ứng dụng di truyền học trong nông nghiệp

Chủ đề :

Ứng dụng di truyền học trong nông
nghiệp
Giáo viên hướng dẫn: PGS-TS Khuất Hữu Thanh


Mục lục
Giới thiệu chung về di truyền học được ứng

01

dụng trong nông nghiệp

02
Ứng dụng di truyền học trong việc tạo giống bằng phương
pháp ứng dụng ưu thế lai

Ứng dụng di truyền học trong việc tạo giống

03

bằng công nghệ gen

04

•Ứng dụng di truyền học trong việc tạo giống bằng phương
pháp gây đột biến gen

05
Ứng dụng của di truyền trong chuẩn đoán bệnh

I.

Giới thiệu chung về di truyền học ứng dụng
trong nông nghiệp

Chúng ta đều biết, nông nghiệp là 1 ngành đóng vai trò quan trong trong nền kinh tế mỗi quốc gia, kể cả các nước đạt đến trình độ phát triển cao

Việt Nam là một nước mà nền nông nghiệp chiếm tỉ trọng cao nhưng hiệu quả chưa lớn. Nhận thức được tầm quan trọng của ngành nông nghiệp nên chúng ta đã tập trung
nghiên cứu và ứng dụng khoa học kĩ thuật trong nông nghiệp. đặc biệt là ứng dụng những thành tựu của công nghệ sinh học . Trong đó, di truyền và sinh học phân tử
đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn và phát triển các giống có nhiều ưu điểm vượt trội so với các giống truyền thống


I.

Giới thiệu chung về di truyền học ứng dụng
trong nông nghiệp


I.

Giới thiệu chung về di truyền học ứng dụng trong
nông nghiệp
Tạo giống bằng ứng dụng ưu thế lai

Tạo giống bằng công nghệ tế bào.

Ứng dụng của di truyền học được thể hiện trong nhiều lĩnh khác
nhau. Trong đó các phương pháp tạo giống kết hợp ứng dụng của

di truyền học bao gồm
Tạo giống bằng công nghệ gen

Tạo giống bằng phương pháp gây đột biến


II.

Ứng dụng di truyền học trong việc tạo giống bằng phương
pháp ứng dụng ưu thế lai

Khá
i
⮚

Là hiện tượng con lai có năng suất, sức chống chịu, khả năng sinh trưởng và phát triển cao
vượt trội so với các dạng bố mẹ

⮚

Ưu thế lai là các cơ thể lai tại thế hệ F1, hội tụ những phẩm chất ưu tú và vượt trội hơn hẳn
so với đời cha mẹ (P).

⮚

Một số đặc tính ưu thế có thể thấy được như: có sức khỏe tốt, chống chọi tốt với bệnh tật,
phát triển mạnh mẽ và đặc biệt sống lâu hơn. Hiện tượng ưu thế lai được thể hiện rõ rệt ở
các thế hệ lai khác dòng, khác thứ. Thường ở những đời sinh sản đầu tiên, hiện tượng được
thể hiện rõ ràng nhất và sẽ giảm dần tại các đời sinh sản kế tiếp

ni ệ m

, đặ

c t ín

h


II.

Ứng dụng di truyền học trong việc tạo giống bằng phương
pháp ứng dụng ưu thế lai

⁕

Học thuyết được hình thành từ giả thuyết siêu trội, nội dung cho thấy có rất nhiều cặp gen khác nhau khi giao
phối sẽ cho những cặp con lai khác nhau, có kiểu hình đặc biệt vượt trội và hơn hẳn so với đời bố mẹ của chúng.

Cơ sở xác định ưu thế lai

⁕

Từ hiện tượng dị hợp, hai alen trong cơ thể đã có sự tác động qua lại lẫn nhau, chúng khác nhau về chức năng và
tồn tại trong cùng một locus nên đã có sự tác động tốt và bổ trợ lẫn nhau.

⁕

Nhờ cơ chế này các nhà khoa học đã tác động duy trì các dòng hệ (P) tốt và tạo ra các dòng thế hệ (F1) có ưu thế
trong lai giống và hình thành nên các thương phẩm.

II.

Ứng dụng di truyền học trong việc tạo giống bằng
phương pháp ứng dụng ưu thế lai

Con lai có sức sống cao hơn bố mẹ :sinh trưởng nhanh,phát triển mạnh,khả năng chống chịu tốt với các điều
Biểu hiện

kiện môi trường ,năng suất cao......

Cơ chế

Con lai ở trạng thái dị hợp ,nên các kiểu gen lặn không biểu hiện được do bị gen trội lấn át

Nguyên nhân

Xuất hiện do lai khác dòng và biểu hiện rõ nhất ở thế hệ F1.


Ứng dụng di truyền học trong việc tạo giống bằng
phương pháp ứng dụng ưu thế lai

Tạo ra dòng thuần chủng trước tiên, thông qua hiện tượng tự thụ phấn giữa các cá thể, thường kéo dài khoảng từ
5 - 7 thế hệ mới có thể tạo ra được những dòng thuần chủng có chất lượng tốt nhất

Các bước thực hiện

II

Tiếp đó, họ cho lai các dòng thuần chủng với nhau để chọn ra tổ hợp có chất lượng lai tối ưu nhất

Cuối cùng, thực hiện phép lai thuần, lai nghịch để chọn ra các tổ hợp lai có ưu thế nhất, cần có sự sàng lọc thật
chính xác vì đôi khi quá trình lai còn phụ thuộc vào đặc tính của tế bào chất

Ở một vài trường hợp, con lai khác dòng tuy không có ưu thế lai nhưng nếu tiếp tục đem đi lai với các con lai khác
tương tự có thể đưa ra các dòng có ưu thế trong lai giống cần tìm


II.

Ứng dụng di truyền học trong việc tạo giống bằng phương
pháp ứng dụng ưu thế lai

Phép ưu thế trong lai giống được ứng dụng vào chọn giống, bằng các phương pháp
như lai khác dòng, sẽ tạo ra các giống loài thế hệ F1 có khả năng thích nghi cao hơn,
sống lâu hơn và phát triển nhanh hơn so với thế hệ cha mẹ.

Phép ưu thế còn được ứng dụng vào vật nuôi hay cây trồng dùng trong trồng trọt và
Ý nghĩa của ưu thế lai

thu hoạch, nhằm gia tăng sản lượng cũng như chất lượng sản xuất, ưu thế trong lai
giống thường được bắt gặp trong lai giống cho trâu, bò, lợn,...

Sử dụng trong các nghiên cứu sinh học, nhằm đưa ra các phương pháp hiệu quả hơn
để ứng dụng trong thực tế và duy trì các thế hệ di truyền ưu tú.


II.

Ứng dụng di truyền học trong việc tạo giống bằng
phương pháp ứng dụng ưu thế lai

Nhược điểm:

Ưu điểm:
Con lai có ưu thế lai cao,được sử dụng vào mục địch kinh tế thu
sản phẩm

- Tốn thời gian, công sức
- Không dùng được con lai F1 làm giống bởi ưu thế lai giảm dần qua
các thế hệ


II.

Ứng dụng di truyền học trong việc tạo giống bằng phương

Một số ví dụ tiêu biểu

pháp ứng dụng ưu thế lai

o
o

DT22 được chọn từ tổ hợp lai TK90 x ĐV2.
Bố của nó là nếp ĐV2 do cố giáo sư, TSKH Phan Phải – một nhà chọn giống nổi tiếng chọn ra vào năm
1985 mang chất lượng tuyệt vời của nếp hoa vàng thơm dẻo.

Giống lúa nếp DT22

o

Mẹ của DT22 là lúa nếp TK90 được Viện BVTV chọn ra năm 1991 từ một giống lúa nếp ở tỉnh Hòa Bình- cái
nôi của “mùa em thơm nếp xôi” với đặc tính dẻo, mùi thơm nhẹ dịu.

=> Kế thừa được những gen trội của cả bố và mẹ nên DT22 được đánh giá là giống lúa nếp có chất lượng tuyệt
vời, đáp ứng được khẩu vị của những người sành ăn nhất. Đặc biệt khi đời sống nâng cao, đòi hỏi ăn ngon nhất là
với cơm nếp thì DT22 thuyết phục được nhiều người.


II

Ứng dụng di truyền học trong việc tạo giống bằng
phương pháp ứng dụng ưu thế lai

Thành tựu

Sau một thời gian dài đưa ra đồng ruộng để trồng thử,  ta thấy được là
DT22 có phổ thích nghi cực rộng, nó có thể phù hợp với cả thổ nhưỡng,
khí hậu miền Bắc

Trên đồng ruộng DT22 đạt độ thuần gần như tuyệt đối, lá đòng đứng
gọn, màu lá xanh nhạt, đẻ nhánh khá, trỗ bông tập trung, cổ bông ngắn,
tỷ lệ hạt lép rất thấp

Không những cho chất lượng tốt, DT22 còn cho năng suất cao ( 2 tạ/
sào ruộng)
Thăm mô hình cấy nếp DT22 ở Lục Yên (Yên

Bái)


II

Ứng dụng di truyền học trong việc tạo giống bằng
phương pháp ứng dụng ưu thế lai

✔

Lai giữa đực Pietrain và cái Duroc (con lai PiDu) :

- Lợn Pietrain được biết đến là giống heo nổi tiếng về cho nạc nhưng nhu cầu dinh dưỡng rất cao. Lợn Pietrain có nhược
điểm lớn là tim yếu, thích nghi kém với khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, khi hoạt động mạnh dễ bị vỡ tim, gây chết đột tử, rất nhạy
cảm
- Lợn Duroc được coi là giống lợn tốt trên thế giới hiện nay và được nuôi rất phổ biến ở nhiều nơi, đặc biệt nuôi theo hướng
nạc và sử dụng thịt nướng. Tuy nhiên, nuôi Lợn Duroc cần có chế độ dinh dưỡng cao và chăm sóc tốt mới đạt được kết quả
Lợn lai Pidu

tốt nhất.

✔

Công thức lai này không đảo ngược DuPi vì nái Pietrain nuôi con kém, năng suất sữa kém, ít con trên mỗi
lứa.

✔

Con lai PiDu đực được tuyển lựa để tạo dòng đực cuối rất được nhà chăn nuôi ưa chuộng thay vì phải
dùng đực cuối Pietrain hay Duroc nuôi năng suất kém, chậm lớn, khó nuôi.

II

Ứng dụng di truyền học trong việc tạo giống bằng
phương pháp ứng dụng ưu thế lai

Các dòng đực cuối PD25, PD50 và PD75: Dòng đực PD25 đạt tăng trọng xấp xỉ 900
gam/ngày, dày mỡ lưng 11 mm. Các dòng đực cuối PD50 và PD75 tăng trọng 870
g/ngày, dày mỡ lưng là 11,5-12 mm. Khả năng tăng trưởng cao hơn so với đại trà từ
15-20%

Giống lợn Pidu có tỷ lệ máu lai 50% giống Duroc, 50% Pietran được chọn lọc qua
nhiều thế hệ thừa hưởng được các ưu điểm của hai giống lợn trên về khả năng tăng
trọng, chất lượng thịt và tỷ lệ nạc cao. Các chỉ tiêu năng suất. Trọng lượng trưởng
thành con đực 300–350 kg. Tỷ lệ nạc 60– 62%. Đạt 100 kg khi được 150–160 ngày
tuổi


II

Ứng dụng di truyền học trong việc tạo giống bằng
phương pháp ứng dụng ưu thế lai

Những sản phẩm lai hữu ích


III.
IV.

Tạo giống bằng công nghệ gen

Là quy trình tạo ra những tế bào hoặc sinh
vật có gen bị biến đổi hoặc có thêm gen
mới.

Các bước tiến

Khái niệm

hành:

Tạo ADN tái tổ hợp

Đưa ADN tái tổ

Phân lập dòng tến

hợp vào trong tế

bào chứa ADN tái tổ

bào nhận

hợp

Kĩ thuật tạo ADN tái tổ hợp để chuyển gen
từ tế bào này sang tế bào khác đóng vai
trò trung tâm của công nghệ gen

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GEN TRONG TẠO GIỐNG BIẾN ĐỔI GEN:
Khái niệm sinh vật biến đổi gen:

- Sinh vật biến đổi gen là sinh vật mà hệ gen của nó đã được con người làm biến đổi cho phù hợp với lợi ích của
mình.
- Sinh vật biến đổi gen có thể dược tạo ra theo các cách sau :
+ Đưa thêm 1 gen lạ của 1 loài khác vào hệ gen (gọi là sinh vật chuyển gen)
+ Làm biến đổi 1 gen đã có sẵn trong hệ gen
+ Loại bỏ hoặc làm bất hoạt 1 gen nào đó trong hệ gen


Một số trong tựu tạo giống biến đổi gen:
Tạo động vật chuyển gen:
Bò không sừng hay còn gọi là bò an toàn, không gây chấn thương cho con người.

Bằng cách đưa 1 lô ADN vào hệ gen của bò Holstein, giống bò sản xuất sữa của Anh để
triệt tiêu sừng phát triển. Những loại ADN bổ sung này được lấy từ những giống bò sữa
khác nhưng không có sừng.

Việc ra đời bò không sừng có tác dụng hạn chế những ca chấn thương do bò gây ra đối với người
chăn nuôi cũng như những người đi đường, đồng thời hạn chế việc phải cắt sừng khi bò khi còn
nhỏ, vừa gây đau lại gây nhiễm trùng ảnh hưởng đến sức khỏe của vật nuôi
Bò không sừng
Sản phẩm của ĐH Minnesota, Mỹ (UOM)


Tạo động vật chuyển gen:

Để ngăn ngừa bệnh sốt rét, nhóm chuyên gia ở ĐH Johns

Hopkins Mỹ (JHU) Mỹ mới đây đã lai tạo thành công một loại
muỗi có khả năng kháng lại ký sinh trùng plasmodium và không
gây truyền bệnh sốt rét sau 9 thế hệ lai tạo có khả năng kháng
sốt rét tới 70%. Ngoài khả năng kháng sốt rét, loại muỗi này còn
mang theo protein phát màu huỳnh quang xanh (GFP) làm cho
mắt của chúng có màu xanh biếc, giúp con người phân biệt
muỗi hoang với muỗi chuyển gen (GM). 

Muỗi chống sốt rét

Muỗi GM còn mang theo gen gây "đột tử" có thể truyền lại cho con cháu của chúng, làm cho
hậu duệ của chúng chết trước khi đến tuổi trưởng thành và sinh sản.


Còn một số thành tựu đặc biệt khác như:

Bò chuyển gen

Lợn chuyển gen

Gà trụi lông kháng bệnh cúm gia cầm

Cá chuyển gen

Khỉ chuyển gen


Tạo cây trồng biến đổi gen:

Phương pháp:

- Tạo ADN tái tổ hợp: tách thể truyền và gen cần
chuyển ra khỏi tế bào.

- Xử lí plasmit và ADN chứa gen cần chuyển bằng enzim
cắt restrictaza.

- Nối đoạn vừa cắt vào plasmit nhờ enzim ligaza

- Tái sinh cây từ tế bào nuôi cấy cây có đặc tính mới


Bông chuyển gen kháng sâu

Cây bông chuyển gen kháng sâu Bt mang gen kháng sâu Bt ,
góp phần hạn chế sử dụng thuốc trừ sâu

Chuyển gen kháng được nhiều loại thuốc diệt cỏ từ thuốc là cảnh vào đậu
tương, chuyển gen kháng virut gây thối vào củ khoai tây…


Ngoài ra còn một số cây trồng khác cũng được áp dụng công nghệ gen như:
Lúa chuyển gen:

Chuyển gen tổng hợp – caroten ( tiền vitamin A) và TB cây lúa giống lúa giàu
vitamin A cải thiện tình trạng vitamin A ở trẻ em


Vi sinh vật biến đổi gen
Thành tựu:

Tạo chủng vi khuẩn E.coli sản xuất insulin của người chữa bệnh tiểu đường

Tạo chủng vi khuẩn E.coli sản xuất somatostatin (là hoocmon đặc hiệu được tổng hợp tại
vùng dưới đồi, có vai trò điều hoà hoocmon sinh trưởng và insulin)