II, trong trường hợp bất bình thường chỉ có một sợi thoi ựược tạo thành và chỉ chia nhiễm sắc thể thành 2 nhóm, mỗi nhóm có 2n nhiễm sác thể Ha
5. Quy trình tạo giống lai ở cây tự thụ phấn
Về mặt nguyên lý, chọn giống ưu thế lai ở cây tự thụ phấn tương tự như cây giao phấn. Tuy nhiên do ựặc ựiểm của cây tự thụ phấn là hoa lưỡng tắnh, bộ phận ựực và cái trong cùng một hoa nên sản xuất hạt giống khó khăn hơn nhiều, trong ựó trở ngại lớn nhất là khửựực ựể tránh tự thụ phấn và tăng cường khả năng nhận phấn ngoài từ dòng, giống bố. Phụ thuộc vào số
lượng hạt thu ựược từ một quả và khả năng khửựực cây tự thụựược chia thành 2 nhóm:
Nhóm thứ nhất: Bao gồm các loài cây trồng có khả năng sản xuất hạt giống lai theo phương thức khửựực, thụ phấn bằng tay. Các cây trồng thuộc nhóm này thường có nhiều hạt từ 1 quả, khửựực dễ dàng.
Nhóm thứ 2: Bao gồm các loài cây trồng mà quả có rất ắt hạt, khửựực khó khăn, việc sản xuất hạt giống lai theo phương thức khửựực, thụ phấn bằng tay rất tốn kém hoặc hầu như không thực hiện ựược.
5.1 Phương pháp tạo giống ưu thế lai ở nhóm cây không bắt buộc sử dông bất dục
Các loài cây trồng thuộc nhóm này có: cà chua, cà bát, thuốc lá, ớt,v.v. Quy trình chọn giống
ưu thế lai ở nhóm này gồm các bước sau ựây:
Chọn và làm thuần bố mẹ
Bố mẹựể tạo giống lai có thể chọn từ tập ựoàn giống hiện có hoặc tìm kiếm thêm, dựa vào các nguyên tắc chọn cặp bố mẹ trong lai giống ựể chọn các dạng bố mẹ cho chương trình chọn giống ưu thế lai. Bản thân các giống ở cây tự thụ là các dòng thuần. Tuy nhiên, thụ phấn chéo dù tỉ lệ rất nhá có thể làm cho giống không hoàn toàn thuần chủng nên việc làm thuần bố mẹ
là rất cần thiết. Chọn các cá thể ựiển hình, bao cách ly ựể thu hạt tự thụ, hạt thu ựược gieo thành dòng, chọn các dòng ựồng nhất và tiếp tục bao cách ly thêm 1 lần nữa sẽ có các dạng bố
mẹ thuần dùng cho các bước tiếp theo. Các dạng bố mẹ tiếp tục bao cách ly ựể thu hạt duy trì.
Thử khả năng kết hợp
Chia bố mẹ thành các nhóm, mỗi nhóm 5 Ờ 6 giống ựể thử khả năng phối hợp giữa chúng với nhau. Tiến hành lai theo sơựồ Dialen, con lai ựược trồng thử nghiệm và tắnh khả năng phối hợp riêng theo mô hình của sơ ựồ (xem phần 6.3.2.). Mỗi sơ ựồ chọn ra mét tổ hợp có khả
năng phói hợp riêng cao nhất.
Lai thử lại và so sánh giống
Các tổ hợp tốt nhất ựược lai thử lại ựể có ựủ hạt giống cho bố trắ thắ nghiệm so sánh giống. Thắ nghiệm so sánh giống ựược bố trắ 3 Ờ4 lần nhắc lại theo khối ngẫu nhiên, ựối chứng là giống
ựịnh thay thế. Tổ hợp ựược chọn phải ựạt yêu cầu: - Là giống ựứng ựầu thắ nghiệm
ườ đạ ọ ệ ộ ọ ố ồ 116 - Hơn ựối chứng về năng suất ắt nhất 20% hoặc mét tắnh trạng nông học quan trong (vắ dụ, khả
năng chống bệnh tốt hơn, chịu rét tốt hơnẦ). Bước tiếp theo là tổ chức sản xuất hạt giống ựể
cung cấp ựủ cho các loại thắ nghiệm khảo nghiệm.
5.2. Phương pháp tạo giống ưu thế lai ở nhóm cây bắt buộc sử dụng bất dục ựực
đây là nhóm cây khó áp dụng phương pháp ưu thế lai nhất. Ở nhóm này nếu không phát triển
ựược dòng mẹ bất dục thì không thể nói ựến ứng dụng chọn giống ưu thế lai. Mặt khác ở nhóm cây tự thụ phấn ựiển hình như lúa, lúa mìẦ thì vấn ựề truyền phấn từ hoa bố sang hoa mẹ và vấn ựề tăng cường khả năng thụ phấn ngoài của dòng bất dục ựể nâng cao năng suất trong sản xuất hạt lai là những trở ngại không nhỏ. để áp dụng thành công công nghệưu thế lai ở nhóm cây tự thụ phấn ựiển hình phải giải quyết 2 nhiệm vụ lớn:
a) Tìm và phát hiện ựược dòng bất dục có các tắnh trạng nông sinh học quý, tiềm năng cho năng suất cao, dễ duy trì dòng làm mẹ của các tổ hợp lai.
b) Xác lập ựược công nghệ sản xuất hạt lai trong ựó nâng cao khả năng nhận phấn ngoài, tạo
ựiều kiện tốt cho các vectơ truyền phấn, là những vấn ựề có tắnh quyết ựịnh.
Chương trình chọn giống ưu thế lai ở nhóm cây tự thô phấn ựiển hình ựược áp dông theo sơựồ
sau:
Tìm kiếm kiểu gen bất dục Chuyển gen bất dục sang các giống hiện
ựại ựể tạo ra dòng bất dục có các tắnh trạng quý,
tiềm năng cho năng suất cao
Tìm dòng bố phục hồi và cho ưu thế lai cao Xây dựng công nghệ sản xuất hạt lai
Duy trì dòng bất dục Sản xuất hạt lai thương phẩm Tạo dòng bất dục ựực
a) Phát hiện, sàng lọc, và tạo kiểu gen bất dục: Kiểu bất dục ựực sử dụng phổ biến nhất ở các loài cây trồng là bất dục ựực tế bào chất (CMS) và gần ựây bất dục ựực chức năng di truyền nhân (EGMS) ở cây lúa. Trước hết kiểu gen bất dục có thể phát hiện và sàng lọc từ các giống hiện có (vắ dụ, CMS ở hành tây; Jones và Emsweller, 1937; bất dục ựực chức năng ở cà chua, Dascalov, 1966). Trong nhiều trường hợp nguồn bất dục ựược phát hiện ở các loài họ hàng hoặc loài hoang dại, vắ dụ, CMS kiểu WA ở lúa (Nillson; 1967, Yuan Long Ping, 1966). Các dòng EGMS, nhất là các dòng TGMS cũng có thể tạo ra bằng phương pháp xử lý ựột biến. b) Chuyển gen bất dục ựực vào các dòng làm mẹ. Việc chuyển gen bất dục ựực vào các giống hiện ựại, năng suất cao phụ thuộc vào cơ chế di truyền gây ra bất dục ựực.
Bất dục ựực tế bào chất (CMS)
Về mặt nguyên lý sử dụng bất dục ựực tế bào bào chất ở cây tự thụ phấn hoàn toàn giống ở
cây giao phấn. điểm khác biệt cơ bản trong chọn giống ưu thế lai ở cây tự thụ phấn là chỉ sử
phấn bằng tay. Chương trình chọn giống ưu thế lai ở cây tự thụ sử dụng bất dục ựực tế bào chất gồm các bước sau:
- Bước 1: Tạo dòng bất dục ựực và dòng duy trì tương ứng: căn cứ vào chương trình tạo giống mà có thể tìm kiếm dòng bất dục CMS bằng nhập nội hoặc chuyển gen bất dục vào các giống sẵn có. Dòng bất dục tế bào chất ký hiệu là dòng A, dòng duy trì tương ứng ký hiệu là dòng B.
- Bước 2: Tìm dòng phục hồi: sử dụng các giống sẵn có trong tập ựoàn công tác, các dòng triển vọn hay các giống tốt hiện có ựể lai với dòng mẹ CMS. Dòng bốựạt yêu cầu thoả mãn 2
ựiều kiện:
a) Phục hồi phấn tốt cho dòng A
b) Cho ưu thế lai cao. đây là dòng R sẽ làm bố của các tổ hợp lai - Bước 3: Lai thử lại và khảo nghiệm con lai
Lai thử và con lai ựược bố trắ thắ nghiệm so sánh với giống ựối chứng. Các tổ hợp tốt ựược sản xuất hạt giống và ựưa vào khảo nghiệm rộng
Hệ thống chọn giống ưu thế lai ở cây tự thụ phấn sử dụng bất dục ựực tế bào chất ựược gọi là hệ thống Ộ3 dòngỢ bao gồm dòng A bất dục, dòng B duy trì bất dục và dòng R phục hồi hữu dục và cho ưu thế lai.
Sử dụng hệ thống Ộ3 dòngỢ rất ổn ựịnh về mặt di truyền song hệ thống sản xuất hạt giống cồng kềnh, phải qua 2 lần lai mới có hạt lai F1 thương phẩm nên rủi ro lớn, giá thành hạt giống cao.
Kiểu bất dục ựực chức năng phản ứng với ựiều kiện môi trường
Kiểu bất dục ựực chức năng phản ứng với ựiều kiện chiếu sáng (PGMS), phản ứng với ựiều kiện nhiệt ựộ (TGMS) ựược ứng dụng ở lúa. đặc ựiểm di truyền của các dạng bất dục chức năng là do 1 hoặc 2 cặp gen kiểm soát tắnh trạng vì thế chuyển gen bất dục cho các giống khác và chọn thể phân ly ựể tạo ra dòng bất dục mới tương ựối dễ dàng.
Hệ thống chọn giống ưu thế lai ứng dụng bất dục ựực chức năng di truyền nhân ựược gọi là hệ
thống Ộ 2 dòngỢ vì trong hệ thống này chỉ sử dụng 1 dòng mẹ và 1 dòng bố. Sử dụng tắnh 2 mặt của dòng mẹựể sản xuất hạt giống khi dòng mẹở trạng thái bất dục do chức năng và duy trì dòng mẹ bằng tự phối khi dòng mẹở trạng thái hữu dục.
Hệ thống 2 dòng có phổ phục hồi rộng dễ tìm ựược các dòng phục hồi cho dòng mẹ. Tuy nhiên các dòng bất dục ựực chức năng di truyền nhân phản ứng với ựiều kiện môi trườ phụ
thuộc vào môi trường và khi môi trường thay ựổi cũng có thể làm cho các dạng EGMS không
ổn ựịnh.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Agrawal R. L. 1998. Fundamentals of plant breeding and hybrid seed production. Science Publishers.
Fehr, W. R. 1987. Principles of cultivar development. Vol. 1. Macmillan Publishing Company
Câu hỏi ôn tập
1. Liệt kê sự khác nhau và giống nhau giữa phương pháp lai giống và phương pháp tạo giống ưu thế lai sử dụng F1.
2. Nêu bản chất di truyền của thuyết tắnh trội và siêu trội ựối với ưu thế lai. 3. Anh/chịựo ưu thế lai như thế nào và tại sao?
4. Nêu các bước quan trọng nhất trong quá trình tạo giống lai 1) ở cây giao phấn 2) ở cây tự thụ phấn; giải thắch cụ thể.
ườ đạ ọ ệ ộ ọ ố ồ 118 5. Nêu các phương pháp tạo dòng tự phối ở cây giao phấn. So sánh ưu ựiểm và nhược
ựiểm của từng phương pháp.
6. Thế nào là khả năng két hợp chung? khả năng kết hợp riêng? Sự khác nhau giữa KHKHC và KNKHR?.
7. Phương pháp ựánh giá khả năng kết hợp chung và riêng.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Giáo trình Chọn giống cây trồngẦẦẦẦ.Ầ..ẦẦẦẦẦ.119
CHƯƠNG XII
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CHỌN TẠO GIỐNG CÂY TRỒNG CÂY TRỒNG
Mục tiêu học tập của chương