Mối quan hệ giữa kiểu gene - kiểu hình - môi trường SVIP

I. Sự tương tác giữa kiểu gene và môi trường

- Trong tế bào, các phân tử protein được tạo ra do cơ chế di truyền phân tử, từ protein có thể cấu thành các hợp chất hữu cơ cần thiết cho tế bào. Phân tử protein và các phân tử hữu cơ trong tế bào chỉ thực hiện chức năng trong những điều kiện nhất định.

Ví dụ: Các enzyme ở người hoạt động ở nhiệt độ từ 25 - 40 °C, nhiệt độ tối ưu là 37 °C; đa số enzyme hoạt động ở pH tối ưu từ 6 - 8.

- Trong một cơ thể đa bào, các tế bào đều chứa hệ gene giống nhau. Tuy nhiên, sự biểu hiện gene ở các tế bào là khác nhau.

Ví dụ: Phần thân của thỏ himalaya có bộ lông trắng muốt, nhưng những phần đầu mút của cơ thể (bàn chân, tai, đuôi và mũi) lại có màu đen hoặc màu chocolate → Do các tế bào ở những phần đầu mút của cơ thể có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ của tế bào ở phần thân nên chúng có khả năng tổng hợp sắc tố làm cho lông có màu, còn những vị trí khác có nhiệt độ môi trường cao hơn nên gene không được biểu hiện → Nhiệt độ môi trường có ảnh hưởng đến sự biểu hiện gene.

- Trong một loài, các cá thể có cùng kiểu gene nhưng sinh trưởng và phát triển trong điều kiện sống khác nhau sẽ biểu hiện thành những kiểu hình khác nhau.

Ví dụ: Các cây cẩm tú cầu có cùng kiểu gene nhưng khi trồng trong đất có độ pH khác nhau sẽ cho màu hoa khác nhau. Như vậy, độ pH có ảnh hưởng đến sự biểu hiện của gene.

- Hiện tượng một kiểu gene có thể thay đổi kiểu hình trước những điều kiện sống khác nhau được gọi là thường biến.

Ví dụ: Ở hoa anh thảo (Primula sinensis), dòng hoa đỏ có kiểu gene AA khi được trồng ở điều kiện 35 °C cho kiểu hình hoa trắng, sau đó đem thế hệ sau của cây hoa trắng trồng ở điều kiện 20 °C lại cho hoa màu đỏ. Dòng hoa trắng có kiểu gene aa chỉ cho một loại kiểu hình hoa trắng khi được trồng ở điều kiện nhiệt độ 20 °C hay 35 °C.

Như vậy, nhiệt độ môi trường có thể tác động tạo ra một kiểu hình giống hệt kiểu hình của một loại kiểu gene khác.

II. Mức phản ứng

- Cùng một loại kiểu gene có thể biểu hiện thành dãy các kiểu hình khác nhau.

- Tập hợp các kiểu hình của cùng một loại kiểu gene trong những điều kiện môi trường khác nhau được gọi là mức phản ứng của kiểu gene → Mức phản ứng của sinh vật do kiểu gene quy định.

- Những gene quy định tính trạng chất lượng thường có mức phản ứng hẹp, sự biểu hiện gene ít chịu ảnh hưởng của điều kiện môi trường.

Ví dụ: Tỉ lệ bơ trong sữa bò, hàm lượng vitamin C trong quả bưởi.

- Những gene quy định tính trạng số lượng thường có mức phản ứng rộng, sự biểu hiện gene chịu ảnh hưởng của điều kiện môi trường.

Ví dụ: Sản lượng sữa bò thu được trong một ngày, năng suất lúa trong một vụ,...

- Những tính trạng có mức phản ứng rộng thường do đa gene quy định và được gọi là tính trạng đa nhân tố (nhân tố di truyền và môi trường).

III. Ứng dụng thực tiễn của mức phản ứng

- Hiểu được mức phản ứng của kiểu gene có thể tìm ra những điều kiện môi trường thích hợp để kiểu gene biểu hiện thành kiểu hình tối ưu.

Ví dụ: Giống lúa ST25 là thế hệ mới nhất của dòng lúa thơm cho năng suất trung bình 6,5 - 7,5 tấn/ha/vụ, trong điều kiện biện pháp, kỹ thuật canh tác tốt (trồng đúng mùa vụ, mật độ, bón phân, tưới nước cân đối,...), có thể cho năng suất đạt 10 tấn/ha/vụ.

- Kiểu gene quy định mức phản ứng, kiểu hình cụ thể (năng suất) phụ thuộc vào điều kiện môi trường. → Lựa chọn những giống có mức phản ứng rộng kết hợp với biện pháp, kĩ thuật chăm sóc thích hợp để tăng giá trị kinh tế cao trong chăn nuôi, trồng trọt.

- Cách chọn giống có năng suất cao, chất lượng tốt (kiểu gene có mức phản ứng rộng): Cho những cá thể có tính trạng mong muốn (dùng làm mẹ) lai với cùng một cá thể (dùng làm bố) → Các cá thể đời con được nuôi riêng trong điều kiện môi trường như nhau → Đánh giá kiểu hình ở đời con để xác định được kiểu gene của mẹ → Chọn được cá thể mẹ có tính trạng tốt.

1. Kiểu của sinh vật được thiết lập thành sự tương tác giữa loại gene và môi trường. 

2. Các cấu hình tập hợp có thể có của một loại gene trong các môi trường điều kiện khác nhau được gọi là phản ứng của gene loại. 

3. Vận dụng để biết về khả năng phản ứng của loại gene ta có thể chọn, tạo ra các loại cây tương tự để trồng, vật nuôi phù hợp với môi trường cụ thể có điều kiện.