Công nghệ sinh học trong cải tiến giống động vật (NLU)

Báo cáo môn di truyền phân tử

CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG

CẢI TIẾN GIỐNG ĐỘNG VẬT

DI TRUYỀN PHÂN TỬ

Phương

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA KHOA HỌC SINH HỌC

1

TPHCM, ngày 12 tháng 10 năm 2022

Nội dung

0 Đặt vấn đề

1 Khái niệm và vai trò

2 Các kỹ thuật tạo giống

3 Lai đa dòng

4 Tạo dòng bằng phương pháp chọn lọc di truyền

5 Chỉnh gene

6 Tạo dòng đơn tính

7 Thành tựu

3

Phần 0:

Đặt vấn đề

4

Mục tiêu cải thiện

5

- Chọn, tạo giống động vật là việc áp dụng các nguyên tắc di truyền để cải thiện giống vật nuôi.

=> Nhằm cải thiện động vật bằng cách thay đổi khả năng di truyền

các đặc điểm quan trọng của chúng.

Ứng dụng

6

- Chọn tạo giống vật nuôi có năng suất cao, chất

lượng tốt

- Tạo các động vật hoặc tế bào – mô động vật có

phẩm chất di truyền đặc biệt phục vụ công nghiệp dược phẩm và y – sinh học hiện đại

- Xây dựng ngân hàng gen vật nuôi, thuỷ sản, động vật đặc hữu, hoang dã nhằm mục đích bảo tồn đa

dạng sinh học và phát huy giá trị nguồn gen bản địa tại Việt Nam

Phương pháp thực hiện

7

- Tạo giống thuần dựa trên nguồn biến dị tổ hợp

- Tạo giống bằng công nghệ tế bào

- Tạo giống bằng công nghệ gen

Phần 1:

Khái niệm và vai trò

8

1) Khái niệm chung về công nghệ

sinh học

Ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp, khoa học thực phẩm và dược phẩm Trong nông nghiệp, tạo ra những giống vật nuôi,

- Bảo tồn môi trường và động vật.

- Cung cấp các công cụ mới để

cải thiện sức khỏe con người và

sức khỏe và phúc lợi động vật

và tăng năng suất chăn nuôi.

- Cải thiện và bảo tồn giống vật

2) Vai trò:

- Dược phẩm do động vật sản xuất (AMP) biến động vật công nghệ sinh học thành “nhà

máy” để sản xuất protein điều trị trong sữa, trứng và máu của chúng, có thể được sử dụng

trong quá trình phát triển dược phẩm sinh học.

con khỏe hơn.

Khái niệm và vai trò

1 1

Phần 2:

Các kỹ thuật tạo dòng

1 2

Bước 1: Tạo ra các dòng thuần chủng khác nhau rồi cho lai giống.

Áp dụng phương pháp nuôi cấy mô hoặc tế bào trong môi trường dinh dưỡng nhân tạo để tạo ra những mô, cơ quan hay cơ thể

hoàn chỉnh mang đặc tính của cơ thể cho mô, tế bào.

Bước 1: Tách các tế bào từ cơ thể động vật.

Bước 2: Nuôi cấy tế bào trong môi trường nhân tạo để hình thành

mô sẹo.

Bước 3: Dùng hoocmon sinh trưởng kích thích mô sẹo phân hóa thành các cơ quan hoặc tạo thành cơ thể hoàn chỉnh.

Nhân bản vô tính ở động vật được nhân bản từ tế bào xôma,

không cần có sự tham gia của nhân tế bào sinh dục, chỉ cần tế bào chất của noãn bào.

=> Áp dụng công nghệ tế bào trong sản xuất vật nuôi chủ yếu là hình thức cấy truyền phôi và nhân bản vô tính.

3 Tạo giống bằng công

nghệ gen

- Tạo giống bằng công nghệ gen là một quy trình công nghệ dùng để tạo ra

những tế bào hoặc sinh vật có gen bị biến đổi hoặc có thêm gen mới, từ đó tạo

ra cơ thể với những đặc điểm mới

- Kỹ thuật tạo ADN tái tổ hợp là chuyển một đoạn ADN từ tế bào cho sang tế

bào nhận bằng nhiều cách khác nhau

Các kỹ thuật tạo dòng

1 5

Các kỹ thuật tạo dòng

B1: Tách chiết thể truyền và gen cần chuyển ra

khỏi tế bào

B2: Tạo ADN tái tổ hợp

B3: Đưa ADN tái tổ hợp vào tế bào nhân

B4: Phân lập dòng tế bào chứa ADN tái tổ hợp

1 6

3 Tạo giống bằng công nghệ gen

Quy trình tạo ADN tái tổ hợp:

1 7

Phần 3:

Lai đa dòng

1 8

Lai Đa Dòng

-Mục đích là tạo ra con lai (hoặc giống mới) sản xuất sữa và thịt có hiệu quả trong điều kiện nuôi dưỡng và môi trường của địa phương

- Các phương pháp lai tạo phổ biến:

+Lai kinh tế (lai cố định) + Lai tạo giống + Lai xa

+Lai tạo có hệ thống + Lai tế bào sinh

dưỡng

1 9

Lai đa dòng

1 Lai kinh tế (vì mục đích

kinh tế)

2 0

- Lai cải tạo (còn gọi là lai cấp tiến): Một giống

bò căn bản xấu, chỉ có một vài tính trạng tốt cần được giữ lại, cần phải cải tạo giống bò đó, bằng cách dùng bò đực của giống đó lai với bò đực

của giống tốt Con lai tiếp tục phối với đực của giống tốt đến khi đạt mục tiêu thì dừng lại

Lai đa dòng

2 2

- Lai cải tiến: Một giống căn bản là tốt chỉ còn một vài đặc điểm xấu cần khắc phục, cần cải tiến Dùng cái đó lai với đực giống có đặc điểm tốt Con lai tạo ra cho lai lại với đực giống cũ (đực đi cải tiến chỉ sử dụng 1 lần)

2 Lai tạo giống (mục đích tạo giống

mới)

Ví dụ: Vùng nhiệt đới nóng không muốn con lai có tỷ lệ máu bò ôn đới

cao thì con lai F1 cho phối lại với đực địa phương.

2 3

- Ở động vật, do cấu tạo cơ quan sinh sản khác nhau, tập tính sinh sản khác nhau mà chúng không giao

phối với nhau.

- Khó khăn lớn nhất là về mặt di truyền ở nhiều mức độ:

+ Hai loài khác nhau, có bộ NST khác nhau nên không thể

kết hợp được với nhau trong thụ tinh.

+ Hoặc thụ tinh thì hợp tử không sống

+ Hoặc sống thì bất thụ.

Lai đa dòng

4 Lai xa

2 4

a.Những khó khăn khi

lai xa

- Là phép lai giữa hai dạng thuộc các loài( hoặc chi, họ)

khác nhau

- Dùng biện pháp đa bội hóa làm cho trong tế bào

có chứa các cặp NST tương đồng, tạo thuận lợi cho quá trình giảm phân hình thành giao tử nên thể tứ bội hữu thụ

- Cơ thể chứa 2 bộ NST của hai loài khác nhau được gọi là thể song nhị bội

- Lai xa kết hợp đa bội hóa tạo ra nhiều giống mới

có giá trị: Lúa mì, khoai tây đa bội cho năng suất

cao

2 6

- Khi nuôi tế bào của 2 loài khác nhau trong một môi

trường, người ta nhận thấy có sự kết hợp ngẫu nhiên

giữa hai loại tế bào tạo tế bào lai.

- Dùng hoocmon sinh trưởng kích thích tế bào lai có thể phát triển thành cơ thể mới.

- Tế bào động vật cũng có sự kết hợp này nhưng không sống.

- Để tăng tỉ lệ kết hợp, người ta dùng 1 trong 3 cách xúc tác:

+ Virus Xende + Polietilen glicol + Xung điện

Lai đa dòng

5 Lai tế bào sinh dưỡng

Phần 4:

Tạo dòng bằng phương pháp chọn lọc di truyền

2 7

Tạo dòng vật nuôi bằng phương pháp chọn lọc di truyền là thuần hóa chuyển đổi môi

trường sống của sinh vật dần qua các thế

hệ để sinh vật thích nghi với môi trường

sống mới Nhờ đó giúp đa dạng hóa môi

trường sống của vật nuôi.

Tạo dòng bằng phương pháp chọn lọc di truyền

2 8

VD: Dự án PANGAGEN của ĐH Cần Thơ (2017-2022)

Tạo dòng bằng phương pháp chọn lọc di truyền

Cho 30 cá đực và 30 cá cái sinh sản chéo tạo 900

cá thể G1Thế hệ Môi trường sốngG1 mới sinh Độ mặn 10/1000

G1 1 năm tuổi Độ mặn 5/1000

Áp dụng tương tự đến độ mặn 15/1000 đến 20/1000

2 9

Phần 5:

Chỉnh gene

3 0

Chỉnh sửa bộ gene là một loại kỹ thuật di truyền trong đó DNA được chèn, xóa, sửa đổi hoặc thay thế trong bộ gene của một sinh vật sống.

Chỉnh gene

3 1

1) So sánh chỉnh gen và chuyển

gene

+ Non-GMO là sinh vật không biến đổi gene

+ GMO là sinh vật biến đổi gene

=> So với phương thức GMO thì thực phẩm sản xuất theo phương thức Non- GMO luôn có ít nguy cơ gây hại cho sức khỏe hơn.

Chỉnh gene

3 2

3 3

3 4

2) Công nghệ CRIPSPR/Cas 9 Chỉnh gene

- Chỉnh sửa gen lựa chọn giới tính cho động vật để giảm sát sinh để ngăn chặn việc giết mổ hàng triệu con gà con đực ở Anh vô tội bị tiêu hủy chỉ vì chúng không biết đẻ trứng.

=> Kết quả là ngăn không cho phôi tiến triển ngay từ giai đoạn rất sớm với khoảng 16 đến 32 tế bào.

3 5

3 6

Phần 6:

Tạo dòng đơn tính

3 7

- Là cơ sở nền tảng của sự tồn tại, tiến hóa của loài và là một chỉ tiêu xác định:

+ Năng xuất + Chất lượng sản phẩm + Nguồn tài nguyên hao tổn: Thức ăn, thuốc…

+ Chi phí đầu tư: Cơ sở hạ tầng, máy móc cho sản xuất.

=> Giúp tối đa hóa hiệu quả kinh tế cho người nuôi.

=> Tạo sản phẩm ngày càng hoàn thiện (ngon, tốt, rẻ…) nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống

Tạo dòng đơn tính

3 8

1 Tạo tôm cái giả bằng phương pháp vi phẫu

- Phẫu thuật nhằm loại bỏ hoàn toàn tuyến đực trước khi

tôm biệt hóa giới tính (10-25 ngày tuổi) -> Chuyển con

đực thành con cái có khả năng sinh sản (Vì loài giáp xác ở

giai đoạn chưa trưởng thành thì sự biệt hóa giới tính chưa

xác định).

- Tôm đực (ZZ), tôm cái (ZW) -> Tôm cái giả (ZZ) lai với

tôm đực thường cho đời con toàn tôm đực.

- Kết quả: Tỉ lệ chuyển giới tính đạt khoảng 17-34%.

- Hạn chế: Tốn thời gian, kỹ thuật chuyên môn cao, ương

nuôi sau vi phẫu khá dài (trên 2 tháng), nhiều rủi ro,…

2 Tiêm iRNA (gây lặn gene) để biệt hóa giới tính

- Ở tôm càng xanh, gen IAG (IAG: insulin-like androgenic gland)

(gen mã hóa hormone Mr-IAG ở tuyến Androgen) quyết

định đến sự phát triển và biệt hóa tôm con thành tôm đực

- Androgens là hormone nội tiết tố nam -> kích thích tố

sinh dục ở nam giới, tạo sự nam tính

=> Bất hoạt gen IAG bằng sự can thiệp của RNAi -> ngăn cản hoạt động của tuyến Androgen-> tôm càng xanh

mang kiểu gen đực sẽ chuyển thành con cái giả.

Tôm càng xanh đực có tốc độ tăng trưởng và kích

thước lớn hơn rất nhiều so với tôm cái 4

0

2 Tiêm iRNA (gây lặn gene) để biệt hóa giới tính

-Từ trình tự gen IAG có thể tổng hợp được sợi đôi RNA (double

strand-RNA) của gen này Sau đó, ds-RNA được tiêm vào cơ thể

tôm Sợi đôi ds-RNA sau khi được tiêm vào tế bào chất, bị enzyme

Dicer cắt thành những sợi đôi ngắn hơn (siRNA) Tiếp đó siRNA tách

làm 2 sợi đơn gồm 1 sợi bị phân hủy và sợi còn lại (gọi là sợi dẫn)

kết hợp với AGO protein tạo thành phức hợp RISC RISC sẽ bắt cặp

với mRNA của gen Mr-IAG trong cơ thể làm cho mRNA không thể

dịch mã thành protein (hormon tuyến đực) Gen IAG bị vô hiệu hóa.

- AGO protein: Đóng vai trò trung tâm trong các quá trình làm im

lặng RNA, là thành phần thiết yếu của RISC.

- RISC (RNA-induced silencing complex): Là một phức hợp đa

protein, có chức năng làm im lặng gen thông qua nhiều con đường

2 Tiêm iRNA (gây lặn gene) để biệt hóa giới tính

- Kết quả: Tỷ lệ thành công hơn 93%.

- Ảnh hưởng: Sợi đôi dsRNA lạ trong cơ thể tôm

sẽ bị loại bỏ hoàn toàn sau 7 ngày Gen Mr-IAG

sau khi tiêm chỉ bị vô hiệu hóa tạm thời Tôm cái giả và cả đàn tôm toàn đực đời con đều phát

triển và sinh sản bình thường, không có di chứng

gì về sau.

Tôm càng xanh đực có tốc độ tăng trưởng và kích

thước lớn hơn rất nhiều so với tôm cái 4

2

Phần 7:

Thành tựu

4 4

Thành tựu

1 Nghiên cứu, ứng dụng các giống bò sữa,

bò thịt

- Các tổ hợp lai hướng sữa giữa bò Vàng lai Brahman với HF

và Jersey được tạo ra cho năng suất sữa cao, thích nghi tốt

với điều kiện khí hậu nóng ẩm của Việt Nam đã được nghiên

cứu và áp dụng đại trà trong sản xuất

- Tại Hà Nội và một số địa phương đã bước đầu ứng dụng

thành công con lai BBB và bò lai Zebu để sản xuất bò thịt

năng suất cao

- Ứng dụng thành công kỹ thuật cấy truyền phôi phân ly

giới tính, thụ tinh trong ống nghiệm, cắt phôi để từ 1 phôi

tạo ra 2 phôi

Bê lai F1 BBB

4 5

Thành tựu

2 Nghiên cứu, ứng dụng các giống dê, cừu

- Dê chuyên sữa Saanen được nuôi thích nghi và nhân thuần cho năng suất sữa trung bình 2,8-3,2 lít/ngày Sau nhiều

năm chọn lọc và nhân thuần, các nhà khoa học trong nước

đã đưa ra thị trường 2 giống cừu Suffort và Dopper có năng suất cao hơn giống cừu Phan Rang, đồng thời cũng tạo ra tổ hợp lai giữa cừu Phan Rang và cừu nhập nội phục vụ chăn nuôi tại các tỉnh Nam Trung Bộ

Dê chuyên sữa Saanen 4

6

Thành tựu

3 Viện Chăn nuôi chăm sóc lợn ỉ

nhân bản

Cán bộ Viện Chăn nuôi chăm sóc lợn ỉ nhân bản

- Viện Chăn nuôi (Bộ Nông nghiệp và Phát

triển nông thôn) mới đây đã công bố kết quả

nghiên cứu, ứng dụng đề tài nhân bản thành

công lợn ỉ bằng kỹ thuật cấy chuyển nhân tế

bào soma mô tai

4 7

Làm khái niệm và vai

trò

Làm lai đa dòng

Làm các kỹ thuật tạo giống

4 8

Tài liệu tham khảo

1 vnhoctap (2021, October 23) Tạo giống động vật - VnHocTap.com VnHocTap.Com vat/

https://vnhoctap.com/tao-giong-dong-2 About farm animal breeding - Farm Animal Breeding & Reproduction TP (n.d.) Farm Animal Breeding & Reproduction TP Retrieved September 24, 2022, from https://www.fabretp.eu/about-farm-animal-breeding.html

3 Các phương thức lai giống và cách xác định tỷ lệ máu lai (n.d.) DairyVietnam: Chia Sẻ Kiến Thức Cho Các Hộ Gia Đình

Chăn Nuôi Bò Sữa Retrieved September 24, 2022, from

7 Thành tựu mới của ngành chăn nuôi (2021, March 20) Báo Nhân Dân Điện Tử; Báo Nhân Dân điện tử

https://nhandan.vn/thanh-tuu-moi-cua-nganh-chan-nuoi-post639126.html

4 9

THANK YOU FOR

LISTENING!

Don't hesitate to ask any

questions!

5 0