2.1. Khái niệm
Lai giống (nhân giống tạp giao) là phương pháp nhân giống bằng cách cho các đực giống và cái giống thuộc 2 quần thể khác nhau phối giống với nhau. Hai quần thể này có thể là 2 dịng, 2 giống hoặc 2 loài khác nhau.
Do vậy, đời con khơng cịn là dịng, giống thuần mà là con lai giữa 2 dòng, giống khởi đầu là bố và mẹ của chúng.
Ví dụ: cho lợn đực Yorkshire phối giống với lợn cái Móng Cái, đời con là con lai Yorkshire x Móng Cái; cho bị Holstein (Hà Lan) phối giống với bò Lai Sind, đời con là con lai Holstein x Lai Sind (còn gọi là bò lai Hà Ấn)
2.2. Cơ sở lý luận của nhân giống tạp giao – Ưu thế lai
57
- Một là tạo được ưu thế lai (Heterosis) ở đời con về một số tính trạng nhất định. Các tác động không cộng gộp là nguyên nhân của hiện tượng sinh vật học này.
- Hai là làm phong phú thêm bản chất di truyền ở thế hệ lai, bởi vì con lại có được những đặc điểm di truyền của các giống khởi đầu.
Người ta gọi đó là tác dụng phối hợp. Điều này có nghĩa là lai giống sử dụng được tác động cộng gộp của các nguồn gen ở thế hệ bố và mẹ.
- Khái niệm ưu thế lại được đề xuất bởi Shull (1914). Ưu thế lai được ứng dụng rộng rãi trong nhân giống cây trồng và vật nuôi, mang lại những hiệu quả rõ rệt cho sản xuất.
Ưu thế lai là hiện tượng con lai có sức sống, sức chống đỡ bệnh tật và năng suất cao hơn mức trung bình của thế hệ bố mẹ chúng. Mức độ ưu thế lai của một tính trạng năng suất được tính bằng cơng thức:
H (%) = 1/2(AB+ BA) - 1/2(A + B) x 100 1/2(A+B)
trong đó, H: ưu thế lại (tính theo %)
AB: giá trị kiểu hình trung bình của con lai bố A, mẹ B BA: giá trị kiểu hình trung bình của con lai bố B, mẹ A A : giá trị kiểu hình trung bình của giống (hoặc dịng) A B : giá trị kiểu hình trung bình của giống (hoặc dịng) B
2.3. Các phương pháp lai giống
Lai kinh tế: là phương pháp cho giao phối giữa những con đực và con cái
khác giống, hoặc khác dòng, con lai được sử dụng vào mục đích thương phẩm (nghĩa là để thu các sản phẩm như thịt, trứng, sữa...) mà khơng vào mục đích giống.
Lai luân chuyển: Lai luân chuyển là bước phát triển tiếp theo của lai kinh tế,
trong đó sau mỗi đời lai người ta lại thay đổi đực giống của các giống đã được sử dụng. Các phương pháp lai luân chuyển Ccng như lai kinh tế, lại luân chuyển có các phương pháp lai giữa 2 giống, 3 giống và 4 giống.
Lai cải tiến: được sử dụng trong trường hợp một giống về cơ bản đã đáp ứng
được yêu cầu, song còn một vài nhược điểm cần được cải tiến. Chẳng hạn, một giống lợn có năng suất cao, chất lượng thịt tốt, thích ứng với điều kiện sản xuất địa phương, nhưng khả năng sinh sản lại kém, cần hồn thiện tính trạng này bằng pháp pháp lai cải tiến.
58
3. Thực hành
Đọc viết lý lịch và tính hệ số cận huyết của đàn gia súc giống.
Câu hỏi ôn tập
1. Khái niệm và ứng dụng của nhân giống thuần chủng 2. Trình bày hệ phổ và hệ số cận huyết?
3. Các hình thức nhân giống thuần trên heo? 4. Ưu điểm của nhân giống tạp giao – Ưu thế lai 5. Vẽ sơ đồ các phương pháp lai giống
59
CHƯƠNG 6
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CÔNG TÁC GIỐNG GIA SÚC
MH33 - 06
Giới thiệu: Công nghệ sinh học đã và đang được phát triển và ứng dụng ngày càng nhiều trên thế giới. Những kỹ thuật công nghệ sinh học chủ yếu đã được áp dụng thành công: công nghệ di truyền, công nghệ sinh sản bao gồm cấy truyền phôi và các kỹ thuật liên quan, công nghệ vắc xin và kỹ thuật chẩn đốn bệnh, cơng nghệ thức ăn chăn ni để cải thiện tính khả dụng của nguồn thức ăn chăn nuôi.
Mục tiêu:
- Kiến thức: giới thiệu những thành tựu trong công nghệ sinh học được ứng dụng vào công tác giống gia súc.
- Kỹ năng: Thực hiện được các ứng dụng công nghệ sinh học trong công tác giống.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Có ý thức về lợi ích của việc học tập, từ đó có thái độ học tập đúng đắn; ý thức tự học hỏi nâng cao trình độ.
1. Cơng nghệ cấy truyền phơi
1.1. Khái niệm và ý nghĩa của công nghệ cấy truyền phôi Khái niệm Khái niệm
Công nghệ phôi là công nghệ tiên tiến, hiện đại, được ứng dụng và triển khai ở một số nước phát triển như Mỹ, Pháp, Anh, Canada, Nhật…
Cấy truyền phơi (CTP) là một q trình đưa phơi tạo ra từ cá thể cái này (cái cho phôi) vào cá thể cái khác (cái nhận phơi) phơi vẫn sống, phát triển bình thường trên cơ sở trạng thái sinh lý sinh dục của cái nhận phôi phù hợp với trạng thái sinh lý sinh dục của cái cho phôi hoặc phù hợp với tuổi phôi ( gọi sự phù hợp này là đồng pha
Ý nghĩa của công nghệ phôi
- Phổ biến và nhân nhanh các giống tốt, quí, hiếm ra thực tế sản xuất trên cơ sở khai thác triệt để tiềm năng di truyền của những cá thể cái cao sản thông qua lấy phôi và cấy truyền những phôi của chúng ( tận dụng được đồng thời những đặc tính tốt ở cả con bố và con mẹ)
- Nâng cao cường độ chọn lọc, đẩy mạnh công tác giông trên cơ sở tăng nhanh tiến bộ di truyền hàng năm.
60
- Nâng cao khả năng sinh sản, các sản phẩm thịt, sữa trong chăn nuôi.
- Hạn chế mức tối thiểu số lượng gia súc làm giống, từ đó giảm các chi phí khác đi kèm ( chuồng trại, vật tư, nhân lực…..).
+ Giúp cho con người dễ dàng, thuận lợi trong việc xuất nhập, vận chuyển, trao đổi con giống giữa các nước, các vùng, các địa phương đã được thương mại hoa
+ Bảo tồn con giống dưới dạng trứng, phơi, tinh trùng nhằm giữ gìn vật liệu di truyền ( phương pháp ex - situation)
+ Hạn chế một số dịch bệnh và nâng cao khả năng chống chịu bệnh, khả năng thích nghi cho con vật ở môi trường mới, cụ thể:
+ Phần lớn các bệnh ở gia súc không lây qua phôi.
+ Nếu phôi được đem đến môi trường mới để cấy truyền, mẹ nhận phôi trong thời gian mang thai đã tạo cho con kháng thể chống lại một số bệnh, và khi ra đời ngay từ đầu con vật dễ dàng thích ứng với mơi trường xung quanh.
- Làm cơ sở để thúc đẩy nhanh việc nghiên cứu và phát triển một số ngành khoa học có liên quan như :
+ Sinh lý, sinh hố ( vấn đề hình thành, phát triển phơi; q trình tiếp nhận, đào tạo khi cấy chuyển, ….).
+ Di truyền học ( lai ghép phôi, chuyển gen tạo những giống mới, …). + Thú y và y học ( chế tạo các vacxin chống bệnh, thay thế gen xấu, miễn dịch sinh sản, ….).
1.2. Cơ sở khoa học của công nghệ cấy truyền phôi
Cấy truyền phôi là công nghệ sinh học hiện đại đã và đang được nghiên cứu ứng dụng vào điều kiện chăn nuôi của nước ta. Công nghệ này dựa trên những cơ sở khoa học thực tiễn sau đây:
- Những hiểu biết đặc điểm sinh lý sinh sản của gia súc cũng như bản chất của hormon và cơ chế tác động của chúng (đặc biệt là các hormon sinh sản), con người đã chủ động điều khiển được q trình sinh sản của vật ni thơng qua những hormon chế tạo như FSH, PMSG, HCG, PGF2α, Progesteror… Chính những hormon này đã giúp người kỹ thuật đạt hiệu quả cao trong quá trình gây rụng trứng nhiều và gây động dục đồng pha.
- Nhờ biết đặc điểm phát triển của phôi giai đoạn sớm, sự phân chia phát triển của nó ứng với các giai đoạn nhất định, những môi trường ảnh hưởng thuận nghịch đối với phôi, đặc điểm dinh dưỡng của phôi, con người đã chế tạo được
61
những môi trường phù hợp để nuôi trứng, phơi khi ở ngồi cơ thể và thành cơng trong lĩnh vực thụ tinh trong ống nghiệm.
- Đã có các dụng cụ giội rửa lấy phơi ra khỏi cơ thể mẹ; có phương pháp soi tìm, đánh giá phân loại phơi, bảo quản phơi và cuối cùng cấy chuyển phôi vào cơ thể khác.
- Đã có nhiều cơ thể sinh vật (người, động vật) được sinh ra bằng kỹ thuật cấy truyền phôi. Những cơ thể này đều sinh trưởng, phát triển và sinh sản bình thường, đặc biệt ở những bê, bị sinh ra từ cơng nghệ phơi, chúng có khả năng sản xuất bình quân cao hơn nhiều so với các con khác cùng giống, cùng điều kiện nhưng sinh ra bằng con đường thông thường. Ngay ở nước ta, cho tới nay đã có trên 80 bê ra đời từ công nghệ cấy truyền phôi. Kết quả theo dõi thấy sinh trưởng, phát triển của chúng cao hơn các con khác 30 – 40%, năng suất sữa bình quân ở các chu kỳ 4000 – 4500 lít, có con đạt > 6000 lít.
- Có sự kết hợp giữa cơng nghệ phôi với một số các lĩnh vực sinh học phân tử, y học và thú y. Đã có những động vật được chuyển gen, ghép phôi tạo thể khảm, có những vacxin phịng chống bệnh được sản xuất thơng qua con đường cấy phơi. Và cuối cùng phải nói có nhiều cơng ty chun dụng sản xuất, bn bán trang thiết bị, máy móc, dụng cụ và hóa chất, hormon cho công nghệ phôi. Các ngân hàng phơi trong đó lưu giữ trứng, phơi, tinh trùng của các giống gia súc, các động vật quí hiếm.
Những cơ sở nêu trên khẳng định thêm bước đi chắc chắn và tất yếu của công nghệ này không những trong việc cải tạo và nhân giống gia súc mà còn phục vụ cho nhu cầu của con người trong lĩnh vực y học đời sống.
1.3. Quy trình cơng nghệ cấy truyền phôi 1.3.1. Chọn thú cho phôi 1.3.1. Chọn thú cho phôi
Nái cho phôi được chọn lọc từ các đàn hạt nhân. Các thú được chọn phải bảo đảm các tiêu chuẩn như :
- Có nguồn gốc rõ ràng, có đặc trưng của phẩm giống. - Năng suất cao.
- Khả năng sinh sản và các bệnh sản khoa.
1.3.2. Chọn thú nhận phơi
Nái nhận phơi có ảnh hưởng lớn đến việc tiếp nhận và nuôi con tuy khơng có vai trị trong kiểu gen đời sau nhưng phải đạt các yêu cầu sau :
62
- Sinh trưởng, phát triển bình thường. - Sinh lý sinh sản bình thường.
1.3.3. Gây siêu bài nỗn ở thú cho phơi
Gây siêu bài noãn ở thú cho phơi là q trình kích thích để trong một lần động dục có nhiều trứng phát triển, chín và rụng. Mục tiêu của việc này là thu được nhiều trứng chín rụng tạo thành hợp tử và kết quả là thu được nhiều phơi có chất lượng cao.
Để gây siêu bài noãn, người ta thường sử dụng các hormone như FSH, PMS, HMG Pergonal…các hormone này có thể dùng riêng biệt hay kết hợp với HCG hay PGF2.
1.3.4. Gây động dục đồng pha ở thú nhận phơi
Mục đích là tạo cho thú nhận phơi ở trong tình trạng động dục đồng pha với thú cho phơi (nếu sử dụng phôi tươi) hay phù hợp với tuổi phôi (nếu cấy phôi đông lạnh).
Để gây động dục đồng pha, có thể sử dụng các hormone như: PMS, PGF2, Progestrone.
1.3.5. Thu hoạch phôi
Sau khi phối giống một thời gian, phôi sẽ được lấy ra khỏi thú mẹ: Thu hoạch phơi. Có hai phương pháp thu hoạch phơi: Phẫu thuật và không phẫu thuật. Với phương pháp không phẫu thuật, người ta thu nhận phôi nhờ dụng cụ đặc biệt bơm dung dịch dội rửa lấy phơi (ở bị dùng dung dịch muối Phosphate - Phosphate beffered saline - PBS) vào ống dẫn trứng hay sừng tử cung, phôi sẽ được trôi theo và dẫn ra ngồi để được thu nhận. Dung dịch rửa có lẫn phơi khi dẫn ra ngồi có thể để lắng đọng 20 - 30 phút hoặc đưa ngay vào đĩa petri soi tìm phơi.
1.3.6. Đánh giá và phân loại phơi
Việc tìm và đánh giá phân loại phơi được tiến hành dưới kính hiển vi có độ phóng đại > 24 lần. Phôi được đánh giá phân loại theo các tiêu chuẩn như sau :
- Hình thái, kích thước.
- Mức độ tế bào : Sự phân bố, sắp xếp của tế bào, nguyên sinh chất. - Màu sắc phơi.
Phơi được coi là tốt nếu có kích thước đảm bảo, có dạng cầu đều, ngun vẹn, các tế bào xếp đều, liên kết chặt chẽ, có độ sáng đều giữa các phần.
63
Nguyên tắc của việc cấy truyền phôi là phôi được lấy ra ở vị trí nào thì sẽ được cấy trả vào đúng vị trí đó nhờ súng cấy phơi. Thú nhận phơi sau khi được cấy một thời gian, tùy thuộc từng loài, sẽ được khám thai để đánh giá kết quả. Đối với bò là 3 tháng.
Tỉ lệ đậu thai ở bị sau khi cấy truyền phơi ở các nước phát triển là 60 - 70% đối với phôi tươi và 55 - 65% đối với phôi đông lạnh. Ở VN tỉ lệ đạt được có thấp hơn : 30 - 40% với phôi tươi, 38 - 44% với phơi đơng lạnh.
Lợi ích của siêu bài nỗn và cấy truyền phơi trong công tác giống gia súc: - Phổ biến và nhân nhanh các giống có năng suất cao, có các đặc tính q hiếm ra sản xuất.
- Nâng cao cường độ chọn lọc, đẩy mạnh hiệu quả của công tác giống trên cơ sở tăng nhanh tiến bộ di truyền hàng năm.
- Hạn chế tối thiểu số lượng gia súc làm giống từ đó giảm các chi phí sản xuất.
- Dễ dàng, thuận lợi trong việc xuất, nhập vận chuyển trao đổi giống giữa các nước, các vùng.
- Giữ gìn, bảo tồn các vật liệu di truyền (phương pháp Exsitu).
- Hạn chế một số dịch bệnh và nâng cao khả năng chống chịu bệnh, khả năng thích nghi của con vật ở môi trường mới do phần lớn dịch bệnh ở gia súc không lây lan qua phôi.
- Thúc đẩy sự nghiên cứu và phát triển các ngành khoa học có liên quan : phơi sinh học, sinh lý, hóa sinh, miễn dịch, sinh học phân tử, y học…
2. Một số công nghệ khác 2.1. Cắt chia phôi 2.1. Cắt chia phôi
Mục tiêu của kĩ thuật này là làm tăng số lượng phôi từ một phôi ban đầu và cuối cùng sẽ tạo nên một dịng vơ tính.
Những phơi dùng để chia tách ít nhất là ở giai đoạn 5 - 7 ngày sau khi thụ tinh (đối với bị). Nhìn chung, kết quả chi tách phơi sẽ tốt nếu sử dụng các phôi ở giai đoạn cuối phôi dâu hay đầu phôi nang khi khối tế bào đủ lớn và các tế bào chưa biệt hóa.
Nếu chia tách phôi ở giai đoạn phơi dâu thì chỉ việc chia khối mầm phơi thành hai phần đều nhau. Nếu chia tách ở giai đoạn phơi nang thì ngồi việc tách nội phơi bì, phần ngoại phơi bì (lá ni phơi) cũng phải tách hai.
64
Nếu chia tách phôi ở giai đoạn muộn hơn, lúc các tế bào đã biệt hóa thì tỉ lệ tạo nên những cơ thể toàn vẹn là thấp.
Để thực hiện kĩ thuật chia cắt phơi phải có dung dịch ni, kính hiển vi soi nổi, với độ phóng đại 200 - 300 lần, thiết bị vi thao tác điều khiển dao cắt…
Qui trình chia cắt phơi bao gồm những bước chủ yếu sau đây:
- Lắp hệ thống thiết bị vi thao tác vào kính hiển vi, dao cắt đặt thẳng góc với đáy đĩa petri chứa phơi.
- Đưa phơi vào đĩa petri có 200 - 300ml dung dịch nuôi cấy, đợi 3 - 5 phút cho phôi lắng xuống đáy đĩa.
- Sau khi phơi đã cố định, nhìn dưới kính hiển vi ở độ phóng đại nhỏ, di chuyển dao cắt xuống gần phơi rồi tăng độ phóng đại của kính lên.
- Cho lưỡi dao thấp xuống và đặt vào đúng giữa khối tế bào phơi, nếu là phơi nang thì phải đặt lưỡi dao cân đối để có thể chia đều cả lá ni phôi cho mỗi nửa. - Đưa dao thấp xuống hướng tới đáy của đĩa để cắt phôi thành hai. Chú ý điều khiển lưỡi dao nhanh và dứt khốt.
- Phơi sau khi tách phải chuyển ngay sang dung dịch mới để nuôi cấy in vitro