Bài 19: Tạo giống bằng phương pháp gây đột biến và công nghệ tế bào

a. Quy trình tạo giống mới bằng phương pháp gây đột biến

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

Xử lí mẫu vật bằng các tác nhân đột biến: với liều lượng và thời gian xử lí thích hợp nếu không sinh vật sẽ chết hay giảm khả năng sinh sản và sức sống.

• Bước 2: Chọn lọc cá thể đột biến có kiểu hình mong muốn

Chọn lọc các thể đột biến có kiểu hình mong muốn, ta phải tìm cách nhận biết ra chúng trong các sinh vật bình thường cũng như các thể đột biến khác.

• Bước 3: Tạo dòng thuần chủng

Tạo ra dòng thuần chủng: cho các thể đột biến được chọn sinh sản để nhân lên thành dòng thuần

b. Một số thành tựu tạo giống ở Việt Nam

Trong chọn giống vi sinh vật:

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.

Trong chọn giống thực vật

•  Hướng tạo thể đa bội được chú trọng nhiều đối với các giống cây trồng thu hoạch chủ yếu về thân, lá, củ như cây lấy gỗ, cây lấy sợi, cây rau...

Ví dụ: Rau muống 4n có lá và thân to, sản lượng 30 tạ/ha. Dương liễu 3n lớn mạnh, cho gỗ tốt, dưa hấu, nho tam bội  không hạt ; dâu tằm tứ  bội

• 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

a. Khái niệm công nghệ tế bào

• Công nghệ tế bào là một ngành kĩ thuật áp dụng phương pháp nuôi cấy mô hoặc tế bào trong môi trường dinh dưỡng nhân tạo để tạo ra những mô, cơ quan hay cơ thể hoàn chỉnh mang đặc tính của cơ thể cho mô, tế bào

• Các giai đoạn của công nghệ tế bào

  • Bước 1: Tách các tế bào từ cơ thể động vật hay thực vật

  • Bước 2:  Nuôi cấy tế bào trong môi trường nhân tạo để hình thành mô sẹo

  • Bước 3: Dùng hoocmon sinh trưởng kích thích mô sẹo phân hóa thành các cơ quan hoặc tạo thành cơ thể hoàn chỉnh

• Các phương pháp tạo giống mới bằng công nghệ tế bào ở động vật và thực vật

• Cơ sở di truyền:

  • Cơ sở khoa học của phương pháp nhân giống bằng công nghệ tế bào là tính toàn năng của của tế bào sinh vật.

  • Mỗi tế bào trong cơ thể sinh vật dều được phát sinh từ hợp tử thông qua quá trình phân bào nguyên nhiễm. Điều đó có nghĩ là bất kì tế bào nào của thực vật như rễ, thân, lá… ở thực vật đều chứa thông tin di truyền cần thiết của một cơ thể hoàn chỉnh và các tế bào đều có khả năng sinh sản vô tính để tạo thành cây trưởng thành

b. Tạo giống bằng công nghệ tế bào ở thực vật

• Công nghệ nuối cấy hạt phấn

  • Ưu điểm của phương pháp này là tạo ra các dòng thuần chủng; tính trạng chọn lọc được sẽ rất ổn định.Tạo dòng thuần lưỡng bội từ dòng đơn bội dựa trên đặc tính của hạt phấn là có khả năng mọc trên môi trường nhân tạo thành dòng đơn bội và tất cả các gen của dòng đơn bội được biểu hiện ra kiểu hình cho phép chọn lọc invitro (trong ống nghiệm) những dòng có đặc tính mong muốn

  • Quy trình tạo giống bằng biện pháp nuôi cấy hạt phấn

​

• Ứng dụng của phương pháp công nghệ nuối cấy hạt phấn

  • Dùng để chọn các cây có dặc tính chống chịu hạn, chịu lạnh, chịu mặn, kháng thuốc diệt cỏ…

  • Dùng để tạo ra dòng thuần chủng, tính trạng chọn lọc sẽ rất ổn định

• Nuôi cấy tế bào thực vật invitro tạo mô sẹo

  • Ưu điểm của phương pháp này là nhân nhanh giống cây trồng quý - hiếm và sạch bệnh, tạo ra nhiều cá thể mới có kiểu gen giống với cá thể ban đầu 

  • Quy trình tạo giống bằng biện pháp nuôi cấy tế bào thực vật invitro tạo mô sẹo

​​

• Ứng dụng : Nhân nhanh các giống cây có năng suất cao, chất lượng tốt, thích nghi với điều kiện sống và duy trì ưu thế lai

• Dung hợp tế bào trần

  • ​Ưu điểm của phương pháp này là tạo ra các cây lai khác loài mang đặc điểm của cả 2 loài nhưng không cần phải trải qua sinh sản hữu tính,  tránh hiện tượng bất thụ của con lai

  • Quy trình tạo giống mới bằng phương pháp dung hợp tế bào trần

​​​​

• Thành tựu tạo ra giống mới từ phương pháp dung hợp tế bào trần: Sơ đồ tạo cây lai pomato

• Chọn dòng tế bào xô ma có biến dị 

  • Ưu điểm là tạo các giống cây trồng mới, có các kiểu gen khác nhau của cùng một giống ban đầu. Phương pháp này tạo ra các giống mới dựa vào hiện tượng  đột biến gen và biến dị số lượng NST tạo thể lệch bội khác nhau

  • Quy trình tạo giống mới từ chọn dòng tế bào xôma có biến dị

​​​​

c. Tạo giống mới bằng công nghệ tế bào ở động vật 

• Cấy truyền phôi 

​

• Nhân bảo vô tính ở động vật: Nhân bản vô tính ở động vật được nhân bản từ tế bào xôma, không cần có sự tham gia của nhân tế bào sinh dục, chỉ cân tế bào chất của noãn bào

• Ý nghĩa:
  • Nhân nhanh giống vật nuôi quý hiếm hoặc động vật biến đổi gen.
  • Tạo ra các giới động vật mang gen người nhằm cung cấp cơ quan nội tạng cho người bệnh.

a. Quy trình tạo giống mới bằng phương pháp gây đột biến

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

Xử lí mẫu vật bằng các tác nhân đột biến: với liều lượng và thời gian xử lí thích hợp nếu không sinh vật sẽ chết hay giảm khả năng sinh sản và sức sống.

• Bước 2: Chọn lọc cá thể đột biến có kiểu hình mong muốn

Chọn lọc các thể đột biến có kiểu hình mong muốn, ta phải tìm cách nhận biết ra chúng trong các sinh vật bình thường cũng như các thể đột biến khác.

• Bước 3: Tạo dòng thuần chủng

Tạo ra dòng thuần chủng: cho các thể đột biến được chọn sinh sản để nhân lên thành dòng thuần

b. Một số thành tựu tạo giống ở Việt Nam

Trong chọn giống vi sinh vật:

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.

Trong chọn giống thực vật

•  Hướng tạo thể đa bội được chú trọng nhiều đối với các giống cây trồng thu hoạch chủ yếu về thân, lá, củ như cây lấy gỗ, cây lấy sợi, cây rau...

Ví dụ: Rau muống 4n có lá và thân to, sản lượng 30 tạ/ha. Dương liễu 3n lớn mạnh, cho gỗ tốt, dưa hấu, nho tam bội  không hạt ; dâu tằm tứ  bội

• 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

a. Khái niệm công nghệ tế bào

• Công nghệ tế bào là một ngành kĩ thuật áp dụng phương pháp nuôi cấy mô hoặc tế bào trong môi trường dinh dưỡng nhân tạo để tạo ra những mô, cơ quan hay cơ thể hoàn chỉnh mang đặc tính của cơ thể cho mô, tế bào

• Các giai đoạn của công nghệ tế bào

  • Bước 1: Tách các tế bào từ cơ thể động vật hay thực vật

  • Bước 2:  Nuôi cấy tế bào trong môi trường nhân tạo để hình thành mô sẹo

  • Bước 3: Dùng hoocmon sinh trưởng kích thích mô sẹo phân hóa thành các cơ quan hoặc tạo thành cơ thể hoàn chỉnh

• Các phương pháp tạo giống mới bằng công nghệ tế bào ở động vật và thực vật

• Cơ sở di truyền:

  • Cơ sở khoa học của phương pháp nhân giống bằng công nghệ tế bào là tính toàn năng của của tế bào sinh vật.

  • Mỗi tế bào trong cơ thể sinh vật dều được phát sinh từ hợp tử thông qua quá trình phân bào nguyên nhiễm. Điều đó có nghĩ là bất kì tế bào nào của thực vật như rễ, thân, lá… ở thực vật đều chứa thông tin di truyền cần thiết của một cơ thể hoàn chỉnh và các tế bào đều có khả năng sinh sản vô tính để tạo thành cây trưởng thành

b. Tạo giống bằng công nghệ tế bào ở thực vật

• Công nghệ nuối cấy hạt phấn

  • Ưu điểm của phương pháp này là tạo ra các dòng thuần chủng; tính trạng chọn lọc được sẽ rất ổn định.Tạo dòng thuần lưỡng bội từ dòng đơn bội dựa trên đặc tính của hạt phấn là có khả năng mọc trên môi trường nhân tạo thành dòng đơn bội và tất cả các gen của dòng đơn bội được biểu hiện ra kiểu hình cho phép chọn lọc invitro (trong ống nghiệm) những dòng có đặc tính mong muốn

  • Quy trình tạo giống bằng biện pháp nuôi cấy hạt phấn

​

• Ứng dụng của phương pháp công nghệ nuối cấy hạt phấn

  • Dùng để chọn các cây có dặc tính chống chịu hạn, chịu lạnh, chịu mặn, kháng thuốc diệt cỏ…

  • Dùng để tạo ra dòng thuần chủng, tính trạng chọn lọc sẽ rất ổn định

• Nuôi cấy tế bào thực vật invitro tạo mô sẹo

  • Ưu điểm của phương pháp này là nhân nhanh giống cây trồng quý - hiếm và sạch bệnh, tạo ra nhiều cá thể mới có kiểu gen giống với cá thể ban đầu 

  • Quy trình tạo giống bằng biện pháp nuôi cấy tế bào thực vật invitro tạo mô sẹo

​​

• Ứng dụng : Nhân nhanh các giống cây có năng suất cao, chất lượng tốt, thích nghi với điều kiện sống và duy trì ưu thế lai

• Dung hợp tế bào trần

  • ​Ưu điểm của phương pháp này là tạo ra các cây lai khác loài mang đặc điểm của cả 2 loài nhưng không cần phải trải qua sinh sản hữu tính,  tránh hiện tượng bất thụ của con lai

  • Quy trình tạo giống mới bằng phương pháp dung hợp tế bào trần

​​​​

• Thành tựu tạo ra giống mới từ phương pháp dung hợp tế bào trần: Sơ đồ tạo cây lai pomato

• Chọn dòng tế bào xô ma có biến dị 

  • Ưu điểm là tạo các giống cây trồng mới, có các kiểu gen khác nhau của cùng một giống ban đầu. Phương pháp này tạo ra các giống mới dựa vào hiện tượng  đột biến gen và biến dị số lượng NST tạo thể lệch bội khác nhau

  • Quy trình tạo giống mới từ chọn dòng tế bào xôma có biến dị

​​​​

c. Tạo giống mới bằng công nghệ tế bào ở động vật 

• Cấy truyền phôi 

​

• Nhân bảo vô tính ở động vật: Nhân bản vô tính ở động vật được nhân bản từ tế bào xôma, không cần có sự tham gia của nhân tế bào sinh dục, chỉ cân tế bào chất của noãn bào

• Ý nghĩa:
  • Nhân nhanh giống vật nuôi quý hiếm hoặc động vật biến đổi gen.
  • Tạo ra các giới động vật mang gen người nhằm cung cấp cơ quan nội tạng cho người bệnh.