Về mặt nguyên lí, chọn giống ưu thế lai ở cây tự thụ phấn không có gì khác so với cây giao phấn. Tuy nhiê n do đặc điể m của cây tự thụ phấn là cây hoa lưỡng tính,
bộ phận đực và cái cùng 1 hoa nên vấn đề sản xuất hạt giống rất khó khăn trong đó trở
ngạ i lớn nhất là vấn đề diệt bộ phận đực để ngăn chặn tự thụ và tăng cường khả năng
nhậ n phấn ngoài từ dòng giống bố. Phụ thuộc vào số lượng hạt thu được từ 1quả nhiều
hạt ít, khả năng khử đực dễ hay khó mà cây tự thụ phấ n được chia thành 2 nhó m: Nhóm thứ nhất bao gồm các loài cây trồng có khả năng sản xuất hạt giống lai theo phương thức khử đực, thụ phấn bằng tay. Các cây trồng thuộc nhó m này thường
có rất nhiều hạt một quả, khử đực dễ dàng. Nhóm thứ hai bao gồm các loài cây trồng
mà một quả có rất ít hạt khử đực khó khăn, việc sản xuất hạt giống lai theo phương
VI.1. Phương pháp tạo giống ưu thế lai ở nhóm cây có khả năng sản xuất hạt giống theo phương thức khử đực thụ phấn bằng tay:
Các loài cây trồng thuộc nhó m nà y có: cà chua, cà bát, thuốc lá, vừng, bông, ớt…
Hệ thống chọn giống ưu thế la i ở nhóm này gồm các bước sau đây:
VI.1.1. Chọn bố mẹ:
Trong tập đoàn giống hiện có hoặc tìm kiếm thê m, dựa vào các nguyên tắc chọn
cặp bố mẹ trong lai giố ng để chọn các dạng bố mẹ cho chương trình chọn giống ưu thế
lai.
VI.1.2. Làm thuần bố mẹ:
Bản thân các giố ng ở cây tự thụ đã là các dòng thuầ n tuy nhiên vẫn có một tỉ lệ
thụ phấn chéo nhất định xả y ra; ở nhó m cây tự thụ phấn không điể n hình (bắp cải, hành tây, thuốc lá) thì do tỉ lệ thụ phấn chéo tương đối cao (có thể đến 20%) nên việc là m thuầ n bố mẹ là rất cần thiết. Chọn các cá thể điển hình, bao cách li để thu hạt tự thụ
tuyệt đối, hạt thu được gieo thành dòng, chọn các dòng đồng nhất và tiếp tục bao cách li thê m một lần nữa sẽ có các dạng bố mẹ thuầ n dùng cho bước tiếp theo. Các dạng bố
mẹ tiếp tục bao cách li để thu hạt duy trì.
VI.1.3. Thử khả năng phối hợp:
Chia bố mẹ thành các nhó m, mỗ i nhó m 5 - 6 giống để thử khả năng phối hợp
giữa chúng với nha u. Tiến hành dialel theo sơ đồ, con lai được trồng thử nghiệ m và tính khả năng phối hợp riê ng theo mô hình của sơ đồ (xem phần V.3.2). Mỗi sơ đồ lai
chọn ra một tổ hợp có khả năng phối hợp riêng cao nhất.
VI.1.4. Lai thử lại và so sánh giống:
Các tổ hợp tốt nhất được lai thử lại để có đủ hạt giống cho bố trí thí nghiệ m so
sánh giống, các tổ hợp được đấu loại với nhau. Thí nghiệm so sánh giống được bố trí 3
- 4 lần nhắc lại một khối ngẫu nhiên, diện tíc h ô thí nghiệm 10c m2, đối chứng là giống định thay thế. Tổ hợp được chọn phải đạt yêu cầu:
- Là giố ng đứng đầu thí nghiệ m
- Hơn đối chứng về năng suất hoặc một mặt quan trọng nào đó (chống bệnh tốt hơn, chịu đựng tốt hơn…). Bước tiếp theo là tổ chức sản xuất hạt giống để cung cấp đủ
cho tất cả các loại thử nghiệ m.
VI.2. Phương pháp tạo giống ưu thế lai ở nhó m cây không có khả năng s ản xuất hạt giống thương phẩ m the o phương thức khử đực thụ phấn bằ ng tay:
Đây là nhó m cây khó áp dụng phương pháp ưu thế lai nhất. Ở nhóm này nếu
không phát triển được dòng mẹ bất dục thì chưa thể nó i đến ứng dụng chọn giống ưu
thế lai. Mặt khác ở các cây tự thụ phấn điển hình như lúa, đậu tương, đậu đen, đậu xanh, đậu triề u… thì vấn đề truyền phấn từ hoa bố sang hoa mẹ và vấn đề tăng cường
cũng là những trở ngại không nhỏ. -- Để áp dụng thành công công nghệ ưu thế lai ở nhó m cây tự thụ phấn điển hình phải giả i quyết được các nhiệ m vụ
lớn:
a) Phải tìm được và phát hiệ n được dòng bất dục có các tính trạng nông - sinh hoc quý, tiềm năng cho năng suất cao, dễ duy trì dùng là m mẹ của các tổ hợp lai.
b) Xác lập được công nghệ sản xuất hạt lai trong đó nâng cao khả năng nhận
phấn ngoài, tạo điều kiện tốt nhất cho các vectơ truyề n phấn, là những vấn đề có tính quyết định.
VI.2.1. Sơ đồ tổng quát:
Chương trình chọn giống ưu thế lai ở nhó m cây tự thụ phấn điển hình được áp dụng theo sơ đồ sau:
Tìm k iế m kiểu gen bất dục
Chuyển gen bất dục sang các giống hiệ n đại để tạo ra dòng mẹ bất dục
có các tính trạng quý, tiề m năng cho năng suất cao.
Tìm dòng bố phục hồi và cho ưu thế la i cao.
Xác lập công nghệ sản xuất hạt lai
Duy trì dòng mẹ bất dục Sản xuất hạt lai thương phẩ m năng suất cao.
VI.2.2. Sử dụng các dạng bất dục đực:
a) Tìm kiế m kiểu gen bất dục: kiểu gen bất dục ở đây có thể là bất dục đực tế
bào chất (CMS) hoặc bất dục đực chức năng di truyền nhân. Trước hết người ta tìm kiếm kiểu gen bất dục từ nguồn vật liệu trong loài như trường hợp tìm thấy nguồn
CMS ở hành tây (Jones Ems weller - 1937), bất dục đực chức năng ở cà chua (Dascalov - 1996). Trong nhiều trường hợp phả i tìm kiế m nguồn bất dục ở loài khác trong cùng chi kể cả loài hoang dại (Nillson - 1967, Yua n Long Ping - 1966).
b) Chuyển gen bất dục đực tạo ra dòng bất dục có các tính trạng tốt dùng làm mẹ trong các tổ hợp lai và xác lập phương pháp duy trì dòng bất dục đực. Việc chuyển
gen bất dục vào các giống hiện đại phụ thuộc vào cơ chế di truyền gây ra bất dục đực.
* Bất dục đực nhân: kiểu bất dục này do một cặp gen ẩn trong nhân quyết định. Ở trạng thái đồng hợp thể: kiểu gen msms thì có kiểu hình bất dục. Phục hồi phấn cho
dòng mẹ, dòng bố với kiểu gen MSMS còn duy trì dòng bất dục theo quy luật phân li
di truyền 1 cặp gen.
1 msms : 1 MSMS Bất dục Hữu dục Sơ đồ sử dụng bất dục đực nhân như sau:
Dòng mẹ bất dục Dòng duy trì Dòng phục hồi ms ms MSms MSMS x x 1 msms : 1 MS ms 1 MSms : 1 msms x Diệt bỏ trước khi tung phấn 1 msms : 1 MS ms x x
Nhân dòng Nhâ n dòng MS ms Nhân dòng
bất dục duy trì Hữu thụ phục hồi
Hạt la i F1
Tiê u chuẩn di truyền của các dòng:
- Dòng bất dục: bất dục hoàn toàn và la i với dòng duy trì đạt được 50% số cây
bất dục ở thế hệ tiếp.
- Dòng duy trì: hữu thụ hoàn toàn và khi la i với dòng bất dục thu được 50% số
cây hữu thụ ở thế hệ tiếp theo.
- Dòng phục hồi: khi thụ phấn cho dòng bất dục thu được con lai - có ưu thế lai
và hữu thụ 100%.
* Bất dục đực chức năng di truyền nhân:
Gồ m một số kiểu khác nhau:
- Kiểu vòi nhuỵ siêu dài được ứng dụng ở các cây họ thập tự (bắp cải, su hào, su
lơ…) và một số cây trồng khác (cà chua, bông, thuốc lá…)
Người ta duy trì kiểu vò i nhuỵ siêu dài bằng tự phối vì bao phấn của dạng này chỉ khó khăn còn hạt phấ n vẫn có sức sống bình thường.
- Kiểu bất dục đực chức năng phản ứng với điề u kiện chiếu sáng - PGMS, phản ứng với điều kiện nhiệt độ - TGMS (Ther mo Genic Male Sterile) được ứng dụng ở lúa. Đặc điể m di truyề n của các dạng bất dục đực chức năng là do 1 hoặc 2 cặp gen kiểm
soát tình trạng vì thế chuyể n gen bất dục cho các giống khác là chọn thể phân li để tạo
ra dòng bất dục mới tương đối dễ dàng.
bố. Sử dụng cả 2 mặt của dòng mẹ để sản xuất hạt giố ng khi dòng mẹ ở trạng thái bất
dục do chức năng duy trì dòng mẹ bằng tự phối khi dòng mẹ ở trạng thái hữu dục.
Hệ thống 2 dòng có phổ phục hồi rộng dễ tìm được các dòng phục hồi cho dòng mẹ. Tuy nhiên các dòng bất dục đực chức năng di truyề n nhân phản ứng với điều kiện môi trường - EGMS (Environme ntal Genic Male Sterile) phụ thuộc vào môi trường và
khi môi trường tha y đổi thì cũng làm cho các dạng EGMS không ổn định theo.
* Bất dục đực tế bào chất (CMS):
Về mặt nguyên lí sử dụng bất dục đực tế bào chất ở cây tự thụ phấn hoàn toàn giống như ở cây giao phấn (đã trình bày kĩ ở phần V.5.1)
Điể m khác biệt cơ bản trong chọn giố ng ưu thế lai ở cây tự thụ phấn là chỉ sử
dụng lai đơn và với nhiều cây không thể sản xuất hạt giống la i bằng tay thì sử dụng bất dục đực là bắt buộc. Các bước tiến hà nh trong chương trình chọn giố ng ưu thế lai ở cây
tự thụ sử dụng bất dục đực tế bào chất như sau:
- Bước 1: tạo dòng bất dục đực và dòng duy trì tương ứng: căn cứ vào chương
trình tạo giống mà có thể tìm kiế m dòng bất dục CMS bằng nhập nội hoặc lai chuyển
gen vào các giống cần có. Dòng bất dục tế bào chất kí hiệu là A, dòng duy trì tương ứng kí hiệ u là B.
- Bước 2: tìm dòng phục hồi: sử dụng các giống sẵn có trong tập đoàn công tác hoặc các dòng lai đã ổnđịnh để lai với dòng mẹ CMS. Dòng bốđạt yêu cầu thoả mãn 2
điều kiện:
a) Phục hồi phấn tốt cho dòng A.
b) Cho ưu thế lai cao. Đây là dòng R sẽ là bố của tổ hợp lai.
- Bước 3: lai thử lại và thử nghiệm con la i:
Bố trí thí nghiệ m so sánh giố ng với đối chứng. Các tổ hợp tốt chuyể n đi sản
xuất hạt giống thương phẩ m để thử nghiệ m rộng.
Hệ thống chọn giống ưu thế lai ở cây tự thụ phấn sử dụng bất dục đực tế bào chất được gọi là hệ thống "3 dòng" bao gồm dòng A bất dục, dòng B duy trì bất dục và dòng R phục hồi và cho ưu thế la i.
Sử dụng hệ thống " 3 dòng" rất ổn định về mặt di truyền song hệ thống sản xuất
hạt giống cồng kềnh, phải qua 2 lần lai mới có hạt F1 thương phẩm nên rủi ro lớn, giá
thành hạt giống cao.
Bài 6
CHỌN GIỐNG ĐỘT BIẾN VÀ ĐA BỘI THỂ