Chọn lọc ở cây tự thụ phấn

• Cây tự thụ phấn có đặc điểm cấu tạo và đặc tính thích nghi của hoa hoàn toàn phù hợp với sự tự thụ phấn: • hoa thường là lưỡng tính, nhị đực và nhuỵ cái trong cùng một hoa, • hoa đư

CHƯƠNG V LAI TẠO GIỐNG VÀ PHƯƠNG PHÁP CHỌN LỌC Ở

CÂY TỰ THỤ PHẤN

Chọn tạo giống ở cây tự thụ phấn

• Chọn lọc

• Lai tạo giống

• Đột biến, đa bội thể

• Chuyển gen

5.1 Đặ đ ể c i m cõy t th ph n ự ụ ấ

5.1.1 Đặc điểm sinh học.

• Cây tự thụ phấn có đặc điểm cấu tạo và đặc tính thích nghi

của hoa hoàn toàn phù hợp với sự tự thụ phấn:

• hoa thường là lưỡng tính, nhị đực và nhuỵ cái trong cùng

một hoa,

• hoa được bảo vệ rất kỹ,

• thời gian nở của một hoa rất ngắn (thời gian nở hoa của lúa

là 30' ),

• hoa nhỏ và ít có màu sắc, mùi vị, nhị và nhuỵ thường chênh

lệch nhau.

4

Các loài cây tự thụ phấn

• 1- Lúa mì ( Triticumaesticum ).

• 2- Đại mạch ( Hordeum Vulgare ).

• 3- Kê ( Setariaitalica

• 4- Yến mạch ( Avena Sativa )

• 5- Lúa ( gạo ) ( Oryza Sativa )

• 6- Đậu Hà lan ( Pisum Sativum )

• 7- Lạc ( Arachis hypope )

• 8- Đậu xanh ( Vigna radiata )

• 9- Đậu tương ( Glicine max )

• 10- Đậu ván ( Dolichos Lanlab )

• 11- Đậu leo ( Lenesculata )

• 12- Đay ( Corchorus Capsularis)

• 13- Cà chua ( Lycopersicon esculentum )

• 14- Xa lát ( Lactuca Sativa )

• 15- ớt ( Capsicum annum )

• 16- Cam quýt ( Citrus)

• 17- Đào ( Prunus peach )

5.1.2 Cấu trúc di truyền của quần thể cây tự thụ phấn

8

5.1.3 Hiện tượng bất dục đực, tự bất hợp

và sinh sản vô phối ở cây tự thụ phấn

(Được trình bày chi tiết trong chương ưu thế lai)

• Hiện tượng tự bất hợp

–Tự bất hợp giao tử

–Tự bất hợp bào tử

• Hiện tượng sinh sản vô phối

• Sinh sản vô phối giao tử

–Vô giao

–Phôi bất định

5.2 Lai tạo giống ở cõy tự phấn

5.3.1 Khái niệm v nghĩa à

–Lai giống cây trồng là một phương pháp chọn tạo

giống rất quan trọng và phổ biến , mặc dù ngày nay khoa học công nghệ có nhiều kỹ thuật hiện đại nhưng lai vẫn giữ một vị trí vô cùng quan trọng vì:

–Đơn giản, không cần thiết bị đạivà chi phí thấp

–Định hướng được chương trình chọn tạo giống

• Khái niệm:

Lai là phương pháp nhằm kết hợp các đặc điểm tốt của bố mẹ vào con lai bănngf tái tổ hợp kiểu gen của bố mẹ.

• Lai là tạo biến dị tổ hợp chọn lọc để tạo thành giống mới

• Lai là sự giao phối của 2 hay nhiều dạng bố mẹ khác nhau tạo ra thế hệ mới

trong loài

• Đặc điểm của cây lai

–Cây lai có tính di truyền phức tạp

–Cây lai có mức độ biến di lớn

–Cây lai có sứ sống khoẻ

• ý nghĩa:

–Đóng góp cho sản xuất giống năng suất cao , phẩm chất tốt và chống chịu với điều kiện bất thuận, sâu bệnh

–Dễ làm, chắc chắn nên được sử dụng rộng rãi

–Có thể định hướng trong quá trình tạo giống

–Tạo ra sự đa dạng loài giống phục vụ nhu cầu của con người

5.3.2 Cơ sở lý luận

1 Quá trình thụ phấn thụ tinh tái tạo cơ thể

lưỡng bội

2 Lai tạo biến dị tổ hơp

5.3.3 Các phương pháp lai

1)Lai đơn giản( single cross)

• Là lai giữa hai giống, dòng , dòng tự phối hay cá thể có

đặc điểm khác nhau nhằm tổ hợp những đặc điểm tốt của chúng vào con lai

• Công thức

• A x B

2) Lai thuận nghịch (Reciprocal cross)

• Lai thuận nghịch là trong trường hợp này làm bố trường

3) Lai trë l¹i ( Back cross)

4) Lai håi quy(Consecvatative cross)

5) Lai đỉnh ( Top cross)

• Để xác định khả năng phối hợp chung nhằm loại bỏ

những dòng , giống không có khả năng phối hợp.

• Các dòng , giống đêm thử làm bố lai với 1 2 mẹ là vật –

liệu thử

• Vật liệu thử (Tester) có phổ di truyền rộng

• Giữa các dòng , giống thử và Tester tạo thành các cặp

lai đơn

6)Luân giao Lai Dialell

• Lai dialen còn gọi là lai luân phiên

• Tất cả các dòng, giống tham gia lai đem lai luân phiên

với nhau từng đôi một cả chiều thuận và chiều nghịch

• Lai Dialen là phépp lai phân tích để đánh giá khả nang

phối hợp riệng giữa các dòng, giống

7) Lai nhiều bố mẹ

24

5.3.4 Nguyên tắc chọn cặp bố mẹ để lai

• Chọn cặp bố mẹ để lai rất quan trọng nó quyết

định thành công của công tác lai đảm bảo

–Khả năng kết hợp

–Khả năng tạo ra con cái tốt

–Khả năng truyền đạt tính trạng tốt của

bố mẹ vào con lai

• Nên chọn bố mẹ theo những nguyên tác sau:

–Khi chọn loại hình sinh thái nên chọn giống địa phương vì nó có khả năng thích nghi cao, ổn định năng suất và

khả năng truyền đạt di truyền mạnh

–Muốn thành công trong chọn bố mẹ về loại hình sinh thái cần

–Nguồn vật liệu sinh thái phong phú

–Bố mẹ phải được nghien cứu kỹ và khoa học

–Sô lượng tổ hợp lai lớn

–Phương pháp chọn lọc cá thể đúng

• Nguyên tắc 2 :

• Chọn cặp bố mẹ căn cứ vào năng suất và yếu tố cấu thành

năng suất

• Năng suất là tổ hợp nhiều tính trạng số lượng khi chon cần

• Nguyên tắc 3: Chọn cặp bố mẹ căn cứ vào gia đoạn phát dục

• Nguyên tắc 4 : Chọn cặp bố mẹ dựa trên khả năng chống chịu

• Bố mẹ khác nhau và bổ khuyết cho nhau về khả năng chống

chịu

• Phổ chống chịu rộng với các nòi sinh lý khác nhau

• Sự khác nhau về khả nang chống chịu ngang

• Nguyên tắc 5 : Chon bố mẹ để bổ xung những tính

trạng cần thiết

• Phổ thích ứng với các điều kiẹn sinh thái khác nhau

• Bổ xung giữa chất lượng vànang suất

• Nguyên tắc 6: Chọn cặp bố mẹ kh lai xa

–Cây dại thường chiếm ưu thế nên chọn cây trồng làm mẹ

• Nguyên tắc 7: Chọn cặp bố mẹ đối với cây có củ

– Cần quan tâm đến động thái sinh trưởng thân lá,

động táhi khác nhau cho kết quả khác nhau

5.3.5 Kỹ thuật lai hữu tính

• Cấu tạo hoa

• Thời gian sống của phân và nhuỵ

• Phương thức thụ phấn

• Thụ phấn cưỡng bức là con người lấy phân bố thụ cho mẹ

ChuÈn bÞ c©y lai

Khử đực ở lúa

Khử đực ở cà chua

• Chú ý :

–Vệ sinh bằng cồn dụng cụ khử đực trước

và sau khi khử đực

–Thời gian khử đực do thời gian nở hoa của

loài cây đó quyết định thường vào buổi

sáng

–Quan sát bao phấn màu xanh vàng là

khi phấn chín

–Sau khi khử đực phải đeo thẻ ghi rõ

giống, ngày khử, người khử đực

Thụ phấn và cách ly

• Với cây tụ thụ phấn

–Thời gian thụ phấn thường vào buổi sáng

–Tốt nhất vàothời gian nở hoa trong ngày của loài đó –Thu thập bao phấn đã chín

–Đưa bao phấn lên đầu nhuỵ bóp vỡ bao phấn

–Dùng bút lông đưa phấn lên đầu nhuỵ

–Dung hoa đực tung phân lên những ho cái đa khử đực

Thô phÊn ë cµ chua

Thô phÊn ë lóa

5.4 LAI XA

Những ứng dụng của lai xa

• Lai xa là lai giữa hai loài cùng một chi (lai khác loài) hoặc lai

giữa hai loài thuộc hai chi khác nhau (lai khác chi)

• Lai xa nhằm chuyển các gen có ích từ loài này sang loại

khác, đặc biệt khi những tính trạng cần cải tiến không có ở loài trồng trọt Lợi ích cụ thể của lai xa gồm (Briggs và

Knowles, 1967):

• Chuyển gen mong muốn từ loài tổ tiên hoang dại hay loài

hoặc chi có quan hệ họ hàng sang các giống cây trồng,

• Tận dụng sức sống con lai ở những loài nhất định, ví dụ như con lai khác loài ở bông; các loài cây thức ăn gia súc, như con lai giữa cao lương và cỏ Sudan; cây sinh sản vô tính như mía và khoai tây.

• Tạo ra các loài đa bội khác nguồn mới, như triticale

• Xác định mối quan hệ tiến hoá giữa các loài

Khó khăn cây lai không kết hạt

Khó khăn con lai không kết hạt

Khó khăn Giải pháp khắc phục

Cây sinh trưởng phát

triển không bình thường

Kéo dài thời gian sinh trưởng

5.5 Các phương pháp chọn lọc ở cây

tự thụ phấn

5.4.1 Chọn lọc hỗn hợp

– Đặc điểm của chọn lọc hỗn hợp là:

• Đào thải hay chọn lọc các cá thể riêng rẽ dựa

vào giá trị kiểu hình của tính trạng cần cải tiến.

• Thế hệ con của cây được chọn trồng thành

hỗn hợp

• Nếu tỉ lệ cây được chọn lọc tương đối nhỏ,

gọi là phương pháp chọn lọc hỗn hợp dương

tính; nếu tỉ lệ cây bị đào thải nhỏ gọi là

Chọn hỗn hợp một lần Chọn hỗn hợp nhiều lần

Vụ 1: Gieo vườn vật liệu chon

Vụ 2: Hỗn hạt cây chọn ở vụ

1 gieo so sánh với đối chứng

5.5.2 Chọn lọc ở cây tự thụ phấn

1) Chọn lọc hỗn hợp

– gieo trồng quần thể ban đầu (tập đoàn giống

địa phương, nhập nội, v.v.)

– Chọn một số các thể có tính trạng mong

muốn dựa vào kiểu hình

– Thu hoạch riêng từng cây để đánh giá đặc

điểm hạt của từng cây đã chọn, giữ lại những cá thể tốt

• Vụ thứ hai:

• Gieo trồng thế hệ con cái của các cá thể

được chọn ở vụ thứ nhất và quan sát và ghi chép sự biến động ở mỗi thế hệ con cái

• Nhổ bỏ những biến dạng

• Chọn lọc thế hệ con cái tốt nhất dựa vào

năng suất

• Thu từng con cái và giữ riêng

• Kiểm tra đặc điểm hạt của mỗi thế hệ con và

giữ lại những con cái tốt nhất (dòng) để khảo nghiệm vụ sau

• Vụ thứ 3:

– Gieo các dòng trong thí nghiệm khảo nghiệm sơ

bộ cùng với giống đối chứng

– Theo dõi và ghi chép tất cả các đặc điểm mong

muốn, loại bỏ những dòng xấu và thu hoạch

riêng dòng tốt Đánh giá năng suất và chọn lọc lần cuối.

• Vụ thứ 4:

– Gieo và đánh giá các dòng được chọn vụ trước

trong khảo nghiệm nhiều điểm so sánh với các giống đối chứng.

• Vụ thứ 5:

– Tiếp tục khảo nghiệm năng suất như vụ

thứ 4.

• Vụ thứ 6:

– Khảo nghiệm năng suất ở nhiều điểm,

chuẩn bị trước khi phổ biến.

• Vụ thứ 7:

– Nhân hạt giống tác giả những dòng triển

vọng

5.5 3 Chọn lọc từ các quần thể phân ly

• 5.5.3.1 Nguyên lý

– Nguồn biến dị của các quần thể tự nhiên

thường có hạn và nhanh chóng cạn kiệt do

chọn lọc.

– Đôi khi, một số tính trạng mong muốn không

tồn tại trong các quần thể tự nhiên

– Vì vậy, muốn tạo ra giống mới nhà chọn giống

phải tạo ra nguồn vật liệu biến dị.

• Phương pháp lai còn gọi là phương

pháp tổ hợp

• Hiệu quả của phương pháp lai phụ

thuộc vào ba yếu tố sau:

• Số lượng gen tham gia vào tính trạng

được tổ hợp

• Khả năng tái tổ hợp của các gen

• Hệ thống thụ phấn

• Chọn lọc bố mẹ và kiểu lai để tạo quần thể chọn

lọc

• Một trong những quyết định quan trọng của nhà

chọn giống là chọn bố mẹ để tạo quần thể chọn lọc

• Tính trạng cần cải tiến

• Mục tiêu chọn giống rõ ràng,

• Số tính trạng cần cải tiến:

• Xác định tính trạng ưu tiên (phụ thuộc vào loại

cây trồng):

• Bố mẹ bổ sung cho nhau: điểm yếu của một bố

mẹ này được bổ sung hay bù lại bằng bố mẹ kia

• Di truyền của tính trạng cần cải tiến

» Tiềm năng sử dụng làm bố mẹ – dữ liệu/thông tin

từ các chu kỳ chọn giống trước hoặc từ phép lai

• Nguồn gen làm bố mẹ

• Nguồn gen có thể phân thành nhóm dựa trên

sự giống nhau với các giống đang trồng phổ

biến làm thương phẩm hàng hóa.

• Giống thương phẩm

• là nguồn gen ưu tú nhất đối với những tính trạng chủ

yếu

• giá trị trung bình của quần thể hình thành từ giống

thương phẩm cao và xác suất thu được thế hệ con cháu không có điểm yếu cũng cao

• Giống có nguồn gốc di truyền khác nhau sẽ cho biến động di truyền cao hơn để cải tiến tính

• Nguồn cây trồng nhập nội

• Các loài hoang dại có quan hệ họ hàng

5.5.3.2 Độ lớn của quần thể phân ly (F2)

• Đối với cây tự thụ phấn, thế hệ F1 hình thành sau khi lai 2 bố mẹ đồng hợp tử không thể sử dụng trực tiếp cho chọn lọc Các thế hệ phân ly sau F1 được sử

dụng để chọn kiểu gen mới kết hợp các tính trạng

• Số lượng tái tổ hợp gen phụ thuộc vào:

• số locut gen khác nhau giữa bố mẹ

• mức độ liên kết của các gen (hiệu lực của trạng

thái hút và đẩy)

• số alen trong một locut

• Vì thế độ lớn của quần thể F2 phụ thuộc vào kết quả lai, tính trạng cần cải tiến, số gen khác nhau giữa bố mẹ, số tổ hợp có thể quản lý (Sneep,

1977; Baker, 1984)

• Nếu số gen của bố mẹ khác nhau lớn thì số kiểu

62

5.5.3.3 Các phương pháp chọn lọc quàn thể phân ly ( sau lai

F5

F5: Hạt của cây tốt nhất gieô riêng thành từng hàng, đánh giá về sự

đồng đều, thí nghiệm sản lượng (PYT)

F6

PYT

F6: Các dòng tốt từ (PYT) tiến hành thí nghiệm so sánh

F8: Sản xuất giống thương mại

F9-F10

MULT

F9-F10: Nhân giống

F8

CYT

F8 Các dòng tốt nhất tiến hành so sánh sản lượng ( CYT)

F9

CYT F9 Các giống tốt tiếp tục so sánh sản lượng( CYT )

66

5 6 Kỹ thuật đơn bội kép (Double haploid)

• Quy trình tạo dòng đơn bội kép:

• Bước 1: Lai giữa 2 bố mẹ P1 x P2 → F1

• Bước 2: Tạo phôi hoặc callus từ nuôi cấy hạt

phấn

• Bước 3: Tái sinh thành cây hoàn chỉnh (cây

đơn bội)

• Bước 4: Nhân đôi số nhiễm sắc thể của cây

đơn bội bằng colchicine để tạo đơn bội kép

• Bước 5: Đánh giá các dòng đơn bội kép về

những tính trạng mong muốn

• Những yếu tố cần lưu ý khi sử dụng phương pháp

đơn bội kép

• Nguồn hạt phấn (dị hợp tử)

• Giai đoạn phát triển của bao phấn (tuỳ

theo loài; giai đoạn đầu khoảng giữa giai đoạn tứ tử và phân chia nguyên nhiễm đầu tiên)

• Điều kiện gieo trồng

• Điều kiện xử lý trước khi nuôi cấy

• Môi trường nuôi cấy (tạo phôi tốt hơn

callus vì dễ tái sinh)

• Ưu điểm:

• Thời gian tạo dòng thuần nhanh hơn, rút ngắn thời

gian chọn giống

• Chọn lọc giữa các thể đơn bội kép hiệu quả hơn

• Chọn lọc giữa các thể đơn bội đối với các tính trạng

do một alen trội kiểm soát dễ dàng hơn (không cần phải phân biệt giữa cá thể đồng hợp tử trội và dị hợp tử).

• Nhược điểm:

• Rút ngắn thời gian tạo dòng thuần nhưng thời gian

đánh giá dòng thuần có thể lâu hơn

• Tạo đơn bội kép đòi hỏi thiết bị và nhân lực chuyên

môn

• Tần số thể đơn bội khó dự đoán trước

• Tái tổ hợp bị hạn chế