ỨNG DỤNG DI TRUYỀN HỌC
TẠO GIỐNG BẰNG CÔNG NGHỆ TẾ BÀO
I. Phương pháp tạo giống công nghệ tế bào
1. Khái niệm chung về công nghệ tế bào
- Công nghệ tế bào là một ngành kỹ thuật có quy trình xác định trong việc ứng dụng phương pháp nuôi cấy tế bào hoặc mô tế bào trên môi trường dinh dưỡng nhân tạo để tạo ra những mô, cơ quan hoặc cơ thể hoàn chỉnh đầy đủ tính trạng của cơ thể gốc.
2. Các giai đoạn của công nghệ tế bào
- Bước 1: Tác tế bào từ cơ thể thực vật hay động vật.
- Bước 2: Nuôi cấy tế bào trên môi trường dinh dưỡng nhân tạo thích hợp để tạo thành mô non hay mô sẹo.
- Bước 3: Dùng hoocmon sinh trưởng để kích thích mô sẹo phân hóa thành cơ quan hay cơ thể hoàn chỉnh.
3. Các phương pháp tạo giống mới bằng công nghệ tế bào ở động vật và thực vật
4. 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 nghĩa 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.
II. Tạo giống bằng công nghệ tế bào ở thực vật
1. Công nghệ nuối cấy hạt phấn
- Nguyên liệu: Hạt phấn [1n]
- Cách tiến hành:
- Nuôi các hạt phấn trên môi trường nhân tạo hình thành dòng tế bào đơn bội.
- Chọn lọc các dòng đơn bội có biểu hiện tính trạng mong muốn khác nhau [tất cả các alen [trội, lặn] đều được biểu hiện ra kiểu hình.
- Lưỡng bội hóa các dòng đơn bội thành các dòng lưỡng bội. Các cây lưỡng bội được phát triển từ các dòng này sẽ có kiểu gen đồng hợp tử về tất cả các gen.
- Ưu điểm của phương pháp này là tạo ra các dòng thuần chủng; tính trạng chọn lọc được sẽ rất ổn định.
- Ứng dụng: dùng khi chọn các cây có đặc tính tốt: kháng thuốc diệt cỏ, chịu lạnh, chịu mặn,...; hoặc đẻ tạo ra các dòng thuần chủng, tính trạng được chọn lọc sẽ rất ổn định.
2. Nuôi cấy tế bào thực vật in vitro tạo mô sẹo
- Nguyên liệu: Tế bào [2n]
- Cách tiến hành:
- Nuôi các tế bào 2n trên môi trường nhân tạo hình thành mô sẹo.
- Bổ sung hoocmon kích thich sinh trưởng cho phát triển thành cây trưởng thành.
- 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 .
- Ứng dụng: Nhân nhanh các giống cây trồng có năng suất cao, chất lượng tốt, thích nghi với điều kiện sống và duy trì ưu thế lai, bảo tồn các nguồn gen quý hiếm.
3. Dung hợp tế bào trần
- Nguyên liệu: Hai dòng tế bào có bộ NST lưỡng bội [2n] của 2 loài khác nhau.
- Cách tiến hành:
- Tạo tế bào trần: loại bỏ vách xenlulo của tế bào thực vật tạo ra tế bào trần [chỉ còn màng sinh chất bao bọc ngoài].
- Dung hợp 2 khối nhân và tế bào chất thành một.
- Nuôi trên môi trường dinh dưỡng nhân tạo cho phát triển thành cây lai song nhị bội.
- 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.
- Ứng dụng: Đây là một hình thức lai xa, lai khác loài, không qua sinh sản hữu tính nên khắc phụ được hiện tượng bất thụ của con lai, con lai có bộ NST song nhị bội nên có thể sinh sản hữu tính bình thường. Có thể áp dụng để tạo ra các giống cây trồng mới, mang đặc điểm của cả hai loài mà bằng cách lai tạo giống thông thường không thể tạo ra được.
- Thành tựu tạo ra giống mới từ phương pháp dung hợp tế bào trần
4. Chọn dòng tế bào xô ma có biến dị
- Nguyên liệu: Tế bào xôma [2n]
- Cách tiến hành:
- Nuôi các tế bào xôma 2n trên môi trường nhân tạo và theo dõi sự hình thành các dòng tế bào phát sinh biến dị.
- Chọn lọc các dòng tế bào có biến dị khác nhau.
- 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.
- Ứng dụng: Tạo ra các giống cây trồng mới, có các kiểu gen khác nhau của cùng một giống ban đầu.
III. TẠO GIỐNG BẰNG CÔNG NGHỆ TẾ BÀO ĐỘNG VẬT
1. Cấy truyền phôi
- Quy trình:
- Lấy phôi từ động vật cho phôi.
- Tác động vào phôi theo một trong các cách:
- Tách phôi thành 2 hay nhiều phần, mỗi phần sau đó sẽ phát triển thành một phôi riêng biệt. Áp dụng đối với thú quý hiếm hoặc các vật nuôi sinh sản chậm và ít; Tăng sinh sản ở động vật nhằm sản xuất nhiều con giống có phẩm chất giống nhau từ một hợp tử ban đầu, cho năng suất sản phẩm đồng đều trong cùng một điều kiện nuôi dưỡng
- Phối hợp 2 hay nhiều phôi thành một thể khảm, mở ra hướng tạo vật nuôi khác loài.
- Làm biến đổi các thành phần trong tế bào của phôi khi mới phát triển theo hướng có lợi cho con người.
- Cấy các phôi đã chịu tác động vào động vật nhận.
2. Nhân bản vô tính ở động vật
- Quy trình:
- Tách tế bào 2n của động vật cho nhân và nuôi trong môi trường nhân tạo.
- Tách tế bào trứng của một động vật khác, sau đó loại bỏ nhân của tế bào trứng này.
- Chuyển nhân của tế bào cho vào tế bào trứng đã bị loại bỏ nhân.
- Nuôi cấy trên môi trường nhân tạo cho trứng phát triển thành phôi.
- Chuyển phôi vào tử cung của động vật khác để nó mang thai và sinh ra con giống với động vật cho nhân.
- Ứng dụng:
- Nhân giống vật nuôi quý hiếm với số lượng cá thể ít [đặc biệt là trường hợp không có cá thể đực].
- Tạo động vật mang gen người ứng dụng trong y học.
- Ví dụ về quy trình tạo cừu Dolly:
TẠO GIỐNG BẰNG 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.
1. Công nghệ tế bào trong tạo giống thực vật
1.1. Nuôi cấy hạt phấn hoặc noãn
a. Cách tiến hành
- Nuôi cấy hạt phấn hoặc noãn trên môi trường nhân tạo để hình thành các dòng đơn bội.
- Chọn lọc các dòng đơn bội có kiểu hình mong muốn.
- Lưỡng bội hóa các dòng đơn bội thành các dòng lưỡng bội có tất cả các cặp gen đồng hợp tử.
b. Ứng dụng
- Dùng để chọn các cây có đặc 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.
1.2. Nuôi cấy mô, tế bào
a. Cách tiến hành
- Nuôi cấy mô hoặc tế bào thực vật 2n trong môi trường dinh dưỡng nhân tạo để hình thành mô sẹo.
- Bổ sung hoocmon kích thích sinh trưởng để phát triển thành cây hoàn chỉnh.
b. 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.
Video quá trình nuôi cấy mô phong lan:
1.3. Dung hợp tế bào trần [lai tế bào sinh dưỡng]
a. Các bước tiến hành
- Tạo tế bào trần bằng cách dùng enzim hoặc vi phẫu để phá bỏ thành xenlulôzơ.
- Dung hợp hai khối nhân và tế bào chất thành một sau đó cho phát triển thành cây lai xôma giống lai hữu tính.
b. Ứng dụng
Đây cũng là hình thức lai xa, lai khác loài nhưng không thông qua sinh sản hữu tính nên tránh được hiện tượng bất thụ. Và có thể tạo thành cây lai mang đặc tính của cả 2 loài xa nhau mà phương pháp lai hữu tính không tạo được.
2. Công nghệ tế bào trong tạo giống động vật
2.1. Cấy truyền phôi
a. Cách tiến hành
- Lấy phôi từ động vật cho phôi.
- Tách phôi thành hai hay nhiều phần, mỗi phần sau đó sẽ phát triển thành một phôi riêng biệt.
- Cấy phôi vào động vật nhận phôi.
b. Ứng dụng
Phương pháp này áp dụng với thú quý hiếm hoặc đối với vật nuôi sinh sản chậm và ít.
2.2. Nhân bản vô tính động vật
Quy trình nhân bản vô tính:
- Tách tế bào 2n của động vật cho nhân.
- Tách tế bào trứng của một động vật khác và loại bỏ nhân.
- Chuyển nhân tế bào 2n vào tế bào trứng đã loại bỏ nhân.
- Nuôi cấy trên môi trường nhân tạo cho trứng phân cắt thành phôi.
- Chuyển phôi vào tử cung của con mẹ khác để nó mang thai.
Video nhân bản vô tính cừu đôly: