Considering theprime importance of plants,humanbeinghavelongbeenconcerned withdeveloping plant types better suited tosatisfyingtheirneeds.Advanced technology:- Molecular markers- Marker-
General Introduction: Giới thiệu chung: - Plant breeding is the science of applying genetic principles to create or manipulate important traits in plants for humanuse - Plant breeders increase the economic valueof plants,whetherthrough yield increases, quality improvements, introducingresistance genes, or other traits important for consumptionorcommercialization - Human being is almost dependent on plants for his foodandall otherneeds.Plants are major source directly or indirectly of most food, fodder clothing,fuel,drugs etc Considering the prime importance of plants, humanbeinghavelongbeenconcerned with developing plant types better suited to satisfyingtheirneeds Nhân giống trồng khoa học áp dụng nguyên tắc di truyền để tạo điều chỉnh tính trạng quan trọng thực vật để sử dụng cho người Advanced technology: - Molecular markers - Marker-assisted selection - DNA sequencing - Plant genomic analysis - Bioinformatics - Microarray analysis - Primer design - Plant transformation Các nhà tạo giống trồng làm tăng giá trị kinh tế trồng, cho dù thông qua tăng suất, cải thiện chất lượng, đưa vào gen kháng bệnh hay đặc tính quan trọng khác cho tiêu dùng thương mại hóa Con người phụ thuộc vào thực vật để cung cấp thực phẩm nhu cầu khác Thực vật nguồn trực tiếp gián tiếp hầu hết loại thực phẩm, quần áo thức ăn gia súc, nhiên liệu, thuốc, v.v Xét đến tầm quan trọng hàng đầu thực vật, người từ lâu quan tâm đến việc phát triển loại thực vật phù hợp để đáp ứng nhu cầu họ Công nghệ tiên tiến: Dấu hiệu phân tử Lựa chọn hỗ trợ điểm đánh dấu xét nghiệm DNA Phân tích gen thực vật Tin sinh học Phân tích vi mơ Thiết kế sơn lót History and development of plant breeding: Gathering wild plants for food and farming (About 10,000 years ago) -> Selecting desired traits, breeding naturally (In the 1700s - 1800s) > Mendelian inheritance, quantitative genetics, polyploidy, tissue culture (In the 1900s) -> Gene separation, gene transfer, and hybridization with the help of molecular markers (In the 2000s) Chuyển đổi thực vật Lịch sử phát triển chăn nuôi trồng: Thu thập thực vật hoang dã để làm thực phẩm trồng trọt (Khoảng 10.000 năm trước) -> Chọn lọc tính trạng mong muốn, nhân giống tự nhiên (Vào năm 1700 - 1800) -> Di truyền Mendel, di truyền định lượng, đa bội, nuôi cấy mô (Vào năm 1900) -> Tách gen, chuyển gen lai tạo với trợ giúp dấu phân tử (Vào năm 2000) Identification of Diseases on Vegetables: Tomato diseases Bacterial diseases: soft rot, black rot, xanthomonas leaf spot Fungal diseases: fusarium wilt, gummy stem blight, downy mildew, anthracnose, powdery mildew Nematode diseases: Root knot Viral diseases: 4.1 Aphid transmitted: Cucumber mosaic, watermelon mosaic, zucchini mosaic 4.2 Bettle transmitted: Squash mosaic Breeding plant varieties using traditional methods: Concept: Cross-breeding is the pollination between a plant and a mother plant with different genetics to create new hybrid combinations Self-pollinating plants have structural characteristics and flowering habits suitable for self-pollination such as bisexual flowers, male stamens and female pistils in the same flower, stamens and pistils ripen simultaneously, and stamens and pistils are preserved Closely protected by other flower organs, preventing external pollination, flowers are small and have little color or flavor Xác định bệnh rau: Bệnh cà chua Bệnh vi khuẩn: thối mềm, thối đen, đốm xanthomonas Bệnh nấm: bệnh héo fusarium, bệnh bạc lá, bệnh sương mai, bệnh thán thư, bệnh phấn trắng Bệnh tuyến trùng: Nút rễ Bệnh virus: 4.1 Rệp truyền: Khảm dưa chuột, khảm dưa hấu, khảm bí xanh 4.2 Bettle truyền: Khảm bí Nhân giống trồng theo phương pháp truyền thống: Khái niệm: Lai giống thụ phấn trồng với mẹ có kiểu gen khác để tạo tổ hợp lai Cây tự thụ phấn có đặc điểm cấu tạo tập tính hoa thích hợp cho trình tự thụ phấn hoa lưỡng tính, nhị đực nhụy hoa, nhị nhụy chín đồng thời, nhị nhụy bảo tồn Được quan hoa khác bảo vệ chặt chẽ, ngăn cản thụ phấn từ bên ngồi, hoa nhỏ, màu sắc hương vị Rate of homozygosity across generations in self-pollinated plants: Kiểu gene Thế hệ AA Aa - 1 ¼ 2/4 3/8 2/8 7/16 2/16 15/32 2/32 10 1023/2048 2/2048 N (2 -1)/2 n 2/2 n+1 (2 -1)/ 1/2 n =1/2 n n+1 n n+1 Steps in breeding for self-pollinated plants: Income from genetic material Create genetic variation: Hybrid, mutation, polyploidy, gene transfer (cell technology) Selective Evaluate Testing Recognition of new varieties Pure – line selection (Chọn lọc dòng thuần) Source of seeds Choose a random particle size Pure line number 19 or pure line number Crossed varieties Parental selection and crossbreeding (Chọn lọc hạt đời sau) P1 x P2 (Parental selection and crossbreeding) F1 (Planting F1) F2 (Plant F2, randomly select seed from each plant to plant in F3) F3 (Selective as F2) F4 (Select as F3) F5 (Select individual, collect separately for pedigree) F6 (Plants selected at F5 are sown into lines to select the best line) F7 (Evaluation of elite lines by PYT experiment) F8 (Evaluate productivity in repeated controlled experiments to determine promising lines) Thu nhập từ vật liệu di truyền Tạo biến dị di truyền: Lai, đột biến, đa bội, chuyển gen (công nghệ tế bào) chọn lọc Đánh giá Kiểm tra Công nhận giống Pure – lựa chọn dòng (Chọn lọc dòng tĩnh) Nguồn hạt giống Chọn kích thước hạt ngẫu nhiên Dòng số 19 dòng số Lai giống Chọn lọc lai giống (Chọn lọc hạt đời sau) P1 x P2 (Chọn lọc lai giống bố mẹ) F1 (Trồng F1) F2 (Cây F2, chọn ngẫu nhiên hạt để trồng vào F3) F3 (Chọn lọc F2) F4 (Chọn F3) F5 (Chọn cá thể, thu thập riêng cho phả hệ) F6 (Cây chọn F5 gieo thành dòng để chọn dòng tốt nhất) F7 (Đánh giá dịng ưu tú thí nghiệm PYT) F8 (Đánh giá suất qua thí nghiệm đối chứng lặp lặp lại để xác định dịng có triển vọng) Backcross (Lai lại) Ví dụ: Giống A x Giống B lai F1 x giống A BC1F1 x giống A BC2F1 BCnF1 Các bước nhân giống tự thụ phấn: Hybrid self-pollination along lines (Lai tự thụ theo dòng) Pedigree selection method based on molecular markers (Phương pháp chọn lọc phả hệ dựa marker phân tử) Pedigree Method (Phương pháp Phả hệ) P1 x P2 F1 F2 (Phenotypic purification) F3 (Plants are grown in lines to select individuals) F4 (Plant selective families) F5 F6 (Preliminary comparison experiment) F7 (Productivity experiment) F8-F12 (Multi-environment experiments, seed production registration and seed release) Marker Assisted Selection (Phương pháp chọn lọc hệ đầu dựa vào marker) P1 x P2 F1 F2 (MAS) F3 (Only the elite F3 line is grown in the field) F4 (Plant selective families) F5 (Select pedigrees in the necessary regions) F6 F7 F8-F12 (Multi-environment experiments, seed production registration and seed release) Vegetable Breeding - science of altering the genetic pattern of vegetable crops, new varieties, uniformity of produce for better marketability, adaptation to new areas, greater resistance to diseases and insects, greater yield of useful parts,better nutritional content of edible parts, and greater physiological efficiency Traditionally, genetic engineering phân tử (Phương pháp chọn lọc phải hệ thống phân tử thị phân tử) Phương pháp phả hệ (Phương pháp Phả hệ) P1 x P2 F1 F2 (Thanh lọc kiểu hình) F3 (Cây trồng theo dịng chọn lọc cá thể) F4 (Họ thực vật chọn lọc) F5 F6 (Thí nghiệm so sánh sơ bộ) F7 (Thử nghiệm suất) F8-F12 (Thí nghiệm đa mơi trường, đăng ký sản xuất hạt giống xuất xưởng hạt giống) Marker Assisted Selection (Phương pháp chọn lọc hệ đầu dựa vào điểm đánh dấu) P1 x P2 F1 F2 (MAS) F3 (Chỉ có dịng F3 ưu tú trồng đồng ruộng) F4 (Họ thực vật chọn lọc) F5 (Chọn phả hệ vùng cần thiết) F6 F7 F8-F12 (Thí nghiệm đa môi trường, đăng ký sản xuất hạt giống xuất xưởng hạt giống) Nhân giống rau - khoa học thay đổi mơ hình di truyền rau, giống mới, tính đồng sản phẩm để tiếp thị tốt hơn, thích ứng với khu vực mới, khả kháng bệnh côn trùng cao hơn, suất cao phận hữu ích, hàm lượng dinh dưỡng tốt phận ăn nhiều hiệu sinh lý Theo truyền thống, kỹ thuật di truyền Lai tự thụ phấn dọc dòng (Lai tự thụ phấn theo dòng) Some methods of improving plant varieties applied in variety improvement in Vietnam and the world: Phương pháp chọn lọc phả hệ dựa thị Outcrossing and methods of creating homologous chromosomes Phương pháp cứu phôi lúa Embryo rescue method in rice vi nhân giống Micropropagation Lựa chọn hỗ trợ phân tử: Molecular Assisted Selection: Lựa chọn hỗ trợ điểm đánh dấu sử dụng điểm đánh dấu phân tử liên kết chặt chẽ với locus mục tiêu để thay việc lựa chọn để đánh giá kiểu hình Marker assisted selection is to use molecular markers closely linked to the target locus to replace selection for phenotypic evaluation Example: Gn1a, is a gene for cytokinin oxidase Reduced expression of OsCKX2 causes cytokinin accumulation in inflorescence, enhanced grain yield Once we find a marker linked to our trait of interest we can use this marker to make selections rather than screen all of the plants for disease resistance Advantage: Lợi thế: Especially with traits that are difficult to evaluate and select for Can save time and resources Đặc biệt với đặc điểm khó đánh giá lựa chọn Có thể tiết kiệm thời gian nguồn lực Select the desired gene right in the early stages of plant development Not affected or changed environmental conditions Ví dụ: Gn1a, gen mã hóa cytokinin oxidase Giảm biểu OsCKX2 làm tích lũy cytokinin phát hoa, nâng cao suất hạt Khi chúng tơi tìm thấy điểm đánh dấu liên quan đến đặc điểm quan tâm chúng tơi, chúng tơi sử dụng điểm đánh dấu để thực lựa chọn thay sàng lọc tất khả kháng bệnh by external Distinguishing homozygous or heterozygous genotypes Disadvantage/Potential: MAS may be more expensive than conventional techniques, especially for startup expenses and labor costs Recombination between the marker and the gene of interest may occur, leading to false positives.Một số phương pháp cải tiến giống trồng áp dụng cải tiến giống Việt Nam giới: Lai xa phương pháp tạo nhiễm sắc thể tương đồng Chọn gen mong muốn giai đoạn đầu phát triển Không bị ảnh hưởng hay thay đổi điều kiện môi trường bên Phân biệt kiểu gen đồng hợp tử dị hợp tử Nhược điểm/Tiềm năng: MAS đắt kỹ thuật thơng thường, đặc biệt chi phí khởi động chi phí lao động Sự tái tổ hợp chất đánh dấu gen quan tâm xảy ra, dẫn đến kết dương tính giả