Chọn giống là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

Chọn giống là quá trình cải thiện hoặc tạo ra giống mới có đặc tính di truyền mong muốn thông qua lai tạo, chọn lọc hoặc công nghệ sinh học hiện đại. Đây là công cụ thiết yếu trong nông nghiệp và chăn nuôi nhằm nâng cao năng suất, chất lượng và khả năng thích ứng của sinh vật với môi trường.

Định nghĩa chọn giống

Chọn giống (breeding hoặc selection) là quá trình có mục tiêu nhằm phát triển các đặc tính di truyền mong muốn ở động, thực vật hoặc vi sinh vật, thông qua lai tạo hoặc chọn lọc tự nhiên. Quá trình này được áp dụng để cải thiện tính trạng như năng suất, chất lượng, khả năng kháng bệnh, sức chống chịu môi trường, hoặc các tính trạng sản xuất chuyên biệt.

Trong thực tiễn, chọn giống có thể tiến hành bằng phương pháp truyền thống (chọn lọc qua các thế hệ) hoặc ứng dụng kỹ thuật hiện đại như chọn lọc phân tử, chọn lọc bộ gen, và chỉnh sửa gen. Mục tiêu lâu dài là tạo ra giống ổn định, đem lại lợi ích kinh tế – xã hội – môi trường.

Lịch sử phát triển chọn giống

Thuật chọn giống xuất hiện từ khi con người thuần hóa động thực vật để sử dụng, đã có từ hàng ngàn năm trước. Ví dụ, giống lúa, ngô, lúa mì hay gia súc đã được chọn lọc thông qua phương pháp “thử và chọn” dựa trên đặc tính mong muốn.

Khoa học chọn giống bước sang giai đoạn hiện đại từ thế kỷ XIX khi Gregor Mendel thiết lập các quy luật di truyền. Kết quả nghiên cứu này tạo nền tảng cho chọn giống theo kiểu định hướng dựa trên gen đã xác định.

Trong thế kỷ XX, công nghệ phân tử xuất hiện, mở đường cho chọn giống bằng chỉ thị DNA, chuyển gen, và gần đây nhất là công cụ chỉnh sửa gen CRISPR-Cas9, giúp tiến trình chọn giống trở nên nhanh hơn, chính xác hơn và hiệu quả cao hơn nhiều lần so với trước đây.

Các phương pháp chọn giống truyền thống

Các phương pháp truyền thống sử dụng kỹ thuật lai tạo và chọn lọc quan sát thế hệ sau, thích hợp với cây trồng hoặc vật nuôi nhưng tốn nhiều thế hệ và phụ thuộc điều kiện ngoại cảnh. Những phương pháp phổ biến bao gồm:

  • Mass selection: chọn ngẫu nhiên từ quần thể thế hệ F₂ trở đi.
  • Pedigree selection: theo dòng phả hệ, lưu giữ bản ghi đặc tính từng cá thể.
  • Lai dòng thuần (inbred line): dùng trong giống lai F₁ để tạo đồng nhất di truyền.
  • Lai xa và đa bội hóa: mở rộng nguồn gen từ loài hoang dã hoặc loài tương tự.

Mặc dù ít tốn chi phí công nghệ, phương pháp truyền thống đòi hỏi thời gian dài, nguồn tài nguyên rộng và hiệu quả phụ thuộc vào sự biến động môi trường tự nhiên.

Các kỹ thuật chọn giống hiện đại

Công nghệ di truyền đã thúc đẩy chọn giống tiến hóa. Các kỹ thuật hiện đại đang được áp dụng rộng khắp bao gồm:

  • MAS (Marker-Assisted Selection): dùng dấu hiệu phân tử (SNP, SSR) liên kết với gen mục tiêu.
  • Genomic Selection (GS): sử dụng dữ liệu bộ gen toàn diện để dự đoán giá trị di truyền.
  • CRISPR-Cas9: chỉnh sửa gen trực tiếp để tạo hoặc loại bỏ đặc tính mong muốn.
  • Nuôi cấy mô & chuyển gen: tái sinh cây hoặc vật nuôi từ tế bào đã được điều chỉnh.

Ưu điểm của các kỹ thuật hiện đại là rút ngắn thời gian chọn giống đáng kể, tăng độ chính xác và khả năng chọn lọc tính trạng khó phân biệt qua biểu hiện ngắn hạn. Đồng thời, có thể tổ chức chọn giống quy mô lớn với độ đồng nhất cao.

Bảng tóm tắt so sánh điểm nổi bật giữa hai nhóm phương pháp:

Phương pháp Thời gian Chi phí Độ chính xác
Truyền thống Many generations Thấp–Trung bình Trung bình
Hiện đại (MAS, GS, CRISPR) Ít thế hệ Trung bình–Cao Cao

Ứng dụng trong nông nghiệp và chăn nuôi

Chọn giống được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất nông nghiệp và chăn nuôi nhằm tạo ra giống có năng suất cao, chất lượng tốt, và thích ứng với biến đổi khí hậu. Các chương trình chọn giống cây trồng như lúa (IR64, ST25), ngô (NK4300, CP999), đậu nành, mía, cà phê... đã cải thiện đáng kể sản lượng và khả năng chống chịu sâu bệnh tại nhiều nước đang phát triển.

Trong chăn nuôi, chọn giống giúp nâng cao tốc độ sinh trưởng, khả năng sinh sản, năng suất sữa hoặc thịt, và cải thiện kháng thể tự nhiên của vật nuôi. Một số giống bò sữa (Holstein Friesian), lợn (Landrace, Yorkshire), gà (Lương Phượng, Ross 308) là kết quả của chương trình chọn giống quy mô toàn cầu.

Các tiêu chí được ưu tiên trong chọn giống nông nghiệp và chăn nuôi thường bao gồm:

  • Tốc độ tăng trưởng
  • Tỷ lệ chuyển hóa thức ăn
  • Khả năng kháng bệnh phổ biến (ví dụ: đạo ôn ở lúa, PRRS ở heo)
  • Chất lượng sản phẩm (hàm lượng protein, vitamin, hương vị...)

Vai trò của công nghệ sinh học trong chọn giống

Công nghệ sinh học là lực đẩy chủ lực cho ngành chọn giống hiện đại. Với việc ứng dụng các công cụ như PCR, giải trình tự gen (Next-generation sequencing), chỉnh sửa gen (CRISPR-Cas9), các nhà nghiên cứu có thể theo dõi chính xác vị trí gen liên quan đến tính trạng mục tiêu.

Phân tích liên kết gen (linkage mapping) và liên kết hiệp hội toàn bộ bộ gen (GWAS) là hai phương pháp chủ yếu để xác định vùng gen kiểm soát các đặc tính di truyền. Các chỉ thị phân tử (marker) sau đó được sử dụng để chọn lọc nhanh những cá thể mang đặc điểm mong muốn trong quần thể lai.

Một số nền tảng quốc tế hỗ trợ dữ liệu và công cụ phân tích:

  • EMBL-EBI – Ngân hàng dữ liệu sinh học Châu Âu
  • NCBI – Cổng thông tin di truyền Hoa Kỳ
  • IRRI – Viện nghiên cứu lúa quốc tế

Hiệu quả kinh tế và xã hội của chọn giống

Chọn giống giúp giảm chi phí sản xuất, tăng lợi nhuận và cải thiện chuỗi giá trị nông nghiệp – thực phẩm. Ở cấp độ quốc gia, chọn giống đóng vai trò quan trọng trong đảm bảo an ninh lương thực và giảm phụ thuộc vào nhập khẩu giống từ nước ngoài.

Việc thương mại hóa giống lai F1, giống chuyển gen và giống chọn lọc giúp hình thành ngành công nghiệp giống trị giá hàng tỷ USD mỗi năm. Đối với nông dân nhỏ lẻ, tiếp cận giống cải tiến góp phần nâng cao thu nhập, giảm rủi ro mùa vụ và tăng khả năng chống chịu thiên tai.

Theo FAO, ước tính hiệu suất lúa có thể tăng từ 10–30% nếu sử dụng giống chọn lọc hiện đại. Tại Việt Nam, giống lúa ST25 được phát triển từ chọn giống nhiều năm đã đoạt giải "gạo ngon nhất thế giới 2019" và hiện là giống chủ lực tại ĐBSCL.

Rủi ro và tranh cãi trong chọn giống hiện đại

Mặc dù hiệu quả, nhưng chọn giống hiện đại cũng đặt ra nhiều thách thức. Việc sử dụng giống lai đồng nhất có thể làm giảm đa dạng sinh học, tăng rủi ro khi có dịch bệnh mới. Chọn giống quá mức có thể gây ra các bất lợi như thoái hóa giống hoặc tích lũy tính trạng bất lợi.

Đối với giống biến đổi gen (GMO), nhiều quốc gia và tổ chức bày tỏ lo ngại về ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng, hệ sinh thái và quyền sở hữu trí tuệ. Một số nghiên cứu cho rằng cần có thêm dữ liệu theo dõi dài hạn trước khi đưa giống GMO ra thị trường đại trà.

Các hướng dẫn quản lý an toàn sinh học được ban hành bởi:

Xu hướng phát triển và triển vọng

Tương lai của chọn giống tập trung vào "chọn giống chính xác" (precision breeding), kết hợp dữ liệu lớn (big data), học máy (machine learning), và cảm biến từ xa (remote phenotyping). Các mô hình dự đoán genotype-to-phenotype đang dần được tích hợp vào quy trình chọn giống hiện đại.

Các công nghệ được kỳ vọng sẽ chi phối chọn giống thế hệ tiếp theo:

  • Deep learning để phân tích hình ảnh cây trồng
  • Blockchain trong truy xuất nguồn gốc giống
  • CRISPR cho phép "thiết kế giống" theo yêu cầu thị trường
Chọn giống không chỉ hướng tới năng suất mà còn hướng tới sự bền vững: giảm phát thải, thích ứng khí hậu, và thân thiện với hệ sinh thái.

Tài liệu tham khảo

  1. FAO. Genetic Resources and Biosafety. https://www.fao.org/genetic-resources/en
  2. OECD. Agricultural Biotechnology. https://www.oecd.org/agriculture/topics/agricultural-biotechnology
  3. NCBI. Plant Genome Database. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/plant/
  4. EMBL-EBI. Genomics Resources. https://www.ebi.ac.uk
  5. IRRI. Rice Breeding Research. https://www.irri.org/rice-breeding
  6. Cartagena Protocol on Biosafety. https://www.cbd.int/biosafety/

Các bài báo, nghiên cứu, công bố khoa học về chủ đề chọn giống:

Tạo ra nhanh chóng các tế bào giống hepatocyte trưởng thành từ tế bào gốc đa năng cảm ứng của người bằng một quy trình ba bước hiệu quả Dịch bởi AI
Hepatology - Tập 55 Số 4 - Trang 1193-1203 - 2012
Tóm tắt Ghép gan là phương pháp điều trị duy nhất có hiệu quả cho xơ gan giai đoạn cuối và suy gan cấp tính, nhưng sự thiếu hụt gan người hiến tặng là một trở ngại lớn cho việc ghép gan. Gần đây, các tế bào gốc đa năng cảm ứng (iPSCs) được tạo ra từ việc lập trình lại các nguyên bào sợi somatic, đã được chứ...... hiện toàn bộ
Độ chính xác của giá trị chọn giống gen trong bò thịt American Angus sử dụng phân cụm K-means cho xác thực chéo Dịch bởi AI
Springer Science and Business Media LLC - - 2011
Tóm tắt Đặt vấn đề Chọn giống gen là một công nghệ mới phát triển đang bắt đầu cách mạng hóa việc chăn nuôi động vật. Mục tiêu của nghiên cứu này là ước tính ảnh hưởng của dấu hiệu gen để xây dựng các phương trình dự đoán cho giá trị gen trực tiếp cho 16 tính trạng được ghi nhận thường xuyên ở bò...... hiện toàn bộ
#genomic selection #beef cattle #genetic correlation #K-means clustering #direct genomic values
Sử dụng và trao đổi tài nguyên di truyền trong nuôi trồng động vật thân mềm Dịch bởi AI
Reviews in Aquaculture - Tập 1 Số 3-4 - Trang 251-259 - 2009
Tóm tắtĐộng vật thân mềm là một trong những loài nuôi trồng chủ lực trên toàn cầu. Nuôi trồng động vật thân mềm chiếm khoảng 27% tổng sản lượng nuôi trồng thủy sản thế giới. Việc sử dụng và trao đổi tài nguyên di truyền đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của nuôi trồng động vật thân mềm. Việc giới thiệu và sử dụng các loài không bản địa đã có ảnh hưởng lớn...... hiện toàn bộ
#nuôi trồng động vật thân mềm #tài nguyên di truyền #hàu #ngao #cải thiện gen #chọn giống
Lựa chọn gen cho giống thuần nhằm cải thiện hiệu suất giống lai Dịch bởi AI
Springer Science and Business Media LLC - - 2009
Tóm tắt Thông tin bối cảnh Một trong những hạn chế chính của nhiều chương trình chọn giống gia súc là việc lựa chọn chỉ diễn ra trên các giống thuần ở những môi trường có sức khỏe cao, nhưng mục tiêu là cải thiện hiệu suất của giống lai dưới điều kiện thực địa. Lựa chọn gen (GS) sử dụng genotypin...... hiện toàn bộ
#Lựa chọn gen #giống thuần #giống lai #SNP #hiệu suất #di truyền
Xác định các protein liên quan đến tính chất chống viêm của Propionibacterium freudenreichii thông qua nghiên cứu đa dòng giống Dịch bởi AI
Scientific Reports - Tập 7 Số 1
Tóm tắtPropionibacterium freudenreichii, một chủng khởi đầu từ sữa, có thể đạt mật độ gần 109 vi khuẩn propion vào thời điểm tiêu thụ trong phô mai kiểu Thụy Sĩ. Ngoài việc được tiêu thụ như một loại probiotic, vi khuẩn này thể hiện các đặc tính chống viêm phụ thuộc vào dòng giống nhờ vào các protein bề mặt có khả năn...... hiện toàn bộ
Cải thiện đồng thời và phân tích di truyền năng suất hạt và các thuộc tính liên quan trong một giống bố mẹ nền của lúa lai (Oryza sativa L.) sử dụng phương pháp giao thoa chọn lọc Dịch bởi AI
Molecular Breeding - Tập 31 - Trang 181-194 - 2012
Ba quần thể với tổng cộng 125 dòng giao thoa BC2F3:4 (ILs) được chọn vì năng suất cao từ ba quần thể BC2F2 đã được sử dụng để phân tích di truyền năng suất lúa và các thuộc tính liên quan. Việc thử nghiệm con lai trong điều kiện pheno được lặp lại tại hai môi trường khác nhau và genotyp với 140 dấu hiệu đoạn lặp đơn hình polymorphic đã cho phép xác định 21 ILs triển vọng có năng suất cao hơn đáng ...... hiện toàn bộ
#Năng suất lúa #thuộc tính di truyền #dòng giao thoa #chọn lọc #QTL
TUYỂN CHỌN MỘT SỐ GIỐNG CỎ LÀM THỨC ĂN CHO TRÂU, BÒ TẠI TỈNH SƠN LA
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC TÂY BẮC - Tập 0 Số 12 - Trang 130-137 - 2019
Tóm tắt: Thí nghiệm được tiến hành từ tháng 4/2016 đến tháng 5/2017 tại x Chiềng Mung, huyện Mai Sơn, tỉnh Sơn La nhằm tìm ra các giống cỏ có năng suất làm thức ăn cho trâu, bò. Trong 6 giống cỏ thí nghiệm thì các giống cỏ cho năng suất cao là cỏ VA06, Guatemala (Guate), Mulato2, Ghinê (TD58). Năng suất chất xanh trung bình các lứa cắt của các giống cỏ đạt tương ứng 41,37 tấn/ha; 37,45 tấn/ha; 39...... hiện toàn bộ
Thực trạng sản xuất cây quýt Hương Cần tại tỉnh Thừa Thiên Huế
Tạp chí Khoa học và Công nghệ Nông nghiệp - Tập 2 Số 1 - Trang 489-498 - 2018
Nghiên cứu thực trạng sản xuất quýt Hương Cần được tiến hành ở hai vùng trồng chủ yếu tại phường Hương Toàn (thị xã Hương Trà) và xã Phong Thu (huyện Phong Điền). Kết quả nghiên cứu cho thấy: giống quýt Hương Cần có nguồn gốc bản địa, trong mùa ngập úng có khả năng chịu được từ 9 - 10 ngày. Cây thích nghi với nhiệt độ từ 26 - 30 0 C là chủ yếu, cần ít nước, chịu được gió lớn và phù&...... hiện toàn bộ
#Chọn giống #Hương Cần #quýt # #Thừa Thiên Huế #thực trạng sản xuất #Tangerine #plant breeding #production status
Tổng số: 95   
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 10