Mối quan hệ giữa kiểu gene, môi trường và kiểu hình SVIP

I. TƯƠNG TÁC GIỮA KIỂU GENE VÀ MÔI TRƯỜNG

Môi trường có thể tương tác với kiểu gene và từ đó ảnh hưởng đến sự biểu hiện thành kiểu hình.

- Ảnh hưởng của môi trường đến các tính trạng đơn gene:

+ Đa số không bị ảnh hưởng → một kiểu gene cho ra một kiểu hình.

+ Một số vẫn chịu ảnh hưởng → một kiểu gene có thể có nhiều kiểu hình khác nhau tùy vào điều kiện môi trường.

Ví dụ: Một con thỏ Himalaya có lông màu trắng ở các phần cơ thể ấm nóng, lông màu đen sẫm ở các phần cơ thể lạnh hơn như chân, đuôi, tai,... Nếu phần thân cơ thể bị lạnh thì lông tại vùng đó sẽ chuyển sang màu đen.

- Ảnh hưởng của môi trường đến các tính trạng đa gene:

+ Tính trạng đa gene: Do nhiều gene chi phối → thường là các tính trạng số lượng (khối lượng, chiều cao, sản lượng, năng suất hạt,...).

+ Chịu ảnh hưởng lớn từ môi trường, có mức biến dị cao → một kiểu gene sẽ có nhiều kiểu hình khác nhau tùy vào điều kiện môi trường.

Thường biến là sự biến đổi kiểu hình của cùng một kiểu gene trong các điều kiện môi trường khác nhau.

- Thường biến không di truyền được.

- Thường biến cho thấy khả năng biến đổi và thích nghi của sinh vật trước những thay đổi có tính ngắn hạn/theo chu kỳ của môi trường.

Ví dụ: Khả năng đổi màu cơ thể của tắc kè đồng màu với màu nền môi trường.

II. MỨC PHẢN ỨNG

1. Khái niệm

Trong các điều kiện môi trường khác nhau, một kiểu gene có thể cho ra nhiều kiểu hình khác nhau → tập hợp các kiểu hình đó là mức phản ứng của kiểu gene. 

- Mức phản ứng cho biết ảnh hưởng của môi trường lên kiểu hình sinh vật.

- Cách xác định mức phản ứng của sinh vật với một yếu tố môi trường (nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm,...):

+ Chọn các cá thể có cùng kiểu gene.

+ Nuôi, trồng các cá thể trong các điều kiện môi trường khác nhau về yếu tố đó.

+ Theo dõi và ghi nhận sự thay đổi kiểu hình.

+ Xác định mức phản ứng.

- Có thể lập biểu đồ biểu diễn mối quan hệ giữa sự thay đổi môi trường và sự biến đổi kiểu hình.

Ví dụ: Số lượng mắt đơn cấu thành mắt kép ở ruồi giấm Drosophila melanogaster chịu ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường.

→ Cách xác định mức phản ứng: Cho trứng đã thụ tinh phát triển trong các nhiệt độ khác nhau và đếm số lượng mắt đơn.

2. Bản chất di truyền của mức phản ứng

Sự di truyền tính trạng có bản chất là di truyền mức phản ứng của kiểu gene với môi trường.

- Kiểu gene mang thông tin di truyền: Từ DNA → RNA → protein. Protein thực hiện chức năng và biểu hiện thành kiểu hình.

- Kiểu gene quy định kiểu hình từ đó quy định mức phản ứng. → Mức phản ứng được di truyền qua các thế hệ thông qua sự di truyền kiểu gene.

Ví dụ: Hoa cẩm tú cầu có mức phản ứng liên quan đến màu sắc hoa khi được trồng ở đất có pH khác nhau.

+ pH từ 4,5 đến 5,0 → hoa màu xanh.

+ pH bằng 6,5 → hoa màu hồng và đỏ.

+ pH > 7,0 → hoa màu tím.

Hoa cẩm tú cầu trồng trên đất có pH = 6,5 (bên trái) và trên đất có pH > 7 (bên phải) ​

III. ỨNG DỤNG THỰC TIỄN CỦA THƯỜNG BIẾN VÀ MỨC PHẢN ỨNG

Hiểu biết về thường biến và bản chất di truyền của mức phản ứng có ý nghĩa quan trọng đối với nhiều lĩnh vực trong sản xuất, đời sống.

- Thường biến được áp dụng trong chăn nuôi, trồng trọt để đạt được năng suất tối đa:

+ Áp dụng đúng quy trình kỹ thuật → tăng năng suất, tăng chất lượng sản phẩm của cùng một loại giống cây trồng/vật nuôi.

+ Thay đổi yếu tố môi trường (chế độ dinh dưỡng, chăm sóc y tế,...) để tác động lên sự biểu hiện kiểu hình của kiểu gene gây bệnh.

Ví dụ: Xây dựng khẩu phần ăn hạn chế thực phẩm chứa phenylalanine để giảm thiểu triệu chứng của bệnh phenylketon niệu do đột biến gene tổng hợp enzyme chuyển hóa amino acid phenylalanine.

- Mức phản ứng được áp dụng trong việc đánh giá khả năng di truyền của những biến dị ở sinh vật và được ứng dụng trong công tác tạo giống.

- Lựa chọn giống cây trồng, vật nuôi cần dựa vào đặc điểm di truyền (kiểu gene) để phù hợp với nhu cầu.

- Áp dụng kĩ thuật chăn nuôi, trồng trọt phù hợp với đặc điểm di truyền của giống để đạt hiệu quả cao và tránh lãng phí.