CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG DI TRUYỀN HỌC VÀO CHỌN GIỐNG A KIẾN THỨC TRỌNG TÂM VÀ CHUYÊN SÂU * Quy trình tạo giống gồm có bước: - Tạo nguồn nguyên liệu di truyền cung cấp cho chọn lọc - Chọn lọc để tạo giống - Đánh giá chất lượng giống - Đưa giống tốt sản xuất đại trà * Để tạo nguồn nguyên liệu, nhà chọn giống thu thập vật liệu ban đầu từ tự nhiên nhân tạo, sau tạo biến dị di truyền (biến dị tổ hợp, đột biến, ADN tái tổ hợp) để chọn lọc Đặt mua file Word link sau https://tailieudoc.vn/phankhacng he/ CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO GIỐNG MỚI: Năng suất giống kiểu gen giống quy định, muốn tạo giống có suất cao phải tác động làm thay đổi kiểu gen giống cũ theo hướng mong muốn Để tạo giống mới, phải tạo nguồn biến dị di truyền (đột biến; biến dị tổ hợp; ADN tái tổ hợp) sau chọn lọc để tạo giống Do có phương pháp tạo giống tạo giống nguồn biến dị tổ hợp, gây đột biến, công nghệ tế bào công nghệ gen Tạo giống dựa nguồn biến dị tổ hợp Tạo dòng chủng có kiểu gen khác cách cho tự thụ phấn (hoặc giao phối cận huyết) liên tục nhiều đời, sau chọn lọc thu dòng chủng tính trạng mong muốn Phương pháp: - Lai giống để tạo tổ hợp gen khác - Chọn lọc tổ hợp gen mong muốn - Những tổ hợp gen mong muốn cho tự thụ phấn giao phối gần để tạo dòng Tạo giống có ưu lai cao a Khái niệm: - Ưu lai tượng lai có suất, sức chống chịu, khả sinh trưởng phát triển cao vượt trội so với dạng bố mẹ - Khi lai hai dòng có kiểu gen khác xuất ưu lai Có trường hợp phép lai thuận không tạo ưu lai phép lai nghịch lại tạo ưu lai - Ưu lai biểu cao F1, sau giảm dần qua hệ. b Cơ sở di truyền ưu lai: Có nhiều giả thuyết giải thích sở di truyền ưu lai, giả thuyết siêu trội nhiều người thừa nhận Giả thuyết cho trạng thái dị hợp nhiều cặp gen khác nhau, lai có kiểu hình vượt trội nhiều mặt so với dạng bố mẹ có nhiều gen trạng thái đồng hợp tử c Quy trình tạo giống có ưu lai cao: - Tạo dòng (bằng cách cho tự thụ phấn giao phối cận huyết liên tục nhiều đời) - Cho lai dòng khác (lai khác dòng đơn, lai khác dòng kép), sau chọn lọc tổ hợp lai có ưu lai cao Tạo giống phương pháp gây đột biến Gồm bước: - Xử lí mẫu vật tác nhân gây đột biến để tạo biến dị đột biến - Chọn lọc thể đột biến có kiểu hình mong muốn - Tạo dòng chủng Tạo giống công nghệ tế bào a Công nghệ tế bào quy trình cơng nghệ dùng để tạo tế bào có kiểu nhân từ tạo thể với đặc điểm mới, hình thành thể khơng sinh sản hữu tính mà thơng qua phát triển tế bào xôma nhằm nhân nhanh giống vật nuôi, trồng b Công nghệ tế bào thực vật: - Lai tế bào sinh dưỡng: Gồm bước: + Loại bỏ thành tế bào trước đem lai + Cho tế bào thành lồi vào mơi trường đặc biệt để dung hợp với tế bào lai + Đưa tế bào lai vào nuôi cấy môi trường đặc biệt cho chúng phân chia tái sinh thành lai khác lồi - Ni cấy hạt phấn nỗn, sau gây lưỡng bội hố: + Ni cấy hạt phấn noãn chưa thụ tinh ống nghiệm cho phát triển thành dòng đơn bội (n) + Tế bào đơn bội ni ống nghiệm với hố chất đặc biệt phát triển thành mô đơn bội xử lí hố chất cơnsesin để gây lưỡng bội hố thành lưỡng bội hồn chỉnh Cây lưỡng bội tạo cách có kiểu gen đồng hợp tất cặp gen c Công nghệ tế bào động vật: - Nhân vơ tính: + Tách tế bào tuyến vú cá thể cho nhân ni phòng thí nghiệm; tách tế bào trứng cá thể khác loại bỏ nhân tế bào + Chuyển nhân tế bào tuyến vú vào tế bào trứng loại nhân + Nuôi cấy tế bào chuyển nhân môi trường nhân tạo cho trứng phát triển thành phôi + Chuyển phôi vào tử cung thể mẹ để mang thai sinh con. - Cấy truyền phôi: + Lấy phôi, sau tách phơi thành hai hay nhiều phần, phần phát triển thành phôi riêng biệt + Cấy phôi vào động vật nhận (con cái) sinh Công nghệ gen a Khái niệm công nghệ gen: Cơng nghệ gen quy trình cơng nghệ dùng để tạo tế bào sinh vật có gen bị biến đổi có thêm gen mới, từ tạo thể với đặc điểm b Quy trình: Tạo ADN tái tổ hợp; Đưa ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận; Phân lập dòng tế bào chứa ADN tái tổ hợp c Ứng dụng công nghệ gen tạo giống biến đổi gen: - Trong tạo giống động vật: cừu sản sinh prôtêin người, chuột nhắt chứa gen hoocmôn sinh trưởng chuột cống, - Tạo giống thực vật: Giống kháng sâu hại, giống lúa có khả tổng hợp - carôten, giống cà chua mang gen kéo dài thời gian chín, - Tạo giống vi sinh vật: Tạo dòng vi sinh vật biến đổi gen (vi khuẩn có khả sản suất insulin người, sản suất HGH ) B CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP Câu 1: Nêu khó khăn cách khắc phục chuyển gen sinh vật nhân thực vào tế bào vi khuẩn? Hướng dẫn trả lời - Những khó khăn: + Hầu hết gen sinh vật nhân thực gen phân mảnh chuyển vào tế bào vi khuẩn sau phiên mã khơng có giai đoạn biến đổi mARN nên đoạn intron dịch mã, phân tử prơtêin có cấu trúc khơng giống với phân tử prôtêin mong muốn + Gen sinh vật nhân thực có vùng promoter (vùng khởi động) khác với vùng promoter gen vi khuẩn nên enzym ARN polimeraza tế bào vi khuẩn thường khó phiên mã gen chuyển vào nên gen sau chuyển thường không phiên mã để sinh tổng hợp prôtêin - Cách khắc phục: + Gen chuyển vào vi khuẩn khơng có intron (do đoạn intron cắt bỏ phiên mã ngược từ mARN trưởng thành) + Gen chuyển vào có vùng promoter vi khuấn để enzym ARN pơlimeraza dễ dàng liên kết khởi động phiên mã Câu 2: Trong công nghệ tế bào sử dụng tạo giống, loại công nghệ không tạo giống mới? Giải thích Hưởng dẫn trả lời Cơng nghệ nhân vơ tính, cấy truyền phơi nhân giống vơ tính cơng nghệ khơng tạo giống Nguyên nhân hình thành giống gắn liền với hình thành kiểu gen mới. - Nhân vơ tính động vật q trình nhân lên cá thể có kiểu gen quý mà không làm thay đổi kiểu gen thể cho nhân Vì khơng tạo giống - Cấy truyền phôi tượng phôi tách thành nhiều nhóm tế bào, nhóm tế bào phát triển thành phôi cấy phôi vào tử cung để phôi phát triển thành thể Cấy truyền phôi giúp nhân nhanh giống động vật quý mà không tạo giống - Nhân giống vơ tính thực vật ni cấy mơ khơng tạo giống mà tạo số lượng lớn cá thể có kiểu gen giống Câu 3: Trong chọn giống động vật, người ta cho đực tốt giao phối với tốt F1, sau cho cá thể tốt đời F1 giao phối với F2, cho cá thể tốt đời F2 giao phối với F3, trình tiếp diễn đời thứ 5, đời thứ Q trình cho lai có ý nghĩa gì? Hướng dẫn trả lời Quá trình gọi lai cải tiến giống Người ta thường sử dụng giống đực ngoại có suất cao để cải tiến giống nội có suất thấp Q trình lai nói tạo giống tính trạng đực lại mang đặc tính tốt giống khả chống chịu với điều kiện tự nhiên Câu 4: Nuôi cấy hạt phấn có kiểu gen AabbDdEE thành dòng đơn bội, sau lưỡng bội hóa tạo thành dòng lưỡng bội chủng a Sẽ tạo dòng chủng từ nói trên? b Xác định kiểu gen dòng chủng này? Hướng dẫn giải a Cứ loại hạt phấn tạo nên dòng lưỡng bội chủng Cây có kiểu gen AabbDdEE (có cặp gen dị hợp) tạo loại hạt phấn, tạo nên dòng lưỡng bội chủng b Từ dòng đơn bội, tiến hành lưỡng bội hóa tạo nên dòng lưỡng bội, kiểu gen dòng lưỡng bội xác định thông qua loại giao tử lưỡng bội hóa ngun phân (hạt phấn dòng đơn bội dòng chủng) Cơ thể AabbDdEE cho loại giao tử AbDE; AbdE; abDE; abdE Kiểu gen dòng chủng là: Từ loại giao tử AbDE tạo nên dòng chủng có kiểu gen AAbbDDEE Từ loại giao tử AbdE tạo nên dòng chủng có kiểu gen AAbbddEE Từ loại giao tử abDE tạo nên dòng chủng có kiểu gen aabbDDEE Từ loại giao tử abdE tạo nên dòng chủng có kiểu gen aabbddEE Câu 5: Chuyển nhân tế bào sinh dưỡng từ thể có kiểu gen AAbbDD vào trứng bị nhân thể có kiểu gen aaBBdd tạo tế bào chuyển nhân Nuôi cấy tế bào chuyển nhân tạo nên thể hoàn chỉnh Hãy xác định kiểu gen thể chuyển nhân này? Hướng dẫn trả lời Kiểu gen thể nhân định Cơ thể chuyển nhân có nhân từ tế bào sinh dưỡng thể AAbbDD nên kiểu gen AAbbDD Câu 6: Tiến hành lai tế bào sinh dưỡng thể thuộc lồi A có kiểu gen AAbb với tế bào sinh dưỡng thuộc lồi B có kiểu gen HHmm tạo tế bào lai Nuôi tế bào lai điều kiện thích hợp phát triển thành hoàn chỉnh Hãy xác định kiểu gen lai này? Hướng dẫn trả lời Khi lai thành công hai tế bào sinh dưỡng hai cá thể tạo nên tế bào lai có kiểu gen tổng kiểu gen hai cá thể Do kiểu gen cá thể lai AAbbHHmm Câu 7: Ở lồi thực vật, cho biết tính trạng gen quy định trội hoàn toàn Từ giống cũ có kiểu gen Aa người ta tiến hành tạo giống lúa chủng có kiểu gen AA a Quá trình tạo giống phải tiến hành phép lai? Trình bày phép lai đó? b Nếu phương pháp tự thụ phấn chọn lọc đến hệ F3, tỉ lệ cá thể chủng giống bao nhiêu? Hướng dẫn trả lời a Phải tiến hành phép lai - Phép lai 1: Cho giống có kiểu gen Aa tự thụ phấn F1 Ở đời F1 có loại kiểu hình kiểu hình trội A- kiểu hình lặn aa - Phép lai 2: Cho có kiểu hình trội A- lai phân tích (lai với có kiểu gen aa) Từ kết phép lai phân tích biết số có kiểu hình A-, chủng (kiểu gen AA) - Phép lai : Cho có kiểu gen đồng hợp AA tiến hành giao phấn tự thụ phấn đời F2 thu tất chủng Tạo nên giống chủng có kiểu gen AA b Nếu phương pháp tự thụ phấn, kết hợp chọn lọc thì: - Ở đời F1: Phép lai Aa Aa: số cá thể có kiểu hình A- đời con, kiểu gen AA chiếm tỉ lệ , kiểu gen Aa chiếm tỉ lệ 3 - Ở đời F2: 2 Aa Aa AA 1 AA AA AA Vậy tỉ lệ kiểu gen AA số cá thể có kiểu hình A- đời F2 2 4 2 1 1 9 - Ở đời F3: 4 Aa Aa AA 27 5 AA AA AA 9 Vậy tỉ lệ kiểu gen AA số cá thể có kiểu hình A- đời F3 19 2 1 1 27 27 27 - Từ giống có kiểu gen dị hợp, muốn tạo nên giống chủng tính trạng trội phải tiến hành phép lai - Từ giống có kiểu gen Aa, cho tự thụ phấn liên tục hệ chọn lấy cá thể có kiểu hình trội đến hệ Fn, kiểu gen dị hợp (Aa) chiếm tỉ lệ n 2 3 Câu 8: Người ta muốn chuyển gen từ thể người vào tế bào E.coli nhằm tạo lượng lớn sản phẩm gen a Hãy cho biết loại thể truyền cần sử dụng? b Để gen cần chuyển biểu với cường độ cao, ổn định tế bào E.coli cần phải có cải biến gì? Hướng dẫn trả lời a Các loại thể truyền sử dụng: - Nếu gen có kích thước lớn sử dụng thể truyền phage - Nếu gen có kích thước nhỏ sử dụng thể truyền plasmit b Các cải biến cần có: - Loại bỏ intron promoter gen cần chuyển - Loại bỏ gen gây hại không cần thiết thể truyền - Sử dụng gen đánh dấu gen cần chuyển - Khi tạo ADN tái tổ hợp, gen cần chuyển cần gắn với promoter khỏe, thường gắn với gen đánh dấu Câu 9: Bằng cách người ta tạo giống trồng có hai gen có lợi (A B) ln từ giống ban đầu có hai gen phân li độc lập? Hướng dẫn trả lời - Gây đột biến chuyển đoạn không tương hỗ hai NST chứa gen A B, đưa hai gen nhóm liên kết vị trí gần Q trình tạo thể đột biến chuyển đoạn dị hợp tử - Tạo giống mang đột biến chuyển đoạn đồng hợp tử từ thể đột biến chuyển đoạn dị hợp tử cách tự thụ phấn qua nhiều đời nuôi cấy tế bào hạt phấn chứa NST đột biến lưỡng bội hóa thành chủng Câu 10: Để mang gen vào tế bào vi khuẩn gen biểu với cường độ cao plasmit dùng làm thể truyền cần phải có điều kiện gì? Hướng dẫn trả lời Điều kiện: - Phải có kích thước phù hợp để mang gen cần chuyển - Phải có trình tự ori (trình tự khởi đầu tái bản) giúp plasmit nhân đơi tế bào - Phải có promoter khỏe giúp tăng cường biểu gen - Phải có gen thị chọn lọc, gen hoạt động gen trội, giúp nhận biết tế bào nhận ADN tái tổ hợp - Phải chứa trình tự giới hạn, giúp cho enzym giới hạn nhận biết vị trí đặc hiệu để cắt tạo vị trí cài gen Câu 11: Trong kĩ thuật chuyển gen, người ta thường sử dụng enzym giới hạn công cụ phổ biến a Enzym giới hạn gì? Đặc điểm enzym giới hạn? b Trong tự nhiên, enzym giới hạn chủ yếu có mặt tế bào vi khuẩn Hãy cho biết vai trò tế bào vi khuẩn? c Enzym giới hạn sử dụng kĩ thuật di truyền nhằm mục đích gì? Hướng dẫn trả lời a Enzym giới hạn hay gọi enzym cắt hạn chế enzym làm đứt gãy liên kết photphodieste ADN trình tự nuclêơtit đặc hiệu (cắt vị trí đặc hiệu xác định) Các enzym khơng có hoạt tính exonucleaza, nghĩa không cắt nuclêôtit đầu tận ADN mà cắt điểm đặc biệt phân tử Điểm nhận biết ADN thường trình tự nuclêôtit đặc hiệu phổ biến gồm 4-8 cặp bazơ nitơ, gọi vị trí giới hạn Đặc điểm enzym giới hạn: - Cắt liên kết photphodieste ADN vị trí đặc hiệu - Hầu hết enzym giới hạn tự nhiên tìm thấy tế bào vi khuẩn b Vai trò enzym giới hạn tế bào vi khuẩn: Phá hủy phân tử ADN lạ chúng xâm nhập vào tế bào, bảo vệ tế bào tránh khỏi lây nhiễm vi rút c Enzym giới hạn sử dụng kĩ thuật di truyền để cắt gen định khỏi NST, cắt thể truyền vị trí đặc hiệu tạo vị trí tái tổ hợp Câu 12: Enzym giới hạn (restrictaza) AvrII cắt ADN sợi kép trình tự nhận biết 5’-XXTAGG-3’ Hệ gen nhân người gồm 3.109 cặp bazơ, có 40% số cặp bazơ G X Số đoạn ADN ước tính thu cắt tồn ADN hệ gen nhân người enzym AvrII bao nhiêu? Hướng dẫn trả lời - Tỉ lệ số cặp bazơ A - T 60% - Xác suất xuất trình tự nhận biết AvrII là: 0,2.0,2.0,3.0,3.0,2.0,2 = 1,44.10-4 - Vậy số điểm cắt giới hạn là: 1,44.10-4 3.109 = 4,32.105 ... suất xuất trình tự nhận biết AvrII là: 0,2.0,2.0,3.0,3.0,2.0,2 = 1 ,44 .10 -4 - Vậy số điểm cắt giới hạn là: 1 ,44 .10 -4 3.109 = 4, 32.105 ... biến gì? Hướng dẫn trả lời a Các loại thể truyền sử dụng: - Nếu gen có kích thước lớn sử dụng thể truyền phage - Nếu gen có kích thước nhỏ sử dụng thể truyền plasmit b Các cải biến cần có: - Loại... nhanh giống động vật quý mà không tạo giống - Nhân giống vô tính thực vật ni cấy mơ khơng tạo giống mà tạo số lượng lớn cá thể có kiểu gen giống Câu 3: Trong chọn giống động vật, người ta cho đực