Tổng ôn lý thuyết và các vấn đề cần lưu ý Chương IV - Ứng dụng di truyền học Sinh học 12 nâng cao

CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG DI TRUYỀN HỌC SINH HỌC 12 NÂNG CAO

I. TẠO GIỐNG DỰA TRÊN NGUỒN BIẾN DỊ TỔ HỢP

Giống là một tập hợp cá thể sinh vật do con người chọn tạo ra, có phản ứng như nhau trước cùng 1 điều kiện ngoại cảnh, có những đặc điểm di truyền đặc trưng, chất lượng tốt, năng suất cao và ổn định, thích hợp với điều kiện khí hậu, đất đai, kĩ thuật sản xuất nhất định.

1. Quy trình tạo giống mới bao gồm các bước

• Tạo nguồn nguyên liệu là biến dị di truyền (biến dị tổ hợp, đột biến và ADN tái tổ hợp).
• Đánh giá kiểu hình để chọn ra kiểu gen mong muốn.
• Tạo và duy trì dòng thuần có tổ hợp gen mong muốn.
• Đưa giống tốt ra sản xuất đại trà.

2. Phương pháp tạo nguồn nguyên liệu cho chọn giống

• Nguyên liệu cho quá trình chọn giống được tạo ra từ nguồn biến dị tổ hợp, đột biến và ADN tái tổ hợp.
• Các phương pháp tạo nguồn nguyên liệu gồm:

Lai hữu tính: Tạo ra vô số biến dị tổ hợp.

Gây đột biến: Tạo ra các đột biến di truyền.

Công nghệ gen: Tạo ra ADN tái tổ hợp.

3. Nguồn nguyên liệu của chọn giống

a. Nguồn gen tự nhiên

Nguồn gen tự nhiên có nguồn gốc hoàn toàn từ tự nhiên có nguồn gốc từ các động - thực vật hoang dã.

Hình 2.26. Nguồn gen tự nhiên

Đặc điểm của giống vật nuôi có nguồn gốc từ tự nhiên là những nhóm sinh vật được hình thành ở một địa phương bất kì có khả năng thích nghi cao với điều kiện môi trường ở địa phương đó.

STUDY TIP Lợi ích: Có sẵn trong tự nhiên, không phải mất tiền của và công sức để tạo ra; thích nghi tốt với môi trường sống của chúng.

b. Nguồn gen nhân tạo

Đặc điểm của nguồn gen này là do con người chủ động tạo ra để phục vụ nhu cầu sản xuất và sinh hoạt của con người.

- Được tạo ra thông qua quá trình đột biến và lai tạo.

STUDY TIP Lợi ích: Tạo ra nguồn gen phong phú, đa dạng và phù hợp với nhu cầu của con người.

Quá trình lai tạo để tạo giống lợn Waton Mochibuta ở trang trại Global Pig Farm ở Nhật Bản

Hình 1.27. Nguồn gen nhân tạo

II. CHỌN GIỐNG VẶT NUÔI CÂY TRỒNG DỰA TRÊN BIẾN DỊ TỔ HỢP

1. Biến dị tổ hợp

Biến dị tổ hợp là biến dị xuất hiện do sự tổ hợp vật chất di truyền của bố mẹ trong quá trình sinh sản hữu tính.

Nguyên nhân tạo biến dị tổ hợp là do quá trình giao phối.

Cơ sở tế bào học

• Quá trình phát sinh giao tử: Do sự phân li và tổ hợp của các cặp NST tương đồng trong giảm phân hình thành nhiều tổ hợp gen khác nhau trong giao tử đực và giao tử cái.
• Quá trình thụ tinh: Do sự kết hợp ngẫu nhiên giữa các giao tử đực và cái qua thụ tinh hình thành nhiều tổ hợp gen khác nhau ở thế hệ con cháu.
• Hoán vị gen: Do bắt chéo trao đổi đoạn ở kì đầu I giảm phân dẫn đến tái tổ hợp gen giữa từng cặp NST tương đồng.

Phương pháp tạo biến dị tổ hợp: Thông qua hình thức lai giống.

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

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

Bước 1: Tạo ra các dòng thuần chủng khác nhau rồi cho lai giống.

Bước 2: Chọn lọc những cá thể có tổ hợp gen mong muốn.

Bước 3: Cho các cá thể có kiểu gen mong muốn tự thụ phấn hoặc giao phối gần để tạo ra giống thuần chủng.

Hình 1.28. Phương pháp tạo dòng thuần chủng ở thực vật

Tạo giống lai có 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.

Đặc điểm của ưu thế lai:

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

- Ưu thế lai cao nhất thể hiện ở lai khác dòng.

Giả thuyết về cơ sở di truyền của hiện tượng ưu thế lai:

• Giả thuyết về ưu thế lai được thừa nhận rộng rãi nhất là thuyết siêu trội.
• Nội dung giả thuyết: Kiểu gen dị hợp có sức sống, sức sinh trưởng phát triển ưu thế hơn hẳn dạng đồng hợp trội và đồng hợp lặn. Có thể tóm tắt giả thuyết này như sau AA < Aa > aa.

Giải thích hiện tượng ưu thế lai bằng thuyết siêu trội:

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

LƯU Ý Qua lai giống, người ta thấy con lai sinh ra một chất mà không thấy ở cả bố và mẹ thuần chủng, do đó cơ thể mang gen dị hợp được chất này kích thích phát triển.

Phương pháp tạo ưu thế lai:

Bước 1: Tạo dòng thuần chủng trước khi lai bằng cách cho tự thụ phấn hoặc giao phối gần qua 5-7 thế hệ.

Bước 2: Cho các dòng thuần chủng lai với nhau:

Tùy theo mục đích người ta sử dụng các phép lai: Lai khác dòng đơn, lai khác dòng kép.

Bước 3: Chọn các tổ hợp có ưu thế lai mong muốn.

Phương pháp duy trì ưu thế lai:

• Ở thực vật: Cho lai sinh sản sinh dưỡng, sinh sản vô tính.
• Ở động vật: Sử dụng lai luân phiên: cho con đực con lai ngược lại với cái mẹ hoặc đực đời bố lai với cái ở đời con.

Ứng dụng của ưu thế lai: Là phép lai giữa hai dòng thuần chủng khác nhau rồi dùng con lai F₁ làm mục đích kinh tế (để làm sản phẩm) không làm giống.

III. TẠO GIỐNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP GÂY ĐỘT BIẾN

Đột biến và phương pháp gây đột biến:

• Đột biến là những biến đổi bất thường trong vật chất di truyền ở cấp độ phân tử (ADN, gen) hoặc cấp độ tế bào (nhiễm sắc thể), dẫn đến sự biến đổi đột ngột của một hoặc một số tính trạng, những biến đổi này có tính chất bền vững và có thể di truyền cho các đời sau.
• Đột biến là quá trình xảy ra đột ngột, riêng rẽ, ngẫu nhiên, không định hướng ở cơ thể sống trong điều kiện tự nhiên.

STUDY TIP Đa số là đột biến gen lặn và có hại, một số ít có lợi và có ý nghĩa rất lớn đối với quá trình tiến hóa và chọn giống.

Phương pháp tạo đột biến:

• Tạo đột biến bằng việc sử dụng các tác nhân vật lí.
• Tạo đột biến bằng các tác nhân hóa học.
• Tạo giống bằng phương pháp sốc nhiệt.

Đối tượng áp dụng:

Vi sinh vật: Phương pháp tạo giống sinh vật bằng gây đột biến đặc biệt hiệu quả vì tốc độ sinh sản của chúng rất nhanh nên chúng nhanh chóng tạo ra các dòng đột biến.

Thực vật: Phương pháp gây đột biến được áp dụng đối với hạt khô, hạt nảy mầm, hoặc đỉnh sinh trưởng của thân, cành, hay hạt phấn, bầu nhụy của hoa.

Động vật: Phương pháp gây đột biến nhân tạo chỉ được sử dụng hạn chế ở một số nhóm động vật bậc thấp, khó áp dụng cho các nhóm động vật bậc cao vì cơ quan sinh sản của chúng nằm sâu trong cơ thể nên rất khó xử lý. Chúng phản ứng rất nhạy và dễ bị chết khi xử lý bằng các tác nhân lí hóa.

Quy trình tạo giống mới bằng phương pháp gây đột biến gồm các bước:

Bước 1: Xử lí mẫu vật bằng tác nhân gây đột biến.

Bước 2: Chọn lọc các thể đột biến có kiểu hình mong muốn.

Bước 3: Tạo dòng thuần chủng.

Một vài thành tựu trong chọn giống bằng phương pháp gây đột biến:

- Tạo được chủng nấm penicilium đột biến có hoạt tính penicilin tăng gấp 200 lần dạng ban đầu. Tạo được chủng vi khuẩn đột biến có năng suất tổng hợp lizin cao gấp 300 lần dạng ban đầu.

- Xử lý giống lúa Mộc Tuyền bằng tia gama tạo ra giống lúa MT₁ chín sớm, cây thấp và cứng, chịu phân, chịu chua, năng suất tăng 15-25%. Lai giống có chọn lọc giữa 12 dòng đột biến từ giống ngô M₁ tạo thành giống ngô DT₆ chín sớm, năng suất cao, hàm lượng prôtêin tăng 1,5%, tinh bột giảm 4%.

• Táo Gia Lộc xử lí NMU —> táo má hồng cho năng suất cao.
• Đa bội hóa ở nho.

Hình 1.30. Đột biến thân lùn ở lúa

IV. TẠO GIỐNG BẰNG CỒNG NGHỆ GEN

{-- Nội dung phần IV: Tạo giống cây trồng bằng công nghệ gen của tài liệu Tổng ôn lý thuyết và các vấn đề cần lưu ý Chương IV - Ứng dụng di truyền học Sinh học 12 các bạn vui lòng xem ở phần xem online hoặc Tải về--}

V. TẠO GIỐNG BẰNG CÔNG NGHỆ TẾ BÀO

{-- Nội dung phần V: Tạo giống cây trồng bằng công nghệ tế bào của tài liệu Tổng ôn lý thuyết và các vấn đề cần lưu ý Chương IV - Ứng dụng di truyền học Sinh học 12 nâng cao​ các bạn vui lòng xem ở phần xem online hoặc Tải về--}