Tương tác giữa kiểu gene với môi trường & thành tựu chọn giống
Mối quan hệ kiểu gene – môi trường – kiểu hình, thường biến, mức phản ứng, vận dụng thực tiễn và các thành tựu chọn, tạo giống vật nuôi – cây trồng bằng lai hữu tính
Kiểu gene tương tác với môi trường để quy định kiểu hình của cơ thể sinh vật. Không có tính trạng nào do "100% gene" hay "100% môi trường" – kiểu hình luôn là kết quả tương tác của cả hai.
▸ Vai trò của mỗi yếu tố
| Yếu tố | Vai trò |
|---|---|
| Kiểu gene | Cung cấp thông tin chỉ dẫn bộ máy tế bào tạo ra các protein; các protein liên kết với nhau và với phân tử khác để hình thành đặc điểm kiểu hình |
| Môi trường | Cung cấp nguyên liệu cho tế bào chuyển hóa vật chất – năng lượng, đồng thời cung cấp tín hiệu điều hòa biểu hiện gene |
Môi trường có thể ảnh hưởng trực tiếp đến sự biểu hiện của một kiểu gene: cùng một kiểu gene nhưng ở các điều kiện khác nhau cho ra kiểu hình khác nhau – hiện tượng này gọi là thường biến.
Kiểu gene chỉ cung cấp thông tin để tạo ra sản phẩm; nhưng sản phẩm có được tạo ra hay không, nhiều hay ít, chất lượng ra sao còn phụ thuộc điều kiện môi trường cụ thể.
▸ Bản chất của sự di truyền tính trạng
▸ Trong y học
Nghiên cứu mức phản ứng của các gene gây bệnh giúp điều chỉnh yếu tố môi trường (thức ăn, luyện tập, sinh hoạt…) để giảm nhẹ triệu chứng.
▸ Trong nông nghiệp
Quan hệ: kiểu gene = giống, môi trường = điều kiện canh tác/chăm sóc, kiểu hình = năng suất. Người ta chọn, tạo giống có mức phản ứng rộng về các tính trạng năng suất để cho năng suất cao và thích nghi nhiều điều kiện. Khi dùng giống mới, nhà nông cần tuân thủ hướng dẫn của nhà sản xuất (đúng thời vụ, bón phân đúng loại – đúng liều – đúng thời điểm…) để giống biểu hiện kiểu hình tối ưu.
▸ Trong giáo dục & phát triển thể chất
Để đạt sức khỏe, tầm vóc tối đa theo kiểu gene cần dinh dưỡng đầy đủ – cân đối, kết hợp vận động phù hợp lứa tuổi. Để phát huy hết năng lực học tập vốn có, cần tạo môi trường học tập phù hợp (trang thiết bị, thầy cô, bạn bè…).
Đây là phần trọng tâm hay nhầm lẫn, cần phân biệt rõ để làm bài tập.
▸ Thường biến và mức phản ứng
| Khái niệm | Nội dung |
|---|---|
| Thường biến | Là những biến đổi kiểu hình cụ thể của cùng một kiểu gene khi môi trường thay đổi (hiện tượng quan sát thấy được) |
| Mức phản ứng | Là tập hợp tất cả các kiểu hình mà một kiểu gene có thể tạo ra trong các môi trường khác nhau (giới hạn/khả năng do kiểu gene quy định) |
Nói gọn: thường biến là biểu hiện cụ thể, mức phản ứng là toàn bộ "biên độ" có thể có.
▸ Đặc điểm của thường biến
• Xảy ra đồng loạt, theo hướng xác định, tương ứng với điều kiện môi trường.
• Không liên quan đến biến đổi kiểu gene → không di truyền được.
• Thường có lợi, giúp cơ thể thích nghi với sự thay đổi của môi trường.
▸ Phân biệt thường biến với đột biến (dấu hiệu chốt)
| Tiêu chí | Thường biến | Đột biến |
|---|---|---|
| Nguyên nhân | Do môi trường thay đổi | Do biến đổi vật chất di truyền (gene/NST) |
| Biến đổi kiểu gene? | Không | Có |
| Tính chất xuất hiện | Đồng loạt, có hướng xác định | Riêng lẻ, vô hướng, ngẫu nhiên |
| Di truyền? | Không di truyền | Di truyền được |
| Vai trò | Thường có lợi, giúp thích nghi | Đa số có hại; là nguyên liệu cho tiến hóa, chọn giống |
Tùy loại tính trạng mà mức phản ứng rộng hay hẹp:
| Loại tính trạng | Ví dụ | Mức phản ứng |
|---|---|---|
| Tính trạng số lượng | Năng suất, khối lượng, sản lượng sữa, số hạt… | Rộng (chịu ảnh hưởng nhiều của môi trường) |
| Tính trạng chất lượng | Màu sắc, tỉ lệ chất trong sản phẩm… | Hẹp (ít chịu ảnh hưởng của môi trường) |
▸ Một số khái niệm cơ bản
| Khái niệm | Nội dung |
|---|---|
| Giống cây trồng | Quần thể cây trồng phân biệt được với quần thể khác qua ít nhất một đặc tính di truyền được cho đời sau; đồng nhất hình thái, ổn định qua các chu kì nhân giống; có giá trị canh tác và sử dụng |
| Giống vật nuôi | Quần thể vật nuôi cùng loài, cùng nguồn gốc, ngoại hình và cấu trúc di truyền tương tự nhau, hình thành do tác động của con người; đủ số lượng để nhân giống |
| Dòng | Một nhóm vật nuôi trong giống, mang đặc điểm chung của giống nhưng có đặc điểm riêng đã ổn định |
| Chọn giống | Con người phát hiện những cá thể có đặc điểm di truyền ưa thích rồi cho lai với nhau để tạo ra các dòng, giống thuần chủng |
▸ Các bước tạo giống
▸ Thành tựu chọn, tạo giống vật nuôi
• Gà Đông Tảo (Hưng Yên): giống đặc sản, nay được công nhận là giống quốc gia.
• Lợn Landrace (Đan Mạch): lai lợn địa phương với giống Large White, chọn lọc thành lợn siêu nạc năng suất cao.
• Bò BBB (Blanc-Blue-Belgium): lai bò thuần Bỉ với bò Shorthorn của Anh, tăng trưởng cơ bắp cao hơn ~40%, con đực trưởng thành nặng 900–1 250 kg.
▸ Thành tựu chọn, tạo giống cây trồng
• Lúa ST25 (Cần Thơ): gạo hạt dài, thơm, được công nhận là gạo ngon nhất thế giới năm 2019; tạo ra từ cây lúa đột biến trong giống CD20, qua lai tạo hàng chục năm.
• Đài thơm 8 (SSC lai tạo): cứng cây không đổ, bông to, có thể đạt ~10 tấn/ha, gạo ngon.
• Lúa lai KC06-1: năng suất 8,5–10 tấn/ha, thuộc nhóm cao nhất Việt Nam.
• Nhiều cây ăn quả nổi tiếng (nhãn lồng Hưng Yên, bưởi da xanh, cam, táo…) cũng được tạo ra bằng chọn lọc hoặc lai tạo kết hợp chọn lọc.
▸ Phân biệt: phương pháp tạo nguồn biến dị vs nhân giống
| Nhóm | Các phương pháp | Bản chất |
|---|---|---|
| Tạo nguồn biến dị di truyền (tạo tổ hợp gene MỚI, làm nguyên liệu cho chọn giống) | 1) Gây đột biến 2) Lai hữu tính 3) Tạo DNA tái tổ hợp 4) Lai tế bào sinh dưỡng | Làm xuất hiện kiểu gene mới chưa từng có |
| Nhân nhanh giống đã có (KHÔNG tạo biến dị mới) | 5) Nuôi cấy mô tế bào thực vật 6) Cấy truyền phôi 7) Nhân bản vô tính động vật | Giữ NGUYÊN kiểu gene, chỉ tăng số lượng cá thể |
▸ Dạng 1: Phân biệt thường biến với đột biến
Hỏi 3 câu để chốt: (1) Có làm thay đổi kiểu gene không? (2) Xuất hiện đồng loạt theo hướng xác định hay riêng lẻ ngẫu nhiên? (3) Có di truyền cho đời sau không?
Không đổi kiểu gene + đồng loạt + không di truyền = THƯỜNG BIẾN
▸ Dạng 2: Giải thích thường biến & đề xuất thí nghiệm kiểm chứng
▸ Dạng 3: Vận dụng mức phản ứng vào thực tiễn
Với bệnh rối loạn chuyển hóa bẩm sinh do gene lặn làm mất một enzyme → cơ chất tích tụ gây độc: không sửa được gene nhưng điều chỉnh môi trường (chế độ ăn) để giảm/loại cơ chất → giảm nhẹ triệu chứng. Với chọn giống: chọn giống có mức phản ứng rộng và cung cấp điều kiện canh tác tối ưu để đạt năng suất cao.
Di truyền tính trạng = di truyền MỨC PHẢN ỨNG · Thường biến không di truyền
▸ Một số sai lầm thường gặp
| Sai lầm | Đính chính |
|---|---|
| "Tính trạng được di truyền trực tiếp từ bố mẹ cho con" | Bố mẹ chỉ truyền kiểu gene; tính trạng là kết quả kiểu gene tương tác môi trường. Bản chất là di truyền mức phản ứng |
| Nhầm thường biến với đột biến | Thường biến không đổi kiểu gene, không di truyền, đồng loạt; đột biến đổi vật chất di truyền, di truyền được, riêng lẻ |
| Đồng nhất thường biến với mức phản ứng | Thường biến là kiểu hình cụ thể; mức phản ứng là tập hợp tất cả kiểu hình có thể có của một kiểu gene |
| Cho rằng mức phản ứng do môi trường quy định | Mức phản ứng do kiểu gene quy định; môi trường chỉ quyết định kiểu hình cụ thể trong giới hạn đó |
| Năng suất hoàn toàn do giống hoặc hoàn toàn do môi trường | Năng suất là kết quả tương tác giữa giống (kiểu gene) và kĩ thuật canh tác (môi trường) |
| Thỏ Himalaya: phần thân lạnh nên đen | Ngược lại – các đầu mút (tai, đuôi, chi, mõm) tỏa nhiệt nhiều, nhiệt độ thấp hơn nên enzyme tạo melanin hoạt động → lông đen; phần thân ấm hơn → trắng |
| Ăn kiêng chữa khỏi gene bệnh PKU/galactosemia | Ăn kiêng không sửa gene, chỉ điều chỉnh môi trường (loại cơ chất gây độc) để giảm nhẹ triệu chứng – đây là vận dụng mức phản ứng |
| Thường biến luôn có hại | Thường biến thường có lợi, giúp cơ thể thích nghi linh hoạt với môi trường |
Cùng luyện Bài 16 – Tương tác kiểu gene với môi trường & chọn giống!
27 câu: 21 trắc nghiệm · 2 đúng/sai · 4 tự luận
Tuyệt vời!
Cô Nguyễn Ngọc Châu
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Sinh Học THPT
Trình độ: Cử nhân Sư phạm Sinh học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ AT sinh học, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Trần Phú