thụ phấn gần - Trong q trình lai tạo trồng, tỷ lệ đồng hợp tử đạt 99% thường xảy hệ thứ hai (F2) sau Đây kết việc tiếp tục lai tạo trồng có kết hợp gen hệ trước (F1) Trong hệ F1, hai cá thể lai lai tạo từ hai dòng lai khác Tuy nhiên, cá thể hệ F1 thường không đồng hợp tử, tức chúng mang cặp gen khác tượng tái kết hợp gen Do đó, để đạt đồng hợp tử, cần tiếp tục lai tạo cá thể F1 với để tạo hệ F2 Trong hệ F2, kết hợp gen tiếp tục xảy thơng qua q trình thụ phấn tự thụ thụ phấn chéo Khi cá thể F2 mang hai gen, gọi đồng hợp tử Với hệ lai (F3, F4, vv.), tỷ lệ đồng hợp tử tăng lên đến đạt mức cao, thường 99% Tuy nhiên, cần lưu ý tỷ lệ đồng hợp tử bị ảnh hưởng yếu tố khác khả tự thụ phấn, tỉ lệ thụ phấn chéo, tượng tái kết hợp gen biến dị genetictor Do đó, việc đạt tỷ lệ đồng hợp tử 99% lúc dễ dàng u cầu q trình lai tạo lựa chọn kỹ lưỡng để loại bỏ cá thể không đồng hợp tử Câu 2: (6đ) a Em phân tích dẫn chứng minh họa việc ứng dụng thị phân tử ( molecular marker ) cải tiến số tính trạng có lợi cho sản xuất nông nghiệp Việt Nam ? (3đ) - Ứng dụng thị phân tử cải tiến tính trạng có lợi cho sản xuất nơng nghiệp mang lại nhiều thành công đáng kể cho nông nghiệp Việt Nam Một số dẫn chứng minh hóa việc này: Cải tiến tính trạng chống bệnh tốt hơn: Chỉ thị phân tử sử dụng để tìm gen liên quan đến kháng bệnh trồng Bằng cách xác định gen này, nhà nghiên cứu tạo giống trồng có khả chống bệnh tốt Ví dụ, sản xuất lúa, việc tìm gen kháng bệnh gen Xa21 giúp tạo giống lúa kháng bệnh giảm thiểu tổn thất bệnh tăng suất Tăng cường tính trạng chịu hạn tốt hơn: Việc sử dụng thị phân tử giúp nhà nghiên cứu xác định gen liên quan đến khả chịu hạn trồng Các gen liên quan đến khả chịu hạn Nhờ đó, giống trồng phát triển để chịu điều kiện môi trường khắc nghiệt hơn, giúp nông dân tăng cường sức mạnh chống chịu thiên tai biến đổi khí hậu Nâng cao tính trạng suất: Chỉ thị phân tử giúp xác định gen liên quan đến suất trồng Nhờ công nghệ này, nhà nghiên cứu tìm gen tăng cường sinh trưởng, tăng cường trình chuyển hóa phân bón, tăng khả sinh sản Việc áp dụng thị phân tử giúp tạo giống trồng có suất cao hơn, giúp nâng cao sản lượng nông nghiệp cải thiện đời sống người dân nơng thơn Cải tiến tính trạng chất lượng sản phẩm: Chỉ thị phân tử sử dụng để phân tích gen liên quan đến chất lượng sản phẩm nông nghiệp, chẳng hạn chất lượng hạt, chất lượng trái Bằng cách xác định gen định tính chất này, nhà nghiên cứu tạo giống trồng có chất lượng suất tốt hơn, đáp ứng nhu cầu thị trường tăng giá trị thương mại Những dẫn chứng số ví dụ ứng dụng thị phân tử cải tiến tính trạng có lợi cho sản xuất nơng nghiệp Việt Nam Cơng nghệ đóng góp quan trọng vào việc nâng cao hiệu suất, chất lượng khả chịu đựng trồng, từ đảm bảo bền vững phát triển nông nghiệp quốc gia b.Theo em, điều kiện lai tạo giống trồng Việt Nam , việc ứng dụng thị phân tử cải tiến giống có điểm thuận lợi khó khăn ? Em nêu giải pháp để khắc phục khó khăn trình bày ? (3đ) - Trong điều kiện lai tạo giống trồng Việt Nam, việc ứng dụng thị phân tử cải tiến giống có điểm thuận lợi khó khăn định Dưới số điểm mạnh yếu, với giải pháp khắc phục: Điểm thuận lợi: Tăng tốc độ cải tiến giống: Chỉ thị phân tử cho phép xác định gen có liên quan đến tính trạng cần cải tiến cách nhanh chóng xác Điều giúp tăng tốc trình lựa chọn lai tạo giống trồng, giảm thời gian công sức so với phương pháp truyền thống dựa đặc tính hình thái Tăng khả chọn lọc: Chỉ thị phân tử giúp nhà nghiên cứu xác định gen định trị cho tính trạng cần cải tiến Nhờ đó, q trình chọn lọc thực cách xác hơn, loại bỏ cá thể khơng mong muốn tập trung phát triển giống có tính chất tốt Đa dạng hóa gen: Chỉ thị phân tử cho phép xác định gen đa dạng có liên quan đến tính trạng khác Việc tìm gen đa dạng giúp tạo giống trồng có kháng bệnh, chịu hạn, suất chất lượng sản phẩm tốt Khó khăn: Chi phí cao: Cơng nghệ thị phân tử đòi hỏi thiết bị kỹ thuật phức tạp, từ việc xác định gen, phân tích liệu, đến việc xây dựng giống Điều gây chi phí đáng kể q trình nghiên cứu ứng dụng Hạn chế sở hạ tầng: Một số viện nghiên cứu trung tâm nông nghiệp Việt Nam thiếu sở hạ tầng thiết bị triển khai công nghệ thị phân tử Điều làm hạn chế khả ứng dụng rộng rãi công nghệ cải tiến giống trồng Kiến thức kỹ chuyên môn: Việc áp dụng thị phân tử địi hỏi kiến thức chun mơn sâu kỹ kỹ thuật cao Để áp dụng công nghệ cách hiệu quả, cần có đội ngũ nhà nghiên cứu kỹ thuật viên có trình độ chun môn tốt - Giải pháp khắc phục: Đầu tư vào nghiên cứu phát triển: Cần tăng cường đầu tư vào nghiên cứu phát triển công nghệ thị phân tử, bao gồm việc cải tiến thiết bị sở hạ tầng, để giảm chi phí tăng khả áp dụng công nghệ cải tiến giống trồng Đào tạo xây dựng nhân lực: Cần đào tạo nâng cao trình độ cho nhà nghiên cứu kỹ thuật viên lĩnh vực thị phân tử Đồng thời, cần xây dựng chương trình đào tạo trao đổi kiến thức để chia sẻ kinh nghiệm nâng cao khả ứng dụng công nghệ Hợp tác nghiên cứu chuyển giao công nghệ: Cần tạo môi trường hợp tác viện nghiên cứu, trung tâm nông nghiệp, doanh nghiệp bên liên quan khác để chia sẻ kiến thức, kỹ thuật tài nguyên Qua đó, tăng cường khả ứng dụng công nghệ thị phân tử cải tiến giống trồng Chính sách hỗ trợ: Cần xây dựng sách hỗ trợ khuyến khích phát triển ứng dụng cơng nghệ thị phân tử cải tiến giống trồng Điều bao gồm việc cung cấp nguồn tài nguyên, tài hỗ trợ pháp lý để khuyến khích tổ chức doanh nghiệp đầu tư vào nghiên cứu áp dụng công nghệ => Việc ứng dụng thị phân tử cải tiến giống trồng Việt Nam mang lại nhiều lợi ích, đặt số thách thức Bằng cách tăng cường đầu tư, đào tạo nhân lực, hợp tác nghiên cứu sách hỗ trợ, vượt qua khó khăn tận dụng tối đa tiềm công nghệ thị phân tử cải tiến giống trồng, đóng góp vào phát triển bền vững nông nghiệp Việt Nam Câu hỏi ôn tập CHƯƠNG 1: Em hiểu trình chọn tạo giống Quá trình chọn giống trình lựa chọn tạo cá thể trồng có đặc điểm mong muốn, kháng bệnh, chịu hạn, suất cao, chất lượng sản phẩm tốt, tính chất khác phù hợp với mục đích sử dụng điều kiện trồng trọt Q trình chọn giống thơng thường bao gồm bước sau: Xác định mục tiêu chọn giống: Đầu tiên, người chọn giống phải xác định rõ mục tiêu chọn giống mong muốn nâng cao suất, cải thiện chất lượng, tăng kháng bệnh, tăng khả chịu hạn, yếu tố khác Thu thập phân tích thơng tin: Tiếp theo, người chọn giống thu thập thơng tin giống có sẵn, bao gồm thơng tin tính trạng hình thái, sinh trưởng, kháng bệnh, chịu hạn, suất chất lượng sản phẩm Thơng tin phân tích để hiểu rõ đặc điểm tính chất mong muốn đánh giá giống có Lựa chọn giống cha mẹ: Dựa mục tiêu chọn giống, người chọn giống lựa chọn cá thể trồng có đặc điểm tính chất mong muốn làm cha mẹ Các cá thể chọn dựa phù hợp di truyền, tính trạng sinh trưởng kháng bệnh Tiến hành lai tạo: Trong trình lai tạo, phấn hoa từ giống cha mẹ thu thập chuyển đến cánh hoa giống mẹ Quá trình tạo hạt giống lai có kết hợp di truyền từ hai giống cha mẹ Lựa chọn chấm điểm giống lai: Các hạt giống lai trồng theo dõi để đánh giá tính chất mong muốn Các cá thể có đặc điểm tính chất tốt lựa chọn tiếp tục trình chọn giống Đánh giá thực nghiệm ứng dụng: Các giống chọn sau thử nghiệm đánh giá diện rộng điều kiện trồng trọt thực tế Các giống có hiệu suất chất lượng tốt ứng dụng rộng rãi sản xuất nơng nghiệp => Q trình chọn giống q trình địi hỏi kiên nhẫn, kiến thức kỹ chun mơn Nó thực thơng qua phương pháp truyền thống dựa đặc tính hình thái hiệu suất, thông qua ứng dụng công nghệ đại thị phân tử để xác định gen liên quan đến tính trạng mong muốn Mục đích q trình chọn giống tạo giống trồng tốt hơn, phù hợp với nhu cầu điều kiện trồng trọt tương lai Những cơng việc nhà chọn tạo giống gì? Nhà chọn tạo giống (người chọn giống) có cơng việc sau đây: Xác định mục tiêu chọn giống: Người chọn giống phải xác định mục tiêu cụ thể cho trình chọn giống, bao gồm việc xác định tính chất đặc điểm mong muốn suất cao, chất lượng sản phẩm tốt, kháng bệnh, chịu hạn, thích ứng với điều kiện trồng trọt cụ thể, yêu cầu khác Thu thập thông tin nghiên cứu: Người chọn giống thu thập thông tin giống trồng có sẵn, bao gồm miêu tả tính hình thái, tính trạng sinh trưởng, kháng bệnh, chịu hạn, suất chất lượng sản phẩm chúng Họ nghiên cứu thơng tin để hiểu rõ tính chất giống trồng đánh giá khả đáp ứng mục tiêu chọn giống Lựa chọn giống cha mẹ: Người chọn giống đánh giá cá thể trồng có lựa chọn cá thể có đặc điểm tính chất phù hợp làm cha mẹ trình lai tạo Các cá thể chọn dựa phù hợp di truyền, tính trạng sinh trưởng, kháng bệnh yếu tố khác liên quan đến mục tiêu chọn giống Tiến hành lai tạo: Người chọn giống thực trình lai tạo cách thu thập phấn hoa từ giống cha mẹ chuyển đến cánh hoa giống mẹ để tạo hạt giống lai Quá trình nhằm kết hợp di truyền từ hai giống cha mẹ để tạo đa dạng genetic hạt giống lai Đánh giá lựa chọn giống lai: Người chọn giống trồng theo dõi hạt giống lai để đánh giá lựa chọn cá thể có tính chất đặc điểm mong muốn Các cá thể tốt lựa chọn để tiếp tục trình chọn giống Thử nghiệm đánh giá giống lai: Các giống lai trồng thử nghiệm diện rộng điều kiện trồng trọt thực tế để đánh giá hiệu suất, kháng bệnh, chịu hạn, chất lượng sản phẩm yếu tố khác Các giống có hiệu suất tính chất tốt lựa chọn để ứng dụng sản xuất nơng nghiệp => Các cơng việc cơng tác chọn tạo giống tương tự công việc nhà chọn giống Đây q trình thu thập thơng tin, nghiên cứu, lựa chọn giống cha mẹ, tiến hành lai tạo, đánh giá lựa chọn giống lai, thử nghiệm đánh giá giống lai Công tác chọn tạo giống thường thực nhà nghiên cứu, trung tâm nghiên cứu CHƯƠNG 2: Năm thị trường giống Việt Nam hay khu vực Đồng Bằng sơng Cửu Long cần điều kiện ? Theo em chọn tạo giống khu vực Đồng Bằng sơng Cửu Long phía Nam miền Nam giống lúa, rau màu, hoa mục tiêu cần phải cải tiến để phục vụ cho sản xuất xuất chọn tạo thành công hay cải tiến giống có đặc tính để phục vụ cho sản xuất xuất ? a Để phát triển thị trường giống trồng khu vực Đồng Bằng sông Cửu Long Việt Nam năm nay, có số điều kiện quan trọng cần đáp ứng: Nghiên cứu phát triển: Cần có đầu tư tăng cường hoạt động nghiên cứu phát triển lĩnh vực chọn tạo giống trồng Điều bao gồm việc tạo giống có suất cao, khả chống chịu bệnh tốt, chịu hạn tốt đáp ứng yêu cầu thị trường Hệ thống sản xuất giống: Để đáp ứng nhu cầu thị trường, cần xây dựng phát triển hệ thống sản xuất giống đại đáng tin cậy Điều bao gồm sử dụng phương pháp chọn tạo giống tiên tiến, cung cấp nguồn giống chất lượng cao đảm bảo tính quán đáng tin cậy quy trình sản xuất giống Tiêu chuẩn chất lượng: Để đảm bảo tin cậy chất lượng giống trồng, cần thiết lập tuân thủ tiêu chuẩn chất lượng quốc gia quốc tế Các tiêu chuẩn bao gồm yêu cầu độ tinh khiết, khả nảy mầm, kháng bệnh, chịu hạn yếu tố khác liên quan đến tính chất giống trồng Quản lý kiểm soát chất lượng: Cần thiết lập thực quy trình kiểm sốt chất lượng chặt chẽ trình sản xuất, lưu trữ phân phối giống trồng Điều đảm bảo có giống trồng đạt tiêu chuẩn chất lượng cao phân phối sử dụng thị trường Hỗ trợ sách: Các sách hỗ trợ từ phía phủ quan liên quan cần thực để khuyến khích phát triển thị trường giống trồng Điều bao gồm sách tài chính, đầu tư, quy định hướng dẫn chọn tạo giống phát triển thị trường Hợp tác liên kết: Cần tạo môi trường hợp tác liên kết quan nghiên cứu, trung tâm chọn tạo giống, nhà sản xuất đơn vị liên quan khác Điều giúp tăng cường trao đổi thông tin, chia sẻ kỹ thuật kinh nghiệm, phát triển thúc đẩy thị trường giống trồng => Tổng cộng, để phát triển thị trường giống trồng khu vực Đồng Bằng sông Cửu Long Việt Nam năm nay, cần có đầu tư vào nghiên cứu phát triển, xây dựng hệ thống sản xuất giống đại, tuân thủ tiêu chuẩn chất lượng, thực quản lý vàkiểm sốt chất lượng, hỗ trợ sách tạo môi trường hợp tác liên kết b Đối với khu vực Đồng Bằng sông Cửu Long phía Nam miền Nam, cải tiến giống trồng lúa, rau màu hoa tập trung vào mục tiêu sau để phục vụ sản xuất xuất khẩu: Năng suất cao: Một mục tiêu quan trọng chọn tạo giống tạo giống trồng có suất cao Đối với lúa, cải tiến giống tập trung vào việc tăng cường khả 10 tạo hạt, khả chịu hạn kháng bệnh Đối với rau màu hoa, giống chọn tạo để có thời gian sinh trưởng ngắn hơn, suất cao chịu điều kiện môi trường khắc nghiệt Chất lượng sản phẩm: Để phục vụ cho xuất tiêu thụ nước, cải tiến giống cần tập trung vào việc cải thiện chất lượng sản phẩm Đối với lúa, chọn tạo giống có hạt dẻo, mỡ, màu trắng sáng đồng đều, phù hợp với yêu cầu thị trường Đối với rau màu hoa, giống có màu sắc đẹp, hình dáng hấp dẫn kéo dài thời gian bền vững sản phẩm sau thu hoạch Kháng bệnh sâu bệnh: Cải tiến giống cần tập trung vào khả chống chịu bệnh tốt kháng sâu bệnh Điều giúp giảm sử dụng thuốc trừ sâu phân bón hóa học, tăng tính bền vững giảm chi phí sản xuất Đối với lúa, chọn tạo giống có khả chống chịu bệnh bạc cao kháng vi rút Đối với rau màu hoa, giống có khả chống chịu bệnh nhiễm trùng phổ biến nấm mốc, vi khuẩn virus Tính thích ứng với điều kiện địa phương: Đồng Bằng sông Cửu Long phía Nam miền Nam có điều kiện khí hậu đất đai đặc thù Cải tiến giống cần tập trung vào việc tạo giống trồng có khả chịu hạn, chống ngập, chịu nhiệt đới kháng muối Điều giúp nâng cao sinh trưởng phát triển trồng môi trường nhiều thách thức Đáp ứng yêu cầu xuất khẩu: Nếu mục tiêu phục vụ cho xuất khẩu, cải tiến giống cần tập trung vào việc đáp ứng tiêu chuẩn yêu cầu thị trường xuất Điều bao gồm việc tạo giống trồng phù hợp với quy định kích thước, hình dáng, màu sắc, hàm lượng chất dinh dưỡng, an toàn tuân thủ tiêu chuẩn sinh học phù hợp => Trong chọn tạo giống trồng lúa, rau màu hoa khu vực Đồng Bằng sông Cửu Long phía Nam miền Nam, mục tiêu cải tiến giống tập trung vào suất cao, chất lượng sản phẩm, kháng bệnh sâu bệnh, tính thích ứng với điều kiện địa phương đáp ứng yêu cầu xuất Điều giúp nâng cao hiệu suất sản xuất, tăng cường giá trị thương mại đáp ứng nhu cầu nước thị trường xuất 11 CHƯƠNG 3: So sánh phương pháp lai tạo truyền thống phương pháp lai tạo cải tiến giống nhờ sử dụng thị marker phân tử Phương pháp lai tạo truyền thống phương pháp cải tiến giống nhờ sử dụng thị marker phân tử hai phương pháp khác sử dụng để cải tiến giống trồng Dưới so sánh hai phương pháp này: Phương pháp lai tạo truyền thống: - Phương pháp dựa trình lai tạo tự nhiên hai cá thể có tính chất di truyền khác để tạo đa dạng genetic tự nhiên - Yêu cầu lai tạo hai cá thể cha mẹ để tạo hợp tử lai F1, sau tiếp tục lai tạo F1 với với giống chủng để tạo hợp tử lai F2, F3 tiếp tục - Quá trình thời gian lâu dài tốn - Phương pháp lai tạo truyền thống khơng cho phép lựa chọn xác gen cụ thể mà dựa vào kết hợp ngẫu nhiên gen từ hai cá thể cha mẹ Phương pháp cải tiến giống nhờ sử dụng thị marker phân tử: - Phương pháp sử dụng thông tin thị marker phân tử (như DNA, RNA) để tìm hiểu lựa chọn gen cụ thể có liên quan đến tính chất mong muốn - Cho phép việc xác định xác vị trí gen mong muốn đoạn DNA - Giúp tăng tốc độ trình chọn tạo giống, giảm thời gian chi phí so với phương pháp lai tạo truyền thống - Cho phép lựa chọn xác gen cụ thể để cải tiến tạo giống, từ tạo giống trồng có tính chất mong muốn kháng bệnh, suất cao, chất lượng sản phẩm tốt - Phương pháp gọi cải tiến giống học phân tử đóng góp nhiều cho 12 việc phát triển giống trồng hiệu => Tóm lại, phương pháp lai tạo truyền thống phương pháp truyền thống dựa trình lai tạo tự nhiên hai cá thể, phương pháp cải tiến giống nhờ sử dụng thị marker phân tử phương pháp đại sử dụng thơng tin DNA để lựa chọn xác gen cụ thể Phương pháp cải tiến giống nhờ sử dụng thị marker phân tử tăng tốc độ cải tiến giống, giảm chi phí mang lại hiệu cao so với phương pháp lai tạo truyền thống Quy trình phương pháp lai tạo cải tiến giống trường hợp tự thụ (selfpollinated) mơ tả sau: Chọn genitor (các cá thể cha mẹ): Chọn hai cá thể cha mẹ có tính chất mong muốn đáp ứng yêu cầu cải tiến giống Đối với tự thụ, cá thể cha mẹ chủng có tính chất mong muốn lai có kết hợp tính chất tốt Gieo hạt: Gieo hạt cá thể mẹ chọn vào vườn khu vực sản xuất riêng biệt để tạo F1 Các F1 mang kết hợp ngẫu nhiên gen từ hai cá thể cha mẹ Phân loại F1: Đánh giá phân loại F1 dựa tính chất quan trọng Chọn F1 có tính chất mong muốn để sử dụng làm genitor cho hệ Tạo hệ tiếp theo: Tiếp tục lai tạo hệ cách lai tạo F1 chọn với với chủng có tính chất mong muốn tương tự Quá trình gọi tự lai tạo (selfing) tạo hệ F2, F3, F4 tiếp tục Chọn lọc đánh giá: Trong hệ, chọn lọc dựa tính chất quan trọng suất, kháng bệnh, chất lượng sản phẩm, cá thể có tính chất mong muốn tạo Kiểm tra genotip (chỉ thị marker phân tử): Trong trình lai tạo chọn lọc, thị marker phân tử sử dụng để xác định gen cụ thể liên quan đến tính chất quan trọng Điều giúp tăng cường độ xác hiệu trình cải tiến giống 13 Kiểm tra thực địa: Các giống chọn tạo trình cải tiến cần kiểm tra thực địa để đánh giá hiệu suất tương thích với mơi trường trồng Đồng giống: Khi giống đạt mức đồng mong muốn tính chất, quy trình cải tiến giống kết thúc giống cung cấp cho người trồng để sản xuất sử dụng => Tóm lại, quy trình cải tiến giống trường hợp tự thụ bao gồm việc chọn genitor, gieo hạt, phân loại F1, tự lai tạo để tạo hệ tiếp theo, chọn lọc đánh giá, kiểm tra genotip, kiểm tra thực địa, đồng giống Các phương pháp lai tạo cải tiến giống tự thụ thường không cần đến phương pháp thị marker phân tử, kết hợp cần thiết Quy trình phương pháp lai tạo cải tiến giống trường hợp giao phấn (cross-pollinated) mô tả sau: Chọn genitor (các cá thể cha mẹ): Chọn hai cá thể cha mẹ có tính chất mong muốn đáp ứng yêu cầu cải tiến giống Đối với giao phấn, cá thể cha mẹ chủng có tính chất mong muốn lai có kết hợp tính chất tốt Chuẩn bị hoa: Đối với giao phấn, cần chuẩn bị hoa hai cá thể cha mẹ Đối với cá thể cái, phải loại bỏ phận hoa không cần thiết để tránh phấn hoa từ Đối với cá thể đực, thu thập phấn hoa từ hoa trưởng thành Lấy phấn hoa: Sử dụng công cụ cọ que gỗ, lấy phấn hoa từ (genitor cái) chuyển đến nhụy đực (genitor đực) Đảm bảo phấn hoa truyền từ cá thể cha mẹ mong muốn Giao phấn: Chuyển phấn từ sang nhụy đực Có thể sử dụng túi lưới giấy nhôm để che phủ hoa ngăn chặn giao phấn ngẫu nhiên từ khác Gieo hạt: Gieo hạt từ hạt sau giao phấn vào vườn khu vực sản xuất riêng biệt Các hạt mang kết hợp ngẫu nhiên gen từ hai cá thể cha mẹ Phân loại F1: Đánh giá phân loại F1 dựa tính chất quan trọng Chọn 14 F1 có tính chất mong muốn để sử dụng làm genitor cho hệ Tạo hệ tiếp theo: Tiếp tục lai tạo hệ cách lai tạo F1 chọn với với chủng có tính chất mong muốn tương tự Quá trình tạo hệ F2, F3, F4 tiếp tục Chọn lọc đánh giá: Trong hệ, chọn lọc dựa tính chất quan trọng suất, kháng bệnh, chất lượng sản phẩm cá thể có tính chất mong muốn tạo Kiểm tra genotip (chỉ thị marker phân tử): Trong trình lai tạo chọn lọc, thị marker phân tử sử dụng để xác định gen cụ thể liên quan đến tính chất quan trọng Điều giúp tăng cường độ xác hiệu trình cải tiến giống 10 Kiểm tra thực địa: Các giống chọn tạo trình cải tiến cần kiểm tra thực địađể đánh giá hiệu suất tương thích với mơi trường trồng 11 Đồng giống: Khi giống đạt mức đồng mong muốn tính chất, quy trình cải tiến giống kết thúc giống cung cấp cho người trồng để sản xuất sử dụng => Tóm lại, quy trình cải tiến giống trường hợp giao phấn bao gồm việc chọn genitor, chuẩn bị hoa, lấy phấn hoa, giao phấn, gieo hạt, phân loại F1, tạo hệ tiếp theo, chọn lọc đánh giá, kiểm tra genotip, kiểm tra thực địa đồng giống Trong trình này, việc giao phấn tạo kết hợp ngẫu nhiên gen từ cá thể cha mẹ khác yếu tố quan trọng để tạo đa dạng genetik cải tiến giống giao phấn Qui trình sản xuất giống có ứng dụng cơng cụ Công nghệ sinh học Lựa chọn mục tiêu: Xác định mục tiêu cải tiến giống, ví dụ: tăng cường suất, tăng kháng bệnh, cải thiện chất lượng sản phẩm, nâng cao khả chịu hạn Thu thập khảo sát nguồn gen: Tiến hành thu thập nguồn gen có liên quan đến mục tiêu cải tiến từ nguồn tài nguyên thực vật sẵn có Điều bao gồm việc tìm kiếm nguồn gen chủng loài liên quan 15 Phân tích gen: Sử dụng cơng cụ Công nghệ sinh học PCR (Polymerase Chain Reaction) phân tích gen để xác định đặc điểm genetik mẫu thu thập Công cụ giúp xác định gen có liên quan đến tính chất mong muốn tạo sở thông tin gen cho việc chọn lọc lai tạo Lai tạo: Sử dụng phương pháp lai tạo để kết hợp tính chất mong muốn từ cá thể cha mẹ khác Công cụ Công nghệ sinh học kỹ thuật chuyển gen (genetic engineering) sử dụng để chuyển gen cụ thể từ loài vi khuẩn sang mục tiêu Đánh giá lựa chọn: Đánh giá lai có gen chuyển để xác định tính chất hiệu suất chúng Công cụ Công nghệ sinh học phân tích gen di truyền (genomic selection) phép xét nghiệm phân tử (molecular testing) sử dụng để đánh giá gen tính chất liên quan Tiến hành nhân giống: Sử dụng công nghệ nhân giống để tạo số lượng lớn có giống kiểm sốt tính đồng chúng Công cụ Công nghệ sinh học vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens vi khuẩn Rhizobium radiobacter (còn gọi Agrobacterium rhizogenes) sử dụng để chuyển gen vào mẹ Kiểm tra thực địa: Các giống trồng thử kiểm tra thực địa để đánh giá hiệu suất tương thích với môi trường trồng Công cụ Công nghệ sinh học cảm biến từ xa (remote sensing) hình ảnh vệ tinh sử dụng để giám sát đánh giá hiệu suất diện rộng Tiếp tục cải tiến: Dựa kết kiểm tra thực địa, tiếp tục cải tiến giống cách lai tạo chọn lọc hệ để cải thiện tính chất hiệu suất giống Đồng giống: Khi giống đạt mức đồng mong muốn tính chất, quy trình sản xuất giống kết thúc giống đượccung cấp cho người trồng để sản xuất sử dụng => Trong q trình cải tiến giống có ứng dụng cơng cụ Công nghệ sinh học, phương pháp kỹ thuật chuyển gen, phân tích gen, genotyping, genomic selection vi khuẩn 16 Agrobacterium tumefaciens sử dụng để tạo giống với tính chất mong muốn Công nghệ sinh học giúp tăng cường hiệu xác q trình lai tạo, đánh giá chọn lọc giống cây, đồng thời tạo giống có tính chất cải tiến kháng bệnh, tăng suất chịu hạn tốt => Tuy nhiên, q trình sản xuất giống ứng dụng cơng cụ Cơng nghệ sinh học địi hỏi cân nhắc cẩn thận tuân thủ quy định quy tắc quốc gia quốc tế liên quan đến an toàn sinh học quản lý chất thải 17