Tương tác kiểu gene với môi trường và thành tựu chọn giống SVIP

I. MỐI QUAN HỆ GIỮA KIỂU GENE VÀ MÔI TRƯỜNG

1. Sự tương tác giữa kiểu gene và môi trường

Kiểu hình của sinh vật là kết quả của sự tương tác giữa kiểu gene với điều kiện môi trường.

- Gene cung cấp thông tin di truyền → tế bào tạo ra protein → protein liên kết với nhau và với các phân tử khác → kiểu hình của cơ thể sinh vật.

- Môi trường cung cấp nguyên liệu cho tế bào tổng hợp và phân giải các chất, giải phóng năng lượng và là tín hiệu giúp tế bào điều hoà biểu hiện gene.

Thường biến là sự biến đổi kiểu hình của cùng một kiểu gene trong các điều kiện môi trường khác nhau.

Ví dụ: Hoa cẩm tú cầu (Hydrangea macrophylla) cho hoa màu hồng khi đất kiềm (độ pH của đất cao) và cho hoa màu xanh khi đất chua (độ pH của đất thấp).

2. Mức phản ứng

a) Khái niệm

Trong các điều kiện môi trường khác nhau, một kiểu gene có thể cho ra nhiều kiểu hình khác nhau → Tập hợp các kiểu hình đó là mức phản ứng của kiểu gene. 

- Ví dụ: Trẻ đồng sinh cùng trứng được nuôi dưỡng trong những điều kiện môi trường khác nhau sẽ có một số đặc điểm khác nhau.

Cặp sinh đôi cùng trứng khác môi trường sống

- Sự di truyền tính trạng có bản chất là di truyền mức phản ứng của kiểu gene với môi trường.

- Để xác định mức phản ứng, cần theo dõi và ghi nhận kiểu hình của các cá thể có cùng một kiểu gene trong những điều kiện môi trường sống khác nhau.

b) Vận dụng thực tiễn

Hiểu rõ về bản chất di truyền của mức phản ứng có ý nghĩa quan trọng đối với nhiều lĩnh vực trong sản xuất và đời sống.

- Ứng dụng trong y học:

+ Nghiên cứu về mức phản ứng gene gây bệnh → điều chỉnh các yếu tố môi trường để giảm nhẹ triệu chứng bệnh.

+ Ví dụ: Xây dựng khẩu phần ăn hạn chế thực phẩm chứa phenylalanine để giảm thiệu triệu chứng của bệnh phenylketon niệu do đột biến gene tổng hợp enzyme chuyển hóa amino acid phenylalanine.

- Ứng dụng trong nông nghiệp:

+ Chọn, tạo ra những giống cây trồng và vật nuôi có mức phản ứng rộng về các tính trạng liên quan đến năng suất → giống tạo ra cho năng suất cao, thích nghi được với nhiều môi trường sống khác nhau.

+ Tuân thủ các điều kiện gieo trồng, chăn nuôi theo đúng hướng dẫn của nhà sản xuất giống (thời vụ, loại phân bón, liều lượng bón,...) → giống cho ra kiểu hình tối ưu.

- Ứng dụng trong giáo dục:

+ Nâng cao tối đa hiệu quả học tập, sức khoẻ và tầm vóc cơ thể (do kiểu gene quy định) bằng cách: Cân bằng dinh dưỡng đầy đủ, kết hợp vận động và sinh hoạt điều độ, tạo môi trường học tập lành mạnh,...

II. THÀNH TỰU CHỌN, TẠO GIỐNG BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP LAI HỮU TÍNH

Nhiều giống vật nuôi và cây trồng có năng suất, chất lượng cao đã được chọn lọc từ các biến dị tổ hợp tự nhiên hoặc tạo ra thông qua phương pháp lai hữu tính.

1. Khái quát về chọn, tạo giống vật nuôi, cây trồng

- Giống cây trồng là một quần thể cây trồng:

+ Phân biệt được với quần thể cây trồng khác.

+ Có ít nhất một đặc tính có thể di truyền được cho các thế hệ sau.

+ Đồng nhất về hình thái và ổn định qua các chu kỳ nhân giống.

+ Có giá trị canh tác, giá trị sử dụng.

- Giống vật nuôi là quần thể vật nuôi:

+ Cùng loài, cùng nguồn gốc.

+ Ngoại hình và cấu trúc di truyền tương tự nhau.

+ Có khả năng nhân giống và di truyền được những đặc điểm của giống cho thế hệ sau.

- Dòng là một nhóm vật nuôi trong giống, đã có những đặc điểm riêng di truyền ổn định nhưng vẫn mang những đặc điểm chung của giống.

- Chọn giống vật nuôi và cây trồng: Là cách thức con người chọn những cá thể có các đặc điểm di truyền ưa thích cho lai với nhau tạo ra các dòng và giống thuần chủng. Cụ thể các bước như sau:

(1) Tạo ra các dòng thuần chủng khác nhau.

(2) Lai các dòng thuần với nhau, chọn ra các cá thể có tổ hợp di truyền mong muốn.

(3) Nhân giống và chọn lọc ra giống thuần chủng.

(4) Có thể tiếp tục lai các dòng, giống thuần chủng để tạo ưu thế lai (con lai có năng suất và sức chống chịu cao hơn hẳn so với bố mẹ) cao - phép lai kinh tế.

2. Một số thành tựu chọn, tạo giống vật nuôi

- Giống gà Đông Tảo của tỉnh Hưng Yên được chọn lọc và nhân giống từ các giống gà bản địa lâu đời.

- Giống lợn siêu nạc được lai tạo từ 3 giống lợn khác nhau là lợn Đan Mạch, lợn Landrace và lợn Large White.

- Giống bò Blanc-Blue-Belgium (BBB) được lai tạo từ giống bò thuần chủng của Bỉ với giống bò Shorthorn của Anh.

3. Một số thành tựu chọn, tạo giống cây trồng

- Ở Việt Nam: Lai cây lúa CD20 đột biến có thân màu tím, hạt dài với các dòng khác nhau trong hàng chục năm, cho ra giống lúa ST25 ở Sóc Trăng - được công nhận là gạo ngon nhất thế giới năm 2019.

Giống gạo ST25

- Một số giống lúa được lai tạo khác cho năng suất và chất lượng cao: Giống Đài thơm 8, giống lúa lai KC06-1,...

- Một số giống cây ăn quả nổi tiếng như nhãn lồng Hưng Yên, bưởi da xanh,... cũng được tạo ra bằng phương pháp lai hữu tính.