Bài 9.Di truyền gene ngoài nhân

I. THÍ NGHIỆM CỦA CORRENS VỀ DI TRUYỀN NGOÀI NHÂN

1. Bối cảnh ra đời thí nghiệm của Correns

- Năm 1892, Correns (1864 – 1933) tiến hành khám phá lại các quy luật di truyền Mendel. Trong quá trình nghiên cứu ông đã phát hiện màu lá loang lổ (lá khảm) ở cây hoa phấn (Mirabilis jalapa) không tuân theo quy luật Mendel.

- Correns quan sát thấy trên cây hoa phấn, từ những cành có lá xanh chỉ mọc ra những nhánh có lá xanh, những cành có lá trắng chỉ cho ra những nhánh có lá trắng, những cành có lá khảm (lá xanh có vệt trắng) có thể mọc ra những cành có lá khảm, cành có lá xanh và cành có lá trắng.

- Từ đó, ông đưa ra giả thuyết “gene quy định tính trạng màu lá của cây hoa phấn không nằm trên NST trong nhân".

- Năm 1909, Correns công bố về sự tồn tại của gene ngoài nhân và sự di truyền các tính trạng do gene ngoài nhân quy định di truyền theo dòng mẹ.

2. Thí nghiệm chứng minh gene ngoài nhân của Correns

- Correns đã tiến hành các phép lai chứng minh và thu được kết quả.

- Từ kết quả trên, Correns rút ra kết luận: gene quy định tổng hợp chất diệp lục ở lá cây không nằm trong nhân mà nằm ở lục lạp và trong quá trình thụ tinh, giao tử đực hầu như không truyền tế bào chất cho hợp tử.

- Như vậy, đời con chỉ nhận các gene trong tế bào chất của giao tử cái nền Correns gọi hiện tượng di truyền này là di truyền tế bào chất hay di truyền ngoài nhân.

II. ĐẶC ĐIỂM DI TRUYỀN GENE NGOÀI NHÂN

Trong tế bào nhân thực, có hai hệ thống di truyền: hệ thống di truyền trong nhân (gene trên NST) và hệ thống di truyền tế bào chất (gene trong ti thể hoặc lục lạp). Hệ thống di truyền ngoài nhân có những đặc điểm sau:

- Về hàm lượng DNA: Các phân tử DNA ti thể và lục lạp có kích thước nhỏ, do đó, hệ gene trong tế bào chất chứa ít gene.

- Về phương thức di truyền: Trong quá trình phân bào, gene tế bào chất được phân chia một cách ngẫu nhiên, do đó, các tế bào con có thể có số lượng gene trong tế bào chất khác nhau. Trong quá trình thụ tinh, gene trong nhân của tinh trùng và trứng đều đóng góp vào hệ gene của hợp tử, nhưng gene tế bào chất của hợp tử chủ yếu nhận từ trứng, nghĩa là tinh trùng hầu như không truyền tế bào chất cho hợp tử. Gene trong tế bào chất được truyền từ mẹ nên còn được gọi là di truyền theo dòng mẹ.

III. ỨNG DỤNG CỦA GENE DI TRUYỀN NGOÀI NHÂN

1. Ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp

- Ở thực vật, tính trạng bất thụ đực do gene đột biến nằm trong ti thể quy định, được tìm thấy ở nhiều loài thực vật có ý nghĩa trong sản xuất nông nghiệp.

- Trong kĩ thuật lai tạo giống lúa, để không mất công khử đực trên cây mẹ, người ta sử dụng những cây bất thụ đực làm dòng mẹ. 

2. Ứng dụng trong y học

Phương pháp thụ tinh trong ống nghiệm (TPIVF) được ứng dụng nhằm sinh ra các em bé từ một cha và hai mẹ đã giúp những phụ nữ mắc bệnh do gene trong ti thể bị đột biến có thể sinh con không mắc bệnh. 

3. Ứng dụng trong nghiên cứu sự tiến hoá

- Phân tích DNA ti thể cho phép xác định nguồn gốc tiến hoá của các loài cũng như sự phát sinh chủng loại.

- Các nhà khoa học có thể tách chiết và giải trình tự hệ gene trong ti thể của các bộ xương hoá thạch từ các loài người đã tuyệt chủng và so sánh với hệ gene trong ti thể của các chủng tộc người đang sống ở các châu lục, từ đó có thể xác định được nguồn gốc tiến hoá của loài người.

- Ngoài ra, DNA ti thể đóng vai trò quan trọng trong việc xác định quan hệ huyết thống theo dòng mẹ và được ứng dụng chủ yếu trong việc xác định DNA từ xương của người đã mất.