Giải Dừng lại và suy ngẫm 2 trang 41 Chuyên đề Sinh học 12

Lời giải

## Cơ sở di truyền học của biện pháp kiểm soát sinh học

Kiểm soát sinh học là việc dùng sinh vật sống hoặc sản phẩm sinh học để khống chế quần thể sinh vật gây hại. Các biện pháp hiện đại đều khai thác những nguyên lí di truyền học sau:

### a) Kĩ thuật côn trùng bất thụ (SIT – Sterile Insect Technique)

- Nhân nuôi số lượng lớn côn trùng đực rồi xử lí bằng bức xạ ion hoá (tia gamma, tia X) hoặc hoá chất gây đột biến.
- Cơ sở di truyền: bức xạ gây đột biến gene và đột biến nhiễm sắc thể trong tế bào sinh dục, làm tổn thương bộ gene của tinh trùng tới mức hợp tử tạo thành không phát triển được.
- Thả côn trùng đực bất thụ ra tự nhiên → giao phối với con cái hoang dã → hợp tử mang bộ gene bị hỏng không sống → quần thể gây hại giảm dần qua các thế hệ.

###

b) Kĩ thuật côn trùng mang gene gây chết trội (RIDL)

- Chuyển vào bộ gene côn trùng một gene gây chết trội được điều khiển bởi chất ức chế (tetracycline): trong phòng thí nghiệm có tetracycline thì gene bị ức chế nên côn trùng sống; ngoài tự nhiên không có tetracycline thì gene biểu hiện gây chết.
- Cơ sở di truyền: gene gây chết trội di truyền theo quy luật phân li của Mendel. Đời con lai giữa côn trùng chuyển gene với côn trùng hoang dã mang ít nhất một allele gây chết ở trạng thái dị hợp cũng chết trước khi sinh sản → quần thể suy giảm nhanh.

###

c) Kĩ thuật RNA can thiệp (RNAi)

- Cơ sở di truyền: dựa trên cơ chế điều hoà biểu hiện gene sau phiên mã. Đưa phân tử RNA sợi kép (dsRNA) có trình tự tương đồng với một gene thiết yếu của sinh vật gây hại vào cơ thể chúng (qua thức ăn, phun xịt).
- Trong tế bào, dsRNA bị enzyme Dicer cắt thành các đoạn siRNA ngắn → siRNA gắn vào phức hệ RISC → RISC nhận diện và phân huỷ mRNA của gene thiết yếu → không tổng hợp được protein cần thiết → sinh vật gây hại chết hoặc mất khả năng sinh sản.
- Ưu điểm là tính đặc hiệu cao, chỉ tác động lên loài có trình tự gene tương đồng.

###

d) Công nghệ lái gene (Gene drive)

- Dùng công cụ CRISPR–Cas9 thiết kế một yếu tố di truyền có khả năng tự sao chép sang nhiễm sắc thể tương đồng nhờ tái tổ hợp tương đồng bắt buộc, mang theo gene vô sinh, gene gây chết hoặc gene làm lệch tỉ lệ giới tính.
- Cơ sở di truyền: phá vỡ nguyên tắc phân li đều của Mendel — thay vì được truyền cho $50\%$ giao tử, yếu tố lái gene được truyền cho gần $100\%$ đời con. Sau vài thế hệ, gene bất lợi lan khắp quần thể → quần thể gây hại suy tàn.

### Kết luận

Mọi biện pháp kiểm soát sinh học hiện đại đều dựa trên các nguyên lí di truyền học cốt lõi:

1. Gene quy định tính trạng và di truyền theo những quy luật xác định.
2. Đột biến gene / nhiễm sắc thể có thể phá huỷ chức năng sinh sản (SIT).
3. Gene gây chết trội có tác dụng ngay ở thể dị hợp (RIDL).
4. Biểu hiện gene có thể bị điều hoà ở mức phân tử (RNAi).
5. Có thể can thiệp để một gene vượt tỉ lệ di truyền $50\%$ của Mendel, lan truyền qua cả quần thể (gene drive).

Đáp số