Tài liệu Công nghệ sinh học

n nạp các gene này vào các giống cây trồng bằng phương pháp lai tế bào trần, phương pháp xung điện hoặc súng bắn gene. 4. Kỹ thuật sàng lọc 4.1. Sàng lọc trên đồng ruộng Việc sàng lọc tính kháng sâu trong chương trình chọn tạo giống thường được tiến hành trên đồng ruộng vì số lượng cá thể chọn lọc lớn hơn trong điều kiện nhà kính.Hơn nữa, trên đồng ruộng, cây trồng được đặt trong điều kiện các sâu và côn trùng thường xuất hiện trong khu vực. Tuy nhiên thử nghiệm đồng ruộng lại tiến hành trong điều kiện hầu như không có sự điều tiết cuả con người; trong nhiều trường hợp không có khả năng đảm Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - bảo sự lây nhiễm đồng đều cho các cá thể trong quần thể. Do đó sai số thí nghiệm đồng ruộng là lớn hơn nhiều so với thí nghiệm trong phòng. Các kỹ thuật tăng mức độ đồng đều cho lây nhiễm trên đồng ruộng: + Kỹ thuật đơn giản nhất là trồng xen kẽ một hàng giống nhiễm với hai hàng giống định đánh giá. Kỹ thuật này chỉ phù hợp với việc đánh giá các loại sâu và côn trùng phân tán trong vùng. + Mỗi loại côn trùng hoặc sâu thường xuyên được phát hiện ở một vài vùng. việc chọn lọc khả năng kháng với một loại sâu nào đó trên những vùng sẽ đảm bảo sự lây nhiễm tự nhiên mạnh mẽ đối với cây trồng định đánh giá. + Nếu là sâu trong đất, giống cây trồng cần đnh giá sẽ được trồng trong điều kiện đất có số lượng lớn sâu. + Cây nhiễm tự nhiên một số côn trùng có thể xảy ra trong những vụ nhất định. Ví dụ lây nhiễm sâu đục thân lúa trong vụ muộn sẽ nặng hơn trong chính vụ vì thời vụ muộn đôi khi là ký chủ trung gian cho bướm cái đẻ trứng. Do đó việc sàng lọc sẽ thuận lợi hơn rất nhiều trong thời vụ muộn. + Một số lượng đồng đều trứng hoặc sâu non có thể chuyển bằng tay đến từng cây được đánh giá, bảo đảm cho sự lây nhiễm đồng đều. ví dụ nhiễm sâu đục thân lúa bằng cách chuyển đến mỗi cá thể một ổ trứng gồm 60 trứng. Số lượng sâu non nở ra sẽ được đếm và như vậy sẽ xác định được số cá thể kháng sâu. 4.2. Sàng lọc trong nhà kính Trong nhà kính, số lượng cá thể được đánh giá nhỏ hơn trên đồng ruộng nhưng kết quả lại chính xác hơn vì sự lây nhiễm ban đầu đồng đều và chính xác hơn. Sàng lọc trên đồng ruộng và trong nhà kính là hai phương pháp bổ trợ cho nhau. Những cây kháng được chọn trong nhà kính sẽ được trồng để đánh giá trên đồng ruộng và ngược lại. Những khó khăn của việc chọn giống kháng sâu: + Trong một số trường hợp chọn được giống kháng sâu này lại bị các sâu khác gây hại. Điều này có thể do thuộc tính của cây chủ, gene kháng trội một loại sâu này có thể liên kết với gene không kháng loại sâu khác. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - + Trong một số trường hợp chọn tạo giống kháng sâu làm giảm chất lượng sản phẩm, thậm chí không thể sử dụng được + Trong trường hợp gene kháng sâu chỉ có ở các loài hoang dại. Việc chuyển gene bằng phương pháp lai giữa các loài là rất khó khăn và thường có sự liên kết giữa gene kháng với các gene bất lợi khác. Thường giống hoang dại mang gene kháng lại cho năng suất thấp và chất lượng kém. + Sàng lọc tính kháng sâu là một khâu vô cùng khó khăn trong công tác tạo giống. Đòi hỏi phải có sự phối hợp chặt chẽ giữa các nhà tạo giống với các nhà côn trùng học, các nhà bệnh học, hóa sinh, sinh lý. + Chọn tạo giống kháng sâu là một chương trình dài hạn cần phải được đầu tư thích đáng về tài chính và các mặt khác. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Công nghệ sinh học ( phần 6 ) Chọn giống ở cây sinh sản sinh dưỡng 1. Khái niệm chung Sinh sản sinh dưỡng là hình thức sinh sản mà cơ thể mới được phát triển từ những phần cơ thể ban đầu như củ, thân, mầm, lá … Đó là những bộ phận ở trên hoặc là ở dưới mặt đất - Từ những phần thân dưới mặt đất: những cây trồng mới được nhân lên từ những phần dưới mặt đất như khoai tây, củ gừng, chuối, hành, tỏi,… - Bằng những chồi bất định: như ở cây tầm gửi, khoai lang và nhiều loài thân bò khác. - Bằng thân hành con như cây bạch đầu khấu, hành, tỏi,… - Sinh trưởng bằng những đoạn sinh dưỡng: những cây này thường được nhân lên bằng những đoạn thân hoặc chồi, mầm cắt ghép như khoai lang, dong riềng,… Trong sinh sản sinh dưỡng, cây được nhân lên bằng phương pháp vô tính nên qua các đời trồng của hệ vô tính không xảy ra phân ly và tái tổ hợp. Điều này đã dẫn đến: - Các hệ vô tính dần dần tích lũy các đột biến tự nhiên, làm độ dị hợp tăng lên - Các gene có hại cũng được tích lũy dần - Các cơ quan sinh sản thường xuyên không hoạt động nên dần dần đưa đến bất dục đực và cái. Bất dục đực thường xảy ra nhiều hơn. 1.1. Phương pháp chọn tạo Chọn tạo giống cây sinh sản sinh dưỡng thì kỹ thuật được ứng dụng cơ bản giống như các phương pháp chọn tạo giống cây hữu tính, bao gồm: nhập nội, chọn lọc và tạp giao, chỉ khác về cách xử lý quần thể lúc khảo nghiệm. Đối với cây nhân vô tính, khi một kiểu gene đã được xác định nó có thể được duy trì vĩnh viễn bằng phương pháp vô tính hay sinh dưỡng mà Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - không mất độ toàn vẹn di truyền, đó là một lợi thế lớn. Tuy nhiên cũng kèm theo một số nhược điểm sau: - Vì các đời sinh dưỡng nối tiếp nhau không qua sàng lọc di truyền của phân bào giảm nhiễm nên các hệ sinh dưỡng có xu hướng tích lũy thành hệ thống các bệnh truyền nhiễm, nhất là các bệnh virus và mycoplasma. Chúng cũng tích lũy lại các đột biến mà đa số đều gây hại. Để tránh được vấn đề này, cần: (i) Duy trì nguồn giống ưu tú trong điều kiện sạch bệnh là cần thiết; (ii) Bản thân nguồn giống phải được thường xuyên tái tạo lại bằng cách chọn lọc cây dùng làm giống từ một quần thể nhân lên bằng phương pháp sinh dưỡng. Gần đây có thể tránh được một số khó khăn trên bằng cách duy trì các hệ vô tính dưới dạng nuôi cấy mô. - Duy trì nguồn gene cần thiết cho các chương trình chọn tạo giống gặp khó khăn và tốn kém do các nguyên nhân nói trên. - Đa số các giống biểu hiện bất dục đực, sức sống yếu, hạt lép với nhiều mức độ khác nhau. Do đó bất dục là hậu quả của việc các hệ vô tính không được phân bào sàng lọc - Một số loài và nhiều giống của đa số cây nhân vô tính không có hoa. 1.2. Kích cỡ quần thể Đa số giống cây trồng nhân vô tính ở trạng thái dị hợp nên đời "phân ly" đầu tiên là đời F1 chứ không phải F2. Do đó kích cỡ của quần thể đời F1 phải lớn hơn so với cây tự thụ phấn. Ngoài ra một tỷ lệ lớn các cây nhân sinh dưỡng là cây đa bội như mía, khoai tây, khoai lang, chuối… và đòi hỏi phải nhân một quần thể lớn hơn để thu được các kiểu gene mong muốn. Nhiều giống cây nhân sinh dưỡng không ra hoa hoặc ra hoa nhưng bất dục ở mức độ cao, nên cần phải tạo nhiều thể lai hơn so với nhu cầu thông thường đối với cây nhân hữu tính. Như vậy, phương pháp và thủ tục ứng dụng để cải tiến cây nhân vô tính tương tự như đối với cây nhân hữu tính. Sự khác nhau giữa chúng ở một số chi tiết, các chi tiết này mục đích sử dụng cuối cùng, theo mức độ bội thể và tình trạng bất dục trong loài. 2. Cơ sở di truyền Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2.1. Dòng vô tính Dòng vô tính là một nhóm của những cây được sản xuất ra từ một cây riêng qua sinh sản vô tính. Như vậy những giống nhân vô tính bao gồm số lượng lớn dòng vô tính. Tất cả các thành viên của dòng vô tính có cùng kiểu gene như cây bố mẹ nếu không có đột biến soma xảy ra. Sự chọn lọc ở một dòng vô tính là không cần thiết. Các đặc tính của dòng vô tính: - Tất cả các cá thể trong một dòng vô tính riêng biệt giống hệt nhau về kiểu gen, vì chúng là kết quả của quá trình sinh sản vô tính nhờ phân bào nguyên nhiễm. - Sự khác nhau của kiểu hình ở trong 1 dòng vô tính là do môi trường - Kiểu hình của một dòng vô tính là do hiệu quả của kiểu gene (G), của môi trường (E) và ảnh hưởng qua lại giữa kiểu gene và môi trường (GE) trên ý nghĩa quần thể (µ). Kiểu hình của một dòng vô tính được biểu thị bằng công thức: P = µ + G + E + GE - Một dòng vô tính có thể được duy trì không giới hạn qua sinh sản vô tính. Nhưng các dòng vô tính cũng luôn luôn thoái hóa do bị tấn công bởi virus hoặc vi khuẩn và do sự phát sinh đột biến soma. Một dòng vô tính có thể bị tiêu diệt phụ thuộc vào khả năng nhạy cảm của nó đối với vật phá hoại như các côn trùng hoặc các bệnh. Hơn nữa, sự khác nhau về gene có thể phát sinh trong một dòng vô tính làm thay đổi những đặc tính của nó. - Nhìn chung, những dòng vô tính có độ dị hợp cao và thể hiện mất sức sống khi lai gần. 2.2. Sự khác nhau về gene Sự khác nhau về gene trong một dòng vô tính có thể phát sinh do đột biến phần sinh dưỡng, sự hỗn hợp cơ học và sinh sản vô tính không thường xuyên. 2.2.1. Đột biến Đột biến phần sinh dưỡng được hiểu là những đột biến chồi (bud mutation). Tần số đột biến nói chung rất thấp (10-7 – 10-5). Thường những đột biến trội sẽ được biểu hiện ở phần mô sinh dưỡng, vì các đột biến lặn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - chỉ được biểu hiện khi ở dạng đồng hợp tử. Một allele đột biến thành đồng hợp tử khi tất cả các allele trong một tế bào đột biến cùng đồng thời sản xuất ra cùng một allele đột biến hoặc allele đột biến đã có sẵn trong điều kiện dị hợp tử ở dòng vô tính ban đầu. Từ những đột biến chồi có thể chọn được những dòng vô tính mới. Chọn lọc chồi có tầm quan trọng trong việc cải tạo cây lâu năm như cây ăn quả. 2.2.2. Sự hỗn hợp cơ học Hỗn hợp cơ học tạo ra sự khác nhau về gene ở trong một dòng vô tính; về phương pháp, giống như trong trường hợp dòng thuần. Sinh sản vô tính cũng tạo ra sự phân ly và tái tổ hợp do sự phân tách bộ phận của cơ thể để tạo ra cá thể hoặc trao đổi chéo soma. 3. Sự thoái hóa dòng vô tính Các dòng vô tính có thể duy trì được vô thời hạn. Nhưng thực tế, các dòng vô tính có một đời sống giới hạn và dòng cũ bị mất sức sống và năng suất. Sự mất hoặc giảm sức sống và năng suất của các dòng vô tính theo thời gian được biết như là sự thoái hóa dòng vô tính (clonal degeneration). Sự thoái hóa dòng vô tính là vốn có trong dòng vô tính, nhờ sự sinh sản dinh dưỡng của chính bản thân nó. Thực tế, các kết quả nghiên cứu chi tiết đã chứng minh rằng kết quả thoái hóa dòng vô tính là do: + Sự đột biến: Đột biến là một quá trình lặp đi lặp lại, do đó nó có thể trở thành một vấn đề bao trùm một thời gian dài. Hơn nữa một đột biến xảy ra ở tần số khá cao trong một dòng vô tính và trở nên nghiêm trong trong bảo quản các dòng này. + Bệnh virus: Bệnh virus dễ truyền qua nhân giống sinh dưỡng. Theo thời gian ở các dòng vô tính, bệnh virus có thể gây ra lan truyền sự thoái hóa vô tính trầm trọng. + Bệnh vi khuẩn: Một số trường hợp, sự thoái hóa dòng vô tính là kết quả của sự lây nhiễm vi khuẩn. Bệnh kìm hãm sinh trưởng chồi gốc ở cây mía. Sinh sản sinh dưỡng bản thân nó không ảnh hưởng đến sức sống hoặc khả năng năng suất của dòng vô tính. Mặt khác, sinh sản vô tính đã giữ nguyên những tổ hợp gene đặc biệt tạo ra một dòng vô tính mới hoặc những dòng vô tính khác thỏa mãn mong muốn của nhà chọn giống. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chọn giống ở cây giao phấn Các loài giao phấn (thụ phấn chéo) có độ dị hợp hay độ không đồng nhất cao về kiểu gene và mang nihều đột biến hơn so với cây tự thụ phấn. Cách sinh sản như vậy tạo cho chúng một thế cấn bằng dị hợp rất lớn trong cấu trúc của một quần thể toàn phối.. Trong thực tế, cây trồng thụ phấn chéo rất thuận tiện cho việc sử dụng các phương pháp chọn giống mới để đạt hiệu quả tối đa bằng cách kết hợp các chu kỳ tự phối và ngoại phối với nhau. Các phương pháp chọn tạo giống hiện nay đối với cây giao phấn chéo có thể chia ra hai nhóm: tạo các thể lai và cải tiến các quần thể. Hai nhóm này tuy độc lập với nhau nhưng không loại trừ nhau. Để tạo ưu thế lai cần thiết phải cố định gen qua nhiều chu kỳ tự phối. Thể đồng hợp đạt được qua quá trình tự phối ban đầu đến cuối chương trình chọn tạo giống lại được chuyển lại thể dị hợp. 1. Tạo thể lai và dòng tự phối Thể lai là đời con thứ nhất (F1) của tạp giao giữa bố mẹ khác biệt về mặt di truyền. Các bố mẹ có thể là dòng thuần, dòng tự phối, giống hay quần thể. Đối với cây trồng thụ phấn chéo thì dòng tự phối được tạo ra bằng cách tự phối từng cây riêng rẽ. Nguồn cho tự phối có thể là các giống thu phấn tự do, hỗn hợp, tổng hợp, nguồn gene phức hợp hoặc bất kỳ một quần thể dị hợp nào. Vật liệu ban đầu để tạo dòng tự phối, nên có nền di truyền rộng, chứa nhiều kiểu gene khác nhau và mang nhiều đặc tính nông sinh học quý, thường là những giống tổng hợp hoặc giống nhập nội. Tuy nhiên nếu vật liệu ban đầu là những giống địa phương thì dòng thuần được tạo ra từ đó lại có tính thích nghi cao, còn nếu vật liệu ban đầu là các giống lai thì kết quả tạo giống mới sẽ nhanh hơn. Có 3 phương pháp cơ bản để tạo dòng tự phối ở ngô (bắp): - Phương pháp chuẩn: chọn các cây khỏe mạnh và điển hình cho quần thể của vật liệu ban đầu rồi cho tự phối bằng phương pháp cách ly. Các bắp tốt được lựa chọn theo kiểu bắp/hàng. Sự chọn lọc được lặp lại như vậy ở các thế hệ tiếp theo Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - - Phương pháp hốc đơn: đây là một biến dạng của phương pháp chuẩn, hàng được thay thế bằng hốc đơn 3 cây trong mỗi chu kỳ chọn lọc. Vì thế phương pháp này có ưu điểm là cho phép đánh giá được số lượng thế hệ nhiều hơn trên cùng một đơn vị diện tích, nhưng lại hạn chế về khả năng chọn lọc trong mỗi thế hệ. - Phương pháp tạo dòng lưỡng bội đồng hợp tử bằng kỹ thuật nuôi cấy hạt phấn in vitro kết hợp với phương pháp gây đa bội hóa bằng colchicine. Sau quá trình tự phối 5-6 thế hệ như vậy, các dòng thu được phải đồng đều về mọi tính trạng như độ cao cây, hình thái hạt, màu sắc Đem những cây trong cùng một dòng giao phối với nhau, nếu ở thế hệ sau không có gì sai khác với các cây giao phối ban đầu thì các dòng ấy đã thuần. Đem hai dòng tự phối lai với nhau, thu được con lai đơn giữa dòng. Hai con lai đơn giao phối với nhau cho con lai kép giữa dòng. 2. Cải tiến quần thể Theo Sprague, cải tiến quần thể chỉ một hệ thống bao gồm tất cả các biện pháp dùng để tạo ra một dạng cải tiến của cây trồng được nhân lên bằng phương pháp hữu tính. Cải tiến quần thể của các loài giao phấn chéo bao hàm ý nghĩa cải tiến thành tích trung bình của một quần thể gồm các kiểu gene thụ phấn ngẫu nhiên đã trải qua chọn lọc mà sản phẩm cuối cùng còn giữ được một độ dị hợp cao. Về mặt di truyền học, cải tiến quần thể hoàn toàn dựa trên chủ định tận dụng hiệu quả các gen cộng tính hay gene đa phân. Sự tích lũy liên tục hiệu quả di truyền tích cộng đưa đến việc cải tiến tuần tự tăng lên. Cải tiến quần thể có nhiều dạng. Trong mỗi dạng, thủ tục chọn lọc quyết định độ hiệu quả mà các gene cộng tính được khai thác. Liên quan với cải tiến quần thể có thể tóm tắt như sau: - Các tính trạng quan trọng khác nhau có độ phương sai rất lớn. - Quần thể nguồn mang phương sai di truyền cộng tính cao với tính trội một phần. - Các tính trạng có hệ số di truyền cao. - Giữa các tính trạng cần cải tiến không có liên kết. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - - Không có tổ hợp âm tính giữa các tính trạng mong muốn. Ví dụ: chọn lọc tính chín sớm đưa đến giảm năng suất. - Hiện diện độ biến thiên rất rộng của các gene điều khiển các tính trạng mong muốn mà trước kia chưa từng qua chọn lọc. các gene như thế là dự trữ lớn để tạo ra một cơ sở di truyền rộng cho quần thể khởi đầu. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Công nghệ sinh học ( phần 7 ) Chọn giống ở cây tự thụ phấn Tự thụ phấn hay tự phối là việc chuyển phấn hoa từ nhị đực đến nhuỵ cái trong cùng một hoa, hay đến nhuỵ cái của hoa trong cùng một cây. Đó là quá trình kết hợp giao tử đực và giao tử cái của cùng một cây. Cây tự thụ phấn cũng có một số trường hợp giao phấn, phụ thuộc vào: - Giống hay dòng cây trồng - Điều kiện mùa vụ, nhất là nhiệt độ và độ ẩm - Hướng và tốc độ gió vào thời điểm thụ phấn - Quần thể côn trùng thụ phấn. Tự thụ phấn không những duy trì kiểu gene của bố mẹ từ đời này sang đời khác mà còn nhanh chóng phục hồi tình trạng đồng hợp cho kiểu gene trong các đời tiếp theo. Tỷ lệ dị hợp Aa trong các đời tiếp theo sẽ giảm đi một nữa. Mức độ đồng hợp của mỗi đời có thể tính theo công thức (2m – 1/2m)n, với m: số đời, n: số cặp gene đồng hợp. Các phương pháp chọn tạo giống 1. Nhập nội Nhập nội thường được dùng như nguồn cung cấp gen hay tổ hợp gen để cải lương một kiểu gen thích ứng tốt nhưng còn thiếu một hay nhiều tính trạng. 2. Thích nghi Tính thích nghi là khả năng tự phục hồi và thích ứng của quần thể với vùng khí hậu mới. Quá trình thích nghi là kết quả của sự chuyển dịch lệch di truyền về phía các dạng thích ứng trong một quần thể được đặt trong các điều kiện bất thuận của môi trường. Hiệu quả của quá trình thích nghi phụ thuộc vào: + Mức độ không đồng nhất trong quần thể; + Phương thức sinh sản của loài; Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - + Thời lượng của chu kỳ sống của loài; + Tính chất và cường độ của các điều kiện bất thuận trong môi trường. Cây giao phấn thích nghi nhanh hơn cây tự thụ phấn do có tần số tái tổ hợp cao hơn, sẽ tạo ra các kiểu gene có lợi với tính thích nghi. Trong khi đó một dòng thuần biến đổi rất ít. 3. Chọn lọc Chọn lọc là một quá trình nhờ đó cá thể hay một nhóm cá thể được chọn ra từ một quần thể hỗn hợp và không đồng nhất. Chọn tạo giống cây trồng tự thụ phấn bằng chọn lọc hàng loạt hay chọn lọc hõn hợp (chọn lọc quần thể) và chọn lọc cá thể hay dòng thuần (chọn lọc phổ hệ) 3.1. Chọn lọc quần thể Ở phương pháp chọn lọc quần thể, người ta chọn bông hay cây tốt rồi trộn lẫn hạt giống của chúng để trồng lại đời sau. Chọn lọc quần thể dựa trên cơ sở chọn lọc kiểu hình, không thử nghiệm đời con, nên có những khuyết điểm sau: - Không thể biết được cây tập hợp lại là đồng hợp hay dị hợp. Cây dị hợp thì đời sau sẽ phân ly nên chọn lọc kiểu hình cần được tiếp tục lặp lại - Không thể biết được kiểu hình ưu tú được chọn do các tính trạng di truyền hay do môi trường. Hiện nay, thực hiện việc tuyển chọn đời con của các cá thể, sau đó dồn hạt giống của những đời con giống nhau đã phần nào làm tăng hiệu quả chọn lọc quần thể. Theo Allard (1960) thì sai biệt chủ yếu giữa chọn lọc quần thể đối với các cây tự thụ phấn liên quan đến số lượng dòng giữ lại. Đối với chọn lọc quần thể thì dạng được chọn chỉ xuất phát từ một bông và các dòng được chọn và giữ lại gộp thành một quần thể hỗn hợp các dòng thuần. Quần thể chọn ra trên thực tế đồng đều về các tính trạng nông học quan trọng như màu hạt, kích cỡ hạt, chiều cao cây, thời gian sinh trưởng và khả năng chống chịu bệnh. Chọn lọc quần thể chủ yếu được dùng để lọc các giống lẫn hoặc lọc các lô hạt giống lẫn của các chương trình sản xuất hạt giống. Việc lọc các giống lẫn bằng chọn lọc quần thể được tiến hành như sau: Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - + Chọn lọc từ 200 đến 2.000 cây (cá thể) đúng dạng hình chính của giống. Số lượng cây chọn tùy thuộc vào nguồn giống có được + Gieo cây đời con trên ô gồm 3-4 hàng và quan sát độ đồng đều của các tính trạng kiểu hình khác nhau. + Trộn hạt các đời con có dạng giống và đồng đều lại để nhân giống. Chọn lọc quần thể được xem như là một phương pháp chọn tạo giống để cải lương các giống cây trồng tự thụ phấn. 3.2. Chọn lọc cá thể - Giống dòng thuần Chọn lọc cá thể với mục đích tạo ra giống dòng thuần được thực hiện trong hai trường hợp: - Tạo các dòng thuần từ một giống địa phương thích ứng tốt hay từ một quần thể nhân tạo hay giống quần thể được chọn lọc theo phương pháp chọn lọc quần thể đã và đang được dùng nhiều trong sản xuất. - Tạo các dòng thuần từ một quần thể đang phân ly của thể lai. Trong cả hai trường hợp trên, chi tiết chọn lọc đời sau của từng cá thể phụ thuộc vào các điều kiện sau: - Trường hợp các giống địa phương hình thành từ các quần thể bằng phương pháp chọn lọc quần thể, mang ít cây dị hợp, số lớn cây là đồng hợp tại nhiều locus. - Trường hợp của quần thể đang phân ly, từng cây riêng rẽ ban đầu dị hợp trở thành đồng hợp sau các đời liên tiếp. Nhiều chương trình chọn tạo giống cây trồng tự thụ phấn quan tâm đến việc chọn tạo các giống dòng thuần vì: (i) Giống dòng thuần có độ đồng đều cao về hình dạng và về chất lượng sản phẩm; (ii) Một dòng thuần đã thích ứng với các điều kiện sinh thái và canh tác riêng thì chắc chắn sẽ cho thành tích cao hơn quần thể hỗn hợp các kiểu gene; và (iii) Dễ nhận diện và duy trì một dòng thuần. 4. Tạp giao Tạp giao chỉ việc lai hai cá thể có tính di truyền khác nhau. Về mặt chọn tạo giống, tạp giao phối hợp tính trạng của hai giống và tạo thuận lợi cho việc chọn lọc ra các cây mang các đặc tính mong muốn của hai bố mẹ thông qua tái tổ hợp trong quá trình phân ly đời con cháu. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương trình tạp giao của cây trồng tự thụ phấn chủ yếu gồm hai bố mẹ, nhằm mục đích loại bỏ một khiếm khuyết ra khỏi một giống được xem là thích ứng tốt và ưu việt về các mặt còn lại. Gồm có hai dạng: (1) Lai giống thích ứng với giống thích ứng cao sản (2) Lai dòng có nguồn gene thích ứng với dòng không thích ứng. Các cặp lai dạng (1) được thực hiện giữa các dòng hay giống chị em. Các giống này có cơ sở di truyền hẹp vì trong một địa bàn nhất định, khả năng cao sản chỉ tập trung vào một số ít dòng và các dòng này liên tục được dùng để tạo ra giống mới. Các cặp lai dạng (2) thường được thực hiện với các dạng trung gian có năng suất thấp hơn so với giống thích ứng cao sản nhưng lại cung cấp một tính trạng quan trọng như tính chống chịu với bệnh. Chuyển gene - Kỹ thuật di truyền Kỹ thuật di truyền thực vật là sự chuyển một đoạn DNA lạ, thường là một gene có chức năng mã hoá cho một thông tin hay đặc điểm có lợi nhất định vào tế bào thực vật như khả năng kháng sâu hại, kháng virus hay kháng thuốc trừ cỏ. Cây tái sinh từ tế bào chuyển nạp có gene lạ được lồng vào genome, biểu hiện ra kiểu hình va di truyền ổn định được gọi là cây chuyển gene. Trong các bước trên, kỹ thuật chuyển gene đóng một vai trò quyết định đối với kết quả chuyển gene. Chuyển gene vào tế bào thực vật có thể thực hiện gián tiếp thông qua vector hay trực tiếp. Sau đây là ví dụ về sự chuyển qua thông qua Ti-plasmid của vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens A. tumefaciens là vi khuẩn gây khối u ở cây hai lá mầm và phản ứng hình thành khối u là kết quả của sự kiện chuyển gene tự nhiên. Mấu chốt của sự hình thành khối u là Ti-plastmid (Ti: tumor inducing) của vi khuẩn chứa các gene mã hoá sinh tổng hợp các horrmon (auxin và cytokinin) chịu trách nhiệm cho sự hình thành khối u. Các gene này nằm trong vùng T-DNA (transfered DNA) của plasmid. Khi plasmid xâm nhập vào tế bào của cây, cùng T-DNA được chuyển vào genome. Đoạn T-DNA là yếu tố di truyền vận động trong quá trình chuyển gene. Ý nghĩa của Agrobacterium trong kỹ thuật di truyền là khả năng chuyển đoạn DNA vào tế bào thực vật. Lợi dụng phương thức chuyển gene tự nhiên các nhà khoa học thực vật dựa vào kỹ thuật phân tử điều khiển T- Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - DNA để thiết kế hệ vector bằng cách lồng đoạn DNA cần chuyển gắn vào cùng T-DNA của vi khuẩn, sau đó cho cây nhiễm các vi khuẩn chứa plasmid đã biến đổi. Để lây nhiễm người ta nuôi cấy tế bào trần thực vật, tế bào đơn trong trong mooi trường lồng, hoặc đặt mô cấy trong dung dịch huyền phù chứa vi khuẩn có plasmid biến đổi trong một thời gian nhất định. Quá trình chuyển nạp thông qua Agrobacterium gồm các bước sau đây: - Phân lập gene có ích từ thể cho (DNA lạ) và nhân gene - Loại bỏ T-DNA khỏi Ti-plasmid của các dong vi khuẩn đã chọn lọc - Chuyền DNA lạ vào Ti-plasmid cùng với promotor và một gene chỉ thị có khả năng chọn lọc dễ dàng (ví dụ gene uidA của vi khuẩn mã hoá β- glucuronidaza thường gọi là gene GUS, hay gene kháng kháng sinh). - Đưa plasmid đã biến đổi vào tế bào thực vật - Chọn tế bào được chuyển gene - Tái sinh tế bào được chuyển gene - Chọn cây biểu hiện được chuyển (cấy chuyển gene) Ở một số loài cây dễ nuôi cấy như khoai tây và cà chua, các mẫu lá cắt rời được nhúng vào dung dịch chứa vi khuẩn trong một thời gian ngắn. Sau đó các mẫu lá được đưa vào môi trường dinh dưỡng. Trong khoảng thời gian đó vi khuẩn tiếp tục sinh trưởng và xâm nhập vào các tế bào lá rồi tạo ra một số tế bào chuyển gene. Vì chỉ một phần nhỏ tế bào được chuyển gene nên cần phải tiến hành chọn lọc. Việc chọn lọc thông thường dựa vào gene chọn lọc, đó là gene kháng kháng sinh hay kháng thuốc trừ cỏ. Sau đó các mẫu lá được chuyển vào môi trường khác chứa một chất kháng sinh để diệt Agrobacterium còn sót lại và một chất kháng sinh khác hay thuốc trừ cỏ để loại trừ các tế