Bài giảng Di truyền ứng dụng: Chương 6 - Ngô Thị Hồng Tươi

Chia sẻ: Minh Vũ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

90
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Di truyền ứng dụng - Chương 6: Thích ứng phát triển cá thể và thích ứng quần thể" cung cấp cho người học các kiến thức: Các cơ chế và đặc điểm kiểm soát di truyền về biểu hiện thích ứng của cây trồng tới một số tác động bất lợi của điều kiện ngoại cảnh; cơ sở di truyền tính kháng bệnh của cây trồng tới tác động của các bệnh hại. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Di truyền ứng dụng: Chương 6 - Ngô Thị Hồng Tươi

7/18/15 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ 6.1. Các cơ chế và đặc điểm kiểm soát di truyền về biểu hiện thích ứng của cây trồng tới một số tác động bất lợi của điều kiện ngoại cảnh. 6.1.1. Tác động của nhiệt độ bất lợi a) Khái niệm: Thích ứng nhiệt độ bất thuận cao (nóng): thấp (lạnh, Chương 6. Thích ứng phát triển cá giá rét) ngưỡng bất thuận nhiệt độ khác nhau ở các loài thực vật. thể và thích ứng quần thể b) Các cơ chế biểu hiện thích ứng nóng ở cây: - Nhóm liên quan tới các hoạt động chức năng sinh lý – sinh hóa c) Các cơ chế biểu hiện thích ứng nhiệt độ thấp (lạnh, giá rét) ở + Protein choáng nhiệt tăng cây + Độ bền phức hợp chloraphin –protit – lipit - Chủ yếu liên quan sức sinh trưởng chung: chậm sinh trưởng hơn, chậm hình thành cơ quan sinh sản, phát dục, … + Hàm lượng một số chất khác (lipit trung tính, …) - Độ nảy mầm hạt phấn và khả năng đậu quả ở nhiệt độ thấp + Độ ngậm nước ở mô non giảm, hàm lượng đường tăng,… - Các hoạt động sinh lý – trao đổi chất – hoạt tính các enzyme + Chế độ trao đổi nước cao, hiệu quả khí khổng → tăng độ mát của thay đổi, các cơ chế tăng độ nhớt của tế bào chất, … lá,... - Mức giảm tổng hợp xitokimin ở rễ, mức giảm trao đổi ion, hấp - Nhóm biểu hiện liên quan hình thái giải phẫu thụ nước, … + Lá vươn thẳng đứng, có uốn lòng mo, ... - Một số biểu hiện về hình thái giải phẫu, cấu trúc lá, thân, … + Độ bóng của lá (lớp sáp) và độ dày biểu bì,... + Độ rộng, sâu của bộ rễ, … - Liên quan sức sinh trưởng, sinh sản chung (các thông số đánh giá) ví dụ: độ hữu dục, thụ tinh – đậu quả, … 6.1.2. Tác động bất lợi của chế độ nước d) Biểu hiện về các mức độ phục hồi tốt sau tác động bất thuận về nhiệt độ (sức sinh trưởng, sinh sản, …) a) Khái niệm: Thích ứng chế độ nước bất thuận: hạn, úng e) Đặc điểm nghiên cứu kiểm soát di truyền - Hạn, úng đối với cây trồng cạn - Hạn, úng đối với cây trồng nước + Tiếp cận chung: Chủ yếu sử dụng các mô hình định lượng. + Tiếp cận đặc thù: Sử dụng các mô hình định tính và định b) Các cơ chế biểu hiện thích ứng điều kiện hạn ở cây lượng. • Liên quan tới các biểu hiện về hoạt động chức năng sinh lý – ( Các ví dụ: trao đổi chất, hình thái, giải phẫu cấu trúc ở cây - Tốc độ vươn và độ ăn sâu của bộ rễ (lớn) Phân tích di truyền Phân tích marker phân tử) - Số lượng và đường kính các ống dẫn nước (tăng) - Hiệu quả làm việc của hệ thống khí khổng (lỗ nhỏ nhưng mật độ cao, hiệu quả đóng mở tốt, …) 1
7/18/15 c) Cơ chế biểu hiện về mức độ hồi phục tốt sau tác động bất thuận - Điều khiển áp suất thẩm thấu tốt, liên quan hàm lượng đường, của chế độ nước – các thông số đánh giá (sức sinh trưởng, sinh một số axit amin, … sản, …) - Giảm độ nặng nước ở các vùng tăng trưởng (non), giảm nước tự do, tăng nước trạng thái ngậm bằng cách tăng nhiều chất - Hồi phục sau hạn hòa tan, … - Hồi phục sau úng ngập là cơ chế cơ bản để cây sống, sinh - Lá uốn lòng mo (độ cong – mở), hướng vươn của lá (thẳng trưởng, phát triển trong điều kiện có úng ngập. đứng),… d) Đặc điểm nghiên cứu về kiểm soát di truyền - Độ dầy lá, lớp sáp (bóng), bản lá nhỏ, … - Đánh giá tốt theo các cấu phẩm trên (kiểu hình) → sử dụng các - Độ dầy biểu bì, lớp lông phủ, … mô hình định tính và định lượng phù hợp. - Chu kỳ sinh trưởng nhanh, (trước khi xảy ra hạn nặng),… - Phân tích di truyền – các gen kiểm soát - Hàm lượng axit abxizic tăng (liên quan kích hoạt tốt các gen - Phân tích chỉ thị phân tử liên kết. hoạt động hiệu quả trong điều kiện bất thuận – hạn) 2) Cây trồng có các cơ chế tránh sự xâm nhiễm của thể gây bệnh bằng các biểu hiện về mặt hình thái, giải phẫu cấu trúc (lớp sáp 6.2. Cơ sở di truyền tính kháng bệnh của cây trồng tới tác động bóng ở lá, lớp lông phủ, lớp biểu bì, vỏ dầy,…) hay chu kỳ sinh của các bệnh hại trưởng của cây (nhanh) tránh được chu kỳ dịch hại => là cơ chế tránh bệnh. 6.2.1. Các khái niệm, phân loại 3) Kháng bệnh: thể gây bệnh xâm nhiễm, cây trồng có khả năng • Cây trồng – thể gây bệnh (virus, micoplasma, vi khuẩn, nấm,…) chống đỡ tác động của bệnh hại, sự lan rộng của nó bằng nhiều cơ • Ký chủ - Ký sinh chế khác nhau, dẫn tới các mức độ biểu hiện nhẹ - nặng khác nhau • Cây trồng có các phản ứng (quan hệ) đối với các thể gây bệnh: ở quần thể cây. 4) Chịu bệnh: Cây trồng bị nhiễm bệnh, nhưng biểu hiện có thể nhẹ ở 1) Cây trồng không bị nhiễm bệnh hoàn toàn do không tương hợp điều kiện này, song nặng ở điều kiện khác, trạng thái sinh lý khác về sinh lý gây bệnh giữa ký sinh – ký chủ => miễn dịch. của cây. 5) Mẫn cảm: Cây trồng bị nhiễm bệnh và biểu hiện bệnh nặng ở các điều kiện, trạng thái khác nhau. 6.2.2. Cơ sở di truyền tính kháng bệnh ở cây trồng b) Kháng ngang (kháng đồng ruộng, kháng chung) - Cây trồng có phản ứng kháng chung tới tập hợp các chủng của loại bệnh nào đó. Mức độ biểu hiện bệnh ở cây nặng – nhẹ a) Kháng thẳng (kháng đặc thù): được đánh giá bằng phép định lượng (biến động từ nặng đến - Cây trồng có phản ứng kháng một cách phân hoá tới một hoặc một nhẹ). số chủng và không kháng được các chủng khác của loại bệnh. - Kiểm soát di truyền: do nhiều yếu tố di truyền kiểm soát, chủ Phản ứng kháng thể hiện khác nhau (ở giai đoạn đầu) tạo các yếu yếu sử dụng các mô hình định lượng. Biều hiện bệnh nặng – tốt ngăn cản sự lan truyền của bệnh hại ở cơ thể. nhẹ có ảnh hưởng lớn của tác động các yếu tố môi trường, có khác nhau ở các bộ phận trên cây (bộ phận già nặng hơn). - Kiểm soát di truyền: + Do 1 gen: đa số kháng là gen trội + Do gen chủ có tác động phối hợp của các gen phụ - gen biến điệu. 2
Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/18/15 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ c) Quan hệ giữa hai dạng kháng thẳng, ngang và ý nghĩa ứng dụng d) Thuyết “gen - đối – gen” - Kháng thẳng: phản ứng ở giai đoạn đầu làm chậm sự khởi đầu và Do Flor đưa ra từ 1942 và phát triển tiếp theo, nhằm giải thích chặn sự lan rộng của quá trình gây bệnh. cơ chế kháng thẳng. - Kháng ngang: các cơ chế xảy ra làm chậm quá trình phát triển lan Ứng với mỗi gen kiểm soát tính gây hại ở ký sinh có gen kiểm rộng bệnh ở cơ thể. soát tính kháng ở ký chủ (gen - đối – gen) - Kháng thẳng nhanh mất khi chủng bệnh thay đổi, trong khi đó (1) Ký sinh Ký chủ kháng ngang bền vững (dài) hơn. a- Gây hại R- Kháng - Khi một loại bệnh nào đó có số chủng ít, các chủng chậm thay đổi, A- Không gây hại r- mẫn cảm chọn giống cây trồng thiên về kháng thẳng (ví dụ bệnh héo do • Sơ đồ quan hệ kháng-mẫn cảm như sau: nấm Fusarium có 3 chủng,…) nếu chủng bệnh nhanh biến đổi, chọn giống kháng thẳng kém hiệu quả. - Khi loại bệnh nào đó có nhiều chủng và các chủng nhanh biến đổi, Ký sinh Ký chủ chọn giống kháng ngang hiệu quả hơn. (ví dụ bệnh đốm lá R r Cladosporium fulvum, bệnh đạo ôn,…). - Khi cây tích luỹ một số gen kháng chủ lực, sẽ tăng hiệu quả kháng A Kháng Mẫn cảm chung và bền. a Mẫn cảm Mẫn cảm 6.2.3. Cơ sở di truyền - sinh thái của hệ thống ký sinh - ký chủ, (2) Khi gen gây hại ở ký sinh tạo độc tố quy luật đồng tồn tại, đồng tiến hóa giữa ký sinh – ký chủ Ký sinh Ký chủ A- có độc tố R- Kháng - Mô hình về mối quan hệ tam giác a- Không r- mẫn cảm • Sơ đồ quan hệ kháng-mẫn cảm như sau: Ký sinh Ký chủ Ký sinh Ký chủ Môi trường R r A Kháng Mẫn cảm + Dịch bệnh + Không bị bệnh a Kháng Kháng Các cân bằng + + về kháng- nhiễm Quy luật đồng tồn tại, đồng tiến hoá giữa Ký sinh - Ký chủ - Trường hợp xuất hiện chủng bệnh mới: - Trường hợp xuất hiện kiểu gen cây trồng mới (giống mới) Tác động sàng lọc quần thể ký chủ thu được kiểu gen kháng mới. Có 2 khả năng sau: Với các khả năng sau: + Bị nguồn bệnh tấn công (nhiễm nặng) vì không có hệ thống gen + Trường hợp xuất hiện phản ứng kháng nhanh và hiệu quả với kháng, bị loại bỏ. chủng bệnh - hình thành kiểu kháng thẳng. + Không bị nguồn bệnh tấn công do không có chủng bệnh phù + Trường hợp xuất hiện phản ứng kháng chậm, mang tính số hợp hoặc có hệ thống gen kháng mạnh. Tuy nhiên, cây trồng lượng - hình thành kiểu kháng ngang. mới chỉ tồn tại một thời gian sau đó sẽ xuất hiện chủng bệnh + Cả hai hệ thống trên đều chịu ảnh hưởng của các yếu tố tác mới tấn công để gây bệnh. động khác trong môi trường sống, đặc biệt là kháng ngang - => Chủng bệnh mới xuất hiện này có thể gây hại nghiêm trọng tới Các hệ thống gen kháng bệnh được xem xét như những yếu tố các quần thể cây (các giống đã tồn tại ở đó), có thể dẫn tới đặc thù phát huy trên nền khả năng thích ứng chung, đồng thời những dịch bệnh nguy hiểm. Ví dụ, sự du nhập giống mới từ có mối quan hệ (chịu ảnh hưởng) của các thích ứng đặc thù các nguồn khác nhau tới một địa bàn mới (chọn lọc sau thử khác. nghiệm ngắn) có ưu thế về mặt kháng bệnh, nó cũng là nguy cơ dẫn tới xuất hiện các chủng bệnh mới gây hại cho các giống đang tồn tại. 3
7/18/15 6.3. Kiểm soát tần số tái tổ hợp tạo cấu trúc đa dạng di truyền ở quần 6.3.2. Ảnh hưởng của yếu tố giới tính, tuổi sinh lý và các yếu tố thể phân ly, ý nghĩa. môi trường 6.3.1. Kiểm soát ở cấp độ gen, nhiễm sắc thể tần số trao đổi chéo - Tần số trao đổi chéo khác nhau ở quá trình hình thành giao tử đực, cái: có ảnh hưởng của yếu tố giới tính (ví dụ ở ruồi, ở cá - Các gen Rec có vai trò cơ bản trong kiểm soát trao đổi chéo. chuyển giới tính,...) - Đột biến các gen liên quan giảm phân ảnh hướng tới rf (ức chế) - Tuổi sinh lý: hình thành giao tử ở các lứa hoa, lứa sinh sản,... có (kiểm soát quá trình tiếp hợp, phân tách các nhiễm sắc thể,...) ảnh hưởng tới thay đổi tần số rf (ví dụ chùm hoa đầu ở cà - Hoạt động của các yếu tố di truyền di động làm tăng rf chua, lứa sinh sản đầu, cuối ở ruồi có rf cao hơn,...) - Các đột biến đoạn nhiễm sắc thể đặc biệt là đảo đoạn, chuyển - Các yếu tố bất thuận ở môi trường có tác động lên cơ thể dị hợp đoạn giảm, ức chế tần số trao đổi chéo tử (F1) làm tăng tần số trao đổi chéo. Ví dụ nhiệt độ cao, hạn, - Các vùng khác nhau trên nhiễm sắc thể - các khối gen liên kết ở nghèo dinh dưỡng,...) đó không hoặc rất hiếm xảy ra trao đổi chéo - Xử lý một số yếu tố vật lý, hoá học để làm tăng tần số TĐC - Hai hệ thống gen trong genome: nhóm 1 có thể trao đổi (tự do), nhóm 2- khối liên kết (không trao đổi). 6.3.3. Các yếu tố hạn chế phổ và tần số các tái tổ hợp ở quần thể * Các giải pháp khắc phục nhằm làm tăng phổ và tần số các biến phân ly và các giải pháp khắc phục. dị di truyền ở quần thể phân ly: - Các biện pháp nhằm tăng tần số trao đổi chéo (rf) - Kiểm soát quá trình tái tổ hợp ở cấp độ gen và cấp độ nhiễm sắc thể - Các biện pháp liên quan đến chọn lọc giao tử - Ảnh hưởng của giới tính, tuổi sinh lý, các yếu tố môi trường tới tần số tái tổ hợp. - Các biện pháp liên quan tới chọn lọc hợp tử, cứu phôi, tăng độ - Kiểm soát sự kiến tạo các tái tổ hợp ở cấp độ giao tử, hợp tử, phát nảy mầm của phôi triển phôi và cây con. Các kiểm soát trên làm thay đổi mức độ đa dạng di truyền của quần - Các biện pháp tăng khả năng sống sót của cây con. thể phân ly lý thuyết, dẫn tới quần thể thực tế thu được (phục vụ cho Các giải pháp trên đặc biệt quan trọng cần áp dụng trong trường chọn lọc) có phổ và tần số các biến dị di truyền giảm hơn so với lý hợp lai xa. thuyết, làm hạn chế hiệu quả chọn lọc các tái tổ hợp quan tâm. 4