ỨNG DỤNG DI TRUYỀN HỌC - CHỌN GIỐNG VẬT NUÔI VÀ CÂY TRỒNG 

I. Khái niệm chung

1. Quy trình chọn giống

- Quy trình chọn giống gồm 3 bước:

• Tạo nguồn nguyên liệu (các  biến dị di truyền: biến dị tổ hợp, đột biến và ADN tái tổ hợp).
• Chọn lọc và đánh giá chất lượng giống.
• Đưa giống tốt ra sản xuất đại trà.

2. Các phương pháp tạo nguồn nguyên liệu của quá trình chọn giống

- Có 3 phương pháp tạo nguồn nguyên liệu của quá trình chọn giống:

• Biến dị tổ hợp: được tạo ra chủ yếu bằng phương pháp lai.
• Biến dị đột biến: được tạo ra bằng phương pháp gây đột biến.
• ADN tái tổ hợp: được tạo ra bằng Công nghệ gen (hay Công nghệ ADN tái tổ hợp hay Kỹ thuật di truyền)

3. Nguồn gen tự nhiên và nguồn gen nhân tạo

- Nguồn gen tự nhiên: là bộ sưu tập các dạng vật nuôi, cây trồng có sẵn trong tự nhiên. Đây là nguồn có sẵn trong tự nhiên nên có khả năng thích nghi tốt với môi trường nơi chúng sống và không tốn kinh phí và công sức để tạo ra chúng. Ví dụ các giống địa phương.

- Nguồn gen nhân tạo: là các “ngân hàng gen” lưu trữ và bảo quản các nguồn gen được tạo ra do gây đột biến và lai tạo. Đây là nguồn gen đa dạng, phù hợp với nh cầu đa dạng về giống. Ví dụ: Viện nghiên cứu lúa quốc tế IRRI tại Philippin hàng năm thu nhận hơn 60000 tổ hợp gen mới, là nơi cung cấp nhiều giống lúa năng suất cao cho các nước trồng lúa.

4. Biến dị tổ hợp

- Biến dị tổ hợp là biến dị xuất hiện do tổ hợp lại vật chất di truyền vốn có ở bố mẹ theo các cách khác nhau.

- Nguyên nhân: do quá trình giao phối.

- Cơ chế: Biến dị tổ hợp là kết quả của nhiều quá trình:

• Phân ly độc lập của các gen alen trên các NST tương đồng khác nhau tạo ra các loại giao tử.
• Hoán vị gen giữa các cặp alen nằm trên các cặp NST tương đồng.
• Sự tổ hợp tự do của các loại giao tử khác nhau trong thụ tinh tạo ra cá loại hợp tử có kiểu gen khác nhau.
• Sự tương tác gen của các cặp gen không alen cùng quy định một loại tính trạng tạo nên các kiểu hình khác nhau.

II. Tạo giống thuần dựa trên nguồn biến dị tổ hợp

1. Khái niệm

- Lai là phương pháp cơ bản để tạo ra các biến dị tổ hợp. Việc phân biệt các phép lai dựa vào mức độ sai khác về kiểu gen của bố, mẹ và hình thức lai (lai gần, lai xa, lai thuận nghịch,..)

2. Phương pháp tạo giống thuần trên nguồn biến dị tổ hợp

- Phương pháp tạo giống thuần trên nguồn biến dị tổ hợp gồm các bước:

• Tạo ra các dòng thuần chủng khác nhau rồi sau đó cho lai giống.
• Chọn lọc những cá thể có tổ hợp gen mong muốn.
• Cho các cá thể có tổ hợp gen mong muốn được chọn lọc tự thụ phấn hoặc giao phối gần để tạo ra các giống thuần chủng.

- Ví dụ: Để tạo ra giống cây thuần chủng có kiểu gen AabbDD:

• Bước 1: Từ 2 giống thuần chủng có kiểu gen AABBdd và aabbDD, cho lai hai giống với nhau tạo F1: AaBbDd.
• Bước 2: Cho F1 tự thụ phấn tạo F2: xuất hiện nhiều biến dị tổ hợp (27 kiểu gen, 8 kiểu hình). Chọn lọc các cây có kiểu hình A-bbD-.
• Bước 3: Cho các cây có kiểu hình A-bbD- tự thụ phấn qua một số thế hệ để tạo ra giống cây có kiểu gen AabbDD.

III. Tạo giống lai có ưu thế lai cao

1. Khái niệm ưu thế lai

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

- Ưu thế lai biểu hiện rõ nhất ở F₁ sau đó giảm dần qua các thế hệ.

- Ưu thế lai biểu hiện rõ nhất trong lai khác dòng.

2. Cơ sở di truyền của ưu thế lai

- Có nhiều giả thuyết giải thích về hiện tượng ưu thế lai, trong đó giả thuyết siêu trội được thừa nhận rộng rãi nhất. Giả thuyết này cho rằng: ở trạng thái dị hợp về nhiều cặp gen khác nhau, con lai có kiểu hình vượt trội nhiều mặt so với các dạng bố mẹ có nhiều gen ở trjang thái đồng hợp: AA<Aa>aa.

- Cá thể mang trạng thái dị hợp về nhiều cặp gen có được kiểu hình vượt trội về nhiều mặt so với cá thể mang gen ở trạng thái đồng hợp có thể là do một số nguyên nhân sau:

• Mỗi alen của một gen thực hiện chức năng riêng của mình, ở trạng thái dị hợp thì chức năng của cả 2 alen này đều được biểu hiện.
• Mỗi alen của một gen có khả năng tổng hợp ở những môi trường khác nhau nên kiểu gen dị hợp có mức phản ứng rộng hơn.
• Cả 2 alen ở trạng thái đồng hợp tạo ra số lượng của một chất nhất định quá nhiều hoặc quá ít, còn ở trạng thái dị hợp thì tạo ra một lượng tối ưu của chất này.

3. Phương pháp tạo ưu thế lai

- Tạo các dòng thuần chủng trước khi lai: cho thực vật tự thụ phấn hoặc động vật giao phối gần qua 5- 7 thế hệ.

- Cho các dòng thuần chủng lai với nhau:

• Lai khác dòng đơn. Ví dụ: Dòng A x Dòng B => Con lai C - Có ưu thế lai.
• Lai khác dòng kép. - Ví dụ: Dòng A x Dòng B => Con lai C - không có ưu thế lai; Cho C x Dòng D => Con lai E - Có ưu thế lai.

- Lai thuận nghịch: một số trường hợp phép lai thuận có thể không cho ưu thế lai nhưng phép lai nghịh lại có và ngược lại.