LAI GIỐNG
37 Chương 3: LAI GIỐNG I KHÁI NI M VÀ Ý NGHƾA I.1 Khái ni m Lai ph ơng pháp nhằm kết hợp đặc tr ng, đặc tính b mẹ vào thể mới, ph ơng pháp quan trọng để tái tổ hợp kiểu gen b mẹ nhằm tạo tổ hợp mới, từ chọn lựa, bồi d ỡng để tạo gi ng Theo Darwin, lai giao ph i loài (species) khác loài phụ khác (subspecies) Những ng i theo tr ng phái Mendel - Morgan cho lai gi ng ph ơng tiện để tạo nên tổ hợp mới, giao ph i hai thể có kiểu gen khác nhau, cịn giao ph i hai thể khác hệ hệ tự ph i khơng phải lai kiểu gen thể tham gia lai đồng mặt di truyền, kiểu gen thể không thay đổi so với b mẹ Chỉ có lúc có kết hợp gi â tế bào sinh dục có kiểu gen khác gọi lai Hai tế bào thể kết hợp với nhau, khơng có trao đổi vật chất di truyền nhân khơng có xếp lại gen nhiễm sắc thể nên không tạo thể lai Học phái Mendel - Morgan công nhận có gi ng lai hữu tính mà khơng cơng nhận có gi ng lai vơ tính Trên quan điểm sinh lý học tr ng phái Mitsurin cho rằng: lai đồng hóa lẫn tế bào sinh dục tế bào sinh d ỡng thể có tính di truyền khác Thực chất q trình đồng hố lẫn tế bào sinh sản lai hữu tính tế bào sinh d ỡng lai vô tính Học phái Mitsurin cơng nhận có lai hữu tính lai vơ tính Ngày nhiều t ợng di truyền đ ợc khám phá, đặc biệt t ợng di truyền tế bào chất, làm sáng t thêm s lý luận lai vơ tính Vai trị tế bào chát thể mẹ việc hình thành đặc tính di truyền thể lai đ ợc xác định Vai trị ghép vơ tính việc khắc phục khó khăn lai xa ví dụ làm sáng t khả làm biến đổi đặc tính di truyền lai vơ tính Trong thực tế Mitsurin ng i theo học phái ông tạo đ ợc nhiều ăn tiếng cho n ớc Nga ph ơng pháp ghép Măngto Những năm gần lai tế bào trần công nghệ chuyển gen đạt đ ợc thành tựu đáng kể, tạo triển vọng lai xa lần khẳng định vị trí lai vơ tính cơng tác chọn tạo gi ng trồng Vậy lai dùng hai thể có tính di truyền khác cho giao phối với hay ghép với để tạo thành thể lai Một cách tiếp cận khác hiểu: lai giống giao phối hai hay nhiều dạng bố mẹ có tính di truyền khác để tạo biến dị tổ hợp Nh kết hợp đ ợc đặc tính di truyền b mẹ nên lai có đặc tr ng, đặc tính phong phú b mẹ Nghiên cứu lai ng i ta thấy lai hữu tính hay lai vơ tính xuất u lai Có nghĩa lai có đăc tr ng, đặc tính t t hẳn b mẹ Tuy nhiên, u lai lai hữu tính có khác u lai lai vơ tính mức độ th i gian 38 xuất u lai lai hữu tính th ng cao lai vơ tính u lai lai hữu tính th ng xuất F1, lúc lai vơ tính th ng xuất F0 u lai lai vơ tính thấp lai hữu tính nh ng lại giữ đ ợc lâu bền Cây lai hữu tính th ng mang tính di truyền hỗn hợp cịn lai vơ tính th ng mang tính di truyền dung hợp Trong lai ng i ta ký hiệu thành phần nh sau: Dạng làm mẹ (cây nhận phấn) th ng đ ợc viết tr ớc phép lai Dạng làm b (cây cho phấn) th ng đ ợc viết sau phép lai x: phép lai (ví du:û A lai với B viết A x B, A mẹ, B b ) Hạt đ ợc hình thành thể mẹ F0 Gieo hạt F0 đ ợc F1 (thế hệ lai) F1 tự ph i → F2; F2 tự ph i → F3; v.v Trong lai vơ tính mang cành ghép, mắt ghép gọi g c ghép; cành mắt dùng để ghép lên g c ghép gọi cành ghép hay mắt ghép Khi lai tuỳ theo huyết th ng điều kiện gần, xa địa lý sinh thái b mẹ mà phân biệt lai gần lai xa Lai gần lai hai b mẹ khác nh ng loài Lai xa lai hai b mẹ khác loài, khác dạng hình sinh thái có điều kiện địa lý sinh thái khác Lai có hai mục đích: thứ tạo nguồn vật liệu có nguồn biến dị tổ hợp phong phú phục vụ cho việc tiếp tục chọn lọc để tạo gi ng mới, thứ hai sản xuất hạt lai F1 I.2 Đặc điểm lai Cây lai th ng có đặc điểm sau: - Do kết hợp đặc tr ng đặc tính b mẹ nên lai có tính di truyền giao động phức tạp Trong điều kiện định chúng phát triển đặc tr ng đặc tính t t b mẹ hai bên b mẹ - Cây lai có khả biến dị lớn điều kiện phát dục định, gi ng b , gi ng mẹ, mang đặc điểm trung gian khác hẳn b mẹ - Có sức s ng kh e, khả thích ứng rộng, khả đồng hóa cao nhân t mơi tr ng, cho suất cao, phẩm chất t t ch ng chịu kh e Hiện tựơng gọi u lai th - Tuy nhiên, mẫn cảm cao với môi tr ng biến dị không ngừng nên lai ng thối hóa nhanh, cần phải chọn lựa bồi d ỡng th ng xuyên I.3 Ý nghƿa lai giống Lai gi ng ph ơng pháp bản, có hiệu quả, chắn, chủ động, định h ớng đ ợc đ ợc sử dụng rộng rãi để tạo gi ng Lai ph ơng pháp để tạo biến dị tổ hợp phục vụ cho chọn lọc Nh lai gi ng mà ph i hợp đ ợc đặc tr ng đặc tính có lợi dạng b mẹ vào lai B mẹ truyền cho lai gen chúng kết quáï trình tái tổ hợp mà nhiều kiểu gen đ ợc tạo ra, sau t ơng tác với môi tr ng tạo nên kiểu hình có ích cho 39 chọn gi ng Ví dụ: kiểu thâm canh, kiểu lý t ng lúa, dạng bất dục đực chức di truyền nhân cảm ứng với môi tr ng TGMS lúa, dạng thân rẻ quạt mía, hàm l ợng dầu siêu cao h ớng d ơng, Kiểu vòi nhuỵ siêu dài bông, cà chua v.v Lai gi ng m khả sáng tạo chọn lọc, thúc đẩy q trình tiến hóa sinh vật Một hiệu ứng đặc biệt nhận đ ợc lai gi ng hiệu ứng u lai biểu hệ F1 Nh hiệu ứng mà ph ơng pháp tạo gi ng u lai đ i nhiều gi ng trồng suất siêu cao đ ợc tạo ngơ, lúa, củ cải đ ng, mía, khoai lang Ngày nay, nhiều gi ng đ ợc tạo ph ơng pháp khác nh ng gi ng lai chiếm tỷ lệ lớn Gi ng lai đóng góp lớn việc nâng cao suất sản l ợng nông nghiệp II NH NG TÁC Đ NG DI TRUY N KHI LAI - Hiện tượng tái tổ hợp gen phân ly lai biến đổi di truyền dẫn đến phát sinh vơ s kiểu gen kiểu hình Đây s cho chọn gi ng - Hiện tượng gen liên kết có tác động có lợi tác động bất lợi cho chọn gi ng Sự liên kết chặt chẻ gen có lợi gen bất lợi tr ngại lớn chọn gi ng - Sự tác động qua lại gen khác locus lai đ a đến kết khác Do tác động lai xuất đặc tính khơng có b , mẹ có mức biểu gia tăng hay giảm tính trạng theo h ớng momg mu n hay không mong mu n đ i với mục tiêu chọn gi ng Về mặt hóa sinh biểu t ơng tác gen khác locus th ng alen locus kiểm soát trình tổng hợp chất chất đ i với trình khác alen locus khác kiểm sốt - Quan hệ kiểu hình, kiểu gen mơi trường Gen khơng tác động trực tiếp lên tính trạng mà thơng qua chuỗi phản ứng hóa sinh gen kiểm sốt chịu ảnh h ng gen khác nh điều kiện ngoại cảnh Tác động gen th ng chịu ảnh h ng nhiều kiểu gen chung mơi tr ng Mặt khác gen th ng có tác động nhiều mặt (tính đa hiệu gen) Do gen đồng th i tác động có lợi có hại III LAI G N III.1 Các nguyên tắc chọn cặp bố mẹ Lai gi ng trình phức tạp việc tạo dạng s phát triển kiểu gen điều kiện môi tr ng Chọn b mẹ để lai định phần lớn thành cơng q trình chọn tạo gi ng Đây cơng việc khó khăn, phức tạp q trình tạo gi ng Chọn đ ợc b mẹ để thoả mãn yêu cầu đặt s để tạo biến dị tổ hợp mong mu n, đảm bảo cho chọn lọc thành công Qua đúc kết kinh nghiệm thành tựu nhà chọn gi ng giới, dựa vào lý luận di truyền học ng i ta đề nguyên tắc để chọn cặp b mẹ lai Các nguyên tắc là: o Nguyên tắc khác kiểu sinh thái địa lý o Nguyên tắc khác yếu t cấu thành suất suất o Nguyên tắc khác th i gian giai đoạn sinh tr ng phát triển 40 o Nguyên tắc khác tính ch ng chịu sâu bệnh o Nguyên tắc bổ sung tính trạng cần thiết III.1.1 Nguyên tắc khác v kiểu sinh thái địa lý Kiểu hình thực vật kết t ơng tác kiểu gen môi t ng Bất trồng trái đất có nhiều gi ng dạng đ ợc hình thành điều kiện sinh thái địa lý khác Ví dụ: vùng ôn đới xuất phổ biến dạng lúa thuộc loài phụ Japonica chịu lạnh, ng ợc lại vùng Đông Nam châu Á nhiệt đới phổ biến lại loại hình Indica nhiệt đới chịu nóng; lồi phụ Indica song đ ợc hình thành điều kiện sinh thái địa lý khác mà xuất nhiều dạng khác nhau: vùng Đồng Tháp M i có lúa thơm cao cây, Tây Nguyên có lúa cạn chịu hạn, vùng đồng Bắc có lúa mùa, lúa chiêm Thực chất nguyên tắc chọn cặp b mẹ theo loại hình sinh thái địa lý chỗ liên kết đặc tr ng, đặc tính dạng, gi ng xa địa lý, sinh thái vào gi ng Giá trị kiểu sinh thái địa lý đ ợc xác định chỗ chúng có chất di truyền khác chỗ chúng xa địa d Sự khác biệt mặt di truyền đ ợc biểu bên đặc tr ng, đặc tính nh chịu hạn, chịu úng, chịu mặn, chịu rét, chịu nóng, th i gian sinh tr ng ngắn, dài Việc chọn b mẹ xa địa lý nhằm tổ hợp đ ợc gen kiểm tra tính trạng khác nhau, kết lai gi ng chắn vật liệu cung cấp cho chọn lọc phong phú hơn, xác suất chọn đ ợc gi ng t t, thích nghi với điều kiện sinh thái địa ph ơng cao Nhiều nghiên cứu cho thấy để tạo gi ng suất cao, thích ứng t t cho vùng lai gi ng địa ph ơng vùng với gi ng nhập nội có suất cao dễ đạt kết Việc chọn b mẹ theo nguyên tắc đ ợc ứng dụng nhiều tạo gi ng có khả ch ng chịu khả thích ứng với điều kỉện mơi tr ng Điển hình phải kể đến thành công Michurin tạo gi ng táo chịu lạnh cho miền Bắc n ớc Nga nh Candin - Kitaica, Benflo - Kitaica, gi ng mận chịu giá rét Việt nam gi ng lúa NN1 (gi ng lúa chọn tạo đầu tiên) Giáo s Nơng học L ơng Đình Của tạo s lai gi ng Ba Thắc Nam với Buncô Nhật Ph ơng pháp chọn b mẹ để lai theo nguyên tắc địa lý sinh thái ph ơng pháp chọn tạo gi ng đại Thành cơng ph ơng pháp phụ thuộc hàng loạt điều kiện: phải có s l ợng lớn kiểu dạng hình sinh thái, có ph ơng pháp cách lai thích hợp, phải thực s l ợng lớn tổ hợp lai, phải có ph ơng pháp lựa chọn cá thể chặt chẽ từ hỗn hợp lai III.1.2 Nguyên tắc khác v y u tố c u thành su t su t Các yếu t cấu thành suất tính trạng s l ợng Các tính trạng hầu hết hệ th ng đa gen định Nếu xét suất trồng suất đơn vị diện tích suất cá thể s cá thể đơn vị diện tích định Năng suất cá thể cao trồng đ ợc nhiều cá thể đơn vị diện tích mục tiêu phấn đấu nhà chọn tạo gi ng 41 Năng suất cá thể đ ợc tạo nên b i yếu t cấu thành suất Ví dụ: nhóm c c s hữu hiệu ( ngô s bắp hữu hiệu), s hạt chắc/bông kh i l ợng 1000 hạt c c có bơng ng i ta cịn ý đến s gié/bông, ngô s hàng hạt/bắp Khi chọn b mẹ nhằm nâng cao suất lai b mẹ phải có khác yếu t cấu thành suất Sự khác cần phải có khả bổ sung cho nhau, ph i hợp với để tạo gi ng hoàn chỉnh Phải xác định suất cao hay thấp gi ng phụ thuộc vào thành phần yếu t tạo thành suất Nhiều nghiên cứu thấy yếu t cấu thành suất di truyền t ơng đ i độc lập với Vì có khả kết hợp vào gi ng lai thành phần suất t t b mẹ Nhà chọn tạo gi ng ng i Nga Pixarep ng i ứng dụng nguyên tắc thành công việc tạo gi ng lúa mì chín sớm, suất cao lai hai gi ng chín sớm có yếu t cấu thành suất t t khác để bổ sung cho (xem bảng 3.1.) Bảng 3.1 So sánh y u tố c u thành NS giống lúa mì lai GDS24 với bố mẹ Gi ng TGST S hạt/bông P1000 hạt Năng suất (ngày) (hạt) (gam) (tạ/ha) Nôvinca 99 29,0 32,0 16,5 13 gamma - Bêta 98 44,4 28,8 14,8 Gi ng lai GDS 24 99 40,1 30,0 20,5 S liệu bảng 3.1 cho thấy gi ng lai có suất cao hẳn b mẹ tổng hợp đ ợc yếu t hạt nhiều gi ng 13-Gamma-Bêta yếu t kh i l ợng hạt lớn Nôvinca Pixarep nhận thấy với việc dựa vào yếu t cấu thành suất cần ý đến đặc tr ng đặc tính khác có ảnh h ng đến suất nh tính ch ng đổ, ch ng hạn, ch ng sâu bệnh Một ví dụ khác kết chọn tạo gi ng lúa Sinha Benejee (1985) tổ hợp lai Vijaya x ASD1 (xem bảng 3.2.) Bảng 3.2 So sánh y u tố c u thành su t giống lúa lai với bố mẹ Gi ng S nhánh hữu S hạt P1000 hạt Năng suất cá hiệu/khóm chắc/bơng (gam) thể (g/khóm) Vijaya 120 25 12 ASD1 80 25 12 Vijaya x ASD1 120 25 18 Bảng 3.2 cho thấy: tác giả chọn tạo đ ợc dạng có suất cao hẳn b mẹ từ việc lai hai dạng b mẹ có suất cá thể nh (12 gam/khóm) nh ng có yếu t cấu thành suất khác III.1.3 Nguyên tắc khác v thời gian giai đoạn sinh trưởng phát triển Do nhu cầu sản xuất mà đòi h i phải tạo gi ng có th i gian sinh tr ng khác từ ngắn ngày, trung bình đến dài ngày Để tăng vụ tránh điều kiện th i tiết bất lợi gây thiệt hại cho mùa màng, cần có gi ng ngắn ngày đến cực ngắn, song suất chất l ợng đạt yêu cầu Ngày nhà chọn tạo gi ng tạo đ ợc nhiều gi ng ngắn ngày cực ngắn đáp ứng cho vùng có điều kiện tăng vụ vùng có th i kỳ an 42 tồn cho sinh tr ng phát triển ngắn ngắn nh vùng núi m a, vùng Trung hay bị hạn hán miền Th i gian sinh tr ng (TGST) đặc tính di truyền tổng hợp th i gian giai đoạn sinh tr ng hợp thành đ ợc tính từ gieo đến chín hồn tồn Để phát huy t i đa tự tổ hợp kiểu gen định pha sinh tr ng trồng nhằm tạo gi ng có TGST theo ý mu n b mẹ dùng phép lai cần có cấu trúc th i gian giai đoạn sinh tr ng khác Khi nghiên cứu vật liệu kh i đầu nguồn gen cần có quan sát tỷ mỉ th i gian hoàn thành giai đoạn sinh tr ng T ơng tự nh nguyên tắc khác yếu t tạo thành suất, ng i ta lai gi ng có TGST ngắn từ hai dạng b mẹ có TGST giai đoạn sinh tr ng làm nên TGST b mẹ khác III.1.4 Nguyên tắc khác v tính chống chịu sâu b nh Cây trồng v n có tính ch ng chịu sâu bệnh nh thừa h ng tính di truyền tổ tiên chúng, song tính ch ng chịu yếu nhiều có tác động nhiều yếu t trình canh tác ng i Chọn tạo gi ng vừa có suất cao, vừa ch ng chịu t t với loài sâu bệnh gây hại mục tiêu quan trọng ch ơng trình tạo gi ng Một loại bệnh tác nhân gây bệnh, nh ng tác nhân có nhiều nịi sinh lý khác nhau, nịi sinh lý phát sinh gây hại điều kiện sinh thái định Các nịi sinh lý chúng khơng khác hình thái nh ng khác lựa chọn ký chủ chuyên hoá sinh lý Vì gi ng hồn tồn kháng bệnh vùng nh ng chuyển sang vùng khác lại bị nhiễm bệnh Một gi ng trồng có khả thích ứng rộng cần có phổ kháng sâu bệnh rộng, lúc ch ng đ ợc nhiều nòi sinh lý khác Khả kháng bệnh gi ng trồng có hai loại tính kháng dọc tính kháng ngang Tính kháng dọc phản ứng kháng khác gi ng với nòi sinh lý, nghĩa khả kháng gi ng với nòi sinh lý nh ng bị cảm nhiễm với nòi sinh lý khác Xét mặt di truyền tính kháng dọc đồng nghĩa với tính kháng đơn gen Tính kháng ngang khả kháng gi ng khơng đặc thù theo nịi mà phản ứng t ơng đ ơng với tất nịi đ ợc kiểm sốt với nhiều gen (đa gen) Mu n tạo gi ng ch ng bệnh chọn b mẹ để lai nên chọn vật liệu có kiểu kháng bệnh khác mức độ ch ng bệnh khác Ví dụ : gi ng lúa CR203 gi ng kháng rầy với biotyp nên đ ợc trồng nhiều vùng khác từ vĩ tuyến 17 tr ra; gi ng lúa 325 kháng bệnh đạo ôn tổng hợp, gi ng lúa nếp trồng phổ biến vụ Xuân Các gi ng lúa đ ợc tạo nh phép lai dạng b mẹ có tính kháng rầy nâu đạo ôn khác Ngày di truyền đại đạt đ ợc thành tựu xuất sắc, nhà chọn tạo gi ng xác định đ ợc dạng trồng dại mang gen ch ng sâu bệnh hại khác Để tạo gi ng suất cao, ch ng bệnh kh e nhà chọn tạo gi ng lai gi ng suất cao, ch ng bệnh yếu với gi ng suất thấp ch ng bệnh t t (thậm chí dại) theo cách lai tr lại nhiều lần Thành công công nghệ chuyển gen m khả to lớn cho việc tạo gi ng có khả ch ng sâu bệnh t t nh ng cho suất cao, phẩm chất t t từ việc chuyển gen có khả kháng sâu bệnh vào cho gi ng 43 III.1.5 Nguyên tắc bổ sung tính trạng c n thi t Gi ng trồng sản phẩm trình lao động lâu dài liên tục ng i Một gi ng trồng t t đ ợc ng i nhân rộng nhiều vùng địa lý khác Nh trình mà gi ng t t đ ợc tạo khơng cịn bó hẹp n ớc Nhập nội gi ng trồng có tính trạng t t ph ơng pháp nhanh để đ a gi ng vào sản xuất nhiều vùng Tuy nhiên gi ng trồng tạo di chuyển từ vùng sinh thái đến vùng sinh thái khác t khiếm khuyết thiếu s tính trạng quan trọng nh chịu rét, ch ng đổ không t t, chất l ợng ch a cao v.v Trên tổng thể gi ng đ ợc tạo theo ph ơng pháp tạo gi ng đại kiểu gen t t, chúng cịn thiếu s tính trạng mà đ ợc bổ sung gi ng hồn chỉnh Trong q trình thực ngun tắc bổ sung tính trạng cần thiết th dùng ph ơng pháp lai tr lại ng ng i ta III.2 Các phương pháp lai Trong trình chọn tạo gi ng tuỳ theo kết cần đạt mà thực ph ơng pháp lai khác Các ph ơng pháp lai theo tham gia b mẹ mà phân thành lai lần lai nhiều lần Trong tr ng hợp đầu công tác chọn lọc đ ợc tiến hành quần thể lai, tr ng hợp thứ hai lai đ ợc sử dụng để lai thêm với dạng khác lai lặp lại với b mẹ theo hệ th ng ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Các phương pháp lai ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ ↓ ↓ M tl n Nhi u l n - Lai đơn - Lai tr lại - Lai thuận nghịch - Lai hồi quy - Lai đỉnh - Lai nhiều bậc - Lai Luân phiên - Lai nhiều b mẹ III.2.1 Lai m t l n (1) Lai đơn giản: Trong ph ơng pháp lai đơn có tham gia b mẹ tiến hành lần Đây phép lai đ ợc sử dụng rộng rãi b mẹ đ ợc nghiên cứu tỉ mỉ thơng qua tính trạng Ng i ta tiến hành phép lai b mẹ có tính trạng bổ sung Có thể lai gi ng loài khác loài Nếu ký hiệu dạng b mẹ A, B, C, D, E, F cơng thức lai đơn giản có tr ng hợp nh sau: (1) Nếu có b mẹ cơng thức lai là: A x B; C x D (2) Nếu gi ng làm mẹ gi ng khác làm b cơng thức lai là: A x (B+C+D+E+ ) (3) Nếu cho thụ phấn tự gi ng với công thức lai (A x B x C x D x E x ) Các công thức (2) (3) th ng đ ợc áp dụng để tạo quần thể giao phấn để tổng hợp nhiều tính trạng nhiều gi ng vào tổ hợp lai tạo quần thể lai có di truyền rộng nhằm nâng cao hiệu chọn lọc 44 (2) Lai thuận nghịch: Khi lai thuận nghịch dạng phép lai đ ợc làm b làm mẹ Công thức: A x B B x A Nếu xét di truyền nhân kết lai thuận lai nghịch nh Nếu xét di truyền tế bào chất kết lai thuận lai nghịch khác Mục đích lai thuận nghịch xác định dạng làm mẹ, dạng làm b lai t t Phép lai đặc biệt quan trọng lai xa, lai thuận lai nghịch lai xa Trong chọn tạo gi ng cách lai thuận nghịch đ ợc áp dụng tr ng hợp sau đây: Khi tính di truyền đặc tr ng, đặc tính liên quan đến tế bào chất ; Khi khả kết hạt phụ thuộc vào cách lấy cặp để làm mẹ Hình 3.1: Sơ đồ lai thuận nghịch (3) Lai đỉnh (Top cross): Lai đỉnh th ng sử dụng để xác định khả kết hợp chung nhằm loại b dịng, gi ng khơng có khả kết hợp t t Các dòng, gi ng đem lai thử đ ợc dùng làm b lai với mẹ dạng thử (Tester) có phổ di truyền rộng Giữa dịng gi ng Tester tạo thành cặp lai đơn (4) Lai luân phiên (Diallel cross): Lai luân phiên tất dòng, gi ng tham gia vào sơ đồ lai đ ợc lần l ợt cặp đôi với kể chiều thuận chiều nghịch Đây phép lai có hiệu để đánh giá khả kết hợp dòng, gi ng tham gia III.2.2 Lai nhi u l n (1) Lai trở lại (lai tích luỹ, Backross): Điểm đặc biệt ph ơng pháp lai tr lại sau nhận đ ợc lai F1 tiếp tục đ a lai với b mẹ với s lần lặp lại cần thiết 45 Lai tr lại với b : A x B Lai tr lại với mẹ: A x B ↓ ↓ AB x B AB x A ↓ ↓ ABB x B ABA x A Trong nghiên cứu di truyền cách lai tr lại nhằm xác định b mẹ đồng hợp tử hay dị hợp tử (gọi lai phân tích) Cách lai th ng đ ợc áp dụng gi ng có hàng loạt tính trạng t t song cần bổ sung thêm vài tính trạng khác để hồn thiện gi ng Trong lai tr lại gi ng cần đ ợc cải tiến gọi thể nhận (th ng gi ng có suất cao); cịn gi ng dùng để bổ sung tính trạng gọi thể cho (th ng gi ng có tính ch ng chịu t t) (Xem hình 3.2) Hình 3.2: Sơ đồ lai trở lại với mẹ tạo giống chống sâu b nh, su t cao Để tăng c ng vào lai tính trạng cần thiết b mẹ Khi lai cần ý hệ lai đ ợc chọn làm mẹ phải mang đặc tr ng, đặc tính thành phần khơng đ ợc lai tr lại Trong chọn tạo gi ng cách lai tr lại đ ợc sử dụng - Khắc phục t ợng bất dục tr lai F1 lai xa ng hợp sau: 46 - Tạo gi ng ch ng sâu bệnh, gi ng ch ng chịu t t với điều kiện bất thuận Trong tr ng hợp nên dùng gi ng mẹ suất cao nh ng ch ng chịu lai với b suất thấp, ch ng chịu t t Sau lai tr lại với mẹ theo sơ đồ lai sau đây: - Lai trồng với dại nhằm đua thêm tính trạng dại (th ng tính trạng ch ng chịu tính trạng thích ứng) Khi lai trồng với dại cần chọn trồng làm mẹ Sau lai tr lại với mẹ (tức dùng trồng làm b ) (2) Lai hồi quy: Là kiểu đặc biệt lai tr lại, gi ng có suất cao ch a có tính ch ng chịu t t đ ợc sử dụng làm thể nhận cịn gi ng có tính ch ng chịu t t đ ợc sử dụng làm thể cho Sau lai tích luỹ thể nhận với thể cho đ ợc dòng hồi quy, tiếp tục đ a dòng hồi quy lai với Cách lai nhằm bổ sung tính trạng ch ng chịu t t vào cho gi ng có suất cao nh ng khả ch ng chịu không t t Ng i ta sử dụng cách lai để tạo đ ợc gi ng lúa suất cao nh ng có khả kháng đ ợc bệnh đạo ôn bệnh bạc Công thức lai kiểu nh sau: (A gi ng có suất cao, B gi ng có khả kháng bệnh đạo ôn, C gi ng có khả kháng bệnh bạc lá) (xem hình 3.3) AxB AxC ↓ ↓ AB x A AC x A ↓ ↓ ABA x A ACA x A ↓ ↓ ABAA x A ACAA x A ↓ ↓ ABAAA x ACAAA (các dòng hồi quy) ↓ ABAAAACAAA Lai hồi qui đ ợc sử dụng lai xa nhằm khắc phục tính khó kết hạt lai xa theo công thức sau: AxC BxC ↓ ↓ AC x A BC x B ↓ ↓ ACA x A BCB x B ↓ ↓ ACAA x A BCBB x B ↓ ↓ ACAAA x BCBBB (các dòng hồi quy) ↓ ACAAABCBBB 47 Hình 3.3: Sơ đồ lai hồi quy lúa để tạo giống chống b nh bạc (3) Lai nhiều cấp: Là ph ơng pháp lai phức tạp điển hình, sau lần lai tiếp tục lai với thành phần đến có tổ hợp lai mong mu n theo u cầu ch ơng trình tạo gi ng Cơng thức: {[(A x B) x C] x D} x E (xem hình 3.4) Hình 3.4: Sơ đồ lai nhi u c p 48 Lai nhiều cấp đ ợc ứng dụng cần kết hợp vào lai đặc tr ng đặc tính t t nhiều dạng b mẹ khác (4) Lai nhiều bố mẹ (Policross): Th ng đ ợc áp dụng để tạo quần thể giao phấn để tổng hợp nhiều tính trạng nhiều gi ng vào lai nhằm nâng cao hiệu chọn lọc Để thực cách lai ng i ta chia gi ng tham gia thành cặp, sau có lai chúng lại đ ợc cặp đơi lai với Ví dụ sơ đồ lai gi ng (các gi ng đ ợc ký hiệu A, B, C, D, E, F, G, H) nh sau: Năm thứ AxB CxD ExF GxH ↓ ↓ ↓ ↓ Năm thứ hai AB x CD EF x GH ↓ ↓ Năm thứ ba ABCD x EFGH ↓ ABCDEFGH Nh sau lần lai lai tổng hợp đ ợc nguồn gen gi ng khác để có phổ di truyền rộng, tiền đề cho việc chọn lọc thành công III.3 Kỹ thuật lai giống III.3.1 Chọn bố mẹ Sau chọn đ ợc tổ hợp lai, việc chọn b mẹ có tác dụng định đến kết lai B i b mẹ trực tiếp định việc hình thành đặc tr ng đặc tính lai Cây b mẹ t t có tính trạng đặc tr ng cho dịng gi ng đó, sinh tr ng phát triển t t, có sức s ng kh e, khơng sâu bệnh, khơng đổ gãy, đặc tr ng đặc tính t t biểu rõ ràng, quan sinh sản phát dục đầy đủ t t Th ng lai đ ợc trồng ruộng riêng có đầu t vật t kỹ thuật t t Đ i với lúa trồng chậu ô xi măng để tiện cho chăm sóc dễ dàng cho khử đực sau Điều chỉnh th i kỳ hoa b mẹ thích hợp cho việc thụ phấn Nếu th i kỳ hoa khơng lúc điều chỉnh cách gieo lệch th i vụ Nếu cần sử dụng biện pháp đặc biệt để điều chỉnh b mẹ hoa nh xử lý ánh sáng, xử lý nhiệt độ thấp, dùng chất điều tiết sinh tr ng v.v Có thể cất giữ phấn hoa điều kiện nhiệt độ thấp, khô để ch gi ng dùng làm mẹ hoa thụ phấn III.3.2 Chuẩn bị lai dụng cụ lai Chuẩn bị dụng cụ cần thiết nh panh, kéo, thẻ đánh dấu, bao cách li, dây, lọ màu để đựng hạt phấn Tr ớc thực thao tác lai th ng đ ợc chọn kỹ chuẩn bị chu đáo, cắt b không dùng cho lai, dọn chết, vàng úa Tr ớc khử đực mẹ cần chọn hoa thích hợp ch a thụ phấn, khơng dị hình, khơng bị sâu bệnh, khơng non q nh không già Nếu mẹ nhiều hoa tỉa b hoa khơng cần thiết để tập trung dinh d ỡng cho hoa đ ợc lai nhằm tăng sức kết hạt 49 Đ i với lúa thông th ng để lại 15 - 20 hoa bơng Chọn hoa có bao phấn mọc cao khoảng 2/3 v trấu, gi ng lúa hạt có râu phải cắt b râu III.3.3 Kh đực mẹ bao cách li Đây khâu quan trọng đảm bảo lai thành công Nguyên tắc khử đực phải khử triệt để tr ớc nhụy phấn hoa đủ độ chín Yêu cầu việc khử đực thao tác phải khéo léo nhanh nhẹn, không làm vỡ bao phấn, không làm tổn th ơng đến nhụy, khử đực tr ớc bao phấn chín Thơng th ng hầu hết loài trồng ng i ta tiến hành khử đực vào chiều hôm tr ớc thụ phấn vào sáng hôm sau Tuy nhiên cần nghiên cứu kỹ đặc tính n hoa lồi để xác định th i điểm khử đực t t cho phận đực bị tiêu diệt nh ng phận nguyên vẹn, sức s ng bình th ng Sau khử đực xong hoa phải lau phấn hoa dụng cụ khử đực cồn Nên khử đực tr ớc hoa n ngày Có nhiều ph ơng pháp khử đực khác đ ợc xếp thành nhóm sau: (1) Khử đực tay: áp dụng với trồng có hoa đủ lớn, phận đực th i điểm khử đực phân biệt rõ ràng nh : lúa, cà chua, thu c lá, đậu đen, vừng ng i ta dùng panh có đầu nhọn khéo léo gắp kh i hoa bao phấn sau dùng kéo cắt b phận hoa nh cánh hoa, v trấu cho dễ thao tác (xem hình 3.5) Hình 3.5: Lai lúa kh đực tay Ghi chú: (a hoa lúa: túi phôi, nhị đực; b: hoa lúa vào thòi điểm khử đực: phần vỏ trấu bị cắt; c: hạt lúa sau lai) (2) Khử đực máy: dùng máy hút chân khơng có vịi nh để hút b bao phấn Máy hút thay cách gắp b bao phấn ph ơng pháp khử đực tay (3) Khử đực hóa chất: lồi có hoa nh (kê, rau dền, hành ) khử đực tay gặp khó khăn khơng thực đ ợc cần áp dụng cách khử đực hóa 50 chất Dựa chế tự bảo vệ chọn lọc giao tử ng i ta xử lý hóa chất vào th i kỳ phân hóa hoa để diệt giao tử đực mà không làm ảnh h ng tới giao tử Do phân hóa hoa nhánh kéo dài s ngày nên việc xử lý hóa chất phải tiến hành - lần khử đực đ ợc triệt để Các hóa chất th ng dùng để khử đực có hiệu cao hydrrazid axit malic ester thơm Có phương pháp cách ly sau: - Cách ly tự nhiên (không gian) trồng mẹ vào khu cách ly xa gi ng khác để tránh thụ phấn tự nhiên - Cách ly nhân tạo: dùng bao cách ly để chụp vào hoa đ ợc khử đực Bao phải kín, để loại trừ tuyệt đ i không cho phấn lạ rơi vào đầu nhụy hoa mẹ IV.4.4 Thu thập ph n bố thụ ph n - Thu thập hạt phấn hoa b chín - Thụ phấn đ a phấn thụ lên đầu nhụy Th ng chiều hôm tr ớc khử đực sáng hôm sau thụ phấn Thụ phấn t t vào lúc hoa n nhiều ngày buổi sáng từ - 10 gi , buổi chiều 14 - 15 gi Khi thụ phấn rắc phấn trực tiếp bút lơng, thìa con; dùng panh đặt bao phấn lên nhụy khẽ làm vỡ bao phấn Sau thụ phấn cần bao cách ly, viết thẻ ghi rõ ngày thụ phấn, gi ng b , ng i thụ phấn IV.4.5 Chăm sóc lai thu hoạch hạt lai Sau lai lai đ ợc theo dõi th ng xuyên để ngăn chặn kịp th i côn trùng động vật phá hại Cây yếu cần đ ợc bón thêm phân hydrophosphate (KH2PO4) loại phân t t dùng bón cho lai làm hạt lai mẩy Sau hạt lai chín cần thu hoạch kịp th i Khi thu hoạch lấy theo thẻ đánh dấu, ghi ngày thu hoạch vào thẻ, thu theo tổ hợp, để riêng; cần tiến hành cơng tác sơ chế để thu lấy hạt lai, bảo quản chu sử dụng giai đoạn IV LAI XA IV.1 Khái ni m ý nghƿa lai xa IV.1.1 Khái ni m Lai xa lai cá thể khác lồi, khác thứ, khác dạng hình sinh thái phát sinh từ vùng có điều kiện sinh thái khác Lai xa có tr (t ơng hợp) ng hợp : Lai xa huyết th ng (không t ơng hợp) lai xa địa lý sinh thái IV.1.2 Đặc điểm lai xa Cây lai xa có tính di truyền dao động lớn, phân li không ngừng hệ sau nên khả cho nhiều dạng mới, đồng th i phục hồi dần dạng hình b me.û Do b mẹ có tính di truyền khác lớn nên lai có khả cho u lai cao Khi đ a loại hình sinh thái khác đến vùng sinh thái để lai lai dễ thích nghi với hoàn cảnh 51 IV.1.3 Ý nghƿa Lai xa cho phép m rộng khả sáng tạo công tác chọn tạo gi ng Lai xa cho phép tạo gi ng có suất cao, ch ng chịu t t, phẩm chất t t Lai xa đ ợc áp dụng rộng rãi tạo gi ng hoa, cảnh, ăn IV.2 Nh ng khó khăn thường gặp lai xa IV.2.1 Hi n tượng khó thụ tinh lai xa Nguyên nhân t ợng khó thụ tinh lai xa Khi lai xa xảy khó khăn q trình thụ tinh khơng xảy có thụ tinh nh ng phôi bị chết Sự thụ tinh không xảy do: - Cấu tạo khơng t ơng ứng giao tử đực - Hạt phấn không nảy mầm vòi nhụy - Hạt phấn nảy mầm nh ng ng phấn mọc yếu - ng phấn v ơn đến túi phôi nh ng không thụ tinh đ ợc có khác biệt lớn di truyền giao tử đực - Có thụ tinh nh ng phơi bị chết khơng có hịa hợp kiểu gen b mẹ, nhân hợp tử tế bào chất mẹ IV.2.2 Hi n tượng b t dục lai Nguyên nhân t ợng bất dục lai xa: - Cấu tạo quan sinh sản lai phát dục khơng hồn tồn (khơng hình thành đ ợc giao tử đực cái) - Cơ quan sinh sản bình th ng nh ng sức s ng giao tử yếu (đặc biệt hạt phấn) - Giao tử bình th ng nh ng hợp tử khơng có sức s ng - Hợp tử bình th ng nh ng q trình phát dục phơi bị chết Các nguyên nhân làm cho trình phân chia tế bào bị r i loạn, nhiễm sắc thể không cặp đôi đ ợc sinh giao tử sức s ng trình phân chia giảm nhiễm Tùy thuộc vào mức r i loạn phân chia giảm nhiễm mà mức bất dục biểu khác từ bất dục hồn tồn đến hữu dục bình th ng IV.3 Các phương pháp khắc phục khó khăn lai xa IV.3.1 Khắc phục tính khó k t hạt lai xa Mu n khắc phục t ợng không kết hạt lai phải: - Làm giảm bớt sai khác giao tử, làm cho giao tử đực phù hợp với mặt sinh học có lợi cho việc đồng hóa lẫn để thụ tinh đ ợc thuận lợi - Làm yếu lực chọn lựa giao tử đực - Tạo môi tr ng thuận lợi cho thụ tinh 52 Căn nguyên tắc để khắc phục t ợng không kết hạt lai xa áp dụng ph ơng pháp sau: (1) Chọn non tuổi làm mẹ: Theo Michurin lai xa chọn mẹ lai non tuổi, chọn hoa lứa đầu, chọn hoa n sớm để lai dễ thành cơng (2) Phương pháp tiếp cận vơ tính trước: Tr ớc lai cần ghép vơ tính b mẹ, hoa cành ghép g c ghép cho lai hữu tính với (3) Phương pháp mơi giới: Nếu b mẹ khó hịa hợp với nhau, đem b mẹ lai với khác (gọi mơi giới) sau tiếp tục lai với thành phần cịn lại Chú ý: lai với mơi giới chọn mơi giới lồi (4) Phương pháp thụ phấn hỗn hợp: Đem hạt phấn khác loài, chi h n hợp lại thụ phấn cho mẹ Hỗn hợp phấn có tác dụng kích thích đầu nhụy thay đổi hồn cảnh sinh lý giảm khả chọn lựa Khi lấy phấn hỗn hợp trộn thêm hạt phấn hoa mẹ (5) Phương pháp thụ phấn nhiều lần: Thụ phấn nhiều lần tạo hội cho trình thụ tinh nhiều hơn, b i thể nh ng th i kỳ khác mức độ phát dục lực đồng hóa tế bào sinh dục khác (6) Phương pháp cắt rời phận đầu nhụy: Trong lai cắt đoạn đầu nhụy hoa b đặt lên đầu nhụy hoa mẹ thụ phấn Phấn b rơi lên đầu nhụy b gặp môi tr ng thuận lợi dễ dàng nảy mầm làm cho q trình thụ tinh đ ợc xảy (7) Phương pháp dùng thuốc hóa học để xử lý: Trong s tr ng hợp dùng s chất kích thích sinh tr ng phun lên đầu nhụy hoa mẹ Những chất có tác dụng kích thích hạt phấn nảy mầm thay đổi qúa trình sinh lý giao tử, giảm bớt tỷ lệ rụng hoa rụng (8) Phương pháp lai tế bào: Lai tế bào trần đ ợc sử dụng lai xa để khắc phục khó khăn IV.3.2 Khắc phục tính b t dục lai xa Để khắc phục t ợng ng i ta tuân theo nguyên tắc tạo điều kiện t t để lai hình thành quan sinh sản cách hoàn thiện, tạo điều kiện thuận lợi cho q trình thụ phấn thụ tinh Có thể thực biện pháp sau đây: 53 (1) Kéo dài thời gian sinh trưởng phát dục: Chăm sóc lai điều kiện có lợi cho phát dục quan sinh sản (2) Dùng phương pháp ghép Măngto: Để thay đổi điều kiện sinh tru ng phát dục lai xa (3) Chọn phấn hoa thích hợp để thụ phấn: Th ng chọn loại hình gần gi ng b để thụ phấn, nh ng không nên dùng hạt phấn gi ng b Có thể dùng hỗn hợp phấn để thụ phấn (4) Dùng thuốc hóa học: Đặc biệt chất Colchicine để xử lý đa bội làm cho lai hoa kết hạt Việc khắc phục tính bất dục lai xa tùy thuộc vào ph ơng phức sinh sản lai xa mục tiêu ch ơng trình tạo gi ng Đ i với sinh sản vơ tính sản phẩm sử dụng quan sinh d ỡng (củ, thân, lá, rễ) cần có biện pháp khắc phục đặc tính hoang dại tìm cách nâng cao hệ s nhân vơ tính Ng i ta đạt đ ợc thành công lớn chọn gi ng khoai tây, bạc hà, dâu tằm lai xa Đ i với nhân gi ng vơ tính nh ng sản phẩm sử dụng hoa, tiến hành chọn lọc lâu dài qua hệ hữu tính để nâng cao tỷ lệ đậu Dùng biện pháp thụ phấn mentor, trồng xen lai với b mẹ để lai xa nhận phấn mẹ b nâng cao đáng kể tỷ lệ đậu quả, việc nhân gi ng tiến hành biện pháp vơ tính (chiết, ghép, giâm cành, tách chồi) Đ i với sinh sản hữu tính sản phẩm thu hoạch hạt cơng việc khó khăn t n kém, cần khắc phục tính bất dục s biện pháp sau đây: - Gây đa bội thể: lai đ ợc đa bội hóa nhằm tạo hội cặp đơi bình th ng hình thành giao tử Quá trình đa bội thực phận sinh d ỡng tạo đơn bội từ hạt phấn sau nhị bội hóa để có nhị bội Bằng cách nhà chọn gi ng châu Âu tạo đ ợc lai lúa mì mạch đen có tỷ lệ đậu hạt bình th ng - Lai tr lại với b mẹ Có thể tiến hành lai tr lại từ đến nhiều lần để vừa khắc phục tính hoang dại vừa nâng cao tỷ lệ kết hạt lai xa - Chọn lọc định h ớng thể phân li: trình phân li xẩy tự tái tổ hợp, chọn lọc định h ớng lọc dạng đạt yêu cầu với tỷ lệ đậu hạt cao ... (xem bảng 3. 1.) Bảng 3. 1 So sánh y u tố c u thành NS giống lúa mì lai GDS24 với bố mẹ Gi ng TGST S hạt/bông P1000 hạt Năng suất (ngày) (hạt) (gam) (tạ/ha) Nôvinca 99 29,0 32 ,0 16,5 13 gamma -... Bêta 98 44,4 28,8 14,8 Gi ng lai GDS 24 99 40,1 30 ,0 20,5 S liệu bảng 3. 1 cho thấy gi ng lai có suất cao hẳn b mẹ tổng hợp đ ợc yếu t hạt nhiều gi ng 13- Gamma-Bêta yếu t kh i l ợng hạt lớn Nôvinca... BCBB x B ↓ ↓ ACAAA x BCBBB (các dòng hồi quy) ↓ ACAAABCBBB 47 Hình 3. 3: Sơ đồ lai hồi quy lúa để tạo giống chống b nh bạc (3) Lai nhiều cấp: Là ph ơng pháp lai phức tạp điển hình, sau lần lai