I - t◊o giống bằng ph√ơng pháp gây đột biến
1. Quy tr˘nh
Để chủ động t◊o ra nguồn biến d˚ di truyền, các nhà di truyền học có thể dùng các tác nhân đột biến khác nhau t◊o ra nguồn biến d˚ rồi từ đó chọn ra các cá thể có gen và tổ hợp gen mong muốn. Ph√ơng pháp này đặc biệt có hiệu quả đối với vi sinh vật v˘ tốc độ sinh sản của chúng rất nhanh nên ta có thể dễ dàng phân lập đ√ợc các dòng đột biến, cho dù tần số đột biến gen th√ờng khá thấp. Quy tr˘nh t◊o giống mới bằng ph√ơng pháp gây đột biến bao gồm các b√ớc : (1) xử l˙ mẫu vật bằng tác nhân đột biến ; (2) chọn lọc các thể đột biến có kiểu h˘nh mong muốn ; (3) t◊o dòng thuần chủng.
2. Một số thành tựu t◊o giống ở Việt Nam
Trên đối t√ợng vi sinh vật cũng nh√ đối với nhiều loài thực vật, bằng cách xử l˙
các tác nhân đột biến khác nhau nh√ tia phóng x◊ hoặc hoá chất, các nhà di truyền học của Việt Nam đã t◊o ra đ√ợc nhiều chủng vi sinh vật, giống cây trồng nh√ lúa, đậu t√ơng,... có nhiều đặc điểm qu˝.
Với việc sử dụng cônsixin, các nhà khoa học Việt Nam đã t◊o ra đ√ợc các giống cây dâu tằm tứ bội, sau đó lai nó với d◊ng l√ỡng bội để t◊o ra d◊ng tam bội có năng suất lá cao dùng cho ngành chăn nuôi tằm.
tV ới những kiến thức đã học, các em hãy đề xuất cách thức nhận biết sơ bộ các cây tứ bội trong số các cây l√ỡng bội.
tπo giậng bêng ph≠ăng ph∏p gây ặẩt bi’n
II - T◊o giống bằng công nghệ tế bào
1. Công nghệ tế bào thực vật
Ngày nay, với công nghệ hiện đ◊i, các nhà khoa học có thể nuôi cấy các mẩu mô của thực vật, thậm ch˙ từng tế bào trong ống nghiệm rồi sau đó cho chúng tái sinh thành các cây. Công nghệ này giúp chúng ta nhân nhanh các giống cây qu˝ hiếm từ một cây có kiểu gen qu˝ t◊o nên một quần thể cây trồng đồng nhất về kiểu gen.
Lai tế bào sinh d√ỡng (xôma) hay dung hợp tế bào trần cũng là một kĩ thuật hiện đ◊i góp phần t◊o nên giống lai khác loài ở thực vật. Để cho hai tế bào thực vật 2n (tế bào sinh d√ỡng) có thể dung hợp với nhau thành một tế bào thống nhất, ng√ời ta cần phải lo◊i bỏ thành tế bào tr√ớc khi đem lai. Sau đó, cho các tế bào đã mất thành tế bào (tế bào trần) của hai loài vào trong môi tr√ờng đặc biệt để chúng dung hợp với nhau. Tiếp đến, đ√a tế bào lai vào nuôi cấy trong môi tr√ờng nuôi cấy đặc biệt cho chúng phân chia và tái sinh thành cây lai khác loài. Từ một cây lai khác loài, bằng kĩ thuật nuôi cấy tế bào xôma, có thể nhân nhanh thành nhiều cây. Lai tế bào xôma đặc biệt có ˝ nghĩa bởi v˘ có thể t◊o ra giống mới mang đặc điểm của hai loài mà bằng cách t◊o giống thông th√ờng không thể t◊o ra đ√ợc.
Nuôi cấy h◊t phấn hoặc noãn ch√a thụ tinh trong ống nghiệm rồi cho phát triển thành cây đơn bội (n) cũng đem l◊i nhiều lợi ˙ch trong công tác t◊o giống cây trồng.
Từ một tế bào đơn bội, đ√ợc nuôi trong ống nghiệm với các hoá chất đặc biệt, ng√ời ta có thể t◊o nên các mô đơn bội, sau đó xử l˙ hoá chất (cônsixin) gây l√ỡng bội hoá t◊o nên một cây l√ỡng bội hoàn chỉnh. Điều l˙ thú là cây l√ỡng bội t◊o ra bằng cách này sẽ có kiểu gen đồng hợp tử về tất cả các gen.
2. Công nghệ tế bào động vật a) Nhân bản vô t˙nh động vật
tNếu b◊n có một con chó mang kiểu gen qu˝ hiếm, làm thế nào b◊n có thể t◊o ra nhiều con chó có kiểu gen y hệt nh√ con chó của b◊n ?
Trong tự nhiên, khi một hợp tử trong những lần phân chia đầu tiên v˘ một l˙ do nào đó l◊i tách ra thành nhiều phôi riêng biệt. Sau đó, những phôi này phát triển thành những cá thể giống nhau. Đây là kiểu nhân bản vô t˙nh trong tự nhiên. Tuy nhiên, khi một con vật tr√ởng thành đã bộc lộ nhiều đặc t˙nh qu˝ th˘ để t◊o ra nhiều con vật có kiểu gen y hệt nh√ con vật đó là chuyện không t√ởng cho tới những thập kỉ cuối cùng của thế kỉ XX.
Winmut (Wilmut), nhà khoa học ng√ời Scôtlen lần đầu tiên đã nhân bản thành công con cừu có tên gọi là Đôly (Dolly). Ph√ơng pháp nhân bản vô t˙nh của ông có thể tóm tflt một cách ngfln gọn nh√ sau : Lấy trứng của con cừu ra khỏi cơ thể (cừu cho trứng), sau đó lo◊i bỏ nhân của tế bào trứng. Tiếp đến, lấy nhân tế bào tách ra từ tế bào vú của con cừu khác (cừu cho nhân tế bào) và đ√a nhân tế bào này vào tế bào trứng đã b˚ lo◊i nhân.
Sau đó, nuôi trứng đã đ√ợc cấy nhân trong ống nghiệm cho phát triển thành phôi rồi cấy phôi vào trong tử cung của con cừu khác để cho phôi phát triển và sinh nở b˘nh th√ờng. Cừu con sinh ra có kiểu h˘nh giống hệt kiểu h˘nh của cừu cho
nhân tế bào (h˘nh 19).
Kĩ thuật nhân bản động vật ngày nay đang tiếp tục đ√ợc hoàn thiện và áp dụng cho nhiều loài động vật khác nhau. Kĩ thuật này đặc biệt có ˝ nghĩa trong việc nhân bản động vật biến đổi gen (bài 20).
b) Cấy truyền phôi
Bằng kĩ thuật chia cflt phôi động vật thành nhiều phôi rồi cấy các phôi này vào tử cung của các con vật khác nhau, ng√ời ta cũng có thể t◊o ra đ√ợc nhiều con vật có kiểu gen giống nhau. Kĩ thuật này đ√ợc gọi là kĩ thuật cấy truyền phôi.
H˘nh 19. Quy tr˘nh nhân bản cừu Đôly
Cừu cho tế bào tuyến vú
Cừu cho tế bào
trứng
Lo◊i bỏ nhân khỏi tế bào trứng
Nhân từ tế bào tuyến vú
Cấy phôi vào tử cung của con cừu thứ 3 Nuôi cấy trong
ống nghiệm
Cừu Đôly mang đặc điểm di truyền giống cừu cho nhân tế bào tuyến vú
Phôi sớm
−Để chủ động t◊o ra các biến d˚ di truyền, ta có thể xử l˙ đối t√ợng nghiên cứu bằng các tác nhân đột biến với liều l√ợng và thời gian xử l˙ th˙ch hợp, sau đó chọn lọc và nhân các thể đột biến thành dòng thuần chủng.
−Công nghệ tế bào thực vật giúp nhân giống vô t˙nh các lo◊i cây trồng qu˝ hiếm hoặc giúp t◊o ra giống cây lai khác loài thông qua kĩ thuật dung hợp tế bào trần. Nuôi cấy các tế bào đơn bội rồi cho phát triển thành cây l√ỡng bội có thể t◊o ra những cây trồng có kiểu gen đồng hợp về tất cả các gen.
−Nhân bản vô t˙nh và cấy truyền phôi là công nghệ mở ra triển vọng nhân bản đ√ợc những cá thể động vật qu˝ hiếm dùng vào nhiều mục đ˙ch khác nhau.
C âu hãi và bài tÀp
1.Giả sử có một giống cây cà chua có gen A quy đ˚nh một t˙nh tr◊ng không mong muốn (dễ mflc bệnh X). Hãy nêu quy tr˘nh t◊o thể đột biến mang kiểu gen aa có khả năng kháng bệnh X.
2.Có hai giống lúa, một giống có gen quy đ˚nh khả năng kháng bệnh X và một giống có gen quy đ˚nh khả năng kháng bệnh Y. Bằng cách gây đột biến, ng√ời ta có thể t◊o ra giống mới có hai gen kháng bệnh X và Y luôn di truyền cùng nhau. Giải th˙ch cách tiến hành th˙ nghiệm. Biết rằng, gen quy đ˚nh bệnh X và gen quy đ˚nh bệnh Y nằm trên hai NST t√ơng đồng khác nhau.
3. Tr˘nh bày quy tr˘nh t◊o giống cây khác loài bằng ph√ơng pháp lai tế bào xôma.
4. Giải th˙ch quy tr˘nh nhân bản vô t˙nh ở động vật và nêu ˝ nghĩa thực tiễn của ph√ơng pháp này.
5. Hãy chọn một loài cây th˙ch hợp trong số loài cây d√ới đây để có thể áp dụng chất cônsixin nhằm t◊o giống mới đem l◊i hiệu quả kinh tế cao.
A.Cây lúa. B.Cây đậu t√ơng. C.Cây củ cải đ√ờng. D.Cây ngô.
I - công nghệ gen
1. Khái niệm công nghệ gen
Công nghệ gen là quy tr˘nh t◊o ra những tế bào hoặc sinh vật có gen b˚ biến đổi hoặc có thêm gen mới. Kĩ thuật t◊o ADN tái tổ hợp để chuyển gen từ tế bào này sang tế bào khác (đ√ợc gọi là kĩ thuật chuyển gen) đóng vai trò trung tâm của công nghệ gen.
2. Các b√ớc cần tiến hành trong kĩ thuật chuyển gen a) T◊o ADN tái tổ hợp
Trong công nghệ gen, để đ√a một gen từ tế bào này sang tế bào khác, ng√ời ta th√ờng phải sử dụng một phân tử ADN đặc biệt đ√ợc gọi là thể truyền (còn gọi là vectơ). Kĩ thuật gfln gen cần chuyển vào thể truyền đ√ợc gọi là kĩ thuật t◊o ADN tái tổ hợp. ADN tái tổ hợp là một phân tử ADN nhỏ đ√ợc lflp ráp từ các đo◊n ADN lấy từ các tế bào khác nhau (thể truyền và gen cần chuyển).
Thể truyền thực chất là một phân tử ADN nhỏ có khả năng nhân đôi một cách độc lập với hệ gen của tế bào cũng nh√ có thể gfln vào hệ gen của tế bào. Thể truyền có thể là các plasmit, virut (thực chất là ADN của virut đã đ√ợc biến đổi) hoặc thậm ch˙ là một số NST nhân t◊o (nh√ đã làm ở nấm men). Plasmit là phân tử ADN nhỏ, d◊ng vòng, th√ờng có trong tế bào chất của nhiều loài vi khuẩn.
Plasmit có khả năng nhân đôi độc lập với hệ gen của tế bào. Trong một tế bào, mỗi lo◊i plasmit th√ờng có nhiều bản sao.
Để t◊o ADN tái tổ hợp, chúng ta cần phải tách chiết đ√ợc thể truyền và gen cần chuyển ra khỏi tế bào. Khi có đ√ợc 2 lo◊i ADN th˘ cần phải xử l˙ chúng bằng một lo◊i enzim giới h◊n (restrictaza) để t◊o ra cùng một lo◊i “đầu d˙nh” có thể khớp nối các đo◊n ADN với nhau và sau đó dùng một lo◊i “keo d˙nh” là enzim ligaza để gfln chúng l◊i thành ADN tái tổ hợp.
b) Đ√a ADN tái tổ hợp vào trong tế bào nhận
Để đ√a ADN tái tổ hợp vào trong tế bào, ng√ời ta có thể dùng muối CaCl2hoặc dùng xung điện để làm dãn màng sinh chất của tế bào, làm cho phân tử ADN tái tổ hợp dễ dàng đi qua màng.