Ứng dụng di truyền



A. Lý thuyết

   I. Công nghệ tế bào

   1. Định nghĩa

   - Công nghệ tế bào là ngành kĩ thuật về quy trình ứng dụng phương pháo nuôi cấy tế nào hoặc mô để tạo ra cơ quan hoặc cơ thể hoàn chỉnh.

   - Công nghệ tế bào gồm 2 công đoạn thiết yếu: tách tế bào hoặc mô từ cơ thể để nuôi cấy thành mô sẹo; dùng hoocmôn sinh trưởng kích thích mô sẹo phân hoá thành cơ quan hoặc cơ thể hoàn chỉnh.

   2. Ứng dụng

   a. Nhân giống vô tính trong ống nghiệm

   - Nhằm tăng nhanh số lượng cây trồng trong thời gian ngắn, đáp ứng yêu cầu sản xuất.

   - Quy trình:

   • Tách mô phân sinh rồi nuôi cấy trên môi trường dinh dưỡng đặc trong ống nghiệm để tạo thành các mô sẹo.

   • Mô sẹo được chuyển sang nuôi cấy trong môi trường dinh dưỡng và hooc môn sinh trưởng phù hợp để tạo thành mô hoặc cây non.

   • Chuyển cây con sang trồng trong các bầu đất trong các vườn ươm.

   - Ứng dụng: ở nước ta, phương pháp này được ứng dụng đối với khoai tây, mía và một số giống phong lan; một số phòng thí nghiệm đã bước đầu nhân giống được một số giống cây rừng và một số giống cây thuốc quý.

   b. Ứng dụng nuôi cấy tế bào và mô trong chọn giống cây trồng.

   - Ứng dụng phương pháp nuôi cấy tế bào và mô để phát hiện và chọn lọc dòng tế bào xôma biến dị.

   c. Nhân bản vô tính ở động vật.

   - Trên thế giới, người ta đã nhân bản thành công bò, cừu, và một số động vật khác.

   - Việt Nam đã nhân bản vô tính thành công cá trạch.

   - Nhân bản vô tính giúp nhân nhanh nguồn gen của các động vật quý hiếm có nguy cơ tuyệt diệt.

   - Nhân bản vô tính cũng được ứng dụng để tạo các cơ quan nội tạng thay thế cho các bệnh nhân bị hỏng cơ quan tương ứng.

   II. Công nghệ tế bào

   1. Khái niệm

   - Kĩ thuật gen (kĩ thuật di truyền) là các thao tác tác động lên ADN để chuyển một đoạn ADN mang một hoặc một cụm gen từ tế bào của của loài cho (tế bào cho) sang tế bào của loài nhận (tế bào nhận) nhờ thể truyền.

   - Quy trình: gồm 3 khâu.

   • Khâu 1: tách ADN NST của tế bào cho và tách phân tử ADN dùng làm thể truyền từ vi khuẩn hoặc virut.

   • Khâu 2: tạo ADN tái tổ hợp.

   • Khâu 3: chuyển ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận, tạo điều kiện cho gen đã ghép được biểu hiện.

   2. Ứng dụng công nghệ gen

   - Tạo ra các chủng vi sinh vật mới có khả năng sản xuất nhiều loại sản phẩm sinh học với số lượng lớn và giá thành rẻ như hoocmôn, kháng sinh, ...

   - Tạo giống cây trồng đột biến gen có các đặc tính quý như kháng sâu bệnh, năng suất và hàm lượng dinh dưỡng cao, …

   - Tạo động vật biến đổi gen: thành tựu còn nhiều hạn chế.

   3. Công nghệ sinh học

   - Là ngành sử dụng các tế bào sống và các quá trình sinh học để tạo ra các sản phẩm sinh học cần thiết cho con người.

   - Các lĩnh vực trong Công nghệ sinh học hiện đại gồm:

   • Công nghệ lên men

   • Công nghệ tế bào thực vật và động vật

   • Công nghệ chuyển nhân và phôi.

   • Công nghệ sinh học xử lí môi trường.

   • Công nghệ enzim/prôtêin

   • Công nghệ gen.

   • Công nghê sinh học y dược

   III. Gây đột biến nhân tạo trong chọn giống

   Gây đột biến nhân tạo bằng tác nhân vật lý, hoá học tạo ra nguồn biến dị cho quá trình chọn lọc.

   1. Gây đột biến bằng các tác nhân vật lí

   a. Các tia phóng xạ:

   - Các tia như tia X, tia gamma, tia anpha, tia bêta, … khi xuyên qua các mô chúng tác động lên ADN gây đột biến gen hoặc làm chấn thương NST gây đột biến NST.

   - Ứng dụng: chiếu xạ với cường độ và liều lượng thích hợp vào hạt nảy mầm hoặc đỉnh sinh trưởng của thân và cành, hạt phấn hoặc bầu nhuỵ.

   b. Tia tử ngoại.

   - Dùng để xử lí vi sinh vật, bào tử và hạt phấn.

   - Có khả năng gây ra các đột biến gen.

   c. Sốc nhiệt

   - Là sự tăng giảm nhiệt độ môi trường một cách đột ngột làm cho các cơ chế tự bảo vệ cân bằng của cơ thể không kịp điều chỉnh nên gây chấn thương trong bộ máy di truyền hoặc làm tổ thương thoi phân bào gây rối loạn sự phân bào, thường gây đột biến số lương NST.

   2. Gây đột biến bằng các tác nhân hoá học

   - Ngày nay, người ta đã phát hiện được những hoá chất có hiệu quả gây đột biến có chủ đích như: EMS, NMU, NEU, … các tác nhân này được gọi là siêu tác nhân đột biến.

   - Các tác nhân này sử dụng bằng cách: ngâm hạt khô hay hạt nảy mầm ở thời điểm nhất định trong dung dịch hoá chất có nồng độ thích hợp; tiêm dung dịch vào bầu nhuỵ; quấn bông có tẩm dung dịch hoá chất vào đỉnh sinh trưởng ; đối với vật nuôi, có thể cho hoá chất tác động lên tinh hoàn hoặc buồng trứng.

   - Người ta sử dụng cônsixin là hoá chất chủ yếu để tạo thể đa bội. Khi thấm vào mô đang phân bào, cônsixin cản trở sự hình thành thoi phân bào làm cho NST không phân li.

   - Các hoá chất gây đột biến đều là các hoá chất độc hai, nguy hiểm đối với người sử dụng. Cần sử dụng các biện pháp bảo hộ một cách cẩn thận.

   3. Sử dụng đột biến nhân tạo trong chọn giống

   a. Chọn giống vi sinh vật:

   Phương pháp gây đột biến và chọn lọc đóng vai trò chủ yếu. Tuỳ vào mục đích chọn giống, người ta chọn lọc theo hướng:

   - Thể đột biến tạo chất có hoạt tính cao.

   - Thể đột biến sinh trưởng mạnh.

   - Thể đột biến giảm sức sống.

   b. Chọn giống cây trồng.

   Đối với cây trồng, người ta chú ý đến các đột biến làm giảm thời gian sinh trưởng, tăng năng suất và chất lượng, chống sâu bệnh, chịu các điều kiện bất lợi của môi trường.

   c. Chọn giống vật nuôi.

   Phương pháp chọn giống vật nuôi bằng đột biến nhân tạo được áp dụng một cách hạn chế với các động vật bậc thấp, rất khó áp dụng với các động vật bậc cao.

   IV. Ưu thế lai và thoái hoá giống

   1. Ưu thế lai

   a. Định nghĩa

   - Hiện tượng cơ thể lai F1 có sức sống cao hơn, sinh trưởng nhanh hơn, phát triển mạnh hơn, chống chịu tốt hơn, các tính trạng năng suất cao hơn trung bình giữa hai bố mẹ hoặc vượt trội hơn cả hai bố mẹ được gọi là ưu thế lai.

   - Nguyên nhân: về phương diện di truyền, các tính trạng số lượng do nhiều gen trội quy định. Khi lai giữa hai dòng thuần có kiểu gen khác nhau, đặc biết có các gen lặn biểu hiện một số đặc điểm xấu, ở con lai F1 chỉ có các gen trội có lợi mới được biểu hiện, gen trội át gen lặn, đặc tính xấu không được biểu hiện, vì vậy con lai F1 có nhiều đặc điểm tốt như mong muốn.

   - Ví dụ: lai một dòng thuần mang hai gen trội lai với dòng thuần mâng 1 gen trội sẽ được con lai F1 mang 3 gen trội.

   - Sơ đồ: P: AabbCC x aaBBcc → F1: AaBbCc.

   b. Phương pháp tạo ưu thế lai

   - Ở cây trồng: phương pháp được sử dụng chủ yếu là lai khác dòng. Ví dụ: ngô, lúa, …

   - Ở vật nuôi: phương pháp chủ yếu được sử dụng là phép lai kinh tế (sử dụng con lai F1 làm sản phẩm chứ không làm giống). Ví dụ: lợn, …

   2. Thoái hoá giống

   - Biểu hiện thoái hoá giống: thế hệ sau sinh trưởng, phát triển kém dần, biểu hiện: phát triển chậm, năng suất giảm, tỉ lệ chết cao, nhiều dị tật, …

   - Nguyên nhân: do qua tự thụ phấn hoặc giao phối gần làm cho các gen lặn có hại chuyển từ trạng thái dị hợp sang đồng hợp.

   - Một số loài tự thụ phấn nghiêm ngặt hoặc thường xuyên giao phối gần không xảy ra hiện tượng thoái hoá vì chúng đã mang sẵn những cặp gen đồng hợp không gây hại cho chúng.

   3. Vai trò của tự thụ phấn và giao phối gần.

   - Tự thụ phấn và giao phối gần được sử dụng nhằm củng cố và duy trì các tính trạng mong muốn, tạo dòng thuần.

   V. Các phương pháp chọn lọc trong chọn giống

   1. Chọn lọc hàng loạt

   Dựa trên kiểu hình để chọn ra một nhóm cá thể có kiểu hình phù hợp nhất với mục tiêu chọn lọc để làm giống.

   Có 2 kiểu chọn lọc hàng loạt là: chọn lọc 1 lần và chọn lọc 2 lần

   - Ở cây trồng: Căn cứ vào chỉ tiêu đặt ra, chọn những cá thể tốt nhất, trộn lẫn hạt của chúng gieo trồng tiếp ở vụ sau. Qua nhiều lần như vậy chọn được giống có chỉ tiêu mong muốn, đưa vào sản xuất.

   - Ở vật nuôi: chọn một lúc nhiều cá thể có các đặc điểm tốt. Qua nhiều thế hệ rồi so sánh với dạng gốc. Nếu giống có năng suất cao sẽ đem nhân giống đưa vào sản xuất.

   Ưu, nhược điểm:

   - Ưu điểm: dễ tiến hành, ít tốn thời gian, không đòi hỏi kĩ thuật cao, giá thành rẻ, được áp dụng phổ biến.

   - Nhược điểm: chỉ căn cứ vào kiểu hình, chưa biết được kiểu gen nên năng suất thường không ổn định.

   Do vậy, cần phải chọn lọc lặp đi lặp lại nhiều lần.

   Phạm vi ứng dụng: thường được sử dụng đối với các loài giao phấn như lúa, ngô, …

   2. Chọn lọc cá thể

   Chọn lấy một ít cá thể tốt, nhân lên một cách riêng rẽ theo từng dòng.

   Đặc điểm:

   - Chọn một vài cá thể tốt nhất từ dòng khởi đầu.

   - Gieo riêng và cho tiến hành tự thụ phấn.

   - So sánh với dạng gốc để tiến hành tự thụ phấn.

   - Nhân giống, đưa vào sản xuất đại trà.

   Ưu, nhược điểm:

   - Ưu điểm: nhanh chóng chọn được các dòng thuần chủng về tính trạng tốt, giống có độ đồng đều cao, ổn định.

   - Nhược điểm: phải ứng dụng các kĩ thuật khoa học, tốn thời gian, giá thành đắt, không được áp dụng phổ biến.

   Phạm vị ứng dụng: các cây tự thụ phấn, các cây nhân giống vô tính, … áp dụng trong các phòng thí nghiệm, vườn ươm thực vật.

Bài tập và câu hỏi trắc nghiệm

Tham khảo thêm các bài chuyên đề sinh lớp 9 khác:

Mục lục các chuyên đề Sinh học 9:

Follow https://www.facebook.com/hoc.cung.vietjack/ để cùng nhau xây dựng một cộng đồng học tập lớn nhất cả nước.

Loạt bài Chuyên đề Sinh học lớp 9 của chúng tôi được biên soạn bám sát nội dung sách giáo khoa Sinh 9 với đầy đủ Lý thuyết và rất nhiều câu hỏi trắc nghiệm có đáp án giúp bạn củng cố và ôn luyện kiến thức môn Sinh 9 để giành được điểm cao trong các bài thi và bài kiểm tra Sinh lớp 9 hơn.

Nếu thấy hay, hãy Like và chia sẻ nhé!