Trình bày quá trình cấy giống phân tử và lựa chọn nhân tố hỗ trợ?

Cập nhật: 21/06/2011

Cấy giống phân tử và lựa chọn nhân tố hỗ trợ(Molecular Breeding and Maker-Assited Selection ). Quá trình phát triển loại giống mới đòi hỏi rất nhiều bước và một khoảng thời gian tương đối dài- 25 năm. Tuy nhiên, hiện nay, rất nhiều ứng dụng của công nghệ sinh học đã rút ngắn thời gian để vào thị trường. Hiện giờ, thông thường mất từ 7-10 năm để phát triển các loại giống mới. Một trong những công cụ giúp các nhà khoa học lựa chọn các loại giống cây trồng nhanh hơn và dễ dàng hơn đó là : Lựa chọn nhân tố hỗ trợ (MAS)

Sao bản phân tử (molecular shortcut )

Những điểm khác biệt để phân biệt cây trồng này với cây trồng khác nằm trong vật liệu di truyền của cây trồng, gọi là DNA. DNA có dạng hình xoắn kép nhiễm sắc thể (gồm hai đoạn vật liệu di truyền), mỗi một đoạn là từ bố hoặc mẹ. Các gien điều khiển hình thành đặc điểm của cây trồng là một đoạn xoắn kép nhất định. Tất cả các gien của cây trồng tạo thành hệ gien.

Một số tính trạng như màu hoa có thể chỉ bị điều khiển bằng một gen. Những đặc tính khác phức tạp hơn như sản lượng cây trồng, lượng tinh bột có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều gen. Về căn bản, các nhà gây giống thực vật lựa chọn các loại cây trồng dựa trên những tính trạng biểu hiện rõ ràng và có thể đánh giá, những tính trạng như vậy gọi là kiểu hình. Nhưng quá trình này khá khó khăn, tốc độ chậm và bị ảnh hưởng bởi môi trường, đồng thời cũng tốn kém-không chỉ  về vấn đề phát triển mà còn vấn đề kinh tế, khi người nông dân mất mùa.

Là một sao bản, các nhà gây giống cây trồng có thể sử dụng MAS. Để giúp nhận diện các gien cụ thể, các nhà khoa học sử dụng công cụ gọi là Tạo bản phân tử

Nhân tố tạo bản là một chuỗi hoặc một trật tự axit nucleic, tạo thành một đoạn DNA. Nhân tố này nằm gần chuỗi DNA của loại gen mong muốn.Vì nhân tố và gen này nằm gần nhau cùng trên chuỗi nhiễm sắc thể, nên chúng có xu hướng nằm gần nhau trong hệ gen đời sau. Xu hướng đó được gọi là liên kết di truyền. Liên kết này giúp các nhà khoa học dự đoán liệu một loại thực vật nhất định có mang những tính trạng mong muốn hay không? Nếu các nhà khoa học có thể tìm ra nhân tố tạo gen, điều này có nghĩa là có gen đó.

Nếu các nhà khoa học có thể tìm hiểu vị trí của mỗi một nhân tố ảnh hưởng trên chuỗi nhiễm sắc thể, và vị trí có gần một gen nhất định hay không, thì họ có thể tạo ra một sơ đồ các nhân tố ảnh hưởng và gen trên một chuỗi nhiễm sắc thể cố định. Sơ đồ liên kết di truyền mô tả vị trí của nhân tố ảnh hưởng và gen,  cho biết khoảng cách giữa chúng và các gien đã biết. Các nhà khoa học có thể tạo ra bản đồ chi tiểt chỉ trong một đời gây giống cây trồng.

Trước đó, các nhà khoa học có thể tạo ra những sơ đồ di truyền rất đơn giản nhờ sử dụng những kỹ thuật thông thường. Rất lâu sau này nhờ quan sát có thể thấy khi các đời cây trồng được giao phối chéo, một số tính trạng lập tức cùng xuất hiện ở đời sau (liên kết di truyền)

Tuy nhiên, vì các nhà khoa học chỉ có thể tập trung vào một vài tính trạng trong mỗi lần gây giống chéo, nên phải qua rất nhiều lần giao phối chéo mới có được một sơ đồ di truyền đơn giản nhất. Nhờ những bản đồ di truyền hết sức chi tiết và có kiến thức rõ ràng hơn về cấu trúc phân tử DNA của cây trồng, các nhà nghiên cứu có thể phân tích trên một mẩu tế bào từ những cây con mới nảy mầm, không cần phải đợi khi cây con lớn mới có thể kiểm nghiệm những tính trạng cụ thể. Một khi tế bào được phân tích, các nhà khoa học có thể biết cây con đó có mang các gien phù hợp hay không. Nếu không có, các nhà khoa học sẽ dừng và chuyển sang tập trung phân tích các cây con khác, và cuối cùng tập trung vào các loại cây có những tính trạng mong đợi.

Tuy nhiên, cũng phải lưu ý, gây giống phân tử nhờ lựa chọn nhân tố hỗ trợ có những mặt hạn chế về kỹ thuật di truyền hoặc kỹ thuật biến đổi bởi: 1) phương pháp chỉ có hiệu quả đối với những tính trạng thể hiện trên cây trồng, 2) phương pháp không thể gây giống hiệu quả đối với những loại cây trồng có vòng đời dài (như quýt), 3)  phương pháp không thể gây giống hiệu quả với những loại cây giao phối vô tính bởi vì chúng cằn cỗi và hoặc không được gây giống thực sự ( những loại này bao gồm chuối, khoai lang, cây chuối lá, khoai tây ngọt và sắn)