Chọn lọc full-sib

Trước ñđy phương phâp cận phối fullsib vă halfsib ñược câc nhă nghiín cứu ngô sử dụng như một phương phâp ñể cải tiến quần thể, tạo giống ngô thụ phấn tự dọ Ở Việt nam một số tâc giả cho rằng, trong thời kỳ ñầu của quâ trình tạo giống lai, chúng ta nín sử dụng phương phâp cải tiến quần thể bằng chọn lọc chu kỳ Fullsib tương hỗ (Cao ðắc ðiểm, 1987)[1]. Trín thế giới, câc nước ñang phât triển vùng Chđu Mỹ ( Goatemala, Peu, Braxin…) vă một số nước Chđu Phi ñê sử dụng câc gia ñình Fullsib ñể tạo câc tổ hợp lai gia ñình. Cordova K. (1980); Magnacava R (1989) [40] khi tiến hănh thí nghiệm tại Goatemala có nhận xĩt rằng: Trong thời gian ngắn, lai gia ñình ñược tạo từ câc dòng FS có năng suất cao vă tổ hợp có ưu thế lai cao nhất ñạt 50% so với bố mẹ tốt nhất.

Hiện nay tạo câc dòng cận huyết bằng con ñường FS lă một xu hướng ñược câc nhă nghiín cứu ngô CIMMYT vă một số nước Chđu Mỹ la tinh, Chđu Phi, Chđu  sử dụng nhiềụ Bằng câch tạo dòng FS câc nhă nghiín cứu hy vọng sẽ tạo ra ñược câc dòng ôn hòa, có sức sống tốt hơn câc dòng tự phối cưỡng bức, khả năng cho năng suất cao vă phù hợp với ñiều kiện sinh thâi vă kinh tế kỹ thuật của câc nước nhiệt ñới ñang phât triển.

của câc dòng ñược thông bâo trong câc năm 1967-1986. Phương phâp tạo dòng FS cho ra con lai ñơn ñầu tiín văo năm 1967. Hallaver ẠR. 1973 cho rằng: “Kỹ thuật FS có hiệu quả cho sự phât triển lai ñơn cho năng suất cao” [23]

Mukherjee vă Ahuja (1986) khi so sânh câc cặp lai ñơn câc dòng tự phối ñời cao (SC-A) vă câc dòng FS ñời cao (SC-B) cũng như lai ñỉnh kiểu DTC-A vă kiểu DTC-B thấy rằng phần lớn câc cặp lai năng suất cao lă câc nhóm SC-B vă DTC-B. Từ ñó câc tâc giả ñi ñến kết luận: “ Sử dụng câc dòng FS như câc dạng bố mẹ trong lai ñơn vă lai ñỉnh lă rất hiệu quả vì nó lăm giảm chi phí cho quâ trình tự phối vă nđng cao mức dị hợp tử câc giống laị

Ngoăi việc sử dụng phương phâp FS ñể tạo câc dòng ngô bình thường, câc nhă nghiín cứu ngô của CIMMYT ñể tạo ra câc dòng ngô thuần có năng suất vă chất lượng protein cao (QPM) từ câc nguồn vật liệu của CIMMYT có gen Opaque giău lizin. Có thể do câc vật liệu khởi ñầu có chứa gen Opaque yếu, có sức sống kĩm, khả năng chọn lọc bằng con ñường tự phối cưỡng bức thấp, nín câc nhă nghiín cứu phải sử dụng câch tạo dòng FS . Những kết quả chọn tạo dòng kiểu năy ñê ñược thông bâo vă ñạt kết quả khả quan.

F. Marquez-Sanschez, 2009. Tự phối thông qua câc chu kỳ chọn lọc của chọn lọc chu kỳ (recurrent selection ) ở ngô (Zea mays L.) lă mong muốn ñể giảm phản ứng chọn lọc. Một số phương phâp chọn lọc chu kỳ ở cđy trồng năy lă câc dòng S1 bằng chọn lọc gia ñình full- sib vă half-sib. Ngăy nay tự phối ở câc chu kỳ chọn lọc của những phương phâp năy chưa ñược ñề cập. Theo phương phâp tiếp cận của Falconers, giâ trị tự phối sau chọn 10 chu kỳ lă 0.0579 với chọn lọc S1, 0.0379 với chọn fullsib vă 0.0225 với chọn half- sib. Số dòng, gia ñình hoặc số cđy chọn phù hợp với mỗi phương phâp.

Năm 1992 Shivaji Pandey vă C. Ọ Gardner ñưa ra phương phâp chọn lọc full-sib ñể cải tiến quần thể, giống vă giống lai ngô nhiệt ñớị Theo câc tâc giả chọn lọc vă ñânh giâ câc gia ñình full-sib ( FS) liín quan ñến thử nghiệm con câi

của lai câc cặp cđy trong quần thể. ðânh giâ vă giao phối ñược Moll vă Robinson mô tả năm 1966. Một tổ hợp cđn bằng của câc cặp lai (mỗi cặp ñại diện cho cặp bố mẹ chọn ñể tạo full-sib) cung cấp hạt cho chu kỳ chọn lọc tiếp theo, câc gia ñình FS ñược chọn lai thuận nghịch với nhau ñể tạo ra câc gia ñình FS mớị Thời gian của một chu kỳ lă ba vụ, hệ thống năy ñê ñược sử dụng ở câc chương trình cải tiến ngô của CIMMYT cũng như những nơi khâc trín thế giớị Chọn lọc chu kỳ (RS) lă một quâ trình theo chu kỳ gồm ba pha lă (i) phât triển con câi, (ii) ñânh giâ con câi vă (iii) tâi tổ hợp những con câi ñược chọn như hình sau (Melchinger, 2006).

Mô hình chọn lọc chu kỳ tổng quât của Backer,1993

Mặc dù hầu hết câc phương phâp RS gồm ba pha, nhưng chúng khâc nhau kiểu con câi ñưa văo ñânh giâ (tự phối, full-sibs (FS), half-sibs, vv...); số con câi ñânh giâ, số gia ñình chọn, ñiều khiển bố mẹ. ðặc ñiểm của chọn lọc chu kỳ FS lă chu kỳ ngắn, kiểm soât hoăn toăn bố mẹ vă phả ứng chọn chọn lọc cao (Weyhrich et al., 1998) [51].

Cải tiến giống ngô (Zea mays L.) gồm hình thănh, ñânh giâ, chọn lọc vă tâi tổ hợp câc gia ñình hoặc dòng tự phối, bởi vì giống mới phải tổ hợp ñược nhiều tính trạng mong muốn. Quâ trính năy rất phức tạp vă mất nhiều thời gian. Câc tâc giả ñê thực hiện nghiín cứu so sânh 12 giống ngô thụ phấn tự do thí nghiệm (OPV) phât triển từ vốn gen quần thể ngô 9A bằng hai phương phâp lă chọn lọc full-sib vă chọn lọc full-sib kết hợp với tự phối ñể chọn

giống chống bệnh virus chây lâ ngô (Maize streakvirus -MSV). Chọn lọc full- sib ñê tạo ñược 14 giống thí nghiệm ñưa văo ñânh giâ tính chống bệnh, năng suất hạt tại 13 môi trường từ năm 1998 ñến 2001, thí nghiệm thiết kế Alpha lattice với ba lần lặp lạị Một thí nghiệm ñânh giâ tính chống bệnh nhđn tạo thực hiện trong nhă kính. Kết quả ñânh giâ câc giống mới như trình băy ở bảng 2.4 [38].

Bảng 2.4: Trung bình tính chống chịu (ñiểm) vă câc tính trạng nông sinh học của 14 giống thí nghiệm chọn lọc full-sib từ vốn gen Pool 9Ạ

MSV GLS PH EH AD GY Giống thí nghiệm 1–5 1–5 cm cm d t/ha AC969ĂFS)-SR 3,02 1,72 213 113 83,4 6,57 AC969ĂSn)-SR 2,26 1,5 210 103 81,9 5,77 TZ969ĂFS)-SR 2,93 1,77 216 115 83,2 6,33 TZ969ĂSn)-SR 2,5 1,46 212 112 82,3 5,76 ET969ĂFS)-SR 3,01 1,79 220 124 83,3 6,1 ET969ĂSn)-SR 2,79 1,85 206 102 82,2 5,75 UG969ĂFS)-SR 2,99 2,17 225 116 83,4 5,69 UG969ĂSn)-SR 2,44 1,66 212 110 83 6,43 AC969A-SR(FS of best Sn) 3,23 1,96 215 112 83,2 5,89 AC969A-SR(S1 of best Sn) 2,69 1,76 215 109 81,4 6,24 AC969A-SR(S2 of best Sn) 2,27 1,49 210 107 80,8 5,86 AC969A-SR(S3 of best Sn) 1,66 1,52 207 104 81,5 6,13 PL9A-SRc2 2,83 2,85 217 108 83,6 5,25 PL9A-SRc3 2,06 2,4 217 110 82,1 5,4 Mean 2,68 1,87 215 111 82,8 5,94 P-value ** ** ** ** ** ** cv% 0,16 0,15 3 2 0,6 0,31 LSD (0.05) 0,46 0,42 9 7 1,6 0,87

Ghi chú:MSV = Maize streak virus, GLS = gray leaf spot, PH = cao cđy, EH = cao ñóng bắp, AD = ngăy trỗ cờ, vă GY = năng suất.

Câc tâc giả kết luận hai bộ thí nghiệm OPV cho thấy chọn lọc full-sib kết hợp với tự phối ñể chọn lọc tính chống chịu bệnh MSV (Maize streak virus) .Kết quả tốt hơn nhiều so với chỉ chọn lọc full-sib riíng rẽ. Kết quả năy cung cấp ví dụ ñể tăng hiệu quả quâ trình tạo giống thực hiện tự phối – với chọn lọc ñồng thời cho câc tính trạng di truyền cao kết hợp với thử nghiệm ñânh giâ ña môi trường. Kết quả nghiín cứu của câc tâc giả cũng xâc ñịnh trì hoên của chu kỳ chọn lọc (tâi tổ hợp câc gia ñính chọn ñể hình thănh giống thụ phấn tự do mới). Thực hiện 1, 2 hoặc 3 thế hệ ñối với chọn lọc tính chống bệnh. Kết quả nghiín cứu cũng chỉ ra rằng mô hình chọn lọc năy lă có hiệu quả khuyến câo cho chương trình tạo giống ngô năng suất vă câc tính trạng số lượng khâc (Kevin V. Pixleya,*, Thanda Dhliwayob and Pangirayi Tongoonac 2006) [38]

Chọn lọc gia ñình Half-sib and full-sib ñê ñược sử dụng vă chứng minh rất hiệu quả cải tiến quần thể ngô (Hallauer & Miranda Filho, 1988). Lý thuyết chọn lọc full-sib hiệu quả hơn half-sib bởi vì ñiều khiển bố mẹ tốt hơn. Cho nín nhận ñược khả năng dự ñoân kết quả chọn lọc cao hơn, khai thâc kích thước quần thể hiệu quả cao hơn, dễ thực hiện hơn chọn lọc half-sib thông thường. Mô hình I (The Design I) do Comstock & Robinson ñề xuất năm 1948, ñê ñược sử dụng phổ biến ñể ñânh giâ câc thănh phần phương sai của kiểu gen, nhưng không sử dụng khi mô hình di truyền chọn lọc chu kỳ. Melchinger vă cộng sự, 2003 sử dụng mô hình I ñể nghiín cứu ảnh hưởng trung bình vă phương sai khả năng kết hợp khi tâi tổ hợp hai quần thể bố mẹ ở ngô trong tạo giống lai quần thể. Tâc giả xâc nhận kiểu khâc nhau vă thay ñổi trong phương sai KNKH liín quan ñến năng suất hạt, hăm lượng chất khô vă chiều cao cđỵ Revilla vă cộng sự (2004) phât triển câc gia ñình từ một giống ngô tổng hợp theo mô hình I phđn tích biểu hiện phương sai dương, không có tương tâc với môi trường vă hệ số di truyền caọ Câc nhă chọn giống Estratĩgias de melhoramento para selecaro recorrente com milho năm

2007 ñê nghiín cứu ñể phđn tích di truyền lý thuyết khi chọn lọc chu kỳ gia ñình full-sib vă half-sib theo mô hình I sau 10 chu kỳ chọn lọc ñê ñưa ra 4 kết luận quan trọng [48].

1) Chọn lọc full-sib nhìn chung hiệu quả hơn chọn lọc half-sib, chủ yếu có câc gen trội phù hợp

2) Sử dụng chọn lọc gia ñình full-sib theo mô hình I hiệu quả hơn sử dụng con câi nhđn ñược bằng thiết kế full-sib (Full-Sib Design)

3) Sử dụng mô hình I với 50 bố vă 200 mẹ không cải tiến quần thể có biến dị di truyền tối thiểu

4) Trong câc quần thể, cỡ quần thể nhỏ hơn (160 vă 400) mất một số gen mong muốn lă những gen lặn ñê giảm tần suất.

Nghiín cứu tự phối câc dòng vă gia ñình triển vọng từ chọn lọc dòng S1, full-sib vă half-sib trong quâ trình chọn lọc. ðânh giâ phản ứng chọn lọc với phương phâp sử dụng mô hình toân học của Falconers ñể xâc ñịnh phản ứng khi tự phối vă không tự phốị Câc dòng S1, gia ñình full-sib vă half-sib ñê sử dụng tần suất vă cùng nguồn gốc, có n dòng vă m gia ñình/dòng. Khi không tự phối chỉ tính câc cặp lai cùng dòng bố mẹ có tần suất nm (m – 1)/2 vă cặp lai từ câc dòng bố mẹ khâc nhau với tần suất nm(2n – 1)/2 vă tổng toăn bộ lă nm(nm – 1)/2. Câc cặp lai giữa câc dòng S1 cùng bố mẹ vă nguồn gốc dòng (1/2)(1 + F0); với gia ñình FS cùng nguồn gốc lă (1/4)(1 + 2F0 + F-1); vă gia ñình HS cùng nguồn lă (1/8)(1 + 6F0 + F-1) (F. Mârquez-Sânchez, 2009) [24].

Qua tính toân có sự khâc nhau lă do S1, full-sib, half-sib khâc nhau vật liệu gốc, thực hiện tự phối trong hệ thống chọn lọc ñê ñem lại hiệu quả cao hơn, số cđy trong mỗi dòng cũng cao hơn. Hiệu quả qua 10 chu kỳ chọn lọc tự phối hiệu quả cao hơn so với chọn lọc bình thường không tự phối cụ thể với phương phâp chọn dòng S1 lă (5,79%), full-sib cao hơn (3,79%) vă half-sib (2,25%).

Bảng 2.5: Tự phối của chọn lọc S1, FS vă HS trong tâi tổ hợp diallel Chu kỳ chọn lọc S1 (n = 8) FS (n = 6) HS (n = 7) 0 0 0 0 1 0,0099 0,0094 0,0055 2 0,0197 0,0185 0,0108 3 0,0198 0,0188 0,0111 4 0,0294 0,019 0,0112 5 0,0296 0,0278 0,0163 6 0,039 0,0282 0,0166 7 0,0393 0,0285 0,0169 8 0,0485 0,037 0,0217 9 0,0489 0,0374 0,0221 10 0,0579 0,0379 0,0225 2.3.3 Ứng dụng chỉ số chọn lọc trong chọn dòng

Trín thực tế, việc lựa chọn hay loại bỏ một dòng thường dựa văo một (hoặc một văi) ñặc tính năo ñó tuỳ thuộc mục tiíu của nhă chọn tạo giống. Trong phần lớn câc chương trình chọn lọc giống thực vật hay ñộng vật, nhiều tính trạng cần phải ñược cải tiến ñồng thờị Tuy nhiín, mỗi ñặc tính năo ñó ở thực vật nói chung vă ngô nói riíng thường do ña gen (ña tính trạng) quy ñịnh. Ví dụ: Tính chống ñổ thường do câc tính trạng như chiều cao cđy, chiều cao ñóng bắp, ñường kính thđn, ñường kính gốc...quyết ñịnh. Do ñó khi cải tiến một tính trạng năy có thể kĩo theo sự cải tiến hoặc lăm xấu ñi những tính trạng khâc có liín quan. Vì vậy khi tiến hănh chọn lọc cần phải xem xĩt ñồng thời tất cả câc tính trạng quan trọng ñối với một loại cđy trồng. nhưng ñiều trở ngại lă ñôi khi mỗi tính trạng ñược theo dõi theo từng ñơn vị tính khâc nhau

như chiều cao cđy, chiều cao ñóng bắp ño bằng cm, năng suất lại ñược tính theo kg (hay tạ/ha). ðể có thoả mên ñược nhiều tính trạng khâc nhau cần phải có một chỉ số chung, gọi lă chỉ số chọn lọc (Selection Index – SELINDEX). Smith lă người ñầu tiín ñề xướng phương phâp chọn giống dựa văo chỉ số chọn lọc văo năm 1936 (Baker, 1986) [21]. Công thức tổng quât xâc ñịnh chỉ số chọn lọc (I) như sau:

I =b1P1 + b2P2 + ...+ biPi +bn Pn

Trong ñó: I lă chỉ số chọn lọc; Pi lă giâ trị ño ñếm về kiểu hình của tính trạng thứ i, bi lă tầm quan trọng của tính trạng thứ i cần chọn.

Hiện nay câc nhă khoa học ñê thiết lập nhiều chương trình phần mềm giúp nhă chọn giống có thể xâc ñịnh nhanh vă chính xâc chỉ số chọn lọc trín mây tính; trong ñó có chương trình SELINDEX. Qua quâ trình tính toân theo ñích (mục tiíu) chọn lọc vă cường ñộ chọn lọc ñối với từng tính trạng, mây tính sẽ cho ta chỉ số chọn lọc duy nhất tổng hợp câc chỉ tiíu mong muốn. Chỉ số căng nhỏ chứng tỏ kiểu gen căng gần với mẫu lý tưởng mă nhă chọn giống ñịnh trước vă hy vọng sẽ ñạt ñược qua chọn lọc. SELINDEX ñê ñược sử dụng có hiệu quả trong việc chọn lọc giống cđy trồng, ñặc biệt trong câc phương phâp chọn lọc gia ñình ở ngô. Nó giúp chúng ta chọn ñược câc kiểu gen mong muốn một câch nhanh chóng vă chính xâc, loại trừ bớt những tiền kiến chủ quan của câc nhă chọn giống (Ngô Hữu Tình vă CS, 1993) [16].