Đây là bản xem thử. Phiên bản đầy đủ trong ứng dụng có bài tập, AI chấm ngay và theo dõi tiến độ học.
Bài học
Ưu thế lai và cách tạo ra ưu thế lai
Mục tiêu bài học
Sau bài này, em giải thích được ưu thế lai là gì, nêu được cách tạo ưu thế lai bằng cách lai hai dòng thuần chủng khác nhau, và dùng một ví dụ hai cặp gene để giải thích vì sao con lai F1 lại vượt trội hơn cả bố lẫn mẹ.
Kiến thức nền cần nhớ
Các bài trước trong chương trình Di truyền lớp 9, em đã quen với kiểu gene, kiểu hình, đồng hợp, dị hợp và quy luật phân li (same-grade bridge). Từ bài này, khoá học chuyển sang một câu hỏi khác: con người có thể chủ động dùng những quy luật đó để tạo ra giống cây, con vật tốt hơn hay không? Chọn giống gồm ba hướng chính — chọn lọc từ biến dị sẵn có, lai giống để tổ hợp biến dị từ hai nguồn, và gây đột biến để tạo biến dị hoàn toàn mới. Bài này mở đầu bằng nhánh lai giống, ở dạng hiệu quả nhất của nó: ưu thế lai.
Khởi động
Ở nhiều vùng nông thôn, con lai giữa hai giống gà, hai giống heo, hay hai dòng ngô khác nhau thường lớn nhanh hơn, khoẻ hơn hẳn cả bố lẫn mẹ thuần. Vì sao ghép hai dòng lại cho ra một cá thể tốt hơn cả hai dòng gốc, thay vì chỉ là mức trung bình cộng của hai bên?
Kiến thức trọng tâm
**Ưu thế lai** là hiện tượng con lai F1, sinh ra từ việc lai hai dòng hoặc hai giống thuần chủng khác nhau, có sức sống, tốc độ sinh trưởng, khả năng chống chịu hoặc năng suất vượt trội hơn cả hai dòng bố mẹ. Cách tạo ưu thế lai khá đơn giản về mặt thao tác: chọn hai dòng thuần chủng đối lập nhau ở những đặc điểm mong muốn, cho lai chéo, rồi lấy đúng đời con F1 để nuôi trồng hoặc thu hoạch — không dùng F1 để làm giống cho vụ sau. Lí do của quy tắc "chỉ dùng F1" sẽ được giải thích kỹ ở bài tiếp theo.
Cơ sở di truyền của ưu thế lai nằm ở trạng thái dị hợp tử của F1. Xét một mô hình đơn giản với hai cặp gene: một dòng ngô thuần chủng kiểu gene AAbb chịu hạn tốt (allele A trội quy định chịu hạn tốt) nhưng năng suất thấp (đồng hợp lặn bb); một dòng ngô thuần chủng khác kiểu gene aaBB chịu hạn kém (đồng hợp lặn aa) nhưng năng suất cao (allele B trội). Lai hai dòng này với nhau, F1 mang kiểu gene AaBb — dị hợp ở cả hai cặp gene, nên đồng thời sở hữu allele trội A (chịu hạn tốt) và allele trội B (năng suất cao). Kết quả là F1 vượt trội hơn cả hai dòng bố mẹ, vì hội tụ được ưu điểm của cả hai phía trong cùng một cá thể.
Trên thực tế, một tính trạng như năng suất hay sức chống chịu do rất nhiều cặp gene cùng chi phối, không chỉ hai cặp như mô hình trên — hai gene A, B chỉ là cách đơn giản hoá để nhìn thấy bản chất của hiện tượng. Số cặp gene dị hợp càng nhiều, khả năng F1 hội tụ được nhiều allele trội có lợi từ cả hai dòng bố mẹ càng lớn, và ưu thế lai càng rõ. Đây cũng là lí do vì sao người làm giống luôn chọn hai dòng bố mẹ càng khác biệt về nguồn gốc di truyền càng tốt, chứ không lai hai dòng gần giống nhau.
Số liệu minh hoạ xu hướng ưu thế lai, không phải số liệu khảo sát thực tế — đơn vị là chỉ số tương đối, lấy dòng bố làm mốc 100.
Ví dụ
Xác định kiểu gene và kiểu hình của F1 từ hai dòng thuần chủng
1
Một dòng ngô thuần chủng AAbb chịu hạn tốt nhưng năng suất thấp được lai với một dòng ngô thuần chủng aaBB chịu hạn kém nhưng năng suất cao. Biết A quy định chịu hạn tốt trội hoàn toàn so với a, B quy định năng suất cao trội hoàn toàn so với b, và hai gene nằm trên hai cặp nhiễm sắc thể khác nhau. Xác định kiểu gene và kiểu hình của F1.
2
Dòng AAbb chỉ tạo một loại giao tử Ab (vì đồng hợp ở cả hai cặp gene). Dòng aaBB chỉ tạo một loại giao tử aB. (1)
3
Từ (1), tổ hợp giao tử Ab và aB cho hợp tử duy nhất AaBb. Vì mỗi dòng bố mẹ chỉ có một loại giao tử, toàn bộ đời F1 có cùng một kiểu gene AaBb — dị hợp ở cả hai cặp gene.
4
Vì A trội hoàn toàn so với a và B trội hoàn toàn so với b, kiểu gene AaBb biểu hiện cả hai tính trạng trội: chịu hạn tốt và năng suất cao — hai đặc điểm vốn nằm ở hai dòng bố mẹ khác nhau, nay hội tụ trong cùng một cá thể F1.
5
Vậy F1 có kiểu gene AaBb, kiểu hình chịu hạn tốt và năng suất cao — vượt trội hơn cả dòng bố (chỉ chịu hạn tốt) lẫn dòng mẹ (chỉ năng suất cao), đúng bản chất của ưu thế lai.
Ví dụ
Đọc biểu đồ và tính mức tăng năng suất của F1 (dạng đề kiểm tra)
1
Theo biểu đồ chỉ số năng suất minh hoạ ở trên, dòng bố đạt chỉ số 100, dòng mẹ đạt chỉ số 110, con lai F1 đạt chỉ số 145. Tính mức tăng phần trăm của F1 so với dòng mẹ — dòng có chỉ số cao hơn trong hai dòng bố mẹ. Làm tròn đến hàng phần mười phần trăm.
2
Chênh lệch giữa F1 và dòng mẹ: $145-110=35$ (đơn vị chỉ số). (1)
3
Từ (1), mức tăng phần trăm so với dòng mẹ là $\dfrac{35}{110}\times 100\% \approx 31{,}8\%$.
4
So với dòng bố (chỉ số thấp hơn), mức tăng còn lớn hơn: $\dfrac{145-100}{100}\times 100\% = 45\%$ — hợp lí, vì dòng bố có chỉ số thấp hơn dòng mẹ nên cùng một F1 sẽ tăng phần trăm nhiều hơn khi so với dòng bố.
5
Vậy F1 tăng khoảng 31,8% so với dòng bố mẹ có chỉ số cao hơn (dòng mẹ), và tăng 45% so với dòng bố mẹ có chỉ số thấp hơn (dòng bố) — cả hai cách tính đều cho thấy F1 vượt trội hơn từng dòng bố mẹ riêng lẻ, không phải chỉ bằng mức trung bình cộng của hai dòng.
Sai lầm thường gặp
Một nhầm lẫn thường gặp là nghĩ con lai F1 chỉ đạt mức trung bình cộng của bố và mẹ — ví dụ trung bình chỉ số 100 và 110 sẽ là 105. Ưu thế lai lại cho kết quả cao hơn CẢ HAI dòng bố mẹ, vì F1 hội tụ được các allele trội có lợi từ cả hai phía chứ không phải "pha trộn" đơn thuần. Một nhầm lẫn khác là coi ưu thế lai do một gene duy nhất tạo ra — thực chất nó là kết quả cộng gộp của rất nhiều cặp gene dị hợp cùng lúc.
Luyện tập có hướng dẫn
Luyện tập độc lập
Kiểm tra nhanh
Ghi nhớ
Ưu thế lai: con lai F1 giữa hai dòng thuần chủng khác nhau vượt trội hơn cả hai dòng bố mẹ, vì F1 dị hợp ở nhiều cặp gene và hội tụ được allele trội có lợi từ cả hai phía. Càng nhiều cặp gene dị hợp, ưu thế lai càng rõ.
Nhưng nếu ưu thế lai tốt như vậy, vì sao người nông dân không thể để lại hạt giống F1 mà gieo tiếp cho vụ sau? Bài tiếp theo trả lời câu hỏi đó.
Các bài trước trong chương trình Di truyền lớp 9, em đã quen với kiểu gene, kiểu hình, đồng hợp, dị hợp và quy luật phân li (same-grade bridge). Từ bài này, khoá học chuyển sang một câu hỏi khác: con người có thể chủ động dùng những quy luật đó để tạo ra giống cây, con vật tốt hơn hay không? Chọn giống gồm ba hướng chính — chọn lọc từ biến dị sẵn có, lai giống để tổ hợp biến dị từ hai nguồn, và gây đột biến để tạo biến dị hoàn toàn mới. Bài này mở đầu bằng nhánh lai giống, ở dạng hiệu quả nhất của nó: ưu thế lai.
Ưu thế lai là hiện tượng con lai F1, sinh ra từ việc lai hai dòng hoặc hai giống thuần chủng khác nhau, có sức sống, tốc độ sinh trưởng, khả năng chống chịu hoặc năng suất vượt trội hơn cả hai dòng bố mẹ. Cách tạo ưu thế lai khá đơn giản về mặt thao tác: chọn hai dòng thuần chủng đối lập nhau ở những đặc điểm mong muốn, cho lai chéo, rồi lấy đúng đời con F1 để nuôi trồng hoặc thu hoạch — không dùng F1 để làm giống cho vụ sau. Lí do của quy tắc "chỉ dùng F1" sẽ được giải thích kỹ ở bài tiếp theo.
Cơ sở di truyền của ưu thế lai nằm ở trạng thái dị hợp tử của F1. Xét một mô hình đơn giản với hai cặp gene: một dòng ngô thuần chủng kiểu gene AAbb chịu hạn tốt (allele A trội quy định chịu hạn tốt) nhưng năng suất thấp (đồng hợp lặn bb); một dòng ngô thuần chủng khác kiểu gene aaBB chịu hạn kém (đồng hợp lặn aa) nhưng năng suất cao (allele B trội). Lai hai dòng này với nhau, F1 mang kiểu gene AaBb — dị hợp ở cả hai cặp gene, nên đồng thời sở hữu allele trội A (chịu hạn tốt) và allele trội B (năng suất cao). Kết quả là F1 vượt trội hơn cả hai dòng bố mẹ, vì hội tụ được ưu điểm của cả hai phía trong cùng một cá thể.
Trên thực tế, một tính trạng như năng suất hay sức chống chịu do rất nhiều cặp gene cùng chi phối, không chỉ hai cặp như mô hình trên — hai gene A, B chỉ là cách đơn giản hoá để nhìn thấy bản chất của hiện tượng. Số cặp gene dị hợp càng nhiều, khả năng F1 hội tụ được nhiều allele trội có lợi từ cả hai dòng bố mẹ càng lớn, và ưu thế lai càng rõ. Đây cũng là lí do vì sao người làm giống luôn chọn hai dòng bố mẹ càng khác biệt về nguồn gốc di truyền càng tốt, chứ không lai hai dòng gần giống nhau.
Chênh lệch giữa F1 và dòng mẹ: 145−110=35 (đơn vị chỉ số). (1)
Từ (1), mức tăng phần trăm so với dòng mẹ là 11035×100%≈31,8%.
So với dòng bố (chỉ số thấp hơn), mức tăng còn lớn hơn: 100145−100×100%=45% — hợp lí, vì dòng bố có chỉ số thấp hơn dòng mẹ nên cùng một F1 sẽ tăng phần trăm nhiều hơn khi so với dòng bố.
Một nhầm lẫn thường gặp là nghĩ con lai F1 chỉ đạt mức trung bình cộng của bố và mẹ — ví dụ trung bình chỉ số 100 và 110 sẽ là 105. Ưu thế lai lại cho kết quả cao hơn CẢ HAI dòng bố mẹ, vì F1 hội tụ được các allele trội có lợi từ cả hai phía chứ không phải "pha trộn" đơn thuần. Một nhầm lẫn khác là coi ưu thế lai do một gene duy nhất tạo ra — thực chất nó là kết quả cộng gộp của rất nhiều cặp gene dị hợp cùng lúc.