Title CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG DI TRUYỀN HỌC VÀO CHỌN GIỐNG.docx ✅

CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG DI TRUYỀN HỌC VÀO CHỌN GIỐNG A. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM VÀ CHUYÊN SÂU * Quy trình tạo giống mới gồm có 4 bước: - Tạo nguồn nguyên liệu di truyền cung cấp cho chọn lọc. - Chọn lọc để tạo ra giống mới. - Đánh giá chất lượng giống. - Đưa giống tốt ra sản xuất đại trà. * Để tạo nguồn nguyên liệu, các nhà chọn giống có thể thu thập vật liệu ban đầu từ tự nhiên và nhân tạo, sau đó tạo ra các biến dị di truyền (biến dị tổ hợp, đột biến, ADN tái tổ hợp) để chọn lọc. CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO GIỐNG MỚI: Năng suất giống do kiểu gen của giống quy định, vì vậy muốn tạo ra giống mới có năng suất cao thì phải tác động làm thay đổi kiểu gen của giống cũ theo hướng mong muốn. Để tạo ra giống mới, đầu tiên phải tạo ra nguồn biến dị di truyền (đột biến; biến dị tổ hợp; ADN tái tổ hợp) sau đó chọn lọc để tạo ra được các giống mới. Do vậy có 4 phương pháp tạo ra giống mới là tạo giống bằng nguồn biến dị tổ hợp, bằng gây đột biến, bằng công nghệ tế bào và bằng công nghệ gen. 1. Tạo giống thuần dựa trên nguồn biến dị tổ hợp Tạo dòng thuần chủng có kiểu gen khác nhau bằng cách cho tự thụ phấn (hoặc giao phối cận huyết) liên tục nhiều đời, sau đó chọn lọc thì sẽ thu được dòng thuần chủng về tính trạng mong muốn. Phương pháp: - Lai giống để tạo ra các tổ hợp gen khác nhau. - Chọn lọc ra những tổ hợp gen mong muốn. - Những tổ hợp gen mong muốn sẽ cho tự thụ phấn hoặc giao phối gần để tạo ra các dòng thuần. 2. Tạo giống có ưu thế lai cao a. Khái niệm: - Ưu thế lai là hiện tượng con lai có năng suất, sức chống chịu, khả năng sinh trưởng và phát triển cao vượt trội so với các dạng bố mẹ.
- Khi lai hai dòng thuần có kiểu gen khác nhau thì xuất hiện ưu thế lai. Có trường hợp phép lai thuận không tạo ra ưu thế lai nhưng phép lai nghịch lại tạo ra ưu thế lai. - Ưu thế lai biểu hiện cao nhất ở F 1 , sau đó giảm dần qua các thế hệ.  b. 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. c. Quy trình tạo giống có ưu thế lai cao: - Tạo dòng thuần (bằng cách cho tự thụ phấn hoặc giao phối cận huyết liên tục nhiều đời). - Cho lai các dòng thuần khác nhau (lai khác dòng đơn, lai khác dòng kép), sau đó chọn lọc các tổ hợp lai có ưu thế lai cao. 3. Tạo giống bằng phương pháp gây đột biến Gồm 3 bước: - Xử lí mẫu vật bằng các tác nhân gây đột biến để tạo ra biến dị đột biến. - Chọn lọc các thể đột biến có kiểu hình mong muốn. - Tạo dòng thuần chủng. 4. Tạo giống bằng công nghệ tế bào a. Công nghệ tế bào là quy trình công nghệ dùng để tạo ra những tế bào có kiểu nhân mới từ đó tạo ra cơ thể với những đặc điểm mới, hoặc hình thành cơ thể không bằng sinh sản hữu tính mà thông qua sự phát triển của tế bào xôma nhằm nhân nhanh các giống vật nuôi, cây trồng. b. Công nghệ tế bào thực vật: - Lai tế bào sinh dưỡng: Gồm các bước: + Loại bỏ thành tế bào trước khi đem lai. + Cho các tế bào đã mất thành của 2 loài vào môi trường đặc biệt để dung hợp với nhau  tế bào lai. + Đưa tế bào lai vào nuôi cấy trong môi trường đặc biệt cho chúng phân chia và tái sinh thành cây lai khác loài. - Nuôi cấy hạt phấn hoặc noãn, sau đó gây lưỡng bội hoá:
+ Nuôi cấy hạt phấn hoặc noãn chưa thụ tinh trong ống nghiệm rồi cho phát triển thành dòng đơn bội (n). + Tế bào đơn bội được nuôi trong ống nghiệm với các hoá chất đặc biệt  phát triển thành mô đơn bội  xử lí hoá chất cônsesin để gây lưỡng bội hoá thành cây lưỡng bội hoàn chỉnh. Cây lưỡng bội được tạo ra bằng cách này có kiểu gen đồng hợp về tất cả các cặp gen. c. Công nghệ tế bào động vật: - Nhân bản vô tính: + Tách tế bào tuyến vú của cá thể cho nhân và nuôi trong phòng thí nghiệm; tách tế bào trứng của cá thể khác và loại bỏ nhân của tế bào này. + Chuyển nhân của tế bào tuyến vú vào tế bào trứng đã loại nhân. + Nuôi cấy tế bào đã chuyển nhân trên môi trường nhân tạo cho trứng phát triển thành phôi. + Chuyển phôi vào tử cung của cơ thể mẹ để mang thai và sinh con.  - Cấy truyền phôi: + Lấy phôi, sau đó tách phôi thành hai hay nhiều phần, mỗi phần sẽ phát triển thành một phôi riêng biệt. + Cấy các phôi vào động vật nhận (con cái) và sinh con. 5. Công nghệ gen a. Khái niệm công nghệ gen: Công nghệ gen là một quy trình công nghệ dùng để tạo ra những tế bào và sinh vật có gen bị biến đổi hoặc có thêm gen mới, từ đó tạo ra cơ thể với những đặc điểm mới. b. Quy trình: Tạo ADN tái tổ hợp; Đưa ADN tái tổ hợp vào trong tế bào nhận; Phân lập dòng tế bào chứa ADN tái tổ hợp. c. Ứng dụng công nghệ gen trong tạo giống biến đổi gen: - Trong tạo giống động vật: cừu sản sinh prôtêin người, chuột nhắt chứa gen hoocmôn sinh trưởng của chuột cống,... - Tạo giống thực vật: Giống bông kháng sâu hại, giống lúa có khả năng tổng hợp  - carôten, giống cà chua mang gen kéo dài thời gian chín,.... - Tạo giống vi sinh vật: Tạo dòng vi sinh vật biến đổi gen (vi khuẩn có khả năng sản suất insulin của người, sản suất HGH...). B. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
Câu 1: Nêu những khó khăn và cách khắc phục khi chuyển gen của sinh vật nhân thực vào trong tế bào vi khuẩn? Hướng dẫn trả lời - Những khó khăn: + Hầu hết gen của sinh vật nhân thực là gen phân mảnh cho nên khi chuyển vào tế bào vi khuẩn thì sau khi phiên mã không có giai đoạn biến đổi mARN nên các đoạn intron cũng được dịch mã, do đó phân tử prôtêin có cấu trúc không giống với phân tử prôtêin mong muốn. + Gen của sinh vật nhân thực có vùng promoter (vùng khởi động) khác với vùng promoter của gen vi khuẩn nên enzym ARN polimeraza của tế bào vi khuẩn thường khó có thể phiên mã được gen được chuyển vào nên gen sau khi chuyển thường không được phiên mã để sinh tổng hợp prôtêin. - Cách khắc phục: + Gen được chuyển vào vi khuẩn không có intron (do các đoạn intron được cắt bỏ hoặc do được phiên mã ngược từ mARN trưởng thành). + Gen được chuyển vào sẽ có vùng promoter của vi khuấn để enzym ARN pôlimeraza dễ dàng liên kết và khởi động phiên mã. Câu 2: Trong các công nghệ tế bào được sử dụng trong tạo giống, loại công nghệ nào không tạo được giống mới? Giải thích. Hưởng dẫn trả lời Công nghệ nhân bản vô tính, cấy truyền phôi và nhân giống vô tính là những công nghệ không tạo được giống mới. Nguyên nhân là vì sự hình thành giống mới gắn liền với sự hình thành kiểu gen mới.  - Nhân bản vô tính ở động vật là quá trình nhân lên các cá thể có kiểu gen quý hiếm mà không làm thay đổi kiểu gen của cơ thể cho nhân. Vì vậy không tạo được giống mới. - Cấy truyền phôi là hiện tượng một phôi được tách ra thành nhiều nhóm tế bào, mỗi nhóm tế bào phát triển thành một phôi và cấy phôi vào tử cung của con cái để phôi phát triển thành cơ thể. Cấy truyền phôi chỉ giúp nhân nhanh giống động vật quý hiếm mà không tạo được giống mới. - Nhân giống vô tính của thực vật bằng nuôi cấy mô cũng không tạo ra giống mới mà nó chỉ tạo ra số lượng lớn cá thể có kiểu gen giống nhau.