Hướng dẫn giải bài tập SGK Cơ bản và Nâng cao Sinh học 12 Bài 19 Tạo giống bằng phương pháp gây đột biến và công nghệ tế bào
Bài tập 1 trang 82 SGK Sinh học 12
Giả sử có một giống cây cà chua có gen A quy định một tính trạng không mong muốn (dễ mắc bệnh X). Hãy nêu quy trình tạo thể đột biến có kiểu gen aa có khả năng kháng bệnh X?
Để tạo ra giống cây cà chua có kiểu gen aa kháng bệnh X, chúng ta cần thực hiện quy trình gây đột biến cho giống cây hiện tại có kiểu gen AA. Mục tiêu của quá trình này là tạo ra các thể đột biến có kiểu gen aa, trong đó, gen a quy định tính trạng kháng bệnh X. Quy trình này có thể được thực hiện qua các bước sau:
Chọn giống cà chua có kiểu gen AA: Đầu tiên, chọn giống cây cà chua có kiểu gen AA với đặc điểm dễ mắc bệnh X. Đây là giống cây cần thay đổi để giảm thiểu khả năng mắc bệnh này.
Gây đột biến: Sử dụng các tác nhân gây đột biến như bức xạ (tia X, tia gamma) hoặc hóa chất (như ethyl methanesulfonate – EMS) để gây đột biến trong các tế bào của cây cà chua. Quá trình này sẽ tạo ra những đột biến gen, dẫn đến sự xuất hiện các kiểu gen khác nhau trong quần thể.
Cấy mô và tạo hạt giống: Sau khi gây đột biến, các mô cây cà chua sẽ được cấy vào môi trường thích hợp để phát triển thành cây con. Các cây con này sẽ được thu thập và chăm sóc để thu hạt giống.
Sàng lọc cây mang kiểu gen aa: Các cây con được thu thập sẽ được kiểm tra để xác định các cây có kiểu gen aa, có khả năng kháng bệnh X. Sử dụng các phương pháp phân tích di truyền hoặc kiểm tra thực nghiệm để phát hiện những cây này.
Nhân giống cây có kiểu gen aa: Sau khi xác định được các cây mang kiểu gen aa, tiến hành nhân giống để thu hoạch hạt giống cho các thế hệ sau. Cây cà chua này sẽ có khả năng kháng bệnh X nhờ vào sự thay đổi gen qua quá trình đột biến.
Quy trình trên cho thấy cách thức tạo ra thể đột biến với kiểu gen aa nhằm mục đích kháng bệnh X, đồng thời cung cấp một cách tiếp cận thực tiễn để cải thiện giống cây trồng.
Bài tập 2 trang 82 SGK Sinh học 12
Có hai giống lúa, một giống có gen quy định khả năng kháng bệnh X và một giống có gen quy định khả năng kháng bệnh Y. Bằng cách gây đột biến người ta có thể tạo ra giống mới có cả hai gen kháng bệnh X và Y được không? Giải thích cách tiến hành thí nghiệm. Biết rằng gen quy định bệnh X và gen quy định bệnh Y nằm trên hai NST tương đồng khác nhau?
Việc tạo ra giống lúa mới có cả hai gen kháng bệnh X và Y thông qua phương pháp gây đột biến là khả thi, nhưng đòi hỏi một quy trình thực hiện chi tiết và cẩn thận. Vì gen quy định bệnh X và Y nằm trên hai nhiễm sắc thể tương đồng khác nhau, việc kết hợp chúng thành một giống lúa có thể gặp một số thách thức, nhưng hoàn toàn có thể thực hiện qua các bước sau:
Chọn giống lúa có gen kháng bệnh X và Y: Ban đầu, chọn hai giống lúa riêng biệt, một giống có gen kháng bệnh X và một giống có gen kháng bệnh Y. Các giống này có thể không cần phải có cả hai tính trạng kháng bệnh cùng lúc nhưng mỗi giống phải có khả năng kháng một loại bệnh nhất định.
Gây đột biến: Sau khi chọn giống lúa, sử dụng các tác nhân đột biến như bức xạ hoặc hóa chất để gây đột biến. Mục tiêu của việc gây đột biến là tạo ra các cây lúa có kiểu gen khác nhau với các biến thể có thể mang cả hai gen kháng bệnh X và Y. Quá trình này sẽ tạo ra nhiều thể đột biến khác nhau.
Tạo giống lai giữa hai giống lúa: Sau khi gây đột biến, tiến hành lai giống giữa các cây lúa mang gen kháng bệnh X và Y. Cây con thu được từ quá trình lai giống sẽ mang sự kết hợp của các gen từ cả hai giống lúa.
Sàng lọc cây có cả hai gen: Từ các cây con lai, sử dụng các phương pháp phân tích di truyền để xác định những cây mang cả hai gen kháng bệnh X và Y. Điều này có thể được thực hiện bằng phương pháp PCR (phản ứng chuỗi polymerase) hoặc các kỹ thuật phân tích di truyền khác để phát hiện các gen kháng bệnh.
Chọn giống và nhân giống cây mang cả hai gen: Sau khi xác định được những cây mang cả hai gen, tiến hành nhân giống chúng để tạo ra giống lúa mới có khả năng kháng cả bệnh X và Y. Các cây giống này sẽ được nhân rộng để cung cấp nguồn giống cho nông dân.
Thông qua quy trình này, việc tạo ra giống lúa mới có khả năng kháng cả hai bệnh X và Y là khả thi và có thể đạt được thông qua công nghệ gây đột biến và lai giống. Tuy nhiên, đây là một quá trình phức tạp đòi hỏi sự kiên nhẫn và các công cụ phân tích di truyền chính xác để xác định đúng cây mang gen mong muốn.
Bài tập 3 trang 82 SGK Sinh học 12
Trình bày quy trình tạo giống cây khác loài bằng phương pháp lai tế bào xôma?
Lai tế bào xôma là một phương pháp tạo giống cây khác loài bằng cách kết hợp các tế bào không phải là giao tử (tế bào xôma) từ hai loài khác nhau để tạo ra cây lai. Quy trình này thường được sử dụng để tạo ra các giống cây có những đặc điểm di truyền mới, có thể kết hợp các tính trạng của cả hai loài. Quy trình thực hiện bao gồm các bước sau:
Lựa chọn loài cây để lai: Đầu tiên, lựa chọn hai loài cây có những đặc điểm cần cải thiện. Các loài này có thể có những đặc tính tốt như năng suất cao, khả năng chống chịu bệnh tật, hoặc phẩm chất tốt mà bạn muốn kết hợp lại.
Tách tế bào xôma: Từ mỗi loài cây, lấy mẫu tế bào xôma (các tế bào vỏ, mô cơ thể của cây, không phải là giao tử) để chuẩn bị cho quá trình lai. Các tế bào này thường được tách ra từ các bộ phận của cây như lá, thân hoặc rễ.
Chuyển gen giữa các tế bào: Sau khi tách tế bào, các tế bào xôma của hai loài cây sẽ được kết hợp lại thông qua phương pháp gây fusion (hợp nhất tế bào). Phương pháp này có thể sử dụng hóa chất, điện trường hoặc các tác nhân khác để kết hợp tế bào từ hai loài khác nhau thành một tế bào lai.
Nuôi cấy tế bào lai: Tế bào lai sẽ được nuôi cấy trong môi trường dinh dưỡng thích hợp để phát triển thành cây con. Quá trình này có thể mất vài tuần hoặc vài tháng tùy thuộc vào loại cây và môi trường nuôi cấy.
Chọn lọc và nhân giống: Sau khi cây con phát triển, chúng sẽ được kiểm tra và chọn lọc để xác định những cây mang các đặc điểm di truyền mong muốn từ cả hai loài. Các cây này sẽ được nhân giống để tạo thành giống mới.
Phương pháp lai tế bào xôma này có thể tạo ra những giống cây mới, khắc phục các nhược điểm của mỗi loài cây ban đầu, đồng thời kết hợp những đặc điểm tốt nhất của cả hai. Quá trình này đã được áp dụng rộng rãi trong nông nghiệp và các nghiên cứu di truyền.
Bài tập 4 trang 82 SGK Sinh học 12
Giải thích quy trình nhân bản vô tính ở động vật và nêu ý nghĩa thực tiễn của phương pháp này.
Nhân bản vô tính ở động vật là quá trình tạo ra một cá thể động vật mới hoàn toàn giống với cá thể ban đầu (cá thể mẹ) mà không cần sự tham gia của quá trình thụ tinh. Quá trình nhân bản vô tính có thể được thực hiện qua các bước sau:
Chọn cá thể mẫu: Đầu tiên, chọn một cá thể động vật có đặc điểm di truyền mong muốn để tạo bản sao.
Lấy tế bào somatic: Từ cá thể mẹ, lấy một tế bào somatic (tế bào xôma, tế bào cơ thể) để sử dụng làm nguồn gốc của nhân bản.
Tách nhân tế bào trứng: Một tế bào trứng được lấy từ một cá thể cái và nhân tế bào trứng này sẽ được loại bỏ (loại bỏ nhân của tế bào trứng).
Chuyển nhân tế bào somatic vào tế bào trứng: Nhân tế bào somatic từ cá thể mẹ sẽ được chuyển vào tế bào trứng đã được loại bỏ nhân. Quá trình này có thể thực hiện bằng phương pháp điện trường hoặc hóa chất.
Kích thích tế bào phát triển: Sau khi tế bào trứng đã nhận nhân tế bào somatic, sẽ được kích thích để phát triển như một tế bào trứng đã được thụ tinh.
Cấy vào tử cung của cá thể nuôi: Sau khi phôi phát triển, nó sẽ được cấy vào tử cung của một cá thể nuôi (có thể là một con vật khác hoặc con vật mẹ).
Quan sát và kiểm tra kết quả: Sau khi phôi phát triển thành cá thể hoàn chỉnh, tiến hành kiểm tra để đảm bảo cá thể này có các đặc điểm di truyền giống hoàn toàn với cá thể mẹ.
Nhân bản vô tính ở động vật có ý nghĩa thực tiễn quan trọng trong nhiều lĩnh vực. Ví dụ, nó có thể giúp tạo ra động vật có đặc tính di truyền tốt, đặc biệt trong nghiên cứu y học và nông nghiệp, nơi việc nhân bản động vật có thể phục vụ cho mục đích nghiên cứu và bảo tồn giống. Ngoài ra, phương pháp này còn hỗ trợ trong việc sản xuất các động vật có thể mang gen đặc biệt để chữa trị bệnh tật, hay thậm chí sản xuất các loại dược phẩm trong cơ thể động vật.
