TẠO GIỐNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP GÂY ĐỘT BIẾN VÀ CÔNG NGHỆ TẾ BÀO

Lý thuyết Sinh12 - Loga.vn: Bài 19:

TẠO GIỐNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP GÂY ĐỘT BIẾN VÀ CÔNG NGHỆ TẾ BÀO

I. TẠO GIỐNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP GÂY ĐỘT BIẾN

1. Khái niệm:

        Là phương pháp sử dụng các nhân tố lí, hóa nhằm thay đổi vật liệu di truyền của sinh vật để phục vụ cho lợi ích con người.

- Đối tượng áp dụng:

+ Vi sinh vật : Phương pháp tạo giống sinh vật bằng gây đột biến đặc biệt hiệu quả vì tốc độ sinh sản của chúng rất nhanh nên chúng nhanh chóng tạo ra các dòng đột biến.

+ Thực vật : Phương pháp gây đột biến được áp dụng đối với hạt khô, hạt nảy mầm, hoặc đỉnh sinh trưởng của thân, cành, hay hạt phấn, bầu nhụy của hoa.

+ Động vật: Phương pháp gây đột biến nhân tạo chỉ được sử dụng hạn chế ở một số nhóm động vật bậc thấp, khó áp dụng cho các nhóm động vật bậc cao vì cơ quan sinh sản của chúng nằm sâu trong cơ thể nên rất khó xử lý. Chúng phản ứng rất nhạy và dễ bị chết khi xử lý bằng các tác nhân lí hóa.

 - Ví dụ:

          + Ở vi sinh vật: Gây đột biến ở tảo lục, nấm men,… thu được những loại vi sinh mang màu sắc khác nhau dùng vẽ tranh.

Hình 1. Gây đột biến tảo lục (Chlorella) thành tảo Rhodotorula glutinis có màu hồng.

+ Ở thực vật: Gây đột biến tạo giống táo má hồng để tăng cao năng suất, kích thước quả, thơm ngon hơn và hấp dẫn hơn.

                                                                               

                                                                               Hình 2. Gây đột biến táo Gia Lộc (màu xanh) thành táo má hồng.

+ Ở động vật (rất hiếm)

                                                                  

                                                                                               Hình 3. Cừu đột biến ba chân.

2. Quy trình tạo giống

Quy trình tạo giống mới bằng phương pháp gây độ biến gồm các bước:

Bước 1: Xử lí mẫu vật bằng tác nhân gây đột biến.

 ® Xử lí  mẫu vật bằng các tác nhân đột biến với liều lượng và xử lý thích hợp nếu không sinh vật sẽ chết hay giảm khả năng sinh sản và sức sống.

Bước 2: Chọn lọc các thể đột biến có kiểu hình mong muốn.

 ® Chọn lọc các thể đột biến có kiểu hình mong muốn, ta phải tìm cách nhận biết ra chúng trong các sinh vật bình thường cũng như các thể đột biến khác.

Bước 3: Tạo dòng thuần chủng.

 ® Tạo ra giống thuần chủng cho các thể đột biến được chọn sinh sản để nhân lên thành dòng thuần.

 3. Một số thành tựu tạo giống bằng gây đột biến ở Việt Nam

 - Phương pháp này đặc biệt có hiệu quả với vi sinh vật.

 - Thành tựu:

          + Tạo được nhiều chủng Vi sinh vật, giống cây trồng như lúa đậu tương, có nhiều đặc điểm quý.

          + Sử dụng cônsixin tạo dâu tằm tam bội, củ cải đường, dương liễu, dưa hấu tam bội.

          + Cơ chế: Chất cônsixin khi thấm vào mô đang phân bào, cản trở hình thành thoi  vô sắc làm cho nhiễm sắc thể không phân ly gây ra đột biến đa bội.

 - Một số hình ảnh về thành tựu tạo giống bằng gây đột biến (hình 1, 2, 3).

 

Hình. 1 Dâu tây tam bội                              Hình 2. Củ cải trắng tứ bội.

 

Hình 3. Dưa hấu tam bội.

II.TẠO GIỐNG BẰNG CÔNG NGHỆ TẾ BÀO

        Công nghệ tế bào là một ngành kỹ thuật có quy trình xác định trong việc ứng dụng phương pháp nuôi cấy tế bào hoặc mô tế bào trên môi trường dinh dưỡng nhân tạo để tạo ra những mô, cơ quan, cơ thể hoàn chỉnh và đầy đủ tính trạng của cơ thể gốc.

1. Công nghệ tế bào thực vật:

1.1 Nuôi cấy hạt phấn:

 a. Phương pháp:

  - Hạt phấn đơn bội (n) ® mô đơn bội (n), (xử lý cônsixin).

  - Lưỡng bội hóa: Có 2 cách:

          + Mô đơn bội (n) ® mô lưỡng bội (2n), cho mọc thành cây lưỡng bội.

          + Mô đơn bội (n) ® mọc thành cây đơn bội, lưỡng bội thành cây 2n.

 b. Ý nghĩa:

  - Tạo được các dòng thuần (Đồng hợp về tất cả các gen).

  - Phương pháp này có hiệu quả cao khi chọn các cây có đặc tính kháng thuốc diệt cỏ, chịu lạnh.

1.2 Nuôi cấy tế bào thực vật invitro tạo mô sẹo:

 a. Phương pháp:

  - Nuôi cấy nhiều loại tế bào của cây để tạo mô sẹo.

 - Sử dụng hoocmôn phù hợp để mô sẹo phát triển thành cây con.

 b. Ý nghĩa:

          Giúp ta nhân nhanh giống cây trồng “đồng nhất về tất cả các gen”.

1.3 Dung hợp tế bào trần (lai tế bào sinh dưỡng):

 a. Phương pháp:

  - Phá vỡ thành xenluloza.

  - Cho các tế bào trần trong môi trường đặc biệt, chúng dung hợp thành tế bào lai.

  - Chuyển tế bào lai vào môi trường nuôi cấy, chúng phát triển thành cây lai.

 b. Ý nghĩa:

          Tạo được cây lai mang đặc điểm của 2 loài mà các phương pháp lai hữu tính không thực hiện được (cây lai khác loài).

2. Công nghệ tế bào động vật

 2.1 Cấy truyền phôi:

          - Lấy phôi động vật cho, tách phôi thành nhiều phần, mỗi phần cho phát triển thành phôi rồi cấy các phôi này vào các con vật khác ® Tạo nhiều vật nuôi kiểu gen giống nhau (áp dụng đối với thú quý hiếm hoặc sinh sản chậm).

          - Phối hợp hai hay nhiều phôi thành một thể khảm. Tạo vật nuôi khác loài.

          - Làm biến đổi các thành phần của phôi khi mới phát triển theo hướng có lợi cho mình.

 2.1 Nhân bản vô tính bằng kỹ thuật chuyển nhân:

 - Ví dụ: quá trình nhân bản cừu Dolly.

Hình 4. Sơ đồ quy trình nhân bản vô tính cừu Dolly.

 a. Phương pháp:

  - Lấy nhân tế bào tuyến vú (cừu 1).

  - Lấy tế bào trứng loại bỏ nhân (cừu 2).

  - Chuyển nhân tế bào tuyến vú vào tế bào trứng đã bỏ nhân.

  - Nuôi chúng trong ống nghiệm phát triển thành phôi.

  - Cấy phôi vào tử cung (cừu 3), sau đó sinh ra cừu Dolly giống hệt cừu cho nhân tế bào tuyến vú.

 b. Ý nghĩa:

  - Nhân nhanh các giống vật nuôi quý hiếm.

  - Tạo ra các động vật mang gen người ứng dụng trong y học.

          Bài tập lý thuyết

Câu 1: Cho các thành tựu sau thành tựu tạo giống bằng phương pháp gây đột biến:

(1) Tạo giống cà chua có gen làm chín quả bị bất hoạt.

(2) Tạo giống dâu tằm tứ bội.

(3) Tạo giống lúa “gạo vàng” có khả năng tổng hợp β – carôten trong hạt.

(4) Tạo giống dưa hấu đa bội.

A. (2) và (4).

B. (1) và (3).

C. (3) và (4).

D. (1) và (2).

Câu 2: Cho các thành tựu sau:
(1) Tạo chủng vi khuẩn E. Coli sản xuất insulin của người.
(2) Tạo giống dưa hấu 3n không hạt, có hàm lượng đường cao.
(3) Tạo giống bông và giống đậu tương mang gen kháng thuốc diệt cỏ của thuốc lá cảnh Petunia.
(4) Tạo giống lúa “gạo vàng” có khả năng tổng hợp β-carôten (tiền vitamin A) trong hạt.
(5) Tạo giống cây trồng lưỡng bội có kiểu gen đồng hợp về tất cả các gen.
(6) Tạo giống cừu sản sinh prôtêin huyết thanh của người trong sữa.
(7) Tạo giống pomato từ khoai tây và cà chua.
Các thành tựu được tạo ra từ ứng dụng của công nghệ tế bào là:

A. (1), (3), (6).

B. (1), (2), (4), (6), (7).

C. (5), (7).

D. (3), (4), (5).

Câu 3: Dưới đây là các phương pháp tạo giống bằng công nghệ tế bào và ứng dụng chủ yếu của các phương pháp:

Phương pháp	Ứng dụng
1. Nuôi cấy hạt phấn sau đó lưỡng bội hóa.	a. Tạo giống lai khác loài.
2. Cấy truyền phôi ở động vật.	b. Tạo cơ thể lưỡng bội có kiểu gen đồng hợp tử về tất cả các cặp gen.
3. Lai tế bào sinh dưỡng thực vật.	c. Tạo ra nhiều cá thể có kiểu gen giống nhau.

Trong số các tổ hợp ghép đôi giữa phương pháp tạo giống và ứng dụng sau đây, tổ hợp nào đúng?

A. 1-b, 2-c, 3-a.

B. 1-a, 2-b, 3-c.

C. 1-c, 2-a, 3-b.

D. 1-b, 2-a, 3-c.

Câu 4: Phát biểu nào sau đây đúng khi nói về công nghệ tế bào thực vật? 

A. Công nghệ tế bào thực vật giúp nhân nhanh các giống cây trồng quý hiếm. 

B. Khi dung hợp hai tế bào trần của hai loài thực vật sẽ tạo ra giống mới có kiểu gen đồng hợp của cả hai loài. 

C. Nuôi cấy các hạt phấn, noãn chưa thụ tinh và gây lưỡng bội hóa sẽ tạo ra một dòng đồng hợp về tất cả các gen. 

D. Bằng phương pháp nuôi cấy mô thực vật tạo ra các giống cây trồng mới có kiểu gen đồng nhất.

Câu 5: Các nhà công nghệ sinh học thực vật sử dụng phương pháp dung hợp tế bào trần chủ yếu là để:

A. Đưa gen vi khuẩn vào hệ gen thực vật.

B. Nhân giống vô tính các thứ cây mong muốn.

C. Tạo nên loài lai mới.

D. Nuôi cấy tế bào thực vật invitro.

Câu 6: Người ta lấy ra khỏi dạ con một phôi bò 7 ngày tuổi, ở giai đoạn có 64 phôi bào, tách thành 2 nửa, sau đó lại cấy vào dạ con. Hai nửa này phát triển thành hai phôi mới và sau đó cho ra hai con bê. Kĩ thuật trên được gọi là:

A. Cấy truyền phôi.

B. Lai tế bào.

C. Nhân bản vô tính.

D. Kĩ thuật gen.

Câu 7: Nuôi cấy mô, tế bào:
1. Tạo ra nguồn nguyên liệu cho chọn giống. 
2. Tạo ra quần thể cây trồng đồng loạt giống nhau về kiểu gen. 
3. Nhân nhanh giống cây trồng trong một thời gian ngắn. 
4. Góp phần bảo tồn các giống cây quý hiếm có nguy cơ tuyệt chủng. 
Có bao nhiêu phát biểu đúng khi nói về nuôi cấy mô – tế bào? 

A. 4.           B. 3.            C. 2.           D. 1.

Câu 8: Một tế bào trứng của một loài đơn tính giao phối được thụ tinh trong ống nghiệm, khi hợp tử nguyên phân đến giai đoạn 8 phôi bào người ta tách các phôi bào và cho phát triển riêng rẽ. Các phôi bào được kích thích để phát triển thành các cá thể, các cá thể này: 

A. Có thể giao phối được với nhau.

B. Không thể giao phối được với nhau. 

C. Nếu cơ thể đó là loại dị giao tử (Ví dụ:XY) thì các cá thể đó có thể giao phối được với nhau.

D. A và C đúng.

Câu 9: Cho các công đoạn sau: 
(1) Nuôi cấy trên môi trường nhân tạo cho trứng phát triển thành phôi. 
(2) Phối hợp hai phôi thành một thể khảm. 
(3) Tách tế bào trứng của cừu cho trứng, sau đó loại bỏ nhân của tế bào trứng này. 
(4) Chuyển phôi vào tử cung của một cừu mẹ để cho phôi phát triển. 
(5) Làm biến đổi các thành phần trong tế bào của phôi theo hướng có lợi cho con người. 
(6) Chuyển nhân của tế bào tuyến vú vào tế bào trứng đã loại bỏ nhân. 
Trong các công đoạn trên, có mấy công đoạn được tiến hành trong quy trình nhân bản cừu Dolly?

A. 5.           B. 4.            C. 3.           D. 2.

Câu 10: Kĩ thuật di truyền thực hiện ở thực vật thuận lợi hơn ở động vật vì:

A. Các tế bào thực vật có nhân lớn hơn.

B. Các gen ở thực vật không chứa intron.

C. Có nhiều loại thể truyền sẵn sàng cho việc truyền ADN tái tổ hợp vào tế bào thực vật.

D. Các tế bào xoma ở thực vật có thể phát triển thành cây hoàn chỉnh.

Câu 11: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về phương pháp cấy truyền phôi ở động vật?

A. Tạo ra một số lượng lớn cá thể đực và cái trong thời gian ngắn từ 1 phôi ban đầu.

B. Phối hợp hai hay nhiều phôi để tạo thành thể khảm hoặc làm biến đổi thành phần của phôi khi mới phát triển.

C. Từ một phôi ban đầu được phân cắt thành nhiều phôi sau đó cấy vào cơ quan sinh sản của những con cái khác nhau.

D. Các phôi được phân cắt trước khi cấy vào cơ quan sinh sản của các cá thể cái phải được nuôi dưỡng trong môi trường dinh dưỡng xác định.

Câu 12: Để tạo động vật chuyển gen, người ta thường dùng phương pháp vi tiêm để tiêm gen vào hợp tử, sau đó hợp tử phát triển thành phôi, chuyển phôi vào tử cung con cái. Việc tiêm gen vào hợp tử được thực hiện khi:

A. tinh trùng bắt đầu thụ tinh với trứng.

B. nhân của tinh trùng đã đi vào trứng nhưng chưa hòa hợp với nhân của trứng.

C. hợp tử đã phát triển thành phôi.

D. hợp tử bắt đầu phát triển thành phôi.

Câu 13: Cho các bước sau:

(1) Nuôi cấy tế bào xôma chứa ADN tái tổ hợp trong môi trường nhân tạo.

(2) Chọn lọc và nhân dòng tế bào xôma có chứa ADN tái tổ hợp.

(3) Kích thích tế bào trứng phát triển thành phôi.

(4) Tạo ADN tái tổ hợp chứa gen người chuyển vào tế bào xôma của cừu.

(5) Lấy nhân tế bào xôma chuyển vào tế bào trứng đã bị loại bỏ nhân.

(6) Cấy phôi vào tử cung của cừu mẹ, cừu mẹ mang thai sinh ra cừu con mang gen sản sinh prôtêin của người.

Trình tự các bước trong quy trình tạo cừu mang gen tổng hợp prôtêin của người là:

A. (4) → (2) → (1) → (5) → (3) → (6).

B. (4) → (1) → (2) → (5) → (3) → (6).

C. (2) → (1) → (5) → (4) → (3) → (6).

D. (4) → (1) → (5) → (2) → (3) → (6).

Câu 14: Có thể áp dụng phương pháp nào sau đây để nhanh chóng tạo nên một quần thể cây phong lan đồng nhất về kiểu gen từ một cây phong lan có kiểu gen quý ban đầu?

A. Cho cây phong lan này tự thụ phấn.

B. Cho cây phong lan này giao phấn với một cây phong lan thuộc giống khác.

C. Nuôi cấy tế bào, mô của cây phong lan này.

D. Dung hợp tế bào xôma của cây phong lan này với tế bào xôma của cây phong lan thuộc giống khác.

Câu 15: Cơ sở tế bào học của nuôi cấy mô, tế bào dựa trên:

A. Sự nhân đôi và phân li đồng đều của các nhiễm sắc thể trong nguyên phân và giảm phân.

B. Quá trình phiên mã và dịch mã ở tế bào con giống tế bào mẹ.

C. Sự nhân đôi và phân li đồng đều của các nhiễm sắc thể trong nguyên phân.

D. Sự nhân đôi và phân li của các nhiễm sắc thể trong giảm phân.

Câu 16: Giả sử một cây ăn trái của một loài thực vật tự thụ phấn có kiểu gen AaBb. Theo lý thuyết phát biểu nào sau đây sai?

A. Các cây con được tạo ra từ cây này bằng phương pháp nuôi cấy mô sẽ có đặc tính di truyền giống nhau và giống với cây mẹ.

B. Nếu đem nuôi cây hạt phấn của cây này rồi gây lưỡng bội hóa thì có thể thu được cây con có kiểu gen AaBB.

C. Nếu gieo hạt của cây này thì có thể thu được cây con có kiểu gen đồng hợp tử trội về các cặp gen.

D. Nếu chiết cành của cây này đem trồng thì người ta sẽ thu được cây con có kiểu gen AaBb.

Câu 17: Nuôi cấy các hạt phấn các hạt phấn của một cây có kiểu gen AaBbDdee để tại nên các mô đơn bội. Sau đó xử lí các mô đơn bội này bằng cônsixin để gây lưỡng bội hóa, thu được 80 cây lưỡng bội. Cho biết mỗi gen quy định một tính trạng, không xảy ra đột biến gen và đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể. Theo lý thuyết, khi nói về 80 cây này, phát biểu nào sau đây đúng?

A. Trong các cây này, có cây mang kiểu gen aabbddEE.

B. Mỗi cây giảm phân bình thường chỉ cho một loại giao tử.

C. Các cây này có tối đa 9 loại kiểu gen.

D. Tất cả các cây này đều có kiểu hình giống nhau.

Câu 18: Một nhà nghiên cứu đã lấy hạt phấn của loài thực vật A (2n = 14) thụ phấn cho loài thực vật B (2n = 14) nhưng không thu được hợp tử. Nhưng trong một thí nghiệm tiến hành ghép một cành ghép của loài A lên gốc của loài B thì nhà nghiên cứu bất ngờ phát hiện thấy tại vùng tiếp giáp giữa cành ghép và gốc ghép phát sinh ra một chồi mới có kích thước lớn bất thường. Chồi này sau đó được cho ra rễ và đem trồng thì phát triển thành một cây C. Khi làm tiêu bản và quan sát tế bào sinh dưỡng của cây C thấy có 14 cặp NST tương đồng có hình thái khác nhau. Từ các thí nghiệm trên, có một số nhận xét được rút ra như sau:
(1) Thí nghiệm không thu được hợp tử của nhà nghiên cứu trên là do cơ chế cách li sau hợp tử.
(2) Cây C là một loài mới.
(3) Cây C là kết quả của sự lai xa và đa bội hóa.
(4) Cây C mang các đặc tính của hai loài A và B.
(5) Cây C không thể được nhân giống bằng phương pháp lai hữu tính.
Số nhận xét chính xác là:

A. 1.            B. 2.           C. 3.           D. 4.

Hướng dẫn giải:

- (1) Sai vì không tạo được hợp tử ® Cơ chế cách ly hợp tử.

- (2) Sai vì nếu cay C chưa lai với bố mẹ không tạo ra con lai hoặc con lai không có khả năng sinh sản và cây C chưa tạo ra thế hệ sau giống nó nên chưa đủ cơ sở để tạo ra loài mới.

- (3) Sai vì cây C là kết quả của hiện tượng dung hợp tế bào trần, không phải là kết quả của lai xa và đa bội hóa.

- (4) Đúng, có 14 NST tương đồng khác nhau nên mang bộ NST của hai loài.

- (5) Sai vì do cây C có thể sinh sản hữu tính, nó thuộc thể song nhị bội.

 

Câu 19: Nuôi cấy hạt phấn của cây có kiểu gen AaBBddEe thành các dòng đơn bội, sau đó lưỡng bội hóa tạo thành các dòng lưỡng bội sẽ tạo ra được bao nhiêu dòng thuần và có kiểu gen như thế nào? 

A. 6 dòng thuần – KG; AABBddEE; AABBddee; aabbddEE; aaBBddee; AaBBddEE; AABBddEe.

B. 6 dòng thuần – KG; AABBddEE; AABBddee; aabbddEE; aaBBddee; aaBBddEe; AABBddEe. 

C. 4 dòng thuần – KG; AABBddEE; AABBddee; aaBBddEE; aaBBddee. 

D. 4 dòng thuần - KG: AABBddEE; AABBddee; aabbddEE; aaBBddee.

Hướng dẫn giải:

*Ta có:

- Số dòng thuần chủng: 2 x 1 x 1 x 2 = 4.

® Gồm: AABBddEE; AABBddee; aaBBddEE; aaBBddee.

Câu 20: Một cây cà chua có kiểu gen AaBB và một cây khoai tây có kiểu gen DDEe, một thực tập sinh tiến hành các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm và thu được các kết quả:
(1) Tách các tế bào soma của mỗi cây và nuôi cấy riêng tạo thành cây cà chua AaBB và cây khoai tây DDEe.
(2) Nuôi cấy hạt phấn riêng rẽ của từng cây sau đó lưỡng bội hóa sẽ thu được 8 dòng thuần chủng có kiểu gen khác nhau.
(3) Các cây con được tạo ra do nuôi cấy hạt phấn của từng cây và gây lưỡng bội hóa có kiểu gen AABB, aaBb hoặc DdEE, DDee.
(4) Tiến hành dung hợp tế bào trần và nuôi cấy mô tạo ra cây song nhị bội AaBBDDEe.

Số kết quả đúng là:

A. 1.           B. 2.            C. 3.           D. 4.

Hướng dẫn giải:

- Kết quả đúng là (1) và (4).

- (2) Sai vì chỉ tạo ra 4 dòng thuần chủng.

- (3) Sai vì các cây con tạo ra nhờ phương pháp nuôi cấy hạt phấn, lưỡng bội hóa là các cơ thể thuần chủng tất cả các cặp gen là AABB, aaBB, DDEE, DDee.

Đáp án: 1-A, 2-C, 3-A, 4-A, 5-C,6-A, 7-B, 8-B,9-B, 10-D, 11-A, 12-B, 13-B, 14-C,15-C, 16-B,17-B,18-A, 19-C, 20-B.

Bài viết gợi ý: