1.5.2.1. Tạo cây từ hạt phấn của các dòng lai F1
Giá trị của cây đơn bội trong công tác chọn tạo giống đã đƣợc phát hiện từ lâu. Tuy nhiên, các cây đơn bội xuất hiện ngẫu nhiên với tần số rất thấp không thể đáp ứng nhu cầu của nghiên cứu và chọn tạo giống. [16].
Năm 1964, lần đầu tiên trên Thế giới, 2 nhà khoa học ấn Độ Guha và Maheshwari thành công trong việc tạo cây đơn bội từ nuôi cấy bao phấn invitro cây cà Datura innoxia. Ngay sau đó, cây đơn bội đã đƣợc tạo ra bằng nuôi cấy bao phấn ở hàng loạt cây trồng khác nhau. Ngoài nuôi cấy bao phấn
các nhà khoa học còn thành công rất lớn trong nuôi cấy noãn chƣa thụ tinh, nuôi cấy hạt phấn tách rời. Kỹ thuật này tạo ra nhanh chóng hàng loạt cây đơn bội, phục vụ đắc lực cho công tác chọn tạo giống cây trồng.
Hai phƣơng pháp nghiên cứu cây đơn bội hiện nay là :
- Nuôi cấy bao phấn hay tiểu bào tử tách rời, còn gọi là phƣơng pháp trinh sinh đực trong ống nghiệm.
- Nuôi cấy tế bào trứng chƣa thụ tinh, còn gọi là phƣơng pháp trinh sinh cái trong ống nghiệm.
Tại Trung Quốc, công nghệ đơn bội đã đƣợc triển khai trên quy mô rộng lớn và có định hƣớng chiến lƣợc rõ ràng trong tạo giống mới. Hơn một nghìn cơ sở nuôi cấy bao phấn đã hoạt động trên toàn quốc từ những năm 1970. kết quả đã tạo đƣợc trên 100 giống lúa mới trong một thời gian ngắn.
Tại Triều Tiên, kỹ thuật nuôi cấy bao phấn đã tạo ra 42 giống lúa mới (Sasson, 1993; Jain, 1997).
Ƣu thế của các phƣơng pháp này là tất cả các cây tạo thành đều có nguồn gốc từ tiểu bào tử hoặc đại bào tử, vì vậy con nhân đƣợc sẽ là cây đơn bội hoặc nhị bội đồng hợp tử tuyệt đối với các cặp nhiễm sắc thể hoàn toàn giống nhau (trừ trƣờng hợp đột biến) [16].
Kỹ thuật nuôi cấy bao phấn và hạt phấn tách rời trên môi trƣờng tổng hợp đã đƣợc sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau. Phƣơng pháp tạo cây từ hạt phấn của các dòng lai F1 không những rút ngắn thời gian trong tạo giống mà còn đơn giản hoá quá trình chọn giống.
Cây mẹ AAbb x aaBB Cây bố
Kiểu gen của cây F1 : AaBb
Kiểu gen của hạt phấn :
AB Ab aB ab
Kiểu gen của cây đơn bội tái sinh từ hạt phấn:
AB Ab aB ab
Kiểu gen của cây nhị bội hoá có nguồn gốc hạt phấn:
AABB AAbb aaBB aabb
Theo sơ đồ trên bằng phƣơng pháp nuôi cấy hạt phấn sẽ nhận đƣợc 4 kiểu gen đồng hợp khác nhau, trong đó xác suất xuất hiện kiểu gen AABB là 1/4. Trong khi đó xác suất xuất hiện kiểu gen AABB bằng phƣơng pháp chọn lọc thông thƣờng là 1/16. Mặt khác nhà chọn tạo giống sẽ rất khó khăn để phân biệt đƣợc các cây đồng hợp (AABB ) với các cây dị hợp (AABb, AaBb) vì chúng đều giống nhau về kiểu hình. Do đó bắt buộc phải chọn ở các thế hệ tiếp theo. Ngƣợc lại, bằng phƣơng pháp tạo cây từ hạt phấn có thể dễ dàng phân biệt đƣợc các kiểu gen khác nhau vì chúng ở trạng thái đồng hợp, khi đó các kiểu hình đƣợc biểu hiện rõ rệt. Nhƣ vậy bằng phƣơng pháp này có thể rút ngắn thời gian và đơn giản hóa qua trình chọn tạo giống [16].