Bài giảng môn học Nguyên lý và phương pháp chọn giống cây trồng: Chương 7 - TS. Trần Văn Quang

7/18/15

Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam

/>7.1. ĐẶC ĐIỂM VÀ DI TRUYỀN NHÓM CÂY TỰ THỤ PHẤN
Cây tự thụ phấn là phấn của cơ quan sinh sản đực chuyển đến cơ
quan sinh sản cái trong cùng một hoa của cùng một cây.
Hiện tƣợng tự thụ phấn có xu hƣớng giảm dị hợp và tăng đồng
hợp qua các thế hệ.

Chƣơng 7
CHỌN GIỐNG Ở CÂY TỰ THỤ PHẤN

Những loài cây trồng quan trọng trong nhóm cây tự thụ phấn
gồm:
 Cây họ hịa thảo (Poaceae) nhƣ lúa mỳ (Triticum L.), lúa mạch (Hordeum
vulgare L.), lúa trồng châu Á (Oryza sativa L.).
 Các cây họ cà (Solanaceae) nhƣ cà chua (Lycopersicon esculentum Mill.),
cà pháo và cà tím (Solanum melongena L.), ớt cay, ớt ngọt (Capsicum
annum L.).
 Các cây rau họ đậu (Fabaceae) nhƣ: đậu tƣơng (Glycine max), đậu đũa
(dolichos sinensis L.), cô ve leo (Phaseolus sp L.), đậu vàng (Phaseolus
vulgaris L.), lạc (Arachis hypogae L.), đậu Hà Lan (Pisum sativum).
 Cây thuộc họ hoa cúc (Asteraceae) là rau xà lách (Lactura sativa car
capinata L.), rau diếp (Lactuca sativa secalina Alef), Đay (Corchorus
capsularis), cam quýt (Citrus), đào (Prunus persica) thuộc nhóm này.

7.1.2. Động thái di truyền trong quần thể cây tự thụ phấn
Bảng 7.1. Tỉ lệ đồng hợp qua các thế hệ ở cây tự thụ phấn

7.1.1. Đặc điểm cây tự thụ phấn

Cây tự thụ phấn có đặc điểm cấu tạo và tập tính nở hoa phù hợp
với sự tự thụ phấn nhƣ: hoa lƣỡng tính, nhị đực và nhụy cái trong

cùng một hoa, nhị và nhụy chín cùng thời điểm, nhị và nhụy đƣợc
bảo vệ kín bằng các cơ quan khác của hoa ngăn cản thụ phấn
ngồi, hoa nhỏ và ít có màu sắc, mùi vị.
Tự thụ phấn phân làm hai loại:
•Thụ phấn ngậm (Cleistogamy): Quá trình thụ phấn diễn ra trong hoa
chƣa nở, do đó bảo đảm tự thụ phấn hồn tồn.
•Thụ phấn mở (Chasmogamy): Ở những lồi cây có phƣơng thức thụ phấn
này hoa chỉ nở sau khi thụ phấn đã hoàn thành.

7.1.3. Các loại giống cây tự thụ phấn
Trên cơ sở mục tiêu chọn tạo giống, phƣơng pháp tạo giống, thế
hệ sử dụng và ƣu thế của giống chia thành 2 nhóm giống là:

Kiểu gen
Thế hệ
0
1
2
3
4
5
...
10
n

Cá thể
dị hợp

tử

AA

Aa

aa

1/4
3/8
7/16
15/32
31/64

1
2/4
2/8
2/16
2/32
2/64

1/4
3/8
7/16
15/32
31/64

1023/2048

2/2048

(2n

-1)/

2n+1

1
1/2
1/4
1/8
1/16
1/32

1023/2048 1/1024

2/2n+1

(2n

-1)/
2n+1

=1/2n

Tỉ lệ cá
thể đồng
hợp tử
(%)
0,0

50,0
75,0
87,5
93,8
96,9
99,9

1/2n

7.1.4. Các bƣớc trong chọn tạo giống cây tự thụ phấn
Bƣớc

Nội dung

1

Thu thập nguồn vật liệu di truyền

2

Tạo biến dị di truyền

Giống thuần
Giống ƣu thế lai




+

Giống thuần có hai loại giống chủ yếu là:
Giống bắt nguồn từ một cây
Giống bắt nguồn từ tập hợp các cây
Giống bắt nguồn từ một cây là giống chọn lọc từng cây hoặc chọn
lọc trực tiếp biến dị cá biệt của quần thể. Các giống bắt nguồn từ
một cây quần thể đồng hợp tử và đồng nhất.
Giống bắt nguồn từ một tập hợp các cây có thể đồng nhất, nhƣng
mỗi cá thể trong quần thể có những kiểu gen khác nhau, có thể do
nhận phấn ngồi từ cây khác (rất nhỏ), dị hợp có thể xuất hiện ở
các thế hệ sau.

3

Chọn lọc

4

Đánh giá

5

Khảo nghiệm

6

Công nhận giống mới

Lai
Đột biến, đa bội
Chuyển gen

Công nghệ tế bào

1


Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam

7/18/15

7.2. PHƢƠNG PHÁP CHỌN LỌC GIỐNG THUẦN Ở CÂY TỰ THỤ PHẤN

7.2.1. Chọn lọc cải tiến và duy trì quần thể

a) Chọn lọc hỗn hợp (Mass selection)
Ứng dụng của chọn lọc hỗn hợp:
i.Duy trì độ thuần quần thể của kiểu gen hiện có;
ii.Chọn lọc các dịng thích nghi với điều kiện mơi trƣờng khi nhập
giống mới từ nơi khác đến địa phƣơng;
iii.Chọn dòng kháng bệnh từ quần thể hiện có;
iv.Chọn biến dị tạo thành giống mới

Hình 7.2. Chọn lọc hỗn hợp cải tiến quần thể

(Nguồn George Acquaah, 2007)

b) Chọn lọc dịng thuần (Pure-line selection)

Hình 7.3. Chọn lọc hỗn hợp duy trì quần thể
(Nguồn George Acquaah, 2007)

Hình 7.4. Phát triển dịng thuần theo lý thuyết của Johannsen

(Nguồn George Acquaah, 2007)

Các bƣớc chọn lọc
Năm/vụ

Kỹ thuật

1

Thu nhận quần thể biến dị (giống bản địa, quần thể phân
ly, giống giới thiệu thử nghiệm, trồng, chọn lọc và thu
hoặc những cá thể có tính trạng mong muốn)

2

Trồng các cây chọn lọc vụ trƣớc thành các hàng con cái,
khử bỏ các cây khác dạng, thu hoạch, đây là thí nghiệm
dịng

3-6

Thí nghiệm so sánh năng suất sơ bộ (preliminary yield
trials) có đối chứng phù hợp

7 - 10

Thí nghiệm so sánh năng suất cơ bản (Advanced yield
trail), thí nghiệm đa mơi trƣờng, phóng thích dịng có

năng suất cao nhất thành giống mới

Hình 7.5. Các bƣớc tổng quát chọn tạo dòng thuần
(Nguồn George Acquaah, 2007)

2


Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam

7/18/15

7.2.2. Chọn lọc các thế hệ phân ly sau lai

Ƣu điểm:

a) Chọn lọc phả hệ (Pedigree method)

Có thể kiểm tra đƣợc đặc tính di truyền của từng cá thể qua các thế
hệ, vì vậy phƣơng pháp này có hiệu quả để tạo ra giống mới.

Phƣơng pháp chọn lọc cá thể ở quần thể phân ly là phƣơng pháp
đƣợc áp dụng rộng rãi trong chọn tạo giống cây trồng.

Đối với các tính trạng, đặc tính có lợi cho con ngƣời (hàm lƣợng
protein, lipit, đƣờng... trong hạt) nhƣng khơng có lợi cho sinh vật thì
phƣơng pháp này có hiệu quả.

Điểm khác nhau cơ bản của chọn lọc phả hệ và chọn lọc hỗn hợp
hay chọn lọc dòng thuần là lai để tạo biến dị tái tổ hợp và chọn lọc

sau khi lai.

Khuyết điểm:

Những bƣớc và kỹ thuật cơ bản của chọn lọc phả hệ là thiết lập
quần thể cơ bản bằng chọn lọc bố mẹ để lai, trồng và chọn lọc con
cái.

Phƣơng pháp chọn lọc phức tạp, tốn kém, thời gian chọn giống kéo
dài, trong trƣờng hợp giống đƣợc chọn có hệ số nhân thấp.

Số lƣợng cá thể chọn ở mỗi thế hệ phụ thuộc vào nguồn nhân lực
và cơ sở vật chất của nhà chọn giống.

Các bƣớc của phƣơng pháp
Năm/vụ
1
2

Thế hệ
Hoạt động
P1 x P2 Chọn bố mẹ, lai từ 20-200 cặp
Trồng 50-100 cây F1, loại bỏ cây không phải là cây lai, cây không mong
F1
muốn, cây nhiễm bệnh. Thu riêng từng cây để trồng thành dòng ở vụ 3
(F2)

3

F2

Các cá thể thu đƣợc ở F1 trồng thành hàng ở F2 (2.000-5.000 cây). Chọn
các cây mong muốn thu riêng để gieo thành dòng ở vụ 4 (F3).

4

F3

Hạt F2 gieo thành hàng ở F3, tạo thành các gia đình, chọn gia đình tốt,
trong gia đình chọn dịng tốt, trong dòng chọn các cây tốt (khoảng 3-5
cây) thu riêng tạo lập dịng và gia đình ở thế hệ tiếp theo

5

F4

6

F5

 Tiếp tục chọn lọc nhƣ F3
 Những dòng nhận biết đã thuần đƣa sang thí nghiệm đánh giá năng
suất sơ bộ ở vụ hoặc năm thứ 6, thí nghiệm khơng lặp lại và khơng có
đối chứng
 Tiếp tục chọn lọc nhƣ F4
 Những dòng đánh giá tốt ở PYT đƣa sang thí nghiệm so sánh năng
suất, có lặp lại và đối chứng.

7
8

9

F6
F7
F8

10-11

F9-F10

Tiếp tục thực hiện nhƣ F5
Tiếp tục thực hiện nhƣ F6
Tiếp tục thực hiện nhƣ F7, thí nghiệm so sánh năng suất ở một số địa
phƣơng), xác định dòng triển vọng
Nhân đủ lƣợng hạt, khảo nghiệm, khu vực hóa và cơng nhận giống mới

Hình 7.6. Các bước và kỹ thuật chọn lọc phả hệ ở cây tự thụ phấn

b) Phƣơng pháp chọn lọc phả hệ gián đoạn

Ƣu điểm:
Những kiểu gen nào kém bị loại bỏ trƣớc khi các dòng tự phối.
Sự chọn lọc ở các thế hệ đều có sự tham gia tạo thuận lợi để các
biến dị di truyền xuất hiện.
Mối quan hệ giữa các dòng và môi trƣờng sẽ đƣợc biểu hiện ra.

Nhƣợc điểm:
Không thể dùng môi trƣờng, nơi xảy ra các biến dị mà biết đƣợc
các tính trạng khơng biểu hiện ra.
u cầu đất đai và lao động tốn kém hơn.

Hình 7.7. Sơ đồ chọn
lọc phả hệ gián đoạn

3


7/18/15

Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam

c) Phƣơng pháp chọn lọc phả hệ dựa vào marker phân tử

d) Chọn lọc trồng dồn (Bulk method)

Hình 7.9.
Sơ đồ chọn
lọc trồng
dồn

Hình 7.8. Sơ đồ chọn lọc phả hệ những thế hệ đầu dựa vào marker
phân tử ở lúa

Các bƣớc tiến hành
Năm/vụ
1
2

3

Thế hệ
Hoạt động
P1 x P2 Chọn bố mẹ và lai
F1
Trồng con lai F1 của các tổ hợp lai, mỗi tổ hợp lai 50100 cây F1, khử bỏ cây không phải là cây lai, thu hoạch
hỗn hợp hạt trồng ở vụ 3 (F2)
F2

Hạt hợp F1 của mỗi tổ hợp lai (vụ 2) trồng khoảng
2.000 - 3.000 cây F2, thu hoạch hỗn hợp gieo trồng vụ
tiếp theo.

4-6

F3 – F5 Tiếp tục chọn lọc nhƣ vụ 3 (F 2), đến F5 trồng 3.000 đến
5.000 cây, chọn các cây ƣu tú khoảng 10% (300-500
cây) thu riêng tạo dòng ở F6

7

F6

Trồng các dòng thu đƣợc ở F5, chọn lọc khoảng 10%
(30-50 cây) đƣa sáng thí nghiệm so sánh năng suất sơ
bộ ở vụ 8 (F7)

8
9-11

F7

F8-F10

Thí nghiệm so sánh năng suất sơ bộ
Thí nghiệm so sánh năng suất, lạp lại, có đối chứng nhƣ
phƣơng pháp phả hệ

e) Chọn lọc một hạt đời sau (Single-seed descent)

Ƣu điểm:
Có thể gieo trồng đƣợc nhiều tổ hợp lai.
Đỡ cơng chi phí cho việc quan sát và chọn lọc từ F2 - F5.

Nhƣợc điểm:
Có thể mất một số kiểu gen mong muốn trong quá trình trồng
dồn đặc biệt với tính trạng có lợi cho con ngƣời nhƣng khơng có lợi
cho sinh vật nhƣ: kiểu gen thấp cây, chín sớm...

f) Chọn giống bằng lai trở lại (Backcross breeding)

Hình 7.10.
Sơ đồ chọn
lọc một hạt
đời sau

Hình 7.11. Sơ
đồ các bƣớc lai
lại chuyển gen
trội tạo giống
kháng bệnh

4


Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam

7/18/15

Ƣu điểm của phƣơng pháp:
Phƣơng pháp giảm đƣợc số thí nghiệm đồng ruộng, khi tạo thành
giống mới đã thích nghi với mơi trƣờng mục tiêu
Lai trở lại có thể lặp lại, nếu sử giống cùng bố mẹ, giống lai lại có
thể tạo trở lại
Rất hữu ích để chuyển những gen đặc thù
Có thể áp dụng cả ở cây tự thụ phấn và cây giao phấn.

Hạn chế của phƣơng pháp:
Phƣơng pháp không hiệu quả để chuyển tính trạng số lƣợng, tính
trạng cần có hệ số di truyền cao và có thể nhận biết ở mỗi thế hệ
Có sự liên kết tính trạng mục tiêu với tính trạng khơng phù hợp
ngăn cản cải tiến giống
Chuyển tính trạng lặn mất nhiều thời gian hơn.
Hình 7.12. Sơ đồ lai trở lại chuyển gen lặn

g) Lai lại cải biên (Modifications)
- Lai lại hai chiều
Bảng 7.3. Nguyên lý lai trở lại hai chiều với bố và mẹ
Cặp lai

Thế hệ

Tỉ lệ di truyền
A:B

A x B

F1

50:50

F1 x A

BC1

75 : 25

BC1 x B

CBC2

37,5 : 62,5

CBC2 x A

CBC3

68,8 : 31,3

CBC3 x B

CBC4

34,4 : 65,6

CBC4 x A

CBC5

67,2 : 32,8

- Lai lại phối hợp với QTL (Advanced backcross QTLs), đã đƣợc trình
bày trong chƣơng 5

5