I. CHỌN GIỐNG VẬT NUÔI CÂY TRỒNG DỰA TRÊN NGUỒN BIẾN DỊ TỔ HỢP:
1. Quy trình tạo giống thuần dựa trên nguồn biến dị tổ hợp: Gồm 4 bước:
Bước 1: Tạo dòng thuần chủng.
Bước 2: Lai các dòng thuần chủng tạo nguồn biến dị tổ hợp.
Bước 3: Chọn tổ hợp gen mong muốn.
Bước 4: Tạo các dòng thuần chủng bằng tự thụ hoặc giao phối cận huyết.
2) Ưu thế lai:
2.1) Khái niệm: Ưu thế lai là hiện tượng con lai có sức sống, khả năng chống chịu tốt, tốc độ sinh trưởng, phát triển nhanh, năng suất cao hơn các dạng bố mẹ.
2.2) Đặc điểm:
Ưu thế lai biểu hiện cao nhất ở thế hệ F1 → sử dụng con lai F1 vào mục đích kinh tế.
Ưu thế lai giảm dần qua các thế hệ → không dùng con lai F1 để làm giống.
2.3) Cơ sở di truyền của ưu thế lai: Cơ sở di truyền của ưu thế lai là giả thuyết siêu trội:
Các gen ở trạng thái dị hợp thường biểu hiện tốt hơn trạng thái đồng hợp (AAAA < AaAa >
aaaa).
Tác động của alen trội thường tăng do tương tác của 2 alen khác nhau cùng locut và do sự mâu thuẫn nội tại giữa các alen của bố và mẹ trong cơ thể F1.
2.4) Quy trình tạo ưu thế lai: Gồm 2 bước:
Bước 1: Tạo dòng thuần chủng khác nhau, rồi chọn lọc bố mẹ.
Bước 2: Lai thuận nghịch các dòng thuần chủng khác nhau để tìm tổ hợp lai cho ưu thế lai cao.
II. TẠO GIỐNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP GÂY ĐỘT BIẾN, CÔNG NGHỆ TẾ BÀO VÀ CÔNG NGHỆ GEN:
1) Tạo giống bằng phương pháp gây đột biến:
1.1) Quy trình tạo giống bằng phương pháp gây đột biến: Gồm 3 bước:
Bước 1: Xử lí mẫu vật bằng tác nhân đột biến (các tia phóng xạ, sốc nhiệt, tác nhân vật lí, tác nhân hóa học,…).
Bước 2: Chọn lọc các thể đột biến có kiểu hình mong muốn.
Bước 3: Tạo dòng thuần chủng.
1.2) Một số thành tựu tạo giống ở Việt Nam:
Tạo nhiều chủng vi sinh vật, giống cây trồng như lúa, đậu tương,… có nhiều đặc tính quý.
Sử dụng côsixin tạo ra các giống cây dâu tằm tứ bội, sau đó lai nó với dạng lưỡng bội tạo ra dạng tam bội có năng suất lá cao dùng cho ngành chăn nuôi tằm.
1.3) So sánh chọn giống bằng phương pháp gây đột biến và phương pháp lai hữu tính:
Chọn giống bằng phương pháp gây đột biến Chọn giống bằng phương pháp lai hữu tính
Đối tượng Vi sinh vật, thực vật, động vật bậc thấp. Thực vật, động vật bậc cao.
Phương pháp
Xử lí đột biến bằng các tác nhân đột biến → Chọn lọc các thể đột biến có kiểu hình mong muốn → Tạo dòng thuần chủng.
Tạo dòng thuần chủng khác nhau, rồi chọn lọc bố mẹ → Lai thuận nghịch các dòng thuần chủng khác nhau để tìm tổ hợp lai cho ưu thế lai cao.
Lịch sử Vài thập kỉ gần đây. Đã sử dụng lâu đời.
Cơ chế Rối loạn vật chất di truyền ở mức phân tử hoặc tế bào → Đột biến gen và đột biến NST.
Phân li độc lập, tổ hợp tự do, tương tác gen → Các dạng ưu thế lai.
Hiệu quả Thời gian ngắn, hiệu quả nhanh. Thời gian dài, hiệu quả chậm.
Các đặc điểm chính
* Tổ hợp các gen mới có giá trị chọn lọc.
* Phức tạp, đòi hỏi kĩ thuật, trình độ cao.
* Khó dự đoán kết quả do đột biến vô hướng. * Tần số biến dị nhỏ.
* Tổ hợp các gen vốn có.
* Đơn giản, dễ thực hiện.
* Dễ dự đoán kết quả dựa trên các quy luật di truyền.
* Tần số biến dị lớn.
2) Tạo giống bằng công nghệ tế bào:
2.1) Công nghệ tế bào thực vật:
2.1.1) Khái niệm lai tế bào sinh dưỡng: Lai tế bào sinh dưỡng (sôma) là sự dung hợp 2 tế bào trần khác loài tạo ra tế bào lai chứa 2 bộ NST lưỡng bội của 2 tế bào gốc của 2 tế bào khác nhau tạo cơ thể mang đặc tính của 2 loài (cơ thể song nhị bội).
2.1.2) Đặc điểm: Chỉ áp dụng với sinh sản sinh dưỡng, sinh sản hữu tính không thực hiện được.
2.1.3) Các bước tiến hành:
Bước 1: Tách màng tế bào tạo tế bào trần.
Bước 2: Cho tế bào trần 2n của 2 loài vào môi trường đặc biệt để chúng dung hợp với nhau thành một tế bào thống nhất.
Bước 3: Đưa tế bào lai vào trong môi trường nuôi cấy để chúng phân chia và tái sinh thành cây lai khác loài.
2.1.4) Ý nghĩa:
Từ một cây lai khác loài có thể nhân nhanh thành nhiều cây đồng nhất về kiểu gen.
Tạo ra giống mới mang đặc điểm của 2 loài mà bằng cách tạo giống thông thường không thể tạo ra được.
2.2) Công nghệ tế bào động vật:
2.2.1) Nhân bản vô tính động vật:
* Khái niệm: Nhân bản vô tính động vật là hiện tượng một hợp tử trong lần phân chia đầu tiên tách ra thành nhiều phôi riêng biệt, những phôi này phát triển thành những cá thể giống nhau.
* Các bước tiến hành: (Ở đây chỉ nêu các bước tiến hành nhân bản vô tính cừu Đoly như SGK Sinh học lớp 12 ban cơ bản đã đề cập)
Bước 1: Lấy trứng của con cừu ra khỏi cơ thể (cừu cho trứng), sau nó loại bỏ nhân của tế bào trứng.
Bước 2: Lấy nhân tế bào tách ra từ tế bào vú của con cừu khác (cừu cho nhân tế bào), sau nó nưa nhân tế bào này vào tế bào trứng nã bị loại nhân.
Bước 3: Nuôi trứng nã nược cấy nhân trong ống nghiệm cho phát triển thành phôi rồi cấy phôi vào trong tử cung của con cừu khác nể cho phôi phát triển và sinh nở bình thường.
=> Cừu con sinh ra (cừu Noly) mang nặc niểm di truyền và có kiểu hình giống hệt cừu cho nhân tế bào tuyến vú.
* Ý nghĩa: Một con vật trưởng thành (nã bộc lộ nhiều nặc tính quý) tạo ra nhiều con vật có kiểu gen y hệt như con vật nó Nhân nhanh giống vật nuôi quý hiếm có kiểu gen giống nhau.
2.2.2) Cấy truyền phôi:
* Khái niệm: Cấy truyền phôi là kĩ thuật chia cắt phôi nộng vật thành nhiều phôi rồi cấy vào tử cung của các con vật khác nhau.
* Ý nghĩa: Tạo ra nược nhiều con vật có kiểu gen giống nhau.
3) Tạo giống bằng công nghệ gen:
3.1) Công nghệ gen:
3.1.1) Một số khái niệm:
Công nghệ gen là quy trình tạo ra những tế bào hoặc vi sinh vật có gen bị biến nổi hoặc có thêm gen mới.
Kĩ thuật chuyển gen là kĩ thuật tạo ADN tái tổ hợp nể chuyển gen từ tế bào này sang tế bào khác.
ADN tái tổ hợp là phân tử ADN nược tổ hợp trong ống nghiệm từ các nguồn ADN của các loài khác nhau theo một quy trình kỹ thuật nhất nịnh nào nó.
Cấu tạo ADN tái tổ hợp: Mỗi phân tử ADN tái tổ hợp gồm một phân tử ADN plasmit hay một thể thực khuẩn (phage) nguyên vẹn gọi là thể truyền nối với một noạn ADN nược ghép vào thể truyền (gọi là ADN ngoại lai hay ADN cần ghép).
Thể truyền là 1 phân tử ADN nhỏ có khả năng nhân nôi một cách nộc lập với hệ gen của tế bào và có thể gắn vào hệ gen của tế bào. Phân loại: Thể truyền có thể là plasmit, virut hoặc một số NST nhân tạo.
Plasmit là ADN dạng vòng, chứa từ 8.000 – 200.000 cặp nuclêôtit. ADN của plasmit tự nhân nôi nộc lập với ADN của NST. Plasmit thường có trong tế bào chất của nhiều loài vi khuẩn.
Mỗi tế bào vi khuẩn có thể chứa vài nến vài chục plasmit.
3.1.2) So sánh ADN của NST và plasmit:
Giống nhau: Nều cấu tạo bởi các nuclêôtit, gồm 2 mạch nơn, có khả năng tự nhân nôi.
Khác nhau:
AND của NST Plasmit
* Nằm trong nhân tế bào.
* Dạng chuỗi dài, có rất nhiều cặp nuclêôtit.
* Không dùng làm thể truyền.
* Nằm trong tế bào chất của vi khuẩn.
* Dạng mạch vòng, có từ 8.000 – 200.000 cặp nuclêôtit.
* Dùng làm thể truyền.
3.1.3) Các bước cần tiến hành trong kĩ thuật chuyển gen: Gồm 3 bước:
Bước 1: Tạo ADN tái tổ hợp:
- Tách thể truyền ra khỏi tế bào nhận và gen cần chuyển ra khỏi tế bào cho.
- Cắt và nối thể truyền và gen cần chuyển bằng enzim giới hạn (enzim cắt) restrictaza và enzim nối ligaza tạo ADN tái tổ hợp.
Bước 2: Đưa ADN tái tổ hợp vào trong tế bào nhận: Để đưa ADN tái tổ hợp vào trong tế bào nhận, người ta dùng muối CaCl2 hoặc dùng xung điện để làm dãn màng sinh chất của tế bào, làm cho các phân tử ADN tái tổ hợp dễ dàng đi qua màng.
Bước 3: Phân lập dòng tế bào chứa ADN tái tổ hợp: Nhận biết tế bào có ADN tái tổ hợp bằng cách sử dụng thể truyền có gen đánh dấu.
3.2) Sinh vật biến đổi gen:
3.2.1) Khái niệm: Sinh vật biến đổi gen là sinh vật mà hệ gen của nó đã được con người làm biến đổi cho phù hợp với lợi ích của mình.
3.2.2) Các cách làm biến đổi hệ gen của một sinh vật: Có 3 cách:
Đưa thêm một gen lạ (thường là gen của một loại khác) vào hệ gen.
Làm biến đổi một gen đã có sẵn trong hệ gen để sản xuất nhiều sản phẩm hơn hoặc biểu hiện khác thường.
Loại bỏ hoặc làm bất hoạt một gen nào đó trong hệ gen.
3.3) Một số thành tựu tạo giống biến đổi gen:
3.3.1) Tạo động vật chuyển gen:
* Các bước tiến hành:
Bước 1: Lấy trứng ra khỏi con vật nào đó rồi cho thụ tinh trong ống nghiệm.
Bước 2: Tiêm gen cần chuyển vào hợp tử và hợp tử phát triển thành phôi.
Bước 3: Cấy phôi đã được chuyển gen vào trong tử cung của con vật khác để nó mang thai và sinh đẻ bình thường.
* Ứng dụng:
Sữa cừu chứa prôtêin người.
Chuột bạch chuyển gen chứa gen hoocmôn sinh trưởng của chuột cống.
3.3.2) Tạo giống cây trồng biến đổi gen:
* Ý nghĩa: Tạo ra nhiều giống cây trồng quý hiếm.
* Ứng dụng:
Chuyển gen trừ sâu từ vi khuẩn vào cây bông và đã tạo được giống bông kháng sâu hại. Khi sâu ăn lá cây bông này, chất độc do gen của vi khuẩn tạo ra sẽ giết chết sâu.
Tạo được giống lúa “gạo vàng” có khả năng tổng hợp – carôten (tiền chất tạo ra vitamin A).
3.3.3) Tạo dòng vi sinh vật biến đổi gen:
Ứng dụng:
Tạo ra các dòng vi khuẩn mang gen của loài khác như gen insulin của người. Những dòng vi khuẩn này với khả năng sinh sản cao nên có thể nhanh chóng sản sinh ra một lượng lớn insilin làm thuốc chữa bệnh tiểu đường.
Nhiều dòng vi sinh vật biến đổi gen sử dụng làm sạch môi trường.
A/ HỆ SỐ DI TRUYỀN h2 =