Lai xa

CHƯƠNG X
LAI XA
1. Những ứng dụng của lai xa

Lai xa là lai giữa hai loài cùng một chi (lai khác loài) hoặc lai giữa hai loài thuộc hai chi khác nhau (lai khác chi). Lai xa nhằm chuyển các gen có ích từ loài này sang loại khác, đặc biệt khi những tính trạn cần cải tiến không có ở loài trồng trọt. Lợi ích cụ thể của lai xa gồm (Briggs và Knowles, 1967):

Chuyển gen mong muốn từ loài tổ tiên hoang dại hay loài hoặc chi có quan hệ họ hàng sang các giống cây trồng, đặc biệt là các gen kháng sâu, kháng bệnh, bất dục đực tế bào chất, gen phục hồi hữu dục, khả năng chống chịu điều kiện bất lợi, v.v.

Tận dụng sức sống con lai ở những loài nhất định, ví dụ như con lai khác loài ở bông; các loài cây thức ăn gia súc, như con lai giữa cao lương và cỏ Sudan; cây sinh sản vô tính như mía và khoai tây.

Tạo ra các loài đa bội khác nguồn mới, như triticale

Xác định mối quan hệ tiến hoá giữa các loài
2. Khó khăn khi lai xa

Khó khăn chủ yếu trong việc sử dụng lai xa là hàng rào sinh sản do thiếu hài hoà giữa các hệ thống sinh lý hoặc tế bào, cản trở sự trao đổi (interchange) di truyền giữa hai loài.
Trong những trường hợp đó lai xa khó thành công vì những lý do sau:

Bất hợp lai (không tạo ra hợp tử F1): bất hợp lai do không hài hoà trong hệ thống sinh lý của cây từ các loài hoặc các chi khác nhau cản trở sự hình thành hợp tử F1.

Ví dụ hạt phấn không nảy mầm trên đàu nhụy, hoặc ống phấn không xuyên hết vòi nhụy, hoặc giao tử đực không kết hợp với trứng mặc dù ống phấn xuyên tới noãn.
F1 không có khả năng sống: Một số F1 của các tổ hợp lai xa hoặc không có khả năng sống hoặc quá yếu do những nguyên nhân sau đây.

Bất dục nhiễm sắc thể: Sự khác nhau về cấu trúc giữa nhiễm sắc thể của hai loài can thiệp vào quá trình cặp đôi và phân chia nhiễm sắc thể trong phân chia giảm nhiễm do không hài hoà giữa hai bộ gen (bộ gen) khác nhau ở con lai xa.

Không hài hoà giữa nhân của loài này và tế bào chất của loài kia: kết quả tương tác có thể có hại hoặc thậm chí gây chết.

Không hài hoà giữa kiểu gen của hợp tử F1 với kiểu gen của nội nhũ hoặc mô của loài mẹ.

Sự kết hợp của hai bộ gen, một bộ gen của loài mẹ và bộ gen kia của loài bố khác có thể tạo ra hiệu ứng liều lượng bất lợi.
3. Phương pháp khắc phục khó khăn khi lai xa
Sự trao đổi di truyền giữa hai loài chỉ thực hiện được nếu khắc phục hoặc phá vỡ hàng rào trở ngại về sinh sản. Nhà chọn giống có thể áp dụng các phương pháp sau đây.
3.1. Cản trở trước khi thụ tinh
Chọn loài bố mẹ để lai
Số tổ hợp lai
Lai thuận nghịch
Tăng mức bội thể
Lai gián tiếp

Cải tiến kỹ thuật lai
Kỹ thuật lai xa tương tự như lai trong loài. Tuy nhiên những cải tiến kỹ thuật về khử đực và thụ phấn có thể giúp nhà chọn giống khắc phục những hàng rào cản trở trước khi thụ tinh trong những trường hợp nhất định.
Các kỹ thuật đó gồm:
i) Ghép phôi:.
ii) Hỗn hợp hạt phấn:
iii) Sử dụng dung môi hữu cơ:.
iv) Cắt bỏ đầu nhụy trước khi thụ phấn:.
v) Xử lý chất điều hoà sinh trưởng: axit naphthoxyacetic.
vi) Cắt ngắn vòi nhụy:
vii) Dung hợp tế bào trần:.
viii) Lai với số lượng lớn:.
ix) Thụ phấn in vitro:.
3.2. Cản trở sau khi thụ tinh

Sử dụng hoóc môn sinh trưởng
Trong nhiều trường hợp hợp tử F1 hoặc phôi non bị mất do tỉ lệ đậu hạt thấp hoặc phôi không phát triển..

Phấn hỗn hợp:.

Nuôi cấy phôi (cứu phôi):.

Ghép: Ghép cây con F1 lên cây bình thường của một trong hai loài bố mẹ làm tăng sức sống con lai nếu F1.

Tạo đa bội khác nguồn:.

3.3. Sự suy nhược ở F2

Một số con lai xa F1 phát triển và hữu dục bình thường, nhưng thế hệ con lại giảm sức sống và độ hữu dục, thậm chí một số không bình thường và bất dục. Sự bất dục có thể do sự mất cân bằng di truyền (Stebbins, 1958).

Vì thế, nhà chọn giống phải gieo trồng quần thể lớn mới hi vọng tạo ra những tổ hợp gen và nhiễm sắc thể cân bằng.

Lai lại nhiều lần với bố mẹ hồi giao cũng là một trong những phương pháp tạo ra sự cân bằng ở con lai. Chẳng hạn ở bông, lai lại một vài lần với một trong hai bố mẹ có thể phục hồi hoàn toàn bố mẹ hồi giao.
4. Một số thành tựu lai xa
4.1 Cây lương thực
Lúa nước
4.2 Cây ăn quả
Họ cam quýt: Tangelo
Họ hoa hồng (mận, mơ, đào,v.v.)
Bưởi
Bưởi