Xem mẫu

Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/18/15 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Chƣơng 5 PHƢƠNG PHÁP TẠO BIẾN DỊ DI TRUYỀN TRONG CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG Phƣơng pháp lai hữu tính tạo giống thƣờng đƣợc ứng dụng đối với cây trồng có cấu tạo hoa hoàn chỉnh. Trong phép lai, ngƣời ta sẽ có ký hiệu cây bố (male parent - cây cho phấn) và cây mẹ (female parent - cây nhận phấn). Đối với thực vật có cấu tạo hoa hoàn chỉnh gồm đủ cả nhị và nhuỵ thì cần tiến hành khử đực (emasculation) ở cây mẹ trƣớc khi tiến hành lai. Các loài cây trồng có sinh sản đặc thù nhƣ: bất dục đực (male sterility), đơn tính cái (Gynoecious), tự bất hợp (self -incompatibility) do yếu tố di truyền gene nhân, tế bào chất hay do yếu tố môi trƣờng có thể lợi dụng hiện tƣợng này để giảm bớt công khử đực, hạt thu đƣợc trên cây mẹ là hạt lai. 5.1.2. Các phƣơng pháp lai hữu tính 5.1. PHƢƠNG PHÁP LAI HỮU TÍNH 5.1.1. Khái niệm “Lai giống là sự giao phối (thụ phấn, thụ tinh) giữa hai hay nhiều dạng bố mẹ có nền di truyền khác nhau để tạo ra biến dị tái tổ hợp theo mục tiêu chọn giống ”. Sự giao phối có thể xảy ra trong tự nhiên (lai tự nhiên) hoặc do con ngƣời tiến hành (lai nhân tạo) đều tạo ra biến dị tái tổ hợp. Lai hai bố mẹ có các cặp gen alen khác nhau, không liên kết, một trong số chúng là trội, phân chia nhiễm sắc thể và giao phối ngẫu nhiên giữa giao tử đực và giao tử cái, ở thế hệ F1 sẽ có các kiểu gen mới do tái tổ hợp gen của hai bố mẹ. Tổng quát để tính số kiểu gen khi lai hai bố mẹ khác nhau n gen, sẽ có 2n giao tử và số kiểu gen là 3n. Quần thể nhỏ nhất ở F2 cần thiết để biểu hiện các biến dị là 4n cá thể. Lai hữu tính tạo giống đƣợc phân chia thành lai gần và lai xa: Lai gần là lai giữa hai bố mẹ trong cùng loài. Ví dụ, lai giữa các giống trong mỗi loài lúa trồng Oryza sativa L. (châu Á), O. glaberrima (châu Phi)… Lai xa là sự giao phối giữa hai bố mẹ khác loài hay khác loài phụ. Ví dụ: lai hai bố mẹ thuộc hai loài phụ lúa Indica x Japonica; lai giữa loài khoai tây trồng (Solanum tuberosum L.) với loài khoai tây dại (Solanum demissum) hay lai giữa chi (genus) lúa mỳ (Triticum) với mạch đen (Secale) tạo ra cây Triticale. d) Lai đỉnh (topcross) a) Lai đơn (single cross) Dòng 1 A x B Ký hiệu: A/B (theo IRRI và USDA) hoặc A - B ( theo CIMMYT). b) Lai ba (three-way cross) (A x B) x C Ký hiệu A/B//C (theo IRRI và USDA) hoặc A - B x C (theo CIMMYT). c) Lai kép (double cross) (A x B) (C x D) Ký hiệu A/B//C/D (theo USDA); A/B//C///D (theo IRRI) hoặc A – B x C- D ( theo CIMMYT). Dòng 2 Tester Dòng 3 * * * Dòng n 1 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/18/15 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ e) Lai dialen (dialen cross) g) Lai trở lại (backcross) A B C D A A x A A x B A x C A x D B B x A B x B B x C B x D C C x A C x B C x C C x D D D x A D x B D x C D x D Griffing (1956) đƣa ra 4 phƣơng pháp lai nhƣ sau: Phƣơng pháp 1: Lai thuận, lai nghịch và tự phối (bố mẹ) và số tổ hợp lai = p2 Phƣơng pháp 2: Lai một chiều và tự phối (bố mẹ) và số tổ hợp lai = p(p + 1)/2 Phƣơng pháp 3: Lai thuận, lai nghịch, không tự phối và số tổ hợp lai = p(p - 1) Phƣơng pháp 4: Lai một chiều không tự phối và số tổ hợp lai = p(p - 1)/2 f) Lai thuận nghịch (reciprocal cross) A♀ x B♂ Lai thuận B♀ x A♂ Lai nghịch h) Lai trở lại nhờ marker (Marker-assisted backcrossing- MAB) MAB có nhiều mức: Mức thứ nhất: chọn lọc các gen hay QTL điều khiển tính trạng có lợi, nhƣng tính trạng đó khó đánh giá dựa trên kiểu hình hoặc do gen lặn điều khiển. Giảm bớt các gen không mong muốn liên kết kéo theo trong quá trình lai trở lại. Mức thứ hai: sử dụng hai marker liên kết hai đầu của locus mục tiêu để chọn lọc phối hợp, tối thiểu gen kéo theo và yêu cầu quần thể lớn tùy thuộc vào khoảng cách của hai marker với locus mục tiêu. Yêu cầu này rất quan trọng khi thể cho (donor) là giống địa phƣơng. Mức thứ ba: chọn lọc nền di truyền, sử dụng marker không liên kết để chọn donor tƣơng phản, lấy lại nhanh genome của bố mẹ nhận gen. Sử dụng kỹ thuật này có thể tiết kiệm 2, 3 thậm chí 4 thế hệ lai trở lại. i) Lai hồi quy (Conservatative cross) j) Lai nhiều bậc (convergent cross) Beloturca x Potapca Alpha x Xaroza Albidum-24 x Liutexen55/11 Xaratopca-29 Hình 5.7. Sơ đồ lai tạo giống lúa mì Xaratopca-29 (A.P. Sekhudin) 2 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/18/15 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ k) Lai nhiều bố mẹ (multi-parent hybridization) l) Lai quy tụ gen dựa trên marker phân tử (Marker-Assisted Gene Pyramiding) Thời gian sinh trưởng ngắn TGST ngắn 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năng suất cao Năng suất cao 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Kháng rầy nâu và bạc lá Kháng rầy nâu và bạc lá 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Dòng/ giống mới quy tụ các gen quy định tính trạng mong muốn ở lúa TGST ngắn – Habataki; Năng suất cao – Habataki; Kháng rầy nâu – ADR52; Kháng bạc lá – O. longistaminata Lƣu ý: Để tiến hành đƣợc phƣơng pháp này, các nghiên cứu cần tạo ra các dòng đẳng gen (NIL – nearly isogenic line). Sau đó, các dòng NIL này đƣợc tiến hành lai với nhau. Chọn lọc sẽ sử dụng các marker liên kết với các gen mong muốn để chọn. m) Lai tế bào soma (Somatic hybridization) Các bƣớc lai tế bào soma: Bƣớc 1: Phân lập tế bào soma từ mô lá của cây con, tinh sạch Bƣớc 2: Lai tế bào soma và kiểm tra tế bào lai Bƣớc 3: Tái sinh cây Bƣớc 4: Đánh giá và chọn lọc các thế hệ sau lai tế bào soma b) Gieo trồng, chăm sóc vƣờn cây bố mẹ và chọn cây bố mẹ Các dòng, giống bố mẹ đƣợc trồng ở ruộng riêng, có sơ đồ bố trí để thuận tiện cho công tác chăm sóc cũng nhƣ chọn cây để lai. Các kỹ thuật nhƣ thời vụ, phân bón, tƣới nƣớc và phòng trừ sâu bệnh cỏ dại tối ƣu đối với loài cây trồng để cây lai sinh trƣởng phát triển tốt, cơ quan sinh sản (hoa) phát triển hoàn chỉnh thuận tiện cho thao tác khử đực và thụ phấn. Bố trí thời điểm gieo bố và mẹ để bố mẹ nở hoa trùng nhau, trong trƣờng hợp bố mẹ lệch nhau có thể sử dụng kỹ thuật điều chỉnh nhƣ ánh sáng, nhiệt độ, hóa chất… 5.1.3. Kỹ thuật lai hữu tính a) Nguyên lý chọn cặp bố mẹ Nguyên lý 1: Chọn cặp bố mẹ dựa trên loại hình sinh thái và xa cách di truyền Nguyên lý 2: Chọn cặp bố mẹ dựa trên khả năng kết hợp Nguyên lý 3: Chọn cặp bố mẹ dựa trên khả năng chống chịu bệnh Nguyên lý 4: Chọn cặp bố mẹ dựa trên năng suất và yếu tố tạo thành năng suất Nguyên lý 5: Dựa trên chỉ thị phân tử chọn bố mẹ có các tính trạng mục tiêu. c) Chuẩn bị cây lai và dụng cụ lai Trƣớc khi thực hiện thao tác lai, cây lai cần đƣợc chọn kỹ và chuẩn bị chu đáo: cắt bỏ các cây không dùng cho lai, dọn sạch lá chết, lá vàng úa, cắt bỏ các hoa không khử đực là những hoa đã nở đầu, hoa cuối trên bông và cành hoa. Ví dụ, cây lúa đƣợc chọn làm vật liệu lai sẽ đƣợc đánh trồng trong chậu, cắt bỏ các bông thừa chỉ để lại từ 3 - 4 bông, dọn sạch lá chết. Tiến hành cắt bỏ các hoa đã nở và hoa non chỉ để lại khoảng 15 - 20 hoa thành thục để khử đực. Dụng cụ lai cần thiết gồm panh, kéo, thẻ đánh dấu, bao cách li bằng giấy bóng kính, lọ mầu đen đựng hạt phấn, ghim, bút chì hoặc bút dầu viết trên bao cách li không bị phai… 3 7/18/15 e) Thụ phấn và đánh dấu Thu hoa của cây bố tách bao phấn lấy phấn và thụ hoa mẹ đã đƣợc khử đực. Thu hoa bố trên các cây khỏa mạnh, không sâu bệnh và thời gian thu khi hoa nở rộ thƣờng vào buổi sáng. Một số loài cây phấn hoa dính để tách lấy phấn phải hong khô nhƣ cà chua, khoai tây. Những loài cây giao phấn, hoa đơn tính thì có thể thu nhận hạt phấn vào lọ tối sau đó thụ phấn cho từng hoa. Dùng panh gắp bao phấn đƣa lên đầu nhụy của hoa mẹ đã khử đực bóp nhẹ để bao phấn vỡ tung phấn lên đầu nhụy, dùng bút lông chấm vào cốc phấn rồi chấm lên đầu nhụy, đƣa phấn lên ngón tay hoặc vật phẳng rồi vít đầu nhụy chấm vào phấn bố… Quá trình thụ phấn cần lặp lại vài lần để đảm bảo thụ phấn thành công. Hình 5.13. Bao cách ly và ghi thông tin sau khi thụ phấn trong lai tạo giống lúa 5.1.4. Lai xa a) Một số ứng dụng của lai xa Tạo ra loài mới: kết quả lai xa giữa lúa mì và lúa mạch đen, lƣỡng bội hoá nhiễm sắc thể của con lai F1 đã tạo ra loài mới triticale. Chọn tạo giống cây trồng mới Tạo biến dị mới, những tính trạng, đặc điểm mới mà dạng bố mẹ chƣa có. Tạo giống kháng bệnh và kháng sâu vào cây trồng Tạo giống cây trồng chống chịu với điều kiện bất thuận phi sinh học Tạo giống lai có ƣu thế lai cao Tạo dòng đơn bội, tạo con lai tế bào và đa dạng các loại bất dục tế bào chất… d) Khử đực và bao cách li Có 4 phƣơng pháp sau: Khử đực bằng tay: áp dụng với cây trồng có hoa đủ lớn, bộ phận đực và cái trong thời điểm khử đực phân biệt rõ ràng nhƣ lúa, cà chua, thuốc lá, đậu, vừng… Khử đực bằng máy: máy hút chân không đƣợc sử dụng để khử đực ở lúa. Khử đực bằng hoá chất: các loài cây có hoa rất nhỏ (kê, rau dền, hành…). Các hoá chất thƣờng dùng để khử đực có hiệu quả cao là các hydrazid của axit malic và ester thơm, sodium methyl arsenate, Maleic hydrazide, NAA, IAA, FW450, Ethrel, RH531, MSMA, ZMA. Khử đực bằng nƣớc nóng: Nhiệt độ và thời gian khử đực tuỳ thuộc vào loài cây trồng (lúa sử dụng nhiệt độ 430C trong 5 phút; lúa miến sử dụng nhiệt độ 47 - 480C trong 10 phút). f) Chăm sóc và thu hoạch hạt lai Sau khi lai, cây lai phải đƣợc theo dõi thƣờng xuyên để ngăn chặn kịp thời côn trùng và động vật phá hoại quả và hạt lai. ... - tailieumienphi.vn
nguon tai.lieu . vn