ỨNG DỤNG DI TRUYỀN VÀ CHỌN GIỐNG

Để chọn được những giống vật nuôi và cây trồng theo ý muốn nhà chọn giống cần tạo ra các biến dị di truyền (đột biến, biến dị tổ hợp, AND tái tổ hợp) trong quần thể

Nguồn biến dị di truyền của quần thể vật nuôi chủ yếu là biến dị tổ hợp (được tạo ra bằng cách lai giống)

       I.            Chọn giống dựa trên nguồn biến dị tổ hợp

1.      Các bước tạo giống thuần dựa trên nguồn biến dị tổ hợp

-         Bước 1: tạo ra các dòng thuần khác nhau

-         Bước 2: lai giống (tạo sự đa dạng về KG bằng nguồn biến dị tổ hợp) và chọn lọc các cá thể có tổ hợp gen mong muốn

-         Bước 3: cho các cá thể có KG mong muốn tự thụ phấn hoặc giao phối gần để tạo ra các giống thuần chủng

2.      Tạo giống có ưu thế lai cao

-         Ưu thế lai là hiện tượng con có năng suất, sức chống chịu, khả năng sinh trưởng và phát triển vượt trội so với bố mẹ.

-         Cơ sở ưu thế lai: Giả thuyết siêu trội. (con có nhiều KG ở trạng thái dị hợp, bố mẹ có nhiều KG ở trạng thái đồng hợp): con có được KH vượt trội so với bố mẹ.

+ Vận dụng: càng nhiều KG dị hợp ưu thế lai càng cao.

-         Phương pháp tạo ưu thế lai:

+ Tạo ra các dòng thuần (quan trọng nhất)

+ Lai các dòng thuần với nhau (tìm số tổ hợp có ưu thế lai cao)

Công việc lai và tìm tổ hợp có ưu thế lai cao tốn nhiều công sức và thời gian vì:

+ 1 số TH lai giữa 2 dòng nhất định cho đời con không có ưu thế lai, nhưng nếu lai con lai này với dòng thứ 3 thì lại có ưu thế lai.

+ Khi lai thuận không cho ưu thế lai nhưng lai nghịch lại cho ưu thế lai

-         Note: Ưu thế lai thường biểu hiện cao nhất ở F1, sau đó giảm dần qua các đời sau vì vậy không dùng F1 làm giống.

-         Các nhà KH thường lai duy trì các dòng bố mẹ để tạo con lai có ưu thế lai cao và sử dụng vào mục đích kinh tế.

   II.            Tạo giống bằng gây đột biến

1.      Quy trình

-         Bước 1: Xử lý mẫu vật bằng tác nhân gây đột biến      chủ \(\rightarrow\)động tạo ra nguồn biến dị tổ hợp

-         Bước 2: Chọn lọc các cá thể có KH mong muốn

-         Bước 3: tạo dòng thuần

2.      Áp dụng ở những sinh vật

-         VSV sinh sản nhanh

-         TV cần khai thác về cơ quan sinh dưỡng

-         Động vật bậc thấp (ruồi giấm…)

-         Khó áp dụng ở động vật bậc cao: cơ quan sinh sản nằm sâu trong cơ thể. Vật nuôi phản ứng nhạy cảm và dễ bị chết khi sử dụng tác nhân lí hóa.

3.      Thành tựu

-         Tạo được nhiều VSV và giống cây trồng có nhiều đặc tính quý

VD: chủng penicilin có hoặ tính penicilin tăng 200 lần

-         Dùng consixin gây đột biến đa bội tạo giống cây trồng năng suất cao, chống chịu tốt.

III.            Tạo giống bằng công nghệ gen

Công nghệ gen là quy trình tạo ra những TB hoặc những sinh vật có gen bị biến đôi hoặc có thêm gen mới

Trung tâm công nghệ gen gọi là kỹ thuật chuyển gen

1.      Thể truyền

-         Là 1 phân tử AND có khả năng:

+ Nhân đôi độc lập với hệ gen của TB

+ có thể gắn vào hệ gen của TB

-         Thể truyền có thể là:

+ Plasmit có ở TBC của vi khuẩn

+ virut (thực chất là AND của virut đã được biến đổi)

+ 1 số NST nhân tạo 

-         Vai trò:

+ giúp gen cần chuyển nhân lên nhanh chóng trong TB nhận \(\rightarrow\) gen cần chuyền tạo được nhiều sản phẩm trong TB nhận.

2.      Các bước tiến hành của kỹ thuật chuyển gen

-         Bước 1: Tạo AND tái tổ hợp

+ Tách thể chuyền và gen cần chuyển ra khỏi TB

+ Xử lý enzyme cắt để tạo ra cùng 1 loại đầu dính 

+ Trộn gen cần chuyển với thể truyền để bắt cặp bổ sung

+ Dùng enzime nối ligaza làm liền mạch ADN

\(\rightarrow\) ADN tái tổ hợp (thể chuyển và gen cần chuyển)

-         Bước 2: Đưa ADN tái tổ hợp vào TB nhận

+ Dùng muối CaCl2 hoặc xung điện để làm dãn màng của TB nhận \(\rightarrow\) AND tái tổ hợp dễ dàng đi qua màng.

-         Bước 3: phân lập dòng TB chứa AND tái tổ hợp bằng cách chọn thể truyền có gen đánh dấu.

3.      Ứng dụng của công nghệ gen trong tạo giống biến đổi gen

a.      Sinh vật biến đổi gen

-         Khái niệm: là sinh vật mà hệ gen của nó đã được con người làm biến đổi cho phù hợp với lợi ích của mình

-         Con người có thể làm biến đổi gen theo 3 cách:

+ Đưa thêm 1 gen lạ vào hệ gen của sinh vật (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

b.      1 số thành tựu tạo giống biến đổi gen

-         Ở vi sinh vật

+ Tạo được các dòng vi khuẩn mang gen của loài khác

Ví dụ: Đã tạo được dòng vi khuẩn VK E.coli mang gen insulin của người dòng vi khuẩn này sinh sản nhanh nên có thể nhanh chóng sản sinh ra 1 lượng lớn insulin (thuốc chữa tiểu đường)

+ Tạo được VSV biến đổi gen để làm sạch một trường 

-         Ở thực vật

+ Tạo được cà chua biến đổi gen (bằng cách bất hoạt gen sản sinh ra khí C2H4) có thể vận chuyển đi xa hoặc bảo quản lâu dài mà không bị hỏng 

+ Giống lúa gạo vàng có khả năng tổng hợp \(\beta\) – caroten (tiền chất vitamin A)

+ Tạo giống bông kháng sâu bệnh (bằng cách chuyển gen trừ sâu từ vi khuẩn vào bông) 

Lưu ý: khi chuyển gen vào bên trong thực vật có thể dùng plasmid, qua ống phấn, virut, dùng súng bắn gen…

-         Ở động vật: Phương pháp tạo ra một con vật chuyển gen 

+ Lấy trứng ra khỏi cơ thể con vật nào đó rồi cho thụ tinh trong ống nghiệm

+ Tiêm gen cần chuyển vào hợp tử

+ Nuôi hợp tử phát triển thành phôi

+ Cấy phôi vào tử cung của con vật khác để nó mang thai, đẻ ra con vật chuyển gen

Thành tựu: 

+ Tạo giống cừu biến đổi gen (sản sinh ra protein người trong sữa)

+ Tạo được giống chuột nhắt chuyển gen

 IV.            Tạo giống bằng công nghệ TB

1.      Công nghệ TB thực vật

a.      Nuôi cấy mô

   Từ 1 cây   \(\rightarrow\)      các mẩu mô 

                                                     \(\downarrow\)      Nuôi cấy mô

                   Quần thể cây đồng nhất về kiểu gen với giống cây ban đầu

b.      Lai các tế bào sinh dưỡng (dung hợp TB trần)

                     2 TB sinh dưỡng khác loài
                              Loạ\(\downarrow\)i bỏ thành TB
                  2 TB trần

                                    môi t\(\downarrow\)rường đặc biệt để chúng dung hợp với nhau                                

                    TB lai 

                          \(\downarrow\)        Kích thích bằng hoocmon sinh trưởng

              Cây lai (chứa 2 bộ NST lưỡng bội của 2 loài)

 Cây lai thuộc thể song nhị bội mang đặc điểm 2 loài mà cách tạo giống thông thường không thể tạo ra.

c.      Nuôi cấy hạt phấn

\(\downarrow\)           Hạt phấn và noãn chưa thụ tinh (n)
                           nuôi cấy trong ống nghiệm
                          \(\downarrow\)             

                    Mô đơn bào

                          \(\downarrow\)    Lưỡng bội hóa

           Cây lưỡng bội thuần chủng

         (Có KG đồng hợp về tất cả các cặp gen)

Vận dụng: Cây có KG Aabb GP  \(\rightarrow\)    hạt phấn Ab, ab

                                                                       \(\downarrow\)Nuôi cấy hạt phấn 

                                                                    Cây 2n có KG Aabb, aabb

2.      Công nghệ TB động vật

a.      Nhân bản vô tính: cừu đôly

-         Bước 1: 

+ Lấy trứng ra khỏi cơ thể con cừu sau đó loại bỏ nhân của TB cho trứng (cừu cho trứng)

+ Lấy nhân TB tách ra từ TB tuyến vú của con cừu khác (cừu cho nhân TB)

-         Bước 2: đưa nhân của TB tuyến vú vào TB trứng đã loại bỏ nhân

-         Bước 3: nuôi trứng đã cấy trong ống nghiệm cho phát triển thành phôi

-         Bước 4: Cấy phôi vào tử cung của con cừu khác để cho phôi phát triển và sịnh sản bình thường tạo cừu đôly (mang đặc điểm di truyền giống hệt cừu cho nhân TB)

b.      Cấy truyền phôi (công nghệ tăng sinh sản ở động vật)

-         Chia cắt 1 phôi thành nhiều phôi, rồi cấy các này vào tử cung của con vật khác nhau tạo nhiều con vật có KG giống nhau.

 

\(\beta\)