Nhân giống vô tính là gì? Tìm hiểu về nhân giống vô tính

Nhân giống vô tính là gì? Phương pháp nhân giống vô tính có ý nghĩa như thế nào trong sinh học? Cùng chúng tôi tìm hiểu về nhân giống vô tính trong bài viết dưới đây.

Phương pháp nhân giống vô tính là gì

Nội Dung Bài Viết

Phương pháp nhân giống vô tính là gì

Nhân giống vô tính hay sinh sản vô tính phương thức sinh sản không đòi hỏi sự kết hợp của các tế bào sinh dục hoặc các giao tử. Không giống như trong sinh sản hữu tính khi mà giao tử đực và cái hợp nhất để sinh ra thế hệ tiếp theo, trong nhân giống vô tính, sự kết hợp này là không cần thiết. Sinh vật có thể sinh sản trong điều kiện không có bạn tình, trong trường hợp này, sinh ra thế hệ tiếp theo thường là dòng vô tính của bố mẹ. Các hình thức nhân giống vô tính khác nhau là phân hạch nhị phân, nảy chồi, nhân giống sinh dưỡng, hình thành bào tử ( sinh bào tử ), phân mảnh, phát sinh bộ phận và sinh sản… Các sinh vật sinh sản thông qua các phương thức vô tính là vi khuẩn, vi khuẩn cổ, nhiều loài thực vật, nấm và một số động vật nhất định.

Nhân giống vô tính ở thực vật, các loại cây nhân giống vô tính

Nhân giống vô tính ở thực vật, các loại cây nhân giống vô tính

Nhân giống vô tính ở thực vật xảy ra thông qua nảy chồi, phân mảnh, nhân giống sinh dưỡng và hình thành bào tử. Không cần hoa cho phương pháp này. Các cây nhân giống vô tính phát triển tốt trong môi trường ổn định.

Các kiểu nhân bản vô tính ở thực vật

Nhân bản vô tính ở thực vật diễn ra theo hai cách là nhân tạo hoặc tự nhiên.

Phương pháp tự nhiên

Phương pháp sinh sản vô tính tự nhiên bao gồm tự nhân giống. Dưới đây được đề cập là các cách khác nhau mà cây tự nhân giống:

Phương pháp nhân tạo

Phương pháp nhân tạo là khi nhiều cây được trồng từ một cây duy nhất bằng các quy trình nhân tạo. Dưới đây là các phương pháp sinh sản vô tính nhân tạo ở thực vật:

Sự khác biệt giữa nhân giống vô tính và nhân giống hữu tính là gì

Sự khác biệt giữa nhân giống vô tính và nhân giống hữu tính là gì

Nhân giống vô tínhNhân giống hữu tính
Chỉ cần có một cá thể để sinh sảnCần hai cá thể đực và cái để sinh sản
Syngamy vắng mặtSyngamy có mặt; tế bào tinh trùng (giao tử đực) và noãn hoặc tế bào trứng (giao tử cái) hợp nhất trong quá trình thụ tinh
Meiosis thường không cần thiết để hoàn thành quá trìnhMeiosis là một bước bắt buộc để tạo ra giao tử
Con cái thường giống hệt nhau về mặt di truyền hoặc một bản sao của bố mẹCon cái là duy nhất về mặt di truyền, có nghĩa là nó khác về mặt di truyền với bố mẹ của nó
Các loại: Phân hạch nhị phân, nảy chồi, nhân giống sinh dưỡng, hình thành bào tử (bào tử sinh bào tử), phân mảnh, phát sinh bộ phận và apomixisCác loại: Tổng hợp và liên hợp

Các ưu, nhược điểm của nhân giống vô tính

Ưu điểm của nhân giống vô tính

Ưu điểm của nhân giống vô tính

Ở giới vô tính, việc sinh ra thế hệ tiếp theo diễn ra nhanh hơn và tương đối dễ dàng hơn so với sinh sản hữu tính. Đó là bởi vì chỉ cần một cá thể sinh sản tham gia. Không cần phải chờ đợi hoặc tìm kiếm một đối tượng kết hợp ưng ý. Nó bỏ qua các nghi lễ tán tỉnh thường được thấy ở các loài động vật. Sinh vật có thể sinh sản nhiều con cùng loại trong trường hợp không có giao phối. Do đó, nhân giống vô tính ít tốn kém về sức lực và thời gian hơn. Nó cũng mang lại cho những con vô tính lợi thế để xâm chiếm môi trường sống nhanh hơn những con sinh sản chậm.

Nhìn vào sơ đồ dưới đây. Nó cho thấy “chi phí gấp hai lần” của sinh sản hữu tính (được mô tả lần đầu tiên bởi nhà toán học, John Maynard Smith) (Tham khảo 1). Ở (a), kích thước quần thể hữu tính không đổi ở mỗi thế hệ nếu mỗi cá thể đều đóng góp vào số lượng con như nhau. Ở (b), kích thước quần thể vô tính tăng gấp đôi sau mỗi thế hệ, nghĩa là quần thể vô tính có thể phát triển với tốc độ nhanh hơn quần thể hữu tính. Và trong khi sinh sản hữu tính đòi hỏi con đực và con cái dành thời gian và sức lực để tìm thấy nhau và giao phối, thì trong nhân giống vô tính, điều này là không cần thiết.

Nhược điểm của nhân giống vô tính

Nhược điểm của nhân giống vô tính

Nếu nhân giống vô tính ít tốn kém hơn, ít phức tạp hơn và nhanh hơn, thì tại sao sinh sản hữu tính lại phổ biến ở sinh vật nhân thực? Các nhà nghiên cứu ước tính rằng 99,9% sinh vật nhân chuẩn làm được điều đó. (Hướng dẫn 2) Và một số sinh vật nhân chuẩn có khả năng nhân giống vô tính sẽ chỉ dùng đến nó nếu nhân giống hữu tính trở nên kém khả thi hơn. Ví dụ, cá cái răng cưa răng nhỏ ( Pristis pectinata ) trong điều kiện nuôi nhốt đã được chứng minh là nhân giống vô tính có thể do áp lực của việc tìm kiếm bạn tình trong mật độ quần thể thấp.

Ở sinh vật vô tính thuần chủng, sinh vật bố mẹ sinh sản ra con cái là một dòng vô tính của chính nó. Về lâu dài, nó sẽ trở thành một bất lợi khi tính đa dạng di truyền trong các loài được xem xét. Nó dẫn đến sự biến đổi di truyền thấp. Không giống như ở giới tính kết hợp tái tổ hợp và phân ly trong quá trình meiosis và sự kết hợp của các tế bào giới tính với các vật liệu di truyền độc đáo, những cá thể vô tính thuần túy không trải qua những quá trình này. Và việc bỏ qua các sự kiện meiotic có thể đồng nghĩa với việc ít đa dạng di truyền hơn, và do đó, có thể coi đó là một bất lợi về mặt tiến hóa lâu dài.

Ví dụ, bố mẹ duy nhất truyền cùng một vật liệu di truyền cho dòng vô tính. Trong trường hợp chúng phải đối mặt với sự xáo trộn đột ngột trong môi trường của chúng, ví dụ như một căn bệnh độc hại, thì cả hai chúng đều có thể dễ mắc bệnh như nhau vì chúng sở hữu những đặc điểm và gen giống nhau. Hoặc, cả hai cá thể đều thiếu các gen có thể làm cho họ kháng hoặc ít nhất là có khả năng chống chọi với bệnh tật. Do đó, họ có nguy cơ bị xóa sổ bởi căn bệnh này. Điều này làm cho sinh sản hữu tính trở nên quan trọng về mặt tăng tỷ lệ sản sinh ra các loài có gen cho phép chúng trở nên phù hợp hơn với môi trường mới. Sự đa dạng di truyền cao hơn đạt được thông qua việc lai xa, phân loại độc lập và hợp nhất giao tử. Các bậc cha mẹ vô tính thuần túy có thể nhận được vật liệu di truyền mới, ví dụ, thông qua đột biến.

Các hình thức nhân giống vô tính

Các hình thức nhân giống vô tính

Các hình thức nhân bản vô tính gồm có:

Phân hạch nhị phân

Phân hạch nhị phân là một kiểu sinh sản vô tính, trong đó một tế bào phân chia để tạo ra hai tế bào giống hệt nhau. Mỗi tế bào trong số hai tế bào này có tiềm năng phát triển đến kích thước của tế bào ban đầu.

Các sinh vật sinh sản vô tính thông qua phân hạch nhị phân là sinh vật nhân sơ (vi khuẩn và vi khuẩn cổ) và một số động vật nguyên sinh nhất định. Sơ đồ trên cho thấy các bước cơ bản của quá trình phân hạch nhị phân ở sinh vật nhân sơ. Ở một số động vật nguyên sinh nhất định, sự phân hạch nhị phân có thể thuộc nhiều loại khác nhau dựa trên cách tế bào phân chia. Ví dụ, nó có thể là một loại không đều, có nghĩa là tế bào phân chia dọc theo bất kỳ mặt phẳng nào (như quan sát thấy ở một số loại amip nhất định). Nó cũng có thể là dọc, như được ví dụ ở Euglena, kiểu ngang, như ở Paramecium, hoặc kiểu xiên, như ở Ceratium.

Nảy chồi

Sinh sản nảy chồi đề cập đến sự hình thành một chồi (hoặc chồi) từ một sinh vật có khả năng phát triển thành một cá thể mới. Con cái về mặt di truyền giống bố mẹ nhưng tương đối nhỏ hơn. Nó có thể tiếp tục gắn bó hoặc cuối cùng tách khỏi cha mẹ.

Nảy chồi là phương thức sinh sản ở một số vi khuẩn, chẳng hạn như Caulobacter, Hyphomicrobium và Stella spp., Nấm ( Saccharomyces cerevisiae ), và một số động vật vô tính, chẳng hạn như hydra, san hô, ấu trùng da gai và một số giun dẹp acoel. (Tham khảo 4) Tham khảo hình bên dưới như một ví dụ về sự nảy chồi trong hydra.

Nhân giống sinh dưỡng

Nhân giống sinh dưỡng là hình thức sinh sản vô tính ở thực vật. Đó là khi một cây mới mọc ra từ các bộ phận sinh dưỡng, chẳng hạn như thân, lá và rễ chuyên biệt. Sau đó, chúng hình thành hệ thống rễ của riêng mình và phát triển. Hình thức sinh sản này được các nhà làm vườn sử dụng trong việc nhân giống các loại cây có giá trị kinh tế. Quá trình này không liên quan đến thụ phấn. Đúng hơn, cây mới được phát triển từ các bộ phận sinh dưỡng có chức năng sinh sản chuyên biệt. Có nhiều hình thức nhân giống sinh dưỡng có thể được phân thành hai loại chính: Tự nhiên và nhân tạo. Ví dụ về các phương pháp tự nhiên là những phương pháp xuất hiện từ cây chạy (stolon), củ, thân cây, chồi hút (mầm rễ) và cây con.

Đối với phương pháp nhân tạo, ví dụ là những phương pháp nhân giống phát sinh từ cắt, ghép, phân lớp, nuôi cấy mô và bù đắp.

Hình thành bào tử (sinh bào tử)

Sự hình thành bào tử là một hình thức sinh sản vô tính bao gồm các bào tử. Bào tử, từ “sporā”, có nghĩa là “hạt giống” và “nguồn gốc”, có nghĩa là “sinh ra” hoặc “nguồn gốc”, là các tế bào sinh sản không hoạt động, tương tự như hạt giống bằng cách đóng vai trò như các đơn vị phân tán… Mặc dù vậy, các bào tử không phải là hạt theo cách mà chúng thiếu phôi được tạo ra bởi sự hợp nhất của các giao tử đực và cái. Bào tử có thành dày và khả năng chống chịu cao với các điều kiện bất lợi khác nhau, như nhiệt độ cao và độ ẩm thấp. Khi có điều kiện thích hợp chúng nảy mầm để phát sinh cá thể mới. Thực vật có mạch và nấm là những ví dụ về sinh vật vô tính sinh sản bằng cách hình thành bào tử. Dưới đây là video về cách nấm (nấm) nhân giống qua bào tử.

Phân mảnh

Phân mảnh là việc sinh vật mẹ bị vỡ thành nhiều mảnh và mỗi mảnh có khả năng phát triển thành một sinh vật mới. Điều này được quan sát thấy ở nấm (ví dụ như nấm men và địa y), nấm mốc, thực vật có mạch và không mạch, vi khuẩn lam và động vật (ví dụ như bọt biển, sao biển, động vật chân phẳng và nhiều loài giun tròn). Hình thức sinh sản vô tính này ở động vật cũng có thể không cố ý. Hoạt động của con người, động vật ăn thịt và các yếu tố môi trường khác có thể khiến chúng tách thành nhiều mảnh. Dưới đây là một video hấp dẫn cho thấy cách phân mảnh hoạt động – từ một mảnh không đầu có thể phát triển thành một mảnh phẳng hoàn chỉnh.

Sinh sản

Sinh sản trong sinh sản vô tính là khi con cái phát triển từ giao tử cái ngay cả khi không có sự thụ tinh trước của giao tử đực. Quá trình này có thể là apomictic hoặc tự động. Quá trình sinh sản theo nguyên phân là một trong đó các tế bào trứng được tạo ra từ quá trình nguyên phân không trải qua quá trình meiosis và có thể phát triển đến độ trưởng thành để trực tiếp tạo ra phôi. Con cái sẽ là dòng vô tính của bố mẹ gen di truyền. Trong quá trình sinh sản tự động, các tế bào sinh sản trải qua quá trình meiosis. Sau đó, tế bào trứng trưởng thành có thể phát triển thành phôi thai mà không cần tế bào tinh trùng thụ tinh trước. Đây là một hình thức sinh sản vô tính phức tạp hơn. Trong một số trường hợp, con cái là đơn bội trong khi trong những trường hợp khác, thể đơn bội được phục hồi bằng nhiều cách khác nhau, chẳng hạn bằng cách nhân đôi nhiễm sắc thể, bằng sự hợp nhất của hai phôi bào đầu tiên, hoặc bằng sự dung hợp các sản phẩm sinh học. (Tham khảo 5)

Có nhiều loài động vật sinh sản vô tính thông qua quá trình sinh sản. Ví dụ về động vật không xương sống có khả năng sinh sản là rệp, luân trùng và tuyến trùng. Một số động vật có xương sống cũng có thể sinh sản dị biệt là thằn lằn, rắn, chim, cá mập, bò sát và lưỡng cư. Một số loài trong số chúng sinh sản bằng cách sinh sản một cách hữu hình ( tức là chúng cũng có thể sinh sản hữu tính) hoặc bắt buộc (tức là chúng không có cách nào khác để sinh sản ngoài sinh sản hữu tính).

Tái tạo

Tái tạo ở thực vật dùng để chỉ sinh sản vô tính mà không cần thụ tinh. Ở một số loài thực vật, chẳng hạn như bryophytes và một số loài dương xỉ, thể giao tử có thể tạo ra một thế hệ con trông giống thể bào tử nhưng với mức độ đa bội của một giao tử. Điều này được gọi là apogamy. Sau đó, cũng có một trường hợp trong đó thể bào tử của chúng có thể tạo ra một thế hệ con trông giống giao tử nhưng với mức độ dị bội của một thể bào tử. Điều này, đến lượt nó, được gọi là apospory.

Ở thực vật có hoa, quá trình sản xuất hạt từ các noãn chưa thụ tinh được gọi là phôi nhũ. Có hai loại chính: apomixis thể giao tử và apomixis thể bào tử.

Trong apomixis giao tử, phôi phát sinh từ một noãn chưa được thụ tinh từ một giao tử đến từ một tế bào không hoàn thành meiosis. Các dạng apomixis giao tử chính là lưỡng bội (nơi megagametophyte phát sinh từ một tế bào của tế bào thực vật) và apospory (trong đó megagametophyte phát sinh từ tế bào khác của tế bào nucellus.

Ở phôi bào tử (còn được gọi là phôi ngẫu nhiên hoặc phôi nucellar ), phôi phát sinh không phải từ một giao tử mà từ các tế bào của nucellus hoặc của một nguyên thể.

Ví dụ về phương pháp nhân giống vô tính

Ví dụ về phương pháp nhân giống vô tính

Vi khuẩn

Nhiều vi khuẩn sinh sản bằng cách phân hạch nhị phân. Tế bào vi khuẩn mẹ tạo ra hai tế bào nhân bản giống hệt nhau bằng cách đầu tiên tạo ra một bản sao của phân tử DNA. Sau đó, điều này được theo sau bởi sự phân ly nhiễm sắc thể, trong đó DNA bị kéo ra xa về các cực đối diện của tế bào đang phân chia. Tế bào co thắt ở mặt phẳng xích đạo (cytokinesis), tách các chất trong tế bào thành hai tế bào mới. Quá trình tương tự như quá trình nguyên phân ở sinh vật nhân thực. Tuy nhiên, không có bộ máy trục chính nào tham gia. Thời gian tồn tại khác nhau giữa các loài vi khuẩn. Ví dụ, Escherichia coli sinh sản thường khoảng 20 phút một lần ở 37 °C.

Nấm plasmodium

Khi thức ăn khan hiếm và điều kiện không thích hợp, nấm mốc plasmodium tạo ra các quả thể sinh sản có cuống (túi bào tử) có chứa bào tử. Tại phần đỉnh của túi bào tử, các tế bào trải qua quá trình meiosis, tạo ra các bào tử đơn bội được phân tán nhờ gió. Khi các điều kiện thuận lợi trở lại, ví dụ độ ẩm và nhiệt độ thích hợp, bào tử sẽ nảy mầm và giải phóng một tế bào đơn bội. (Các tế bào đơn bội tham gia vào giai đoạn hữu tính của vòng đời nấm nhầy plasmodium.)

Nấm nhầy tế bào cũng có các giai đoạn vô tính và hữu tính trong vòng đời của chúng. Tuy nhiên, khi điều kiện không thuận lợi, chúng kết hợp với nhau dưới dạng pseudoplasmodium. Chúng tạo thành pseudoplasmodium vì các tế bào vẫn khác biệt, mỗi tế bào có một nhân riêng. Một plasmodium thực sự trong khuôn chất nhờn là một khối tế bào chất đơn lẻ không bị phân chia bởi màng và chứa nhiều nhân. Tuy nhiên, cả nấm nhầy tế bào và nấm mốc plasmodium đều tạo ra quả thể. Một số khuôn chất nhờn tế bào trong khuẩn lạc hình thành cuống trong khi những khuôn khác hình thành túi bào tử nơi sản sinh và phóng thích bào tử đơn bội. Mỗi bào tử nảy mầm thành một tế bào giống như amip. 

Trên đây là tổng hợp các thông tin cần biết về nhân giống vô tính là gì cùng các phương thức nhân bản vô tính. Hy vọng rằng thông qua bài viết này các bạn sẽ hiểu hơn về nhân bản vô tính cùng phương thức nhân bản vô tính trong thực vật.

Xem thêm: pKa là gì? Tổng hợp thông tin tìm hiểu về chỉ số pKa

Thắc mắc -