Plant breeding

1. Chọn giống cây trồng:
Quá khứ, hiện tại và tương lai
Bùi Thanh Liêm
BM Sinh học phân tử

2. Chọn giống cây trồng: Nghệ thuật + Khoa học
Sự thành công phụ thuộc vào quan điểm, chiến lược và phương pháp thực hiện

3. Mục tiêu chọn giống cây trồng
Đa
dạng
mục
tiêu
Thách thức
về công
nghệ
Đảm bảo nông nghiệp phát triển là nền tảng cho sự phát triển hiện đại và bền vững

4. Khởi thủy của ngành nông nghiệp
Quá trình cùng tiến hóa của con người và cây trồng: chọn cây trồng
để có hạt to hơn, quả ngon hơn và các đặc điểm có giá trị khác

5. • Chọn lọc: năng suất, chất lượng, dễ canh
tác, dễ thu hoạch, dễ chế biến, chống chịu
sâu bệnh, chống chịu điều kiện môi trường
bất lợi
• Cải tiến đồng thời nhiều tính trạng cùng lúc

6. Nguồn gốc tiến hóa của cây bắp từ cây teosinte

7. Thuần hóa thực vật: Nguồn gốc của cây trồng

8. Cây trồng
cải tiến
Cây trồng
truyền thống
Cây hoang dại
Cây trồng hiện đại >>> Suy giảm sự đa dạng di truyền

9. Thuần hóa
thực vật:
Nguồn gốc của
cây trồng
• 1 gen >>> đột biến khó xảy ra
• Nhiều cây + nhiều gen/cây >>> Đột biến dễ xảy ra trong quần thể
• Hầu hết đột biến đều bất lợi >>> bị loại bỏ bởi áp lực chọn lọc
• Đột biến có lợi >>> được chọn lọc và bảo vệ
• Quá trình chọn lọc >>> dạng cây mới
• Biến dị di truyền của cây đã thuần dưỡng <<<< hơn cây hoang dại
• Áp lực chọn lọc quá mạnh trên các tính trạng >>> loại bỏ nhiều gen
quý.

10. Có ba nhóm chọn lọc chính:
Quan sát và chọn lọc biến dị
trong tự nhiên hoặc trong
các quần thể
Chọn lọc cá thể ưu tú từ các
quần thể lai có định hướng,
quần thể đột biến
Chọn lọc cá thể thông qua
các công cụ: chỉ thị phân tử,
chuyển gen, chỉnh sửa gen.

11. Các kỹ thuật chọn giống phổ biến
Kỹ thuật hồi giao (backcrossing)
Con lai x Dòng tái tục (RP) để thu Cá thể
mang tính trạng mục tiêu (RP+)

12. Kỹ thuật chọn giống cận giao (inbreeding)
• Được áp dụng tùy thuộc vào đặc tính
loài: Tự thụ phấn, giao phấn chéo
• Thường được dùng để tạo ra
giống/dòng thuần (tính trạng được duy
trì ổn định qua nhiều thế hệ)

13. Kỹ thuật chọn giống ưu thế lai (Hybrid breeding)
Kỹ thuật tạo lúa ưu thế lai Kỹ thuật tạo bắp ưu thế lai

14. Kỹ thuật chọn giống đột biến (mutation breeding)
Đột biến phóng xạ/hóa chất tạo ra
nguồn biến dị cho chọn lọc cá thể
TILLING – kỹ thuật di truyền ngược trong chọn giống

15. Kỹ thuật chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (MAS)
Chọn lọc kiểu hình nhờ chỉ thị phân tử liên kết với gen mục tiêu

16. Kỹ thuật chuyển gen
Kỹ thuật chuyển gen ngoại lai
vào cây trồng (Cis – Trans)
Vi khuẩn agrobacterium hoặc
súng bắn gen được sử dụng

17. Kỹ thuật chỉnh sửa gen
Chỉnh sửa gen mục tiêu thông qua các
công cụ chỉnh sửa gen như ZFN, TALENs,
CRISPR/Cas9

18. Kỹ thuật rút ngắn chu kỳ sinh trưởng (Speed breeding)
Giúp tăng số thế hệ/đơn vị thời gian >>> rút ngắn thời gian chọn lọc

21. Công nghệ giúp tăng hiệu quả chọn giống

22. Thách thức cho ngành chọn giống

23. Thách thức cho ngành chọn giống
Sự xói mòn về tính đa dạng di truyền

24. Thách thức cho ngành chọn giống
Nhu cầu cao về thực phẩm giàu dinh dưỡng/đơn vị tiêu thụ

25. Thách thức cho ngành chọn giống
Tác động của quá trình biến đổi khí hậu: hạn, mặn, nóng, lũ lụt

26. Lai tạo
Đột biến
Chỉ thị
phân tử
Chỉnh
sửa gen
Chọn
giống
nhanh
Dữ liệu
di truyền

28. • Tại sao nghiên cứu giống cây trồng
với mục tiêu tích hợp đa tính trạng
là thách thức cho nhà chọn giống?

29. • Tại sao chọn giống hiện đại vẫn phải
dùng phương pháp truyền thống lai
tạo?
• A. Dễ thực hiện
• B. Để lưu giữ kiến thức khoa học
• C. Là sự bổ sung cho phương pháp
hiện đại

30. • Tại sao tạo ra cây trồng cải tiến làm
xói mòn nguồn gen?