CƠ SỞ DI TRUYỀN CHỌN GIỐNG ĐỘNG VẬT - Mở Đầu pptx

PGS.TS NGUYỄN MINH HOÀN

CƠ SỞ DI TRUYỀN











HUẾ, 2005



CHỌN
GIỐNG
ĐỘNG
VẬT

BÀI MỞ ĐẦU
Di truyền học là môn khoa học nghiên cứu về tính di truyền và
biến dị của sinh vật. Hay nói cách khác di truyền học nghiên cứu các qui
luật truyền đạt thông tin từ thế hệ tổ tiên cho con cháu và những qui luật
biến đổi của quá trình truyền đạt đó.
Tính di truyền đảm bảo cho sự giống nhau giữa con cái với cha
mẹ, giữa anh chị em, giữa các cá thể có quan hệ họ hàng thân thuộc. Các
sinh vật đều có tính di truyền, biểu hiện ở chổ là con cái thừa hưởng các
tính trạng của bố mẹ. Có thể coi tính di truyền là đặc tính của bố mẹ
truyền lại cho con cái những tính chất và đặc điểm phát triển của minh, mà
nhờ đó các loài sinh vật bảo tồn được những đặc điểm riêng của mình qua
hàng loạt thế hệ. Chính vì vậy mà khi sinh vật chuyển từ thế hệ này sang
thế hệ khác sự sống vẫn đảm bảo liên tục, ổn định
Tính di truyền được đảm bảo qua quá trình sinh sản. Trong quá
trình sinh sản hữu tính, nhờ sự kết hợp giữa tế bào sinh dục đực và tế bào
sinh dục cái mà thực chất là sự kết hợp vật chất di truyền của bố và mẹ,
mà đã đảm bảo sự kế tục vật chất di truyền giữa các thế hệ.
Với hình thức sinh sản vô tính, cơ thể mới được sinh ra từ những tế
bào soma hay từ những tế bào đặc biệt (bào tử thực vật, các mãnh nhỏ
thủy tức ) Trong hình thức sinh sản vô tính, tính di truyền được đảm bảo
nhờ sự phân chia của các tế bào soma. Tính di truyền vừa đảm bảo cho sự
kế tục các đặc tính của sinh vật qua các thế hệ, vừa đảm bảo cho các cơ
thể sinh vật một hình thức phát triển đặc thù, hình thành nên những tính
trạng và đặc tính nhất định.
Thực ra, trong bất kỳ hình thức sinh sản nào của cơ thể sinh vật,
trong các tế bào soma riêng rẽ hay các tế bào sinh dục, chưa phải đã có sẵn
tất cả các tính trạng và đặc tính của cơ thể trưởng thành, mà các tính trạng

và đặc tính đó của cơ thể được hình thành dần trong quá trình phát triển cá
thể trong những điều kiện môi trường nhất định.
Ở người, động vật có vú, tế bào trứng của mẹ kết hợp với tinh
trùng của cha tạo ra hợp tử, đó là cầu nối giữa hai thế hệ. Hợp tử không
trực tiếp mang các đặc tính của cha mẹ mà chứa chương trình phát triển cá
thể ở dạng bộ gen, được gọi là thông tin di truyền.
Thông tin di truyền được mã hóa ở dạng trình tự thẳng của 4 loại
nucleotide của axit nucleic (DNA và RNA). Đơn vị của thông tin di truyền
là các gen. Mọi tính trạng của sinh vật đều chịu sự chi phối của các gen




tương ứng. Trong khối đa dạng của nhiều tính trạng, các nhà sinh học có
thể tách riêng từng đơn vị riêng lẻ để nghiên cứu, đó là gen-tính trạng.
Thông tin di truyền được hiện thực hóa ở thế hệ sau trong quá trình
phát triển cá thể. Mỗi sinh vật trong quá trình lớn lên đều lặp lại chính xác
các giai đoạn phát triển như của cha mẹ. Con người bắt đầu từ giai đoạn
hợp tử, phôi thai, sinh ra, trưởng thành, già và chết. Bộ máy di truyền chi
phối mọi biểu hiện sống tái tạo các cấu trúc tinh vi, điều hòa việc thực
hiện hàng loạt chuỗi phản ứng hóa học phức tạp, giúp cơ thể phản ứng và
thích nghi với môi trường. Do vậy, truyền đạt các tính trạng đặc trưng của
loài qua nhiều thế hệ chỉ là một mặt của tính di truyền, mặt quan trọng
hơn, nó là cơ sở cho mọi biểu hiện sống đặc trưng ở mỗi sinh vật.
Cơ sở vật chất của tính di truyền đó là tất cả những yếu tố cấu trúc
tế bào có khả năng tái sinh, phân ly, tổ hợp về các tế bào con trong quá
trình phân chia của tế bào cơ thể. Vật chất di truyền xét ở cấp độ tế bào là
nhiễm sắc thể, ở cấp độ phân tử là các gen, trên các phân tử axit nucleic.
Người ta cũng đã xác nhận rằng sự nhân đôi của nhiễm sắc thể cũng như
quá trình phân ly của chúng trong nguyên phân cũng như giảm phân có vai

trò đặc biệt quan trọng đảm bảo kế tục vật chất di truyền ổn định qua các
thế hệ.
Tóm lại, di truyền là đặc tính cơ bản của cơ thể sinh vật đảm bảo
cho sự kế tục vật chất di truyền và chức năng qua các thế hệ. Như vậy đối
tượng nghiên cứu của di truyền học, ngoài việc nghiên cứu tính di truyền
còn nghiên cứu quá trình biến dị tính di truyền của sinh vật.
Biến dị biểu hiện ở sự sai khác giữa các cá thể con cái với cha mẹ
hay với các cá thể khác cùng đàn. Một mặt sự biến đổi của bộ máy thông
tin di truyền dẫn đến các biến dị, mặt khác cũng chính các cơ chế di truyền
tạo sự đa dạng trong giới sinh vật và trong nội bộ đàn, bầy hoặc trong
cùng một gia đình. Tuy nhiên biến dị tuy có số lượng rất lớn và hết sức đa
dạng nhưng xẩy ra trong một khuôn khổ nhất định nên mới xếp các sinh
vật vào những đơn vị phân loại như loài, giống, họ, bộ
Theo Darwin, di truyền, biến dị và chọn lọc là những nhân tố tiến
hóa. Biến dị tạo sự đa dạng, cung cấp nguyên liệu cho tiến hóa, di truyền
duy trì các đặc tính, còn chọn lọc tự nhiên là nhân tố định hướng phát triển
các dạng sinh vật và dẫn đến sự đa dạng của sự sống như ngày nay.
Thông tin thích nghi lúc đầu xuất hiện ở đời sống cá thể tạo ưu thế
trong cuộc đấu tranh sinh tồn nên được chọn lọc tự nhiên giữ lại và ghi
thêm vào thông tin di truyền của sinh vật. Do vậy, thông tin thích nghi




cũng chịu sự chi phối của bộ gen và được lưu truyền. Trong tiến hóa có sự
thừa kế, bộ gen của sinh vật tiến hóa cao hơn vẫn còn mang nhiều thông
tin di truyền của tổ tiên. Điều này thể hiện rõ ở sự lặp lại các giai đoạn của
tổ tiên trong phát triển của phôi ở những sinh vật bậc cao: phôi người lúc
đầu giống cá, bò sát, động vật có vú Tiến hóa thích nghi, từ một tổ tiên
ban đầu, tạo nên sự đa dạng của các sinh vật như ngày nay.

Trong chăn nuôi gia súc, con người đã vận dụng những kiến thức
về di truyền vào việc đánh giá, chọn lọc con giống, nhân giống và lai tạo
giống, cải tiến và nâng cao chất lượng giống.
Người Trung Quốc đã tiến hành thuần hóa thú rừng và chăn nuôi
các loài vật từ rất lâu. Tư tưởng về di truyền và chọn giống cũng được
hình thành từ đó. Bộ “ Tưởng Ngưu Kinh” do Ninh Thích viết vào thế kỷ
thứ 7 trước Công nguyên có thể xem là tài liệu đầu tiên trên thế giới víết
về di truyền và chọn giống động vật (Trần Hưng Nhân, 1998). Thời Chiến
Quốc có nhiều người nổi tiếng về tài xem tướng động vật. Vương Lương,
Bá Nhạc, Hoàng Trực nổi tiếng về tài xem tướng ngựa. Lưu Trường Nho
nổi tiếng xem tướng heo nái. Vinh Vương Chử nổi tiếng xem tướng trâu
bò (Trần Hưng Nhân, 1998).
Các đại biểu của trường phái Pythagore (500 năm trước CN) cho
rằng các đặc tính hình thể của con được di truyền từ mẹ còn các tính chất
thần kinh được di truyền từ cha (B. Novicki, 1985).
Hypokrates (460-377 trước CN) khẳng định cả con cái và con đực
đều tạo thành tinh dịch và từ đó tạo thành cơ thể (B. Novicki, 1985).
Arystoteles (364-322 trước CN) cho rằng bào thai phát triển từ tinh
dịch của con đực, còn con cái chỉ giữ vai trò sinh con .
Thế kỷ thứ II trước Công nguyên, người La mã đã biết chọn lọc
ngựa giống từ ngựa cha và mẹ.
Thế kỷ thứ X sau Công nguyên, người Ả Rập đã biết hiện tượng
đồng huyết là có hại và không cho giao phối các ngựa có quan hệ huyết
thống với nhau.
Năm 1859, học thuyết tiến hóa của Darwin được công bố trong tác
phẩm “Nguồn gốc các loài”
Thế kỷ thứ XVII, nhà chọn giống người Anh R. Bakewell (1725-
1795) đã biết tạo giống cao sản, ông đã tạo được bò sừng dài, cừu
Leicester, chọn bố, mẹ tốt để nhân giống

Hình 1. C. Darwin (1809-1882)
Năm 1866, Gregor Mendel (1822-1884) công bố kết quả lai đầu
tiên trên cây đậu Hà Lan (Pisum sativum) tại Hội nghị các nhà tự nhiên
học thành phố Brno và sau đó không được chấp nhận do chưa có cơ sở để
giải thích qui luật Mendel.
Weismann (1834-1914) nghiên cứu hiện tượng phối hợp của giao
tử và xác định vai trò của con cái và con đực trong việc hình thành cá thể
mới.
Năm 1900, Hugo De Vries, Carl Correns và Erich Tschermak độc
lập nhau và công bố các công trình liên quan đến việc phát hiện lại công
trình của Mendel. Từ đó Mendel trở thành người sáng lập di truyền học và
các qui luạt Mendel trở thành qui luật di truyền cơ bản.
Mc Clung (1902) chứng minh cơ chế xác định giới tính do nhiễm
sắc thể.
Năm 1908, Hardy-Wanberg đồng thời và độc lập nhau công bố qui
luật liên quan đến di truyền trong quần thể và được gọi là định luật cân
bằng di truyền, hay định luật Hardy-Wanberg.
Nhà di truyền học người Anh W. Bateson đưa ra tên gọi Di truyền
học (genetics), liên quan đến nguồn gốc, sinh sản) vào năm 1906.
C. Darwin (1809-1882) đã
phát triển học thuyết pangen
trong tác phẩm “Sự biến đổi
của các động vật và thực vật
trong nuôi trồng”.
Theo ông, mỗi một phần
của cơ thể sinh sản ra những

phần tử nhỏ là gemnule
(mầm) theo máu từ các phần
của cơ thể tập trung về cơ
quan sinh dục. Mỗi cá thể
sinh ra do sự hòa hợp tính di
truyền của cả cha lẫn mẹ và
cả tính tập nhiễm






Năm 1909, nhà khoa học Đan Mạch W. Johannsen nêu ra các thuật
ngữ như Gen (dòng giống, sinh sản, bắt nguồn), kiểu gen (genotype) và
kiểu hình (phenotype).


Hình 2. H. de Vries Hình 3. E.K. Correns Hình 4. E. Tschermak

Hình 5. W. Bateson Hình 6. W. Johannsen
Năm 1927, Muller gây đột biến bằng tia X. Năm 1918, Fisher công
bố các kết quả đầu tiên liên quan đến tính trạng số lượng. Năm 1937, J.L.
Lush xuất bản quyển “Animal Breeding Plans”, tác phẩm kinh điển đầu
tiên về công tác giống ở Châu Âu và các phương pháp của tác giả đã
nhanh chóng phổ biến và tác dụng lớn trong chăn nuôi gia súc.

Năm 1944, Mc Leod, Avery, Mc Carty đã chứng minh vai trò của
DNA trong hiện tượng biến nạp, đây là cơ sở để chuyển ghép gen trong kỹ
thuật di truyền.
Năm 1953, J. Watson và F. Crick đưa ra mô hình cấu trúc phân tử
DNA, nghiên cứu di truyền học chuyển sang giai đoạn mới, giai đoạn di
truyền phân tử.
Trong những năm 70, kỹ thuật di truyền ra đời, người ta đã áp
dụng những thành tựu của di truyền vào công tác giống động vật như cấy
truyền phôi, chuyển gen, ghép gen
Di truyền học là cơ sở khoa học của chọn và nhân giống vật nuôi.
Các thành tựu của di truyền học được ứng dụng sớm, nhanh và nhiều hơn
trong chọn giống. Kiến thức di truyền học là cơ sở để xây dựng các
phương pháp lai tạo và cải thiện giống, phương pháp chọn lọc, tạo vật liệu
ban đầu Từ năm 1950 trở về sau này con người đã áp dụng các nguyên
tắc của di truyền số lượng để chọn lọc đối với các loài; Watson-Crick phát
hiện cấu trúc DNA; Hendersen đã ứng dụng phương pháp xác định giá trị
giống (giá trị di truyền) vào thực tiễn công tác giống gia súc; ứng dụng cấy
truyền phôi từ những con đực, con cái cao sản, thông tin di truyền đi sâu
vào sản xuất trong việc chọn giống vật nuôi theo phẩm chất của sản phẩm.
Từ năm 2000 trở lại nay, di truyền học tiếp tục sử dụng các tín hiệu
di truyền phân tử, áp dụng phương pháp DNA tái tổ hợp, thực hiện cấy
truyền gen nhằm tạo ra những giống mới, sản phẩm mới có chất lượng
cao. Sự phát triển của di truyền học và những thành tựu của nó đã góp
phần tạo ra cơ sở khoa học vững chắc và ngày càng được ứng dụng rộng
rãi trong thực tiễn chọn và nhân giống vật nuôi, đem lại những lợi ích
ngày càng nhiều cho sản xuất và đời sống con người.