Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….47 CHƯƠNG V PHƯƠNG PHÁP CHỌN LỌC Ở CÂY TỰ THỤ PHẤN Mục tiêu học tập của chương 1. Nắm ñược ñặc ñiểm và cấu trúc di truyền của quần thể cây tự thụ phấn 2. Giải thích ñược cơ sở tạo quần thể phân ly, biến dị tổ hợp và chọn lọc 3. Phân tích ñược sự khác nhau, ñặc ñiểm và khả năng áp dụng các phương pháp chọn lọc Cây tự thụ phấn là nhóm cây lương thực, thực phẩm lớn nhất và quan trọng nhất (lúa nước, lúa mì, ñại mạch, cao lương, ñậu tương, lạc, nhiều cây ñậu rau, ớt, cà chua ). Các bước chủ yếu trong chương trình chọn giống: Chọn bố mẹ, kiểu lai, phương pháp lọc. 1. Cấu trúc di truyền của quần thể cây tự thụ phấn Các cá thể của quần thể tự thụ phấn thường ñồng hợp tử. Di hợp tử xảy ra ở một hay nhiều locut khi có ñột biến hoặc lai hai bố mẹ ñồng hợp tử có alen khác nhau. Nếu lai hai hay nhiều bố mẹ ñồng hợp tử có các alen khác nhau lượng biến thiên di truyền cao nhất là ở thế hệ phân ly F 2 . Với tự thụ hay tự phối, ñộ dị hợp tử giảm dần với tốc ñộ 50% sau mỗi thế hệ và ñộ ñồng hợp tử tăng lên. Sau nhiều thế hệ tự thụ, tỉ lệ dị hợp tử chỉ còn rất nhỏ. Xét ở một locut, chẳng hạn có cặp gen dị hợp tử Aa ở F1, thì quá trình giảm ñộ dị hợp tử và tăng ñồng hợp tử diễn ra như sau: Tỉ lệ ñồng hợp tử Tỉ lệ dị hợp tử F 2 – 50% 50% F 3 – 75 % 25% F 4 – 87,5 12,5% F 5 – 93,75 6,25% F 6 – 96,88 3,12% F 7 – 98,44 1,56% F 8 – 99,32 0,78% F 9 – 99,66 0,34% Kiểu gen Thế hệ AA Aa aa Tỉ lệ cá thể dị hợp tử Tỉ lệ cá thể ñồng hợp tử 0 - 1 - 1 0 1 1/4 2/4 1/4 1/2 1/2 2 3/8 2/8 3/8 1/4 3/4 3 7/16 2/16 7/16 1/8 7/8 5 31/64 2/64 31/64 1/32 31/32 10 1023/2048 2/2048 1023/2048 1/1024 1023/1024 g 1 2 12 + − g g 1 2 2 +g 1 2 12 + − g g g       2 1 g       − 2 1 1 Cùng v ới ñồng hợp tử hóa của quần thể lai, phương sai di truyền giữa các dòng tăng lên và sự khác nhau gi ữa các cá thể trong dòng giảm ñi theo số thế hệ tự thụ (Bảng 1.5) 51 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….48 Bảng 1.5: Phương sai di truyền cộng (σ 2 A ) giữa các dòng và trong dòng trong quá trình tự phối không có chọn lọc. Phương sai di truyền cộng (σ 2 A ) Thế hệ của dòng Giữa các dòng Trong dòng F3 1 1/2 F4 1 1/2 1/4 F5 1 3/4 1/8 F6 1 7/8 1/16 2. Chọn lọc dựa vào nguồn biến dị tự nhiên ðặc ñiểm của quần thể tự nhiên, chẳng hạn giống ñịa phương là những quần thể không ñồng nhất, bao gồm một hỗn hợp các kiểu gen/dòng ñồng hợp tử tạo thành do lai hay ñột biến tự nhiên. Chọn lọc nhằm ñào thải các kiểu gen kém, giữ lại những dòng ưu tú ñể tăng giá trị trung bình của quần thể. 2.1. Chọn lọc hỗn hợp ðặc ñiểm của chọn lọc hỗn hợp là: (i) ñào thải hay chọn lọc các cá thể riêng rẽ dựa vào giá trị kiểu hình của tính trạng cần cải tiến. (ii) thế hệ con của cây ñược chọn trồng thành hỗn hợp Nếu tỉ lệ cây ñược chọn lọc tương ñối nhỏ, gọi là phương pháp chọn lọc hỗn hợp dương tính; nếu tỉ lệ cây bị ñào thải nhỏ gọi là phương pháp chọn lọc hỗn hợp âm tính. Quần thể thu ñược sau một số thế hệ chọn lọc hỗn hợp có thể ñược cải tiến, cụ thể năng suất ñược cải thiện, khả năng thích ứng tốt hơn so với quần thể ban ñầu. Về kiểu hình quần thể có thể ñồng ñều hơn ñối với các tính trạng như chiều cao cây, thời gian ra hoa, thời gian sinh trưởng, chất lượng,v.v. ðiều kiện ñể chọn lọc có hiệu quả là hệ số di truyền từng cây của tính trạng cần cải tiến từ trung bình ñến cao. Ví dụ Valentine (Trạm Chọn giống sứ Uên) ước lượng h 2 nghĩa rộng của một số tính trạng ở ñại mạch, sử dụng hỗn hợp của 3 giống, Sundance, Midas và Proctor. Giá trị ước lượng cho từng cây (cá thể) và ô như sau. h 2 Chiều cao cây Khối lượng từng khóm Khối lượng bông Khối lượng 1000 hạt Số hạt trên bông Từng cây 0,514 0,055 0,059 0,112 0,212 ô 0,880 0,597 0,523 0,650 0,768 Như vậy chọn lọc từng cây riêng rẽ chỉ có hiệu quả ñối với chiều cao cây. Khối lượng bông từng khóm và từng bông không thích hợp ñối với phương pháp chọn lọc hỗn hợp. 2.2 Chọn lọc dòng thuần Nhà thực vật học ðan Mạch Johannsen (1903) ñã ñưa ra thuyết dòng thuần. Trong chọn lọc dòng thuần ñơn vị chọn lọc là thế hệ con của một cây ñồng hợp tử (gọi là dòng thuần) với mục ñích chọn ra những dòng ñồng hợp tử (thuần) ñể làm giống có tính trạng không thay ñổi từ thế hệ này sang thế hệ khác. Chọn lọc bắt ñầu bằng chọn lọc các cây riêng biệt (cá thể) từ quần thể gồm hỗn hợp các cây ñồng hợp tử, tiếp theo là ñánh giá và tiếp tục chọn lọc giữa các dòng 52 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….49 theo gia phả của cây ñã chọn lọc ban ñầu. Cuối cùng xác ñịnh ñược dòng thuần tốt nhất rồi nhân lên phổ biến làm giống cải tiến. Ví dụ, giống ñại mạch Chevalier là kết quả chọn lọc bông tốt năm 1827 ở Anh. ðầu thế kỷ 20 Trạm chọn giống Svalov Thụy ðiển nổi tiếng do thành công bằng chọn lọc các thể từ những giống ñịa phương. Quy trình chọn lọc dòng thuần Vụ thứ nhất: gieo trồng quần thể ban ñầu (tập ñoàn giống ñịa phương, nhập nội, v.v.). Chọn một số các thể có tính trạng mong muốn dựa vào kiểu hình. Thu hoạch riên từng cây ñể ñánh giá ñặc ñiểm hạt của từng cây ñã chọn, giữ lại những cá thể tốt. Vụ thứ hai: Gieo trồng thế hệ con cái của các cá thể ñược chọn ở vụ thứ nhất và quan sát và ghi chép sự biến ñộng ở mỗi thế hệ con cái. Nhổ bỏ những biến dạng. Chọn lọc thế hệ con cái tốt nhất dựa vào năng suất. Thu từng con cái và giữ riêng. Kiểm tra ñặc ñiểm hạt của mỗi thế hệ con và giữ lại những con cái tốt nhất (dòng) ñể khảo nghiệm vụ sau. Vụ thứ 3: Gieo các dòng trong thí nghiệm khảo nghiệm sơ bộ cùng với giống ñối chứng. Theo dõi và ghi chép tất cả các ñặc ñiểm mong muốn, loại bỏ những dòng xấu và thu hoạch riêng dòng tốt. ðánh giá năng suất và chọn lọc lần cuối. Vụ thứ 4: Gieo và ñánh giá các dòng ñược chọn vụ trước trong khảo nghiệm nhiều ñiểm so sánh với các giống ñối chứng. Vụ thứ 5: Tiếp tục khảo nghiệm năng suất như vụ thứ 4. Vụ thứ 6: Khảo nghiệm năng suất ở nhiều ñiểm, chuẩn bị trước khi phổ biến. Vụ thứ 7: Nhân hạt giống tác giả những dòng triển vọng . Hiện nay ở miền Bắc ñang phục tráng các giống lúa Tám thơm bằng phương pháp chọn lọc cá thể. 3. Chọn lọc từ các quần thể lai 3.1 Chọn lọc bố mẹ và kiểu lai ñể tạo quần thể chọn lọc Một trong những quyết ñịnh quan trọng của nhà chọn giống là chọn bố mẹ ñể tạo quần thể chọn lọc. Quá trình ra quyết ñịnh gồm việc xác ñịnh các tính trạng cần cải tiến (mục tiêu chọn giống), nắm ñược sự di truyền của các tính trạng ñó và xác ñịnh nguồn gen làm bố mẹ. Tính trạng cần cải tiến - Mục tiêu chọn giống rõ ràng, - Số tính trạng cần cải tiến: số tính trạng càng lớn thì tỉ lệ các thể mong muốn có ñược các tính trạng càng nhỏ; xác suất thành công càng thấp, - Xác ñịnh tính trạng ưu tiên (phụ thuộc vào loại cây trồng): dựa vào nhu cầu của người tiêu dùng (nông dân, nhà chế biến, người sử dụng cuối cùng) thông qua ñiều tra, khảo sát thực tế, - Bố mẹ bổ sung cho nhau: ñiểm yếu của một bố mẹ này ñược bổ sung hay bù lại bằng bố mẹ kia. Có thể tìm sự bổ sung cho một số tính trạng thông qua: - các tính trạng nông học - các tính trạng hình thái - các ñặc ñiểm sinh hoá (như isozyme, protein dự trữ) hoặc - chỉ thị phân tử Di truyền của tính trạng cần cải tiến - Tính trạng chất lượng và tính trạng số lượng (tần số phân ly tăng tiến trong quần thể phu thuộc vào số gen phan ly) - Sự khác nhau giữa bố mẹ về: - nguồn gốc ñịa lý - gia phả/quan hệ họ hàng 53 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….50 - giá trị của một nhóm tính trạng - Sự khác nhau thể hiện số locut dị hợp tử ở thế hệ F 1 (số gen phân ly ở các thế hệ sau) - Tiềm năng sử dụng làm bố mẹ – dữ liệu/thông tin từ các chu kỳ chọn giống trước hoặc từ phép lai thử (ví dụ lai dialen ñể ñánh giá khả năng kết hợp) Nguồn gen làm bố mẹ Nguồn gen có thể phân thành nhóm dựa trên sự giống nhau với các giống ñang trồng phổ biến làm thương phẩm hàng hóa. - Giống thương phẩm - là nguồn gen ưu tú nhất ñối với những tính trạng chủ yếu - giá trị trung bình của quần thể hình thành từ giống thương phẩm cao và xác suất thu ñược thế hệ con cháu không có ñiểm yếu cũng cao - giống có nguồn gốc di truyền khác nhau sẽ cho biến ñộng di truyền cao hơn ñể cải tiến tính trạng ñó - Các dòng ưu tú: các dòng ở giai ñoạn sau của chương trình chọn giống - Các dòng có tính ưu việt một hoặc ít tính trạng, ví dụ tính kháng sâu bện, chất lượng - Nguồn cây trồng nhập nội - Các loài hoang dại có quan hệ họ hàng 3.2. Các kiểu lai (1) Lai ñơn: lai một giống hoặc dòng với một giống hoặc một dòng khác. Mẹ ñược chọn ngẫu nhiên trừ khi có những tính trạng di truyền tế bào chất. Còn gọi lai hai bố mẹ: P 1 x P 2 (2) Lai lại: (P 1 x P 2 ) x P 2 (3) Lai ba/lai ba bố mẹ: (P 1 x P 2 ) x P 3 (4) Lai kép/lai 4 bố mẹ: (P 1 x P 2 ) x (P 3 x P 4 ) (5) Lai phức tạp: Quần thể lai ñược tạo thành bởi nhiều bố mẹ, thường dùng ñể cải tiến thông qua phương pháp chọn lọc chu kỳ. 3.3 ðộ lớn của quần thể phân ly (F 2 ) ðối với cây tự thụ phấn, thế hệ F 1 hình thành sau khi lai 2 bố mẹ ñồng hợp tử không thể sử dụng trực tiếp cho chọn lọc. Các thế hệ phân ly sau F 1 ñược sử dụng ñể chọn kiểu gen mới kết hợp các tính trạng (gen) của bố mẹ. Kết quả chọn lọc phụ thuộc rất lớn vào số cá thể ở thế hệ F 2 . Tần số kiểu gen ñồng hợp tử tăng ở thế hệ F 3 và các thế hệ sau, nhưng chỉ thế hệ F 2 chứa tất cả các tổ hợp mới. Số lượng tái tổ hợp gen phụ thuộc vào: - số locut gen khác nhau giữa bố mẹ - mức ñộ liên kết của các gen (hiệu lực của trạng thái hút và ñẩy) - số alen trong một locut Vì thế ñộ lớn của quần thể F 2 phụ thuộc vào kết quả lai, tính trạng cần cải tiến, số gen khác nhau giữa bố mẹ, số tổ hợp có thể quản lý (Sneep, 1977; Baker, 1984) 3.4. Chọn lọc từ các quần thể lai Phương pháp chọn theo phả hệ (phương pháp hệ thống; Pedigree method) (Hình 1.5) Bắt ñầu chọn lọc ở thế hệ F 2 . Cây F 2 ñược trồng thưa ñể có thể quan sát từng cây riêng biệt và tạo ra lượng hạt lớn. Chọn lọc ở F2 chủ yếu dựa vào ñánh giá trực quan, thường là những tính trạng có hệ số di truyền cao, như: chiều cao cây, thời gian chín, kiểu cây, dạng hạt, tính kháng bệnh, v.v. 54 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….51 Vụ Thế hệ Sơ ñồ Mô tả quy trình 1 P P1 x P2 Tạo tổ hợp lai 2 F 1 3 F 2 4 F 3 5 F 4 6-7 Tiếp tục quy trình này ở F 5 và F 6 , giảm số dòng chọn lọc. Thí nghiệm ô nhỏ ở F 6 8 F 7 9 -12 F 8 -F 11 Hình 1.5: Phương pháp phả hệ Gieo hạt thu ñược từ cây F 2 thành hàng ở vụ sau (các dòng F 3 ). ðánh giá trực quan các dòng F 3 thông trực các tính trạng dễ quan sát. Chọn các cá thể tốt nhất trong các dòng tốt nhất. Ở vụ sau trồng riêng biệt các dòng F 4 . Tiếp tục quy trình cho ñến thế hệ F 6 hay F 7 , khi ñạt ñược ñồng hợp tử. Cơ sở chủ yếu của chọn lọc theo phả hệ là chọn lọc những tính trạng chất lượng trước vì những tính trạng này có thể ñánh giá trực quan với ñộ tin cậy. Nhiều dòng có thể ñánh giá theo x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x Trồng thưa cây F 1 ñể tạo ra 1 lượng lớn hạt F 2 Trồng thưa, chọn lọc các cá thể F 2 và thu hạt riêng từng cây (tỉ lệ chọn 10-20%) * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * Trồng thành hàng (dòng F 3 ) Mỗi hàng 15-30 cõy Chọn cây tốt nhất, tập trung vào dòng tốt * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * Trồng thành hàng (dòng F 4 ) Chọn cây tốt nhất trong dòng tốt, ñồng ñều nhất Số cá thể chọn < số dòng F 4 Thí nghiệm có lặp lại Tiếp tục chọn lọc Khảo nghiệm năng suất So sánh với giống ñối chứng (giống tiêu chuẩn) 55 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….52 cách này. ðiểm cơ bản của phươpng pháp là phải ghi chép nguồn gốc gia phả của các cây ñược chọn. Khi ñộ ñồng hợp tử cao các dòng sẽ trở nên ñồng nhất. Chọn lọc trong dòng sẽ vô nghĩa (Bảng 5.1). Vì thế, có thể tiến hành khảo nghiệm năng suất ở thế hệ F 6 hoặc F 7 với số ít dòng. Sau 3 hoặc 4 vụ ñánh giá năng suất và ñào thải dòng xấu, có thể ñưa vào hệ thống khảo nghiệm quốc gia dòng tốt nhất rồi phổ biến cho sản xuất. Ưu ñiểm – kiểm tra ñược nguồn gốc và quan hệ di truyền của cây/dòng và có thể tăng biến dị di truyền giữa các dòng ñược giữ lại trong khi chọn lọc; nếu chọn lọc có hiệu quả, các kiểu gen kém ưu thế ñược ñào thải sớm và chỉ có dòng ưu tú tham gia vào quá trình ñánh giá; có thể rút ngắn thời gian chọn tạo giống. Nhược ñiểm – Tốn thời gian, chi phí; ghi chép nhiều; chỉ ñánh giá ñược ít tổ hợp lai; ñộ lớn quần thể có hạn. Phương pháp dồn (hỗn hợp; Bulk method) ( Hình 2.5) Bao gồm lai, gieo trồng một lượng hạt cố ñịnh trong mỗi thế hệ phân ly (F2 ñến F5), và thu hoạch hỗn hợp các cây. Một vài dạng chọn lọc có thể ñược thực hiện ở mỗi thế hệ (hay cho phép chọn lọc tự nhiên xảy ra). Ưu ñiểm: ñơn giản ñể xử lý các quần thể phân ly; giảm thiểu công sức và chi phí ñể thu ñược dòng thuần; giảm ghi chép sổ sách; chọn lọc tự nhiên có thể làm tăng tần số kiểu gen mong muốn; có thể tạo và ñánh giá nhiều tổ hợp lai khi thời gian, không gian và nguồn lực hạn chế; có thể kết hợp với chọn lọc hỗn hợp, thu ñược khả năng thích nghi rộng bằng cách luân phiên hỗn hợp ở các ñịa ñiểm khác nhau (shuttle breeding) . Nhược ñiểm: Chọn lọc tự nhiên có thể có lợi cho kiểu gen mà nhà chọn giống không mong muốn; không phù hợp với gieo trồng trái vụ. Phương pháp một hạt ( Bảng 2.5). Xúc tiến thế hệ theo hướng ñồng hợp tử nhanh mà tiết kiệm không gian. Từ mỗi cây thu ngẫu nhiên một hạt. Sau khi ñạt ñược ñộ ñồng hợp tử, các cá thể ñược chọn và ñánh giá như các phương pháp khác. Ưu ñiểm – dễ duy trì quần thể trong quá trình tự phối; không ảnh hưởng bởi chọn lọc tự nhiên; chỉ cần diện tích nhỏ cho thế hệ từ F 2 – F 5 ; tăng số thế hệ trong ñiều kiện trái vụ/môi trường có kiểm soát; ñòi hỏi ghi chép ít/tối thiểu; chọn lọc dựa vào cây ñồng hợp tử chứ không phải vật liệu phân ly. Nhược ñiểm – Mỗi cá thể F 2 có thể không có mặt ở thế hệ con cháu nếu hạt mất khả năng nảy mầm (<100%) hoặc một số cây không hình thành hạt (ít nhất 1 hạt). 56 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….53 Vụ Thế hệ Sơ ñồ Quy trình 1 P P 1 x P 2 Tạo tổ hợp lai 2 F 1 3 - 6 F 2 -F 5 7 F 6 8 F 7 9 F 8 10 F 9 11 -13 F 10 -F 12 Khảo nghiệm năng suất So sánh với giống ñối chứng (giống tiêu chuẩn) Hình 2.5: Phương pháp dồn x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x Lấy 1 phần hạt từ mỗi thế hệ, trồng hỗn hợp với mật ñộ bình thường o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o ðánh giá cỏ thể ñó chọn (dòng thuần) Chọn dòng tốt nhất o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o ðánh giá dòng thuần dựa vào ô nhiều hàng Khảo nghiệm sơ bộ trong thí nghiệm lặp lại x x x x x x x x x x x x x x x Trồng thưa cây F 1 ñể tăng hệ số nhân x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x Trồng hỗn hợp với mật ñộ thưa Bắt ñầu chọn dũng thuần bằng chọn cá thể 57 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….54 Bảng 2.5: Quy trình phương pháp một hạt _________________________________________________________________ Vụ Thế hệ Quy trình 1 F 1 Gieo trồng thế hệ F 1 2 F 2 Gieo trồng F 2 Thu hoạch mỗi cây một hạt 3 F 3 Gieo trồng F 3 Thu họach mỗi cây một hạt 4 F 4 Gieo trồng F 4 Thu mỗi cây một hạt 5 F 5 Gieo trồng F 5 Chọn lọc cây tốt, thu hoạch cả cây 6 F 6 Gieo cá thể chọn thành hàng Chọn lọc hàng tốt nhất 7 F 7 ðánh giá các dòng ñược chọn trong thí nghiêm sơ bộ, có ñối chứng 8-9 F 8 -F 9 Thí nghiệm năng suất ở nhiều ñiểm _____________________________________________________________________ Phương pháp chọn dòng bắt nguồn từ F 2 (phương pháp phả hệ cải tiến) Về cơ bản, chọn lọc tiến hành ở F 2 như phương pháp phả hệ, mỗi cá thể ñược chọn thu hoạch riêng. Thế hệ con cái F 3 của từng cây F 2 ñược gieo thành hàng (dòng), chọn lọc những dòng tốt nhất và thu hoạch riêng hạt của cả dòng. Lặp lại quy trình như vậy vài thế hệ nữa, chẳng hạn 3 thế hệ (tính theo số thế hệ là F 6 ). Ở thế hệ này tiến hành chọn lọc trong dòng (dòng bắt nguồn từ F 2 ) cho ñến khi ñạt ñược mục tiêu chọn giống và gửi khảo nghiệm. Ưu ñiểm: tiết kệm lao ñộng, nguồn lực, có thể xử lý nhiều tổ hợp lai hơn so với phương pháp phả hệ Nhược ñiểm: chỉ có hiệu quả cao ñối với tính trạng có hệ số di truyền cao. 4. Phương pháp lai lại Phương pháp lại lại do Harlan và Pope (1922) ñề xuất ñể cải lương cây trồng hạt nhỏ (cây cốc). Thông thường lai lại ñược sử dụng ñể cải tiến các dòng có sẵn hoặc một giống thích nghi ở một hay ít tính trạng mà không làm ảnh hưởng tới các tính trạng khác. Tính trạng cần cải tiến là những tính trạng ñơn giản, kiểm soát di truyền rõ ràng, tức là có hệ số di truyền cao. Phương pháp lai lại ñược sử dụng ñể tạo ra các dòng ñẳng gen, các giống nhiều dòng, tăng cường nguồn vật liệu di truyền khi lai với các lòai hoang dại họ hàng. ðể áp dụng phương pháp lai lại có hiệu quả cần xem xét 3 yếu tố sau: i) Giá trị nông học của kiểu gen sử dụng làm bố mẹ lai lại. Bố mẹ lai lại phải vượt trội (ví dụ năng suất, khả năng chống ñổ, thời gian sinh trưởng, chất lượng, v.v). 58 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….55 Nếu nhiều tính trạng dưới mức chấp nhận, nên áp dụng phương pháp phả hệ hay hỗn hợp. ii) Mức ñộ giống nhau di truyền của bố mẹ lai lại và dòng cho. ðộ giống nhau càng lớn thì số thế hệ lai lại càng ít. iii) Hệ số di truyền của tính trạng cần cải tiến Giống thích ứng x (bố mẹ lai lại) Giống cho (Có alen cần và có ít tính trạng bất lợi) Ghi nhớ: nền di truyền của giống cho sẽ ảnh hưởng tới số lần lai lại phải thực hiện; bố mẹ lai lại phải là một giống có kiểu gen tốt trừ tính trạng cần phải thay ñổi thông qua lai lại. Vì thế chọn lọc bố mẹ lai lại là một bước quan trọng trong chương trình lai lại Quy trình lai lại phụ thuộc vào sự kiểm soát di truyền của tính trạng và yêu cầu ñánh giá thế hệ con ñẻ thẩm ñịnh kiểu gen. Tốc ñộ phục hồi phụ thuộc vào mức ñộ chọn lọc các tính trạng của bố mẹ lai lại trong quá trình lai và hệ quả của liên kết. Trường hợp 1 . Tính trạng do alen trội kiểm soát và biểu hiện trước khi ra hoa (Giả sử cần chuyển gen kháng bệnh) Vụ 1. Lai giống thích nghi nhưng cảm nhiễm với giống cho kháng bệnh Giống cần cải tiến x Giống cho rr RR Rr (F 1 ) Vụ 2: Gieo hạt F1, lai lại với bố mẹ lai lại (rr) ñể tạo ra BC 1 F 1 – 1Rr : 1rr Vụ 3. Gieo hạt BC 1 F 1 , ñánh giá khả năng kháng bênh trước khi thụ phấn. ðào thải cây cảm nhiễm (lặn rr) và lai cây kháng (Rr) với bố mẹ lai lại ñể tạo ra BC 2 F 1 Vụ 4-5. Lặp lại như vụ 3 ñể tạo ra BC 3 F 1 và BC 4 F 1 Vụ 6: ðánh giá cây BC 4 F 1 trước khi ra hoa, loại bỏ cây cảm nhiễm (rr); tự thụ cây kháng tạo ra BC 4 F 2 Vụ 7: ðánh giá cây BC 4 F 2 (1RR : 2Rr : 1rr) trước khi ra hoa và tự thụ cây trội (R-) . Hạt của từng cây BC 4 F 2 thu hoạch riêng Vụ 8: Gieo trồng hạt tự thụ của cây BC 4 F 2 và ñánh giá trước khi ra hoa. Loại bỏ cây phân ly (Rr) và giữ lại cây không phân ly (RR). và ñánh giá các tính trạng khác như mọi phương pháp khác. Trường hợp 2 . Tính trạng cần cải tiến do một gen trội kiểm soát và biểu hiện sau khi ra hoa/thụ phấn Quy trình: Vụ 1 và vụ 2; tương tự như trường hợp 1 Vụ 3: Cây BC 1 F 1 ñược lai với bố mẹ lai lại ñể tạo ra hạt BC 2 F 1 . ðánh giá tính trạng trước khi thu hoạch và loại bỏ cây có gen lặn (phải lai lại nhiều hơn). Giữ lại cây tạo thành (Rr) và hạt lai lại (1 Rr : 1 aa). 59 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….56 Vụ 4-5: Lặp lại như vụ 3 Vụ 6: Tự thụ cây BC 4 F 1 ñể tạo ra BC 4 F 2 ; ñánhgiá tính trạng trước khi thu hoạch và loại bỏ cây có gen lặn Vụ 7: Tự thụ cây BC 4 F 2 (25% RR : 50% Rr : 25% rr); ñánhgiá tính trạng trước khi thu hoạch và loại bỏ cây cảm nhiễm. Từng cây BC 4 F 2 còn lại thu hoạch riêng. Vụ 8: Gieo hạt của từng cây BC 4 F 3 thành hàng riêng và tự thụ. Loại bỏ những hàng phân ly. Thu hoạch hàng ñồng hợp tử. Trường hợp 3 : Tính trạng ñược kiểm soát bởi gen lặn (ví dụ tính không ñốt của cuống quả cà chua – jointless) Vụ 1: JJ x jj Vụ 2: Jj x JJ 1 JJ : 1 Jj (BC 1 F 1 ) Vụ 3: Tiến hành tự thụ cây BC 1 F 1 Vụ 4: ðánh giá thế hệ con BC 1 F 2 (tự thụ từ cây BC 1 F 1 ), loại bỏ cây có ñốt (JJ, Jj), giữ lại cây không ñốt (jj) và lai lại với bố mẹ lai lại ñể tạo ra BC 2 F 1 Vụ 5-6: lặp lại như vụ 3 và 4 Lưu ý: phải tiến hành tự thụ sau mỗi lần lai lại ñể xác ñịnh cá thể dùng ñể lai lại. Quy trình tiến hành ñến khi phục hồi kiểu gen của giống thì chọn cây ñồng hợp tử lặn. Ưu ñiểm của lai lạ i: - Lai lại là phương pháp có thể dự ñoán ñược kết quả - Rất ít hay không cần khảo nghiệm ñồng ruộng - Cần ít cây hơn ñể phục hồi dạng mong muốn so với tự thụ phấn - Có thể tiến hành trái vụ, nếu tính trạng mong muốn biểu hiện Tốc ñộ phục hồi bố mạ lai lại là 1-(1/2 ) n+1 , trong ñó n = số lần lai lại Nhược ñiểm : - Chỉ có hiệu lực ñối với tính trạng có ñộ di truyền cao (di truyền ñơn gen – tính trạng chất lượng) - Năng suất của sản phẩm lai lại bị giới hạn bởi sự lựa chọn bố mẹ - Giống cải tiến có thể bị lạc hậu ở những tính trạng khác trước khi phổ biến - Gen không mong muốn của thể cho có thể khó loại trừ nếu nó liên kết chặt với gen mong muốn. Xác suất loại trừ gen không mong muốn liên kết với gen mong muốn là 1 – (1-p) n+1 , trong ñó p là tỉ lệ tái tổ hợp giữa các gen liên kết và n là số lần lai lại. 5. Kỹ thuật ñơn bội kép (Double haploid) Tạo ra ñược dòng thuần từ các thế hệ phân ly theo các phương pháp chọn lọc ở trên ñòi hỏi nhiều thời gian và công sức (tự thụ và chọn lọc). Tạo dòng thuần bằng cách nhân ñôi bộ nhiễm sắc thể của thể ñơn bội là một phương pháp khác ñể tạo dòng thuần. Nhiều giống và dòng cải tiến ở lúa ñã ñược tạo ra ở Trung quốc, hàn Quốc, Nhật bản và Hoa Kỳ. Tại Viện Nghiên cứu 60 [...]... IR5 150 0AC-1 1-1 , ñã ñư c ph bi n làm gi ng (PSBRc50) Philippin Nhi u dòng ñơn b i kép khác ñư c s d ng làm b m trong các chương trình ch n gi ng Quy trình t o dòng ñơn b i kép: Bư c 1: Lai gi a 2 b m P1 x P2 → Bư Bư Bư Bư F1 c 2: T o phôi ho c callus t nuôi c y h t ph n c 3: Tái sinh thành cây hoàn ch nh (cây ñơn b i) c 4: Nhân ñôi s nhi m s c th c a cây ñơn b i b ng colchicine ñ t o ñơn b i kép c 5: ... phương pháp ñơn b i kép - Ngu n h t ph n (d h p t ) - Giai ño n phát tri n c a bao ph n (tuỳ theo loài; giai ño n ñ u kho ng gi a giai ño n t t và phân chia nguyên nhi m ñ u tiên) - ði u ki n gieo tr ng - ði u ki n x lý trư c khi nuôi c y - Môi trư ng nuôi c y (t o phôi t t hơn callus vì d tái sinh) Ưu ñi m: - Th i gian t o dòng thu n nhanh hơn, rút ng n th i gian ch n gi ng - Ch n l c gi a các th ñơn... Breeding pp 12 0-1 55 in: A G Norman (Ed.) Soybean physiology, agronomy and utilization Academic Press, New York Harlan, H V and M N Pope 1922 The use and value of backcrosses in small grain breeding J Heredity 13: 31 9-3 22 Pickering, R A 1979 Use of doulbled haploid technique in barley breeding at the Welsh Plant Breeding Station Report of the Welsh Plant Breeding Station for 1978 pp 8 4-8 5 Poehlman J M... Poehlman J M and Sleper D A 19 95 Breeding field crops Iowa State University Press Iowa, USA Câu h i ôn t p 1 Sau khi lai qu n th lai phân ly như th nào? N u có hai gen di h p t F1 thì th h th 5 và F10 t l cá th ñ ng h p t m t gen, hai gen là bao nhiêu? Khi nào thì qu th ñ ng h p t hoàn toàn? Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Ch n gi ng cây tr ng………….… ……………… .57 62 2 Th h nào sau khi lai... c dòng thu n 4 Nêu ba cách ch n c p b m 5 T i sao anh/ch ph i gieo tr ng s cá th l n F2? 6 Mô t t ng bư c c a các phương pháp ch n l c qu n th lai Ưu ñi m và như c ñi m c a m i phương pháp 7 Làm th nào ñ t o ra cây ñơn b i, ñơn b i kép? ưu th c a phương pháp ñơn b i kép ch nào? Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Ch n gi ng cây tr ng………….… ……………… .58 ... th ñơn b i kép hi u qu hơn - Ch n l c gi a các th ñơn b i ñ i v i các tính tr ng do m t alen tr i ki m soát d dàng hơn (không c n ph i phân bi t gi a cá th ñ ng h p t tr i và d h p t ) Như c ñi m: - Rút ng n th i gian t o dòng thu n nhưng th i gian ñánh giá dòng thu n có th lâu hơn - T o ñơn b i kép ñòi h i thi t b và nhân l c chuyên môn - T n s th ñơn b i khó d ñoán trư c - Tái t h p b h n ch TÀI LI . phan ly) - Sự khác nhau giữa bố mẹ về: - nguồn gốc ñịa lý - gia phả/quan hệ họ hàng 53 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng ……….… ……………… .50 - giá trị. 56 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng ……….… ……………… .53 Vụ Thế hệ Sơ ñồ Quy trình 1 P P 1 x P 2 Tạo tổ hợp lai 2 F 1 3 - 6 F 2 -F 5 . lại cây tạo thành (Rr) và hạt lai lại (1 Rr : 1 aa). 59 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng ……….… ……………… .56 Vụ 4 -5 : Lặp lại như vụ 3 Vụ 6: Tự thụ cây