DHCĐ: Ứng dụng di truyền học vào chọn giống

Chủ đề: ỨNG DỤNG DI TRUYỀN HỌC VÀO CHỌN GIỐNG
A. Chọn giống vật nuôi và cây trồng dựa trên nguồn biến dị tổ hợp
I. Tạo giống thuần dựa trên nguồn biến dị tổ hợp:
* Quy trình:
- Tạo ra các dòng thuần khác nhau.
- Lai giống và tạo ra những tổ hợp gen mong muốn.
- Tiến hành cho tự thụ phấn hoặc giao phối gần để tạo ra giống thuần chủng.
- Tạo dòng thuần AABBdd từ phép lai AABBDD x AaBBDd
- Đặc điểm dòng thuần chủng?
- Biến dị tổ hợp?
 
II. Tạo giống lai có ưu thế lai cao:
- Khái niệm: (SGK)
- Ưu thế lai đạt cao nhất ở F1 sau đó giảm dần qua các thế hệ  đây là lí do không dùng con lai F1làm giống, chỉ dùng vào mục đích kinh tế.
1. Khái niệm về ưu thế lai:

- Giả thuyết siêu trội: Ở trạng thái dị hợp tử về nhiều cặp gen khác nhau, con lai có được kiểu hình vượt trội nhiều mặt so với các dạng bố mẹ có nhiều gen ở trạng thái đồng hợp tử.

- Con lai F1 không dùng làm giống vì ở các thế hệ sau tỉ lệ dị hợp giảm dẫn -> ưu thế lai giảm.
2. Cơ sở di truyền của ưu thế lai:
3. Phương pháp tạo ưu thế lai:
- Tạo dòng thuần chủng khác nhau.
- Lai các dòng thuần chủng với nhau để tìm các tổ hợp lai có năng suất cao.
4. Thành tựu ứng dụng ưu thế lai trong sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam:
- Vật nuôi: Lợn lai kinh tế, bò lai....
- Cây trồng: Ngô lai Baiosit, các giống lúa...
B. Tạo giống bằng phương pháp gây đột biến và công nghệ tế bào.

I. Tạo giống bằng phương pháp gây đột biến:
1. Quy trình:
- Xử lí mẫu vật bằng các tác nhân đột biến: với liều lượng và thời gian xử lí thích hợp nếu không sinh vật sẽ chết hay giảm khả năng sinh sản và sức sống.
a. Xử lí mẫu vật bằng tác nhân gây đột biến
- Chọn lọc các thể đột biến có kiểu hình mong muốn, ta phải tìm cách nhận biết ra chúng trong các sinh vật bình thường cũng như các thể đột biến khác.
b. Chọn lọc cá thể đột biến có kiểu hình mong muốn
- Tạo ra dòng thuần chủng: cho các thể đột biến được chọn sinh sản để nhân lên thành dòng thuần.
c. Tạo dòng thuần chủng
2. Một số thành tựu tạo giống ở Việt Nam
a. Gây đột biến bằng các tác nhân vật lí (Tia phóng xạ, tia tử ngoại…)
b. Gây đột biến bằng các tác nhân hóa học (cosixin, 5BU…)
Nấm penicilium đột biến có hoạt tính penicilin tăng gấp 200 lần dạng ban đầu
Giống lúa MT1 chín sớm, thấp và cứng cây, năng suất tăng 15%-25%
Ngô DT6: Chín sớm, năng suất cao, hàm lượng Pr tăng 1,5%..
Cam mật (3n) không hạt
Giống dâu tằm tam bội có bản lá dày, năng suất cao
II. Tạo giống bằng công nghệ tế bào:
1. Công nghệ tế bào thực vật
Các hạt phấn đơn bội có thể mọc trên môi trường nuôi nhân tạo thành các dòng tế bào đơn bội. Các dòng này có kiểu gen đơn bội nên alen lặn được biểu hiện thành kiểu hình cho phép chọn lọc in vitro những dòng có các đặc tính mong muốn. Sau đó có thể lưỡng bội hóa để tạo dòng thuần
a) Nuôi cấy hạt phấn:
- Quy trình:
- Ứng dụng của phương pháp công nghệ nuôi cấy hạt phấn:
+ Dùng để chọn các cây có đặc tính chống chịu hạn,chịu lạnh,chịu mặn,kháng thuốc diệt cỏ.
+ Dùng để tạo ra dòng thuần chủng, tính trạng chọn lọc sẽ rất ổn định.
VD: Để tạo ra giống lúa chime chịu lạnh, người ta lấy hạt phấn của lúa chime nuôi cấy trên môi trường nhân tạo trong điều kiện lạnh 8-100C. Dòng nào chịu lạnh sẽ mọc, còn các dòng khác không mọc.
Hình ảnh minh họa cho VD trên
II. Tạo giống bằng công nghệ tế bào:
1. Công nghệ tế bào thực vật
a) Nuôi cấy hạt phấn:
Nhờ tìm ra môi trường nuôi cấy chuẩn kết hợp với việc sử dụng các hormone sinh trưởng như auxin, giberelin, xitokinin... người ta có thể nuôi cấy nhiều loại tế bào thực vật tạo mô sẹo
b) Nuôi cấy tế bào thực vật in vitro tạo mô sẹo
- Quy trình:
- Ứng dụng của TB thực vật invitro: Nhân nhanh các giống cây trồng có năng suất cao, chất lượng tốt thích nghi với điều kiện sống và duy trì tính ưu thế lai.
VD: Khoai tây, mía, dứa,….
Nhờ tìm ra môi trường nuôi cấy chuẩn kết hợp với việc sử dụng các hormone sinh trưởng như auxin, giberelin, xitokinin... người ta có thể nuôi cấy nhiều loại tế bào thực vật tạo mô sẹo
Nuôi cấy mô ở Viện Di Truyền
Hình ảnh Phong Lan nuôi cấy mô
II. Tạo giống bằng công nghệ tế bào:
1. Công nghệ tế bào thực vật
a) Nuôi cấy hạt phấn:
b) Nuôi cấy tế bào thực vật in vitro tạo mô sẹo
c) Tạo giống bằng chọn dòng tế bào soma có biến dị
Giống lúa DR2 chịu hạn, chịu nóng, năng suất cao là giống được chọn lọc từ dòng tế bào xoma biến dị của giống lúa CR203.
II. Tạo giống bằng công nghệ tế bào:
1. Công nghệ tế bào thực vật
a) Nuôi cấy hạt phấn:
b) Nuôi cấy tế bào thực vật in vitro tạo mô sẹo
Nuôi cấy tế bào 2n trên môi trường nhân tạo, chúng sinh sản thành nhiều dòng tế bào có các tổ hợp NST khác nhau, các biến dị này gọi là biến dị dòng tế bào soma.
c) Tạo giống bằng chọn dòng tế bào soma có biến dị
Hai tế bào trần có khả năng dung hợp với nhau tạo thành các dòng tế bào khác nhau và phát triển thành giống mới
d) Dung hợp tế bào trần
Thành tựu tạo ra giống mới từ phương pháp dung hợp tế bào trần. Sơ đồ tạo cây lai Pomato.
II. Tạo giống bằng công nghệ tế bào:
1. Công nghệ tế bào thực vật
a) Nuôi cấy hạt phấn:
b) Nuôi cấy tế bào thực vật in vitro tạo mô sẹo
c) Tạo giống bằng chọn dòng tế bào soma có biến dị
d) Dung hợp tế bào trần
 Các kỹ thuật trên có hiệu quả cao khi chọn các dạng cây có khả năng: kháng thuốc diệt cỏ, chịu lạnh, chịu hạn, chịu phèn, chịu mặn, kháng bệnh.. hoặc sự dung hợp tế bào giữa các mô của cùng một loài hay của các loài khác nhau tạo ra cây lai soma giống như cây lai lưỡng tính.
2. Công nghệ tế bào động vật
a) Cấy truyền phôi: Là thao tác chuyển phôi từ cơ thể động vật cho sang các cơ thể động vật nhận.
2. Công nghệ tế bào động vật
a) Cấy truyền phôi:
b) Nhân bản vô tính:
Đã thành công trong việc tạo ra cừu Dolly 1997
Nhân bản vô tính có thể nhân nhanh các giống vật nuôi quí hiếm hoặc tăng năng suất trong chăn nuôi.
Chuột nhân bản từ tế bào lấy từ da ở Mỹ
Ngựa nhân bản vô tính ở Ý
Khỉ nhân bản vô tính (Anh)
Sói nhân bản vô tính ở Hàn Quốc (2005)
C. Tạo giống nhờ công nghệ gen
I. Khái niệm công nghệ gen:
Công nghệ gen là một quy trình công nghệ dùng để tạo ra những tế bào hoặc sinh vật có gen bị biến đổi hoặc có thêm gen mới, từ đó tạo ra cơ thể với những đặc điểm mới
II. Các bước cần tiến hành trong kĩ thuật chuyển gen:
II. Các bước cần tiến hành trong kĩ thuật chuyển gen:
1. Tạo ADN tái tổ hợp:
- Tách ADN ra khỏi tế bào cho và tách plasmit ra khỏi tế bào vi khuẩn.
- Cắt đoạn ADN của tế bào cho và mở vòng plasmit bằng enzim cắt restrictaza (enzim này nhận ra vị trí cắt chính xác ở những nu xác định)
- Nối đoạn vừa cắt vào plasmit tạo thành ADN tái tổ hợp nhờ enzim ligaza.
2. Đưa ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận
- Chuyển ADN tái tổ hợp vào vi khuẩn,  tạo điều kiện cho gen biểu hiện, vi khuẩn sẽ nhân lên nhanh chóng.
3. Phân lập dòng tế bào chứa ADN tái tổ hợp
- Sàng lọc các tế bào có ADN tái tổ hợp để nhân lên thành dòng. (Vi khuẩn có khả năng sản sinh ra một lượng lớn sản phẩm của đoạn gen đó)
III. Ứng dụng công nghệ gen trong tạo giống biến đổi gen:
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
- Các cách làm biến đổi gen của 1 sinh vật
+ Đưa thêm 1 gen lạ của 1 loài khác vào hệ gen (gọi là sinh vật chuyển gen)
+ Làm biến đổi 1 gen đã có sẵn trong hệ gen
+ Loại bỏ hoặc làm bất hoạt 1 gen nào đó trong hệ gen
2. Một số thành tựu tạo giống biến đổi gen
a. Tạo động vật chuyển gen:
* Mục tiêu:
- Tạo nên giống mới có năng suất và chất lượng cao hơn
- sinh vật biến đổi gen có thể được tạo ra dùng trong ngành công nghiệp dược phẩm (như nhà máy sinh học sản suất thuốc cho con người)
* Phương pháp tạo động vật chuyển gen:
- Tách lấy trứng ra khỏi cơ thể sinh vật rồi cho thụ tinh trong ống nghiệm (hoặc lấy trứng đã thụ tinh).
- Tiêm gen cần chuyển vào hợp tử.
- Cấy hợp tử đã được chuyển gen vào tử cung của con vật để nó mang thai và sinh đẻ bình thường.
- Nếu gen được chuyển gắn thành công vào hệ gen của hợp tử và phôi phát triển bình thường thì sẽ cho ra đời 1 sinh vật biến đổi gen (chuyển gen)
b. Tạo giống cây trồng biến đổi gen:
* Mục tiêu:
- Tạo giống cây trồng kháng sâu hại
- Tạo giống cây chuyển gen có đặc tính quý
- Tạo giống cây biến đổi gen có sản phẩm được bảo quản tốt hơn.
b. Tạo giống cây trồng biến đổi gen:
* Phương pháp:
- Tạo ADN tái tổ hợp: tách thể truyền và gen cần chuyển ra khỏi tế bào.
- Xử lí plasmit và ADN chứa gen cần chuyển bằng enzim cắt restrictaza.
- Nối đoạn vừa cắt vào plasmit nhờ enzim ligaza.
- Tái sinh cây từ tế bào nuôi cấy  cây có đặc tính mới
Giống lúa gạo vàng có khả năng tổng hợp Beta-caroten trong hạt.
c. Tạo giống vi sinh vật biến đổi gen
*Tạo chủng vi khuẩn E.coli sản xuất insulin của người
- Insulin là hormone của tuyến tụy có chức năng điều hòa glucose trong máu. Trường hợp insulin do cơ thể sản xuất không đủ hoặc mất chức năng sẽ gây bệnh tiểu đường do glucose bị thải ra qua nước tiểu.
- Gen tổng hợp insulin được tách từ cơ thể người và chuyển vào vi khuẩn E.coli bằng plasmid. Sau đó, nuôi cấy vi khuẩn để sản xuất insulin trên qui mô công nghiệp đáp ứng nhu cầu chữa bệnh cho con người
c. Tạo giống vi sinh vật biến đổi gen
* Tạo chủng vi khuẩn E.coli sản xuất somatostatin
- Somatostatin là loại hormone đặc biệt được tổng hợp từ não động vật, có chức năng điều hòa hormone sinh trưởng và insulin đi vào máu
- Bằng công nghệ gen hiện nay đã tạo được chủng E.coli sản xuất somatostatin
Vi khuẩn biến đổi gen chống vi khuẩn kháng thuốc
Vi khuẩn biến đổi gen có thể ngăn chặn béo phì