II. TỔ CHỨC DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ:
4. Ứng dụng thực tiễn của sinh sản bằng công nghệ nuôi cấy mô thực vật
CHUYÊN ĐỀ 5: ỨNG DỤNG DI TRUYỀN HỌC I NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
I. NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
1. Các nguồn vật liệu chọn giống và các phương pháp gây đột biến nhân tạo, lai giống.
Nguồn vật liệu chọn giống: + Biến dị tổ hợp.
+ Đột biến.
+ ADN tái tổ hợp.
Phương pháp gây đột biến nhân tạo gồm các bước: + Xử lí mẫu vật bằng các tác nhân đột biến thích hợp. + Chọn lọc các thể đột biến có kiểu hình mong muốn. + Tạo dòng thuần chủng.
- Tạo giống thuần dựa trên nguồn biến dị tổ hợp: Tạo các dòng thuần khác nhau, cho các dòng đó lai với nhau rồi chọn lấy những tổ hợp gen mong muốn.
* Tự thụ phấn (ở thực vật): giao tử đực và giao tử cái tham gia thụ tinh là của cùng một hoa lưỡng tính hoặc từ những hoa đơn tính của cùng một cây. Giao phối cận huyết (giao phối gần): giao phối giữa những động vật cùng chung bố mẹ hoặc giữa bố/mẹ với con của chúng.
* Ứng dụng tự thụ phấn và giao phối cận huyết trong chọn giống:
- Trong chọn giống, người ta tiến hành tự thụ phấn bắt buộc đối với cây giao phấn, cho giao phối giữa các vật nuôi là "anh chị em" ruột hoặc giữa bố/mẹ với các con nhằm mục đích: Tạo dòng thuần (đồng hợp tử về các gen đang quan tâm) để củng cố một số tính trạng tốt, phát hiện và loại bỏ các tính trạng xấu. - Tạo giống lai có ưu thế lai cao:
+ Hiện tượng ưu thế lai: Cơ thể lai có sức sống cao hơn bố mẹ thuần chủng, tức là sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh, chống chịu khoẻ, năng suất cao. Ví dụ: ngô lai khác dòng tăng năng suất 30%.
• Lai khác dòng: Tạo những dòng thuần (bằng tự thụ phấn bắt buộc hoặc giao phối gần) rồi lai khác dòng. Ví dụ: sử dụng lai khác dòng đã tăng sản lượng lúa mì 50%, tăng gấp đôi sản lượng dầu trong hạt hướng dương.
• Lai khác thứ: Tổ hợp 2 hoặc nhiều thứ có kiểu gen khác nhau. Cơ thể lai khác thứ cũng có hiện tượng ưu thế lai nhưng trong các thế hệ sau có hiện tượng phân tính.
+ Đặc điểm biểu hiện của ưu thế lai:
• Ưu thế lai biểu hiện rõ nhất trong lai khác dòng, vì: Đại bộ phận các gen của cơ thể lai đều ở trạng thái dị hợp, trong đó chỉ các gen trội - phần lớn quy định các tính trạng tốt - được biểu hiện. Cơ thể lai khác dòng có độ đồng đều cao về năng suất và phẩm chất.
• Ưu thế lai giảm dần qua các thế hệ, vì ở các thế hệ sau, tỉ lệ thể dị hợp giảm dần, tỉ lệ thể đồng hợp tăng lên, do đó các gen lặn có hại được biểu hiện.
+ Cơ sở di truyền của ưu thế lai: Có nhiều giả thuyết giải thích cơ sở di truyền của ưu thế lai, trong đó giả thuyết siêu trội được nhiều người thừa nhận. Giả thuyết này cho rằng ở trạng thái dị hợp về nhiều cặp gen khác nhau, con lai có được kiểu hình vượt trội nhiều mặt so với dạng bố mẹ có nhiều gen ở trạng thái đồng hợp tử.
+ Quy trình tạo giống có ưu thế lai cao: Tạo dòng thuần → lai các dòng thuần khác nhau (lai khác dòng đơn, lai khác dòng kép) → chọn lọc các tổ hợp có ưu thế lai cao.
+ Phương pháp tạo giống bằng gây đột biến: * Dùng các tác nhân vật lí:
• Chiếu các tia phóng xạ với cường độ liều lượng thích hợp trên hạt khô, hạt nảy mầm hoặc đỉnh sinh trưởng của thân, cành hoặc hạt phấn, bầu nhuỵ để gây đột biến gen hay đột biến NST.
• Chiếu tia tử ngoại lên các tế bào vi sinh vật hoặc bào tử, hạt phấn của thực vật.
• Tăng, giảm nhiệt độ môi trường đột ngột (sốc nhiệt) gây chấn thương bộ máy di truyền.
* Dùng các tác nhân hoá học:
• Ngâm hạt khô hoặc hạt đang nảy mầm trong dung dịch hoá chất (5BU, EMS,...)
có nồng độ thích hợp, hoặc tiêm dung dịch hoá chất vào bầu nhuỵ, hoặc quấn bông tẩm dung dịch hoá chất vào đỉnh sinh trưởng thân hay chồi để tạo đột biến gen hay đột biến NST. Gây đột biến đa bội bằng cônsixin theo các phương pháp tương tự như trên.