Trả lời nhanh
Bài 19 gồm hai phần. Tạo giống bằng gây đột biến có 3 bước: xử lí mẫu vật bằng tác nhân đột biến, chọn lọc cá thể có kiểu hình mong muốn, tạo dòng thuần chủng. Công nghệ tế bào gồm nuôi cấy mô, lai tế bào xôma, nuôi cấy hạt phấn ở thực vật. Ở động vật gồm nhân bản vô tính và cấy truyền phôi.
Bài này nhiều khái niệm dễ nhầm với nhau: đột biến hay chuyển gen, nhân bản vô tính hay cấy truyền phôi, đa bội hay đơn bội. Vì vậy chúng ta sẽ đi theo thứ tự: nắm quy trình, hiểu bản chất, rồi luyện các bẫy hay gặp trong đề trắc nghiệm.
I. Tạo giống bằng phương pháp gây đột biến
1. Ý tưởng cốt lõi
Đột biến làm xuất hiện alen mới hoặc thay đổi số lượng NST, nên là nguồn nguyên liệu cho chọn giống. Con người chủ động dùng tác nhân vật lí hoặc hoá học để tăng tần số đột biến, rồi chọn ra những dạng có lợi.
2. Quy trình gồm 3 bước
- Xử lí mẫu vật bằng tác nhân gây đột biến (hạt, bào tử, mầm, hạt phấn, vi sinh vật…). Cần chọn đúng liều lượng và thời gian xử lí.
- Chọn lọc các cá thể đột biến có kiểu hình mong muốn.
- Tạo dòng thuần chủng từ cá thể đã chọn để giống ổn định qua các thế hệ.
3. Các tác nhân thường dùng
| Loại tác nhân | Ví dụ | Hiệu quả chính |
|---|---|---|
| Vật lí | Tia phóng xạ (tia X, gamma), tia tử ngoại, sốc nhiệt | Đột biến gen, đột biến cấu trúc NST |
| Hoá học | 5-BU, EMS, NMU | Chủ yếu đột biến gen (thay thế cặp nucleotit…) |
| Hoá học (đặc biệt) | Cônsixin | Cản trở hình thành thoi phân bào, gây đa bội thể |
4. Thành tựu ở Việt Nam
- Tạo nhiều chủng vi sinh vật, giống lúa, đậu tương có đặc tính quý.
- Dùng cônsixin tạo dâu tằm tứ bội (4n) cho lá to, năng suất lá cao.
- Xử lí giống táo Gia Lộc bằng NMU thu được táo má hồng, năng suất cao, phẩm chất tốt, cho hai vụ mỗi năm.
- Tăng hoạt tính các chủng sinh vật sản xuất kháng sinh (như penixilin) và vacxin.
5. Vì sao chủ yếu áp dụng cho vi sinh vật và thực vật?
Vi sinh vật sinh sản rất nhanh, bộ gen đơn giản, nên dễ phát hiện và chọn dòng đột biến. Thực vật chịu đựng tác nhân đột biến tốt hơn và có thể nhân giống vô tính. Ở động vật bậc cao, hệ thần kinh và sinh sản phức tạp, đột biến dễ gây chết hoặc mất khả năng sinh sản, nên phương pháp này ít được dùng.
6. Mẹo chọn cây dùng cônsixin
Cônsixin tạo thể đa bội, thường làm cơ quan sinh dưỡng (thân, lá, củ) to hơn. Vì vậy nó hiệu quả nhất với cây thu hoạch bộ phận sinh dưỡng như củ cải đường, khoai tây, dâu tằm. Với cây lấy hạt như lúa, ngô, đậu tương thì ít có lợi. Lưu ý: tứ bội (4n) vẫn sinh sản hữu tính được, còn đa bội lẻ (3n) thì bất thụ. Đó là lí do có dưa hấu, nho không hạt.
II. Tạo giống bằng công nghệ tế bào
1. Công nghệ tế bào thực vật
a) Nuôi cấy mô, tế bào. Lấy mô hoặc tế bào của cây, nuôi trong ống nghiệm với môi trường dinh dưỡng vô trùng. Mô phân hoá thành mô sẹo (callus), sau đó tái sinh thành cây mới. Ưu điểm: nhân nhanh số lượng lớn giống cây quý, các cây con có kiểu gen giống nhau (đồng nhất).
b) Lai tế bào xôma (dung hợp tế bào trần). Các bước:
- Dùng enzim phân giải thành xenlulôzơ để thu tế bào trần của hai loài khác nhau.
- Cho hai tế bào trần dung hợp với nhau (bằng virut bất hoạt hoặc xung điện) thành tế bào lai.
- Nuôi tế bào lai thành mô sẹo, rồi tái sinh thành cây lai.
Ý nghĩa: tạo giống lai khác loài mà lai hữu tính không làm được do cách li sinh sản. Cây lai mang bộ NST của cả hai loài.
c) Nuôi cấy hạt phấn hoặc noãn chưa thụ tinh. Hạt phấn (n) được nuôi thành mô đơn bội, rồi thành cây đơn bội. Sau đó lưỡng bội hoá (thường dùng cônsixin) để thành cây 2n. Cây này có tất cả các gen ở trạng thái đồng hợp tử, nên là dòng thuần chủng chỉ sau một thế hệ. Phương pháp này rút ngắn đáng kể thời gian tạo dòng thuần so với tự thụ phấn nhiều đời.
2. Công nghệ tế bào động vật
a) Nhân bản vô tính (ví dụ cừu Dolly).
- Lấy nhân từ tế bào tuyến vú của cừu cần nhân bản (cừu cho nhân).
- Lấy tế bào trứng của một cừu khác, loại bỏ nhân.
- Chuyển nhân 2n vào trứng đã mất nhân, được tế bào chuyển nhân.
- Nuôi tế bào chuyển nhân trong ống nghiệm thành phôi.
- Cấy phôi vào tử cung cừu mẹ nuôi để mang thai và sinh con.
Con sinh ra mang vật chất di truyền trong nhân giống cừu cho nhân. Kĩ thuật này tạo được nhiều vật nuôi mang gen quý, và có thể dùng để tạo động vật mang gen người phục vụ y học.
b) Cấy truyền phôi. Lấy phôi từ động vật cái giống tốt đã thụ tinh, tách thành nhiều phôi nhỏ, rồi cấy vào tử cung nhiều con cái khác. Mỗi phôi phát triển thành một cơ thể mới. Các con có kiểu gen giống nhau vì cùng xuất phát từ một hợp tử. Phương pháp cho phép tăng nhanh số lượng con giống quý.
So sánh để khỏi nhầm
| Tiêu chí | Nhân bản vô tính | Cấy truyền phôi |
|---|---|---|
| Nguồn gốc vật chất di truyền | Nhân của một tế bào xôma | Hợp tử do thụ tinh (bố và mẹ) |
| Có thụ tinh không? | Không | Có (phôi hình thành từ thụ tinh) |
| Con sinh ra | Giống cá thể cho nhân | Giống nhau, nhưng khác cả mẹ nuôi lẫn bố mẹ chỉ về cách mang thai |
| Vai trò của cá thể cái nhận phôi | Mang thai hộ | Mang thai hộ |
Sơ đồ tư duy nhanh
- Gây đột biến: xử lí → chọn lọc → dòng thuần. Tác nhân: tia, 5-BU, EMS, NMU, cônsixin.
- Tế bào thực vật: nuôi cấy mô (nhân giống), lai xôma (lai xa), nuôi cấy hạt phấn (dòng thuần nhanh).
- Tế bào động vật: nhân bản vô tính (không thụ tinh), cấy truyền phôi (có thụ tinh).
- Không thuộc bài này: chuyển gen vào vi khuẩn E. coli để sản xuất insulin. Đó là công nghệ gen, học ở bài sau: xem Lý thuyết Bài 20.
Bạn có thể học tiếp ở Lý thuyết Sinh học 12 Bài 20: Tạo giống nhờ công nghệ gen.
Những lỗi sai thường gặp
- Cho rằng gây đột biến tạo được vi khuẩn mang gen insulin người. Sai, đó là chuyển gen.
- Nghĩ nhân bản vô tính cần thụ tinh. Sai, chỉ có chuyển nhân vào trứng đã bỏ nhân.
- Nhầm cây từ hạt phấn nuôi cấy là cây 2n đồng hợp ngay. Thực ra phải lưỡng bội hoá mới có cây 2n thuần chủng.
- Cho rằng cônsixin dùng cho mọi loại cây. Thực tế nó hợp nhất với cây lấy cơ quan sinh dưỡng.
Bài luyện tập có đáp án
Câu 1. Cho các thao tác: (1) Chọn lọc cá thể có kiểu hình mong muốn; (2) Xử lí mẫu vật bằng tác nhân đột biến; (3) Tạo dòng thuần chủng. Thứ tự đúng của quy trình gây đột biến tạo giống là gì?
Đáp án: (2) → (1) → (3). Có đột biến mới chọn lọc được, có chọn lọc xong mới làm thuần chủng.
Câu 2. Một loài thực vật có 2n = 24. Nuôi cấy hạt phấn rồi lưỡng bội hoá. Cây thu được có bao nhiêu NST và có đặc điểm gì?
Đáp án: Hạt phấn có n = 12 NST. Sau lưỡng bội hoá thành 2n = 24 NST, mọi gen ở trạng thái đồng hợp tử, tức là dòng thuần chủng.
Câu 3. Lai tế bào xôma khác loài nhằm mục đích chính nào: A. Tạo cây đơn bội; B. Tạo cây lai khác loài mà lai hữu tính khó thực hiện; C. Nhân nhanh giống; D. Tạo cây đa bội lẻ vô sinh?
Đáp án: B. A là nuôi cấy hạt phấn, C là nuôi cấy mô, D không phải mục đích của lai tế bào xôma.
Câu 4. Từ một phôi bò được tách thành 4 phôi nhỏ cấy vào 4 bò cái khác nhau. Bốn bê con sinh ra có kiểu gen như thế nào? Đây là kĩ thuật gì?
Đáp án: Có kiểu gen giống nhau, vì cùng từ một hợp tử. Đây là cấy truyền phôi, không phải nhân bản vô tính.
Câu 5. Vì sao phương pháp gây đột biến ít dùng ở động vật bậc cao?
Đáp án: Hệ thần kinh và cơ quan sinh sản phức tạp, đột biến dễ gây chết hoặc mất khả năng sinh sản, khó chọn lọc và nhân giống.
Tiếp tục ôn luyện
- Giải Sinh học 12 Bài 19
- 29 câu trắc nghiệm Bài 19: Tạo giống bằng phương pháp gây đột biến
- 76 câu trắc nghiệm Bài 19: Gây đột biến và công nghệ tế bào
Câu hỏi thường gặp
Quy trình tạo giống bằng phương pháp gây đột biến gồm mấy bước?
Gồm 3 bước theo thứ tự: xử lí mẫu vật bằng tác nhân gây đột biến, chọn lọc các cá thể đột biến có kiểu hình mong muốn, rồi tạo dòng thuần chủng.
Hoá chất nào dùng để gây đột biến đa bội?
Cônsixin. Chất này cản trở sự hình thành thoi phân bào nên NST đã nhân đôi nhưng không phân li, tạo tế bào đa bội. Các chất 5-BU, EMS, NMU chủ yếu gây đột biến gen.
Nhân bản vô tính khác cấy truyền phôi ở điểm nào?
Nhân bản vô tính chuyển nhân của tế bào xôma vào trứng đã bỏ nhân, không có thụ tinh, con giống cá thể cho nhân. Cấy truyền phôi dùng phôi đã thụ tinh, tách thành nhiều phôi rồi cấy vào các con cái.
Vì sao nuôi cấy hạt phấn rồi lưỡng bội hoá tạo được dòng thuần nhanh?
Cây đơn bội chỉ mang một alen của mỗi gen. Khi lưỡng bội hoá, mỗi alen nhân đôi nên mọi gen đều đồng hợp tử, thu được dòng thuần chủng chỉ sau một thế hệ.