Giải chuyên đề chi tiết Công nghệ 12 Lâm Nghiệp thủy sản Cánh diều bài 3: Ứng dụng của công nghệ sinh học trong lâm nghiệp

KHỞI ĐỘNG

Câu hỏi: Nêu một số ví dụ về ứng dụng của công nghệ sinh học trong lâm nghiệp ở Việt Nam.

Bài làm chi tiết:

Một số ví dụ về ứng dụng của công nghệ sinh học trong lâm nghiệp ở Việt Nam:

+ Ứng dụng công nghệ sinh học trong nhân giống cây lâm nghiệp

+Ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn, tạo giống cây lâm nghiệp

+Ứng dụng công nghệ sinh học trong bảo tồn nguồn gene cây lâm nghiệp và đa dạng sinh học

+Ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất các chế phẩm sinh học phục vụ lâm nghiệp

I. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG NHÂN GIỐNG CÂY LÂM NGHIỆP

Câu hỏi: Công nghệ nuôi cấy mô tế bào thực vật có ý nghĩa như thế nào đối với hoạt động nhân giống cây lâm nghiệp?

Bài làm chi tiết:

Ý nghĩa của công nghệ nuôi cấy mô tế bào thực vật :

+Nhân giống cây lâm nghiệp bằng phương pháp nuôi cấy mô tế bào giúp cho cây giống vẫn giữ được phẩm chất di truyền tốt của cây mẹ, có độ đồng đều cao, cây giống sạch bệnh, nhân nhanh cây giống với hệ số nhân giống cao; có thể sản xuất cây giống ở quy mô lớn, trong phạm vi không gian hẹp: việc tạo cây giống không phụ thuộc vào mùa vụ, thời tiết.

+Công nghệ nhân giống cây lâm nghiệp bằng nuôi cấy mô tế bào thường tập trung vào một số loài cây thân gỗ cung cấp cho trồng rừng sản xuất, cây bản địa và cây dược liệu quý, hiếm.

+Nhiều quy trình công nghệ nhân giống cây lâm nghiệp bằng nuôi cấy mô tế bào đã được xây dựng thành công và chuyển giao cho các cơ sở sản xuất như: nhân giống cây bạch đàn Uro các dòng U6, PN2, PN14; keo; hông; tếch; dó bầu; lõi thọ, song mật; xoan ta;...

Câu hỏi: Quan sát Hình 3.1 và nêu quy trình nhân giống cây trồng bằng phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật

Bài làm chi tiết:

Quy trình nhân giống cây trồng bằng phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật:

 - Chọn vật liệu nuôi  cấy và khử trùng

- Tạo mô sẹo

- Tạo chồi

- Tạo rễ

- Làm cho cây quen dần với điều kiện môi trường bên ngoài

Luyện tập: Quan sát Hình 3.2 và nêu những ưu điểm vượt trội của bạch đàn Uro dòng 16 được nhân giống bằng phương pháp nuôi cấy mô tế bào.

Bài làm chi tiết:

Ưu điểm vượt trội của bạch đàn Uro dòng 16 được nhân giống bằng phương pháp nuôi cấy mô tế bào:

 - Sinh trưởng nhanh:

+ Cây con sinh trưởng nhanh hơn so với cây con được nhân giống bằng phương pháp truyền thống.

+ Cây trưởng thành có thể đạt chiều cao từ 20-30m sau 5-6 năm trồng.

- Năng suất cao:

+ Cây có khả năng cho năng suất gỗ cao hơn so với cây được nhân giống bằng phương pháp truyền thống.

+ Năng suất gỗ có thể đạt từ 20-30m³/ha/năm.

- Chất lượng gỗ tốt:

+ Gỗ có tỷ lệ phần trăm xơ cao, ít mắt, ít rác.

+ Gỗ có độ bền cao, thích hợp cho nhiều mục đích sử dụng.

- Khả năng chống chịu sâu bệnh tốt:

+ Cây có khả năng chống chịu sâu bệnh tốt hơn so với cây được nhân giống bằng phương pháp truyền thống.

+ Cây có khả năng chống chịu được các loại sâu bệnh phổ biến như nấm, mối, rệp...

II. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CHỌN, TẠO GIỐNG CÂY LÂM NGHIỆP

Câu hỏi: Em hiểu như thế nào về cách thức tạo giống mới bằng công nghệ chuyển gene thực vật?

Bài làm chi tiết:

Cách thức tạo giống mới bằng công nghệ chuyển gene thực vậ:

t - Công nghệ chuyển gene thực vật cho phép các nhà khoa học lựa chọn một hoặc một số gene quy định một hoặc một số đặc điểm quý mong muốn, đưa chúng tích hợp với hệ gene của một giống cây trồng nhằm tạo ra giống mới mang tính trạng theo mong muốn của con người.

- Công nghệ chuyến gene chỉ đưa những gene quý, liên quan đến tính trạng đã được xác định trước vào giống mới được tạo.

Luyện tập: Phương pháp tạo giống cây trồng bằng công nghệ chuyển gene có ý nghĩa như thế nào đối với sản xuất và kinh doanh lâm nghiệp?

Bài làm chi tiết:

Phương pháp tạo giống cây trồng bằng công nghệ chuyển gene có ý nghĩa đối với sản xuất và kinh doanh lâm nghiệp:

- Nâng cao giá trị sản phẩm: Gỗ từ cây chuyển gen có thể có giá trị cao hơn so với gỗ từ cây không chuyển gen.

- Mở rộng thị trường: Cây chuyển gen có thể được trồng ở nhiều vùng miền khác nhau, mở rộng thị trường cho sản phẩm lâm nghiệp.

Luyện tập: Nêu những tính trạng quý của một số giống cây lâm nghiệp được chuyển gene trong Bảng 3.1. Theo em, những tính trạng này có ý nghĩa như thế nào đối với công tác phát triển rừng ở nước ta?

Bài làm chi tiết:

Tính trạng quý của một số giống cây lâm nghiệp được chuyển gene trong Bảng 3.1:

- tăng khả năng sinh trưởng

- Tăng chất lượng gỗ

- Tăng cường khả năng chịu hạn

- Tăng chiều dài sợi gỗ

- ...

Vận dụng: Kẻ thêm tên một số giống cây lâm nghiệp được tạo ra bằng công nghệ chuyển gene. Những giống cây trồng này có đặc điểm gì nổi bật?

Bài làm chi tiết:

1. Bạch đàn:

- Giống: Bạch đàn Uro dòng 16, Bạch đàn lai 41

- Đặc điểm:

+ Sinh trưởng nhanh, năng suất cao (20-30m³/ha/năm).

+ Chống chịu sâu bệnh tốt (nấm, mối, rệp...).

+ Thích nghi với nhiều điều kiện khí hậu khác nhau.

2. Keo:

- Giống: Keo lai K1, Keo lai K2

- Đặc điểm:

+ Sinh trưởng nhanh, năng suất cao (20-30m³/ha/năm).

+ Chống chịu sâu bệnh tốt (nấm, mối, rệp...).

+ Khả năng cố định đạm tốt.

Câu hỏi: 

1. Chọn giống cây trồng bằng chỉ thị phân tử có ý nghĩa như thế nào đối với công tác chọn giống cây lâm nghiệp?

2. Quan sát Hình 3.4 và mô tả các bước cơ bản của phương pháp chọn giống cây trồng bằng chỉ thị phân tử.

1. Ý nghĩa:

- Chỉ thị phân tử được sử dụng như là một công cụ hữu ích trong việc chọn giống cây trồng. Kĩ thuật này cho phép nhận biết một cách chính xác vị trí của các gene quy định tính trạng được quan tâm trên đoạn nhiễm sắc thể nên rút ngắn được bước quan sát kiểu hình trong quá trình chọn giống.

- Chỉ thị phân tử được ứng dụng để chọn lọc gene mong muốn ngay trong giai đoạn phát triển sớm của cây, không bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường; có thể phân biệt kiểu gene là đồng hợp trội hoặc dị hợp giữa hai cá thể có kiểu hình giống nhau.

2. Các bước cơ bản của phương pháp chọn giống cây trồng bằng chỉ thị phân tử:

- Cho cây mẫn cảm P1 và cây kháng bệnh P2 tự thụ phấn F1

- Tạo số lượng lớn cây con F2

- Tách triết DNA từ mô của mỗi cá thể cây con F2

- Xác định kiểu gene dựa trên các mối đa hình

- điện di trên gel agarose các sản phẩm PCR

- Chọn lọc dựa trên chỉ thị phân tử

Vận dụng: Sưu tầm thông tin về một số giống cây lâm nghiệp được chọn lọc nhờ ứng dụng chỉ thị phân tử.

Bài làm chi tiết:

Sưu tầm thông tin về một số giống cây lâm nghiệp được chọn lọc nhờ ứng dụng chỉ thị phân tử :

Keo lai:

- Giống: Keo lai K1, Keo lai K2

- Đặc điểm:

+ Sinh trưởng nhanh, năng suất cao (20-30m³/ha/năm).

+ Chống chịu sâu bệnh tốt (nấm, mối, rệp...).

+ Khả năng cố định đạm tốt.

- Chỉ thị phân tử:

+ Sử dụng các chỉ thị SSR để đánh giá tính trạng sinh trưởng, kháng bệnh.

+ Các chỉ thị SSR liên quan đến gen sinh trưởng: K1-1, K1-2, K1-3...

+ Các chỉ thị SSR liên quan đến gen kháng bệnh: K2-1, K2-2, K2-3…

III. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ  SINH HỌC TRONG BẢO TỒN NGUỒN GENE CÂY LÂM NGHIỆP VÀ ĐA DẠNG SINH HỌC

Câu hỏi: Hãy nêu ưu điểm của mã vạch DNA trong giám định và xác định đa đạng di truyền loài.

Bài làm chi tiết:

Ưu điểm của phương pháp mã vạch DNA trong giám định và xác định đa đạng di truyền loài là :tỉnh chính xác cao có thể phân biệt được loài, dưới loài; có thể lấy mẫu ở các trạng thái, giai đoạn khác nhau trong quá trình sinh trưởng, phát triển của sinh vật, mẫu đã chết, đã qua chế biến hoặc bảo quản nhiều năm.

Luyện tập: Nêu quy trình giám định loài bằng mã vạch DNA được thể hiện ở Hình 3.5

Bài làm chi tiết:

Quy trình giám định loài bằng mã vạch DNA được thể hiện ở Hình 3.5:

- Thu mẫu

- Tách chiết và tinh sạch DNA tổng số

- Nhân bản các đoạn mã vạch DNA bằng kĩ thuật PCR

- Giải trình tự nucleotide các đoạn mã vạch DNA

- Xử lí, phân tích, so sánh với có sở dữ liệu DNA

- Định danh loài vào mã vạch DNA

Vận dụng: Tìm hiểu thông tin về một số loài thực vật rừng quý, hiếm có tên trong Sách đỏ Việt Nam đã được đánh giá đa dạng di truyền bằng công nghệ sinh học phân tử.

Bài làm chi tiết:

Tìm hiểu thông tin về một số loài thực vật rừng quý, hiếm có tên trong Sách đỏ Việt Nam :

Trầm hương:

- Tên khoa học: Aquilaria crassna Pierre ex Lecomte.

- Tình trạng: Nguy cấp, sắp nguy cấp.

- Đánh giá đa dạng di truyền:

+ Sử dụng các chỉ thị SRAP, ISSR để đánh giá sự đa dạng di truyền trong quần thể.

+ Kết quả cho thấy mức độ đa dạng di truyền tương đối cao, nhưng có sự phân biệt di truyền giữa các quần thể.

IV. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG SẢN XUẤT CÁC CHẾ PHẨM SINH HỌC PHỤC VỤ LÂM NGHIỆP

Câu hỏi: Kể tên và nêu tác dụng của một số loài vi sinh vật được tuyển chọn để sản xuất các chế phẩm sinh học sử dụng trong lâm nghiệp.

Bài làm chi tiết:

Kể tên và nêu tác dụng của một số loài vi sinh vật được tuyển chọn để sản xuất các chế phẩm sinh học :

- Phân giải lân: Phân giải hợp chất phosphorus khó tan thành dạng dễ tan mà cây trồng có thể hấp thụ được.

- Đối kháng với nấm gây bệnh: Có khả năng tiêu diệt và ức chế sự phát triển của nấm gây bệnh hại cây trồng.

- Phân giải cellulose: Phân huỷ vật liệu cháy (cảnh khô, lá rụng) thành chất hữu cơ, tăng độ ẩm cho vật liệu cháy nhằm hạn chế khả năng cháy rừng, tăng độ phỉ cho đất.

Câu hỏi: Hãy nêu một số lưu ý để đảm bảo an toàn lao động khi ứng dụng công nghệ sinh học trong lâm nghiệp.

Bài làm chi tiết:

Một số lưu ý: Để đảm bảo an toàn khi ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn, tạo giống và sản xuất các chế phẩm sinh học lâm nghiệp, cán bộ nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cần nắm vững các quy trình vận hành, thao tác thiết bị và các biện pháp đảm bảo an toàn lao động, đọc kĩ tài liệu, hiểu rõ mọi chi tiết của thí nghiệm trước khi tiến hành và lường trước các sự cố có thể xảy ra để chủ động phòng tránh. Người lao động cần được trang bị đầy đủ bảo hộ lao động và kiểm tra sức khoẻ định kì.

Luyện tập: Mô tả quy trình sản xuất chế phẩm vi sinh vật hỗn hợp dạng viên nén dùng cho cây thông và cây bạch đàn ở Hình 3.6.

Bài làm chi tiết:

- Vi sinh vật phân giải lân, Vi sinh vật đối kháng nấm gây bệnh, Nấm cộng sinh phối trộn hỗn hợp với nhau tạo thành viên nén và đóng gói bảo quản

Vận dụng: Kể tên và cho biết tác dụng của một số chế phẩm sinh học sử dụng phổ biến trong lâm nghiệp ở nước ta

Bài làm chi tiết:

Kể tên và nêu tác dụng của một số chế phẩm sinh học sử dụng phổ biến trong lâm nghiệp ở nước ta :

- Chế phẩm nấm Trichoderma:

+ Phòng trừ các loại nấm bệnh hại cây trồng như: nấm rễ, nấm đốm lá, nấm than, thối rễ,...

+ Kích thích sinh trưởng, phát triển của cây trồng.

- Chế phẩm vi sinh Bacillus thuringiensis (Bt):

+ Phòng trừ các loại sâu hại cây trồng như: sâu xanh, sâu tơ, sâu cuốn lá, sâu khoang,...

+ An toàn cho môi trường và con người