– Tạo giống cây trồng: Cách hình thành giống mới từ những nguồn vật liệu đã có qua việc thay đổi vật chất di truyền trong tế bào.

– Chọn giống cây trồng: Chọn lọc hay tuyển lựa những cây trồng đã có hoặc mới tạo ra theo hướng đem lại lợi ích cho con người.

– Vật liệu khởi đầu: Những cây dại hay cây trồng được sử dụng để tạo ra giống mới bằng những phương pháp chọn tạo giống thích hợp. 

– Vật liệu khởi đầu đa dạng, phong phú sẽ thuận lợi cho chọn tạo giống.

– Giống gốc: Giống ban đầu trước khi được chọn lọc. 

– Giống đối chứng: giống cùng loài đó được trồng phổ biến tại địa phương.

– Giống ưu thế lai: Giống biểu hiện tính trạng vượt trội của con lai F1 so với bố mẹ chúng. 

a. Phương pháp chọn lọc hỗn hợp

Cách tiến hành như minh hoạ ở Hình 10.2:

Hình 10.2. Sơ đồ chọn lọc hỗn hợp

– Vụ I: Chọn những cá thể mang các tính trạng đúng theo yêu cầu đặt ra (cá thể màu xanh lam) từ ruộng giống gốc (1).

– Vụ II, III: Trộn hạt của tất cả cá thể đã chọn ở vụ I để gieo trồng và so sánh với các giống đối chứng (3) và giống gốc (1).

Giống chọn lọc (2) phải có tiêu chí vượt trội so với giống gốc, bằng hoặc vượt trội so với giống đối chứng. Nếu kém hơn giống gốc và giống đối chứng thì tiếp tục chọn lọc như vụ II cho đến khi đạt mục tiêu chọn giống.

– Ưu điểm: nhanh đạt được mục tiêu chọn giống và dễ thực hiện. Nhược điểm: không tạo ra nhiều sự khác biệt so với giống gốc.

– Đối tượng: thường áp dụng cho cây nhân giống vô tính, cây tự thụ phấn, cây giao phấn.

b. Phương pháp chọn lọc cá thể

Cách tiến hành như minh hoạ ở Hình 10.3:

Hình 10.3. Sơ đồ chọn lọc cá thể

– Vụ I. Chọn và để riêng những cá thể mang các tính trạng đúng theo yêu cầu đặt ra (cá thể màu xanh lam) từ ruộng giống gốc (1).

– Vụ II trở đi: Gieo trồng riêng rẽ cá thể đã chọn ở vụ I và tiếp tục chọn đến khi đạt mục tiêu chọn giống; có thể hỗn hợp các cá thể hoặc để riêng. Tiến hành so sánh giống chọn lọc (2) với các giống đối chứng (3) và giống gốc (1) ở vụ sau.

Giống chọn lọc (2) phải có tiêu chí vượt trội so với giống gốc, bằng hoặc vượt trội so với giống đối chứng. Nếu kém hơn giống gốc và giống đối chứng thì tiếp tục chọn lọc như vụ II cho đến khi đạt mục tiêu chọn giống.

– Ưu điểm: tạo ra sự khác biệt rõ theo mục tiêu chọn giống. Nhược điểm: tốn nhiều thời gian và diện tích đất. 

– Đối tượng: thường áp dụng cho cây tự thụ phấn, cây nhân giống vô tính.

c. Ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn giống cây trồng

Hình 10.4. Chọn và nhân giống cây chuối sạch bệnh

Công nghệ nuôi cấy mô tế bào được sử dụng để chọn giống cây trồng sạch bệnh. 

Ưu điểm: rút ngắn thời gian chọn được giống cây trồng sạch bệnh.

Nhược điểm: chi phí cao. Đối tượng: thường được áp dụng trên các loại cây nhân giống vô tính như khoai tây, dâu tây, cam, quýt, chuối (Hình 10.4),…

a. Tạo giống bằng phương pháp lai hữu tính

Lai hữu tính là sự giao phối giữa hai hay nhiều dạng bố mẹ khác nhau nhằm tạo ra các con lai mang nhiều tính trạng tốt của bố mẹ (Hình 10.5).

Hình 10.5. Lai hữu tính ở ngô

Trong lai hữu tính, hiện tượng con lai F1 có tính trạng vượt trội hơn bố mẹ được gọi là ưu thế lai. Nhờ vậy, nhiều giống cây trồng năng suất rất cao đã được tạo ra.

– Ưu điểm: dễ thực hiện, đặc tính di truyền ổn định, thế hệ sau tỉ lệ sinh sản cao.

– Nhược điểm: tốn nhiều thời gian, khó loại bỏ hoàn toàn tính trạng không mong muốn.

Trong lai xa như lai khác loài, lai giữa loài hoang dại và loài trồng trọt, các phôi hình thành yếu hoặc khó kết hạt nên công nghệ nuôi cấy mô tế bào được dùng để cứu phôi và nhân số lượng cây. 

b. Tạo giống cây trồng bằng phương pháp đột biến gen

– Dùng một tác nhân như tia phóng xạ, chất hoá học,…

– Tác động làm thay đổi cấu trúc hoá học của DNA trong tế bào của lá, hạt, mô gây ra đột biến , kết hợp với chọn lọc để tạo ra giống gen, mang các tính trạng đột biến có tính bền vững và có thể di truyền cho các đời sau (Hình 10.6).

Hình 10.6. Sơ đồ tạo giống cây trồng đột biến

– Tác nhân gây đột biến: vật lí (tia bức xạ gamma từ nguồn Co–60, tia X, tia phóng xạ alpha, beta); chất hoá học (Ethylenimine, N–Nitroso N–methylurea, Dimethyl sulfate, Sodium azide,…).

– Ưu điểm: tạo ra nguồn biến dị rất phong phú và nhanh tạo ra giống mới. Nhược điểm: tỉ lệ biến dị có lợi thấp (khoảng 1/10.000).

c. Tạo giống cây trồng bằng phương pháp đa bội thể

– Những loại cây trồng trong tế bào sinh dưỡng có số lượng nhiễm sắc thể tăng theo bội số nguyên lần của bộ nhiễm sắc thể đơn bội (từ 3n trở lên) được gọi là đa bội thể.

– Các tác nhân ảnh hưởng mạnh tạo nên đa bội thể như thay đổi nhiệt độ đột ngột, tác động của hoá chất như colchicine (Hình 10.7,Hình 10.8)

Hình 10.7. Cơ chế tạo dưa hấu tam bội

Hình 10.8. Số lượng nhiễm sắc thể trong tế bào của cây hành trước và sau khi xử lí colchicine

– Nguyên lý tăng độ bội của nhiễm sắc thể còn ứng dụng trong kỹ thuật nuôi cấy bao phấn (1n) để tạo cây nhị bội (2n), dung hợp tế bào trần trong tạo giống khoai tây (2n) và cà chua (2n), hoặc tạo giống dưa hấu không hạt tam bội.

Hình 10.9. Dưa hấu nhị bội (2n) và tứ bội (4n)

– Ưu điểm: có thể tạo ra giống cây trồng có năng suất cao; sức sống cao; tính thích ứng rộng; có khả năng chống chịu cao với điều kiện bất lợi.

– Nhược điểm: tỉ lệ giống bất dục cao nên hạn chế nhân giống hữu tính.

Hình 10.11. Hàm lượng đường trong củ cải đường đa bội

d. Tạo giống cây trồng bằng phương pháp chuyển gen

Sử dụng kĩ thuật kết hợp một gen hay một số của loài này vào gen của loài khác bằng cách chuyển gen DNA tái tổ hợp vào công cụ chuyển gen và đưa đến tế bào.

– Các công cụ chuyển gen như: vi khuẩn, súng bắn gen, plasmid.

– Ngô, bông,… được chuyển gen kháng một số sâu bộ cánh vảy (Hình 10.12).

Hình 10.12. Chuyển gen tạo giống ngô

– Ngô, đậu tương, bông và cải dầu,… được chuyển gen kháng thuốc trừ cỏ Glufosinate-ammonium.

– Ưu điểm: nhanh đạt được mục đích chọn giống.

– Nhược điểm: kĩ thuật cao và thiết bị phức tạp.