Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ ảnh hưởng của xử lí riêng rẽ tia gamma co60 và nitrozoetyl ure (neu) trên hạt nả...

Tài liệu ảnh hưởng của xử lí riêng rẽ tia gamma co60 và nitrozoetyl ure (neu) trên hạt nảy mầm của 2 giống lúa nếp pd2 và phu thê ở thế hệ thứ nhất (m1)

.PDF
62
186
97

Mô tả:

MỤC LỤC MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu. .................................................................................... 2 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn....................................................................... 2 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................... 3 1.1. Nguồn gốc, phân loại của cây lúa ............................................................. 3 1.1.1.Nguồn gốc cây lúa.................................................................................... 3 1.1.2. Phân loại cây lúa ..................................................................................... 4 1.2. Giá trị kinh tế của cây lúa .......................................................................... 5 1.2.1. Sản phẩm chính của cây lúa .................................................................... 6 1.2.2. Sản phẩm phụ của cây lúa ....................................................................... 6 1.3. Tình hình nghiên cứu đột biến lúa gạo ở Việt Nam và trên thế giới ......... 8 1.3.1. Trên thế giới ............................................................................................ 8 1.3.2. Trong nƣớc .............................................................................................. 9 1.4. Các tác nhân gây đột biến và hiệu quả tác động của chúng..................... 10 1.5. Một số nhân tố ảnh hƣởng tới hiệu quả gây đột biến của tia gamma Co60 .................................................................................................................. 12 1.6. Một số nhân tố ảnh hƣởng tới hiệu quả gây đột biến của NEU ............... 14 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............. 15 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu và vật liệu nghiên cứu ......................................... 15 2.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu............................................................................ 15 2.1.2. Thời gian nghiên cứu ............................................................................ 15 2.1.3. Địa điểm nghiên cứu ............................................................................. 15 2.2. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................. 15 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu.......................................................................... 16 2.3.1. Phƣơng pháp xử lí đột biến ................................................................... 16 2.3.2. Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm............................................................. 16 2.3.3. Phƣơng pháp thu thập và xử lý số liệu. ................................................. 16 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU & THẢO LUẬN ......................... 18 3.1. Khả năng mẫn cảm của lúa đối với tác nhân gây đột biến ...................... 18 3.1.1. Ảnh hƣởng của các tác nhân gây đột biến đến TLNM và KNSS của các giống lúa nghiên cứu .......................................................................... 18 3.1.2. Ảnh hƣởng của xử lý tia gamma (nguồn Co60) và NEU lên BDDL trong thời kỳ mạ, thời kỳ đẻ nhánh ở M1 ....................................................... 26 3.2. Hiệu quả tác động của tác nhân gây đột biến đến quá trình sinh trƣởng và phát triển của cây lúa ở thế hệ M1.................................................. 30 3.2.1. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên tần số biến dị chiều cao cây lúa ở M1 .................................................................................................... 30 3.2.2. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên tần số biến dị về khả năng đẻ nhánh ở M1................................................................................................. 34 3.2.3. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên tần số biến dị kích thƣớc và hình dạng bông ở M1 ................................................................................. 38 3.2.4. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên tần số biến dị hình dạng hạt thóc ............................................................................................................ 42 3.2.5. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU tới biến dị về TGST ..................... 45 3.2.6. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên tần số biến dị về lá ở M1 ....... 49 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 52 Kết luận ........................................................................................................... 52 Kiến nghị ......................................................................................................... 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 54 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1a. TLNM, TLSS trong các thời kỳ sinh trƣởng của giống nếp Phu Thê ......................................................................................... 20 Bảng 3.1b. Ảnh hƣởng của xử lý gamma và NEU tới TLNM và sống sót trong các thời kỳ sinh trƣởng của giống PD2 ............................... 21 Bảng 3.1.2. Ảnh hƣởng của xử lý tia gamma và NEU lên biến dị diêp lục trong thời kỳ mạ, thời kỳ đẻ nhánh ở M1 ..................................... 28 Bảng 3.2.1a. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên tần số biến dị chiều cao ở M1 của giống lúa nếp Phu thê ............................................. 30 Bảng 3.2.1b. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên tần số biến dị chiều cao ở M1 của giống lúa PD2 ........................................................ 31 Bảng 3.2.2a. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên tần số biến dị về khả năng đẻ nhánh ở M1 của giống lúa nếp Phu Thê................... 34 Bảng 3.2.2b. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên tần số biến dị về khả năng đẻ nhánh ở M1 của giống lúa nếp PD2 ......................... 35 Bảng 3.2.3a. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên tần số biến dị kích thƣớc và hình dạng bông ở M1 của lúa nếp Phu Thê ................... 38 Bảng 3.2.3b. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên tần số biến dị kích thƣớc và hình dạng bông ở M1 của lúa PD2 ................................ 39 Bảng 3.2.4a. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên kiểu biến dị hình dạng hạt thóc ở M1 ở lúa Phu Thê ................................................ 42 Bảng 3.2.4b. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên kiểu biến dị hình dạng hạt thóc ở M1 của lúa PD2................................................... 43 Bảng 3.2.5a. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên tần số biến dị TGST ở M1 của lúa nếp Phu Thê ............................................................ 47 Bảng 3.2.5b. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên tần số biến dị TGST ở M1 của lúa PD2 ......................................................................... 47 Bảng 3.2.6a. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên tần số biến dị về lá ở M1 ở giống lúa nếp Phu Thê ..................................................... 50 Bảng 3.2.6b. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên tần số biến dị về lá ở M1 của giống PD2 ..................................................................... 50 DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 3.1a. Ảnh hƣởng của tác nhân đột biến đến TLNM và KNSS của giống lúa nếp Phu Thê .............................................................. 25 Biểu đồ 3.1b. Ảnh hƣởng của tác nhân đột biến đến TLNM và KNSS của giống lúa PD2 ........................................................................... 25 Biểu đồ 3.1.2a. Ảnh hƣởng của xử lý tia gamma và NEU lên BDDL trong thời kỳ mạ, thời kỳ đẻ nhánh ở M1 của thời điểm 60h ... 29 Biểu đồ 3.1.2b. Ảnh hƣởng của xử lý tia gamma và NEU lên BDDL trong thời kỳ mạ, thời kỳ đẻ nhánh ở M1 ở thời điểm 75h ...... 29 Biểu đồ 3.2.1a. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên tần số biến dị chiều cao ở M1 vào thời điểm 60h ........................................... 33 Biểu đồ 3.2.1b. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên tần số biến dị chiều cao ở M1 ở thời điểm 75h ............................................... 33 Biểu đồ 3.2.2a. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên tần số biến dị về khả năng đẻ nhánh ở M1 ở thời điểm 60h ................................ 37 Biểu đồ 3.2.2b. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên tần số biến dị về khả năng đẻ nhánh ở M1 của lúa PD2 ...................................... 37 Biểu đồ 3.2.3a. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên tần số biến dị kích thƣớc và hình dạng bông ở M1 của thời điểm 60h ........... 41 Biểu đồ 3.2.3b. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên tần số biến dị kích thƣớc và hình dạng bông ở M1 của thời điểm 75h ........... 41 Biểu đồ 3.2.4a. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên tần số biến dị hình dạng hạt thóc ở M1 ở thời điểm 60h ................................ 45 Biểu đồ 3.2.4a. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên tần số biến dị hình dạng hạt thóc ở M1 ở thời điểm 75h ................................ 45 Biểu đồ 3.2.5a. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên tần số biến dị TGST ở M1 của thời điểm 60h ................................................. 48 Biểu đồ 3.2.5b. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên tần số biến dị TGST ở M1 của thời điểm 75h ................................................. 48 Biểu đồ 3.2.6a. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên tần số biến dị về lá ở M1 của thời điểm 60h. ....................................................... 51 Biểu đồ 3.2.6b. Ảnh hƣởng của tia gamma và NEU lên tần số biến dị về lá ở M1 của thời điểm 75h ........................................................ 51 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Hiện nay, dân số thế giới đã lên tới con số 7,4 tỉ ngƣời (năm 2016). Nhu cầu lƣơng thực đƣợc dự báo sẽ còn tăng mạnh, nhất là ở các quốc gia đang phát triển. Dân số Việt Nam hiện cũng trên 90 triệu ngƣời, sản xuất đủ lƣơng thực và từ 1989 đã có xuất khẩu luôn đứng ở đầu thế giới, song việc chọn tạo đƣợc giống lúa có năng suất, chất lƣợng, giá trị kinh tế cao vẫn còn nhiều hạn chế. Nhằm đáp ứng yêu cầu về tăng sản lƣợng và tăng chất lƣợng trong những năm qua, các nhà khoa học và các nhà chọn tạo giống đã không ngừng nghiên cứu, cải tiến các giống lúa nhằm tạo ra những giống có hiệu quả kinh tế cao nhất. Trong các phƣơng pháp tạo giống, phƣơng pháp đột biến đƣợc xác nhận là hữu hiệu hơn cả. Số lƣợng giống cây trồng đƣợc tạo ra bằng phƣơng pháp đột biến tăng nhanh trong nhiều thập kỉ nay. Bằng phƣơng pháp đột biến cảm ứng, các nhà khoa học Việt nam đã tạo ra đƣợc nhiều giống lúa, ngô, hoa, đậu tƣơng, lạc… đóng góp đáng kể cho lí luận và thực tiễn chọn giống đột biến thế giới. Hiện nay, nhiều giống lúa nếp tham gia trong sản xuất chƣa đáp ứng đƣợc nhu cầu sản xuất bởi chúng còn có những hạn chế cần khắc phục. Nhằm góp phần cải tiến, sửa chữa một số hạn chế của 2 giống lúa nếp Phu Thê và PD2, chúng tôi tiến hành đề tài: “Ảnh hưởng của xử lí riêng rẽ tia Gamma Co60 và Nitrozoetyl ure (NEU) trên hạt nảy mầm của 2 giống lúa nếp PD2 và Phu Thê ở thế hệ thứ nhất (M1)”. 1 2. Mục đích nghiên cứu - Khảo sát hiệu quả gây biến dị của 2 loại mutagen: Tia Gamma Co60 và NEU khi xử lí riêng rẽ trên hạt nảy mầm vào thời điểm 60h và 75h của 2 giống lúa nếp Phu Thê và PD2 ở thế hệ thứ nhất (M1). 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3.1. Ý nghĩa khoa học Góp phần tìm hiểu mối quan hệ giữa liều xử lí, thời điểm và hiệu quả xử lí tia Gamma Co60 và NEU vào hạt nảy mầm trên cây lúa nếp nhằm hoàn thiện lí luận về chọn giống đột biến . 3.2. Ý nghĩa thực tiễn: Có thể tạo, bổ sung đƣợc một số sản phẩm vào nguồn vật liệu khởi đầu cho công tác chọn giống lúa. 2 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Nguồn gốc, phân loại của cây lúa 1.1.1. Nguồn gốc cây lúa Lúa trồng Oryza sativa L. là loại cây thân thảo sống hàng năm. Có bộ nhiễm sắc thể (2n = 24) hoặc (2n = 48). Ngƣời ta cho rằng tổ tiên của chi lúa Oryza là một cây hoang dại cách đây ít nhất 130 triệu năm. Lúa trồng hiện nay là do lúa dại I hình thành thông qua quá trình chọn lọc lâu dài của con ngƣời. Lúa là cây trồng cổ xƣa nhất. Sự tiến hóa của loài này gắn liền với lịch sử tiến hóa của loài ngƣời. Các nhà khoa học nhƣ A.G. Haudricourt & Louis Hendin (1994), E. Werth (1954), H. Wissmann (1957), Carl Sauer (1952), Chester Gorman (1970)… đã lập luận vững chắc và chỉ ra rằng: Đông Nam Á là nơi khai sinh nền nông nghiệp lúa nƣớc. Căn cứ để có nhận định rằng Đông Nam Á là một trung tâm phát sinh cây lúa trồng vì ở nơi đây lúa gạo là cây lƣơng thực chủ đạo. Có nhiều loài lúa dại để thu hoạch tự nhiên trƣớc khi có lúa trồng. Thuộc vùng Châu Á gió mùa điển hình - là điều kiện lý tƣởng để phát triển nghề trồng lúa. Theo kết quả của khảo cổ học trong vài thập niên gần đây, Đông Nam Á là nơi ghi nhận dấu ấn của lúa khoảng 10.000 năm TCN. Còn Trung Quốc - nơi mà nhiều ngƣời cho là quê hƣơng của lúa thì bằng chứng tìm thấy về lúa lâu đời nhất chỉ khoảng 5.900 đến 7.000 năm về trƣớc. Từ Đông Nam Á, thông qua việc trao đổi, mua bán mà cây lúa ngày càng đƣợc phát tán rộng rãi trên khắp thế giới nhƣ Nhật Bản (năm 300 TCN), Triều Tiên (khoảng năm 850 - 500 TCN), Địa Trung Hải của châu Âu (khoảng năm 800 TCN), Nam Mỹ (đầu thế kỷ 18)… Khi lúa đƣợc du nhập đến các vùng miền mới, điều kiện sinh thái mới kết hợp với sự can thiệp của con ngƣời thông qua quá trình chọn tạo giống, ngày nay có hàng vạn giống với các đặc trƣng, đặc tính đa dạng đáp ứng yêu cầu khác nhau của loài ngƣời. 3 Ở Việt Nam, cây lúa cũng đƣợc trồng từ hàng ngàn năm trƣớc đây. Các nhà khảo cổ tìm thấy trong lớp đất bên dƣới khu khảo cổ thuộc Văn hóa Hòa Bình những hạt thóc hóa thạch khoảng 9260-7620 năm trƣớc. Vì thế nơi đây cũng đƣợc coi là biểu tƣợng của nền văn minh lúa nƣớc. 1.1.2. Phân loại cây lúa Theo phân loại học thực vật, lúa trồng (Oryza sativa) thuộc chi lúa (Oryza), họ hòa thảo thảo (Poacae), bộ hòa thảo có hoa (Poales), lớp một lá mầm (Monocotyledones), ngành thực vật có hoa (Angiospermae). Chi Oryza phân bố rộng khắp trên thế giới. Hiện nay, có khoảng 22 loài cây hoang dại thuộc chi này và 2 loài lúa đã đƣợc thuần hóa là lúa châu Á (Oryzasativa.L) và lúa châu Phi (Oryzaglaberrima.L) [11]. Hệ thống phân loại thực vật giúp ích cho các nhà khoa học để phân biệt đâu là lai gần, đâu là lai xa trong hệ thống khổng lồ về số lƣợng các dạng hình ở lúa. Các nhà chọn tạo giống còn sử dụng hệ thống phân loại lúa với mục đích dễ dàng sử dụng các kiểu gen của cây lúa trồng. Từ đó, phục vụ cho mục tiêu tạo ra giống mới có năng suất cao, khả năng chống chịu thời tiết và sâu bệnh tốt, chất lƣợng thƣơng phẩm cũng ngày càng cao nhằm đáp ứng nhu cầu của con ngƣời. * Theo Hoàng Thị Sản - 1999 : O.sativa đƣợc chia thành 2 thứ: - O.sativa.L.Var. Utilissma A. Carmus: lúa tẻ. - O.sativa.L.Var. Glutinosa : lúa nếp. * Theo địa hình đất, điệu kiện cung cấp nƣớc, có thể chia lúa trồng thành 2 loại: Lúa cạn và lúa nƣớc. * Theo thời gian gieo trồng gặt hái trong năm... có thể chia lúa trồng thành 3 loại : Lúa mùa, lúa chiêm và lúa xuân. * Theo các tính trạng đặc trƣng (IRRI - INGER -1995) [10]: năng suất cao; chất lƣợng cao; chống chịu bệnh; chống chịu sâu; chống chịu rét; chống chịu hạn; chống chịu chua, mặn, phèn; chống chịu ngập; TGST đặc thù. 4 * Theo TGST ngƣời ta lại phân chia thành các nhóm sau: - Nhóm 1: Giống cực ngắn: ≤ 90 ngày. - Nhóm 2: Giống ngắn ngày : 91 - 115 ngày. - Nhóm 3: Giống có TGST trung bình: 126 - 130 ngày. - Nhóm 4: Giống dài ngày > 131 ngày [6]. * Theo quan điểm canh tác học, cây lúa đƣợc phân chia thành 4 nhóm chính sau đây: - Lúa cạn: Đƣợc trồng trên đất cao, không giữ nƣớc cây lúa hoàn toàn sống vào nƣớc trời. - Lúa có tƣới: Đƣợc canh tác trên những cánh đồng có công trình thủy lợi, chủ động về tƣới nƣớc trong suốt chu kì sống của cây. - Lúa nƣớc sâu: Đƣợc trồng trên những cánh đồng thấp không rút nƣớc khi gặp mƣa lớn hoặc lũ. - Lúa nổi: Đƣợc gieo trồng trong mùa mƣa, khi mƣa lớn lúa đã đẻ nhánh, nƣớc dâng cao lúa vƣơn nhánh để ngoi theo [4]. Ngoài những cách phân loại trên còn nhiều cách khác để phân loại lúa. Dù theo cách nào đi nữa, việc phân loại đều giúp chúng ta phân biệt các giống khác nhau. Trên cơ sở đó ta có thể bố trí mùa vụ một cách hợp lý và khai thác triệt để trong sản xuất. 1.2. Giá trị kinh tế của cây lúa Lúa là một trong những cây lƣơng thực chủ yếu của con ngƣời, có vai trò rất quan trọng đối với con ngƣời. Theo số FAO (2005) : Trên thế giới có khoảng 250 triệu ngƣời làm nghề trồng lúa, đây chính là nguồn lƣơng thực chính và là công việc chính của ngƣời nông dân. Có khoảng 65% dân số thế giới sử dụng lúa gạo là nguồn lƣơng thực chủ yếu, trong đó khoảng 40% dân số coi lúa gạo là nguồn lƣơng thự chính và khoảng 25% dân số sử dụng lúa gạo trong nửa khẩu phần ăn hàng ngày. 5 Từ khi bắt đầu xuất khẩu gạo (1989) Việt Nam đã không ngừng áp dụng khoa học kĩ thuật vào nông nghiệp đặc biệt là trong sản xuất lúa gạo, nhờ đó đã tạo ra nhiều giống lúa có năng suất cao, chất lƣợng tốt đảm bảo đƣợc ANLT trong nƣớc và vƣơn lên đứng thứ hai thế giới về xuất khẩu gạo. Năm 2008 xuất khẩu 4,7 triệu tấn gạo, năm 2009 xuất khẩu 6,2 triệu tấn gạo, năm 2010 xuất khẩu 6,8 triệu tấn gạo, dự kiến 2011 sẽ xuất khẩu khoảng 6 triệu tấn gạo [5]. 1.2.1. Sản phẩm chính của cây lúa Sản phẩm chính của cây lúa chính là hạt gạo đƣợc dùng để làm lƣơng thực. Hạt gạo dùng để nấu cơm, làm bánh, nấu rƣợu và rất nhiều thực phẩm khác đƣợc chế biến từ gạo. Gạo nếp đƣợc dùng để nấu xôi, nấu rƣợu, làm bánh,… Trên thị trƣờng, gạo nếp có giá trị kinh tế cao hơn gạo tẻ. Cây lúa cũng có giá trị dinh dƣỡng khá lớn, ngoài thành phần chính là tinh bột, gạo còn chứa nhiều thành phần dinh dƣỡng khác nhƣ protein, lipit,.. và một số vitamin đặc biệt là vitamin nhóm B [9]. 1.2.2. Sản phẩm phụ của cây lúa Ngoài việc sử dụng hạt gạo làm lƣơng thực chính, con ngƣời còn tận dụng các sản phẩm phụ của cây lúa để chăn nuôi, sử dụng trong công nghiệp, y học và thực phẩm… các sản phẩm phụ này hầu hết có giá trị về dinh đƣỡng, kinh tế phục vụ cho đời sống của con ngƣời nhƣ: - Tấm: Dùng để sản xuất tinh bột, rƣợu cồn, phấn mịn, thuốc chữa bệnh, chăn nuôi,… - Cám: Sản xuất thức ăn tổng hợp cho chăn nuôi, dùng trong y học sản xuất vitamin B1 chữa bệnh tê phù, chế tạo sơn cao cấp,.. - Trấu: Sản xuất men, sản xuất vật liệu, chất đốt, chất độn chuồng cho chăn nuôi,… 6 - Rơm rạ: Sử dụng trong công nghệ sản xuất giày, bìa các tông xây dựng, làm thức ăn cho gia súc,chất đốt, sản xuất dây thừng, chão, mũ,... Sản xuất lƣơng thực là ngành quan trọng nhất của nông nghiệp Việt Nam. Lúa là cây trƣớc những thách thức lớn các nhà nghiên cứu đã đề ra chiến lƣợc và xu thế nghiên cứu về lúa nhƣ sau: - Phát triển giống có chất lƣợng cao đáp ứng đòi hỏi của thị trƣờng trong nƣớc và thế giới, phù hợp với các điều kiện sinh thái nông nghiệp Đồng bằng sông Hồng và Đồng bằng sông Cửu Long. - Phát triển các giống lúa năng suất cao cho các vùng sản xuất thâm canh (lúa lai và siêu lúa) - Phát triển các giống lúa thích hợp với các điều kiện bất lợi nhƣ hạn hán, ngập úng, chua phèn và mặn. - Nghiên cứu, đề xuất và chuyển giao kỹ thuật canh tác lúa thích hợp cho các vùng sinh thái nông nghiệp khác nhau nhằm đạt đƣợc năng suất tiềm năng. - Nghiên cứu chế tạo thiết bị và công nghệ cho thu họach, xử lý sau thu họach, bảo quản và chế biến gạo, giảm tổn thất, nâng cao chất lƣợng sản phẩm và giá trị thị trƣờng, kể cả giá trị gia tăng thông qua đa dạng hóa các sản phẩm từ gạo. - Tiến hành nghiên cứu thị trƣờng và tiếp thị đối với gạo, nhất là thị trƣờng xuất khẩu, bao gồm các yếu tố về cung và cầu, giá cả và biến động giá cả ở tất cả các khâu của sản xuất. Tiến hành nghiên cứu hiệu qủa trồng lúa và các yếu tố ảnh hƣởng. Tuy nhiên, rất cần thiết phải tạo đƣợc các giống lúa có năng suất, chất lƣợng cho tiêu dùng và xuất khẩu. Thực tế đã chứng minh: phƣơng pháp chọn tạo giống đột biến rất có ƣu thế trong chọn tạo giống cây trồng. 7 Là sản phẩm nghiên cứu từ 1995 của TS Đào Xuân Tân – nguyên Trƣởng Khoa Sinh học Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2 và cộng sự. Sau hàng chục năm nghiên cứu chọn tạo bằng phƣơng pháp đột biến - giống lúa nếp PD2 (đƣợc Bộ NN & PTNT công nhận chính thức năm 2010) và giống lúa nếp Phu Thê (công nhận chính thức năm 2014) - hiện đƣợc gieo trồng hàng ngàn ha mỗi vụ tại các tỉnh đồng bằng và trung du Bắc bộ. Trong qua trình chỉ đạo sản xuất giống và phổ biến giống, tác giả đã sớm phát hiện một số khiếm khuyết cần khắc phục của mỗi giống. Thực hiện đề tài này nhằm mục đích sửa chữa một số khiếm khuyết của nếp PD2 và Phu Thê. 1.3. Tình hình nghiên cứu đột biến lúa gạo ở Việt Nam và trên thế giới 1.3.1. Trên thế giới Các nhà khoa học Nhật Bản Yamaha, Nakamura (1917-1918) rất thành công trong xủ lý giống bằng phƣơng pháp phóng xạ, nghiên cứu ảnh hƣởng của phóng xạ ion hóa lên cây lúa. Bằng cách sử dụng các tác nhân hóa học (Mutagen) gây đột biến. Các nhà khoa học ngƣời Liên Xô Fuzui, Nadenr (1964 tại Đại học Mascova (1890-1901) đã chứng minh tác động mạnh mẽ của Mutagen có khi hơn tác động của phóng xạ. - Theo FAO và IAEA năm 1960 chỉ có 7 giống cây trồng đƣợc tạo ra bằng phƣơng pháp đột biến. Đến 1965 là 30 giống, năm 1969 tại Hội thảo về vấn đề “Bản chất cấu tạo và sử dụng đột biến ở thực vật” Mike và cộng sự đã công bố 77 giống cây trồng tạo ra nhờ đột biến. Năm 1991, Maluszinsky công bố 1790 giống cây trồng đột biến, đến tháng 12 năm 1997 có 1847 giống. Năm 2009, có 3100 giống cây trồng đƣợc tạo ra nhờ đột biến. Các nhà khoa học Trung Quốc rất thành công trog việc tạo ra nhiều giống lúa lai vƣợt trội (Tạp giao 4, Tạp giao 5, Hoa ƣu, D ƣu...) làm tăng năng suất lúa lên cao chƣa từng có trong lịch sử chọn tạo giống. 8 1.3.2. Trong nước Năm 1967-1970, Trịnh Bá Hữu và Lê Duy Thành Trƣờng ĐH Tổng hợp Hà Nội đã nghiên cứu thành cộng sự tác động của tai Gamma lên lúa NN8. Năm 1972, Vũ Tuyên Hoàng nghiên cứu đề tài “Ảnh hƣởng của tia Gamma đến sự tổng hợp ADN và ARN” giống VN10 do lai thể đột biến AJ (từ IR8) với giống Rumani có khả năng chin sớm, đẻ nhánh khỏe, năng suất cao .Năm 1990-1980, Viện cây lƣơng thực và thực phẩm đã tạo ra nhiều giống quốc gia và địa phƣơng bằng phƣơng pháp đột biến nhƣ: Xuân số 4, Xuân số 5, Xuân số 6, Xuân số 10 (1996) và N29 (1998) của tập thể tác giả Vũ Tuyên Hoàng, Trƣơng Văn Kính và các cộng sự. Trƣờng Đại học nông nghiệp 1 Hà Nội nay là Học Viện Nông nghiệp VN với phƣơng pháp điều tra, thu thập, phân loại giống địa phƣơng và chọn lọc cá thể theo chu kỳ để làm vật liệu di truyền lai tạo giống lúa cho vùng núi nƣớc trời phía Bắc Việt Nam nhƣ G4, G6, G10, G13, G14, G19, G22, G24. Bằng phƣơng pháp lai giữa dòng bất dục 103s và dòng phục hồi chứa gen kháng bệnh bạc lá tạo ra các tổ hợp lai nhƣ Việt lai 24, Việt lai 27 kháng bệnh bạc lá, thời gian sinh trƣởng 108-110 ngày, năng suất 7,2-7,6 tấn/ha. Viện nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long với phƣơng pháp ứng dụng công nghệ sinh học marker phân tử, nuôi cấy túi phấn) kết hợp với khảo nghiệm đồng ruộng để chọn tạo giống lúa ngắn ngày, năng suất cao, chất lƣợng gạo tốt nhƣ OM1490, OM2517, OM3536, OM2717, OM2718, OM3405, OM4495, OM4498, OM2514 trồng rộng rãi ở vùng sản xuất ngập lũ Đồng bằng sông Cửu Long. Viện đã tạo đƣợc giống lúa biến đổi gen giàu chất vi dinh dƣỡng bằng phƣơng pháp Agrobacterium và hệ thống chọn lọc manose chuyển gen với vector pCaCar, pEun3 mang gen psy, crtI vào giống lúa IR6, MTL250, Tapei309 tạo ra các dòng lúa giàu Vitamine A giúp giảm suy dinh dƣỡng của cộng đồng dân cƣ nghèo với gạo là thực phẩm chính. 9 Nhằm tuyển chọn và phát triển giống lúa cạn cải tiến LC93-1 phục vụ sản xuất lƣợng thực ở vùng cao, Viện Bảo Vệ Thực Vật - với phƣơng pháp chọn lọc từ tập đoàn lúa cạn IRRI nhập nội năm 1993- đã chọn đƣợc giống LC93-1 có thời gian sinh trƣởng 115-125 ngày, năng suất 3-4 tấn/ha, chịu hạn khá, chất lƣợng gạo tốt, thích hợp cho vùng đồng bào dân tộc nghèo ở vùng cao. Trƣờng Đại học Cần Thơ dùng phƣơng pháp điện di protein SDS-Page tuyển chọn các giống lúa thuần nhƣ lúa Nếp Bè Tiền Giang, VĐ20, Klong Kluang. Giống lúa nếp PD2 và Phu Thê do TS Đào Xuân Tân và cộng sự đã chủ trì chọn tạo đã đƣợc công nhận giống Quốc gia( 2010 và 2014). Bằng phƣơng pháp đột biến, 2 tác giả Đỗ Xuân Ất (1996) và Nguyễn Nhƣ Toản (20002009) cũng chọn tạo đƣợc giống Khang Dân đột biến và CL8. 1.4. Các tác nhân gây đột biến và hiệu quả tác động của chúng - Các tác nhân gây đột biến vật lý: Các tác nhân vật lí gây đột biến ở cơ thể sinh vật là những dạng phóng xạ gây ion hóa mạnh. Các dạng phóng xạ đƣợc phân thành dạng phóng xạ hạt và phóng xạ điện từ. Các dạng phóng xạ phổ biến trong chọn giống là: + Tia X (là dạng phóng xạ điện từ có bƣớc sóng là 10-8 đến 10-12m) đƣợc ứng dụng rất sớm và rộng rãi vào chọn giống. + Neutron có tác dụng khác với tia X, có ảnh hƣởng đối với hạt giống tƣơng đối đồng nhất, TLSS của cây trồng từ hạt giống sau khi xử lí ở M1 tƣơng đối cao, biến dị và tần số đột biến cao. + Các chất phóng xạ: thƣờng dùng nhất là P32 và S35, P32 có khả năng gây đột biến khá mạnh, cao hơn cả tia X. + Tia gamma (γ) nguồn Co60 và Cs137, tia γ tƣơng đƣơng với tia X nhƣng bƣớc sóng ngắn hơn, nên hiệu quả xuyên thấu cao hơn. Ngƣời ta thƣờng dùng tia Rơnghen (R) làm đơn vị đo năng lƣợng của tia γ, giống nhƣ tia X, để so sánh các tia bức xạ ngƣời ta áp dụng đơn vị rad [9]. 10 Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu tác động của tia γ đến quá trình phát sinh đột biến ở cây trồng và so sánh hiệu quả của nó với các mutagen khác, nhờ việc xử dụng tia γ mà ngƣời ta đã thu đƣợc nhiều dạng đột biến khác nhau. Tia γ là dạng phóng xạ ion hóa đƣợc dùng phổ biến nhất trong mục đích chọn giống. Về phƣơng thức tác động của tia γ đến cơ thể sinh vật trong quá trình xử lí có thể khái quát nhƣ sau: Khi mô bị chiếu xạ thì 1 photon của tia γ tác động vào 1 điện tử trên quỹ đạo nguyên tử trong thành phần của vật chất sống. Tất cả cả năng lƣợng của photon đƣợc chuyển vào điện tử ở dạng năng lƣợng điện tử đƣợc tách ra gọi là quang điện tử có năng lƣợng rất cao, lại có thể gây ra ion hóa tiếp theo trên đƣờng vận chuyển của nó. Những hiệu quả chủ yếu mà tia phóng xạ ion hóa gây ra đối với ADN là: Làm đứt gãy một hoặc cả hai mạch của ADN tạo ra sự liên kết chéo giữa hai phân tử ADN, tách bazơnitơ ra khỏi AND hoặc làm biến đổi bazơnitơ về mặt hóa học, khiến cho nó thay đổi đặc tính kết cặp. Trong khi hiện tƣợng liên kết chéo giữa hai phân tử ADN dẫn đến sự chết của tế bào thì hiện tƣợng đứt gãy mạch của ADN dẫn đến đột biến cấu trúc NST, sự tự sửa chữa các vết đứt trong ADN và những thay đổi bazơnitơ gây ra các đột biến gen [8]. - Tác nhân gây đột biến hóa học: Với những công trình nghiên cứu về đột biến hóa học của Rapoport, (1939-1943) và Auerbach, (1943-1947), [8] đã cho những ý tƣởng to lớn cho ngành di truyền chọn giống và sự nghiệp chọn giống đột biến trên toàn thế giới. Việc đi tìm ra hàng loạt các hóa chất có khả năng gây đột biến cụ thể ở cơ thể sinh vật và nghiên cứu cơ chế tác động của chúng đã mở ra cho ngành di truyền chọn giống một hƣớng đi mới là đột biến hóa học. Cho đến những năm 60 của thế kỉ XX các mutagen hóa học đã đƣợc sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu di truyền học và chọn giống, mang lại những 11 kết quả rất có giá trị thực tiễn. Xét theo phƣơng thức tác động có thể chia các chất hóa học có khả năng gây đột biến thành 5 nhóm [3],[4],[5],[6],[9]. Một trong 5 nhóm đƣợc sử dụng rộng rãi trong chọn giống đó là nhóm các hợp chất alkyl hóa: gồm các mutagen hóa học đƣợc sử dụng phổ biến cho chọn giống hiện nay nhƣ:EI, EMS, NEU, NMU… Quá trình ankyl hóa là sự thay thế hydro trong bazơnitơ bằng một gốc alkyl khác (như:CH3, C2H5, NH) cao trong chất ankyl hóa nhƣ (ví dụ nhƣ: C2H5 ở hóa chất EMS). Sự ankyl hóa dẫn dến các hiệu quả sau: (1) Sự ankyl hóa các nhóm phosphat trong AND dẫn đến sự hình thành phosphat trieste không ổn định và giải phóng ra nhóm ankyl. Nhiều nhóm ankyl không đƣợc tách ra sẽ gây rối loạn cho quá trình tái bản ADN. Đôi khi nhóm phosphat trieste bị phân hủy ở phần giữa đƣờng và photphat, rồi gây đứt gãy ADN. (2) Sự ankyl hóa đối với bazơnitơ thƣờng xuất hiện ở vị trí O6 của guanine, khiến cho nó sau đó có thể kết cặp với Timin và dẫn đến sự đồng hoán giữa các bazơnitơ. (3) Sự khử purin: guanin bị ankyl hóa có thể tách ra khỏi deoxyribose, chỗ bị khuyết này có có thể thay thế bằng một bazơnitơ nào đó trong quá trình tái bản của ADN và có thể dẫn đến đột biến do hiện tƣợng đồng hoán hoặc dị hoán [5],[6],[8],[9]. Trong nhóm này, ngƣời ta thƣờng sử dụng những hóa chất có khả năng gây ra những biến đổi về mặt di truyền cực mạnh ở cơ thể sinh vật và đƣợc gọi là các tác nhân siêu đột biến. 1.5. Một số nhân tố ảnh hƣởng tới hiệu quả gây đột biến của tia gamma Co60 Việc nghiên cứu các nhân tố ảnh hƣởng đến hiệu quả gây đột của tia gamma có ý nghĩa lớn trong việc định hƣớng phát triển đột biến, đặt biệt là các đột biến có ý nghĩa cải tiếng giống cũ hoặc tạo giống mới. có nhiều nhân tố ảnh hƣởng tới hiệu quả gây đột biến của tia gamma đó là các nhân tố nhƣ: 12 Kiểu gen của giống, liều lƣợng tác nhân phóng xạ, độ ẩm của hạt, nồng độ oxi, các giai đoạn khác nhau của quá trình phát triển của cá thể, các pha khác nhau của chu kì tế bào và điều kiện gieo trồng… + Ảnh hƣởng tới các giai đoạn khác nhau của quá trình phát triển của cá thể: Các nghiên cứu của Yamaguchi (1963), Phan Phải (1971), Xakharop và Ph.Andreev (1972-1974, 1976), Sorana (1979), Secbacop (1981- 1982) đã rút ra kết luận: Giai đoạn giao tử có độ mẫn cảm với các tác nhân đột biến cao hơn giai đoạn hợp tử là giai đoạn tiền phôi, còn giai đoạn nhú mầm và giai đoạn mạ thì mẫn cảm với phóng xạ hơn hạt khô và cây trƣởng thành. Nhƣ vậy: Ở giai đoạn càng sớm của quá trình phát triển cá thể thì độ cảm ứng với các tác nhân gây đột biến càng cao. Tức là nó chịu ảnh hƣởng rất lớn của tác nhân gây phóng xạ, cụ thể là tia gamma (Co60). + Ảnh hƣởng đến các pha khác nhau của chu kì tế bào: Trong quá trình phân bào NST có sự biến đổi hình thái, cấu trúc qua các pha khác nhau. Nên mức độ ảnh hƣởng của từng kiểu hình thái cấu trúc NST với phóng xạ cũng rất khác nhau. Chiếu xạ vào pha G1 sẽ gây sai hình NST, chiếu xạ vào pha pha S sẽ gây sai hình NST hoặc Cromatit (vì một số NST đã nhân đôi) và chiếu xạ vào pha G2 gây sai hình Cromatit. Còn nếu chiếu hình vào kì trƣớc gây sai hình mức dƣới Cromatit vì lúc đó đơn vị đứt là một nửa Cromatit (Gutcop I.N. 1972). Có thể nói rằng: Có sự phụ thuộc giữa các pha của chu kì tế bào trong mỗi loại tế bào có một thời điểm xử lí tác nhân đột biến. Sẽ xuất hiện các biến đổi tiềm năng với thời gian khác nhau mà hiện thực hóa thành đột biến. (Đubunin 1978). Nhiều tác giả đã chứng minh rằng: Các NST ở các pha khác nhau của chu kì tế bào có sự mẫn cảm khác nhau đối với mỗi loại tác nhân trong đó mức độ lớn phụ thuộc vào đặc tính của các tác nhân phóng xạ. Sự cảm ứng 13 phóng xạ tùy thuộc vào các pha khác nhau của chu kì tế bào và đƣợc sắp xếp theo thứ tự: G2>M>S>G1. 1.6. Một số nhân tố ảnh hƣởng tới hiệu quả gây đột biến của NEU Các yếu tố ảnh hƣởng tới hiệu quả gây đột biến của hóa chất trong đó có NEU gồm các yếu tố nhƣ nhiệt độ, pH, độ chín của hạt, còn có các yếu tố khác là: Nồng độ của hóa chất tăng thì tần số đột biến cũng tăng. Từ việc xác định đƣợc rõ ràng các yếu tố ảnh hƣởng tới hiệu quả gây đột biến của hóa chất nói chung và NEU nói riêng đã có ý nghĩa rất quan trọng cho sự hiểu biết và ứng dụng các nhân tố biến đổi quá trình đột biến giúp cho việc tăng tính hiệu quả của phƣơng pháp chon giống đột biến 14
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan