BÁO CÁO KHOA HỌC: "SỰ DI TRUYỀN MỘT SỐ ĐỘT BIẾN GÂY TẠO TỪ GIỐNG LÚA ĐỊA PHƯƠNG NAM BỘ – TÀI NGUYÊN ĐỤC" pdf

SỰ DI TRUYỀN MỘT SỐ ĐỘT BIẾN GÂY TẠO TỪ
GIỐNG LÚA ĐỊA PHƯƠNG NAM BỘ – TÀI
NGUYÊN ĐỤC*

Nguyễn Minh Công
Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
Nguyễn Thị Mong
Trường Đại học Sư phạm Tp Hồ Chí Minh
*Đề tài được sự hỗ trợ của chương trình nghiên cứu cơ bản
cấp nhà nước

I MỞ ĐẦU.

Trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học cấp
nhà nước “Xác định tính qui luật của sự phát sinh đột biến
trên loài lúa trồng (O.sativa L.) khi xử lý đột biến (giai
đoạn 1996-2000), chúng tôi đã cải tiến thành công giống
lúa tẻ đặc sản của tỉnh Cà Mau – Tài nguyên đục (TNĐ) để
tạo ra giống lúa mới cấp quốc gia – Tài nguyên đột biến –
100 (TNĐB-100) với nhiều đặc điểm ưu việt rõ rệt so với
giống gốc (bảng 1).

Trong bài này, chúng tôi giới thiệu kết quả nghiên cứu sự
di truyền và biểu hiện của một số đột biến tạo ra những đặc
điểm nổi trội của giống lúa TNĐB-100 nhằm góp phần xây
dựng cơ sở lý luận cho công tác tạo chọn các giống lúa chất
lượng.

II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1. Vật liệu nghiên cứu

Sử dụng giống lúa tài nguyên đục và giống lúa TNĐB-100.
Các đặc điểm sai khác giữa hai giống lúa nói trên được
trình bày trong bảng 1.
Bảng 1: Những đặc điểm sai khác chính giữa giống lúa
TNĐ và TNĐB-100.



2. Phương pháp nghiên cứu

Ở vụ mùa năm 2000, chúng tôi thực hiện 2 phép lai: thuận
và nghịch giữa giống gốc – TNĐ và TNĐB-100 bằng
phương pháp cắt vỏ trấu tại vườn trường Đại học Sư phạm
Tp Hồ Chí Minh. Hạt lai F
1
được chia thành 2 phần: một
nửa được gieo cấy trong vụ xuân 2001 để xác định khả
năng biểu hiện của đột biến gây mất tính cảm quang; nửa
còn lại được gieo cấy trong vụ mùa 2001 để nhận hạt F2 và
tìm hiểu sự biểu hiện của các tình trạng của bố mẹ ở thế hệ
F
1
. Mức độ trội được tính theo công thức của Belli và
Atkius (1966)

hp=F –mp/P – mp.

Ở đây, hp: Mức độ trội; F: Giá trị trung bình của tình trạng
nghiên cứu ở F

1
; mp: Giá trị trung bình của tình trạng của 2
bố mẹ; P: Giá trị trung bình của tính trạng ở bố hoặc mẹ
trội hơn. Khi hp = 0 (không trội); hp = 1 (trội hoàn toàn); 0
< hp < 1 (trội không hoàn toàn, thiên về dạng có trị số tuyệt
đối của tính trạng lớn hơn, biểu hiện ưu thế lai dương); còn
khi –1< hp < 0 (trội không hoàn toàn, thiên về dạng có trị
số tuyệt đối của tính trạng nhỏ hơn, thể hiện ưu thế lai âm).
Khi hp > 1 (siêu trội dương); còn khi hp < -1 (siêu trội âm).
Ở vụ xuân 2002, chúng tôi nghiên cứu sự di truyền của đột
biến gây mất tính cảm quang.

Ở vụ mùa 2002, chúng tôi xác định tỷ lệ phân ly của các
tính trạng bị biến đổi do đột biến. Sự phân chia thành các
lớp kiểu hình ở F
2
dựa vào sự di truyền và biểu hiện tính
trạng ở F
1
và vào chỉ số ξ3 theo phương pháp của Avan
và cộng sự (1986), Fushuhara (1986), cụ thể là phân thành
2 lớp kiểu hình: giống bố mẹ và thống kê các cá thể có kiểu
hình khác với 2 kiểu hình nêu trên (nếu có).

Sự sai khác giữa tỷ lệ phân ly lý thuyết và thực nghiệm
được đánh giá theo tiêu chuẩn “Chi bình phương – 
2
).

III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN

1. Sự di truyền và biểu hiện một số tính trạng ở F
1
.

1.1 Sự phân bố số cá thể cảm ứng và không cảm ứng
quang chu kỳ ở F
1

Bảng 2: Khả năng biểu hiện của đột biến mất tính cảm
quang ở F
1




Số liệu trong bảng 2 cho thấy, đột biến không cảm quang là
đột biến lặn, điều này phù hợp với kết luận của nhiều tác
giả: tính cảm quang là trội, còn không cảm quang là lặn.
Bảng 3: Sự biểu hiện một số tính trạng khác ở F
1
trong vụ
mùa



1.2. Thời gian sinh trưởng (TGST)

Số liệu bảng 3 cho thấy, con lai F
1

có thời gian sinh trưởng
ngắn hơn TNĐ nhưng dài hơn TNĐB-100. Điều này cho
thấy ở hai giống lúa có sự sai khác trong hệ gen xác định
thời gian sinh trưởng cơ bản vì hai giống đều không cảm
ứng quang chu kỳ. Sự biểu hiện di truyền trung gian của
tính trạng TGST ở F
1
có thể do sự phát sinh đột biến lặn
không hoàn toàn ở một trong các locus kiểm soát TGST cơ
bản ở giống gốc. Hiện tượng di truyền trung gian ở tổ hợp
lai này mâu thuẫn với hiện tượng trội của tính trạng chín
sớm khi lai giữa hai giống lúa khác nhau vì đây là sự tương
tác giữa alen đột biến và alen dại của giống gốc. Hiện
tượng trội không hoàn toàn của các alen dại giúp ta hiểu rõ
thêm hiện tượng chín sớm hơn của các cây mọc từ hạt của
giống có thời gian sinh trưởng dài đã bị xử lý bằng chiếu
xạ.

1.3. Khả năng đẻ nhánh

Khả năng đẻ nhánh của các cây lai F
1
trong tổ hợp lai TNĐ
và TNĐB-100 giảm so với hai dạng bố mẹ, biểu hiện ưu
thế lai âm. Hiện tượng trên do tương tác giữa alen dại (Ti)
ở giống gốc và alen “ti” phát sinh do đột biến.

1.4. Góc lá đòng và góc lá công năng

Góc lá đòng ở các cây lai F

1
lớn hơn góc lá đòng của
TNĐB-100 nhưng nhỏ hơn so với ở TNĐ. Hiện tượng này
do alen dại của giống gốc trội không hoàn toàn so với alen
đột biến phát sinh ở một trong các locus kiểm soát tính
trạng này. Tuy nhiên, về mức độ trội, có xu hướng thiên về
kiểu dại. Các cây lai F
1
của 2 phép lai đều có góc lá công
năng lớn hơn 2 dạng bố mẹ, biểu hiện ưu thế lai dương.

1.5. Chiều dài lá đòng và lá công năng

Số liệu trong bảng 3 cho thấy, lá đòng và lá công năng của
cây lai F
1
ngắn hơn so với ở giống gốc và TNĐB-100, biểu
hiện ưu thế lai âm. Hiện tượng trên do tương tác giữa alen
dại và alen đột biến cùng thuộc một lucus.

1.6. Chiều cao cây

Số liệu trong bảng 3 còn cho thấy, hiện tượng di truyền
trung gian của chiều cao cây lúa trong tổ hợp lai TNĐ và
TNĐB-100. Hiện tượng này có thể giải thích bằng tính lặn
không hoàn toàn của alen đột biến so với alen dại ở TNĐ.
Đây là một trong các nguyên nhân làm cho cây M
1
thấp
hơn so với dạng gốc.

1.7. Chiều dài bông

Chiều dài bông của các cây lai F
1
của tổ hợp lai TNĐ và
TNĐB-100 theo cách xác định của Belli và Atkius (1966),
là biểu hiện siêu trội âm. Nếu xác định theo chỉ số ξ3 thì
các cây lai F
1
của phép lai thuận và nghịch có bông thuộc
kiểu hình giống gốc.

1.8. Chiều dài hạt gạo

Nếu tính theo công thức của Belli và Atkius (1966) thì tính
trạng này biểu hiện siêu trội âm. Nếu xác định theo chỉ số
ξ3 thì hạt gạo của các cây lai F
1
của hai phép lai: thuận
và nghịch thuộc kiểu hình của giống gốc.

1.9. Độ bạc bụng

Các cây lai thuận và nghịch đều có hạt trong, chứng tỏ tính
trạng hạt trong là trội.

2. Sự phân ly của một số tính trạng ở F
2

2.1 Tính cảm ứng quang chu kỳ

Theo Yamagata và cộng sự (1986), Sato (1991), Khush và
Toenniessen (1991), Kato-Hai-Tsai (1997) các giống lúa
cảm ứng quang chu kỳ nhất thiết phải có 3 gen trội thuộc 3
locus: E, Se và I-Se1. Locus E có thể tồn tại ở các trạng
thái E1; E2 và E3, còn locus Se có thể tồn tại ở các trạng
thái Se1 và Se2. Riêng locus “I-Se1” có tác dụng át chế lặn
đối với locus E và locus Se (I-Se1-không át; ii Se1-át).

Số liệu trong bảng 4 cho thấy, trong tổ hợp lai TNĐ và
TNĐB-100, tính trạng cảm quang di truyền theo tỷ lệ
Menđen trong lai đơn ở F
2
. Rất có thể trong trường hợp
này, TNĐ có cặp gen trội I-Se1 ISe1 còn TNĐB-100 có cặp
gen lặn i-Se1 i-Se1; Các cây F
1
đều cảm quang do có cặp
alen I-Se1 i-Se1, còn ở F
2
có tỷ lệ các tổ hợp gen như sau:

1 I-Se1 I-S¬e1: 2 I-Se1 i-Se1: 1 i-Se1 iSe1.
Bảng 4: Sự phân ly một số tính trạng ở F
2
của tổ hợp lai
TNĐ x TNĐB-100

2.2 Chiều cao cây.

Hiện nay người ta đã phát hiện 11/12 nhóm gen liên kết của
loài lúa trồng (O.sativa L.) có mang locus kiểm soát chiều
cao cây. Các locus này tương tác theo kiểu cân bằng ở các
tổ hợp gen khác nhau dẫn đến các giống lúa có chiều cao
cây khác nhau. Tuy nhiên, mức độ chi phối chiều cao cây
của các locus cũng không giống nhau; theo mức độ từ
mạnh đến yếu như sau: D>Sn>dm>d. Kiểu cây lùn ngoài
nguyên nhân là các gen lùn còn có các nguyên nhân: tác
động của gen át chế và gen gây biến đổi, chẳng hạn I át T.
Như vậy, một hoặc một số đột biến thực nghiệm phát sinh
ở nhóm gen kiểm soát tính trạng chiều cao cây ở giống lúa
cao cây sẽ làm xuất hiện các dạng: nửa lùn, lùn, siêu lùn.

Dẫn liệu trong bảng 4 cho thấy: bào chất có ảnh hưởng tới
sự biểu hiện tính trạng chiều cao cây ở F
1
nhưng ở F
2
vẫn
cho tỉ lệ phân ly menđen trong lai một tính khi có hiện
tượng trội không hoàn toàn: 1 nửa lùn (TNĐB-100): 2 dạng
trung gian: 1 cao cây (TNĐ).

Kết quả trên cũng cho thấy, một đột biến lặn không hoàn
toàn đã phát sinh ở một trong các locus kiểm soát chiều cao
cây ở giống gốc, làm xuất hiện cây nửa lùn (TNĐB-100).

2.3 Khả năng đẻ nhánh

Tính trạng khả năng đẻ nhánh của giống lúa trồng do ít nhất
3 locus kiểm soát: Ti1; Ti2 và Ti3. Các alen trội xác định
khả năng đẻ nhánh kém, còn các alen lặn (ti1; ti2 và ti3)
xác định khả năng đẻ nhánh khoẻ nhưng mức độ đóng góp
không giống nhau. Theo cơ chế nêu trên thì rất có thể giống
lúa gốc – TNĐ có 2 cặp alen trội và 1 cặp alen lặn kiểm
soát khả năng đẻ nhánh. Một đột biến lặn có khả năng đóng
góp cao hơn vào việc tăng khả năng đẻ nhánh đã phát sinh
ở giống gốc (khả năng đẻ nhánh trung bình) làm cho
TNĐB-100 có khả năng đẻ nhánh ở mức trung gian giữa tốt
và rất tốt. Đột biến lặn này di truyền theo qui luật menđen
trong lai đơn khi có hiện tượng lặn không hoàn toàn: 1
trung (TNĐ): 2 dạng trung gian: 1 đẻ nhánh tốt – rất tốt.

2.4 Góc lá đòng và góc lá công năng

Lá đòng và lá công năng được kiểm soát bởi 2 hệ thống gen
khác nhau (Kramer, 1974); góc lá đòng rộng là trội, còn
ngược lại, góc lá công năng hẹp là trội.

Số liệu trong bảng 4 cho thấy, đột biến giảm góc độ lá đòng
và lá công năng di truyền trung gian trong lai một tính,
phân ly kiểu hình theo tỷ lệ 1:2:1. Điều đó chứng tỏ đột
biến lặn không hoàn toàn đã phát sinh trong hệ thống gen
kiểm soát góc lá đòng và lá công năng.

2.5 Đột biến rút ngắn chiều dài lá đòng và lá công năng.

Chiều dài lá đòng và lá công năng do 2 hệ thống gen khác
nhau, mỗi tính trạng do nhiều gen phức kiểm soát. Hầu hết
các gen xác định lá đòng dài là gen trội, trong khi đó, các
gen trội và các gen lặn với số lượng tương đương xác định
lá công năng dài (Kramer, 1974).
Số liệu bảng 4 cho thấy, đột biến giảm chiều dài lá đòng di
truyền theo định luật menđen trong lai đơn nhưng biểu hiện
di truyền trung gian.

2.6 Đột biến tăng chiều dài bông

Tính trạng chiều dài bông lúa do khoảng 6 gen kiểm soát và
phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện ngoại cảnh (Syakudo,
1985).

Số liệu trong bảng 4 cho thấy, đột biến tăng chiều dài bông
lúa là đột biến lặn, di truyền theo định luật menđen trong
lai đơn; cho tỷ lệ phân ly: 3 ngắn: 1 dài. Điều đó chứng tỏ
một đột biến lặn đã phát sinh trong hệ thống gen kiểm soát
độ dài bông lúa.

2.7 Đột biến tăng chiều dài hạt gạo
Ramiah và cộng sự (1993) đã phát hiện một gen lặn (kí
hiệu là lk) kiểm soát tính trạng hạt dài. Các nghiên cứu của
Takamure và Kinoshita (1996), Kato (1991) đều kết luận: ở
loài phụ Indica, hạt ngắn là trội so với hạt dài, cho tỉ lệ
phân ly ở F
2
: 3 ngắn: 1 dài.

Kết quả nghiên cứu của chúng tôi phù hợp với kết luận của
các tác giả trên, đột biến tăng chiều dài hạt gạo trong
trường hợp này là đột biến lặn.

2.8 Đột biến hạt trong

Giống gốc TNĐ có hạt gạo đục, còn giống lúa TNĐB-100
có hạt gạo trong. Các nghiên cứu di truyền đều cho thấy,
hạt gạo trong là trội so với hạt gạo đục.

Số liệu trình bày trong bảng 3 và 4 cho thấy: đột biến hạt
trong là đột biến trội, di truyền theo định luật menđen trong
lai đơn, cho tỷ lệ 3 trong: 1 đục ở F
2
.

IV. KẾT LUẬN

Từ kết quả thu được bằng thực nghiệm và những điều phân
tích ở trên, chúng tôi đi đến một số kết luận sau:

1. Các đột biến: mất tính cảm quang, tăng chiều dài bông
lúa, tăng chiều dài hạt gạo là các đột biến lặn, di truyền
theo định luật menđen trong lai đơn.

2. Các đột biến: rút ngắn thời gian sinh trưởng, giảm
chiều cao cây, tăng khả năng đẻ nhánh, lá đòng hẹp, rút
ngắn chiều dài lá đòng là những đột biến lặn không hoàn
toàn, di truyền theo định luật menđen trong lai đơn nhưng

biểu hiện di truyền trung gian.

3. Đột biến hạt gạo trong là đột biến trội, di truyền theo
định luật menđen trong lai đơn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Minh Công, Lê Xuân Trình (2000), “Phân
tích di truyền một số đột biến về chiều cao cây từ giống lúa
Nếp 415”. Tạp chí Nông nghiệp và Công nghiệp thực
phẩm, số 4, tr. 171-172.
2. Nguyễn Minh Công, Phạm Văn Ro, Đỗ Hữu Ất
(1999), “Nghiên cứu chọn tạo giống lúa Tài nguyên đột
biến”. Tạp chí Nông nghiệp và Công nghiệp thực phẩm, số
5, tr. 210-212.
3. Kato, T (1991), “Genetic analysis of grain size in rice”
in: Rice Genetics II, IRRRI, Manila, Philipinnes.
4. Khush, G.S and G.H. Toenniessen (eds, 1991), “Rice
Biotechnology”, C-A-B International in asociation with the
IRRI, C-A-B International, Wallingford, Oxon, UK.
5. Nguyễn Thị Mong, Nguyên Minh Công (2003), “Sự di
truyền các đột biến không cảm ứng quang chu kỳ, rút ngắn
thời gian sinh trưởng trong vụ mùa, đẻ nhánh khoẻ, phát
sinh bằng thực nghiệm từ giống lúa địa phương Nam Bộ-
Tép hành”. Tạp chí Khoa học – Công nghệ của Bộ Nông
nghiệp và Phát triển Nông thôn, số 4, tr. 411-413.
6. Nguyễn Thị Mong, Nguyễn Minh Công (2003), “Sự di
truyền và biểu hiện các đột biến: nửa lùn, rút ngắn lá đòng,
tăng khẳ năng đẻ nhánh, tăng chiều dài bông lúa và hạt gạo,
phát sinh bằng thực nghiệm từ giống lúa địa phương Nam

Bộ-Tép hành”. Tạp chí Khoa học-Công nghệ của Bộ
NN&PTNT, số 5, tr.654-656.
7. Nagato Y.(1997), “Inheritance of morphological
characters .1.1. seeds”, in: Science of the rice plant,
Volume three: Genetics (matsuo et al, eds), FAPRC,
Tokyo, Japan, pp. 252-256.
8. Takamure L, K. Mori and T. Kinoshita (1993),
“Inheritance of mutant characters induced by gamma-ray
irradiation of anther cultures in rice”, RGN, Vol 10,
pp.111-113.
9. Takamure L, M.C Hong and T. Kinoshita (1995),
“Genetic analysis for two kinds of mutants for long grain”,
RGN, Vol 12, pp. 199-201.
10. Tanisaka, T. (1997), “Inheritance of morphological
characters, 1.4.Culm”, in: Sicience of the rice plant,
Volume three: Genetics (matsuo et al., eds), FAPRC,
Tokyo, Japan, pp.270-277.
11. Lê Xuân Trình, Nguyễn Minh Công (2000), “Phân
tích di truyền đột biến chiều dài hạt thóc từ giống lúa Nếp
TK90”. Tạp chí Nông nghiệp và Công nghiệp thực phẩm,
số 3, tr. 122-123.
12. Tsai, K.H (1999), Genetic analysis for heading time
in tropical rice strains” RGN, Vol.16, pp 55-57.
13. Yamagata H. (1997), “Inheritance of morphological
characters 1.5. leaf”, in: Science of the rice plant, Volume
three: Genetics (Matsuo at al., eds), FAPRC, Tokyo, Japan,
pp. 277-285.

(Summary)

Inheritance of some mutations induced from native rice
variety of South Vietnam – “Tai nguyen duc”

Nguyen Minh Cong
Ha Noi University of Education
Nguyen Thi Mong
Ho Chi Minh city University of Education

Originally native rice variety (Tai nguyen duc) and mutant
rice variety induced by Tai nguyen duc variety (Tai nguyen
dot bien) were used for our research. The new mutant rice
variety has some better characters in comparison with those
of the Tai nguyen duc such as photoperiodic insensitivity,
earlier maturity in the summer crop, higher tillering
capacity, shorter plant height, smaller angle and shorter of
flag leaf, transparent and longer grain, greater number of
grain per panicle, more bright yellow grain, expected yield
greater twice, better resistance to yellow stem borer and
brown plant hopper.

The inheritance research was conducted by Tai nguyen duc
variety and Tai nguyen dot bien crossing combination. The
research’s results from F
1
and F
2
show that: the mutation
generates transparent grain is dominate and transmitted to
offring from mendenian ratio in monohybrid (ratio 3:1); the
mutations create photoperiodic insensitivity, long panicle

and long grain that are recessive and transmitted to offring
from mendenian ratio in monohybrid (ratio 3:1). Other
mutations that generate earlier maturity, short plant height,
high tillering capacity, short flag leaf, small angle of flag
leaf are incomplete recessive and transmitted conform
intermediary mendenian monohybrid (ratio 1:2:1).

Người thẩm định nội dung khoa học: PGS. Lê Duy Thành.