Nông - Lâm - Ngư nghiệp - Chương 4: Gây tạo giống mới

CHƯƠNG 4GÂY TẠO GIỐNG MỚIKhái niệm giống mớiLà giống đáp ứng được mục tiêu cao hơn, thích ứng với cuộc sống cao hơn giống cũ và di truyền các đặc điểm trên cho đời sau.Là giống có một số đặc điểm mong muốn hơn hẳn giống cũ đang được sử dụng. Những đặc điểm này là: Khả năng sinh trưởng, phát triển; khả năng chống chịu và một số sản phẩm như nhựa, tinh dầu...TẠO GIỐNGThuần hóa giốngThu thập nguồn genNhập nộiLai giốngĐột biếnĐa bộiKthuật di truyềnChọn lọcĐánh giáNhân giốngTrồng rừng(Nguồn biến dị tự nhiên)(Nguồn biến dị nhân tạo)Cơ sở sinh học của gây tạo giống mớiTheo bản chất sinh học mỗi loại giống - có 1 kiểu gen quy định  Để gây tạo giống mới: Phải tạo ra kiểu gen mới  Kiểu gen này phải di truyền được cho đời sau Gọi là biến dị di truyềnCơ sở sinh học của gây tạo giống mớiBiến dị di truyền được tạo bởi: + Biến dị tổ hợp+ Đột biến→ Tạo biến dị di truyền có hai hướng: Lai giống và gây đột biến.Ngày nay: Chuyển gen, lai tế bào sinh dưỡng, nuôi cấy hạt phấn, tạo dòng biến dị xôma...1. Lai giống1.1. Khái niệmKN: Là sự kết hợp giữa giao tử đực và giao tử cái của bố mẹ → Tổ hợp gen mới ở cây lai nhờ tái tổ hợp một phần kiểu gen khác nhau của bố mẹ.Xét về cách thức xảy - Lai tự nhiên - Lai nhân tạoXét về quan hệ huyết thống - Lai gần - Lai xa1. Lai giống1.2. Các hình thức lai giống1. Lai gầnKN: Lai giữa các cá thể có quan hệ gần - Trong cùng một quần thể - Các nòi, các chủng khác nhau của một loài.Mục đích - Củng cố tính trạng mong muốn - Nghiên cứu các quy luật di truyền - Tạo ưu thế lai1. Lai giống1.2. Các hình thức lai giống* Lai cùng dòngKN: Lai giữa hai cá thể cùng dòng (tự thụ phấn, giao phối cận huyết)Mục đích: - Thuần hoá giống tốt được tạo (tạo dòng thuần)- Tạo nguồn nguyên liệu để lai khác dòng 1. Lai giống1.2. Các hình thức lai giống*Lai khác dòngKN: Lai hai cá thể thuộc hai dòng khác nhau.Mục tiêu: Tạo ưu thế lai* Lai khác nòiKN: Lai hai cá thể thuộc hai dòng khác nhau Ưu điểm: - Ưu thế lai cao hơn so với lai khác dòng - Khó thực hiện hơn1. Lai giống1.2. Các hình thức lai giống2. Lai xaKN: Lai các cá thể thuộc các loài, các chi hoặc xa hơn nữa (lai xa huyết thống). Đặc điểm của lai xa: - Con lai có tính di truyền dao động mạnh → Dễ chăm sóc định hướng.- Con lai thường có ưu thế lai lớn1. Lai giống1.2. Các hình thức lai giống- F2 trở đi có tính phân ly rõ rệt  Vật liệu khởi đầu cho chọn, tạo giống- Con lai mang bộ NST khác với bộ NST của bố, mẹ  Loài mới- Cây lai mang đặc điểm của cả bố, mẹ.Mục đích - Con lai có sức sống cao - Tăng khả năng chống chịu, - Tăng năng suất, chất lượng sản phẩm1. Lai giống 1.3. Khó khăn, nguyên nhân và biện pháp khắc phục trong lai xa* Khó thụ phấnKhông trùng thời kỳ nở hoa  Điều kiển thời kỳ nở hoa nhờ: + Thâm canh + Gây sốc hạt, sốc dinh dưỡng + Trồng các cây bố mẹ ở thời điểm khác nhau. + Thu thập và cất trữ hạt phấn 1. Lai giống 1.3. Khó khăn, nguyên nhân và biện pháp khắc phục trong lai xaSai khác về hình thái, kích thước giữa nhị và nhuỵ → Cắt bớt đầu nhụy cây mẹ (Rút ngắn kcách ống phấn và noãn)* Khó thụ tinh (cây lai không kết hạt) Quan hệ huyết thống giữa bố mẹ quá xa  Khắc phục:- Chọn cây mẹ ra hoa lần đầu và hoa nở sớm trên cây. 1. Lai giống 1.3. Những khó khăn, nguyên nhân và biện pháp khắc phục trong lai xa- Tiếp cận vô tính: Cành loài A + gốc ghép loài B → Cây ghép → Lai hữu tính.- Lai môi giới: Mục đích lai A x B A x C D x B Con lai- Thụ phấn hỗn hợp:A ♀  (B + C + D + E +...) ♂- Chuyển 1 phần đầu nhụy ♂ lên đầu nhụy ♀1. Lai giống 1.3. Những khó khăn, nguyên nhân và biện pháp khắc phục trong lai xa* Con lai xa thường bất thụBộ NST gồm hai NST đơn bội (khác nhau về số lượng, hình dạng, kích thước)  giảm phân không xảy ra  không cho giao tử  bất thụKhắc phục - Gây đột biến đa bội thể - Lai tế bào trần1. Lai giống 1.3. Những khó khăn, nguyên nhân và biện pháp khắc phục trong lai xa P : AA x BB F1 : AB AABB P : AA x BB G : AA BB F1 : AABBĐa bội hóaLai tế bào trần1. Lai giống 1.3. Những khó khăn, nguyên nhân và biện pháp khắc phục trong lai xa* Hiện tượng phân ly của con lai đời sauTừ đời F2 có sự phân ly rõ rệt, ưu thế lai giảm mạnh → Khắc phục:- Nhân giống sinh dưỡng đời F11. Lai giống 1.3. Ưu thế laiKhái niệm: Con lai có sức chống chịu, sức sống, năng suất và chất lượng sản phẩm cao hơn dạng bố mẹ.Các loại ưu thế lai: - Ưu thế lai về sinh trưởng - Ưu thế lai về sinh sản - Ưu thế lai về tính thích ứng1. Lai giống 1.3. Ưu thế laiĐặc điểm: Ưu thế lai biểu hiện mạnh nhất ở F1, giảm rõ rệt ở đời F2 trở đi Nguyên nhân của ưu thế lai1. Thuyết tính trội Trong phép lai khác dòng → F1 gồm tất cả các cặp dị hợp → Gen lặn không có cơ hội biểu hiện 1. Lai giống 1.3. Ưu thế laiVD: P: AAbbCCdd x aaBBccDD F1: AaBbCcDdTương tác giữa các gen trội A+B+C+D → Tăng cường biểu hện tính trạng cũ hoặc làm phát sinh một tính trạng mới. 2. Thuyết siêu trội: AA aa1. Lai giống 1.3. Ưu thế lai3. Thuyết cân bằng di truyềnMỗi cơ thể sinh vật có trạng thái cân bằng di truyền nhất định → Lai dạng ♂, ♀ có kiểu cân bằng di truyền khác nhau → F1 có trạng thái cân bằng di truyền mới Nếu hệ cân bằng di truyền mới tốt hơn hcbdt cũ → Con lai xuất hiện ưu thế lai. 1. Lai giống 1.4. Các phương pháp lai hữu tính1. Lai đơnKN: Lai giữa hai cơ thể bố mẹ mang các đặc tính mong muốn khác nhau theo một chiều.Công thức lai: ♀ A  ♂ B VD: ♀ sinh trưởng nhanh x ♂ sức chống chịu tốt F1 : Sinh trưởng nhanh, chống chịu tốtMục đích: Tổng hợp các tính trạng tốt của bố mẹ vào con lai1. Lai giống 1.4. Các phương pháp lai hữu tính2. Lai képKN: Con lai của 2 phép lai đơn được sử dụng làm vật liệu khởi đầu để lai tiếp với nhau.Công thức: A ♀  B ♂ C ♀  D ♂  Con laiMục đích: Tổ hợp đặc điểm tốt của 4 dạng bố mẹ vào cơ thể lai. 1. Lai giống 1.4. Các phương pháp lai hữu tính3. Lai trở lạiKN: Con lai của phép lai đơn lai trở lại với dạng bố hoặc mẹ một hoặc nhiều lần.Công thức: A ♀  B ♂ x A ♂ B ♂Mục đích: - Khắc phục hiện tượng bất dục F1 khi lai xa - Tích luỹ các gen mong muốn của ♂ hoặc ♀1. Lai giống 1.4. Các phương pháp lai hữu tínhVD. ♂ - Năng suất cao; ♀ - Kháng bệnh♀ A  ♂ B AB  B ABB  B ABBB  B ABBBB  B ABBBBB  B ABBBBBB  BTỷ lệ nhân ♂ (%): 507587,593,796,898,099,21. Lai giống 1.4. Các phương pháp lai hữu tính4. Lai nhiều cấpKN: Lấy con lai để lai với một dạng mới → Có con lai → Lai với dạng mới khác nữa. Công thức: P: A x B ♀F1 x ♂C ♀ F2 x ♂DMục đích: Phối hợp các đặc điểm có ở nhiều dạng bố mẹ vào con lai.1. Lai giống 1.4. Các phương pháp lai hữu tính5. Lai thuận nghịchKN: Là phép lai có sự hoán vị vai trò làm ♂, ♀ trong phép lai đơnCông thức: ♀ A  ♂ B (1) – Phép lai thuận ♀ B  ♂ A (2) – Phép lai đơnMục đích: - Xđịnh cây làm ♂, ♀ → F1 có ưu thế lai lớn nhất. - Khắc phục không kết hạt khi lai xa.- Xác định tính trạng di truyền qua tế bào chất1. Lai giống 1.4. Các phương pháp lai hữu tính6. Lai hỗn hợpKN: Sử dụng hạt phấn của nhiều cây ♂ khác nhau thụ phấn cho dạng chọn làm ♀. Công thức: A ♀  (B + C + D + E +...) ♂Mục đích: - Lợi dụng tính lựa chọn thụ tinh của cây mẹ- Lợi dụng tác dụng của nhiều loại hạt phấn → Thụ tinh xảy ra bình thường. 1. Lai giống 1.5. Kỹ thuật lai hữu tính1. Chọn cặp bố mẹ lai* Yếu tố tạo năng suất, chất lượng sản phẩmBố mẹ khác nhau về yếu tố tạo năng suất, chất lượng sản phẩm → Bổ sung cho nhau ở cơ thể lai.Nắm vững đặc điểm di truyền các tính trạng ảnh hưởng gián tiếp: Tính chịu hạn, chống chịu sâu bệnh...1. Lai giống 1.5. Kỹ thuật lai hữu tính* Căn cứ vào loại hình sinh tháiKN: Là nhóm cá thể cùng loài, thích nghi môi trường sinh thái đặc trưng nơi chúng phân bố.Bố mẹ đem lai nên thuộc hai loại hình sinh thái khác nhauNên chọn loại hình sinh thái địa phương làm cây mẹ.Tiến hành ở nơi có hoàn cảnh sinh thái giống nơi nguyên sản.1. Lai giống 1.5. Kỹ thuật lai hữu tính* Căn cứ vào tuổi phát triển giai đoạn của câyTuổi hệ thống ảnh hưởng tới: - Khả năng lựa chọn thụ tinh - Khả năng di truyền các tính trạng - Khả năng huấn luyện, bồi dưỡng cây lai1. Lai giống 1.5. Kỹ thuật lai hữu tínhTuổi hệ thống càng lớn:- Khả năng lựa chọn thụ tinh càng cao  Khó lai- Khả năng di truyền tính trạng cho đời sau lớn (đặc biệt khi được chọn làm cây mẹ).Cùng độ tuổi: Cây sinh trưởng tốt, tuổi phát triển hệ thống lâu  Sức truyền đạt tính di truyền lớn. 1. Lai giống 1.5. Kỹ thuật lai hữu tính2. Tìm hiểu đặc điểm sinh sản bố mẹ lai giốngXác định là phương thức sinh sản Xác định mùa nở hoa, thời gian nở hoa.Ảnh hưởng của các nhân tố tới sự nở hoaKhả năng điều chỉnh nở hoaThu thập và cất trữ hạt phấn1. Lai giống 1.5. Kỹ thuật lai hữu tính3. Khử đựcKN: Khử đực là loại bỏ yếu tố đực ra khỏi cây mẹ.Yêu cầu: Cần nắm vững cấu tạo hoa, thời gian nở hoa, thời gian thụ phấn thích hợp... Thời điểm: 1. Lai giống 1.5. Kỹ thuật lai hữu tínhKỹ thuật khử đực* Cơ giới - Cây đơn tính cùng gốc - Cây đơn tính khác gốc - Cây hoa lưỡng tính, bông hoa to* Dùng nước nóng, nhiệt độ hoặc hoá chất - Cây hoa lưỡng tính nhỏ1. Lai giống 1.5. Kỹ thuật lai hữu tính* Sử dụng các dòng bất thụ đực- Bất thụ đực: Cơ quan đực của hoa không có khả năng tham gia vào quá trình sinh sản. - Biểu hiện của bất thụ đực + Không có cơ quan đực + Có bao phấn nhưng không tung hạt phấn + Hạt phấn không nảy mầm được1. Lai giống 1.5. Kỹ thuật lai hữu tínhSau khi khử đực → Buộc ngay bao cách ly, treo thẻ có ghi rõ ngày, tháng khử đực; tên người thực hiện.Với cây rừng: Tạo cây ghép → Lai giống1. Lai giống 1.5. Kỹ thuật lai hữu tính 4. Cách lyThời điểm: Ngay sau khi khử đực, thụ phấn.Vệ sinh bông, chùm hoa trước khi bọc bao cách ly.Bao cách ly: Bằng giấy bóng mờ, bao nilông trắng1. Lai giống 1.5. Kỹ thuật lai hữu tính5. Thu thập và cất trữ hạt phấnThu thập: - Trực tiếp: Loài cây lá kim, một số loài lá rộng- Gián tiếp: Áp dụng với cây lá rộngBỏ tạp vật  Hút ẩm (Silicagel)  Bảo quản.Cất trữ: Khô và kín sángPhải kiểm định hạt phấn trước khi đem lai1. Lai giống 1.5. Kỹ thuật lai hữu tính6. Thụ phấnThời điểm: Kỹ thuật thụ phấn:- Dùng bút lông, ống hút, bơm → Bôi, rắc hạt phấn- Dùng panh gắp bao phấn đặt lên đầu vòi nhuỵ Bọc bao cách ly, treo thẻ:1. Lai giống 1.5. Kỹ thuật lai hữu tính7. Quản lý sau laiThâm canh, chăm sóc, phòng trừ sâu bệnh Khi hoa đã thụ tinh tốt  Bỏ bao cách ly.Thu hoạch, chế biến, bảo quản kịp thời.Ghi chép.2. Gây đột biến, đa bội2.1. Gây đa bộiKN: Cơ thể có bộ NST tăng theo số nguyên lần của bộ NST cơ bản 1n (2n  3n,4n...)Đặc điểm: - Cơ quan sinh dưỡng lớn gấp bội so với cơ thể bình thường- Có thời kỳ sinh trưởng kéo dài - Đa bội lẻ (3n) thường bất thụ2. Gây đột biến, đa bội2.1. Gây đa bộiNguyên nhân:- Trong phân chia tế bào: Bộ NST nhân đôi mà thoi vô sắc không hình thành hoặc bị phá huỷ  Tế bào không phân chia  Slượng NST nhân đôi. + Ở tế bào sinh dưỡng: TB 2n  TB 4n + Ở tế bào sinh dục: TB 2n  giao tử 2n Khi thụ tinh 2n x n  3n 2n x 2n  4n2. Gây đột biến, đa bội2.1. Gây đa bộiKỹ thuật* Nguyên tắc: - Sử dụng tác nhân bất thường để cản trở hoặc phá huỷ thoi vô sắc.- Thời điểm gây tạo: TB phân chia mạnh (đỉnh sinh trưởng, hạt đang nảy mầm). - Tác nhân chỉ cần vượt qua màng tế bào.2. Gây đột biến, đa bội2.1. Gây đa bội* Tác nhân gây tạo: - Tác nhân vật lý: Thay đổi đột ngột nhiệt độ, tổn thương cơ giới - Tác nhân hoá học: Cosixin (C22H25O6N) với nồng độ từ vài ‰ 1%. Bi--Cloetylsunfut, Tri--Cloetylamin, 5-Bromuraxil2. Gây đột biến, đa bội2.1. Gây đa bội* Liều lượng:- Loài có chu kỳ phân chia tế bào ngắn → Nồng độ cao- Bộ phận xử lý có vỏ dày (hạt) → Nồng độ thấp + thời gian dài.- Bộ phận xử lý dễ bị ảnh hưởng bởi hoá chất → Nồng độ cao + thời gian ngắn.2. Gây đột biến, đa bội2.1. Gây đa bội* Bộ phận xử lý: - Hạt giống- Đỉnh sinh trưởng cây con - Đỉnh sinh trưởng cây trưởng thànhĐiều kiện môi trường: Nhiệt độ: 15-20C Các phương pháp khác: Lai giống, dung hợp tế bào trần, nuôi cấy tam bội nội nhũ, lá mầm tạo được cơ thể tam bội...2. Gây đột biến, đa bội2.2. Gây đột biếnĐặc điểm: - Đa số đột biến có dạng lùn (đồng hợp tử lặn) - Một số đột biến có lợi thế về khả năng chống chịu, chất lượng sản phẩm - Giống đột biến kém bền vững, chỉ tồn tại ở một số thế hệ. 2. Gây đột biến, đa bội2.2. Gây đột biếnÝ nghĩa: Sử dụng trực tiếp để nhân giống và lai giống. Nguyên nhân: Ảnh hưởng của tác nhân bất thường  Trình tự sắp xếp Nu thay đổi  Kiểu gen mới  Tính trạng mới 2. Gây đột biến, đa bội2.2. Gây đột biếnKỹ thuật gây đột biến* Gây đột biến phóng xạ- Các tia phóng xạ: Rơnghen (X), , , - Chiếu xạ → Thay đổi trạng thái năng lượng của tế bào → Cấu trúc ADN thay đổi → Đột biến gen- Bộ phận xử lý: hạt giống, hạt phấn, cành, củ, mô tế bào...2. Gây đột biến, đa bội2.2. Gây đột biến* Gây đột biến hoá học- Cơ sở: + Thấm vào tế bào của cơ thể mà không làm thay đổi sự sống của tế bào + Đi tới nhân tế bào và có phản ứng với NST, AND 2. Gây đột biến, đa bội2.2. Gây đột biến- Các chất gây đột biến hoá học: + Nhóm oxy hoá khử + Nhóm chuyển hoá cùng chức + Nhóm cảm ứng với bazơ + Nhóm Ankyl hoá - Phương pháp xử lý: + Ngâm hạt giống, cây con vào dung dịch + Dùng bông thấm hoá chất đặt lên đỉnh sinh trưởng 2. Gây đột biến, đa bội2.2. Gây đột biếnChọn lọc các dạng đột biến:- Đột biến là dạng biến dị cá thể vô hướng nên ta phải chọn lọc- Đột biến ít có sự biểu hiện ở đời thứ nhất (M1)  Phải chọn lọc từ đời thứ 2 (M2).- Sử dụng dòng vô tính để chọn lọc các dòng đột biến có lợi.