Sinh học - Di truyền chọn giống cá

1DI TRUYỀN CHỌN GIỐNG CÁ Các chương trình chọn giống:  Thuần hóa (domestication)  Chọn lọc (Selection)  Các phương pháp lai  Sinh sản đơn tính nhân tạo và đa bội thể 2Có 2 phương pháp chọn lọc  Chọn lọc hàng loạt (mass selection), hay chọn lọc cá thể (individual selection)  Chọn lọc gia đình (Family selection) CHỌN LỌC (SELECTION) Hình: Sự khác biệt chọn lọc (S) và phản ứng chọn lọc (R) CHỌN LỌC (SELECTION)  Chọn lọc hàng loạt (mass selection)  Chọn lọc hàng loạt (mass selection) – Chọn những cá thể nổi bật nhất trong quần thể để làm bố mẹ. – Áp dụng có hiệu quả cho các TT số lượng và chất lượng khi có hệ số di truyền (h2) cao. – Đơn giản, ít tốn phương tiện và công lưu giữ. – Không áp dụng được cho những TT cần giải phẩu cá thể. – Ít hiệu quả khi h2 thấp – Dễ dẫn đến hiện tượng lai cận huyết CHỌN LỌC (SELECTION) CHỌN LỌC (SELECTION) Quần thể đối chứng - Cần thiết cho các CT chọn giống để đánh giá mức độ cải thiện di truyền. - Có 3 cách chọn QT đối chứng (cách tốt nhất chọn ngẫu nhiên) - Đàn cá đầu: 1,25 kg - Đàn cá chọn lọc: 1,65 kg - F1 đối chứng: 1,39 kg - F1 chọn lọc: 1,88 kg  Chọn lọc gia đình (Family selection) – Dựa trên giá trị trung bình về một TT nào đó của mỗi gia đình so với giá trị trung bình của các gia đình khác  chọn những gia đình/cá thể nổi bật. – Áp dụng có hiệu quả cho các TT có h2 thấp hoặc khó xác định riêng từng cá thể. – Hạn chế những tác động do lai cận huyết. – Phức tạp, tốn nhiều phương tiện và công lưu giữ. CHỌN LỌC (SELECTION)  Chọn lọc gia đình (Family selection) Có 2 cách chọn lọc gia đình: + Chọn lọc giữa các gia đình + Chọn lọc trong cùng một gia đình CHỌN LỌC (SELECTION) 8CHỌN LỌC (SELECTION) CL cá thể Giữa các GĐ Trong cùng GĐ B + C Sơ đồ: Chọn lọc gia đình về TT tăng trưởng và khả năng chịu lạnh của cá rô phi Đực Giai 1 Cái Cái Đực Giai 2 Cái Cái Đực Giai 49 Cái Cái Đực Giai 50 Cái Cái Full sibs Full sibs Full sibs Full sibs Full sibs Full sibs Full sibs Full sibs Half sibs Full-sibs 1.a Full-sibs 1.b Full-sibs 2.a Full-sibs 2.b Full-sibs 50.a Full-sibs 50.b Half sibs Ương 250 cá bột lên giống trong giai riêng 40 cá giống/gia đình được đánh dấu nuôi chung 1. Thế nào là lai cận huyết? 2. Bản chất di truyền của LCH? 3. Nó ảnh hưởng thế nào đến tần số allele, kiểu gen, kiểu hình? 4. LCH có lợi hay bất lợi? Tại sao? 5. Trong trại giống có thường xảy ra LCH không? Tại sao? 6. Phương pháp LCH trong chọn giống nhằm mục đích gì? LAI CẬN HUYẾT (Inbreeding) 11  Là việc cho giao phối giữa các cá thể có quan hệ họ hàng gần với nhau.  làm tăng khả năng đồng hợp tử  Không làm thay tần số allen, nhưng thay đổi đổi tần số kiểu gen (và kiểu hình)  phân phối chuẩn có thể tách làm 2 PP chuẩn mới. LAI CẬN HUYẾT (Inbreeding) Định nghĩa và bản chất di truyền của lai cận huyết  Lai cận huyết là lai giữa những cá thể có quan hệ họ hàng  Hiện tượng quần thể giảm sức sống, sức sinh sản do lai cận huyết gọi là hiện tượng suy thoái do lai cận huyết.  Lai cận huyết KHÔNG làm thay đổi tần số allele nhưng làm tăng tỉ lệ đồng hợp của tất cả các gene (và tăng kiểu hình đồng hợp)  phân phối chuẩn có thể tách làm 2 PP chuẩn mới. LAI CẬN HUYẾT (Inbreeding) 0,50,50,46870,06250,4687F3 0,50,50,500,5F 0,50,50,43750,1250,4375F2 0,50,50,3750,250,375F1 0,50,50,250,50,25P f(a)f(A)f(aa)f(Aa)f(AA) allenTần sốgenkiểuTần sốThế hệ Lai cận huyết (AA x AA; Aa x Aa; aa x aa) ảnh hưởng đến TS kiểu gen và TS allen 14 Lai cận huyết (AA x AA; Aa x Aa; aa x aa) ảnh hưởng đến TS kiểu gen và TS allen Cơ chế dẫn đến suy thoái do lai cận huyết  Có hai cơ chế – (i) Lai cận huyết tăng tỉ lệ đồng hợp của tất cả các gene lặn bất lợi  suy thoái – (ii) Cá thể dị hợp thường có sức sống tốt hơn cá thể đồng hợp  Ngoài ra, suy thoái còn do những alllele lặn không hoàn toàn hoặc những allele lặn bất lợi ở mức độ nhẹ  không nhận biết được qua CLTN. Hệ số lai cận huyết  Là xác suất để 2 allele trong một cá thể đồng dạng do có chung một nguồn gốc tổ tiên.  Khi biết rõ cây phả hệ, hệ số lai cận huyết (f) của một cá thể được tính Với P là số đường dẫn từ cha (mẹ) cá thể x đến 1 tổ tiên chung sau đó quay về cá thể x, n là số cá thể trong mỗi đường dẫn (không kể x) và fA là hệ số lai cận huyết của tổ tiên chung trong mỗi đường dẫn. i=1  Cách tính Đường dẫn n Đóng góp vào fX C A D 3 (½)3 (1 + 0) = 1/8 C B D 3 (½)3 (1 + 0) = 1/8  fX = 1/8 + 1/8 = 1/4 Tính fX, giả sử fA và fB = 0 Hệ số lai cận huyết  Ví dụ khác: Tính fX, cho fA = 0. Lưu ý fC. 1. Viết tất cả các đường dẫn 2. Đếm số cá thể tổ tiên trong từng đường dẫn, mỗi cá thể chỉ tính 1 lần. 3. Tính hệ số cận huyết đóng góp cho cá thể x từ mỗi đường dẫn. Lưu ý hệ số cận huyết của cá thể tổ tiên chung 4. Tính (tổng) hệ số cận huyết của cá thể x Hệ số lai cận huyết  Khi không biết rõ cây phả hệ, f của một quần thể được tính dựa trên số liệu kiểu gene của marker di truyền, theo công thức  Khi f>0 lai cận huyết xảy ra thường xuyên hơn so với giao phối tự do; ngược lại cho trường hợp f <0  Lưu ý: khi N nhỏ, khả năng giao phối giữa những cá thể họ hàng vẫn xảy ra ngay cả khi giao phối tự do He - Ho He f = Với He: tỉ lệ kiểu gen dị hợp mong đợi (=2pq) Ho: : tỉ lệ kiểu gen dị hợp quan sát được Hệ số lai cận huyết  f của một quần thể tăng theo thế hệ và phụ thuộc vào số lượng quần thể N  f = ft – ft -1 = Với ft và f0 là HSCH tại thế hệ t và thế hệ ban đầu 1 2Ne Với Ne = 4 (♀)(♂) (♀) + (♂) Ne : effective population size (♀), (♂): số cá cái, đực tham gia sinh sản Hệ số lai cận huyết Sức sống giảm khi hệ số lai cận huyết tăng LAI CẬN HUYẾT (Inbreeding) Ảnh hưởng của kích cỡ quần thể đến mức độ cận huyết 1 F = 2Ne Với Ne = 4 (♀)(♂) (♀) + (♂) Ne : effective breeding number (♀), (♂): số cá cái, đực tham gia sinh sản  Kích cỡ quần thể càng nhỏ, khả năng lai cận huyết càng cao.  Sự trôi dạt gen hay biến mất gen ngẫu nhiên (genetic drift) cũng dẫn đến lai cận huyết. 23 LAI CẬN HUYẾT (Inbreeding)  Lai tạo dòng (Linebreeding) Sử dụng lai cận huyết trong chọn giống  Lai cùng dòng (inbred lines) Dòng 1 Dòng 1 Lai cận huyết Lai cận huyết Lai chép tạo F1 LAI CẬN HUYẾT (Inbreeding)  Lai tạo dòng (Linebreeding) Sử dụng lai cận huyết trong chọn giống  Lai cùng dòng (inbred lines) Dòng 1 Dòng 2 Lai cận huyết Lai cận huyết Lai chép tạo F1 LAI CẬN HUYẾT (Inbreeding) Tăng Ne - Ne cho chươpng trình chọn giống ngắn hạn ít nhất là 50 và cho CT dài hạn là 500 (FAO, 1981). - Ne từ 45-250 (Tave, 1988)  Khác nhau tùy vào mỗi trại giống và phụ thuộc vào 2 thông số: 1. Độ cận huyết mà tại đó xảy ra sự suy thoái (5-10%). 2. Số thế hệ mà người quản lý mong muốn trước khi sự suy thoái do lai cận huyết xảy ra. VD: tính Ne để một quần thể sau 15 thế hệ mới xảy ra độ cận huyết 5%? LAI CẬN HUYẾT (Inbreeding) Ảnh hưởng tiêu cực của lai cận huyết - Giảm sự sinh trưởng, tỉ lệ sống, sức sinh sản, và làm tăng tỉ lệ dị hình, tỉ lệ chết ... - Nguyên nhân: tăng khả năng đồng hợp của các allele lặn bất lợi hoặc gây chết. - Trong thực tế, chương trình sinh sản được sử dụng ở hấu hết các trại giống có thể dẫn đến lai cận huyết 3- 5% sau mỗi thế hệ  hiện tượng suy thoái có thể sẽ xảy ra sau 3-5 thế hệ. - Loại trừ trực tiếp thông qua việc lai chéo LAI CHÉO CÙ NG LOÀ I (intraspecific crossbreeding) - Lai chéo là cho giao phối giữa những cá thể không có quan hệ họ hàng (khác dòng). - Thế nào là dòng (strain)? - Lai chéo làm tăng khả năng dị hợp, khai thác VD.  Là sự giao phối giữa các cá thể khác loài. Mục đích: – Con lai có biểu hiện vượt trội. – Con lai mang tính trung gian giữa bố và mẹ – Có TT mong muốn cho nghề nuôi hay cho mục đích giải trí. – Thay đổi tỉ lệ đực cái LAI XA KHÁC LOÀI (interspecific hybridization)  Lai xa ít khi thành công do cơ chế cách ly sinh sản: – Sự khác biệt về cấu trúc tế bào, bộ nhiễm sắc thể. – Sự không tương thích giữa các giao tử. – Tập tính sinh sản. – Môi trường sống  Con lai khác loài được chọn là đối tượng nuôi mới cần có đặc điểm gì? LAI XA KHÁC LOÀ I (interspecific hybridization)