PHẦN IV ỨNG DỤNG DI TRUYỀN VÀO CHỌN GIỐNG A Lý thuyết I Quy trình tạo giống - Gồm bước: + Bước 1: Tạo nguồn nguyên liêu di truyền cung cấp cho chọn lọc + Bước 2: Chọn lọc để tạo giống + Bước 3: Đánh giá chấ lượng giống + Bước 4: Đưa giống tốt sản xuất đại trà - Nguyên liệu chọn giống: + Biến dị tổ hợp: biến đổi kiểu hình hệ tổ hợp lại gen bố mẹ sinh sản hữu tính + Đột biến + DNA tái tổ hợp II Các phương pháp chọn giống, tạo giống Chọn giống từ nguồn biến dị tổ hợp a Các bước - Bước 1: Tạo dịng chủng có kiểu gen khác - Bước 2: Tiến hành lai dòng với → để tạo tổ hợp gen khác - Bước 3: Chọn lọc tổ hợp gen mong muốn Sau cho tự thụ phấn giao phối gần để tạo dòng chủng (giống thuần) b Thành tựu Giống lúa VX83 kết phép lai giống lúa X1 (NN75-10): suất cao, chống bệnh bạc lá, không kháng rầy, chất lượng gạo trung bình với giống lúa CN2 (IR 197446 – 11 – 33): suất trung bình, ngắn ngày, kháng rầy, chất lượng gạo cao VX83: suất cao, ngắn ngày, kháng rầy – chống bệnh bạc lá, chất lượng gạo cao,… c Cơ sở di truyền Do phân li độc lập tổ hợp tự cặp gen nằm NST khác trình sinh sản tạo tổ hợp gen mong muốn Biến dị tổ hợp d Ưu điểm Đơn giản dễ thực hiện, khơng địi hỏi kỹ thuật cao Có thể dự đốn kết dựa quy luật di truyền e Nhược diểm - Mất nhiều thời gian công sức để chọn lọc đánh giá tổ hợp gen - Khó trì tổ hợp gen trạng thái chủng phân li giảm phân trình đột biến thường xuyên xảy Tạo giống có ưu lai cao a Khái niệm Là tượng lai có suất, phẩm chất, sức chống chịu, khả sinh trưởng phát triển vượt trội so với dạng bố mẹ b Cơ sở - Để giải thích tượng ưu lai người ta đưa giả thuyết siêu trội: trạng thái dị hợp tử nhiều cặp gen khác lai có kiểu hình vượt trội nhiều mặt so với dạng bố mẹ chủng 73 - Ưu lai thường biểu cao F1 sau giảm dần qua đời lai dùng F1 với mục đích kinh tế, khơng dùng làm giống c Quy trình - Lai khác dòng đơn: + Dòng A Dòng B Con lai C có ưu lai - Lai khác dịng kép: + Dòng A Dòng B Con lai C + Dòng D Dòng E Con lai F + Con lai C Con lai F Con lai kép G (dùng sản xuất) d Ưu điểm Nhanh chóng chọn dạng F1 cho ưu lai cao e Nhược điểm - Tốn nhiều thời gian công sức viếc xác định tổ hợp cho ưu lai - Khó trì qua hệ Tạo giống phương pháp gây đột biến a Quy trình - Bước 1: Xử lí mẫu vật tác nhân gây đột biến thích hợp - Bước 2: Chọn lọc thể đột biến có kiểu hình mong muốn - Bước 3: Tạo dòng chủng từ thể đột biến có kiểu gen mong muốn giống b Thành tựu - Xử lí giống lúa Mộc tuyền tia gamma giống lúa MT1: Chín sớm, thấp cứng cây, chịu phèn, chua, suất tăng 15 – 25% - Chọn lọc từ 12 dòng đột biến từ giống Ngô M1 giống ngô DT6 : ngắn ngày, suất cao, hàm lượng protein tăng 1,5% - Xử lí giống táo Gia Lộc NMU Tạo giống “táo má hồng’’: cho hai vụ quả/năm, khối lượng tăng cao thơm hơn, - Xử lí đột biến cơnsixin tạo giống trồng đa bội có suất cao phẩm chất tốt như: dâu tằm, dương liễu, dưa hấu, nho, c Ưu điểm - Nhanh chóng tạo đa dạng thể đột biến - Có hiệu cao vi sinh vật d Nhược điểm - Địi hỏi trang thiết bị đại, trình độ kỹ thuật cao bảo đảm an toàn, nghiêm ngặt tác động xấu lên môi trường - Khó dự đốn kết đột biến vơ hướng Tạo giống cơng nghệ gene a Quy trình chuyển gene Bước 1: Tạo DNA tái tổ hợp - Nguyên liệu: + Gen cần chuyển 74 + Thể truyền (vector chuyển gen): phân tử DNA đặc biệt sử dụng để đưa gen từ tế bào sang tế bào khác Thể truyền thực khuẩn thể (phage) plasmit (phân tử DNA dạng vịng thường có tế bào chất vi khuẩn) + Enzyme: Enzyme cắt giới hạn (restrictase) enzyme nối (ligase) - Cách tiến hành: + Tách chiết thể truyền gen cần chuyển khỏi tế bào + Dùng enzyme cắt giới hạn (restrictase) để tạo loại đầu dính + Dùng enzyme ligase để gắn gen cần chuyển vào thể truyền DNA tái tổ hợp Bước 2: Đưa DNA tái tổ hợp vào tế bào nhận * Phương pháp biến nạp: Dùng muối canxi clorua xung điện cao áp làm giãn màng sinh chất tế bào để DNA tái tổ hợp dễ dàng qua * Phương pháp tải nạp: dùng thể truyền virut lây nhiễm vi khuẩn mang gen cần chuyển xâm nhập vào tế bào vật chủ Khi xâm nhập vào tế bào vật chủ, DNA tái tổ hợp điều khiển tổng hợp loại protein đặc thù mã hóa Bước 3: Phân lập dịng tế bào chứa DNA tái tổ hợp - Chọn thể truyền có gen đánh dấu - Bằng kỹ thuật định (ví dụ sử dụng mẫu dị đánh dấu phóng xạ) nhận biết sản phẩm đánh dấu nhân dòng tế bào để sản xuất sản phẩm mong muốn b Thành tựu Thành tựu bật ứng dụng công nghệ gen khả cho tái tổ hợp thông tin di truyền loài đứng xa bậc thang phân loại mà lai hữu tính khơng thể thực - Tạo giống động vật: + Bằng phương pháp vi tiêm, cấy nhân có gen cải biến, sử dụng tế bào gốc,… tạo giống động vật có suất chất lượng cao đặc biệt sản xuất loại thuốc chữa bệnh cho người + Chuyển gen protein huyết người vào cừu biểu tuyến sữa cho sản phẩm với số lượng lớn chế biến thành thuốc chống u xơ nang bệnh đường hô hấp người + Chuyển gen sản xuất r-protein người biểu tuyến sữa cho sản phẩm với số lượng lớn sản xuất protein C chữa bệnh máu vón cục gây tắc mạch + Chuyển gen hormone sinh trưởng chuột cống vào chuột nhắt nên có khối lượng gần gấp đơi so với chuột lứa - Tạo giống thực vật + Tạo giống cà chua chuyển gen kéo dài thời gian chín, giống cà chua chuyển gen kháng virut + Tạo giống lúa chuyển gen tổng hợp - carôten + Chuyển gen trừ sâu từ vi khuẩn vải giống kháng sâu hại Tạo giống công nghệ tế bào a Khái niệm - Cơng nghệ tế bào quy trình để tạo tế bào có kiểu nhân mới, từ tạo thể với đặc điểm mới, hình thành thể khơng sinh sản hữu tính mà thông qua phát triển tế bào xô ma nhằm nhân nhanh giống vật nuôi, trồng - Công nghệ tế bào gồm công đoạn thiết yếu là: tách tế bào mô từ thể mang nuôi cấy để tạo mô sẹo, dùng hoocmon sinh trưởng kích thích mơ sẹo phân hóa thành quan thể hồn chỉnh 75 5.1 Cơng nghệ tế bào thực vật a Phương pháp nuôi cấy hạt phấn - Nguồn nguyên liệu: Hạt phấn (n) hay noãn chưa thụ tinh - Quy trình tiến hành: + Ni cấy hạt phấn hay noãn ống nghiệm → đơn bội Từ tế bào đơn bội nuôi ống nghiệm → mơ đơn bội → gây lưỡng bội hóa → lưỡng bội hoàn chỉnh - Cơ sở di truyền: Tạo dòng lưỡng bội từ dòng đơn bội - Ý nghĩa: + Chọn dạng có đặc tính tốt + Các dịng nhận chủng b Nuôi cấy tế bào thực vật in vitro tạo mô sẹo (callus) - Nguồn nguyên liệu: Tế bào (2n) - Quy trình tiến hành: Ni mơi trường nhân tạo; tạo mơ sẹo; bổ sung hoocmơn kích thích sinh trưởng cho phát triển thành trưởng thành - Cơ sở di truyền: Tạo dòng lưỡng bội - Ý nghĩa: + Nhân nhanh giống trồng, vật nuôi + Giúp bảo tồn nguồn gen số giống quý c Chọn dòng tế bào xoma có biến dị - Nguồn nguyên liệu: Tế bào (2n) - Quy trình tiến hành: Ni mơi trường nhân tạo; chọn lọc dịng tế bào có đột biến gen biến dị số lượng NST khác - Cơ sở di truyền: Dựa vào đột biến gen biến dị số lượng NST tạo thể lệch bội khác - Ý nghĩa: Tạo giống trồng có kiểu gen khác giống ban đầu d Lai tế bào sinh dưỡng - Nguồn nguyên liệu: Tế bào 2n hai loài - Quy trình tiến hành: Tạo tế bào trần, cho dung hợp hai khối nhân tế bào chất thành một, nuôi môi trường nhân tạo cho phát triển thành lai - Cơ sở di truyền: Lai xa, lai khác lồi tạo thể song nhị bội, khơng thơng qua lai hữu tính, tránh tượng bất thụ lai - Ý nghĩa: Tạo giống mang đặc điểm lồi mà hữu tính khó tạo 5.2 Cơng nghệ tế bào động vật a Phương pháp cấy truyền phôi - Nguồn ngun liệu: Phơi ĐV - Quy trình: Tách phơi làm hai hay nhiều phần phần sau phát triển thành phơi + Có thể phối hợp hai hay nhiều phôi thể khảm + Làm biến đổi thành phần phôi phát triển theo hướng có lợi + Cấy phơi vào tử cung vật làm mẹ sinh - Cơ sở di truyền phương pháp: Nuôi cấy phôi: Phôi tạo thành nhờ tham gia tế bào sinh dục đực - Ý nghĩa: + Giúp nhân nhanh giống vật ni có đặc tính q 76 + Cải biến phẩm chất giống VN đáp ứng nhu cầu sản xuất b Phương pháp nhân vô tính kỹ thuật chuyển nhân - Nguồn nguyên liệu: Tế bào cho nhân tế bào nhận nhân - Quy trình: + Tách TB tuyến vú cá thể cho nhân; tách TB trứng cá thể khác loại bỏ nhân + Chuyển nhân TB tuyến vú TB trứng loại bỏ nhân nuôi cấy môi trường nhân tạo phát triển thành phôi + Cấy phôi tử cung vật làm mẹ sinh - Cơ sở di truyền phương pháp: Nuôi cấy phôi: Phôi tạo thành nhờ phối hợp nhân tế bào sinh dưỡng vật cho nhân với TBC tế bào trứng vật nhận - Ý nghĩa: + Nhân nhanh giống vật nuôi quý + Cho phép tạo giống động vật mang gen người để ứng dụng lĩnh vực y học 77 ... chọn lọc dịng tế bào có đột biến gen biến dị số lượng NST khác - Cơ sở di truyền: Dựa vào đột biến gen biến dị số lượng NST tạo thể lệch bội khác - Ý nghĩa: Tạo giống trồng có kiểu gen khác giống. .. sử dụng mẫu dị đánh dấu phóng xạ) nhận biết sản phẩm đánh dấu nhân dòng tế bào để sản xuất sản phẩm mong muốn b Thành tựu Thành tựu bật ứng dụng công nghệ gen khả cho tái tổ hợp thông tin di truyền. .. cống vào chuột nhắt nên có khối lượng gần gấp đơi so với chuột lứa - Tạo giống thực vật + Tạo giống cà chua chuyển gen kéo dài thời gian chín, giống cà chua chuyển gen kháng virut + Tạo giống