Ưu thế lai

Ưu thế lai

Ưu thế lai (heterossis) là thuật ngữ do
nhà chọn giống ngô G.H.Shull (Mỹ) đưa
ra năm 1914 để chỉ hiệu quả lai biểu hiện
vượt trội về sức sinh trưởng, sinh sản và
chống chịu của con lai ở thế hệ thứ nhất
so với các dạng bố mẹ của chúng. Hiện
tượng này thể hiện rất rõ ở những con lai
thu được từ sự giao phối giữa các dòng tự
phối với nhau.
1. Những biểu hiện của ưu thế lai ở
thực vật
Để tiện lợi cho việc sử dụng ưu thế lai và
tạo ra các giống ưu thế lai phục vụ sản
xuất người ta chia ưu thế lai theo sự biểu
hiện và theo quan điểm sử dụng. Chẳng
hạn:
Ưu thế lai sinh sản là loại ưu thế lai quan
trọng hàng đầu. Các cơ quan sinh sản
như hoa, quả, hạt phát triển mạnh, số hoa
quả nhiều, độ hữu dục cao dẫn đến năng
suất cao hơn.
Ưu thế lai sinh dưỡng: Các cơ quan sinh
dưỡng như thân, rễ, cành, lá đều sinh
trưởng mạnh làm cho cây lai có nhiều
cành, nhánh, thân cao to, lá lớn, nhiều rễ,
nhiều củ... Đó là các tính trạng có lợi
cho chọn tạo giống; đặc biệt là ở những

loài cây trồng sử dụng các bộ phận sinh
dưỡng như thân, lá, củ...
Ưu thế lai thích ứng là ưu thế lai do sự
tăng sức sống, tăng tính chống chịu với
sâu, bệnh, với các điều kiện ngoại cảnh
bất thuận như rét, úng, chua, mặn, phèn...
Ưu thế lai tích luỹ là sự tăng cường tích
luỹ các chất với hàm lượng cao ở các bộ
phận của cây như: tinh bột ở củ, protein
và dầu ở hạt, đường ở thân, các ester ở lá
v.v.
2. Cơ sở di truyền của ưu thế lai
2.1 Giả thuyết về tác dụng tương hỗ giữa
nhiều gene trội (thuyết tính trội)
Giả thuyết về tính trội do Jones đề xướng
năm 1917. Tuy nhiên, những ý kiến đầu
tiên đưa ra sự xác nhận về tác dụng bổ
sung của các gene trội có lợi đối với hiện
tượng ưu thế lai lại thuộc về Bruce,
Keeble và Pellen (1910) rút ra từ các
công trình thực nghiệm ở đậu Hà Lan.
Giả thuyết này cho rằng, ưu thế lai là kết
quả của sự tác động tương hỗ giữa nhiều
gene trội có lợi cho sự sinh trưởng. Các
tính trạng có lợi cho sự sinh trưởng của
cơ thể do nhiều gene trội kiểm soát, còn
các gene lặn tương ứng thì có tác dụng
ngược lại.
Quá trình tự phối dẫn dến sự đồng hợp tử
hoá của hai loại gene này. Sự đồng hợp

tử hoá các gene lặn dẫn đến sự suy thoái
về sức sinh trưởng. Trong một dòng tự
phối không chỉ tích luỹ hoàn toàn các
gene trội có lợi. Kiểu gene của các dòng
tự phối khác nhau sẽ không giống nhau.
Khi đem giao phối chúng với nhau thì ở
con lai xuất hiện nhiều gen trội tại các
locus khác nhau, trong đó các gene trội
lấn át sự biểu hiện của các gene lặn. Kết
quả là xuất hiện hiện tượng ưu thế lai và
có tính đồng đều ở con lai F
1.

Về lý thuyết, hiệu quả ưu thế lai còn chịu
ảnh hưởng của mối tương tác giữa các
gene trội không allele với nhau. Hiệu quả
này giữ một vai trò quan trọng trong ưu
thế lai và có liên quan đến khả năng kết
hợp riêng của các dòng bố mẹ ban đầu.
Mặc dù thuyết tính trội có tính phổ cập
rộng rãi nhưng vẫn còn hạn chế trong khi
giải thích một số trường hợp. Thực
nghiệm ở ngô cho thấy sự tương ứng
giữa sức sống của các dòng tự phối với
số lượng các gene trội và khả năng kết
hợp giữa các dòng tự phối lại không phù
hợp với thuyết tính trội. Nói chung, các
gene lặn không mang tính chất có hại mà
chỉ có hại khi chúng ở trạng thái đồng
hợp tử. Di truyền học quần thể xác nhận

rằng, tính bão hoà của các quần thể tự
nhiên bằng các gene lặn không có lợi ở
trạng thái đồng hợp tử hoàn toàn không
làm giảm ý nghĩa sinh học của các gene
lặn trong việc duy trì mức độ thích nghi
cao của các quần thể này. Có thể nói rằng
các gene lặn không có lợi, thậm chí các
gene gây chết ở trạng thái đồng hợp là
một bộ phận cần thiết cho các kiểu gene
của những quần thể thích nghi giỏi và
chúng được duy trì một cách tích cực và
thích hợp qua quá trình chọn lọc tự
nhiên. Những công trình nghiên cứu ở
ngô và lúa mạch của Vudvort và Turbin
cho thấy rằng, sự loại bỏ những gene lặn
ở trạng thái đồng hợp đã không cho thấy
có một ảnh hưởng tích cực nào. Những
dạng thu được bằng con đường như vậy
có sản lượng không khác so với những
dạng ban đầu và cũng không thấy có sự
phụ thuộc giữa sản lượng với tần số bắt
gặp của những tính trạng lặn.
Thực ra, khi xem xét một cách khách
quan thì quan niệm về các gene trội có
lợi không phải chỉ là một giả thuyết mà
là sự tập hợp của ít nhất của ba giả thuyết
về hoạt động của các gene trội. Đó là:
tương tác trội -lặn trong mỗi locus; tác
dụng tích luỹ giữa các gene trội; và
tương tác giữa các gene trội không allele

với nhau.
2.2. Giả thuyết về tính siêu trội
Do việc giả thuyết về tính trội gặp khó
khăn trong khi giải thích một số trường
hợp về ưu thế lai, mà sau này giả thuyết
tính siêu trội ra đời đã thu hút được sự
chú ý của nhiều người. Theo giả thuyết
này, chính bản thân tính dị hợp tử là
nguyên nhân quan trọng của hiện tượng
ưu thế lai. Vì vậy nó còn được là giả
thuyết về tính dị hợp tử.
Cơ sở của giả thuyết này là quan niệm
cho rằng, trong một số sự kết hợp, mối
tác động tương hổ giữa hai allele trong
một locus có thể dẫn đến chỗ là, thể dị
hợp tử Aa có sức mạnh vượt qua cả hai
thể đồng hợp tử AA và aa. Nhiều thực
nghiệm về đột biến thực nghiệm ở lúa
mỳ và lúa mạch đã xác nhận điều này.
Người ta giả thiết rằng, ở trạng thái dị
hợp tử thì hai allele hoàn thành một số
chức năng khác nhau và bổ sung cho
nhau. Bởi vậy, khi có hiện tượng đa
allele thì tính siêu trội chỉ xuất hiện ở
những cặp allele rất khác nhau. Trong