Giáo trình Cơ sở di truyền chọn giống thực vật

Giáo trình "Cơ sở di truyền chọn giống thực vật" gồm có 3 chương: Chương 1 - khái niệm về giống cây trồng và chọn giống cây trồng; chương 2 - chọn vật liệu khởi đầu trong chọn giống thực vật; chương 3 - cở sở di truyền số lượng trong chọn giống thực vật.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Cơ sở di truyền chọn giống thực vật HOÀNG TRỌNG PHÁN (Chủ biên) TRƯƠNG THỊ BÍCH PHƯỢNG Gi¸o tr×nh C¥ Së DI TRUYÒN CHäN GIèNG THùC VËT NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC HUẾ Huế - 2008 8 Chương 1 Khái niệm về Giống Cây trồng và Khoa học Chọn giống Chọn giống cây trồng hay thực vật nói chung (plant breeding) là một lĩnh vực quan trọng của sản xuất nông nghiệp; mục đích của nó là tạo ra ngày càng nhiều giống cây trồng mới có năng suất cao, chất lượng tốt, chống chịu được các điều kiện bất thuận (như sâu bệnh, hạn, úng, nóng, rét...) Về thực chất, đó là sự tiến hoá của thực vật do con người điều khiển, được hình thành từ trong thực tiễn trồng trọt qua hàng ngàn năm kể từ khi con người bắt đầu mò mẫm thuần hoá cây trồng dựa theo kinh nghiệm. Cùng với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, đặc biệt là sự phát triển của di truyền học trong suốt 100 năm nay, công tác chọn tạo giống cây trồng đã xây dựng được một nền tảng khoa học vững chắc và không ngừng được hoàn thiện. Nhờ đó đã tạo ra hàng loạt các giống cây trồng mới, nhất là các giống ngũ cốc, góp phần xoá đói giảm nghèo mang lại cuộc sống ấm no và cải thiện sức khoẻ cho con người. Trong chương này chúng ta sẽ lần lượt tìm hiểu các vấn đề sau: (i) Khái niệm và phân loại giống cây trồng; (ii) Các hướng nghiên cứu cơ bản của công tác chọn tạo giống cây trồng; và (iii) Bản chất và nhiệm vụ của ngành khoa học chọn giống. I. Khái niệm và phân loại giống cây trồng 1. Khái niệm về giống Thuật ngữ giống (tiếng Latin: varietas; tiếng Anh: variety) dùng để chỉ một quần thể các sinh vật cùng loài do con người chọn tạo ra và có các đặc điểm di truyền xác định. Tất cả các cá thể của cùng một giống đều có các tính trạng hay thường được gọi là các đặc tính về hình thái-giải phẫu, sinh lý-sinh hoá, năng suất v.v. hầu như giống nhau và ổn định trong những điều kiện sinh thái và kỹ thuật sản xuất phù hợp. Từ khái niệm về giống như vậy, ta có thể hình dung giống cây trồng (crop variety; cultivar) là một nhóm các thực vật có các đặc trưng sau: - Có nguồn gốc chung với các tính trạng hay đặc điểm giống nhau. - Mang tính di truyền đồng nhất (nghĩa là có sự ổn định, ít phân ly) về các tính trạng hình thái và một số đặc tính nông sinh học khác như: chiều cao cây, thời gian sinh trưởng, khả năng chống chịu sâu bệnh v.v. - Mang tính khu vực hoá, nghĩa là tất cả các đặc điểm hay tính trạng 9 của giống được biểu hiện trong những điều kiện ngoại cảnh (như đất đai, khí hậu, các biện pháp kỹ thuật sản xuất) nhất định. Từ đây xuất hiện các khái niệm về giống chịu hạn, chịu mặn, chịu úng v.v. - Do con người tạo ra nhằm thoả mãn một hoặc một vài nhu cầu và thị hiếu nhất định, như: năng suất cao, chất lượng tốt, giá trị thương phẩm cao.... Các giống vật nuôi và cây trồng vì vậy được xem là những phương tiện sống của một nền sản xuất nông nghiệp cụ thể (Hình 1.1). Cải bắp Cải hoa lơ Cải chồi Brussels Su hào Cải bông Chọn lấy chồi đỉnh Chọn lấy chồi bên Chọn lấy thân Chọn lấy các cụm hoa Chọn lấy thân và hoa Cải xoăn Chọn lấy lá Brassica oleracea (cây cải dại phổ biến) Hình 1.1 Từ cây cải dại phổ biến ban đầu (Brassica oleracea), qua quá trình thuần hoá và chọn lọc lâu dài theo các hướng khác nhau, con người đã tạo ra nhiều giống cải trồng khác nhau ngày nay. Mỗi giống có một tên riêng, ví dụ: cải hoa lơ (B. oleracea var. botrytis); su hào (B. oleracea var. caulorapa) v.v. Khi đề cập đến khái niệm giống, thông thường người ta muốn đề cập tới các tính trạng và đặc tính của giống (Hình 1.2). - Tính trạng (characters): Đó là những đặc điểm về hình thái và cấu tạo quan sát được của các cây trong cùng một giống giúp ta phân biệt với các giống khác trong cùng một loài. Để nhận biết các tính trạng như vậy, thường người ta chia ra các nhóm sau đây: + Các đặc điểm về hình thái, như: chiều cao cây, chiều dài bông, số hạt trên bông, số bông trên khóm, kích thước lá v.v. Nói chung đây là những tính trạng số lượng (quantitative characters), nghĩa là có thể cân-đongđo-đếm được; chúng thường do nhiều gene kiểm soát và chịu ảnh hưởng lớn của điều kiện môi trường. + Các đặc điểm về cấu tạo, như: độ dày của bông, màu sắc và hình dạng của thân, lá, hoa và quả ... Đây là những tính trạng chất lượng (qualitative characters), thường do một gene kiểm soát, ít chịu tác động 10 của điều kiện ngoại cảnh và có thể quan sát được bằng mắt thường. + Diễn biến của một quá trình sinh học, như: hô hấp, quang hợp, hoặc phản ứng quang chu kỳ v.v. thường tỏ ra rất mẫn cảm với các điều kiện sinh thái của môi trường như nhiệt độ, ánh sáng, độ dài ngày. Tất cả các yếu tố này có thể tác động trực tiếp hoặc gián tiếp lên sự hoạt động của các enzyme kiểm soát một quá trình sinh học cụ thể, và qua đó có thể ảnh hưởng đến các tính trạng chất lượng. - Đặc tính (characteristics): Đó là những tính chất hay đặc điểm sinh lý, sinh hoá đặc trưng có liên quan đến các đặc tính chống chịu của thực vật (như chịu mặn, hạn, rét, úng v.v.) và đặc điểm kỹ thuật canh tác. (a) (b) Hình 1.2 Một số tính trạng hình thái ở các giống lúa trồng (Oryza sativa): (a) màu sắc vỏ trấu, tính có râu - không râu trên mỏ hạt, mật độ và các sắp xếp hạt trên bông; (b) màu sắc vỏ cám, độ bạc bụng và kích thước của hạt gạo. 2. Vấn đề phân loại giống Theo Dennis (1982), sự tiến hoá của giống phải đặt trong bối cảnh quan hệ giữa sinh vật, môi trường và con người, và chia thành ba thời kỳ: Giống ban đầu được hình thành nối tiếp từ sự chọn lọc tự nhiên, được hoàn thiện dần dưới sự tác động của môi trường sinh thái, của lao động con người, nhưng còn mang đậm dấu ấn các đặc tính của quần thể hoang dại. Một số giống địa phương vẫn còn trong tình trạng của giống ban đầu. Giống cải tiến có tiêu chuẩn (về ngoại hình, năng suất...) do con người đặt ra theo nhu cầu để chọn lọc và cải tiến khả năng của sinh vật.  ...