Nội dung Bài 19: Tạo Giống Bằng Phương Pháp Gây Đột Biến Và Công Nghệ Tế Bào thuộc Chương IV: Ứng Dụng Di Truyền Học môn Sinh Học Lớp 12. Sau khi học xong bài này, các bạn sẽ được những khái niệm, những nội dung mới. Giải thích được quy trình tạo giống mới bằng phương pháp gây đột biến. Trình bày được một số quy trình và thành tựu tạo giống thực vật bằng công nghệ tế bào. Trình bày được kỹ thuật nhân bản vô tính ở động vật và nêu ý nghĩa thực tiễn của phương pháp này. Mời các bạn theo dõi ngay dưới đây.
I. Tạo Giống Bằng Phương Pháp Gây Đột Biến
1. Quy trình
Để chủ động tạo ra nguồn biến dị di truyền, các nhà di truyền học có thể dùng các tác nhân đột biến khác nhau tạo ra nguồn biến dị rồi từ đó chọn ra các cá thể có gen và tổ hợp gen mong muốn. Phương pháp này đặc biệt có hiệu quả đối với vi sinh vật và tốc độ sinh sản của chúng rất nhanh nên ta có thể dễ dàng phân lập được các dòng đột biến, cho dù tần số đột biến gen thường khá thấp. Quy trình tạo giống mới bằng phương pháp gây đột biến bao gồm các bước: [1] xử lí mẫu vật bằng tác nhân đột biến; [2] chọn lọc các thể đột biến có kiểu hình mong muốn; [3] tạo dòng thuần chủng.
2. Một số thành tựu tạo giống ở Việt Nam
Trên đối tượng vi sinh vật cũng như đối với nhiều loài thực vật, bằng cách xử lí các tác nhân đột biến khác nhau như tia phóng xạ hoặc hoá chất, các nhà di truyền học của Việt Nam đã tạo ra được nhiều chủng vi sinh vật, giống cây trồng như lúa, đậu tương,… có nhiều đặc điểm quý.
Với việc sử dụng cônsixin, các nhà khoa học Việt Nam đã tạo ra được các giống cây dâu tằm tứ bội, sau đó lai nó với dạng lưỡng bội để tạo ra dạng tam bội có năng suất lá cao dùng cho ngành chăn nuôi tằm.
Câu hỏi 1 bài 19 trang 79 SGK sinh học lớp 12: Với những kiến thức đã học, các em hãy đề xuất cách thức nhận biết sơ bộ các cây tứ bội trong số các cây lưỡng bội.
Giải:
Có thể phân biệt cây tứ bội trong các cây lưỡng bội bằng cách:
– Quan sát hình thái bên ngoài: Cây tứ bội có cơ quan sinh dưỡng, sinh sản lớn hơn cây lưỡng bội.
– Quan sát tế bào: Cây tứ bội có bộ NST khác cây lưỡng bội, mỗi nhóm gồm 4NST.
– Phân tích hóa sinh: Cây tứ bội có hàm lượng các chất cao hơn rất nhiều so với cây lưỡng bội.
II. Tạo Giống Bằng Công Nghệ Tế Bào
1. Công nghệ tế bào thực vật
Ngày nay, với công nghệ hiện đại, các nhà khoa học có thể nuôi cấy các mẫu mô của thực vật, thậm chí 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 quý hiếm từ một cây có kiểu gen quý tạo nên một quần thể cây trồng đồng nhất về kiểu gen.
Lai tế bào sinh dưỡng [xôma] hay dung hợp tế bào trần cũng là một kĩ thuật hiện đại góp phần tạo nên giống lai khác loài ở thực vật. Để cho hai tế bào thực vật 2n [tế bào sinh dưỡng] có thể dung hợp với nhau thành một tế bào thống nhất, người ta cần phải loại bỏ thành tế bào trước khi đem lai. Sau đó, cho các tế bào đã mất thành tế bào [tế bào trần] của hai loài vào trong môi trường đặc biệt để chúng dung hợp với nhau. Tiếp đến, đưa tế bào lai vào nuôi cấy trong môi trường 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 ý nghĩa bởi vì có thể tạo ra giống mới mang đặc điểm của hai loài mà bằng cách tạo giống thông thường không thể tạo ra được.
Nuôi cấy hạt phấn hoặc noãn chưa thụ tinh trong ống nghiệm rồi cho phát triển thành cây đơn bội [n] cũng đem lại nhiều lợi ích trong công tác tạo giống cây trồng. Từ một tế bào đơn bội, được nuôi trong ống nghiệm với các hoá chất đặc biệt, người ta có thể tạo nên các mô đơn bội, sau đó xử lí hoá chất [cônsixin] gây lưỡng bội hoá tạo nên một cây lưỡng bội hoàn chỉnh. Điều lí thú là cây lưỡng bội tạo 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 tính động vật
Câu hỏi 2 bài 19 trang 80 SGK sinh học lớp 12: Nếu bạn có một con chó mang kiểu gen quý hiếm, làm thế nào bạn có thể tạo ra nhiều con chó có kiểu gen y hệt như con chó của bạn?
Giải:
Để tạo ra nhiều con chó có kiểu gen y hệt con chó ban đầu chúng ta có thể sử dụng phương pháp nhân bản vô tính và cấy truyền phôi.
Bước 1: Lấy nhân tế bào sinh dưỡng của con chó đó đưa vào tế bào trứng đã loại nhân
Bước 2: Nuôi cấy trong ống nghiệm để phôi phân chia sau đó phân cắt thành nhiều phôi khác nhau,
Bước 3: Đưa các phôi vào tử cung 1 con chó cái cho mang thai.
Trong tự nhiên, khi một hợp tử trong những lần phân chia đầu tiên vì một lí do nào đó lại 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 tính trong tự nhiên. Tuy nhiên, khi một con vật trưởng thành đã bộc lộ nhiều đặc tính quý thì để tạo ra nhiều con vật có kiểu gen y hệt như con vật đó là chuyện không tưởng cho tới những thập kỉ cuối cùng của thế kỉ XX.
Winmut [Wilmut], nhà khoa học người Scotlen lần đầu tiên đã nhận bản thành công con cừu có tên gọi là Đôly [Dolly]. Phương pháp nhân bản vô tính của ông có thể tóm tắt một cách ngắn gọn như sau: Lấy trứng của con cừu ra khỏi cơ thể [cừu cho trứng], sau đó loại 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 đưa nhân tế bào này vào tế bào trứng đã bị loại nhân. Sau đó, nuôi trứng đã được cấy nhân trong ống nghiệm cho phát triển thành phối rồi cấy phôi vào trong tử cung của con cừu khác để cho phôi phát triển và sinh nở bình thường. Cừu con sinh ra có kiểu hình giống hệt kiểu hình của cừu cho nhân tế bào [hình 19].
Kĩ thuật nhân bản động vật ngày nay đang tiếp tục được hoàn thiện và áp dụng cho nhiều loài động vật khác nhau. Kĩ thuật này đặc biệt có ý nghĩa trong việc nhân bản động vật biến đổi gen [bài 20].
b. Cây truyền phôi
Bằng kĩ thuật chia cắt phôi động vật thành nhiều phôi rồi cấy các phôi này vào tử cung của các con vật khác nhau, người ta cũng có thể tạo ra được nhiều con vật có kiểu gen giống nhau. Kĩ thuật này được gọi là kĩ thuật cấy truyền phôi.
Câu Hỏi Và Bài Tập
Hướng dẫn giải bài tập SGK Bài 19: Tạo Giống Bằng Phương Pháp Gây Đột Biến Và Công Nghệ Tế Bào thuộc Chương IV: Ứng Dụng Di Truyền Học môn Sinh Học Lớp 12. Các bài giải có kèm theo phương pháp giải và cách giải khác nhau.
Bài Tập 1 Trang 82 SGK Sinh Học Lớp 12
Giả sử có một giống cây cà chua có gen A quy định một tính trạng không mong muốn [dễ mắc bệnh X]. Hãy nêu quy trình tạo thể đột biến mang kiểu gen aa có khả năng kháng bệnh X.
Bài Tập 2 Trang 82 SGK Sinh Học Lớp 12
Có hai giống lúa, một giống có gen quy định khả năng kháng bệnh X và một giống có gen quy định khả năng kháng bệnh Y. Bằng cách gây đột biến, người ta có thể tạo ra giống mới có hai gen kháng bệnh X và Y luôn di truyền cùng nhau. Giải thích cách tiến hành thí nghiệm. Biết rằng, gen quy định bệnh X và gen quy định bệnh Y nằm trên hai NST tương đồng khác nhau.
Bài Tập 3 Trang 82 SGK Sinh Học Lớp 12
Trình bày quy trình tạo giống cây khác loài bằng phương pháp lai tế bào xôma.
Bài Tập 4 Trang 82 SGK Sinh Học Lớp 12
Giải thích quy trình nhân bản vô tính ở động vật và nêu ý nghĩa thực tiễn của phương pháp này.
Bài Tập 5 Trang 82 SGK Sinh Học Lớp 12
Hãy chọn một loài cây thích hợp trong số loài cây dưới đây để có thể áp dụng chất cônsixin nhằm tạo giống mới đem lại hiệu quả kinh tế cao.
A. Cây lúa.
B. Cây đậu tương.
C. Cây củ cải đường.
D. Cây ngô.
Tóm Tắt Lý Thuyết
Lý thuyết Bài 19: Tạo giống bằng phương pháp gây đột biến và công nghệ tế bào ngắn gọn, đầy đủ, dễ hiểu và có sơ đồ tư duy.
I. Tạo Giống Bằng Phương Pháp Gây Đột Biến
1. Quy trình
– Xử lí mẫu vật bằng tác nhân gây đột biến.
– Chọn lọc các cá thể đột biến có kiểu hình mong muốn.
– Tạo dòng thuần chủng.
2. Một số thành tựu tạo giống bằng gây đột biến ở Việt Nam
– Tạo được nhiều chủng vi sinh vật, nhiều giống lúa, đậu tương… có nhiều đặc tính quý.
– Sử dụng Cônsixin tạo được dâu tằm tứ bội 4n.
– Xử lí NMU/Táo Gia Lộc → Táo má hồng cho năng suất cao, phẩm chất tốt, 02 vụ/năm.
– Sản xuất penicillin, vacxin…
II. Tạo Giống Bằng Công Nghệ Tế Bào
1. Công nghệ tế bào thực vật
– Nuôi cấy mô, tế bào trong ống nghiệm → cây mới: Nhân nhanh các giống cây quý, tạo sự đồng nhất kiểu gen của quần thể cây trồng.
– Lai tế bào sinh dưỡng [Dung hợp hai tế bào trần] → tạo giống lai khác loài ở thực vật.
– Nuôi cấy hạt phấn, noãn chưa thụ tinh trong ống nghiệm → cây đơn bội [n] cây lưỡng bội [2n].
2. Công nghệ tế bào động vật
a. Nhân bản vô tính động vật
– Tách nhân tế bào của cơ thể cần nhân bản và chuyển vào trứng đã hủy nhân → tế bào chứa nhân 2n của động vật cần nhân bản → Nuôi tế bào chuyển nhân trong ống nghiệm cho phát triển thành phôi → Cấy phôi vào tử cung cái giống cho mang thai, sinh sản bình thường.
– Tạo được nhiều vật nuôi cùng mang các gen quý.
b. Cấy truyền phôi
Phôi được tách thành nhiều phôi → tử cung các vật cái giống → mỗi phôi sẽ phát triển thành một cơ thể mới.
Ở trên là nội dung Bài 19: Tạo Giống Bằng Phương Pháp Gây Đột Biến Và Công Nghệ Tế Bào thuộc Chương IV: Ứng Dụng Di Truyền Học môn Sinh Học Lớp 12. Trong bài học này, các bạn được học các kiến thức như: quy trình tạo giống bằng phương pháp gây đột biến, một số thành tựu tạo giống ở Việt Nam, sơ lược về công nghệ tế bào ở thực vật và động vật cùng với các kết quả của chúng, một số quy trình và thành tựu tạo giống thực vật bằng công nghệ tế bào, kỹ thuật nhân bản vô tính ở động vật và ý nghĩa thực tiễn của phương pháp này. Chúc các bạn học tốt Sinh Học Lớp 12.