BÁo cáo kết quả ĐỀ TÀi nghiên cứU oOo nghiên cứu chọn giống lúa phẩm chất cao thông qua công nghệ di truyền phục vụ TỈnh hậu giang danh sách những người thực hiện đề tài

9. 
   Khai thác ưu thế lai
   

10. 
    Lai xa (Wide hybridization)
    

11. 
    Công nghệ gen
    

• 
  Giai đoạn một: bắt đầu từ 1988 khi du nhập vào tế bào trần cây lúa một plasmid có chứa “gus – reporter - gene” thành công, thông qua kỹ thuật mở lỗ bằng điện hoặc kỹ thuật PEG (polyethylene glycol). Tiếp theo đó là tái sinh thành công cây lúa được chuyển nạp gen này. Kể từ 1993, rất nhiều báo cáo đề cập đến phương pháp bắn gen và gần đây phương pháp chuyển nạp gen trên cây lúa bằng Agrobacterium cũng được ghi nhận ở mức độ thành công nhất định.
  
• 
  Giai đoạn hai: bắt đầu từ 1990 với hai công trình sử dụng thành công promoter actin 1 của cây lúa và CaMV 35S nhằm thể hiện tốt gen được chuyển nạp. Giữa 1988 và 1993, nhiều dấu chuẩn chọn lọc (selectable markers) được khai thác rất thành công, bao gồm nptII, hyg, bar. Những công trình khai thác gen có ích được bắt đầu từ 1993, nhưng mãi đến năm từ 1996 đến 2000 mới đạt đến kết quả mong muốn. Có trên 20 gen đã được nghiên cứu chuyển nạp vào trong cây lúa trong vòng 5 đến 10 năm, bao gồm gen Bt, gen ức chế men protease để kiểm soát côn trùng gây hại lúa, gen “chitinase và beta - glucanase” để kiểm soát bệnh do nấm khuẩn gây hại lúa, gen “coat protein” để kiểm soát bệnh do virus, gen “Xa-21” để kiểm soát bệnh do vi khuẩn. Công trình chuyển nạp gen chống chịu mặn, khô hạn được công bố vào năm 1996 là Hva1 và năm 1998 là p5CS, kế đến gen cod kiểm soát tính chống chịu lạnh được công bố vào năm 1998. Những công trình chuyển nạp gen tổng hợp beta - caroten (tiền vitamin A), và tích lũy sắt nhằm gia tăng giá trị dinh dưỡng của gạo cũng được bắt đầu từ giai đoạn này và đang tiếp tục hoàn thiện.
  
• 
  Giai đoạn 3: được xem là giai đoạn tối ưu hóa sự thể hiện gen. Các công trình tập trung vào mục tiêu này, sao cho xác suất thể hiện gen ít nhất cũng phải ổn định đến 6 thế hệ. Người ta cố gắng chọn lọc cây chuyển gen (transgenic) có 1 bản sao (copy) của gen chuyển nạp, điều này sẽ giúp cho hiện tượng im lặng của gen giảm đến mức thấp nhất. Đặc biệt là, chuỗi ký tự MAR (matrix attachment region) đã được ứng dụng nhằm làm tăng sự thể hệ gen. Người ta còn dùng các promoter có tính chất cảm ứng (inducible) thay vì dùng promoter có tính chất kiến trúc (constitutive) trong từng trường hợp cụ thể. Thí dụ, promoter cảm ứng với khô hạn, mặn, nóng hoặc lạnh sẽ có ảnh hưởng cao hơn khi sử dụng promoter kiến trúc, hoặc sử dụng promoter cảm ứng với vết thương sẽ có ảnh hưởng cao hơn một promoter kiến trúc nào đó trong trường hợp thể hiện gen kháng với côn trùng gây hại cây lúa. Tương tự như vậy, đối với cơ chế tương tác giữa ký chủ - bệnh (host – pathogen) trong trường hợp bệnh hại cây lúa. Người ta đã ứng dụng thành công việc chuyển nạp nhiều gen có ích trên cùng một cây chuyển gen để làm tăng mức độ hiệu quả chuyển nạp (co-transformation).
  
• 
  Giai đoạn bốn: là giai đoạn khám phá ra những gen có tiềm năng, những gen ứng cử viên (candidate genes) trong ngân hàng gen cây trồng. Với thành tựu của kỹ thuật tạo dòng (cloning) trên cơ sở bản đồ di truyền (map - based cloning), kỹ thuật xếp nhóm gen tiềm năng (profiling) trên cơ sở “micro - array” và những tiến bộ của genome học về chức năng (functional genomics), người ta cố gắng khám phá ra các gen mới, đáp ứng mục tiêu phát triển giống lúa. Mặc dù hầu hết các công trình này bắt đầu từ 1995, nhưng người ta hy vọng phải chờ 5 - 10 năm nữa, chúng ta mới có kết quả phục vụ nhân loại. Xu thế các phòng thí nghiệm “phân tích genome” hiện nay đều hướng về “functional genomics”.
  
• 
  Giai đoạn năm: là giai đoạn trắc nghiệm cây lúa chuyển gen trong nhà kính và sau đó là ngoài đồng ruộng. Khi những mục tiêu đề ra trong chương trình chuyển nạp thực sự được kiểm chứng tốt, giống lúa này sẽ được phát triển ra đại trà. Nhưng do xác suất rủi ro còn quá lớn, người ta hy vọng rằng giai đoạn 5 sẽ được trở thành hiện thực sau 10 đến 20 năm nữa.
  

12. 
    Sự biến dị tế bào soma và giao tử
    

Một số nhà nghiên cứu cho rằng sự thay đổi của kích thước cây, hoa, lá, thành phần tinh dầu,... sự thay đổi tuỳ theo tuổi của các mô sẹo (callus) và của từng giống cây. Một số tác giả người Pháp nghiên cứu về sự biến đổi hình thái bên ngoài của cây là một hiện tượng mà hiện hượng này do đột biến mà ra. Thí dụ vài đột biến có thể xảy ra các thế hệ tiếp theo xem như là gen lặn (recessive) như diệp lục. Đối với gen trội (dominant) như thân cây v.v... Sibi (1976) cho rằng hiện tượng thì sẽ không phân ly trên 4 thế hệ. Các kết quả này được kiểm chứng khi phân tích tế bào chất. Thông qua nghiên cứu tế bào chất và trở lại bình thường qua 4 thế hệ.

1. 
   Biến dị của tế bào soma
   

• 
  Môi trường nuôi cấy mô
  
• 
  Cây tái sinh trồng trong nhà lưới với sự phát triển bình thường cây ra hoa và lá. Cây này người ta gọi là cây R₀ và cây R₀ sẽ được tự thụ thành cây R₁. Hạt của cây R₁ được thu hoạch và trồng ngoài đồng để đánh giá.
  

Các nhà chọn giống và nhà công nghệ sinh học đã có ý kiến trong việc cải tiến cây trồng nhờ vào quỹ gen (gen pools) mà theo như tham khảo tế bào trần và tái tổ hợp DNA sẽ tạo nhiều triển vọng trong việc cải tiến giống lúa. Sự biến đổi của tế bào soma sẽ làm rút ngắn trong quá trình chọn giống. Nhiều báo cáo cho thấy kết quả khi nuôi cấy tế bào soma cho nhiều dòng mới và những phương pháp được phát triển cho tới nay.

Sau đây là một thí dụ cách dùng để phân tích di truyền cho biến động somaclonal trên cây cà chua.

Biến đổi di truyền trong somaclonal, trên cây R₀ hoặc R₁: thường thay đổi thể hiện trên nhiễm sắc thể, cấu trúc của nhiễm sắc thể, đột biến trong nhân và thay đổi DNA trong tế bào chất. Sự thay đổi nhiễm sắc thể thường là phần chung liên quan với giảm sự bất thụ và tỉ lệ trong di truyền tự thụ trong cây. Nói chung tuỳ theo giống mà sự thay đổi này có khi thay đổi các tính trạng trong cây trồng.

Ngược lại nhiều gen lặn đột biến nếu:

• 
  Thứ nhất: biến động trong R₀ không xuất hiện
  
• 
  Thứ hai: cây R₁ tự thụ theo tỉ lệ 3 : 1 theo định luật Mendel. Để xác định tính trạng như mong muốn là một tính trạng đơn gen, thế hệ phải hoàn toàn là đơn gen cây tiếp tục phân ly theo tỉ lệ 3 : 1 và chuyển sang quần thể R₂.
  

Tuy nhiên cũng tuỳ trường hợp mà cơ chế di truyền trong cây soma có khác nhau nhiều và rất phong phú trong biến động.

2. 
   Biến dị trong giao tử
   

• 
  Đột biến cả tính trội và lặn
  
• 
  Tái tổ hợp của gametoclone là kết quả của giảm nhiễm chứ không phải gián phân.
  

1. 
   Chiến lược trong chọn giống
   
   1. 
      Chiến lược chọn giống dựa vào kết quả của quá trình thay đổi của tế bào soma và giao tử
      

1. 
   Chiến lược dùng biến động của soma để phát triển cây mới
   

2. 
   Chiến lược sử dụng tế bào giao tử để phát triển giớng mới
   

2. 
   Tạo tế bào đơn bội (Haploid)
   

Kỹ thuật thành công tạo tế bào haploid trên Datura innoxia được nhóm nhà khoa học gia Ấn Độ công bố. Tiếp theo đó thành công trên cây thuốc lá, cà chua, lúa bắp v.v...

Các thành công này nhờ các yếu tố sau

• 
  Sức khoẻ của cây
  
• 
  Kiến thức về túi phấn
  
• 
  Nghiệm thứ nhiệt độ
  

1. 
   Phát triển cây đơn bội (haploid)
   

Để tạo cây đơn bội người ta dùng túi phấn, những cây đơn bội sẽ cho mô sẹo thay đổi từ 30 đến 60 %.

Tuy nhiên khi nghiên cứu và quan sát trên cây tái sinh trên một số loài có cả cây nhị bội và đa bội, nguyên nhân do quá trình đột biến. Nguyên nhân có thể do tăng thời gian nuôi cấy kéo dài, nhiệt độ cao sau khi cấy chuyền. Đôi khi túi phấn cũng bị ảnh hưởng do làm tăng sự nhân đôi của nhiễm sắc thể.

Các yếu tố ảnh hưởng haploid

Một số yếu tố di truyền (androgenesis) trong invitro. Kiểu gen của cây có vai trò và ý nghĩa rất quan trọng trong sản xuất và tần số của hạt phấn. Túi phấn là yếu tố cũng giúp phôi phát triển. Tạo một hạt phấn từ vào phôi xảy ra cần có túi phấn. Túi phấn là bức tường cung cấp cho mầm non phát triển. Có hai nhóm đánh giá vai trò của túi phấn: Một là có thể phát triển đồng thời của phôi hạt phấn (có thể do sự hiện diện thúc đẩy của vài amino acid như glutamine và serine). Một quan niệm khác có thể là môi trường thúc đẩy hạt phấn thành phôi.

Môi trường cấy phải thay đổi phù hợp yếu tố di truyền theo từng lứa tuổi của túi phấn để cho cây phát triển. Môi trường đầy đủ các thành phần vô cơ và dinh dưỡng theo yêu cầu sinh lý của cây. Thêm vào các nguyên nhân cơ bản như muối và vitamine, hormonecho tạo thành phôi và mô sẹo. Cytokinins (kinetin) là tối cần thiết để tạo mô từ hạt phấn trên nhiều cây ngoại trừ thuốc lá, auxin 2,4 - D gia tăng phôi trên các loài ngũ cốc. Đối với cây tái sinh cytokinin và nồng độ auxin thấp là cần thiết. Glucose có thể dùng nuôi cấy túi phấn trong vài trường hợp, nhưng fructose thì kém hiệu quả. Nồng độ sucrose cũng quan trọng trong vai trò tạo cây từ hạt phấn. Hoạt động của than hoạt tính cũng thêm vào môi trường cấy giúp di chuyển hoặc loại bỏ agar. Một vai trò khác của than hoạt tính hấp thu 5 - hydroxymethylfurfural, một sản phẩm của sucrose dehydration trong thời gian thanh trùng.

Một vài nguyên tố hữu cơ để thúc đẩy quá trình phát triển của cây. Một vài protein như casein (tìm thấy trong sữa), acid nucleic, v.v… Nước cốt dừa thường cũng được thêm vào trong môi trường nuôi cấy. Chúng chứa đường, kích thích sinh trưởng và vài vitamine.

Kiến thức về sinh lý cây trồng sẽ giúp tốt hơn trong sản xuất cây haploid: nhiệt độ các giai đoạn phát triển của hạt phấn.

Sự phát triển của Androgenic Haploid

Trong điều kiện bình thường hạt phấn trưởng thành nhưng trong môi trường cấy lệ thuộc vào môi trường, sự phát triển có thể dẫn đến thành phôi và cây hoặc một khối mô sẹo khổng lồ. Bốn hướng cơ bản của sự phân chia bào tử xem như là tạo androgenetic trong ống nghiệm.

2. 
   Các giai đoạn phát triển bình thường và phát triển phôi của hạt phấn
   

Bước phát triển đầu tiên của hạt phấn vẫn xảy ra bình thường cho tới giai đoạn 2 nhân. Quá trình tạo phôi thường bắt đầu từ nhân sinh dục, nhân dinh dưỡng hay cả hai nhân. Tuy nhiên nhân dinh dưỡng thường tạo phôi bền lâu và đóng vai trò chính, còn nhân sinh dục chỉ phân chia một lần rồi ngưng. Một số loài ngoại lệ, cây đơn bội phát triển từ nhân sinh dục nhưng thường rất yếu. Một số kết quả tiếp theo cho rằng, nuôi cấy có nguồn gốc nhân đôi của nhân sinh dục.

Nhìn chung với kỹ thuật nuôi cấy trong ống nghiệm cho phép chúng ta tạo cây đơn bội bằng nhiều con đường khác nhau, nhưng con đường bắt đầu tiểu bào tử vẫn tiện và dễ hơn, thành công tốt hơn.

Các giai đoạn phát triển của tiểu bào tử

Một vài chỉ thị để nhận biết các giai đoạn phát triển trên cây hai lá mầm. Thí dụ như cây thuốc lá, nhận biết thông qua chiều dài nụ, chiều dài lá, v.v... Tuy nhiên đối với cây một lá mầm, mức độ phát triển của bao phấn rất phụ thuộc vào vị trí hoa trên bông. Sự tương quan rất chặt với hình dạng đòng và hoa. Do đó, khi nuôi cấy túi phấn cần chú ý đến giai đoạn phát triển đòng

Chọn những đòng cây lúa có khoảng cách giữa tai lá đòng và lá thứ hai chừng 3 – 5 cm, tương ứng với giai đoạn phát triển của túi phấn thích hợp cho việc nuôi cấy. Khi bóc vỏ lá đồng sẽ thấy đầu vỏ hạt lúa có màu xanh lá mạ nhạt, các hạt phấn bên trong có màu vàng nhạt và cao khoảng một phần ba (1/ 3 chiều dài của hạt lúa).

Các biến dị trong nuôi cấy túi phấn thường gặp

Cấy mô lúa nhằm mục đích là sản xuất cây đơn bội hoặc cây lưỡng bội đồng hợp tử qua sự nhân đôi nhiễm sắc thể ở mô sẹo đơn bội từ cấy túi phấn. Các biến dị thường gặp và được biết thông qua biến dị mô hay biến dị tế bào soma (somaclonal variation).

• 
  
  Каталог: bitstream -> 11744.38
  bitstream -> ĐÁnh giá chất lưỢng của máY ĐẾm tế BÀo t cd4 – pima lê Chí Thanh, Vũ Xuân Thịnh, Khưu Văn Nghĩa Trần Tôn, Trương Thị Xuân Liên
  bitstream -> Acknowledgements
  11744.38 -> Báo cáo tổng kết đề tài Hậu Giang
  11744.38 -> 20 mật pháp quảng bá trang web của bạn
  11744.38 -> Ủy ban nhân dân tỉnh hậu giang sở khoa học và CÔng nghệ BÁo cáo kết quả nghiên cứU khoa họC
  11744.38 -> Bài giảng: Autocad nâng cao và lập trình trong autocard
  
  
  
  tải về 3.9 Mb.
  
  Chia sẻ với bạn bè của bạn: