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
Thể đa bội và ứng dụng trong chọn giống cây trồng
Mục tiêu bài học
Sau bài này, em giải thích được cơ chế hình thành thể đa bội, phân biệt rạch ròi thể đa bội với thể dị bội, và nêu được ứng dụng thực tiễn của thể đa bội trong chọn giống cây trồng ở Việt Nam.
Kiến thức nền cần nhớ
Bài trước em đã học thể dị bội — thay đổi số lượng nhiễm sắc thể ở MỘT hoặc vài cặp cụ thể, ví dụ 2n+1 (same-grade bridge). Bài này học một hiện tượng khác hẳn về quy mô: khi TOÀN BỘ các cặp nhiễm sắc thể cùng tăng lên theo cùng một tỉ lệ, chứ không phải chỉ một cặp riêng lẻ.
Khởi động
Chắc hẳn em đã ăn dưa hấu không hạt — chỉ toàn thịt quả đỏ mọng, không phải cắn trúng hạt đen nào. Loại dưa hấu này không phải một giống dưa hấu tự nhiên hiếm gặp, mà là kết quả của một kỹ thuật chọn giống dựa đúng trên hiện tượng bài này sắp học. Vì sao thay đổi số lượng nhiễm sắc thể lại có thể tạo ra một quả dưa hấu không hạt?
Kiến thức trọng tâm
Thể đa bội là cơ thể có bộ nhiễm sắc thể tăng theo bội số nguyên của bộ đơn bội (n), lớn hơn mức lưỡng bội bình thường (2n) — ví dụ thể tam bội (3n), thể tứ bội (4n). Điểm khác biệt cốt lõi so với thể dị bội đã học ở bài trước: thể đa bội thay đổi TOÀN BỘ các cặp nhiễm sắc thể theo cùng một tỉ lệ, trong khi thể dị bội chỉ lệch ở một hoặc vài cặp riêng lẻ.
Thể đa bội thường phát sinh khi thoi phân bào không hình thành được hoặc bị phá vỡ trong quá trình phân bào — có thể do một số hoá chất tác động (ví dụ colchicine, thường dùng trong chọn giống) hoặc do sốc nhiệt. Khi đó, bộ nhiễm sắc thể đã nhân đôi không phân chia đều về hai tế bào con như bình thường, mà ở lại trọn vẹn trong một tế bào duy nhất — tạo ra một tế bào mang bộ nhiễm sắc thể tăng gấp bội so với ban đầu.
Hậu quả của thể đa bội rất khác nhau giữa hai giới sinh vật. Ở động vật, cơ chế xác định giới tính và quá trình điều hoà phát triển phôi rất nhạy cảm với tỉ lệ bộ nhiễm sắc thể, nên thể đa bội hầu như luôn gây rối loạn phát triển nghiêm trọng và thường gây chết. Ở thực vật thì ngược lại: thể đa bội khá phổ biến và thường mang lại lợi ích — tế bào to hơn, kéo theo cơ quan sinh dưỡng như thân, lá, quả, hạt cũng to hơn hẳn so với dạng lưỡng bội. Chính đặc điểm này được khai thác trực tiếp trong chọn giống cây trồng.
Dưa hấu không hạt là một ứng dụng quen thuộc ở Việt Nam. Loài dưa hấu (Citrullus lanatus) có bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội bình thường 2n = 22. Người ta lai cây dưa hấu tứ bội (4n = 44) làm mẹ với cây lưỡng bội (2n = 22) làm bố; giao tử mẹ mang 2n = 22, giao tử bố mang n = 11, kết hợp cho hạt lai tam bội 3n = 22+11 = 33. Cây tam bội này, khi giảm phân, mang bộ nhiễm sắc thể lẻ không chia đều được thành các cặp tương đồng, nên hầu hết giao tử không cân bằng và hạt không phát triển — quả dưa hấu tam bội chín mà gần như không có hạt. Chuối ăn quả phổ biến hiện nay hầu hết cũng là giống tam bội, không hạt vì cùng cơ chế.
33 = 22 (giao tử 2n của cây mẹ tứ bội) + 11 (giao tử n của cây bố lưỡng bội) — đúng phép cộng nhiễm sắc thể khi hai giao tử kết hợp.
Ví dụ
Tính số nhiễm sắc thể của hạt lai từ phép lai tứ bội × lưỡng bội
1
Cây dưa hấu tứ bội (4n = 44) được dùng làm cây mẹ, lai với cây dưa hấu lưỡng bội (2n = 22) làm cây bố. Tính bộ nhiễm sắc thể của giao tử mỗi bên và của hạt lai tạo thành.
2
Giao tử mang bộ nhiễm sắc thể bằng một nửa bộ nhiễm sắc thể sinh dưỡng của cây mẹ: 4n ÷ 2 = 2n = 44 ÷ 2 = 22 nhiễm sắc thể. (1)
Theo (1) và (2), hạt lai nhận nhiễm sắc thể từ cả hai giao tử: 22 + 11 = 33 nhiễm sắc thể.
5
33 chia cho bộ đơn bội n = 11 của loài dưa hấu được đúng 3 lần (33 ÷ 11 = 3) — bộ nhiễm sắc thể của hạt lai là bội số nguyên lần của n, khớp định nghĩa thể đa bội.
6
Vậy hạt lai mang bộ nhiễm sắc thể tam bội 3n = 33, đúng bằng tổng giao tử 2n của cây mẹ tứ bội và giao tử n của cây bố lưỡng bội.
Ví dụ
Giải thích vì sao cây tam bội tạo quả không hạt (dạng đề kiểm tra)
1
Cây dưa hấu tam bội (3n = 33) phát triển bình thường và ra quả, nhưng quả gần như không có hạt chắc. Giải thích nguyên nhân dựa trên quá trình giảm phân của cây tam bội.
2
3n = 33 là một số LẺ lần bộ đơn bội n = 11 (33 = 3×11). Trong giảm phân, nhiễm sắc thể cần bắt cặp theo TỪNG CẶP tương đồng để phân li đều. (1)
3
Với bộ tam bội, mỗi nhóm tương đồng có BA nhiễm sắc thể thay vì hai — không thể chia đều thành cặp 2 chiếc để mỗi cực nhận đúng một nửa cân bằng.
4
Theo (1), hầu hết giao tử mang bộ nhiễm sắc thể không cân bằng, không phải bội số nguyên hợp lệ của n — phần lớn không thụ tinh thành công hoặc không phát triển thành hạt hoàn chỉnh.
5
Quả vẫn phát triển bình thường vì thịt quả đến từ mô của chính cây mẹ tam bội, không phụ thuộc vào việc hạt có hình thành hay không.
6
Vậy quả dưa hấu tam bội không hạt vì bộ nhiễm sắc thể lẻ khiến giảm phân không tạo được giao tử cân bằng, trong khi thịt quả vẫn phát triển bình thường từ mô cây mẹ.
Luyện tập có hướng dẫn
Luyện tập độc lập
Sai lầm thường gặp
Nhầm lẫn phổ biến nhất là gộp chung thể đa bội với thể dị bội, vì cả hai đều "thay đổi số lượng nhiễm sắc thể" nếu chỉ đọc lướt qua — nhưng thể đa bội thay đổi TOÀN BỘ các cặp theo cùng tỉ lệ (3n, 4n…), còn thể dị bội chỉ lệch ở MỘT hoặc vài cặp riêng lẻ (2n+1, 2n−1); nhìn vào việc tất cả các cặp có cùng lệch hay chỉ một vài cặp lệch là cách phân biệt chắc chắn. Một nhầm lẫn khác là nghĩ thể đa bội "luôn tốt" vì có ứng dụng trong chọn giống, hoặc ngược lại "luôn xấu" vì gây chết ở động vật — thực ra hậu quả hoàn toàn phụ thuộc vào loài sinh vật: có lợi và phổ biến ở thực vật, nhưng hầu như luôn gây chết ở động vật.
Kiểm tra nhanh
Ghi nhớ
Thể đa bội (3n, 4n…) thay đổi TOÀN BỘ bộ nhiễm sắc thể theo cùng tỉ lệ, thường do thoi phân bào không hình thành hoặc bị phá vỡ. Hầu như luôn gây chết ở động vật, nhưng phổ biến và có lợi ở thực vật — tế bào và cơ quan sinh dưỡng to hơn, được khai thác để tạo giống không hạt như dưa hấu tam bội, chuối tam bội.
Đến đây, em đã học đủ bốn cấp độ đột biến: hai dạng ở cấp gene, hai dạng ở cấp nhiễm sắc thể. Bài ôn tập tiếp theo tổng hợp lại toàn bộ chương, tập trung vào chính điểm học sinh dễ nhầm lẫn nhất — phân biệt đột biến gene với đột biến nhiễm sắc thể.
Thể đa bội là cơ thể có bộ nhiễm sắc thể tăng theo bội số nguyên của bộ đơn bội (n), lớn hơn mức lưỡng bội bình thường (2n) — ví dụ thể tam bội (3n), thể tứ bội (4n). Điểm khác biệt cốt lõi so với thể dị bội đã học ở bài trước: thể đa bội thay đổi TOÀN BỘ các cặp nhiễm sắc thể theo cùng một tỉ lệ, trong khi thể dị bội chỉ lệch ở một hoặc vài cặp riêng lẻ.
Thể đa bội thường phát sinh khi thoi phân bào không hình thành được hoặc bị phá vỡ trong quá trình phân bào — có thể do một số hoá chất tác động (ví dụ colchicine, thường dùng trong chọn giống) hoặc do sốc nhiệt. Khi đó, bộ nhiễm sắc thể đã nhân đôi không phân chia đều về hai tế bào con như bình thường, mà ở lại trọn vẹn trong một tế bào duy nhất — tạo ra một tế bào mang bộ nhiễm sắc thể tăng gấp bội so với ban đầu.
Hậu quả của thể đa bội rất khác nhau giữa hai giới sinh vật. Ở động vật, cơ chế xác định giới tính và quá trình điều hoà phát triển phôi rất nhạy cảm với tỉ lệ bộ nhiễm sắc thể, nên thể đa bội hầu như luôn gây rối loạn phát triển nghiêm trọng và thường gây chết. Ở thực vật thì ngược lại: thể đa bội khá phổ biến và thường mang lại lợi ích — tế bào to hơn, kéo theo cơ quan sinh dưỡng như thân, lá, quả, hạt cũng to hơn hẳn so với dạng lưỡng bội. Chính đặc điểm này được khai thác trực tiếp trong chọn giống cây trồng.
Dưa hấu không hạt là một ứng dụng quen thuộc ở Việt Nam. Loài dưa hấu (Citrullus lanatus) có bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội bình thường 2n = 22. Người ta lai cây dưa hấu tứ bội (4n = 44) làm mẹ với cây lưỡng bội (2n = 22) làm bố; giao tử mẹ mang 2n = 22, giao tử bố mang n = 11, kết hợp cho hạt lai tam bội 3n = 22+11 = 33. Cây tam bội này, khi giảm phân, mang bộ nhiễm sắc thể lẻ không chia đều được thành các cặp tương đồng, nên hầu hết giao tử không cân bằng và hạt không phát triển — quả dưa hấu tam bội chín mà gần như không có hạt. Chuối ăn quả phổ biến hiện nay hầu hết cũng là giống tam bội, không hạt vì cùng cơ chế.
Nhầm lẫn phổ biến nhất là gộp chung thể đa bội với thể dị bội, vì cả hai đều "thay đổi số lượng nhiễm sắc thể" nếu chỉ đọc lướt qua — nhưng thể đa bội thay đổi TOÀN BỘ các cặp theo cùng tỉ lệ (3n, 4n…), còn thể dị bội chỉ lệch ở MỘT hoặc vài cặp riêng lẻ (2n+1, 2n−1); nhìn vào việc tất cả các cặp có cùng lệch hay chỉ một vài cặp lệch là cách phân biệt chắc chắn. Một nhầm lẫn khác là nghĩ thể đa bội "luôn tốt" vì có ứng dụng trong chọn giống, hoặc ngược lại "luôn xấu" vì gây chết ở động vật — thực ra hậu quả hoàn toàn phụ thuộc vào loài sinh vật: có lợi và phổ biến ở thực vật, nhưng hầu như luôn gây chết ở động vật.