Trong công tác chọn giống, người ta phải sử dụng các chỉ thị di truyền. Chỉ thị di truyền cho phép phát hiện sự sai khác về mặt thông tin di truyền giữa hai hay nhiều cá thể. Sự sai khác các nhiễm sắc thể của hai cá thể có thể phát hiện ựược bằng nhiều loại chỉ thị khác nhau: chỉ thị hình thái, chỉ thị hóa sinh và chỉ thị phân tử. Các chỉ thị di truyền phải ựạt hai tiêu chuẩn sau: phát hiện ựược sự sai khác giữa các bố mẹ và phải di truyền ựược và thể hiện ở con cháu [10].
Chỉ thị hình thái: Trước ựây, sự ựa dạng giữa các cá thể trong quần thể và giữa các quần thể ựược xác ựịnh thông qua ựánh giá các ựặc ựiểm hình thái nổi trội (hình dạng, kắch thước, ựặc ựiểm các bộ phậnẦ). Chỉ thị hình thái ựược sử dụng khá rộng rãi trong nghiên cứu ựa dạng di truyền thực vật với ưu ựiểm như dễ dàng tiếp cận và nghiên cứu, không ựòi hỏi thiết bị ựặc biệt cũng như quy trình thực hiện phức tạp, chỉ thị hình thái ựược sử dụng khá rộng rãi trong nghiên cứu ựa dạng di truyền thực vật. Trong chọn tạo giống truyền thống, chỉ thị hình thái ựược áp dụng phổ biến và khá hiệu quả ở một số loại cây trồng như lúa, ngô, ựậu tươngẦ[12]. Tuy nhiên, còn có những nhược ựiểm ảnh hưởng ựến tắnh chắnh xác cũng như hiệu quả của chỉ thị hình thái. Thứ nhất, số lượng chỉ thị hình thái rất hạn chế so với các loại chỉ thị khác. Mức ựộ tin cậy của ựánh giá ựa dạng di truyền phụ thuộc vào số lượng các chỉ thị ựược xét tới, số lượng chỉ thị hình thái phải nhiều thì kết quả thu ựược sẽ
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ 21 chắnh xác. Bên cạnh ựó, do tắnh biến thiên của các ựặc ựiểm hình thái theo
ựiều kiện môi trường và giai ựoạn sinh trưởng nên kết quả thường có sự sai lệch giữa các lần ựánh giá hoặc trong ựiều kiện ựánh giá khác nhau. Thứ hai, việc ựánh giá kiểu hình mang tắnh chất thống kê nên cần thực hiện trên số lượng lớn ựối tượng ựể ựảm bảo ựộ chắnh xác. Vì vậy sẽ cần diện tắch ựất ựai lớn cũng như nhiều nhân lực và thời gian ựể gieo trồng và ựánh giá ựối tượng. Cuối cùng, do ựặc ựiểm dựa trên kiểu hình ựể ựánh giá kiểu gen nên chỉ thị hình thái không thể là thước ựo chắnh xác ựể ựánh giá tắnh ựa dạng di truyền giữa các cá thể, nhất là khi không phải toàn bộ các gen ựều thể hiện ra kiểu hình có thể ựo ựếm ựược. Hiện nay, tuy có nhiều nhược ựiểm và trong bối cảnh chỉ thị phân tử ựược sử dụng phổ biến hơn, nhưng chỉ thị hình thái vẫn ựược áp dụng khá hiệu quả trong ựánh giá ựa dạng di truyền (ựặc biệt ựối với các ựối tượng mà chỉ thị phân tử chưa có nhiều) hoặc trong nghiên cứu lập bản ựồ liên kết phục vụ chọn tạo giống cây trồng như ở lúa [6], [73], ngô [30]Ầ
Chỉ thị hóa sinh: Protein và các hoạt chất trao ựổi khác là sản phẩm của quá trình biểu hiện gen ở sinh vật. Nghiên cứu sự khác biệt trong thành phần của các sản phẩm này có thể giúp xác ựịnh những khác biệt về mặt di truyền giữa các cá thể và loài khác nhau. Bush và cs. (1978) khẳng ựịnh ựiện di protein trên gel là phương pháp hữa hiệu có thể giúp phân biệt, nhận diện giữa các loài và phân loại sinh vật. Các protein, sản phẩm trao ựổi chấtẦ ựược sử dụng như những chỉ tiêu ựánh giá, phân biệt các sinh vật ựược gọi là chỉ thị hóa sinh. Chỉ thị hóa sinh ựược sử dụng phổ biến nhất là các isozym (các enzym có trình tự amio acid khác nhau nhưng cùng xúc tác cho một phản ứng hóa học). Isozym ựược trắch ly, tinh sạch và ựiện di trên gel. Các thành phần trong gel biến tắnh (thường là SDS) phá vỡ các cấu trúc bậc cao của chuỗi amino acid và khi ựó dưới tác ựộng của ựiện trường, các isozyme biến
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ 22 tắnh sẽ phân tách trên gel dựa trên khối lượng và ựộ tắch ựiện. Từ sự ựa hình
giữa các băng ựiện di thu ựược sẽ giúp nhận diện từng các thể và ựánh giá ựược sự ựa dạng trong quần thể nghiên cứu.
So với chỉ thị hình thái thì chỉ thị hóa sinh ựáng tin cậy hơn bởi mỗi protein là sản phẩm của một gen, do ựó sự ựa hình các protein cũng phản ánh gián tiếp sự ựa hình trong kiểu gen của sinh vật. Tuy nhiên, ựối với các cá thể có quan hệ di truyền gần gũi (ựặc biệt là giữa các giống cây trồng) thì các sản phẩm biểu hiện gen (protein, enzymẦ) không cho sự ựa hình rõ ràng. đây là một nhược ựiểm của chỉ thị hóa sinh, cùng với tắnh không ựộc lập với ựiều kiện môi trường (do quá trình biểu hiện gen thay ựổi ở các ựiều kiện sinh trưởng khác nhau) và số lượng chỉ thị ựa hình không phong phú.
Chỉ thị phân tử: đầu những năm 80 của thế kỷ 20, kỹ thuật RFLP ra ựời và ựược biết ựến là loại chỉ thị mới-chỉ thị phân tử thế hệ ựầu tiên-với những ưu ựiểm vượt trội so với những chỉ thị hình thái và chỉ thị hóa sinh ựang ựược sử dụng trong ựánh giá ựa dạng di truyền lúc ựó (Botstein, 1980). Tuy nhiên, mốc ựánh dấu quan trọng nhất của công nghệ chỉ thị phân tử nói riêng và sinh học phân tử nói chung chắnh là phát minh phản ứng chuỗi polymerase (Polymerase Chains Reaction-PCR) của Karl Mullis (1983). Với khả năng tạo ra vô số bản sao của một ựoạn ADN chỉ từ một vài phân tử ADN ban ựầu, ựây là phát minh mang tắnh bước ngoặt, làm thay ựổi hoàn toàn cách thức tiếp cận-nghiên cứu sinh học phân tử và là cơ sở nền tảng ra ựời cho thế hệ chỉ thị phân tử tiếp theo.