Bài 12: Một số phương pháp chọn, tạo giống cây trồng

*Các phương pháp tạo giống cây trồng:

- Tạo giống bằng phương pháp lai

- Tạo giống bằng phương pháp gây đột biến

- Tạo giống bằng công nghệ gene

* Các phương pháp chọn tạo giống cây trồng có những điểm giống và khác nhau:

Giống nhau:

+ Sự sử dụng chất liệu truyền từ cây mẹ để tạo ra cây con giống chính xác.

+ Bảo đảm tính trung thực và đồng nhất của cây giống.

+ Trong cả hai phương pháp, cây mẹ được lựa chọn lành mạnh và có khả năng sinh sản tốt.

+ Cả hai phương pháp đều được sử dụng trong nông nghiệp và cây trồng chất lượng cao.

Khác nhau:

+ Phương pháp chọn có thái: Chọn các búp nhựa hoặc cây cúc để tạo ra cây con giống, phương pháp này phù hợp cho cây trồng gỗ hoặc cây trồng sinh trưởng chậm.

+ Phương pháp chọn trưởng thành: Sử dụng cành, thân hoặc cả gốc cây mẹ để tạo ra cây con giống, phương pháp này phù hợp với cây trồng có tốc độ sinh trưởng nhanh và sản xuất cây trồng số lượng lớn.

+ Phương pháp chọn có thái phụ thuộc vào việc tạo ra nhân bản từ tuổi của cây mẹ, trong khi phương pháp chọn trưởng thành phụ thuộc vào khả năng tái sinh của cây mẹ.

+ Phương pháp chọn thường mất thời gian dài từ khi bắt đầu cho đến khi thu được cây con giống, trong khi phương pháp chọn trưởng thành có thể tiết kiệm thời gian tiết kiệm.

Chọn lọc hỗn hợp 1 lần:

- Vụ 1: Gieo trồng quần thể giống khởi đầu (giống ban đầu trước khi chọn lọc) (1), chọn khoảng 10% các cây tốt, thu hoạch hỗn hợp hạt.

- Vụ 2: Gieo chung hạt của các cây được chọn (2), so sánh với giống khởi đầu (1) và giống đối chứng (3) để đánh giá hiệu quả chọn giống.

Chọn lọc hỗn hợp nhiều lần:

- Vụ 1: Gieo trồng quần thể giống khởi đầu (giống ban đầu trước khi chọn lọc) (1), chọn khoảng 10% các cây tốt, thu hoạch hỗn hợp hạt.

- Vụ 2: Gieo chung hạt của các cây được chọn (2), so sánh với giống khởi đầu (1) và giống đối chứng (3) để đánh giá hiệu quả chọn giống.

- Vụ 3 (4,5...): Nếu chưa đạt mục tiêu chọn giống thì lặp lại chu kì của vụ 1 và vụ 2 cho đến khi đạt được mục tiêu

- Vụ 1: Gieo trồng quần thể giống khởi đầu, chọn một vài cá thể tốt nhất, thu hoạch, bảo quản hạt riêng để trồng cho vụ sau.

- Vụ 2: Gieo riêng hạt của các cây được chọn, so sánh với giống khởi đầu và giống đối chứng để đánh giá hiệu quả chọn giống.

- Vụ 3 (4, 5...): Lặp lại chu kì của vụ 1 và vụ 2 cho đến khi đạt được mục tiêu chọn giống.

Bước 1: Chọn giống hay dòng làm bố, mẹ

Bước 2: Gieo trồng để cây bố, mẹ nở hoa trùng nhau, lấy phấn của cây bố thụ cho hoa của cây mẹ đã khử đực. Thu hoạch hạt gieo trồng ở vụ sau (hạt F1).

Bước 3: Gieo trồng hạt F1, đánh giá để loại cây dị dạng, cây bị bệnh, cây không phải cây lai. Các cây còn lại thu hạt để riêng thành từ dòng.

Bước 4: Hạt của mỗi cây F1 gieo thành một hàng hay một ô. Đánh giá chọn cây tốt, thu hạt để riêng thành từng dòng. Quá trình được thực hiện lặp lại qua nhiều vụ cho đến khi thu được dòng thuần.

Bước 5: Đánh giá và so sánh dòng thuần chọn được với dòng đối chứng

Bước 6: Khảo nghiệm và đăng kí công nhận giống mới theo quy định

Bước 1: Thu thập vật liệu di truyền

Bước 2: Tự thụ phấn qua nhiều thế hệ để tạo dòng thuần bố mẹ

Bước 3: Cho các dòng thuần bố mẹ lai với nhau

Bước 4: Đánh giá và chọn các tổ hợp lai có ưu thế lai mong muốn

Bước 5: Nghiên cứu sản xuất hạt lai

Bước 6: Khảo nghiệm và đăng kí công nhận giống mới theo quy định.

- Tạo giống cà chua HT42 có chất lượng cao, khẩu vị ngọt, quả chắc, có thể cất giữ và vận chuyển mà không gây hỏng.

- Tạo giống lúa mới HTY100, cho gạo thơm ngon, cơm mềm.

Bước 1: Thu thập vật liệu di truyền

Bước 2: Xử lí vật liệu bằng các tác nhân gây đột biến

Bước 3: Chọn các thể đột biến có kiểu hình mong muốn

Bước 4: Tạo dòng thuần chủng bằng phương pháp tự thụ phấn qua nhiều thế hệ

Bước 5: Đánh giá các dòng theo quy định

Bước 6: Khảo nghiệm và đăng kí công nhận giống mới theo quy định

- Rau muống 4n có lá và thân to, sản lượng 30 tạ/ha. Dương liễu 3n lớn mạnh, cho gỗ tốt, dưa hấu, nho tam bội không hạt ; dâu tằm tứ  bội

- Xử lý giống lúa Mộc Tuyền bằng tia gamma tạo ra giống lúa MT1 chín sớm, cây thấp và cứng, chịu phân, chịu chua, năng suất tăng 15-25%.  Lai giống có chọn lọc giữa 12 dòng đột biến từ giống ngô M1 tạo thành giống ngô DT6 chín sớm, năng suất cao, hàm lượng protein tăng 1,5%, tinh bột giảm 4%.

Bước 1: Chuẩn bị sinh vật hoặc tế bào cho gen và sinh vật hoặc tế bào nhận gen.

Bước 2: Thu nhận gen cần chuyển từ sinh vật hoặc tế bào cho gen bằng kĩ thuật phù hợp.

Bước 3: Gắn gen cần chuyển vào công cụ chuyển gen (súng bắn gen, thể truyền).

Bước 4: Chuyển gen vào sinh vật hoặc tế bào nhận gen.

Bước 5: Chọn lọc sinh vật hoặc tế bào mang gen cần chuyển.

Bước 6: Đánh giá, khảo nghiệm và đăng kí công nhận giống mới theo quy định

Công nghệ biến đổi gen đã đạt được nhiều thành tựu bởi quá trình tạo ra cây trồng chuyển gen có những đặc tính quý (như tính chịu hạn, tính đề kháng với thuốc trừ sâu, và khả năng kháng sâu bệnh) được rút ngắn, cá thể biến đổi gen có đặc tính mong muốn và ổn định trong thời gian dài. Dưới đây chỉ là vài số thành tựu tiêu biểu có tính ứng dụng cao:

- Về mặt kháng sâu bệnh: Các cây biến đổi gen Bt (ngô Bt, bông Bt, đậu tương Bt,… ) có thể kháng lại sâu hại lá vì chúng có chứa protein của một loại vi khuẩn Bacillus thuringiensis. Loại vi khuẩn này tiết ra các protein là độc tố nhưng chỉ có tác dụng trên với một số loài sâu hại lá chính mà không ảnh hưởng tới các loại côn trùng, động vật cũng như con người. Vì vậy, cây biến đổi gen Bt có thể mang lại nhiều lợi ích như giảm thiểu việc sử dụng thuốc trừ sâu, giảm giá thành và đảm bảo năng suất cho người nông dân cũng như sức khỏe cho người tiêu dùng (giảm nguy cơ có lẫn thuốc trừ sâu trong thực phẩm).

- Về mặt dinh dưỡng: Bệnh mù mắt do thiếu vitamin A là bệnh thường gặp ở các nước thế giới thứ ba. Các nhà khoa học của Viện công nghệ cây trồng - Viện khoa học liên bang Thụy Sĩ đã tạo ra giống gạo vàng có chứa hàm lượng cao chất beta carotene (vitamin A) bằng công nghệ biến đổi gen. Ước tính là 72 gram gạo này sẽ cung cấp 50% lượng vitamin A hàng ngày của trẻ 1-3 tuổi. Điều đáng quý hơn nữa là giống gạo vàng này được phát triển cho nông dân ở những nước nghèo trên thế giới và công nghệ này được phát triển không nhằm mục đích thu lợi nhuận nên sẽ được sử dụng miễn phí. 

- Công ty giống cây trồng Pioneer-Dupont ở Mỹ cũng đã phát triển thành công một giống đậu tương có thành phần acid béo trong dầu đậu tương giống như của dầu ô liu (là loại dầu thực vật rất tốt cho sức khỏe con người). Với chi phí rẻ hơn nhưng chất lượng lại tương đương với dầu ô liu, kết quả này đã đem lại nhiều lợi ích cho cả người tiêu dùng và các ngành công nghiệp sử dụng và chế biến dầu đậu tương.

- Về cây cảnh: Một loại hoa hồng tím đã được tạo ra bằng cách chuyển một cấu trúc bao gồm bốn loại gen khác nhau cùng lúc trong đó có gen delphinidin vốn tạo ra màu xanh trong một loài hoa khác. Điều này mang lại nhiều lợi nhuận cho các nhà sản xuất hoa hồng do người tiêu dùng rất ưa chuộng loại hoa hồng tím với màu sắc chưa từng có này.

- Về mặt y học: Vắc xin và thuốc thường đòi hỏi chi phí cao để sản xuất và bảo quản. Các nhà khoa học đã tạo ra giống khoai tây và cà chua biến đổi gen có chứa vắc xin. Các vấn đề về vận chuyển, bảo quản hay quản lý các vắc xin có trong các loại củ quả sẽ trở nên dễ dàng và kinh tế hơn nhiều so với phương thức truyền thống.

1.

2.

3.

       Một trong những điểm ưu tiên lớn của biến đổi gen cây trồng là khả năng tăng năng suất. Nhờ khả năng thay đổi gen, các nhà khoa học có thể tăng cường khả năng chống chịu với điều kiện thời tiết khắc nghiệt, sâu bệnh và chống nhiễm trùng gây hại. Điều này giúp nông dân có thể thu hoạch được một lượng lớn sản phẩm, giảm rủi ro mất mùa và đảm bảo an ninh lương thực. Bên cạnh đó, cây trồng biến đổi gen cũng có thể giúp giảm việc sử dụng hóa chất trừ sâu và thuốc bảo vệ thực vật. Thay vì phải sử dụng lượng lớn thuốc trừ sâu để kiểm tra thuốc sát trùng gây hại, các loại cây biến đổi gen như cây GM Bt có khả năng tự bảo vệ bằng cách đánh vắc-xin trùng lặp từ bên trong. Điều này không chỉ làm giảm tác động tiêu cực của chất độc lên môi trường và con người, mà còn giúp tiết kiệm chi phí cho nông dân. Tuy nhiên, mặc dù có nhiều ưu điểm, cây trồng biến đổi gen cũng đối mặt với những rủi ro tiềm ẩn. Một số trong đó là tác động tiêu cực lên môi trường. Việc trồng cây GM có thể làm thay đổi cấu trúc và quy mô sinh vật nơi chúng được trồng, ảnh hưởng đến hệ thống sinh thái tự nhiên. Điều này cần được nghiên cứu kỹ lưỡng và quản lý cẩn thận để đảm bảo sự cân bằng và bền vững của môi trường. Ngoài ra, cây trồng biến đổi gen còn gây ra tranh cãi liên quan đến an ninh thực phẩm. Sự phụ thuộc vào một số loại cây trồng biến đổi gen có thể gặp nguy hiểm khi mất cân bằng, do đó cần có sự đa dạng trong việc trồng cây để đảm bảo nguồn tiền lương thực đa dạng và bền vững. Tóm lại, em tin rằng cây trồng biến đổi gen có thể mang lại nhiều lợi ích về năng suất và giảm hóa chất sử dụng, nhưng cần được nghiên cứu và quản lý trọng tâm để đảm bảo an toàn cho môi trường và con người.