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
3. đánh giá khả năng kết hợp
4.2 Sản xuất hạt la
Các loại con lai giữa các dòng tự phối
Giống lai thương phẩm là thế hệựầu tiên của tổ hợp lai (F1) giữa hai hay nhiều dòng tự phối khác nhau về di truyền. Trong sản xuất tồn tại các loại con lai sau ựây.
Lai ựơn: Lai ựơn là tổ hợp (F1) giữa hai dòng (A x B) ựược chon dựa vào khả năng kết hợp riêng cao. Lai ựơn biểu hiện ưu thế lai tối ựa và thường có năng suất cao hơn các loại con lai khác. Chúng ựồng nhất di truyền và ựồng ựều kiểu hình về các tắnh trạng hình thái, thời gian sinh trưởng và các ựặc ựiểm khác. Mặc dù dễ chuyển các tắnh trạng vào con lai, nhưng thường lai ựơn nền di truyền của lai ựơn hẹp, thắch nghi với phạm vi nhất ựịnh của môi trường và có thể mẫn cảm với dịch bệnh, nếu trong vùng sản xuất hình thành quan hệ ký chủ -ký sinh. Ngày nay, lai ựơn chiếm ưu thế trong sản xuất, mặc dù chi phắ sản xuất giống cao hơn các loại con lai khác.
Lai ba: Lai ba (A x B) x C ựược tạo ra bằng cách lai giữa một lai ựơn với một dòng tự phối không có quan hệ họ hàng. Hạt của lai ba rẻ hơn so với hạt lai ựơn. Tuy kém hơn lai ựơn, nhưng lai ba ựồng ựều hơn và năng suất cao hơn lai kép.
Lai kép: Lai kép có sự tham gia của 4 dòng tự phối xa nhau về di truyền và ựược tạo ra bằng cách lai giữa hai lai ựơn với nhau (A x B) x (C x D). Lai kép ựược sử dụng phổ biến trong những năm ựầu sử dụng ngô lai. Chi phắ sản xuất giống thấp hơn lai ựơn và lai ba, có cơ hội kết hợp các tắnh trạng ở con lai phong phú hơn, nhưng năng suất thường thấp hơn. Lai kép có mức biến ựộng cao hơn lai ựơn và lai ba, có khả năng ựệm tốt và do ựó thắch nghi tốt hơn với những ựiều kiện biến ựổi, bất lợi của ngoại cảnh.
Giống tổng hợp: Giống tổng hợp ựược tạo thành thông qua giao phối giữa các dòng tự phối,
ựặc biệt những dòng có khả năng kết hợp chung cao. Thế hệ sau của giống tổng hợp ựược duy trì nhờ thụ phấn tự do trong ựiều kiện cách ly (thông thường giống tổng hợp là kết quả lai giữa 6-8 dòng thự phối). Ưu ựiểm của giống tổng hợp là sản xuất hạt giống dễ dàng hơn, không yêu cầu ựộ chắnh xác cao và phức tạp như sản xuất hạt lai ựơn, lai ba hoặc lai kép. Giống tổng hợp có thể gieo trồng thương phẩm ựược nhiều thế hệ nhưng năng suất thấp hơn so với tất cả các loại con lai khác.
Dự ựoán lai ba và lai kép
đánh giá các dòng tự phối ựể tạo ra lai ba và lai kép thường khó khăn vì số tổ hợp phải ựánh giá quá lớn. Nếu gọi n là số dòng tự phối, số lượng tổ hợp tạo ra (không tắnh lai nghịch) là; Số lai ựơn = [n(n-1)]/2
Số lai ba = [n(n Ờ 1)(n Ờ 2)]/2 Số lai kép = [n(n Ờ 1)(n Ờ 2)(n-3)]/8
Như vậy, với 20 dòng tự phối sẽ có 190 lai ựơn, 3420 lai ba và 14.535 lai kép. Số lượng lai ba và lai kép trở nên qua lớn không thể ựánh giá bằng thực nghiệm. Jenkins (1934) ựã xây dựng phương pháp dựựoán năng suất của lai kép (gọi là phương pháp Jenkins B). Phương pháp ựã
ựược sử dụng rộng rãi ựể xác ựịnh tổ hợp lai kép giữa các dòng tự phối ựược ựánh giá trong thắ nghiệm ựồng ruông.
Năng suất của lai kép (A x B) x (C x D) ựược dựựoán dựa trên trung bình của 4 lai ựơn còn lại không tham gia vào tổ hợp lai kép:
(A x B) x (C x D) = 1/4[(A x C) + (A x D) + (B x C) + (B x D)] Năng suất của lai ba cũng ựược dựựoán theo nguyên lý trên:
(A x B) x C = 1/2[(A x C) + (B x C)]
Giả sử ta có 4 dòng tự phối A, B, C, D; tất cả lai ựơn ựược ựánh giá và năng suất của chúng như sau (ựơn vị là tấn/ha):
A x B = 8,8 B x C = 9,2 A x C = 8,9 B x D = 8,0 A x D = 8,4 C x D = 8,1 Năng suất dựựoán của lai kép (A x C) x (B x D) = 1/4[(A x B) + (A x D) + (B x C) + (C x D)] = 1/4(8,8 + 8,4 + 9,2 + 8,1) = 8,6 Năng suất dựựoán của lai ba (A x D) x C = 1/2[(A x C) + (D x C)] = = 1/2(8,9 + 8,1)= 8,5
Sau khi dựựoán năng suất tất cả lai ba hay lai kép và xác ựịnh ựược con lai có năng suất dựựoán cao nhất, con lai sẽựược thử nghiệm ựồng ruộng ựểựánh giá năng suất thực của chúng.
Sản xuất hạt lai
Yêu cầu ựối với sản xuất hạt lai
- Giống lai phải có ưu thế lai cao
- Năng suất phải bù ựắp chi phắ gia tăng trong sản xuất hạt giống
- Loại bỏ hoàn toàn hạt phấn hữu dục từ dòng mẹ (khử ựực nhân tạo, sử dụng bất dục
ườ đạ ọ ệ ộ ọ ố ồ 112 - Truyền phấn từ bố sang mẹựầy ựủ, kịp thời và có hiệu quả (nhờ gió, côn trùng) - Sản xuất hạt giống lai phải tin cậy và có hiệu quả kinh tế
Các khắa cạnh liên qua ựến sản xuất giống và hạt lai ựược trình bày trong chương 14. Phần lớn các loài cây trồng quan trọng ựều biểu hiện ưu thế lai, nhưng khác với cây ngô cấu trúc hoa hay cơ chế thụ phấn làm cho việc tạo giống lai không dễ dàng, nếu như không có hệ thống bất dục ựực hoặc cơ chế tự bất hợp. Trong chương này chỉ trình bày cơ sở tạo giống lai sử
dụng bất dục ựực và tự bất hợp.
Sử dụng bất dục ựực tế bào chất-nhân
Khi sử dụng bất dục ựực tế bào chất-nhân ựể sản xuất hạt lai, quy trình tạo dòng tự phối sử
dụng làm mẹ có thể khác quy trình tạo dòng bố. Phải tạo và duy trì ba loại dòng khác nhau, ựó là:
i) Dòng bất dục ựực tế bào chất-nhân (dòng A): sử dụng làm dòng mẹ
ii) Dòng duy trì bất dục (dòng B): sử dụng làm dòng bố ựể duy trì và nhân dòng mẹ
iii) Dòng phụ hồi (dòng R): sử dụng làm dòng bốựể sản xuất hạt lai.
Tạo dòng bất dục ựực mới (dòng A) và dòng duy trì (dòng B)
Dòng A và B là một cặp dòng giống nhau ở mọi tắnh trạng, trừ tắnh trạng kiểm soát tắnh bất dục hay hữu dục. Sau khi các dòng tự phối ựẫựược chọn dựa vào khả năng kết hợp nhà chọn giống sẽ tạo dòng A và B từ các dòng ưu tú. để tạo dóng A và dòng B phải có nguồn bất dục
ựực làm dòng cho. Cách tốt nhất ựể tạo dòng A mới là tiến hành lai thử với dòng bất dục sẵn có (dòng cho) ựể xác ựịnh kiểu gen rfrf. Bằng cách tạo cặp các dòng với dòng A có sẵn, có thể
xác ựịnh dễ dàng dòng cho phấn nào là B thông qua thế hệ con cái F1. Con lai F1 nào có 100% số cây bất dục thì cây cho phấn sẽ là dòng B. đồng thời khi tạo cặp các dòng với dòng A, các dòng cũng ựược tiến hành tự phối. Hạt tự phối ựược dự trữựể lai lại khi dòng B ựược xác ựịnh ựể tạo dòng A mới.
Dưới ựây là quy trình tạo cặp dòng A và B mới. Vụ 1:
- Tiến hành lai thử bằng cách tạo cặp các dòng tự phối với cây của dòng A sẵn có (vật liệu thử bất dục ựược tế bào chất)
- Tự thụ các dòng Vụ 2:
- Gieo thế hệ con lai thử (F1) tạo ra ở vụ thứ nhất cùng với các dòng tự phối cho phấn ở
vụ 1
- Kiểm tra con cái thế hệ F1ở giai ựoạn ra hoa. Chọn con cái bất dục 100% và loại bỏ tất cả con cái phân ly hoặc hữu dục. Xác ựịnh dòng cho phấn làm dòng B
- Tiến hành lai lại con cái bất dục 100% với dòng B tương ứng ựể tạo BC1. Duy trì dòng B bằng tự thụ hay thụ phấ chị em trong dòng
Vụ 3:
- Gieo trồng các dòng BC1 cùng với dòng B tương ứng. Nếu phát hiện cây hữu dục thì loại bỏ toàn bộ con cái BC1 tương ứng
- Kiểm tra và phân loại các dòng BC1 thành nhóm 100% bất dục và nhóm phân ly hay hữu dục ựể xác ựịnh dòng duy trì. Chọn dòng BC1 giống với dòng B tương ứng
- Cây chọn từ BC1 tiếp tục ựược cặp ựôi với dòng B ựể tạo BC2. Duy trì dòng B bằng tự
thụ hay thụ phấ chị em trong dòng Vụ 4:
- Gieo trồng BC2 cùng với dòng B
- Tạo cặp 5-10 cây BC2 (về kiểu hình giống với dòng B tương ứng) với cây của dòng B
ựể tạo BC3 tương tự như các vụ trước
- để sơ bộựánh giá khả năng kết hợp, cách ly 10-20 cây dòng B với một hay nhiều dòng bất dục phấn hay con lai F1ựể tạo các tổ hợp lai mẫu thực nghiệm
Vụ 5:
- Trồng dòng BC3 cùng với dòng duy trì ựể tạo BC4 và duy dòng B nư các vụ trước - đánh giá con lai thực nghiêm tạo ra ở vụ trước ựể xác ựịnh dòng có khả năng làm bố
mẹ
- Cách ly dòng bất dục (BC3) cùng với dòng cho phấn, tạo con lai F1 thực nghiệm , ựánh giá khả năng kết hợp của dòng tự phối bất dục mới
- Tiến hành lai cây BC3 với bố cho phấn chọn lọc ựể thử khả năng làm dòng mẹ
Vụ 6:
- Cách ly dòng duy trì với cây mẹ chọn lọc ựể tạo ra con lai tốt nhất cho khảo nghiệm sơ
bộ và tạo ra các tổ hợp mới Vụ 7 và các vụ sau:
- Kiểm tra ựánh giá các tổ hợp lai ; chuyển các tổ hợp tốt nhất từ khảo nghiệm sơ bộ sang thắ nghiệm lặp lại ở nhiều ựiểm
- Nhân BC5 và dòng B tương ứng ựã ựược xác ựịnh ở khảo nghiệm vụ trước làm bố mẹ - Bắt ựầu triển khai sản xuất hạt giốngcủa con lai tiềm năng cho thắ nghiệm sản xuất
thương phẩm. ựánh giá khả năng sản xuất giống
- Phân phối giống cho thắ nghiệm ở các vùng sản xuất . Chuẩn bị thủ tục cho công nhận giống mới.
Sử dụng hệ thống tự bất hợp
Tắnh tự bất hợp ựược sử dụng ựể tăng cường thụ tinh chéo trong quá trình sản xuất hạt lai của bắp cải, su lơ, su lơ xanh và các cây hoa thập tự khác. Các cây chị em trong các dòng tự phối
ựồng hợp tửở alen S rồi ựược chọn về sự biểu hiện mạnh mẽ của alen S sẽ không thụ tinh chéo lẫn nhau. Kết quả là không có hạt tự thụ.
Khi một dòng ựồng hợp tử alen S (S1S1) trồng thành hàng luân phiên với dòng tự phối khác có alen S2S2, hai dòng sẽ dễ dàng thụ phấn chéo cho nhau. Tắnh tương hợp lai giữa các dòng tự phối S1S1 và S2S2ựảm bảo cho quá trình sản xuất hạt lai F1 và hạt lai thương phẩm có thể thu hoạch từ cả hai dòng.
Như vậy, tạo giống lai sử dụng tự bất hợp ựòi hỏi phải tạo ra các dòng tự phối ựồng hợp tử alen S biểu hiện tắnh tự bất hợp cao, sau ựó ựánh gắa khả năng kết hợp và tạo giống lai (sản xuất hạt lai) (Hình 2.11)
Tạo dòng tự phối tự bất hợp ựồng hợp tử alen S
Tạo dòng tự phối tự bất hợp ựồng hợp tử alen S ựược thực hiện theo các bước sau: Bước 1:
a) Chọn cây trong quần thể giống cây giao phấn hoặc giống lai có các ựặc ựiểm mong muốn. Những cây ựựơc chọn thường dị hợp tử ựối với 2 alen S và hoàn toàn ngẫu nhiên ở gen tự bất hợp
b) Tự thụ những cây chọn lọc (S0) bằng cách thụ phấn sớm (giai ựoạn nụ) ựể duy trì và nhân giống; ựảm bảo sao cho không có thụ phấn ngoài xảy ra. Hạt thu ựược dùng cho thế hệ S1
ườ đạ ọ ệ ộ ọ ố ồ 114 c) đồng thời tiến hành tự thụ các hoa ựã nở trên từng cây ựược chọn (S0), ựảm bảo không
có thụ phấn ngoài. Thao tác này nhằm kiểm tra khả năng kết hạt hoặc sự phát triển ống phấn của hoa ựã mở làm thước ựo cường ựộ tự bất hợp của cây ựược chọn. Nếu phát hiện cây ựược chọn có tắnh tương hợp hoặc tương hợp yếu, loại bỏ tất cả hạt của cây, kể cả hạt tạo thành từ thụ phấn sớm.
d) Chỉ hạt (thu ựược từ thụ phấn sớm) của những cây ựược chọn (S0) biểu hiện tắnh tự bất hợp mạnh mới sử dụng cho thế hệ sau x x x Hình 2.11: Sơựồ tạo dòng tự phối và giống lai sử dụng hệ thống tự bất hợp S1S2 S2 S3 S4S5 S1S4 S2S4 S3S4 S1S3 S2S5 S3S5 S2 S3 S4S5 S1S3 S1S2 Kiểm tra ựộựồng hợp tử allen S S1S1 S2S2 S3S3, . . . Nhân dòng tự phối (thụ phấn nụ) Vật liệu ban ựầu Tạo dòng tự phối bằng cách thụ phấnnụ S1S1 S2S2 S3S3 S4S4 S1S2 S3S4
Hạt lai ựưa vào sản xuất
Bước 2:
Gieo trồng thế hệ S1. Quần thể này gồm ba kiểu gen: S1S1, S1S2 và S2S2 theo tỉ lệ
1:2:1. Tiến hành lai thuận nghịch các cây S1 chị em ựể xác ựịnh kiểu gen của mỗi cá thể.
Tiếp tục tự thụ và kiểm tra vềựộựồng hợp tử của alen S.
Phương pháp hiệu quả ựược bắt ựầu bằng cách lai thuận nghịch một loạt cây chị em
ựời S1 và tiếp tục cho ựến khi ba kiểu gen ựược các ựịnh chắc chắn. Mỗi một trong ba kiểu gen sẽãe do một trong ba cây S1 ựại diện.
Một nhóm 11 cây quần thể S1 có xác suất 95% có ắt nhất một cây của ba kiểu gen: S1S1, S1S2 và S2S2.