Công Nghệ & Ứng Dụng

Kỹ thuật nhân giống đã phát triển như thế nào?

Wikicabinet kính chào quý độc giả ở kỳ trước chúng tôi đã giới thiệu các chủ đề về:

Giải mã cơ chế quang hợp đáp ứng nạn an ninh lương thực

Kỳ này wikicabinet xin giới thiệu đến độc giả một chủ đề thú vị về Kỹ thuật nhân giống đã phát triển như thế nào? Mời quý độc giả đón theo dõi chủ đề này cùng wikicabinet nhé.

Bạn đã bao giờ tự hỏi cây trồng của chúng ta có nguồn từ đâu? Và liệu các loại cây trồng hiện nay có giống với tổ tiên trong hàng ngàn năm trước, hay hàng trăm năm trước không? Cây trồng và thực phẩm mà chúng ta sử dụng hiện nay trên thực tế rất khác với tổ tiên hoang dã.

Trong nhiều thế kỷ, ứng công nghệ trong nông nghiệp đã phát triển vượt bậc mang lại nhiều lợi ích tuyệt vời. Theo nhiều cách, công nghệ làm giảm lượng thời gian cho các hoạt động nông nghiệp cơ bản như nuôi trồng và sản xuất thực phẩm, tăng năng suất cây trồng vật nuôi, tiết kiệm thời gian và công sức cho con người. Nông nghiệp đã trải qua những thay đổi to lớn, phần lớn trong số đó đã làm cho việc sản xuất thực phẩm và chất xơ hiệu quả hơn và an toàn hơn.

Bài viết này Wikicabinet tập trung vào khía cạnh mà cách các khám phá khoa học và phát triển công nghệ đã cho phép con người cải thiện và phát triển giống cây trồng trong nông nghiệp. Hầu hết mọi người không nhận ra rằng trong số những phát triển nông nghiệp thời kỳ đầu hầu hết là do sự phát triển của công nghệ nông nghiệp, người Ai Cập cổ đại đã làm rượu vang và làm bột nhão cho bánh mì bằng cách áp dụng quá trình lên men. Sự kiện đưa ngô có nguồn gốc từ châu Mỹ đến châu Âu vào năm 1492 đã đánh dấu mốc quan trọng trong sự phát triển của nông nghiệp làm thay đổi một số khả năng sinh trưởng của loại cây này theo điều kiện trồng trọt độc đáo của chúng. Ở giai đoạn lịch sử này, cây trồng đã được vận chuyển trên khắp thế giới và sinh trưởng, phát triển trong nhiều điều kiện khác nhau.

Nhân giống chéo chọn lọc

Trong phương pháp nhân giống cây trồng truyền thống, các giống mới được phát triển bằng cách chọn các cây có đặc điểm mong muốn hoặc bằng cách kết hợp các phẩm chất từ ​​hai cây liên quan chặt chẽ thông qua nhân giống chọn lọc. Các tính năng này có thể là ví dụ như khả năng kháng một loại sâu bệnh cụ thể hoặc khả năng chịu đựng các điều kiện khí hậu. Phấn hoa với các gen cho một tính trạng mong muốn được chuyển từ cây trồng của một giống cây trồng sang hoa của một giống khác với các tính trạng mong muốn khác. Cuối cùng, thông qua lựa chọn giống cẩn thận, tính trạng mong muốn sẽ xuất hiện trong một loạt các loại cây mới. Nhân giống cây trồng truyền thống đã tạo ra nhiều giống cây trồng mới rất thành công trong nhiều thế kỷ. Cũng đã có nhiều thập giá ít hơn thành công được thực hiện.

Trong chăn nuôi truyền thống, con lai thường được thực hiện theo cách tương đối không kiểm soát. Nhà lai tạo chọn bố mẹ để lai, nhưng ở cấp độ di truyền, kết quả là không thể đoán trước. DNA từ bố mẹ tái tổ hợp ngẫu nhiên, và các đặc điểm mong muốn như tính kháng sâu bệnh có thể được gói lại với các đặc điểm không mong muốn, chẳng hạn như năng suất thấp hơn hoặc chất lượng kém. Các cây mẹ phải liên quan chặt chẽ để tạo ra con cái. Các phương pháp nhân giống truyền thống rất tốn thời gian, thường phải mất hàng thập kỷ để tạo ra các giống cây trồng mới và sử dụng nhiều lao động. Rất nhiều nỗ lực là cần thiết để tách biệt những điều không mong muốn khỏi những đặc điểm mong muốn, và điều này không phải lúc nào cũng thực tế về mặt kinh tế. Nhiều lợi ích tiềm năng bị mất trên đường đi, vì các nhà máy không chứng minh được các đặc điểm được giới thiệu bị loại bỏ. Nhân giống cây trồng truyền thống mất trung bình 12-15 năm để tạo ra một giống cây trồng mới.

Nhân giống truyền thống với đột biến cảm ứng

Đột biến là những thay đổi trong cấu trúc di truyền của cây. Đột biến xảy ra tự nhiên và đôi khi dẫn đến sự phát triển của các đặc điểm có lợi mới. Năm 1940, các nhà nhân giống cây trồng đã học được rằng họ có thể làm cho biến đổi xảy ra nhanh hơn với một quá trình gọi là đột biến. Bức xạ hoặc hóa chất được sử dụng để thay đổi DNA của cây, hệ thống phân tử cơ bản của vật liệu di truyền của tất cả các sinh vật. Mục tiêu là gây ra những thay đổi trong chuỗi các cặp DNA cơ sở, cung cấp các hướng dẫn sinh hóa cho sự phát triển của thực vật. Cây kết quả có thể có các đặc tính mới và mong muốn thông qua việc sửa đổi vật liệu di truyền của chúng. Trong quá trình này, các nhà tạo giống phải phát triển và đánh giá từng cây từ mỗi hạt giống được sản xuất.

Hơn 2.500 giống cây trồng (bao gồm gạo, lúa mì, bưởi, rau diếp và nhiều loại trái cây đã được phát triển bằng cách sử dụng đột biến phóng xạ. Nhân giống đột biến cảm ứng đã được sử dụng rộng rãi ở Hoa Kỳ trong những năm 1970, nhưng ngày nay rất ít giống được sản xuất bằng kỹ thuật này. Theo sự hiểu biết của chúng tôi về di truyền phát triển, vì vậy các công nghệ mới để phát triển giống cây trồng đã phát sinh. Các ví dụ về những thứ được sử dụng ngày nay bao gồm nhân giống được hỗ trợ đánh dấu di truyền, trong đó các dấu phân tử liên quan đến các đặc điểm cụ thể có thể được sử dụng để chỉ đạo các chương trình nhân giống và kỹ thuật di truyền. Một số bước quan trọng dẫn đến tình trạng hiện tại của nghệ thuật được giải thích dưới đây.

  1. Khám phá về cấu trúc DNA của Watson và Crick vào năm 1953. Đây là cột mốc quan trọng khác trong sự phát triển sự hiểu biết về di truyền và cách thức hoạt động của gen, là khám phá cấu trúc của DNA (cơ sở của gen) và cách thức hoạt động của DNA. Hai nhà khoa học, James Watson và Francis Crick đã thực hiện khám phá này (Pray 2008), được coi là một trong những công trình khoa học quan trọng nhất trong sinh học, chủ yếu thông qua tổng hợp công trình của các nhà khoa học khác. Nghiên cứu của họ đã đóng góp đáng kể cho công nghệ gen.
  2. Khám phá các gen di chuyển (transpose): Transpose là các phần của DNA – các gen – di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác trên nhiễm sắc thể. Transpose đã được gọi là “gen nhảy”, gen có khả năng di chuyển xung quanh. Điều thú vị là, transpose có thể bị thay đổi cấu trúc DNA bên trong các sinh vật sống. Barbara McLintock (1950) đã phát hiện ra một hiệu ứng thú vị của transpose. Cô ấy đã có thể cho thấy những thay đổi trong DNA gây ra bởi transpose đã ảnh hưởng đến màu sắc của hạt ngô.
  3. Nuôi cấy mô và tái sinh cây:Một phát triển quan trọng khác trong công nghệ quan trọng đối với nhân giống cây trồng là phát triển các kỹ thuật vi nhân giống, được gọi là nuôi cấy mô (Thorpe 2007). Nuôi cấy mô cho phép các nhà nghiên cứu nhân bản vật liệu thực vật bằng cách cắt một lượng nhỏ mô từ thực vật quan tâm, và sau đó tạo ra sự phát triển của mô trên phương tiện truyền thông, để cuối cùng tạo thành một cây mới. Cây mới này mang toàn bộ thông tin di truyền của cây hiến. Do đó, bản sao chính xác của một cây mong muốn có thể được tạo ra mà không phụ thuộc vào thụ phấn, nhu cầu về hạt giống và tất cả có thể được thực hiện nhanh chóng.
  4. Cứu phôi:Thông thường khi các loài thực vật có liên quan xa được lai với nhau, phôi được hình thành sau quá trình thụ tinh sẽ bị hủy bỏ. Sự phát triển của công nghệ cứu hộ phôi cho phép các nhà tạo giống cây trồng tạo ra các giống lai giữa các giống có liên quan xa, và sau đó để cứu phôi kết quả và sau đó phát triển chúng thành toàn bộ cây thông qua nuôi cấy mô.
  5. Phản ứng tổng hợp protoplast : Protoplast là những tế bào đã mất thành tế bào của chúng. Thành tế bào có thể được loại bỏ bằng phương tiện cơ học, hoặc do tác động của enzyme. Chúng chỉ còn lại một màng tế bào bao quanh tế bào. Protoplast có thể được chế tác theo nhiều cách có thể được sử dụng trong nhân giống cây trồng. Điều này bao gồm sản xuất tế bào lai (bằng phương pháp tổng hợp tế bào) và sử dụng nguyên mẫu để đưa gen mới vào tế bào thực vật, sau đó có thể được phát triển bằng kỹ thuật nuôi cấy mô (Thorpe 2007).
  6. Kỹ thuật di truyền: Dựa trên những khám phá ở trên vào những năm 1980, những tiến bộ trong lĩnh vực sinh học phân tử đã cung cấp cho các nhà khoa học khả năng chuyển DNA có chủ đích giữa các sinh vật, dù có liên quan chặt chẽ hay xa cách. Điều này tạo tiền đề cho sự tiến bộ cực kỳ có lợi trong chăn nuôi cây trồng, nhưng cũng đã gây tranh cãi.

Qua bài viết trên, chúng ta đã có một cách nhìn bao quát hơn về kỹ thuật nhân giống trong nền nồng nghiệp lâu đời của loài người. Trải qua nhiều giai đoạn phát triển, từ thuở sơ nhân giống khai nhất cho đến những công nghệ nhân giống hiện đại về kỹ thuật di truyền đã cho thấy sự hiểu biết ngày càng rộng mở của con người về gen và phát triển các ứng dụng của kỹ thuật di truyền cho nền nông nghiệp hiện đại.

Trong kỳ tiếp theo, Wikicabinet trân trọng mời độc giả đón đọc chủ đề Giải mã cơ chế quang hợp đáp ứng nạn an ninh lương thực.

Nếu có những thắc mắc hay muốn tìm hiểu về bất kỳ chủ đề nào, hãy liên hệ với Wikicabinet bằng cách bình luận ở phía dưới nhé.

 

 

admin
the authoradmin

Leave a Reply