I. Tạo giống bằng phương pháp gây đột biến
1. Khái niệm về tạo giống bằng phương pháp gây đột
biến
Gây
đột biến tạo giống là phương pháp sử dụng các tác nhân vật lí và hóa học nhằm
làm thay đổi vật liệu di truyền của sinh vật để phục vụ cho lợi ích con người.
Quy trình tạo giống bằng phương pháp gây
đột biến bao gồm các bước sau:
-
Xử lí mẫu vật bằng tác nhân gây đột biến.
-
Chọn lọc các thể đột biến có kiểu hình mong muốn.
-
Tạo dòng thuần chủng.
2. Một số thành tựu tạo giống bằng gây đột
biến ở Việt Nam
a. Gây đột biến bằng các tác nhân vật lí
- Tia phóng xạ (như tia X, tia gamma, tia bêta, chùm nơtron) có tác
dụng kích thích và ion hóa các
nguyên tử khi chúng xuyên qua các mô sống. Các phân tử ADN, ARN trong tế bào đã
chịu tác động trực tiếp của tia phóng xạ hoặc chịu tác động gián tiếp của chúng
qua quá trình tác động lên các phân tử nước trong tế bào gây đột biến gen, đột
biến NST. Ví dụ: Xử lí giống
lúa Mộc Tuyền bằng tia gamma, tạo giống lúa MT1 có nhiều đặc tính
tốt: chín sớm, thân thấp và cứng cây, chịu phèn, năng suất tăng 15 – 25%. Chọn lọc từ 12 dòng đột biến của
giống ngô khởi đầu là M1 đã tạo ra giống ngô DT6 chín
sớm, năng suất cao, hàm lượng protein tăng 1,5%.
- Tia tử ngoại là loại bức xạ có bước sóng ngắn 1000-4000A0,
có tác dụng kích thích (không gây ion
hóa) phân tử ADN, gây đột biến ADN. Tia tử ngoại thường dùng có bước
sóng 2570A0. Tia tử ngoại không có khả năng xuyên sâu vào bên trong. Thường dùng tia tử ngoại để gây đột biến
gen ở VSV, bào tử hạt phấn.
- Sốc nhiệt là sự tăng
hoặc giảm nhiệt độ môi trường một cách đột ngột, làm cho cơ chế nội cân
bằng của cơ thể không khởi động kịp gây tổn thương trong bộ máy di truyền gây
nên đột biến.
b. Gây đột biến bằng các tác nhân hóa học
-
Một số hóa chất khi thấm vào tế bào có khả năng thay thế hoặc làm mất một
nulêôtit trong ADN gây đột biến gen. Mỗi hóa chất chỉ thay thế hoặc làm mất một
nulêôtit nhất định.
Ví dụ: + Chất 5-BU (5- brôm uraxin) thay thế T làm biến đổi cặp
A–T thành cặp G–X.
(A–T →
A–5-BU → G–5-BU → G–X).
+
Chất EMS (Etylmetasunfunat) thay thế G bằng T hoặc X, làm cho cặp G–X thay bằng
cặp T–A hoặc X–G.
-
Ngâm hạt khô hoặc hạt đang nảy mầm trong dung dịch có hóa chất với nồng độ
thích hợp, hay tiêm dung dịch hóa chất vào bầu nhụy, hoặc tẩm bông có chứa hóa
chất vào đỉnh sinh trưởng của thân hoặc cành hay chồi, cũng có thể dùng dạng
hơi để tạo đột biến gen hay đột biến NST. Ở vật nuôi có thể cho hóa chất tác
dụng lên tinh hoàn hay buồng trứng.
Ví dụ: + Dùng NMU (Nitrozo meltyl urê) lên tinh hoàn của thỏ.
+ Xử lí giống táo Gia
Lộc bằng NMU tạo ra giống táo má hồng cho 2 vụ quả/năm, quả to, thơm ngon hơn.
-
Một số hóa chất khi ngấm vào tế bào sẽ gây rối loạn cơ chế hình thành thoi vô
sắc làm cho NST nhân đôi nhưng không phân ly, tạo thành tế bào đa bội (thể đa
bội).
Ví dụ: Dùng cônsixin, Etilen,…gây đột biến đa bội.
* Sử dụng đột biến nhân tạo trong chọn giống chủ yếu
được thực hiện ở thực vật và vi sinh vật. Đối với động vật bậc cao khó
áp dụng vì:
- Cơ quan sinh sản của động vật bậc
cao nằm sâu bên trong cơ thể.
- Có hệ thần kinh rất phát triển và
phản ứng rất nhạy cảm với mọi kích thích.
- Dễ bị chết khi sử dụng bằng các
tác nhân vật lí, hóa học.
II. Tạo giống bằng công nghệ tế bào thực vật
1. Nuôi cấy hạt
phấn
- Các hạt phấn có thể mọc
trên môi trường nhân tạo thành các dòng tế bào đơn bội có kiểu gen khác nhau.
Các dòng tế bào có bộ gen đơn bội nên alen lặn được biểu hiện thành kiểu hình,
cho phép chọn lọc in vitro (trong ống
nghiệm) ở mức tế bào những dòng có đặc tính mong muốn.
- Các dòng đơn bội qua
chọn lọc được lưỡng bội hóa bằng 2 cách:
+ Gây lưỡng bội dòng tế bào 1n thành 2n rồi cho mọc thành cây lưỡng bội.
+ Cho mọc thành cây đơn bội, sau đó lưỡng bội hóa thành cây lưỡng bội 2n
bằng cách gây đột biến đa bội.
- Phương
pháp này có hiệu quả cao khi chọn các dạng cây có các đặc tính như: kháng thuốc
diệt cỏ, chịu lạnh, chịu hạn, chịu phèn, kháng bệnh, … Ví dụ: Tạo giống lúa
chiêm chịu lạnh bằng cách lấy hạt phấn nuôi cấy trong môi trường nhân tạo có
nhiệt độ từ 80C đến 100C, dòng nào chịu lạnh sẽ phát
triển thành các cây con.
- Ưu điểm: Các giống cây trồng nhận được đều thuần chủng về tất cả các kiểu gen.
2. Nuôi cấy tế
bào thực vật in vitro tạo mô sẹo
- Kỹ thuật nuôi cấy tế bào
thực vật in vitro nhờ môi trường nuôi
cấy chuẩn kết hợp với việc sử dụng các hoocmôn sinh trưởng như auxin,
giberelin, xitôkinin,…
- Bất kỳ tế bào nào của
cây (chồi, lá, thân, rễ, hoa) đều nuôi cấy được để tạo thành mô sẹo rồi điều
khiển cho tế bào biệt hóa thành các mô khác nhau (rễ, thân, lá) và tái sinh ra
cây trưởng thành.
- Kỹ thuật này cho phép
nhân nhanh các giống cây trồng có năng suất cao, chất lượng tốt, thích nghi với
điều kiện sinh thái nhất định, chống chịu tốt với nhiều loại sâu bệnh.
3. Tạo giống bằng chọn dòng tế
bào xôma có biến dị
- Nuôi cấy tế bào có 2n
NST trên môi trường nhân tạo, chúng sinh sản thành nhiều dòng tế bào có các bộ
NST khác nhau, với biến dị cao hơn mức bình thường. Biến dị này gọi là biến dị
dòng tế bào xôma.
- Ý nghĩa: Tạo ra các giống cây
trồng mới có các kiểu gen khác nhau của cùng một giống ban đầu.
- Ví dụ: Giống lúa DR2 chịu hạn, chịu nóng, năng
suất cao là giống được chọn lọc từ dòng tế bào xôma biến dị của giống lúa CR203.
4. Dung hợp tế bào trần (lai tế bào xôma)
- Gồm các
khâu chính:
+ Hai tế bào sinh dưỡng của 2 loài khác nhau đã
loại bỏ thành xenlulozơ bằng enzim hoặc vi phẫu để tạo tế bào trần có khả năng
dung hợp.
+ Cho các tế bào đã mất thành của 2 loài vào môi
trường đặc biệt để dung hợp với nhau (tăng tỉ lệ kết thành tế bào lai bằng một
số tác nhân như: virut Xenđê đã làm giảm hoạt tính, xung điện cao áp, hóa chất
polyêtylenglycol (keo dán),…) → 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.
- Ví dụ: Tạo cây pomato là cây
lai giữa khoai tây và cà chua.
- Ý nghĩa: Tạo giống mới mang đặc
điểm của 2 loài mà lai hữu tính không thực hiện được.
III. Tạo giống bằng công nghệ TB
động vật
1. Cấy truyền phôi (công nghệ tăng sinh sản ở động vật)
Sau khi phôi được lấy ra từ động vật
cho và trước khi cấy phôi vào động vật nhận cần trải qua các bước:
- Tách phôi thành hai hay nhiều phần, mỗi phần sau đó sẽ phát triển thành
một hợp tử riêng biệt. Cách này áp dụng đối với thú quý hiếm hoặc các giống vật
nuôi sinh sản chậm và ít, ví dụ như bò.
- Phối hợp hai hay nhiều phôi thành thể khảm.
- Làm biến đổi các thành phần trong tế bào của phôi khi mới phát triển theo
hướng có lợi cho con người.
2. Nhân bản vô tính bằng kỹ
thuật chuyển nhân
Điển hình cho kỹ thuật này là thành công nhân bản vô tính cừu Đôly (1997),
được thực hiện theo các bước sau:
- Tác tế bào tuyến vú của cừu cho nhân và nuôi
trong phòng thí nghiệm.
- Tách tế bào trứng của cừu khác, sau đó loại bỏ
nhân của tế bào trứng này.
- Chuyển nhân của tế bào tuyến vú vào tế bào trứng
đã bị bỏ nhân.
- Nuôi cấy trên môi trường nhân tạo cho trứng phát
triển thành phôi.
- Chuyển phôi vào tử cung của một cừu mẹ để nó
mang thai. Sau thời gian mang thai giống như trong tự nhiên, cừu mẹ này đã đẻ
ra cừu con (cừu Đôly) giống y hệt cừu cho nhân tế bào.
TRẢ LỜI CÂU HỎI SAU SGK
Bài 1, 2 trang 82 SGK Sinh 12
Bài 1. Giả sử có một giống cây cà chua có gen A quy định một tính trạng không mong muốn (dễ mắc bệnh X). Hãy nêu quy trình tạo thể đột biến có kiểu gen aa có khả năng kháng bệnh X.
Trả lời:
Có thể dùng phương pháp gây đột biến bằng tia phóng xạ. Ví dụ, xử lí hạt giống bằng tia phóng xạ để gây đột biến rồi sau đó gieo hạt lên thành cây và cho các cây con nhiễm tác nhân gây bệnh. Sau đó chọn lọc ra các cây có khả năng kháng bệnh. Những cây có khả năng kháng bệnh cho lai với nhau hoặc cho tự thụ phẩn để tạo ra các dòng thuẩn.
Bài 2. Có hai giống lúa, một giống có gen quy định khả năng kháng bệnh X và một giống có gen quy định khả năng kháng bệnh Y. Bằng cách gây đột biến người ta có thể tạo ra giống mới có cả hai gen kháng bệnh X và Ỵ được không? Giải thích cách tiến hành thí nghiệm. Biết rằng gen quy định bệnh X và gen quy định bệnh Y nằm trên hai NST tương đồng khác nhau.
Trả lời:
Có thể lai hai giống cây với nhau rồi sau đó xử lí con lai bằng tác nhân đột biến nhằm tạo ra các đột biến chuyển đoạn nhiễm sắc thể chứa cả hai gen có lợi.
Bài 3, 4, 5 trang 82 SGK Sinh 12
Bài 3. Trình bày quy trình tạo giống cây khác loài bằng phương pháp lai tế bào xôma.
Trả lời:
Lai tế bào xôma hay dung hợp tế bào trần, cũng là một kĩ thuật hiện đại góp phần tạo nên giống lai khác loài ở thực vật. Để cho hai tế bào thực vật 2n (tế bào sinh dưỡng) có thể dung hợp với nhau thành một tế bào thống nhất, người ta cần phải loại bỏ thành tế bào trước khi đem lai. Sau đó cho các tế bào đã mất thành tế bào (tế bào trần) của hai loài vào trong môi trường đặc biệt để chúng dung hợp với nhau.
Cho tế bào lai vào nuôi cấy trong môi trường nuôi cấy đặc biệt cho chúng phân chia và tái sinh thành cây lai khác loài.
Bài 4. Giải thích quy trình nhân bản vô tính ở động vật và nêu ý nghĩa thực tiễn của phương pháp này.
Trả lời:
Trong tự nhiên, khi một hợp tử trong những lần phân chia đầu tiên vì một lí do nào đó lại tách ra thành nhiều phôi riêng biệt. Sau đó, những phôi này phát triển thành những cá thể giống nhau.
Bài 5. Hãy chọn một loài cây thích hợp trong số loài cây nêu dưới dây để có thể áp dụng chất cônsixin nhằm tạo giống mới đem lại hiệu quả kinh tế cao.
A. Cây lúa B. Cây đậu tương
C. Cây củ cải đường D. Cây ngô
Trả lời: C
Zalo 
Messenger 
Youtube 
Tiktok