Kiến thức ứng dụng di truyền – Sinh học 12

Với mục đích giúp các học sinh có thể nắm vững kiến thức chuyên đề Ứng dụng di truyền học, bài viết này sẽ tổng hợp các lý thuyết quan trọng nhất và sơ đồ tư duy Ứng dụng di truyền học cũng như ứng dụng di truyền học trong chọn giống một cách đầy đủ và chi tiết. Hy vọng chuỗi bài viết về Ôn thi môn Sinh tốt nghiệp THPT quốc gia sẽ giúp các bạn ôn tập một cách hiệu quả và chất lượng nhất.

Kiến thức ứng dụng di truyền học

Chọn giống vật nuôi và cây trồng dựa trên biến dị tổ hợp

a. Nguyên liệu sử dụng để chọn giống

Nguồn nguyên liệu sử dụng để chọn giống bao gồm có

• Biến dị tổ hợp
• Đột biến
• ADN tái tổ hợp

b. Cơ chế tạo ra dòng thuần từ nguồn biến dị tổ hợp

Để có thể tạo ra dòng thuần từ nguồn biến dị tổ hợp, người ta thường tiến hành theo các bước sau

• Tạo dòng thuần chủng có các kiểu gen khác nhau
• Lai giữa các giống để tạo ra đa dạng tổ hợp gen khác nhau
• Chọn lọc các tổ hợp gen mong muốn trong tổ hợp các gen đã lai
• Những tổ hợp gen mong muốn sẽ tiến hành tự thụ phấn hoặc thực hiện giao phối gần để tạo ra những dòng thuần

Ví dụ: sơ đồ lai minh hoạ quá trình chọn lọc các tổ hợp gen mong muốn

a. Ưu thế lai là gì?

Ưu thế lai là hiện tượng cho ra con lai có năng suất cao, khả năng chống chịu tốt, hoặc khả năng sinh sống và sinh sản vượt trội hơn hẳn so với giống của con bố và con mẹ

b. Cơ sở di truyền của ưu thế lai

• Có nhiều giả thuyết giải thích về cơ sở di truyền của ưu thế lai hiện nay, tuy nhiên trong đó giả thuyết siêu trội là giả thuyết được nhiều người công nhận nhất. Giả thuyết siêu trội cho rằng “ở trạng thái dị hợp trong nhiều cặp gen khác nhau, con lai có được kiểu hình vượt trội hơn hẳn về nhiều mặt với kiểu hình của bố mẹ do có nhiều gen trong trạng thái đồng hợp tử”
• Khi cho con lai có ưu thế lai cao tự thụ phấn hoặc giao phối gần thì ưu thế lai bị giảm dần qua các các thế hệ sau do các gen trở về trạng thái đồng hợp tử

c. Phương pháp để tạo ra ưu thế lai

Một số phương pháp được sử dụng để tạo ưu thế lai được áp dụng hiện nay gồm:

• Tạo dòng thuần: cho thực hiện quá trình tự thụ phấn qua từ 5 đến 7 thế hệ
• Thực hiện lai giữa các dòng thuần chủng với nhau từ đó chọn lọc và lựa chọn ra những tổ hợp gen có ưu thế lai cao nhất

d. Ưu điểm vào nhược điểm của các phương pháp tạo ra ưu thế lai

+ Ưu điểm: Cho ra sản phẩm là con lai có ưu thế lai cao và được sử dụng phục vụ cho mục đích kinh tế

+ Nhược điểm:

• Tiêu tốn nhiều thời gian và công sức trong việc lai tạo
• Rất khó để duy trì ưu thế lai cao nhất
• Ưu thế lai trong thế hệ F1 cho ra chất lượng và năng suất cao nhất và ưu thế lai sẽ bị giảm dần qua các thế hệ sau.

 

Tạo giống bằng phương pháp gây đột biến và công nghệ tế bào

a. Quy trình tạo giống mới thông phương pháp gây đột biến

• Bước 1: Xử lí mẫu vật
  • Người ta sẽ xử lí mẫu vật thông qua việc sử dụng các tác nhân đột biến: việc sử dụng tác nhân đột biến phải đảm bảo liều lượng và thời gian xử lý một cách phù hợp nếu không sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới mẫu vật như: giảm khả năng sinh sản, thời gian sinh sống ngắn hoặc có thể gây chết
• Bước 2: Chọn lọc và lựa chọn các cá thể đột biến chứa những kiểu hình mong muốn
  • Để có thể lựa chọn các thể đột biến có kiểu hình mong muốn, ta cần phải tìm cách xác định ra chúng, những điểm khác biệt của chúng so với các sinh vật bình thường cũng như với thể đột biến khác.
• Bước 3: Tạo ra dòng thuần chủng từ thể đột biến đã lựa chọn
  • Ta sẽ cho những thể đột biến được chọn cho sinh sản hàng loạt để có thể cho ra được dòng thuần chủng

b. Các thành tựu Việt Nam đạt được trong việc tạo giống tại Việt Nam

• Thành tựu trong việc lựa chọn giống vi sinh vật

Việt Nam đã tạo ra được chủng nấm penicilium đột biến có hoạt tính penicilin gấp 200 lần so với chủng nấm ban đầu. Bên cạnh đó, còn tạo ra được được chủng vi khuẩn đột biến có năng suất tổng hợp chất lizin cao gấp 300 lần so với chủng vi khuẩn ban đầu

• Thành tựu trong lựa chọn giống thực vật
  •  Việt Nam đã chú trọng thực hiện theo hướng tạo thể đa bội trên các giống cây trồng có khả năng thu hoạch về thân, lá, củ như cây lấy gỗ, cây lấy sợi, cây rau… phục vụ cho mục đích nông nghiệp.
  • Sử tia gama trong việc xử lý giống lúa Mộc Tuyền và cho ra đời giống lúa MT1 chín sớm, cây thấp và cứng, năng suất tăng 15- 25% và tăng khả năng sinh sống khi loại giống này có thể chịu phân, chịu chua,…
  • Loại táo Gia Lộc sau khi xử lí NMU cho ra giống táo má hồng cho năng suất cao hơn rất nhiều so với giống táo cũ

a. Công nghệ tế bào là gì

Công nghệ tế bào là việc sử dụng phương pháp nuôi cấy tế bào hoặc mô trong môi trường nhân tạo để tạo ra các mô, cơ quan hay cả cơ thể một cách hoàn chỉnh và mang những đặc tính của cơ thể cho các mô và tế bào.

• Các bước thực hiện công nghệ tế bào
  • Bước 1 : Tách tế bào từ thực vật hoặc động vật
  • Bước 2 :  Nuôi cấy tế bào đã tách trong môi trường dinh dưỡng nhân tạo để tạo mô sẹo
  • Bước 3 : Sử dụng hoocmon sinh trưởng để kích thích mô sẹo phân hóa từ đó hình thành các cơ quan hoặc cơ thể hoàn chỉnh
• Các phương pháp tạo giống mới từ công nghệ tế bào trên thực vật và động vật

 

b. Các phương pháp tạo giống bằng sử dụng tế bào thực vật

Công nghệ nuối cấy hạt phấn

• • Ưu điểm: Tạo nên dòng thuần chủng; các tính trạng rất ổn định. Tạo ra dòng thuần lưỡng bội từ dòng đơn bội dựa trên đặc tính của hạt phấn là có khả năng mọc trên môi trường nhân tạo thành dòng đơn bội và có thể sử dụng phương pháp invitro (trong ống nghiệm) để lựa chọn những dòng có đặc tính mong muốn.
  • Quy trình nuôi cấy hạt phấn để tạo giống

Nuôi cấy tế bào thực vật bằng phương pháp invitro để tạo mô sẹo

• • Ưu điểm của phương pháp này là tốc độ nhân giống nhanh (đặc biệt sử dụng cho các giống cây quý hiếm); có thể chọn lọc những kiểu hình mong muốn, sạch bệnh mà vẫn giữ nguyên đặc tính của giống ban đầu.
  • Quy trình sử dụng phương pháp invitro để tọa mô sẹo

Phương pháp dung hợp tế bào trần

• • ​Ưu điểm: của phương pháp ứng dụng để tạp ra các loại cây lai giữa các loài mà vẫn mang đầy đủ những đặc điểm của cả 2 loài mà không phải trải qua sinh sản hữu tính nên tránh được hiện tượng bất thủ ở con lai.
  • Quy trình thực hiện phương pháp dung hợp tế bào trần

• Chọn dòng tế bào xô ma có biến dị 
  • Ưu điểm: là tạo các giống cây trồng mới, có nhiều kiểu gen khác nhau trong cùng một giống ban đầu.
  • Quy trình thực hiện phương pháp chọn dòng tế bào xô ma

c. Tạo giống mới bằng công nghệ tế bào ở động vật 

• Phương pháp cấy truyền phôi

​

• Phương pháp nhân bản vô tính ở động vật: Phương pháp này được thực hiện từ tế bào xô ma, không cần phải sử dụng nhân tế bào sinh sản mà chỉ sử dụng tế bào chất của noãn bào.

 

Tạo giống mới nhờ công nghệ gen

a. Công nghệ gen là gì

• Công nghệ gen là công nghệ sử dụng để tạo tế bào và sinh vật có gen bị biến đổi hay có gen mới. Qua đó tạo ra những kiểu hình mới phù hợp với những nhu cầu khác nhau.
• Kỹ thuật tạo ADN tái tổ hợp (hay kỹ thuật chuyển gen) là công nghệ chuyển một đoạn ADN từ tế bào này sang tế bào khác bằng nhiều phương pháp khác nhau

b. Các bước thực hiện kỹ thuật chuyển gen

Bước 1: Tạo ADN tái tổ hợp

Bước 2: Mang ADN tái tổ hợp tới tế bào nhận

​

Bước 3: Phân loại và sàng lọc gen chứa ADN tái tổ hợp

a. Sinh vật chuyển đổi gen là gì

Sinh vật biến đổi gen là sinh vật có hệ gen biến đổi phù hợp với lợi ích cũng như nhu cầu sử dụng.

Phương pháp biến đổi hệ gen của sinh vật:

• Thêm gen lạ vào hệ gen của sinh vật
• Biến đổi 1 gen sẵn có trong hệ gen
• Bất hoạt hoặc loại bỏ 1 gen trong hệ gen

b. Một số thành tựu tạo giống biến đổi gen

• Tạo động vật biến đổi gen
  ​+ Chuyển gen pr người vào cừu để phục vụ nghiên cứu
  + Chuyển gen hoocmon sinh trường của chuột cống vào chuột bạch giúp tăng gấp đôi khối lượng của chuột bạch
• Tạo thực vật biến đổi gen
  + Chuyển gen kháng thuốc diệt cỏ từ loài thuốc lá cảnh cho các loài cây nông nghiệp như cây đậu tương, cây bông
  + Chuyển gen giúp khoai tây có thể chống lại virus
• Tạo vi sinh vật biến đổi gen
  + Tạo chủng vi khuẩn E.coli sản xuất insulin của người và sản xuất somatostatin
  + Tạo chủng vi khuẩn sản xuất ra các sản phẩm có lợi trong nông nghiệp
  + Tạo loại gen mã hoá insulin được ứng dụng trong y học: điều trị bệnh tiểu đường

 

Sơ đồ tư duy ứng dụng di truyền

Để tải Sơ đồ tư duy ứng dụng di truyền các bạn tại: Tại đây

Trên đây là toàn bộ kiến thức ứng dụng di truyền học sinh học 12, hy vọng với bài viết trên các bạn có thể nắm chắc được kiến thức cơ bản nhất về chuyên đề này trong quá trình ôn thi môn Sinh tốt nghiệp THPT. Chúc các bạn đạt được số điểm cao trong kỳ thi sắp tới.

Một số bài viết các bạn có thể tham khảo thêm:

Kiến thức di truyền học người sinh học 12
Kiến thức thuyết tiến hóa sinh học 12
Kiến thức quần xã sinh vật sinh học 12