Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….47


CHƯƠNG V
PHƯƠNG PHÁP CHỌN LỌC Ở CÂY TỰ THỤ PHẤN
Mục tiêu học tập của chương
1. Nắm ñược ñặc ñiểm và cấu trúc di truyền của quần thể cây tự thụ phấn
2. Giải thích ñược cơ sở tạo quần thể phân ly, biến dị tổ hợp và chọn lọc
3. Phân tích ñược sự khác nhau, ñặc ñiểm và khả năng áp dụng các phương pháp chọn lọc

Cây tự thụ phấn là nhóm cây lương thực, thực phẩm lớn nhất và quan trọng nhất (lúa nước, lúa
mì, ñại mạch, cao lương, ñậu tương, lạc, nhiều cây ñậu rau, ớt, cà chua ).
Các bước chủ yếu trong chương trình chọn giống: Chọn bố mẹ, kiểu lai, phương pháp lọc.

1. Cấu trúc di truyền của quần thể cây tự thụ phấn
Các cá thể của quần thể tự thụ phấn thường ñồng hợp tử. Di hợp tử xảy ra ở một hay nhiều
locut khi có ñột biến hoặc lai hai bố mẹ ñồng hợp tử có alen khác nhau. Nếu lai hai hay nhiều
bố mẹ ñồng hợp tử có các alen khác nhau lượng biến thiên di truyền cao nhất là ở thế hệ phân
ly F
2
. Với tự thụ hay tự phối, ñộ dị hợp tử giảm dần với tốc ñộ 50% sau mỗi thế hệ và ñộ
ñồng hợp tử tăng lên. Sau nhiều thế hệ tự thụ, tỉ lệ dị hợp tử chỉ còn rất nhỏ. Xét ở một locut,
chẳng hạn có cặp gen dị hợp tử Aa ở F1, thì quá trình giảm ñộ dị hợp tử và tăng ñồng hợp tử
diễn ra như sau:
Tỉ lệ ñồng hợp tử
Tỉ lệ dị hợp tử

F
2
– 50% 50%

F
3
– 75 % 25%
F
4
– 87,5 12,5%
F
5
– 93,75 6,25%
F
6
– 96,88 3,12%
F
7
– 98,44 1,56%
F
8
– 99,32 0,78%
F
9
– 99,66 0,34%

Kiểu gen

Thế hệ
AA Aa aa
Tỉ lệ cá thể
dị hợp tử
Tỉ lệ cá thể
ñồng hợp tử

0 - 1 - 1 0
1 1/4 2/4 1/4 1/2 1/2
2 3/8 2/8 3/8 1/4 3/4
3 7/16 2/16 7/16 1/8 7/8
5 31/64 2/64 31/64 1/32 31/32
10 1023/2048 2/2048 1023/2048 1/1024 1023/1024
g
1
2
12
+
−
g
g

1
2
2
+g

1
2
12
+
−
g
g

g







2
1

g






−
2
1
1


Cùng v
ới ñồng hợp tử hóa của quần thể lai, phương sai di truyền giữa các dòng tăng lên và sự
khác nhau gi
ữa các cá thể trong dòng giảm ñi theo số thế hệ tự thụ (Bảng 1.5)

51

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….48



Bảng 1.5: Phương sai di truyền cộng (σ
2
A
) giữa các dòng và trong dòng trong quá trình tự
phối không có chọn lọc.
Phương sai di truyền cộng (σ
2
A
)
Thế hệ của dòng
Giữa các dòng Trong dòng
F3 1 1/2
F4 1 1/2 1/4
F5 1 3/4 1/8
F6 1 7/8 1/16

2. Chọn lọc dựa vào nguồn biến dị tự nhiên
ðặc ñiểm của quần thể tự nhiên, chẳng hạn giống ñịa phương là những quần thể không ñồng
nhất, bao gồm một hỗn hợp các kiểu gen/dòng ñồng hợp tử tạo thành do lai hay ñột biến tự
nhiên. Chọn lọc nhằm ñào thải các kiểu gen kém, giữ lại những dòng ưu tú ñể tăng giá trị
trung bình của quần thể.

2.1. Chọn lọc hỗn hợp
ðặc ñiểm của chọn lọc hỗn hợp là:
(i) ñào thải hay chọn lọc các cá thể riêng rẽ dựa vào giá trị kiểu hình của tính trạng
cần cải tiến.
(ii) thế hệ con của cây ñược chọn trồng thành hỗn hợp
Nếu tỉ lệ cây ñược chọn lọc tương ñối nhỏ, gọi là phương pháp chọn lọc hỗn hợp dương
tính; nếu tỉ lệ cây bị ñào thải nhỏ gọi là phương pháp chọn lọc hỗn hợp âm tính.

Quần thể thu ñược sau một số thế hệ chọn lọc hỗn hợp có thể ñược cải tiến, cụ thể
năng suất ñược cải thiện, khả năng thích ứng tốt hơn so với quần thể ban ñầu. Về kiểu hình
quần thể có thể ñồng ñều hơn ñối với các tính trạng như chiều cao cây, thời gian ra hoa, thời
gian sinh trưởng, chất lượng,v.v.
ðiều kiện ñể chọn lọc có hiệu quả là hệ số di truyền từng cây của tính trạng cần cải
tiến từ trung bình ñến cao.
Ví dụ

Valentine (Trạm Chọn giống sứ Uên) ước lượng h
2
nghĩa rộng của một số tính trạng ở ñại
mạch, sử dụng hỗn hợp của 3 giống, Sundance, Midas và Proctor. Giá trị ước lượng cho từng
cây (cá thể) và ô như sau.

h
2
Chiều cao
cây
Khối lượng
từng khóm
Khối lượng
bông
Khối lượng
1000 hạt
Số hạt trên
bông
Từng cây 0,514 0,055 0,059 0,112 0,212
ô 0,880 0,597 0,523 0,650 0,768

Như vậy chọn lọc từng cây riêng rẽ chỉ có hiệu quả ñối với chiều cao cây. Khối lượng bông

từng khóm và từng bông không thích hợp ñối với phương pháp chọn lọc hỗn hợp.

2.2 Chọn lọc dòng thuần
Nhà thực vật học ðan Mạch Johannsen (1903) ñã ñưa ra thuyết dòng thuần. Trong chọn lọc
dòng thuần ñơn vị chọn lọc là thế hệ con của một cây ñồng hợp tử (gọi là dòng thuần) với mục
ñích chọn ra những dòng ñồng hợp tử (thuần) ñể làm giống có tính trạng không thay ñổi từ thế
hệ này sang thế hệ khác. Chọn lọc bắt ñầu bằng chọn lọc các cây riêng biệt (cá thể) từ quần thể
gồm hỗn hợp các cây ñồng hợp tử, tiếp theo là ñánh giá và tiếp tục chọn lọc giữa các dòng
52

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….49


theo gia phả của cây ñã chọn lọc ban ñầu. Cuối cùng xác ñịnh ñược dòng thuần tốt nhất rồi
nhân lên phổ biến làm giống cải tiến. Ví dụ, giống ñại mạch Chevalier là kết quả chọn lọc
bông tốt năm 1827 ở Anh. ðầu thế kỷ 20 Trạm chọn giống Svalov Thụy ðiển nổi tiếng do
thành công bằng chọn lọc các thể từ những giống ñịa phương.
Quy trình chọn lọc dòng thuần

Vụ thứ nhất: gieo trồng quần thể ban ñầu (tập ñoàn giống ñịa phương, nhập nội, v.v.). Chọn
một số các thể có tính trạng mong muốn dựa vào kiểu hình. Thu hoạch riên từng cây ñể ñánh
giá ñặc ñiểm hạt của từng cây ñã chọn, giữ lại những cá thể tốt.
Vụ thứ hai: Gieo trồng thế hệ con cái của các cá thể ñược chọn ở vụ thứ nhất và quan sát và
ghi chép sự biến ñộng ở mỗi thế hệ con cái. Nhổ bỏ những biến dạng. Chọn lọc thế hệ con cái
tốt nhất dựa vào năng suất. Thu từng con cái và giữ riêng. Kiểm tra ñặc ñiểm hạt của mỗi thế
hệ con và giữ lại những con cái tốt nhất (dòng) ñể khảo nghiệm vụ sau.
Vụ thứ 3: Gieo các dòng trong thí nghiệm khảo nghiệm sơ bộ cùng với giống ñối chứng. Theo
dõi và ghi chép tất cả các ñặc ñiểm mong muốn, loại bỏ những dòng xấu và thu hoạch riêng
dòng tốt. ðánh giá năng suất và chọn lọc lần cuối.
Vụ thứ 4: Gieo và ñánh giá các dòng ñược chọn vụ trước trong khảo nghiệm nhiều ñiểm so

sánh với các giống ñối chứng.
Vụ thứ 5: Tiếp tục khảo nghiệm năng suất như vụ thứ 4.
Vụ thứ 6: Khảo nghiệm năng suất ở nhiều ñiểm, chuẩn bị trước khi phổ biến.
Vụ thứ 7: Nhân hạt giống tác giả những dòng triển vọng .

Hiện nay ở miền Bắc ñang phục tráng các giống lúa Tám thơm bằng phương pháp chọn lọc cá
thể.
3. Chọn lọc từ các quần thể lai
3.1 Chọn lọc bố mẹ và kiểu lai ñể tạo quần thể chọn lọc
Một trong những quyết ñịnh quan trọng của nhà chọn giống là chọn bố mẹ ñể tạo quần thể
chọn lọc. Quá trình ra quyết ñịnh gồm việc xác ñịnh các tính trạng cần cải tiến (mục tiêu chọn
giống), nắm ñược sự di truyền của các tính trạng ñó và xác ñịnh nguồn gen làm bố mẹ.
Tính trạng cần cải tiến
- Mục tiêu chọn giống rõ ràng,
- Số tính trạng cần cải tiến: số tính trạng càng lớn thì tỉ lệ các thể mong muốn có ñược các
tính trạng càng nhỏ; xác suất thành công càng thấp,
- Xác ñịnh tính trạng ưu tiên (phụ thuộc vào loại cây trồng): dựa vào nhu cầu của người tiêu
dùng (nông dân, nhà chế biến, người sử dụng cuối cùng) thông qua ñiều tra, khảo sát thực
tế,
- Bố mẹ bổ sung cho nhau: ñiểm yếu của một bố mẹ này ñược bổ sung hay bù lại bằng bố
mẹ kia. Có thể tìm sự bổ sung cho một số tính trạng thông qua:
- các tính trạng nông học
- các tính trạng hình thái
- các ñặc ñiểm sinh hoá (như isozyme, protein dự trữ) hoặc
- chỉ thị phân tử
Di truyền của tính trạng cần cải tiến
- Tính trạng chất lượng và tính trạng số lượng (tần số phân ly tăng tiến trong quần thể phu
thuộc vào số gen phan ly)
- Sự khác nhau giữa bố mẹ về:
- nguồn gốc ñịa lý

- gia phả/quan hệ họ hàng
53

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….50


- giá trị của một nhóm tính trạng
- Sự khác nhau thể hiện số locut dị hợp tử ở thế hệ F
1
(số gen phân ly ở các thế hệ sau)
- Tiềm năng sử dụng làm bố mẹ – dữ liệu/thông tin từ các chu kỳ chọn giống trước hoặc từ
phép lai thử (ví dụ lai dialen ñể ñánh giá khả năng kết hợp)
Nguồn gen làm bố mẹ
Nguồn gen có thể phân thành nhóm dựa trên sự giống nhau với các giống ñang trồng phổ biến
làm thương phẩm hàng hóa.
- Giống thương phẩm
- là nguồn gen ưu tú nhất ñối với những tính trạng chủ yếu
- giá trị trung bình của quần thể hình thành từ giống thương phẩm cao và xác suất thu
ñược thế hệ con cháu không có ñiểm yếu cũng cao
- giống có nguồn gốc di truyền khác nhau sẽ cho biến ñộng di truyền cao hơn ñể cải tiến
tính trạng ñó
- Các dòng ưu tú: các dòng ở giai ñoạn sau của chương trình chọn giống
- Các dòng có tính ưu việt một hoặc ít tính trạng, ví dụ tính kháng sâu bện, chất lượng
- Nguồn cây trồng nhập nội
- Các loài hoang dại có quan hệ họ hàng

3.2. Các kiểu lai

(1) Lai ñơn: lai một giống hoặc dòng với một giống hoặc một dòng khác. Mẹ ñược chọn ngẫu
nhiên trừ khi có những tính trạng di truyền tế bào chất. Còn gọi lai hai bố mẹ: P

1
x P
2

(2) Lai lại: (P
1
x P
2
) x P
2

(3) Lai ba/lai ba bố mẹ: (P
1
x P
2
) x P
3

(4) Lai kép/lai 4 bố mẹ: (P
1
x P
2
) x (P
3
x P
4
)
(5) Lai phức tạp: Quần thể lai ñược tạo thành bởi nhiều bố mẹ, thường dùng ñể cải tiến thông
qua phương pháp chọn lọc chu kỳ.


3.3 ðộ lớn của quần thể phân ly (F
2
)
ðối với cây tự thụ phấn, thế hệ F
1
hình thành sau khi lai 2 bố mẹ ñồng hợp tử không thể sử
dụng trực tiếp cho chọn lọc. Các thế hệ phân ly sau F
1
ñược sử dụng ñể chọn kiểu gen mới kết
hợp các tính trạng (gen) của bố mẹ. Kết quả chọn lọc phụ thuộc rất lớn vào số cá thể ở thế hệ
F
2
. Tần số kiểu gen ñồng hợp tử tăng ở thế hệ F
3
và các thế hệ sau, nhưng chỉ thế hệ F
2
chứa
tất cả các tổ hợp mới. Số lượng tái tổ hợp gen phụ thuộc vào:
- số locut gen khác nhau giữa bố mẹ
- mức ñộ liên kết của các gen (hiệu lực của trạng thái hút và ñẩy)
- số alen trong một locut
Vì thế ñộ lớn của quần thể F
2
phụ thuộc vào kết quả lai, tính trạng cần cải tiến, số gen khác
nhau giữa bố mẹ, số tổ hợp có thể quản lý (Sneep, 1977; Baker, 1984)

3.4. Chọn lọc từ các quần thể lai
Phương pháp chọn theo phả hệ (phương pháp hệ thống; Pedigree method) (Hình 1.5)
Bắt ñầu chọn lọc ở thế hệ F
2

. Cây F
2
ñược trồng thưa ñể có thể quan sát từng cây riêng biệt và
tạo ra lượng hạt lớn. Chọn lọc ở F2 chủ yếu dựa vào ñánh giá trực quan, thường là những tính
trạng có hệ số di truyền cao, như: chiều cao cây, thời gian chín, kiểu cây, dạng hạt, tính kháng
bệnh, v.v.

54

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….51


Vụ
Thế hệ
Sơ ñồ
Mô tả quy trình


1 P P1 x P2 Tạo tổ hợp lai

2 F
1





3 F
2






4 F
3






5 F
4







6-7 Tiếp tục quy trình này ở F
5
và F
6
, giảm số dòng chọn lọc. Thí nghiệm ô nhỏ ở F
6


8 F

7





9 -12 F
8
-F
11





Hình 1.5: Phương pháp phả hệ

Gieo hạt thu ñược từ cây F
2
thành hàng ở vụ sau (các dòng F
3
). ðánh giá trực quan các dòng
F
3
thông trực các tính trạng dễ quan sát. Chọn các cá thể tốt nhất trong các dòng tốt nhất. Ở vụ
sau trồng riêng biệt các dòng F
4
. Tiếp tục quy trình cho ñến thế hệ F
6
hay F

7
, khi ñạt ñược
ñồng hợp tử.
Cơ sở chủ yếu của chọn lọc theo phả hệ là chọn lọc những tính trạng chất lượng trước vì
những tính trạng này có thể ñánh giá trực quan với ñộ tin cậy. Nhiều dòng có thể ñánh giá theo
x x x x x

x x x x x

x x x x x

x x x x x x x

x x x x x x x

x x x x x x x

Trồng thưa cây F
1
ñể tạo ra
1 lượng lớn hạt F
2


Trồng thưa, chọn lọc các cá thể
F
2
và thu hạt riêng từng cây (tỉ
lệ chọn 10-20%)


*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
Trồng thành hàng (dòng F
3
)
Mỗi hàng 15-30 cõy
Chọn cây tốt nhất, tập trung vào
dòng tốt

*
*
*

*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
Trồng thành hàng (dòng F
4
)
Chọn cây tốt nhất trong dòng
tốt, ñồng ñều nhất
Số cá thể chọn < số dòng F
4








Thí nghiệm có lặp lại
Tiếp tục chọn lọc




Khảo nghiệm năng suất
So sánh với giống ñối chứng
(giống tiêu chuẩn)

55

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….52


cách này. ðiểm cơ bản của phươpng pháp là phải ghi chép nguồn gốc gia phả của các cây
ñược chọn.
Khi ñộ ñồng hợp tử cao các dòng sẽ trở nên ñồng nhất. Chọn lọc trong dòng sẽ vô nghĩa (Bảng
5.1). Vì thế, có thể tiến hành khảo nghiệm năng suất ở thế hệ F
6
hoặc F
7
với số ít dòng. Sau 3
hoặc 4 vụ ñánh giá năng suất và ñào thải dòng xấu, có thể ñưa vào hệ thống khảo nghiệm quốc

gia dòng tốt nhất rồi phổ biến cho sản xuất.
Ưu ñiểm – kiểm tra ñược nguồn gốc và quan hệ di truyền của cây/dòng và có thể tăng biến dị
di truyền giữa các dòng ñược giữ lại trong khi chọn lọc; nếu chọn lọc có hiệu quả, các kiểu
gen kém ưu thế ñược ñào thải sớm và chỉ có dòng ưu tú tham gia vào quá trình ñánh giá; có
thể rút ngắn thời gian chọn tạo giống.
Nhược ñiểm – Tốn thời gian, chi phí; ghi chép nhiều; chỉ ñánh giá ñược ít tổ hợp lai; ñộ lớn
quần thể có hạn.

Phương pháp dồn (hỗn hợp; Bulk method) ( Hình 2.5)

Bao gồm lai, gieo trồng một lượng hạt cố ñịnh trong mỗi thế hệ phân ly (F2 ñến F5), và thu
hoạch hỗn hợp các cây. Một vài dạng chọn lọc có thể ñược thực hiện ở mỗi thế hệ (hay cho
phép chọn lọc tự nhiên xảy ra).
Ưu ñiểm:
ñơn giản ñể xử lý các quần thể phân ly; giảm thiểu công sức và chi phí ñể thu ñược
dòng thuần; giảm ghi chép sổ sách; chọn lọc tự nhiên có thể làm tăng tần số kiểu gen mong
muốn; có thể tạo và ñánh giá nhiều tổ hợp lai khi thời gian, không gian và nguồn lực hạn chế;
có thể kết hợp với chọn lọc hỗn hợp, thu ñược khả năng thích nghi rộng bằng cách luân phiên
hỗn hợp ở các ñịa ñiểm khác nhau (shuttle breeding) .

Nhược ñiểm:
Chọn lọc tự nhiên có thể có lợi cho kiểu gen mà nhà chọn giống không mong
muốn; không phù hợp với gieo trồng trái vụ.

Phương pháp một hạt ( Bảng 2.5).
Xúc tiến thế hệ theo hướng ñồng hợp tử nhanh mà tiết kiệm không gian. Từ mỗi cây thu ngẫu
nhiên một hạt. Sau khi ñạt ñược ñộ ñồng hợp tử, các cá thể ñược chọn và ñánh giá như các
phương pháp khác.
Ưu ñiểm – dễ duy trì quần thể trong quá trình tự phối; không ảnh hưởng bởi chọn lọc tự nhiên;
chỉ cần diện tích nhỏ cho thế hệ từ F

2
– F
5
; tăng số thế hệ trong ñiều kiện trái vụ/môi trường có
kiểm soát; ñòi hỏi ghi chép ít/tối thiểu; chọn lọc dựa vào cây ñồng hợp tử chứ không phải vật
liệu phân ly.
Nhược ñiểm – Mỗi cá thể F
2
có thể không có mặt ở thế hệ con cháu nếu hạt mất khả năng nảy
mầm (<100%) hoặc một số cây không hình thành hạt (ít nhất 1 hạt).

56

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….53


Vụ
Thế hệ
Sơ ñồ
Quy trình


1 P P
1
x P
2
Tạo tổ hợp lai

2 F
1






3 - 6 F
2
-F
5




7 F
6






8 F
7






9 F

8







10 F
9





11 -13 F
10
-F
12
Khảo nghiệm năng suất
So sánh với giống ñối chứng (giống tiêu chuẩn)


Hình 2.5: Phương pháp dồn







x x x x x x x

x x x x x x x

x x x x x x x

Lấy 1 phần hạt từ mỗi thế hệ,
trồng hỗn hợp với mật ñộ bình
thường


o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o

o
ðánh giá cỏ thể ñó chọn (dòng
thuần)
Chọn dòng tốt nhất

o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o

ðánh giá dòng thuần dựa vào ô
nhiều hàng





Khảo nghiệm sơ bộ trong thí
nghiệm lặp lại

x x x x x

x x x x x

x x x
x x

Trồng thưa cây F
1
ñể tăng
hệ số nhân

x x x x x x x x

x x x x x x x x
x x x x x x x x
x x x x x x x x
Trồng hỗn hợp với mật ñộ thưa
Bắt ñầu chọn dũng thuần bằng chọn
cá thể


57

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….54


Bảng 2.5: Quy trình phương pháp một hạt
_________________________________________________________________
Vụ Thế hệ Quy trình
1 F
1
Gieo trồng thế hệ F
1


2 F
2
Gieo trồng F
2

Thu hoạch mỗi cây một hạt

3 F
3
Gieo trồng F
3

Thu họach mỗi cây một hạt

4 F

4
Gieo trồng F
4

Thu mỗi cây một hạt

5 F
5
Gieo trồng F
5

Chọn lọc cây tốt, thu hoạch cả cây

6 F
6
Gieo cá thể chọn thành hàng
Chọn lọc hàng tốt nhất

7 F
7
ðánh giá các dòng ñược chọn trong thí nghiêm
sơ bộ, có ñối chứng

8-9 F
8
-F
9
Thí nghiệm năng suất ở nhiều ñiểm
_____________________________________________________________________


Phương pháp chọn dòng bắt nguồn từ F
2
(phương pháp phả hệ cải tiến)
Về cơ bản, chọn lọc tiến hành ở F
2
như phương pháp phả hệ, mỗi cá thể ñược chọn thu hoạch
riêng. Thế hệ con cái F
3
của từng cây F
2
ñược gieo thành hàng (dòng), chọn lọc những dòng
tốt nhất và thu hoạch riêng hạt của cả dòng. Lặp lại quy trình như vậy vài thế hệ nữa, chẳng
hạn 3 thế hệ (tính theo số thế hệ là F
6
). Ở thế hệ này tiến hành chọn lọc trong dòng (dòng bắt
nguồn từ F
2
) cho ñến khi ñạt ñược mục tiêu chọn giống và gửi khảo nghiệm.
Ưu ñiểm: tiết kệm lao ñộng, nguồn lực, có thể xử lý nhiều tổ hợp lai hơn so với phương pháp
phả hệ
Nhược ñiểm: chỉ có hiệu quả cao ñối với tính trạng có hệ số di truyền cao.

4. Phương pháp lai lại
Phương pháp lại lại do Harlan và Pope (1922) ñề xuất ñể cải lương cây trồng hạt nhỏ (cây
cốc). Thông thường lai lại ñược sử dụng ñể cải tiến các dòng có sẵn hoặc một giống thích nghi
ở một hay ít tính trạng mà không làm ảnh hưởng tới các tính trạng khác. Tính trạng cần cải
tiến là những tính trạng ñơn giản, kiểm soát di truyền rõ ràng, tức là có hệ số di truyền cao.
Phương pháp lai lại ñược sử dụng ñể tạo ra các dòng ñẳng gen, các giống nhiều dòng, tăng
cường nguồn vật liệu di truyền khi lai với các lòai hoang dại họ hàng.


ðể áp dụng phương pháp lai lại có hiệu quả cần xem xét 3 yếu tố sau:
i) Giá trị nông học của kiểu gen sử dụng làm bố mẹ lai lại. Bố mẹ lai lại phải vượt
trội (ví dụ năng suất, khả năng chống ñổ, thời gian sinh trưởng, chất lượng, v.v).
58

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….55


Nếu nhiều tính trạng dưới mức chấp nhận, nên áp dụng phương pháp phả hệ hay
hỗn hợp.
ii) Mức ñộ giống nhau di truyền của bố mẹ lai lại và dòng cho. ðộ giống nhau càng
lớn thì số thế hệ lai lại càng ít.
iii) Hệ số di truyền của tính trạng cần cải tiến


Giống thích ứng x
(bố mẹ lai lại)

Giống cho
(Có alen cần và có ít tính
trạng bất lợi)

Ghi nhớ: nền di truyền của giống cho sẽ ảnh hưởng tới số lần lai lại phải thực hiện; bố mẹ lai
lại phải là một giống có kiểu gen tốt trừ tính trạng cần phải thay ñổi thông qua lai lại. Vì thế
chọn lọc bố mẹ lai lại là một bước quan trọng trong chương trình lai lại

Quy trình lai lại phụ thuộc vào sự kiểm soát di truyền của tính trạng và yêu cầu ñánh giá thế hệ
con ñẻ thẩm ñịnh kiểu gen. Tốc ñộ phục hồi phụ thuộc vào mức ñộ chọn lọc các tính trạng của
bố mẹ lai lại trong quá trình lai và hệ quả của liên kết.


Trường hợp 1
. Tính trạng do alen trội kiểm soát và biểu hiện trước khi ra hoa (Giả sử cần
chuyển gen kháng bệnh)
Vụ 1. Lai giống thích nghi nhưng cảm nhiễm với giống cho kháng bệnh
Giống cần cải tiến x Giống cho
rr RR


Rr (F
1
)
Vụ 2: Gieo hạt F1, lai lại với bố mẹ lai lại (rr) ñể tạo ra BC
1
F
1
– 1Rr : 1rr
Vụ 3. Gieo hạt BC
1
F
1
, ñánh giá khả năng kháng bênh trước khi thụ phấn. ðào thải cây cảm
nhiễm (lặn rr) và lai cây kháng (Rr) với bố mẹ lai lại ñể tạo ra BC
2
F
1

Vụ 4-5. Lặp lại như vụ 3 ñể tạo ra BC
3
F
1

và BC
4
F
1

Vụ 6: ðánh giá cây BC
4
F
1
trước khi ra hoa, loại bỏ cây cảm nhiễm (rr); tự thụ cây kháng tạo ra
BC
4
F
2

Vụ 7: ðánh giá cây BC
4
F
2
(1RR : 2Rr : 1rr) trước khi ra hoa và tự thụ cây trội (R-) . Hạt của
từng cây BC
4
F
2
thu hoạch riêng
Vụ 8: Gieo trồng hạt tự thụ của cây BC
4
F
2
và ñánh giá trước khi ra hoa. Loại bỏ cây phân ly

(Rr) và giữ lại cây không phân ly (RR). và ñánh giá các tính trạng khác như mọi phương pháp
khác.
Trường hợp 2
. Tính trạng cần cải tiến do một gen trội kiểm soát và biểu hiện sau khi ra
hoa/thụ phấn
Quy trình:
Vụ 1 và vụ 2; tương tự như trường hợp 1
Vụ 3: Cây BC
1
F
1
ñược lai với bố mẹ lai lại ñể tạo ra hạt BC
2
F
1
. ðánh giá tính trạng trước khi
thu hoạch và loại bỏ cây có gen lặn (phải lai lại nhiều hơn). Giữ lại cây tạo thành (Rr) và hạt
lai lại (1 Rr : 1 aa).
59

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….56


Vụ 4-5: Lặp lại như vụ 3
Vụ 6: Tự thụ cây BC
4
F
1
ñể tạo ra BC
4

F
2
; ñánhgiá tính trạng trước khi thu hoạch và loại bỏ cây
có gen lặn
Vụ 7: Tự thụ cây BC
4
F
2
(25% RR : 50% Rr : 25% rr); ñánhgiá tính trạng trước khi thu hoạch
và loại bỏ cây cảm nhiễm.
Từng cây BC
4
F
2
còn lại thu hoạch riêng.
Vụ 8: Gieo hạt của từng cây BC
4
F
3
thành hàng riêng và tự thụ. Loại bỏ những hàng phân ly.
Thu hoạch hàng ñồng hợp tử.

Trường hợp 3
: Tính trạng ñược kiểm soát bởi gen lặn (ví dụ tính không ñốt của cuống quả cà
chua – jointless)

Vụ 1: JJ x jj

Vụ 2: Jj x JJ


1 JJ : 1 Jj (BC
1
F
1
)
Vụ 3: Tiến hành tự thụ cây BC
1
F
1


Vụ 4: ðánh giá thế hệ con BC
1
F
2
(tự thụ từ cây BC
1
F
1
), loại bỏ cây có ñốt (JJ, Jj), giữ lại cây
không ñốt (jj) và lai lại với bố mẹ lai lại ñể tạo ra BC
2
F
1


Vụ 5-6: lặp lại như vụ 3 và 4

Lưu ý: phải tiến hành tự thụ sau mỗi lần lai lại ñể xác ñịnh cá thể dùng ñể lai lại.
Quy trình tiến hành ñến khi phục hồi kiểu gen của giống thì chọn cây ñồng hợp tử lặn.


Ưu ñiểm của lai lạ
i:
- Lai lại là phương pháp có thể dự ñoán ñược kết quả
- Rất ít hay không cần khảo nghiệm ñồng ruộng
- Cần ít cây hơn ñể phục hồi dạng mong muốn so với tự thụ phấn
- Có thể tiến hành trái vụ, nếu tính trạng mong muốn biểu hiện
Tốc ñộ phục hồi bố mạ lai lại là 1-(1/2
) n+1
, trong ñó n = số lần lai lại
Nhược ñiểm
:
- Chỉ có hiệu lực ñối với tính trạng có ñộ di truyền cao (di truyền ñơn gen – tính trạng
chất lượng)
- Năng suất của sản phẩm lai lại bị giới hạn bởi sự lựa chọn bố mẹ
- Giống cải tiến có thể bị lạc hậu ở những tính trạng khác trước khi phổ biến
- Gen không mong muốn của thể cho có thể khó loại trừ nếu nó liên kết chặt với gen
mong muốn.
Xác suất loại trừ gen không mong muốn liên kết với gen mong muốn là 1 – (1-p)
n+1
, trong ñó
p là tỉ lệ tái tổ hợp giữa các gen liên kết và n là số lần lai lại.

5. Kỹ thuật ñơn bội kép (Double haploid)
Tạo ra ñược dòng thuần từ các thế hệ phân ly theo các phương pháp chọn lọc ở trên ñòi hỏi
nhiều thời gian và công sức (tự thụ và chọn lọc). Tạo dòng thuần bằng cách nhân ñôi bộ nhiễm
sắc thể của thể ñơn bội là một phương pháp khác ñể tạo dòng thuần. Nhiều giống và dòng cải
tiến ở lúa ñã ñược tạo ra ở Trung quốc, hàn Quốc, Nhật bản và Hoa Kỳ. Tại Viện Nghiên cứu
60


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….57


Lúa quốc tế,kỹ thuật nuôi cấy bao phấn ñược áp dụng ñể tạo ra các dòng ñơn bội kép sử dụng
cho nhiều mục tiêu chọn giống khác nahu. Ví dụ, một trong những dòng tạo thành, IR51500-
AC-11-1, ñã ñược phổ biến làm giống (PSBRc50) ở Philippin. Nhiều dòng ñơn bội kép khác
ñược sử dụng làm bố mẹ trong các chương trình chọn giống.

Quy trình tạo dòng ñơn bội kép:

Bước 1: Lai giữa 2 bố mẹ P1 x P2 → F1

Bước 2: Tạo phôi hoặc callus từ nuôi cấy hạt phấn
Bước 3: Tái sinh thành cây hoàn chỉnh (cây ñơn bội)
Bước 4: Nhân ñôi số nhiễm sắc thể của cây ñơn bội bằng colchicine ñể tạo ñơn bội kép
Bước 5: ðánh giá các dòng ñơn bội kép về những tính trạng mong muốn

Những yếu tố cần lưu ý khi sử dụng phương pháp ñơn bội kép
- Nguồn hạt phấn (dị hợp tử)
- Giai ñoạn phát triển của bao phấn (tuỳ theo loài; giai ñoạn ñầu khoảng giữa giai ñoạn tứ tử
và phân chia nguyên nhiễm ñầu tiên)
- ðiều kiện gieo trồng
- ðiều kiện xử lý trước khi nuôi cấy
- Môi trường nuôi cấy (tạo phôi tốt hơn callus vì dễ tái sinh)
Ưu ñiểm:
- Thời gian tạo dòng thuần nhanh hơn, rút ngắn thời gian chọn giống
- Chọn lọc giữa các thể ñơn bội kép hiệu quả hơn
- Chọn lọc giữa các thể ñơn bội ñối với các tính trạng do một alen trội kiểm soát dễ dàng hơn
(không cần phải phân biệt giữa cá thể ñồng hợp tử trội và dị hợp tử).
Nhược ñiểm:

- Rút ngắn thời gian tạo dòng thuần nhưng thời gian ñánh giá dòng thuần có thể lâu hơn
- Tạo ñơn bội kép ñòi hỏi thiết bị và nhân lực chuyên môn
- Tần số thể ñơn bội khó dự ñoán trước
- Tái tổ hợp bị hạn chế

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Fehr, W. R. 1978. Breeding. pp. 120-155. in: A. G. Norman (Ed.) Soybean physiology,
agronomy and utilization. Academic Press, New York.
Harlan, H. V. and M. N. Pope. 1922. The use and value of backcrosses in small grain
breeding. J. Heredity 13: 319-322.
Pickering, R. A. 1979. Use of doulbled haploid technique in barley breeding at the Welsh
Plant Breeding Station. Report of the Welsh Plant Breeding Station for 1978. pp. 84-85.
Poehlman J. M. and Sleper D. A. 1995. Breeding field crops. Iowa State University Press.
Iowa, USA.
Câu hổi ôn tập
1. Sau khi lai quần thể lai phân ly như thế nào? Nếu có hai gen di hợp tử ở F1 thì thế hệ
thứ 5 và F10 tỉ lệ cá thể ñồng hợp tử ở một gen, hai gen là bao nhiêu? Khi nào thì quầ
thể ñồng hợp tử hoàn toàn?
61

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Chọn giống cây trồng………….… ……………….58


2. Thế hệ nào sau khi lai phân ly mạnh nhất?
3. Sự khác nhau giữa chọn lọc hỗn hợp và chọn lọc dòng thuần.
4. Nêu ba cách chọn cặp bố mẹ.
5. Tại sao anh/chị phải gieo trồng số cá thể lớn ở F2?
6. Mô tả từng bước của các phương pháp chọn lọc quần thể lai. Ưu ñiểm và nhược ñiểm
của mỗi phương pháp.

7. Làm thế nào ñể tạo ra cây ñơn bội, ñơn bội kép? ưu thế của phương pháp ñơn bội kép
ở chỗ nào?








62