Phương pháp và quy trình chọn giống ở cây sinh sản vô tính học viện nông nghiệp việt nam

I ĐẶT VẤN ĐỀ Một thuộc tính đặc trưng hệ thống sống khả sinh sản Để đảm bảo tồn loài, sinh vật cố gắng tạo cá thể giống mình, để thay cá thể chết bệnh, già cỗi bị động vật khác ăn Tuy trình sinh sản khác lồi khác nói chung gồm hai dạng chủ yếu Sinh sản hữu tính sinh sản vơ tính Trong sinh sản vơ tính, có cá thể tham gia cách phân đôi, cách nẩy chồi, để tạo hai nhiều cá thể Phương pháp quy trình chọn tạo giống nhiều trồng sinh sản vơ tính tương đối giống Trước tiên, nhà chọn giống tạo Những nguyên lý áp dụng cho sinh sản hữu tính áp dụng cho sinh sản vơ tính, có khả sinh sản hữu tính Nhà chọn giống có tìm kiếm kiểu gen từ nguồn biến dị tự nhiên tạo quần thể phân ly hệ sinh sản từ hạt vơ tính chúng tiến hành chọn lọc dịng vơ tính Nhân giống vơ tính bảo đảm tính di truyền gia đình (dịng vơ tính) cố định thể từ đầu, khác xa với sinh sản đường hữu tính Tất sinh sản vơ tính giao phấn mẫn cảm với giao phối cận huyết Các cá thể dị hợp tử cao kiểu gen ưu tú coi tổ hợp ưu lai Do chọn dịng vơ tính nhanh hiệu biến động di truyền cố định ngay; khả tổ hợp chung lẫn khả tổ hợp riêng sử dụng hồn tồn chọn lọc có hiệu lực Hơn nữa, kiểu gen ưu tú xác định, trì dễ dàng, cấu trúc di truyền không bị phá vỡ khơng có q trình phân chia giảm nhiễm dung hợp giao tử II NỘI DUNG Khái niệm, phân loại, quy trình chọn giống sinh sản vơ tính 1.1 Khái niệm: Sinh sản vơ tính kiểu sinh sản khơng có kết hợp giao tử đực (Khơng có tái tổ hợp di truyền) Nhiều loài trồng quan trọng sinh sản dường vơ tính Có thể phân chia lồi sinh sản vơ tính thành nhóm :  Kết hạt bình thường nhân giống vơ tính: lồi trồng nhóm hoa, kết hình thành hạt bình thường sinh sản hữu tính khác, chúng nhân giống phương pháp vơ tính Ví dụ: số ăn  Kết hạt nhân vơ tính: lồi trồng nhóm hoa kết hạt điều kiện định (ví dụ :khoai lang)  Khơng hoa bất dục: lồi trồng nhóm khơng hoa khơng kết hạt, sinh sản vơ tính thơng qua phân (ví dụ:cây tỏi) 2.2 Phân loại a) Các dạng sinh sản vơ tính tự nhiên gồm: + Vơ phối: sinh sản vơ tính quan giống hạt (hạt hình thành khơng qua thụ tinh) Một dạng đặc biệt vô phối đa phôi có múi (Citrus spp.) + Chồi, thân ngầm: chuối, gừng, khoai sọ +Thân bò: Cây dâu tây, bạc hà + Củ: Khoai tây, thược dược b) Các dạng sinh sản vơ tính nhân tạo - Gié hành: tỏi tây - Cành giâm, hom: gồm có giâm cành, giâm , giâm chồi giâm rễ giâm cành tốc độ sinh sản nhanh hơn, hiệu tốt Ví dụ: Giam - Ghép : có múi, xồi, nhãn, táo tây, cao su - Tách cây: cỏ hoà thảo, thức ăn gia súc Phương pháp đơn giản, giữ tính ưu việt mẹ, rễ phát triển , dễ sống mọc nhanh Phương pháp thích hợp với lồi bụi có rễ chùm Tách để trồng Có phương pháp tách : + Đào lên, bỏ đất để lộ rễ, cắt rời phẫn rễ, từ mẹ , làm không ảnh hưởng đến mẹ , bảo vệ hoàn chỉnh rễ + Không đào hết mẹ lên mà đào bên cạnh cắt lấy đem trồng Các loại sau tách - Nuôi cấy in vitro (ni cấy mơ): Là q trình sản suất lượng lớn hoàn chỉnh từ phận, quan : chồi, mắt ngủ, vảy củ, thân mẹ ban đầu + Ưu điểm :  Có hệ số nhân cao  Có thể nhân giống quy mô công nghiệp  Chủ động giống sản suất  Tạo giống trồng bệnh + Nhược điểm:  Chi phí cao  Một số dễ bị biến dị  Không áp dụng tất đối tượng 2.3 Quy trình chọn giống sinh sản vơ tính: Bước Tạo nguồn biến dị di truyền (đột biến nhân tạo, lai) Bước Chọn dịng vơ tính từ hệ cái; đánh giá sơ bộ, đánh giá suất Bước Khảo nghiệm quốc gia Bước Công nhận phổ biến giống Nguồn biến dị di truyền sinh sản vô tính gồm: - Đột biến tự phát (đột biến mầm) - Đột biến nhân tạo (cảm ứng) mức hoàn chỉnh mức tế bào: Đột biến nhân tạo dạng đột biến người tạo tác nhân vật lý hóa học tác động vào thời điểm xác định, kiểu gen định nhằm gây đột biến theo ý muốn - Tái tổ hợp: phân tử ADN tạo thành từ hai hay nhiều trình tự ADN lồi sinh vật khác nhau.Lai dịng, giống ưu tú,lai xa Phương pháo chọn giống Nhiều sinh sản vơ tính có độ dị hợp tử cao đa bội thể, ví dụ, khoai tây, khoai lang, chuối, mía Giữa suất cá thể mức dị hợp tử có mối tương qn thuận Vì thế, mục tiêu tạo nguồn biên dị chọn tạo giống tăng đối đa tính dị hợp tử cá thể quần thể 2.1 Chọn dịng vơ tính Phương pháp đơn giản phân lập biến dị sẵn có quần thể giống sinh sản vơ tính Biến dị bao gồm quần thể hỗn hợp di truyền hay đột biến tự nhiên Dịng hố vật liệu ban đầu từ nhiều nguồn khác đánh giá dòng chọn dòng tốt Thời gian chọn cách thức cụ thể phụ thuộc vào loại trồng: hàng năm hay lâu năm Năm thứ (Giai đoạn 1): Gieo trồng quần thể dịng vơ tính Kiểm tra, đánh giá đặc điểm cần cải tiến suốt vụ gieo trồng, đặc biệt giai đoạn quan trọng trình sinh trưởng Dựa vào kiểu hình chọn mong muốn đặc điểm hình thái, khả sinh trưởng, kháng bệnh, vv Thu hoạch riêng chọn, ghi chép suất phân tích chất lượng sản phẩm Loại bỏ không đạt yêu cầu suất chất lượng Những dịng giữ lại ghi nhãn cẩn thận Năm thứ (giai đoạn 2): Trồng hệ dòng chọn đánh năm trước Chọn lọc số dịng tốt Năm thứ (giai đoạn 3): Tiến hành khảo nghiệm suất sơ với giống đối chứng Ghi chép suất, chất lượng, tỉ lệ bệnh Giữ lại dòng tốt Năm thứ 4-7 (giai đoạn 4): Tiến hành khảo nghiệm nhiều điểm để khẳng định tính ưu việt dịng Năm thư 8-10 (giai đoạn 5): Nhân dòng tốt nhất, khảo nghiệm rộng, công nhận giống đưa vào sản xuất 2.2 Xử lí đột biến Đột biến điểm điều kiện hiếm, xảy với tần số thấp Sinh trưởng giống vơ tính gồm hàng tỉ lần phân chia tế bào khả xảy đột biến không thấp Xử lý đột biến nhân tạo để tăng tần số đột biến có lợi, biến dị xơ ma Đột biến đỉnh sinh trưởng hình thành biến đổi lâu dài Biến đổi tạo thể khảm biến dị mầm Mắt cành ghép tách từ cành đột biến trở thành dịng vơ tính Q trình phân lập đột biến chọn lọc thể đột biến sinh sản vơ tính đề cập chương Ở loài cảnh, đột biến tự nhiên nhân tạo sử dụng làm giống 2.3 Phương pháp lai Phương pháp chọn giống hiệu sinh sản vơ tính phương pháp lai Đó lai bố mẹ (có nhiều tính trạng mong muốn) dị hợp tử chọn lọc đời F1 hệ vơ tính với mục đích phân lập hay số dạng phân ly tốt Khi hệ chọn lọc tăng dần số gia đình vơ tính giảm đi, số gia đình tăng lên cuối số gia đình với số cá thể lớn khảo nghiệm trở thành giống Chọn bố mẹ :Chọn bố mẹ khâu định để tạo hệ phân ly có nhiều tính trạng mong muốn Thông thường việc lựa chọn bố mẹ dựa vào nguồn thông tin khác a.Thông tin kiểu gen bố mẹ liên quan tới tính trạng biết kiểm sốt di truyền b Thơng tin kiểu hình bố mẹ: bố mẹ lai với cho điểm yếu bố mẹ bù lại bố mẹ c Thông tin khác bố mẹ về: - Nguồn gốc địa lý - Gia phả - Giá trị tập hợp tính trạng d Thơng tin tiềm làm bố mẹ (khả kết hợp) e Thông tin suất hệ đầu từ tổ hợp mà bố mẹ tham gia Ở số trồng chọn tổ hợp có triển vọng nhà chọn giống cần xem xét phả hệ bố mẹ Thông tin gia phả định lượng thơng qua hệ số cận huyết cặp bố mẹ Lai dịng vơ tính có kiểu hình mong muốn khơng có quan hệ họ hàng phương pháp tốt để tạo gia đình dị hợp tử đa dạng di truyền Đối với tính trạng nơng học tính trạng hình thái khác bố mẹ định lượng cách tính khoảng cách Ơ clit số liệu sinh hoá thị phân tử thước đo giống hay khác kiểu gen i j sử dụng: Gsij = 2Nij NiNj Trong Nij = số băng có hai bố mẹ i j Ni = số băng có bố mẹ i Nj số băng có bố mẹ j * Chọn dịng vơ tính Giai đoạn chọn lọc 1: Gieo hạt trồng vườn chọn lọc Mỗi tổ hợp gieo riêng Mỗi kiểu gen Vì số lượng thường lớn (5000-20.000 con) nên đánh giá trực quan cảm nhận chung suất phận kinh tế, khả chống chịu, hay tính trạng cần cải tiến Giai đoạn chọn lọc 2: Mỗi dịng đời vơ tính thứ trồng thành hàng 5-15 (phụthuộc vào trồng) với khoảng cách bình thường, khơng lặp lại Sơ đồ thí nghiệm sơ đồ ngẫu nhiên hoàn toàn Trên ruộng chọn dòng trồng xen kẽ giống tiêu chuẩn bố mẹ để tạo điều kiện so sánh Giai đoạn chọn lọc 3: Các dịng vơ tính “sống sót” qua giai đoạn chọn lọc nhân lên, dòng 60 -100 cá thể Mỗi dòng trồng ô (2 lần lặp lại); bố mẹ dùng làm đối chứng Sơ đồ thí nghiệm phải bố trí cho giảm thiểu cạnh tranh Những dòng xác định kiểu gen tốt chuyển sang giai đoạn chọn lọc Chúng nhân lên với số lượng cá thể dòng lớn Giai đoạn chọn lọc 4: Vào thời điểm số lượng dòng giảm đáng kể, số dịng tăng lên đủ để thí nghiệm lặp lại nhiều lần Sơ đồ thí nghiệm khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh 3-4 lần lặp lại Giống thương phẩm tốt dùng làm đối chứng Thí nghiệm đánh giá tiến hành vụ; đào thải dòng ổn định Giai đoạn chọn lọc 5: Chỉ dịng tốt chuyển sang thí nghiệm khảo nghiệm nhiều ñiểm khoảng vụ; điểm thí nghiệm lặp lại địa điểm phải ñại diện cho vùng mục tiêu giống đến giống thương phẩm làm đối chứng để so sánh Khi chọn cần lưu ý tính ổn định suất qua nhiều vụ Chọn lọc dòng tốt để gửi công nhận giống 2.4 Chọn giống sinh sản vô phối Cây sinh sản vô phối sinh sản hạt hình thành khơng qua q trình thụ tinh hay vơ tính Trong tự nhiên, tượng vơ phối phổ biến, không thường xuyên; vô phối xảy 10% họ thực vật có hoa 1% 40.000 lồi Phổ biến họ hịa thảo, họ hoa hồng số ăn cam qt, xồi Đặc điểm sinh sản vơ phối Sinh sản vô phối ảnh hưởng tới phát sinh đại bào tử phát sinh đại giao tử, khơng ảnh hưởng tới q trình hình thành hạt phấn Phân chia giảm nhiễm xảy bình thường hạt phấn có sức sống Có hai dạng sinh sản vô phối: Sinh sản vô phối bắt buộc không bắt buộc Ở sinh sản vô phối bắt buộc 100 % hệ giống mẹ Ngược lại, sinh sản vô phối không bắt buộc phần hệ tạo thành giảm nhiễm bình thường và/hoặc thu tinh bình thường tế bào trứng Trong thực tế phần lớn dạng sinh sản vô phối không bắt buộc Thành công đáng ý thức ăn gia súc sinh sản vô phối cỏ Brachiaria Panicum châu Mỹ La tinh sinh sản vô phối không bắt buộc Một đặc điểm chung thể vô phối hoang dại đa bội thể, mà phần lớn chúng tứ bội thể Kiểm soát di truyền ưu điểm sinh sản vô phối Nghiên cứu chế di truyền chế vô phối cơng việc khó thực khó tạo lai quần thể phân ly cần thiết Tuy nhiên nghiên cứu kết luận vô phối di truyền kiểu tính trạng chất lượng.Chuyển sinh sản vơ phối vào chương trình chọn giống có số ưu điểm Nếu gen kiểm sốt vơ phối chuyển vào lồi hữu tính, tất nguồn gen lồi có khả bố mẹ lai Kiểu gen thể vô phối cố định hệ F1, sức sống lai không bị qua giảm chi phí sản xuất hạt lai Người nơng dân giữ giống lai mà khơng phải mua hạt F1 hàng năm.Việc trì kiểu gen ưu tú đơn giản hiệu mà không cần phải cách ly Gieo trồng hạt vơ phối có nhiều ưu điểm so với củ giống Chẳng hạn khoai tây giảm chi phí sản xuất giống, bảo quản, vận chuyển lây lan bệnh hại, đặc biệt bệnh virut, bệnh dễ truyền qua củ giống Phương pháp chọn giống Trước lập kế hoạch thiết kế phương pháp chọn giống điều cần thiết phải làm xác định thể vô phối cách đánh giá hệ từ hạt thụ phấn tự do, quan sát tế bào Chẳng hạn, tỉ lệ đồng giống mẹ từ cá thể biểu thị mức độ vô phối Quan sát tế bào học giám định nhanh Vì vậy, tạo nguồn biến di di truyền công việc chủ yếu nhà chọn giống, đặc biệt thể vô phối bắt buộc Muốn phải tạo mức độ định sinh sản hữu tính để thực tái tổ hợp gen từ hay nhiều bố mẹ khác từ tự thụ phấn Vô phối bắt buộc Cây vô phối bắt buộc sinh sản đường vô phối chương trình chọn giống sử dụng làm mẹ Ở sinh sản vơ phối q trình phát sinh tiểu bào tử tạo giao tử đực giảm nhiễm bình thường Để sử dụng chương trình chọn giống sinh sản vơ phối cần có độ hữu dục hạt phấn mức độ định a) Quy trình chọn giống tổng qt lồi thức ăn gia súc trình bày sơ đồ đây: Thu thập vật liệu ban đầu (nguồn gen) Hữu tính x Vơ phơi bắt F1 Cây hữu tính 1.Sử dụng chọn lai với vô phối khác 2.Loại bỏ không chọn Cây vơ phối Chọn kiểu hình tốt Gieo lai thí nghiệm lặp lại Phổ biến giống vơ phối Sơ đồ chọn giống tổng quát thức ăn gia súc vô phối (gen trội) b)Sơ đồ chọn giống Cenchrrus cilliaris, Quy trình lặp lại sử dụng S2 F2 Dịng hữu tính Vơ phối x Hữu tính Tự thụ S1 Hữu tính Con lai F1 Vô phối S2 Vô phối Giống Hữu tính F2 Sơ đồ chọn giống cỏ CenChrus cillaris Vô phối không bắt buộc Đối với sinh sản vơ phối khơng bắt buộc, Panicums quy trình chọn giống tiến hành sau: Cây vô phối x Câu hữu tính *Cây vơ phối tính Cây trung gian Vô phối x Hữu *Cây vô phối Cây trung gian Cây hữu tính Sơ đồ chọn giống vơ phối khơng bắt buộc 2.5 Chọn giống có củ Mục đích phương pháp tạo quần thể có di truyền rộng trì tiến chọn giống lâu dài Với chu kỳ chọn lọc quần thể ñược cải tiến, tần số gen có lợi quần thể tăng lên Hệ thống chọn lọc chu kỳ khép kín hoạc mở tuỳ thuộc vào mục tiêu chọn giống nguồn gen sẵn có 4-20 bố mẹ, Giao phối với Thế hệ 1,2,3 (không chọn lọc) Thế hệ (bắt đầu chọn lọc) Tạo quần thể nhỏ, chọn lọc theo mục tiêu chọn giống 500 Thụ phấn nhờ côn trùng khu cách ly 500 cây- thụ phấn nhờ côn trùng khu cách ly 500 cây- tiếp tục Sơ đồ chọn lọc chu kỳ khoai lang *Quy trình chọn giống khoai tây Vụ (Năm) Số Số củ/ dịng Quy trình Con/số dịng 25000 Gieotrongchậu/khay; chọn tiacủn gang 1-3 cm 8000 Trồng vườn chọn giống, kiểu cây, dạng củ, độ sâu mắt củ 1000 4-5 Kiểu cây, thời gian sinh trởng, bệnh, hàm lượng tinh bột 150 10-20 Đánh giá suất ô nhỏ, khả kháng bệnh, khả thích ứng 50 40-100 Đánh giá suất, kháng bệnh, chất lượng 8-10 100-150 Đánh giá suất, kháng bệnh, chất lượng 400 Đánh giá suất, kháng bệnh, chất lượng ðánh giá suất, kháng bệnh, chất lượng 600I ðánh giá suất, kháng bệnh, chất lượng 9-10 1500 Khảo nghiệm III KẾT LUẬN Phương pháp quy trình chọn giống sinh sản vơ tính áp dụng phổ biến nay, đem lại hiệu suất cao Tài liệu tham khảo 1.http://www.tailieunongnghiep.info/load/nong_hoc/bai_giang/chon_giong_oa_cau _sinh_san_vo_tinh/9-1-0-547 Giáo trình chọn giống trồng, PGS.TS Vũ Đình Hồ (chủ biên), PGS.TS Nguyễn Văn Hoan , TS Vũ Văn Liệt, NXB Nông Nghiệp http://vuihoc24h.vn/baiviet/10194-Sinh-hoc-lop-11-bai-40-Sinh-san-vo-tinh-othuc-vat.html http://www.cadasa.vn/khoi-lop-11/ly-thuyet-sinh-san-vo-tinh-o-thuc-vat.aspx ... với sinh sản vô phối không bắt buộc, Panicums quy trình chọn giống tiến hành sau: Cây vơ phối x Câu hữu tính *Cây vơ phối tính Cây trung gian Vơ phối x Hữu *Cây vơ phối Cây trung gian Cây hữu tính. .. dạng sinh sản vơ phối: Sinh sản vô phối bắt buộc không bắt buộc Ở sinh sản vô phối bắt buộc 100 % hệ giống mẹ Ngược lại, sinh sản vô phối không bắt buộc phần hệ tạo thành giảm nhiễm bình thường và/ hoặc... sinh sản đường vơ phối chương trình chọn giống sử dụng làm mẹ Ở sinh sản vơ phối q trình phát sinh tiểu bào tử tạo giao tử đực giảm nhiễm bình thường Để sử dụng chương trình chọn giống sinh sản