Cần phải tạo ra một số lượng lớn dòng tứ bội thể từ các nguồn lưỡng bội ựa dạng ựể ựảm bảo sựựa dạng alen trong chương trình chọn giống. Lai ựơn hoặc lai kép các dòng 4x ựa dạng di truyền là cần thiết ựể tạo ra giống có ưu thế lai tối ựa.
i) Xử lý hạt: Thường sử dụng dung dịch conxixin nồng ựộ từ 0,1-0,5% và thời gian xử
lý từ 2 ựến 24 giờ. Có thể xử lý trước hoặc sau khi hạt nảy mầm ở nhiệt ựộ xấp xỉ 27oC. Các yếu tố này có thể áp dụng riêng lẻ hay kết hợp, tùy theo loại cây trồng và giống. ii) Xử lý các bộ phận sinh dưỡng: nhỏ giọt conxixin hoặc ựặt bông thấm dung dịch conxixin lên ựỉnh sinh trưởng (hoặc mầm nách, mắt củ, v.v.). Cũng có thể xử lý cành giâm trong thời gian 4-5 ngày rồi sau ựó trồng hoặc ghép khi cần thiết. điều quan trọng
ở mọi trường hợp là chất ựộc ựối với sợi thoi phải có hoạt lực trong tế bào ựang phân chia. Chi tiết về xử lý conxixin ựối với một số cây trồng ựược cung cấp trong bảng 4.10.
Bảng 4.10: Xử lý conxixin ựể tạo ựa bội thể cùng nguồn ở một số cây trồng. Cây trồng Vật liệu xử lý Nồng ựộ
conxixin (%) Thời gian xử lý (giờ)
Lúa miến Cây con 0,1-1,0 Dung dịch ựược ựưa vào mô dưới áp lực thấp; rễ không ựược tiếp xúc với dung dịch Bông vải đỉnh ngọn cây con (4-5 lá) 0,08 Xử lý 12 giờ ngắt quãng ựều ựặn Ớt cay Hạt 0,1 8 ngày Vừng Chồi sinh
dưỡng 0,4 Phun mcách nhau ỗi ngày 2 lần trong 3 ngày Thuốc lá Chồi sinh dưỡng ựang sinh trưởng 0,4 Tẩm dung dịch mỗi ngày 2 lần 10- 15 phút, trong một tuần
Xử lý conxixin ựối với các mô xô ma ựơn giản, dễ làm và có hiệu quả nhưng nhược
ựiểm là sự tạo thành thể khảm: mô có số nhiễm sắc thể nhân ựôi và mô có số nhiễm sắc thể bố mẹ bình thường có mặt trên cùng một cây. Thông thường mô bình thường sinh trưởng nhanh hơn và chèn ép mô ựa bội. Vì thế phải thường xuyên loại bỏ mô bình thường tạo cơ hội cho chồi ựa bội sinh trưởng và phát triển. Xử lý ựỉnh sinh trưởng có thể giảm thiểu tắnh khảm về số nhiễm sắc thể. Phương pháp tốt nhất ựể tăng hiệu quả
của conxixin và giảm thiểu tắnh khảm là làm sao có nhiều tế bào ở các giai ựoạn phân chia nguyên nhiễm bằng cách xử lý trước với 5-amono-uracil. Xử lý 5-amino-uracil ngăn chặn sự tổng hợp ADN nhưng không ngăn chặn sự phân chia tế bào ngay sau khi kết thúc xử lý. Sau khi rửa sạch 5-amino-uracil, phần lớn tế bào sẽ phân chia cùng một lúc. Bằng phương pháp này các nhà chọn giống ựã thành công trong việc giảm thiểu tắnh khảm ởựậu ựỗ, ngô và hành tây.
Nuôi cấy mô
Trong những năm gần ựây việc nuôi cấy in vitroựã trở thành một công cụ hữu ắch ựể
nhân ựôi số nhiễm sắc thể, vắ dụ ở thuốc lá, khoai tây và nhiều cây trồng khác. Tuy nhiên, người ta vẫn chưa hiểu hết cơ chế làm tăng số nhiễm sắc thể trong quá trình nuôi cấy. Sự nhân ựôi nhiễm sắc thể có thể xảy ra thông qua dung hợp tế bào trần, tuy nhiên kỹ thuật này hữu ắch hơn ựể tạo ựa bội khác nguồn hoặc lai xa.
Tất cả những phương pháp trên ựây liên quan tới quá trình ựa bội hóa bằng con ựường nguyên phân, trong ựó mỗi nhiễm sắc thể ban ựầu sẽ có một cộng sựựồng dạng thông qua ựa bội hóa. điều này cũng có giá trịựối với các gen (alen) trên các nhiễm sắc thể ựó, vắ dụ Aa AaAa; AA AAAA và aa aaaa, nhưng ở thế hệ C1 không bao giờ tạo ra AAAa hay Aaaa.
Nhân ựôi liều lượng của mỗi alen có thể có lợi ựối với một số tắnh trạng này nhưng lại không có lợi ựối với một số tắnh trạng khác, vắ dụ giảm ựộ hữu dục ựã nêu ở phần trên. Mặc dù các bộ phận sinh dưỡng của cây ựa bội lớn hơn và sức sống cao hơn cây lưỡng bội, nhưng năng suất sinh dưỡng của cây ựa bội thường thấp hơn. Nguyên nhân có thể
do ựộựồng hợp tử tăng (ựộ cận huyết), ựặc biệt ựối với cây giao phấn và cây sinh sản vô tắnh dẫn ựến suy thoái cận huyết. Vì vậy vật liệu ựa bội thô sau khi xử lý phải ựược tiếp tục lai và chọn lọc
Ứng dụng ựa bội thể cùng nguồn trong sản xuất
i) Dưa hấu tam bội không hạt: năng suất và chất lượng dưa hấu tam bội cao hơn dưa hấu lưỡng bội; hiện ựược chấp nhậở Nhật bản, Hoa Kỳ. Phải gieo xen cây dưa hấu lưỡng bội; hiện ựược chấp nhậở Nhật bản, Hoa Kỳ. Phải gieo xen cây
96 lưỡng bội với cây tam bội làm cây thụ phấn trên ruộng sản xuất quả thương lưỡng bội với cây tam bội làm cây thụ phấn trên ruộng sản xuất quả thương phẩm (tỉ lệ 1 lưỡng bôi : 5 tam bội).
ii) Củ cải ựường tam bội: củ dài hơn và hàm lượng ựường, năng suất ựường cao hơn
iii)Nho tứ bội: quả to hơn và ắt hạt hơn
iv) Cây tức ăn gia súc: năng suất cỏ khô ở cỏ 3 lá tam bội cao hơn lưỡng bội
v) Cây cảnh: dạng hoa mới, hoa lớn hơn, thời gian ra hoa kéo dài, hoa giữựược lâu hơn hơn
Tạo ựa bội thể bằng con ựường hữu tắnh hay giảm nhiễm
Tạo ựa bội thể bằng con ựường hữu tắnh hay giảm nhiễm dựa vào cơ chế giao tử 2n. Những giao tử này có số nhiễm sắc thể tương tự như trong tế bào xô ma của cây. Tần số
giao tử 2n ựược kiểm soát di truyền nhưng bị ảnh hưởng mạnh bởi ựiều kiện ngoai cảnh. Vắ dụ, trong 5 vụ nghiên cứu tỉ lệ bộựôi (dyad - có 2 giao tử 2n), bộ ba (triad Ờbộ
ba có 1 giao tử 2n + 2 giao tử 1n) và bộ bốn (tetrad - 4 giao tử 1n) biến ựộng mạnh ở
các dòng khoai tây Solunum phureja.
Kết cấu di truyền của giao tử 2n do giai ựoạn nhân ựôi nhiễm sắc thể hay bồi hoàn trước hoặc sau giảm phận xác ựịnh.
Tăng nhiễm sắc thể trước khi giảm nhiễm: sự tăng nhiễm sắc thể do sự bất thường trong quá trình phát triển của tế bào mẹ bào tử (dung hợp của 2 tế bào, di chuyển nhân, trong quá trình phát triển của tế bào mẹ bào tử (dung hợp của 2 tế bào, di chuyển nhân, nội phân, v.v), thực chất là sự nhân ựôi nhiễm sắc thể kiểu nguyên phân. Kết quả của quá trình là: locut AA hình thành AAAA (quadriplex), locut aa tạo thành aaaa (nulliplex) và locut dị hợp tử Aa tạo thành AAaa (duplex). Sau ựó tế bào mẹ bào tử ựa bội phân chia giảm nhiễm bình thường tạo ra tứ thể, mỗi bào tử 2n và cuối cùng là giao tử 2n.
Tăng nhiễm sắc thể sau khi giảm nhiễm: quá trình này xảy ra khi hai bào tử hoặc giao tử
giảm nghiễm dung hợp với nhau, vắ dụ 2 nhân trong hạt phấn hoặc túi phôi. Vì tất cả
nhân trong một hạt phấn hoặc trong một túi phôi ựồng nhất về di truyền, sản phẩm dung hợp là giao tử 2n hoàn toàn ựồng hợp tử. Cả hai cơ chế tăng số nhiễm sắc thể trước và sau giảm nhiễm chỉ xảy ra trong những trường hợp ngoại lệ.
Tăng nhiễm sắc thể bằng con ựường giảm nhiễm: Hiện tượng tăng số nhiễm sắc thể
bằng con ựường giảm nhiễm ựược chú ý nhiều là sự bồi hoàn số 2n sau khi xảy ra sự
giảm nhiễm từ 2n nhiễm sắc thể xuống n. Sự tăng nhiễm sắc thể qua con ựường giảm nhiễm ựóng vai trò chủựạo trong quá trình tiến hóa của các thểựa bội tự nhiên (Skiebe, 1975) và ựược nghiên cứu ở nhiều chi, chẳng hạn Solanum, Primula, Brassica, Saccharum và Alstroemeria.
Giao tử 2n hình thành thông qua sự bất thường trong quá trình giảm nhiễm; chủ yếu thông qua 2 phương pháp sau:
i) Thông qua sự giảm nhiễm lần thự nhất không ựầy ựủ. Sự phân chia không kết thúc bằng cách tạo thành thành tế bào. Bình thường 2 nhóm nhiễm sắc kết thúc bằng cách tạo thành thành tế bào. Bình thường 2 nhóm nhiễm sắc thểở giai ựoạn trung kỳ II ựược tách ra thành 4 nhóm nhờ sự hình thành hai sợi thoi ựộc lập. Tiếp theo ựó, màng ngăn giảm nhiễm cân bằng ựạo ựược tạo thành ựể tạo ra tứ tử. Thay vào việc hình thành 2 sợi thoi ựộc lập ở trung kỳ
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. Hai