pvfcdalat--
http://pvfcdalat.com/vi-vn/N1-cong-nghe-phan-tu-nhan-giong-cay-trong-706.html?lang=vi-vn&keytemp=cong-nghe-phan-tu-nhan-giong-cay-trong&id=706--
-Công nghệ phân tử nhân giống cây trồng-PVFC Đà Lạt
Đăng nhập
Tên đăng nhập
Mật khẩu
   Nhớ mật khẩu
Báo cáo doanh số
Từ ngày
Đến ngày
Báo cáo doanh số
.:.Hiển thị.:.
 Thông tin sản phẩm  Mã phiếu  Ngày

Đang thêm vào giỏ hàng...

  • Trang chủ
  • Công nghệ phân tử nhân giống cây trồng
THỐNG KÊ
Công nghệ phân tử nhân giống cây trồng

Các nhà khoa học thực vật sử dụng những công cụ sinh học phân tử này, phần lớn trong số đó đã được phát triển trong các ngành khoa học y tế, để đưa các đặc điểm nông học mong muốn vào cây trồng. Các công cụ sinh học phân tử bao gồm lập trình tự gen nhanh, nhân bản gen, lập bản đồ gen, ADN tái tổ hợp, phản ứng chuỗi polymerase, và chip sinh học. Ngoài ra, tin sinh học, trong đó sử dụng toán học ứng dụng, tin học, thống kê, khoa học máy tính, trí tuệ nhân tạo, hóa học và sinh hóa, là cần thiết để làm cho quá trình nhân giống cây trồng hiệu quả hơn nhiều.

Nhiều công cụ sinh học phân tử được sử dụng trong công nghệ nhân giống cây trồng hiện đại. Phần lớn các công nghệ này đã được phát triển trong các ngành khoa học y tế. Các công nghệ xuất phát từ Dự án Hệ gen người (Human Genome Project) là những thành phần thiết yếu của kỹ thuật phân tử cho nhân giống cây trồng.

Lập trình tự gen xác định trình tự nucleotide của toàn bộ ADN trong bộ gen. Đây là một nhiệm vụ to lớn với bộ gen của ngô có 2,3 tỷ cặp base ADN ở 32.000 gen trong 10 nhiễm sắc thể. Các nhà khoa học cũng đã lập trình tự bộ gen của lúa, lúa miến, sắn và cây dương, và trình tự của các cây trồng khác đang được tiến hành. Do những đổi mới tự động hóa ​​giải trình tự đã đơn giản hóa các nhiệm vụ này và giảm chi phí, việc lập trình tự của một loài cây cụ thể vào năm 2040 có thể trở thành công việc thường xuyên với giá chỉ ở mức nghìn đô la. Các nỗ lực nghiên cứu về ngô tiến hành tại Đại học Washington năm 2009 có chi phí khoảng 30 triệu USD. Các công cụ tự động lập trình tự giờ đây có khả năng tạo ra 500 triệu cặp base ADN mỗi ngày.
Các bộ gen thực vật được chú giải sau khi hoàn thành việc sắp xếp trình tự gen. Chú giải bộ gen thực vật là quá trình trong đó các chuỗi ADN được phân tích để xác định vị trí gen trong nhiễm sắc thể, cấu trúc gen (khung đọc mở, exon, intron, và các vùng điều tiết), và chức năng của gen (vai trò của các sản phẩm gen và tính năng điều tiết). Bằng cách sử dụng các bộ gen hiện có trong cơ sở dữ liệu, ví dụ, cây Arabidopsis và lúa, làm các mô hình, chú giải bộ gen của một cây trồng cụ thể trong một vùng nông nghiệp có thể được thực hiện nhanh hơn. Vào năm 2022, chúng ta có khả năng sẽ biết được các trình tự hoàn chỉnh của nhiều loại cây trồng, tất cả các gen sẽ được xác định, các alen (biến thể) của các gen quan trọng, và sự kết hợp của các gen có liên quan với các đặc tính sẽ được thiết lập để tăng năng suất hoặc tạo các đặc điểm nông học quan trọng khác.
Công nghệ proteomics bổ sung cho công nghệ ADN. Bởi chỉ riêng các trình tự ADN là không đủ để biết gen được phiên mã và chuyển thành các protein chức năng như thế nào, một công nghệ mới nổi khác bắt nguồn từ sinh học phân tử - proteomics - cung cấp một công cụ cho chú giải thêm về các đặc điểm về cấu trúc và chức năng của một bộ gen. Việc xác định và định lượng trực tiếp các protein từ một gen đã được thực hiện nhờ những tiến bộ trong sắc ký, ion hóa chùm điện tử của peptide, quang phổ khối tandem, tin sinh học, và công nghệ máy tính. Những công nghệ này đã cho phép giám sát 8.000 protein hoặc hơn của toàn bộ các thực vật với sự so sánh định lượng sinh sản của các mẫu khác nhau. Quang phổ khối peptide có khả năng xác định các đa hình axit amin đơn xuất phát từ các alen, tạo điều kiện cho việc phát hiện các dấu hiệu di truyền.
Chỉ dấu ADN (DNA Markers) là các trình tự ADN được biết là có liên quan đến các gen hoặc những đặc điểm cụ thể. Sử dụng kỹ thuật tạo giống bằng marker để xác định giống lai chéo và thế hệ con cháu tốt nhất sẽ rút ngắn thời gian được 2-5 năm để có một giống cây trồng với các đặc tính cải thiện khi biết mối quan hệ của một biến thể gen với một đặc điểm, sau đó gen biến thể có thể được sử dụng như một marker của đặc điểm đó. Một cây trồng để lai giống sau đó có thể được xác định bằng sự hiện diện của marker này trong hệ gen của nó mà không cần kiểm tra biểu hiện của đặc điểm. Điều này giúp việc chọn lọc các dòng cha mẹ đa dạng cho sự phát triển của một đặc điểm cụ thể và làm giảm số lượng các thế hệ sinh sản.
Mặc dù các nhà di truyền đã có những bước tiến lớn trong việc định vị trên bản đồ gen các locus liên quan đến một đặc điểm cụ thể sử dụng các marker di truyền, nhưng việc đo lường các kiểu hình (các đặc điểm quan sát được như hình thái, phát triển cây trồng hoặc sản phẩm, các đặc tính sinh hóa hoặc sinh lý, và thành phần sản phẩm) vẫn còn là một quá trình lâu dài. Các nhà tạo giống cây trồng cần phải đánh giá hàng trăm ngàn thế hệ con cháu từ nhiều giống cây lai ở nhiều môi trường để cho thấy những locus nào trên nhiễm sắc thể di chuyển cùng nhau trong các nhóm di truyền (haplotype). Công nghệ định lượng đặc điểm locus(QTL) là một phương pháp có thể giảm bớt những nỗ lực cần thiết để thiết lập các nhóm gen tính trạng. Phân tích QTL sử dụng các tần suất thống kê của alen để chỉ ra mối quan hệ giữa các locus nhiễm sắc thể và đặc điểm định lượng hoặc liên tục. Những nhóm này đã được phân tích rộng rãi trên nhiều loài (lúa, ngô và các cây trồng khác); các kết quả có thể giúp suy ra các mối quan hệ gen tính trạng ở các cây trồng khác. Một kỹ thuật khác có thể tăng thêm hiệu quả trong việc xác định mối quan hệ gen tính trạng là hệ gen chức năng, nghiên cứu về các khía cạnh động của hệ gen. Trong thực vật, việc thao tác hoặc thêm gen và sau đó kiểm tra các ảnh hưởng đến đặc điểm có thể xác định các gen điều chỉnh một tính trạng.
Tạo giống bằng gây đột biến là một công nghệ đã được sử dụng từ những năm 1930 để tạo ra biến thể di truyền của các tính trạng để cải tiến cây trồng. Tạo giống cây trồng đòi hỏi sự biến đổi di truyền, nhưng biến đổi tự nhiên rất hạn chế và các gen với một đặc tính mong muốn có thể không có trong nguồn gen. Để tạo ra biến thể di truyền, các tác nhân gây đột biến, chẳng hạn như bức xạ hoặc hóa chất nhất định, được sử dụng trên các hạt giống đột biến với các đặc tính mong muốn có thể được lựa chọn. Trước khi có các công cụ sinh học phân tử và nuôi tế bào thực vật, việc lựa chọn các đột biến mong muốn là nhàm chám và mất nhiều năm quan sát nhiều thế hệ trồng trên đồng ruộng. Những công cụ mới này đã chuyển nhiều công việc từ ngoài cánh đồng vào phòng thí nghiệm. Nhắm đích gây tổn thương cục bộ trong bộ gen (Targeting Induced Local Lesions In Genomes (TILLING)) là một phương pháp để thúc đẩy quá trình tạo giống cây trồng bằng cách gây đột biến ở các gen đã biết trong các quần thể thực vật lớn, sau đó chúng được sàng lọc các đột biến với các công cụ phân tích di truyền thông lượng cao của sinh học phân tử.
Cải tiến cây trồng cơ bản phụ thuộc vào việc xác định sự biến đổi gen trong các cây trồng. Những tiến bộ công nghệ xuất hiện từ Dự án Bộ Gen người liên kết các đặc điểm di truyền của con người với các nhu cầu chăm sóc sức khỏe có thể được chuyển giao cho các nhu cầu cải tiến cây trồng. Áp dụng các công cụ của sinh học phân tử để nhân giống cây trồng dẫn đến sự hiểu biết rộng về các biến thể (alen) trong tất cả các gen trong thực vật, do đó sự đa dạng di truyền của các phân đoạn tương đương (haplotype) trong một tế bào mầm cây sẽ cung cấp khả năng chọn lọc một cách hiệu quả và nhanh chóng các cây bố mẹ và con cháu sau này. Tuy nhiên, những đặc điểm chính như khả năng chịu hạn và kháng sâu bệnh lâu dài rất phức tạp và liên quan đến nhiều gen. Để đạt được mức hiểu biết đó đòi hỏi cách tiếp cận Sinh học Hệ thống, trong đó các tương tác động giữa protein, chuyển hóa chất, quá trình sinh hóa và quá trình phát tín hiệu được phân tích dưới dạng tích hợp. Điều này cần có tiến bộ trong lập mô hình máy tính để hướng dẫn các quan sát thực nghiệm. Việc tìm kiếm năng suất cao hơn trong cây trồng, bao gồm sự hiểu biết về những đặc điểm phức tạp và ứng dụng phương pháp tiếp cận hệ thống, có thể là một trong những cách để đạt được những bước đột phá cần thiết vào năm 2040.
NASATI (theo Global Food Security: Emerging Technologies to 2040)

 



LIÊN KÉT