Giáo trình Kỹ thuật cơ bản trong sinh học phân tử (Phần 2)

Nội dung text: Giáo trình Kỹ thuật cơ bản trong sinh học phân tử (Phần 2)

1. 111 - Phân lập gene có ích từ thể cho (DNA lạ) và nhân gene - Loại bỏ T-DNA khỏi Ti-plasmid của các dong vi khuẩn đã chọn lọc - Chuyền DNA lạ vào Ti-plasmid cùng với promotor và một gene chỉ thị có khả năng chọn lọc dễ dàng (ví dụ gene uidA của vi khuẩn mã hoá β- glucuronidaza thường gọi là gene GUS, hay gene kháng kháng sinh). - Đưa plasmid đã biến đổi vào tế bào thực vật - Chọn tế bào được chuyển gene - Tái sinh tế bào được chuyển gene - Chọn cây biểu hiện được chuyển (cấy chuyển gene) Nhiễm sắc thể Lớp vỏ áo hạt Cách ly gene độc Phôi từ tế bào Bt. Sửa đỏi để sử dụng Cách ly phôi trong pls và tạora từ hạt lúa nhiều bản sao Đưa các phôi vào môi trường sinh trưởng Máy bắn Phủ một lớp hạt vàng hạt nhỏ lên gene Bt Băn các phôi với các tiểu hạt vàng có lồng gene Bt vào trong các tế bào cây lúa Cây lúa chuyển gene Cho các phôi sinh trưởng trên môi trường để xác định các Tái sinh các cây mạ từ phôi nào đã được biến nạp các mô sẹo phát triển gene Bt từ phôi được biến nạp Hình 6.2 Tạo giống lúa Bt bằng phương pháp súng bắn gene (particle bombardment method). Đây là một trong nhiều phương pháp có thể sử dụng để chuyển các gene mới sang cây lúa bằng kỹ thuật di truyền. Ở một số loài cây dễ nuôi cấy như khoai tây và cà chua, các mẫu lá cắt
2. 112 rời được nhúng vào dung dịch chứa vi khuẩn trong một thời gian ngắn. Sau đó các mẫu lá được đưa vào môi trường dinh dưỡng. Trong khoảng thời gian đó vi khuẩn tiếp tục sinh trưởng và xâm nhập vào các tế bào lá rồi tạo ra một số tế bào chuyển gene. Vì chỉ một phần nhỏ tế bào được chuyển gene nên cần phải tiến hành chọn lọc. Việc chọn lọc thông thường dựa vào gene chọn lọc, đó là gene kháng kháng sinh hay kháng thuốc trừ cỏ. Sau đó các mẫu lá được chuyển vào môi trường khác chứa một chất kháng sinh để diệt Agrobacterium còn sót lại và một chất kháng sinh khác hay thuốc trừ cỏ để loại trừ các tế bào không chuyển gene. Các tế bào được chọn được chuyển sang một loạt các môi trường dinh dưỡng để tái sinh cây. Kết quả tái sinh và tạo cây chuyển gene phụ thuộc vào loài cây. Phương pháp chuyển gene thông qua Agrobacterium được áp dụng rất thành công ở nhiều loài cây hai lá mầm như thuốc lá, khoai tây và cà chua. 2.4. Giám định nguồn gene và chọn lọc dựa nhờ chỉ thị di truyền Giám định chính xác các giống, dòng và nguồn vật liệu khởi đầu cho tạo giống vô cùng quan trọng đối với việc chọn lọc bố mẹ để tạo ra nguồn biến dị di truyền. Ví dụ, quan hệ họ hàng là một yếu tố xác định việc chọn bố mẹ ở cả cây tự thụ phấn lẫn cây giao phấn. Tạo giống dòng thuần thường dựa vào việc sử dụng các dòng có quan hệ thân thuộc, trong khi đó con lai tốt nhất được tạo thành từ tổ hợp của các bố mẹ tự phối có quan hệ xa nhau. Có thể xác định mức độ thân thuộc bằng cách kiểm tra gia phả, năng suất của con lai và những đặc điểm hình thái. Các phương pháp xác định này thường không chính xác. Để tăng độ chính xác trong giám định nguồn gene, những năm gần đây các nhà chọn giống đã áp dụng phương pháp điện di isozyme và tính đa hình về độ dài của phân đoạn cắt hạn chế (restriction fragment length polymorphism, viết tắt: RFLP). Điện di enzyme đựa vào việc định lượng một loạt các enzyme chứa trong các mô đặc thù, chẳng hạn cây đang nảy mầm. Trong mỗi enzyme có thể xác định được các allele khác nhau (allozyme hay isozyme) nhờ tính di động khác nhau trên màng polyacrylamide gel trong một điện trường. Tính di động của enzyme phụ thuộc trọng lượng phân tử, tính tích điện và cấu trúc ba chiều của nó. RFLP là những phân đoạn DNA tạo ra khi DNA được phân giải bởi các enzyme phân giải DNA gọi là enzyme cắt hạn chế (restriction endonulease). Các phân đoạn cắt có độ dài khác nhau và có trọng lượng phân tử khác nhau được tách ra trên môi trường điện di. Các kiểu gene khác nhau tạo ra một bộ RFLP khác nhau khi được cắt bởi cùng một enzyme và đây là cơ sở để phân biệt các cá thể khác nhau. cuối cùng sự
3. 113 khác nhau này có thể nhận biết bằng cách di chuyển các phân đoạn DNA sang màng mỏng và tiếp xúc với đoạn mẫu dò (probe) DNA chỉ thị với P32 thông qua kỹ thuật lai DNA gọi là Southern Blot chẳng hạn. Khả năng ứng dụng lớn nhất của asozyme và RFLP là lập bản đồ di truyền và hỗ trợ cho chọn lọc các kiểu gene mong muốn nhờ chỉ thị di truyền. Sự ra đời của chỉ thị isozyme giữa thập niên 1970 và chỉ thị DNA (DNA marker) từ những năm 1980 cho phép người ta định vị gene với mật độ cao hơn và ứng dụng hiệu quả hơn. Tuy nhiên, hạn chế của chỉ thị isozyme là không đủ tạo bao trùm toàn bộ genome. Để định vị gene bằng một chỉ thị cần phải có liên kết rất chặt (dưới 5 cM). Từ những năm 1980 các nhà nghiên cứu đã xây dựng bản đồ di truyền dựa vào RFLP hoặc đa hình khuếch đại ngẫu nhiên (random amplified polymorphic DNA, viết tắt: RAPD) nhờ kỹ thuật phản ứng dây chuyền của polymerase (polymerase chain reaction, viết tắt: PCR). Khác với isozyme, chỉ thị DNA có số lượng rất lớn cho phép xây dựng bản đồ bão hoà của toàn bộ genome. Tương tự như chỉ thị isozyme, chỉ thị DNA trội song song, không bị ảnh hưởng của môi trường và phân ly theo quy luật Mendel. Các tính trạng cần cải tiến có thể tương quan với một RFLP trong bản đồ liên kết. Đặc biệt có ích là vật liệu chỉ thị DNA cho phép xây dựng bản đồ và định vị các locus kiểm soát các tính trạng số lượng. Hiện nay bản đồ RFLP đã được thiết lập cho một số cây trồng chính như lúa, ngô, cà chua, khoai tây, đậu xanh Các bản đồ này có thể dùng để định vị các gene kiểm soát các tính trạng nông học khác nhau, gồm cả các locus kiểm soát tính trạng số lượng. Ví dụ ở cà chua RFLP đã được sử dụng để định vị gene kháng virus khảm thuốc lá, 6 locus kiểm soát khối lượng quả, 4 locus kiểm soát hàm lượng chất rắn hoà tan, 5 locus kiểm soát độ pH của quả. Định vị gene bằng RFLP giúp các nhà chọn giống giám định và mô tả đặc điểm của giống và chọn lọc các tính trạng phức tạp khó thực hiện được bằng các phương pháp truyền thống. Hơn nữa, kỹ thuật PCR giúp nhà chọn giống xác định sự có mặt của gene có ích rất có hiệu quả, đặc biệt là các gene kháng bệnh - những gene chỉ khẳng định được khi có mặt của vật ký sinh. V. Chọn giống ở cây tự thụ phấn Tự thụ phấn hay tự phối là việc chuyển phấn hoa từ nhị đực đến nhuỵ cái trong cùng một hoa, hay đến nhuỵ cái của hoa trong cùng một cây. Đó là quá trình kết hợp giao tử đực và giao tử cái của cùng một cây. Cây tự thụ phấn cũng có một số trường hợp giao phấn, phụ thuộc vào: - Giống hay dòng cây trồng
4. 114 - Điều kiện mùa vụ, nhất là nhiệt độ và độ ẩm - Hướng và tốc độ gió vào thời điểm thụ phấn - Quần thể côn trùng thụ phấn. Tự thụ phấn không những duy trì kiểu gene của bố mẹ từ đời này sang đời khác mà còn nhanh chóng phục hồi tình trạng đồng hợp cho kiểu gene trong các đời tiếp theo. Tỷ lệ dị hợp Aa trong các đời tiếp theo sẽ giảm đi một nữa. Mức độ đồng hợp của mỗi đời có thể tính theo công thức (2m – 1/2m)n, với m: số đời, n: số cặp gene đồng hợp. 1. Các phương pháp chọn tạo giống 1.1. Nhập nội Nhập nội thường được dùng như nguồn cung cấp gen hay tổ hợp gen để cải lương một kiểu gen thích ứng tốt nhưng còn thiếu một hay nhiều tính trạng. 1.2. Thích nghi Tính thích nghi là khả năng tự phục hồi và thích ứng của quần thể với vùng khí hậu mới. Quá trình thích nghi là kết quả của sự chuyển dịch lệch di truyền về phía các dạng thích ứng trong một quần thể được đặt trong các điều kiện bất thuận của môi trường. Hiệu quả của quá trình thích nghi phụ thuộc vào: + Mức độ không đồng nhất trong quần thể; + Phương thức sinh sản của loài; + Thời lượng của chu kỳ sống của loài; + Tính chất và cường độ của các điều kiện bất thuận trong môi trường. Cây giao phấn thích nghi nhanh hơn cây tự thụ phấn do có tần số tái tổ hợp cao hơn, sẽ tạo ra các kiểu gene có lợi với tính thích nghi. Trong khi đó một dòng thuần biến đổi rất ít. 1.3. Chọn lọc Chọn lọc là một quá trình nhờ đó cá thể hay một nhóm cá thể được chọn ra từ một quần thể hỗn hợp và không đồng nhất. Chọn tạo giống cây trồng tự thụ phấn bằng chọn lọc hàng loạt hay chọn lọc hõn hợp (chọn lọc quần thể) và chọn lọc cá thể hay dòng thuần (chọn lọc phổ hệ) 1.3.1. Chọn lọc quần thể Ở phương pháp chọn lọc quần thể, người ta chọn bông hay cây tốt rồi trộn lẫn hạt giống của chúng để trồng lại đời sau. Chọn lọc quần thể dựa trên cơ sở chọn lọc kiểu hình, không thử
5. 115 nghiệm đời con, nên có những khuyết điểm sau: - Không thể biết được cây tập hợp lại là đồng hợp hay dị hợp. Cây dị hợp thì đời sau sẽ phân ly nên chọn lọc kiểu hình cần được tiếp tục lặp lại - Không thể biết được kiểu hình ưu tú được chọn do các tính trạng di truyền hay do môi trường. Hiện nay, thực hiện việc tuyển chọn đời con của các cá thể, sau đó dồn hạt giống của những đời con giống nhau đã phần nào làm tăng hiệu quả chọn lọc quần thể. Theo Allard (1960) thì sai biệt chủ yếu giữa chọn lọc quần thể đối với các cây tự thụ phấn liên quan đến số lượng dòng giữ lại. Đối với chọn lọc quần thể thì dạng được chọn chỉ xuất phát từ một bông và các dòng được chọn và giữ lại gộp thành một quần thể hỗn hợp các dòng thuần. Quần thể chọn ra trên thực tế đồng đều về các tính trạng nông học quan trọng như màu hạt, kích cỡ hạt, chiều cao cây, thời gian sinh trưởng và khả năng chống chịu bệnh. Chọn lọc quần thể chủ yếu được dùng để lọc các giống lẫn hoặc lọc các lô hạt giống lẫn của các chương trình sản xuất hạt giống. Việc lọc các giống lẫn bằng chọn lọc quần thể được tiến hành như sau: + Chọn lọc từ 200 đến 2.000 cây (cá thể) đúng dạng hình chính của giống. Số lượng cây chọn tùy thuộc vào nguồn giống có được + Gieo cây đời con trên ô gồm 3-4 hàng và quan sát độ đồng đều của các tính trạng kiểu hình khác nhau. + Trộn hạt các đời con có dạng giống và đồng đều lại để nhân giống. Chọn lọc quần thể được xem như là một phương pháp chọn tạo giống để cải lương các giống cây trồng tự thụ phấn. 1.3.2. Chọn lọc cá thể - Giống dòng thuần Chọn lọc cá thể với mục đích tạo ra giống dòng thuần được thực hiện trong hai trường hợp: - Tạo các dòng thuần từ một giống địa phương thích ứng tốt hay từ một quần thể nhân tạo hay giống quần thể được chọn lọc theo phương pháp chọn lọc quần thể đã và đang được dùng nhiều trong sản xuất. - Tạo các dòng thuần từ một quần thể đang phân ly của thể lai. Trong cả hai trường hợp trên, chi tiết chọn lọc đời sau của từng cá thể phụ thuộc vào các điều kiện sau: - Trường hợp các giống địa phương hình thành từ các quần thể bằng phương pháp chọn lọc quần thể, mang ít cây dị hợp, số lớn cây là đồng hợp tại nhiều locus. - Trường hợp của quần thể đang phân ly, từng cây riêng rẽ ban đầu dị
6. 116 hợp trở thành đồng hợp sau các đời liên tiếp. Nhiều chương trình chọn tạo giống cây trồng tự thụ phấn quan tâm đến việc chọn tạo các giống dòng thuần vì: (i) Giống dòng thuần có độ đồng đều cao về hình dạng và về chất lượng sản phẩm; (ii) Một dòng thuần đã thích ứng với các điều kiện sinh thái và canh tác riêng thì chắc chắn sẽ cho thành tích cao hơn quần thể hỗn hợp các kiểu gene; và (iii) Dễ nhận diện và duy trì một dòng thuần. 1.4. Tạp giao Tạp giao chỉ việc lai hai cá thể có tính di truyền khác nhau. Về mặt chọn tạo giống, tạp giao phối hợp tính trạng của hai giống và tạo thuận lợi cho việc chọn lọc ra các cây mang các đặc tính mong muốn của hai bố mẹ thông qua tái tổ hợp trong quá trình phân ly đời con cháu. Chương trình tạp giao của cây trồng tự thụ phấn chủ yếu gồm hai bố mẹ, nhằm mục đích loại bỏ một khiếm khuyết ra khỏi một giống được xem là thích ứng tốt và ưu việt về các mặt còn lại. Gồm có hai dạng: (1) Lai giống thích ứng với giống thích ứng cao sản (2) Lai dòng có nguồn gene thích ứng với dòng không thích ứng. Các cặp lai dạng (1) được thực hiện giữa các dòng hay giống chị em. Các giống này có cơ sở di truyền hẹp vì trong một địa bàn nhất định, khả năng cao sản chỉ tập trung vào một số ít dòng và các dòng này liên tục được dùng để tạo ra giống mới. Các cặp lai dạng (2) thường được thực hiện với các dạng trung gian có năng suất thấp hơn so với giống thích ứng cao sản nhưng lại cung cấp một tính trạng quan trọng như tính chống chịu với bệnh. VI. Chọn giống ở cây giao phấn Các loài giao phấn (thụ phấn chéo) có độ dị hợp hay độ không đồng nhất cao về kiểu gene và mang nihều đột biến hơn so với cây tự thụ phấn. Cách sinh sản như vậy tạo cho chúng một thế cấn bằng dị hợp rất lớn trong cấu trúc của một quần thể toàn phối Trong thực tế, cây trồng thụ phấn chéo rất thuận tiện cho việc sử dụng các phương pháp chọn giống mới để đạt hiệu quả tối đa bằng cách kết hợp các chu kỳ tự phối và ngoại phối với nhau. Các phương pháp chọn tạo giống hiện nay đối với cây giao phấn chéo có thể chia ra hai nhóm: tạo các thể lai và cải tiến các quần thể. Hai nhóm này tuy độc lập với nhau nhưng không loại trừ nhau. Để tạo ưu thế lai cần thiết phải cố định gen qua nhiều chu kỳ tự phối. Thể đồng hợp đạt được qua quá trình tự phối ban đầu đến cuối chương trình chọn
7. 117 tạo giống lại được chuyển lại thể dị hợp. 1. Tạo thể lai và dòng tự phối Thể lai là đời con thứ nhất (F1) của tạp giao giữa bố mẹ khác biệt về mặt di truyền. Các bố mẹ có thể là dòng thuần, dòng tự phối, giống hay quần thể. Đối với cây trồng thụ phấn chéo thì dòng tự phối được tạo ra bằng cách tự phối từng cây riêng rẽ. Nguồn cho tự phối có thể là các giống thu phấn tự do, hỗn hợp, tổng hợp, nguồn gene phức hợp hoặc bất kỳ một quần thể dị hợp nào. Vật liệu ban đầu để tạo dòng tự phối, nên có nền di truyền rộng, chứa nhiều kiểu gene khác nhau và mang nhiều đặc tính nông sinh học quý, thường là những giống tổng hợp hoặc giống nhập nội. Tuy nhiên nếu vật liệu ban đầu là những giống địa phương thì dòng thuần được tạo ra từ đó lại có tính thích nghi cao, còn nếu vật liệu ban đầu là các giống lai thì kết quả tạo giống mới sẽ nhanh hơn. Có 3 phương pháp cơ bản để tạo dòng tự phối ở ngô (bắp): - Phương pháp chuẩn: chọn các cây khỏe mạnh và điển hình cho quần thể của vật liệu ban đầu rồi cho tự phối bằng phương pháp cách ly. Các bắp tốt được lựa chọn theo kiểu bắp/hàng. Sự chọn lọc được lặp lại như vậy ở các thế hệ tiếp theo - Phương pháp hốc đơn: đây là một biến dạng của phương pháp chuẩn, hàng được thay thế bằng hốc đơn 3 cây trong mỗi chu kỳ chọn lọc. Vì thế phương pháp này có ưu điểm là cho phép đánh giá được số lượng thế hệ nhiều hơn trên cùng một đơn vị diện tích, nhưng lại hạn chế về khả năng chọn lọc trong mỗi thế hệ. - Phương pháp tạo dòng lưỡng bội đồng hợp tử bằng kỹ thuật nuôi cấy hạt phấn in vitro kết hợp với phương pháp gây đa bội hóa bằng colchicine. Sau quá trình tự phối 5-6 thế hệ như vậy, các dòng thu được phải đồng đều về mọi tính trạng như độ cao cây, hình thái hạt, màu sắc Đem những cây trong cùng một dòng giao phối với nhau, nếu ở thế hệ sau không có gì sai khác với các cây giao phối ban đầu thì các dòng ấy đã thuần. Đem hai dòng tự phối lai với nhau, thu được con lai đơn giữa dòng. Hai con lai đơn giao phối với nhau cho con lai kép giữa dòng.
8. 118 Hình 6.3 Con lai F1 của hai dòng đồng hợp tử đã được chọn lọc. 2. Cải tiến quần thể Theo Sprague, cải tiến quần thể chỉ một hệ thống bao gồm tất cả các biện pháp dùng để tạo ra một dạng cải tiến của cây trồng được nhân lên bằng phương pháp hữu tính. Cải tiến quần thể của các loài giao phấn chéo bao hàm ý nghĩa cải tiến thành tích trung bình của một quần thể gồm các kiểu gene thụ phấn ngẫu nhiên đã trải qua chọn lọc mà sản phẩm cuối cùng còn giữ được một độ dị hợp cao. Về mặt di truyền học, cải tiến quần thể hoàn toàn dựa trên chủ định tận dụng hiệu quả các gen cộng tính hay gene đa phân. Sự tích lũy liên tục hiệu quả di truyền tích cộng đưa đến việc cải tiến tuần tự tăng lên. Cải tiến quần thể có nhiều dạng. Trong mỗi dạng, thủ tục chọn lọc quyết định độ hiệu quả mà các gene cộng tính được khai thác. Liên quan với cải tiến quần thể có thể tóm tắt như sau: - Các tính trạng quan trọng khác nhau có độ phương sai rất lớn. - Quần thể nguồn mang phương sai di truyền cộng tính cao với tính trội một phần. - Các tính trạng có hệ số di truyền cao. - Giữa các tính trạng cần cải tiến không có liên kết. - Không có tổ hợp âm tính giữa các tính trạng mong muốn. Ví dụ: chọn lọc tính chín sớm đưa đến giảm năng suất. - Hiện diện độ biến thiên rất rộng của các gene điều khiển các tính trạng mong muốn mà trước kia chưa từng qua chọn lọc. các gene như thế là dự trữ lớn để tạo ra một cơ sở di truyền rộng cho quần thể khởi đầu. VII. Chọn giống ở cây sinh sản sinh dưỡng 1. Khái niệm chung
9. 119 Sinh sản sinh dưỡng là hình thức sinh sản mà cơ thể mới được phát triển từ những phần cơ thể ban đầu như củ, thân, mầm, lá Đó là những bộ phận ở trên hoặc là ở dưới mặt đất (Hình 6.4). - Từ những phần thân dưới mặt đất: những cây trồng mới được nhân lên từ những phần dưới mặt đất như khoai tây, củ gừng, chuối, hành, tỏi, Hình 6.4 Sinh sản sinh dưỡng ở một số cấy trồng - Bằng những chồi bất định: như ở cây tầm gửi, khoai lang và nhiều loài thân bò khác. - Bằng thân hành con như cây bạch đầu khấu, hành, tỏi, - Sinh trưởng bằng những đoạn sinh dưỡng: những cây này thường được nhân lên bằng những đoạn thân hoặc chồi, mầm cắt ghép như khoai lang, dong riềng, Hình 6.5 Cơ thể mởi được hình thành từ mép lá. Trong sinh sản sinh dưỡng, cây được nhân lên bằng phương pháp vô tính nên qua các đời trồng của hệ vô tính không xảy ra phân ly và tái tổ
10. 120 hợp. Điều này đã dẫn đến: - Các hệ vô tính dần dần tích lũy các đột biến tự nhiên, làm độ dị hợp tăng lên - Các gene có hại cũng được tích lũy dần - Các cơ quan sinh sản thường xuyên không hoạt động nên dần dần đưa đến bất dục đực và cái. Bất dục đực thường xảy ra nhiều hơn. 1.1. Phương pháp chọn tạo Chọn tạo giống cây sinh sản sinh dưỡng thì kỹ thuật được ứng dụng cơ bản giống như các phương pháp chọn tạo giống cây hữu tính, bao gồm: nhập nội, chọn lọc và tạp giao, chỉ khác về cách xử lý quần thể lúc khảo nghiệm. Đối với cây nhân vô tính, khi một kiểu gene đã được xác định nó có thể được duy trì vĩnh viễn bằng phương pháp vô tính hay sinh dưỡng mà không mất độ toàn vẹn di truyền, đó là một lợi thế lớn. Tuy nhiên cũng kèm theo một số nhược điểm sau: - Vì các đời sinh dưỡng nối tiếp nhau không qua sàng lọc di truyền của phân bào giảm nhiễm nên các hệ sinh dưỡng có xu hướng tích lũy thành hệ thống các bệnh truyền nhiễm, nhất là các bệnh virus và mycoplasma. Chúng cũng tích lũy lại các đột biến mà đa số đều gây hại. Để tránh được vấn đề này, cần: (i) Duy trì nguồn giống ưu tú trong điều kiện sạch bệnh là cần thiết; (ii) Bản thân nguồn giống phải được thường xuyên tái tạo lại bằng cách chọn lọc cây dùng làm giống từ một quần thể nhân lên bằng phương pháp sinh dưỡng. Gần đây có thể tránh được một số khó khăn trên bằng cách duy trì các hệ vô tính dưới dạng nuôi cấy mô. - Duy trì nguồn gene cần thiết cho các chương trình chọn tạo giống gặp khó khăn và tốn kém do các nguyên nhân nói trên. - Đa số các giống biểu hiện bất dục đực, sức sống yếu, hạt lép với nhiều mức độ khác nhau. Do đó bất dục là hậu quả của việc các hệ vô tính không được phân bào sàng lọc - Một số loài và nhiều giống của đa số cây nhân vô tính không có hoa. 1.2. Kích cỡ quần thể Đa số giống cây trồng nhân vô tính ở trạng thái dị hợp nên đời "phân ly" đầu tiên là đời F1 chứ không phải F2. Do đó kích cỡ của quần thể đời F1 phải lớn hơn so với cây tự thụ phấn. Ngoài ra một tỷ lệ lớn các cây nhân sinh dưỡng là cây đa bội như mía, khoai tây, khoai lang, chuối và đòi hỏi phải nhân một quần thể lớn hơn để thu được các kiểu gene mong
11. 121 muốn. Nhiều giống cây nhân sinh dưỡng không ra hoa hoặc ra hoa nhưng bất dục ở mức độ cao, nên cần phải tạo nhiều thể lai hơn so với nhu cầu thông thường đối với cây nhân hữu tính. Như vậy, phương pháp và thủ tục ứng dụng để cải tiến cây nhân vô tính tương tự như đối với cây nhân hữu tính. Sự khác nhau giữa chúng ở một số chi tiết, các chi tiết này mục đích sử dụng cuối cùng, theo mức độ bội thể và tình trạng bất dục trong loài. 2. Cơ sở di truyền 2.1. Dòng vô tính Dòng vô tính là một nhóm của những cây được sản xuất ra từ một cây riêng qua sinh sản vô tính. Như vậy những giống nhân vô tính bao gồm số lượng lớn dòng vô tính. Tất cả các thành viên của dòng vô tính có cùng kiểu gene như cây bố mẹ nếu không có đột biến soma xảy ra. Sự chọn lọc ở một dòng vô tính là không cần thiết. Các đặc tính của dòng vô tính: - Tất cả các cá thể trong một dòng vô tính riêng biệt giống hệt nhau về kiểu gen, vì chúng là kết quả của quá trình sinh sản vô tính nhờ phân bào nguyên nhiễm. - Sự khác nhau của kiểu hình ở trong 1 dòng vô tính là do môi trường - Kiểu hình của một dòng vô tính là do hiệu quả của kiểu gene (G), của môi trường (E) và ảnh hưởng qua lại giữa kiểu gene và môi trường (GE) trên ý nghĩa quần thể (µ). Kiểu hình của một dòng vô tính được biểu thị bằng công thức: P = µ + G + E + GE - Một dòng vô tính có thể được duy trì không giới hạn qua sinh sản vô tính. Nhưng các dòng vô tính cũng luôn luôn thoái hóa do bị tấn công bởi virus hoặc vi khuẩn và do sự phát sinh đột biến soma. Một dòng vô tính có thể bị tiêu diệt phụ thuộc vào khả năng nhạy cảm của nó đối với vật phá hoại như các côn trùng hoặc các bệnh. Hơn nữa, sự khác nhau về gene có thể phát sinh trong một dòng vô tính làm thay đổi những đặc tính của nó. - Nhìn chung, những dòng vô tính có độ dị hợp cao và thể hiện mất sức sống khi lai gần. 2.2. Sự khác nhau về gene Sự khác nhau về gene trong một dòng vô tính có thể phát sinh do đột biến phần sinh dưỡng, sự hỗn hợp cơ học và sinh sản vô tính không thường xuyên. 2.2.1. Đột biến