Giáo trình Di truyền học động vật (Nghề: Chăn nuôi - Cao đẳng): Phần 1 - Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp

Giáo trình Di truyền học động vật với mục tiêu giúp các bạn có thể hiểu được khái niệm về di truyền, các phương pháp nghiên cứu về di truyền, mối quan hệ giữa kiểu gen và kiểu hình; khái niệm về gen và các phương pháp lai; các tương tác cơ bản trong di truyền học; khái niệm nhiễm sắc thể động vật và di truyền theo giới tính;... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung phần 1 giáo trình!

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG ĐỒNG THÁP

GIÁO TRÌNH

MÔN HỌC: DI TRUYỀN HỌC ĐỘNG VẬT NGÀNH, NGHỀ:CHĂN NUÔI

TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG

(Ban hành kèm theo Quyết định Số:…./QĐ-CĐCĐ-ĐT ngày… tháng… năm

2017 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp)

Đồng Tháp, năm 2017

i

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Giáo trình “Dược lý thú y” do chúng tôi biên soạn là tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

ii

LỜI GIỚI THIỆU

Chương trình đào tạo nghề cần kết hợp một cách khoa học giữa việc cung cấp những kiến thức lý thuyết với kỹ năng, thái độ nghề nghiệp Trong đó, chú trọng phương pháp đào tạo nhằm xây dựng năng lực và các kỹ năng thực hiện công việc của nghề theo phương châm đào tạo dựa trên năng lực thực hiện Sau khi tiến hành hội thảo xây dựng chương trình đào tạo dưới sự hướng dẫn của các tư vấn trong và ngoài trường cùng với sự tham gia của các chủ

trang trại, công ty và các nhà chăn nuôi, chúng tôi đã xây dựng giáo trình di

truyền học động vật ở trình độ cao đẳng Giáo trình được kết cấu thành 7

chương và sắp xếp theo trật tự logic nhằm cung cấp những kiến thức và kỹ năng

từ cơ bản đến chuyên sâu về chăn nuôi

Giáo trình được biên soạn đã tích hợp những kiến thức, kỹ năng cần có của nghề, đã cập nhật những tiến bộ của khoa học kỹ thuật và thực tế chăn nuôi tại các địa phương trong cả nước, do đó có thể coi là cẩm nang cho người đã, đang

và sẽ chăn nuôi

Để hoàn thiện giáo trình này chúng tôi đã nhận được sự chỉ đạo, hướng dẫn của Ban Giám Hiệu trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp, khoa Nông nghiệp và Thủy sản, tổ bộ môn chăn nuôi thú y Sự hợp tác, giúp đỡ của các hộ chăn nuôi Đồng thời chúng tôi cũng nhận được các ý kiến đóng góp của các nhà khoa học, các Viện, Trường, cơ sở chăn nuôi đã tham gia đóng góp nhiều ý kiến quý báu, tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành giáo trình này

Trong quá trình biên soạn chắc chắn không tránh khỏi những sai sót, chúng tôi mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp của các nhà khoa học, các cán

bộ kỹ thuật, các đồng nghiệp để giáo trình hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Đồng Tháp, ngày… tháng năm 2017

Chủ biên: Ngô Phú Cường

iii

MỤC LỤC

Trang

LỜI GIỚI THIỆU ii

CHƯƠNG 1 1

ĐẠI CƯƠNG VỀ DI TRUYỀN HỌC 1

1 Khái niệm di truyền học 1

2 Các phương pháp nghiên cứu di truyền 1

3 Gen và kiểu hình 1

3.1 Gen 1

3.1.1 Alen 2

3.1.2 Sự khác biệt giữa gen và alen 2

3.2 Kiểu hình 2

CHƯƠNG 2 4

DI TRUYỀN HỌC MENDEL 4

1 Medel và quan niệm về gen 4

2 Lai đơn tính và quy luật giao tử thuần khiết 4

2.1 Qui luật tính trội và đồng nhất ở thế hệ F1 4

2.2 Qui luật phân ly tính trạng ở F2 5

3 Lai hai hay nhiều cặp tính trạng 6

CHƯƠNG 3 9

SỰ TƯƠNG TÁC GEN 9

1 Tương tác giữa các alen thuộc cùng một locus 9

1.1 Trường hợp trội không hoàn toàn 9

1.2 Ảnh hưởng của các gen gây chết 9

2 Tương tác giữa các alen thuộc các locus khác nhau (2 locus) 10

2.1 Tương tác bổ trợ của gen (Complementary) 10

2.2 Tương tác át chế (Epistasis) 11

2.3 Ứng dụng định luật Mendel trong nhân giống động vật 12

2.3.1 Lai phân tích để phát hiện mức độ thuần chủng của các giống 12

2.3.2 Hồi giao để tăng mức độ trội về một đặc điểm nào đó (số lượng) ở đời con 12

3 Di truyền các tính trạng đa alen ở động vật 13

3.1 Khái niệm về gen đa alen và dãy đa alen 13

3.2 Dãy nhiều alen về hemoglobin ở bò và lợn 13

iv

3.3 Dãy nhiều alen về nhóm máu 14

3.4 Đa alen về màu sắc lông thỏ 15

3.5 Di truyền màu sắc lông ở gia súc 16

4 Di truyền các tính trạng số lượng (Quantitative genetics) 18

4.1 Tính trạng số lượng và đặc trưng của nó 18

4.1.1 Định nghĩa 18

4.1.2 Đặc trưng của tính trạng số lượng 18

4.2 Di truyền của tính trạng số lượng 18

4.2.1 Di truyền trung gian 18

4.2.2 Di truyền đa gen 18

4.2.3 Sự phân ly tăng tiến 19

CHƯƠNG 4 20

DI TRUYỀN HỌC NHIỄM SẮC THỂ 20

1 Nhiễm sắc thể động vật 20

1.1 Cấu trúc cơ sở nhiễm sắc thể 20

1.1.1 Khái niệm về nhiễm sắc thể 20

1.1.2 Cấu trúc cơ sở của nhiễm sắc thể 21

1.2 Đặc thù trong hoạt động của nhiễm sắc thể 22

1.2.1 Chu kỳ tế bào (Cell cycle) 22

1.2.2 Phân bào nguyên nhiễm (nguyên phân) (Mitosis) 23

1.2.3 Phân bào giảm nhiễm (giảm phân) (Meiosis) 23

1.2.3.1 Lần phân chia 1 24

1 2.3.2 Lần phân chia 2 24

1.3 Quá trình hình thành giao tử ở động vật bậc cao 26

1.3.1 Hình thành giao tử đực (tinh trùng) 26

1.3.2 Hình thành giao tử cái (tế bào trứng) 26

2 Di truyền học giới tính 27

2.1 Nhiễm sắc thể giới tính 28

2.2 Xác định giới tính ở động vật 28

2.2.1 Cơ chế XY, XX và ZW, ZZ 28

2.2.2 Đơn bội, lưỡng bội 29

2.2.3 Giới tính do cân bằng di truyền 30

2.2.5 Xác định giới tính thông qua tuyến sinh dục 31

2.2.6 Xác định giới tính thông qua tế bào sinh trưởng 31

v

2.2.7 Xác định giới tính do đơn gen 31

2.3 Sự di truyền liên kết với giới tính 32

2.3.1 Sự phân hóa di truyền các đoạn của X và Y 32

2.3.2 Các gen liên kết với nhiễm sắc thể giới tính X 32

2.3.2.1 Bệnh máu không đông 32

2.3.2.2 Mèo tam thể 33

2.3.3 Các gen liên kết với nhiễm sắc thể giới tính Y 33

2.4.2 Tính trạng bị hạn chế bởi giới tính 34

2.5 Điều hòa giới tính ở động vật 35

2.5.1 Điều hòa giới tính ở cá 35

2.5.2 Điều hòa giới tính ở động vật có vú 35

2.5.3 Điều hòa giới tính ở tằm (sinh sản đơn tính) 36

2.5.4 Phân biệt trống mái thông qua màu sắc lông 36

2.6 Ứng dụng di truyền liên kết giới tính trong chăn nuôi 36

2.6.1 Ứng dụng trong tạo giống gia cầm 36

2.6.2 Phân biệt giới tính gà con mới nở thông qua tốc độ mọc lông 36

CHƯƠNG 5 38

BẢN CHẤT CỦA VẬT CHẤT DI TRUYỀN 38

1.DNA là vật chất di truyền 38

1.1 Chứng minh gián tiếp 38

1.2 Bằng chứng trực tiếp chứng minh axit nucleic là vật liệu di truyền 39

2 Thành phần hóa học và cấu trúc phân tử DNA 40

2.1 Thành phần hóa học 40

2.2 Mô hình xoắn kép DNA 41

3 Thành phần hóa học và cấu trúc của RNA 42

CHƯƠNG 6 44

ĐỘT BIẾN GEN 44

1 Biến dị di truyền và không di truyền 44

1.1 Biến dị di truyền – đột biến 44

1.2 Biến dị không di truyền - thường biến 44

2 Nguyên nhân và phân loại đột biến 46

3 Đột biến gen và nhiễm sắc thể 47

3.1 Đột biến gen 47

3.2 Đột biến nhiễm sắc thể 47

vi

3.3 Ý nghĩa của đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể 50

CHƯƠNG 7 51

DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ 51

1 Khái niệm 51

1.1 Định nghĩa quần thể 51

1.2 Vốn gen 52

1.2.1 Tần số gen và tần số kiểu gen 52

1.2.2 Cấu trúc di truyền của quần thể 53

2 Di truyền trong quần thể 53

2.1 Di truyền trong quần thể tự phối 53

2.2 Di truyền trong quần thể ngẫu phối (Panmaxic population) 55

2.2.1 Định luật Hardy-Weinberg 55

2.2.2 Các ứng dụng của định luật Hardy-Weinberg 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

vii

CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học:Di Truyền Học Động Vật

Mã môn học:MH14

I Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học

- Vị trí: Giúp sinh viên có được các kiến thức về di truyền học cổ điển, di truyền nhiễm sắc thể, bản chất vật chất di truyền, đột biến và di truyền học quần thể Làm cơ

sở học các môn giống, kỹ thuật truyền giống, sản khoa

- Tính chất: là môn học cơ sở bắt buột

- Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Giáo trình rất có ý nghĩa trong giảng dạy và học tập, góp phần quan trọng trong chương trình môn học của nghành

II Mục tiêu môn học:

Sau khi học xong môn học này sinh viên sẽ đạt được

- Về kiến thức:

 Hiểu được khái niệm về di truyền, các phương pháp nghiên cứu về di truyền, mối quan hệ giữa kiểu gen và kiểu hình; khái niệm về gen và các phương pháp lai; các tương tác cơ bản trong di truyền học; khái niệm nhiễm sắc thể động vật và di truyền theo giới tính;

 Hiểu được thế nào là đột biến, các loại đột biến, nguyên nhân đột biến; kiến thức về quần thể, tần số xuất hiện của một kiểu gen trong quần thể, trong quần thể ngẫu phối

Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập

Kiểm tra(định kỳ)/ Ôn thi, Thi kết thúc môn học

viii

1

Chương 1: Đại cương về di truyền học

1 Khái niệm di truyền học

2 Các phương pháp nghiên cứu di truyền

học

3 Gen và kiểu hình

2 2

2

Chương 2: Di truyền học Mendel

1 Mendel và quan niệm về gen

2 Lai đơn tính và qui luật giao tử thuần

1 Biến dị di truyền và không di truyền

2 Nguyên nhân và phân loại đột biến

3 Đột biến gen và nhiễm sắc thể

ix

1

CHƯƠNG 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DI TRUYỀN HỌC

MH17- 01 Giới thiệu:

Nội dung chương sẽ cung cấp kiến thức liên quan đến các khái niệm về di truyền, các phương pháp nghiên cứu về di truyền, giúp sinh viên hiểu được kiểu gen, kiều hình của động vật

Mục tiêu:

- Kiến thức: Hiểuđược khái niệm về di truyền, các phương pháp nghiên cứu về

di truyền, mối quan hệ giữa kiểu gen và kiểu hình

- Kỹ năng: Có kỹ năng trong việc thực hiện các phương pháp di truyền

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Tự tin, có thái độ học tập đúng đắn; Rèn

luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ trong việc

1 Khái niệm di truyền học

Theo quan niệm của Bateson (1906), di truyền học (genetics) là khoa học nghiên cứu các đặc tính di truyền và biến dị vốn có của mọi sinh vật cùng với các nguyên tắc và phương pháp điều khiển các đặc tính đó Ở đây, tính di truyền (heredity) được biểu hiện ở sự giống nhau giữa con cái với cha mẹ; và tính biến

dị (variability) biểu hiện ở sự sai khác giữa cha mẹ và con cái cũng như giữa các con cái với nhau Cần lưu ý rằng, gene là khái niệm căn bản của di truyền học cho nên nội dung của khái niệm gene không ngừng được phát triển cùng với sự phát triển của di truyền học

2 Các phương pháp nghiên cứu di truyền

Cơ sở vật chất của tính di truyền đó là tất cả những yếu tố cấu trúc tế bào

có khả năng tái sinh, phân ly, tổ hợp về các tế bào con trong quá trình phân chia của tế bào cơ thể Vật chất di truyền xét ở cấp độ tế bào là nhiễm sắc thể, ở cấp

độ phân tử là các gen, trên các phân tử axit nucleic Người ta cũng đã xác nhận rằng sự nhân đôi của nhiễm sắc thể cũng như quá trình phân ly của chúng trong nguyên phân cũng như giảm phân có vai trò đặc biệt quan trọng đảm bảo kế tục vật chất di truyền ổn định qua các thế hệ

Trong chăn nuôi gia súc, con người đã vận dụng những kiến thức về di truyền vào việc đánh giá, chọn lọc con giống, nhân giống và lai tạo giống, cải tiến và nâng cao chất lượng giống

3 Gen và kiểu hình

3.1 Gen

Một gen là đơn vị cơ bản của di truyền Nó có một trình tự nucleotide chính xác chứa chỉ dẫn di truyền để tạo ra một loại protein cụ thể Dưới dạng gen, bộ gen của sinh vật bao gồm các chỉ dẫn tổng thể để tồn tại, phát triển và sinh sản

2

Ngoài ra, gen chứa thông tin và hướng dẫn để xây dựng và duy trì các tế bào của chúng ta và truyền chúng cho con cháu Động lực, Gen không chỉ cho chúng ta biết chúng ta trông như thế nào mà còn xác định những loại bệnh mà chúng ta sẽ

dễ mắc phải hơn

Để hoàn thành biểu hiện gen, một gen cần được phiên mã và dịch mã Quá trình phiên mã tạo ra một chuỗi mRNA từ trình tự DNA và sau đó dịch mã thành một chuỗi axit amin để tạo ra protein cuối cùng Tương tự như vậy, các gen biểu hiện và tạo ra các protein cần thiết cho cơ thể sống

3.1.1 Alen

Thông thường, gen có hai dạng thay thế được gọi là alen Do đó, alen là một biến thể của gen Nó có thể là biến thể trội hoặc biến thể lặn Ngoài hai alen, một số gen cũng có nhiều alen

Theo đó, mỗi alen chịu trách nhiệm tạo ra một kiểu hình Khi có hai alen trội, chúng ta gọi là trạng thái trội đồng hợp tử còn khi có hai alen lặn, ta gọi là trạng thái lặn đồng hợp tử Khả năng thứ ba là sự kết hợp của một alen trội và một alen lặn Đó là trạng thái dị hợp tử Hơn nữa, ở trạng thái trội dị hợp và đồng hợp tử, kiểu hình sẽ biểu hiện ra kiểu hình trội còn khi ở trạng thái lặn đồng hợp, kiểu hình sẽ biểu hiện tính trạng lặn

3.1.2 Sự khác biệt giữa gen và alen

Sự khác biệt chính giữa gen và alen là gen là một trình tự nucleotit cụ thể

mã hóa cho một loại protein cụ thể trong khi alen là một biến thể của gen hoặc là biến thể trội hoặc biến thể lặn Do đó, gen là đơn vị chức năng cơ bản của di truyền trong khi alen là dạng thay thế của gen Một gen có thể có hai alen Và, alen có thể là alen trội hoặc alen lặn

Tóm lại, bộ gen là nơi chứa thông tin di truyền của chúng ta dưới dạng gen Gen là một trình tự nucleotide chính xác chứa mã di truyền để tạo ra protein Có nhiều gen sắp xếp trong các nhiễm sắc thể Do đó, chúng có những vị trí cụ thể trong nhiễm sắc thể mà chúng ta có thể xác định được Hơn nữa, một gen bao gồm hai dạng thay thế Chúng là các alen Hai alen này đến từ các cặp bố mẹ tương ứng Trong số hai alen, một alen trội và một alen lặn Hầu hết, khi có alen trội thì luôn biểu hiện kiểu hình của mình trội hơn alen còn lại Do đó, điều này tóm tắt sự khác biệt giữa gen và alen

3.2 Kiểu hình

Kiểu hình là tập hợp tất cả những đặc điểm (thường gọi là tính trạng) có thể quan sát được của một sinh vật

3

Vì mỗi sinh vật có rất nhiều tính trạng, nên trong thực tế khi nói về kiểu hình của sinh vật thì người ta chỉ nói về một hoặc vài tính trạng của sinh vật đó đang được xét đến Ví dụ như khi nói về màu mắt của người, ta có thể nói anh X

có kiểu hình mắt đen, chị Y có kiểu hình mắt nâu, bà Z có kiểu hình mắt xanh,…

Kiểu hình là biểu hiện ra bên ngoài của kiểu gen Có thể bao gồm các đặc điểm hình thái học, đặc điểm phát triển, các tính chất sinh hóa hoặc sinh lý có thể đo đạc và kiểm nghiệm, hành vi v.v do kiểu gen chi phối cùng với tác động của môi trường Khi một tính trạng có nhiều biểu hiện ra ngoài rất khác nhau, nghĩa là kiểu hình rất phong phú, thì tính trạng đó có thể được gọi là loại tính trạng đa hình

Thuật ngữ "kiểu hình" do nhà di truyền học Đan Mạch là Wilhelm Johannsen đề xuất vào năm 1909 với nguyên từ là phenotype, hiện được sử dụng chính thức và phổ biến cho đến nay

Câu hỏi ôn tập:

1 Kiểu gen, kiểu hình?

2 Mối quan hệ giữa kiểu gen và kiểu hình?

4

CHƯƠNG 2

DI TRUYỀN HỌC MENDEL

MH17- 02 Giới thiệu:

Nội dung chương cung cấp các kiến thức về gen, lai đơn tính và qui luật thuần khiết, lai hai hay nhiều cặp tính trạng

Mục tiêu:

- Kiến thức: Biết được khái niệm về gen và các phương pháp lai

- Kỹ năng: Có kỹ năng trong việc thực hiện các phương pháp lai tạo

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Tự tin, có thái độ học tập đúng đắn; Rèn

luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ trong việc

1 Medel và quan niệm về gen

Vào năm 1865, G Mendel là người đầu tiên phát hiện ra các qui luật di truyền, nhưng không được công nhận Mãi đến năm 1900, Hugo de Vries (Hà lan), E.K Correns (Đức) và Tchermak (Áo) độc lập với nhau đã phát hiện lại các qui luật di truyền Mendel Năm 1900 đánh dấu sự ra đời của di truyền học và các qui luật Mendel trở thành các qui luật di truyền cơ bản.Năm 1902, W Bateson, L Cuenot chứng minh các qui luật di truyền Mendel trên đối tượng động vật Tiếp theo các hiện tượng tương tác gen được phát hiện và bổ sung thêm cho các qui luật di truyền Mendel

2 Lai đơn tính và quy luật giao tử thuần khiết

2.1 Qui luật tính trội và đồng nhất ở thế hệ F 1

Hiện tượng trội lặn được Mendel phát hiện khi tiến hành các công thức lai

đầu tiên trên đậu Hà lan (Pisum sativum) Ông đưa ra khái niệm dòng thuần,

dòng bố mẹ trước khi đem lai có các tính trạng khác nhau (tương phản), ký hiệu thế hệ xuất phát (bố mẹ) là P (parent), các thế hệ kế tiếp là thế hệ con cháu (filia)

và ký hiệu là F

Khi cho lai cá thể bố mẹ (P) có các tính trạng tương phản, Mendel nhận thấy chỉ có một tính trạng xuất hiện ở thế hệ F1 và ông gọi đó là tính trạng trội (dominant character), còn tính trạng không xuất hiện là tính trạng lặn (recessive character) Kết luận này được Correns phát hiện lại và được phát biểu như sau:

khi cho lai hai cá thể thuần chủng khác nhau vềmột cặp tính trạng tương phản, các cá thể F 1 có kiểu hình đồng nhất của tính trạng trội