Nghiên cứu sự phát triển sinh biến dị hình thái, sinh trưởng và phát triển ở m2 của 6 giống lúa nếp khi xử lí tia gamma

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH - KTNN
*********

LÊ CHÍ TOÀN

NGHIÊN CỨU SỰ PHÁT SINH BIẾN DỊ
HÌNH THÁI, SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT
TRIỂN Ở M2 CỦA 6 GIỐNG LÚA NẾP
KHI XỬ LÍ TIA GAMMA Co60
LÊN HẠT NẢY MẦM
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Di truyền học

HÀ NỘI – 2011


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

LỜI CẢM ƠN
Chân thành cảm ơn GVC TS. Đào Xuân Tân – Giám đốc Trung tâm Hỗ
trợ Nghiên cứu Khoa học & Chuyển giao Công nghệ, Trường ĐHSP Hà Nội
2, TS. Phạm Xuân Liêm - Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam – người đã
tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu thực
hiện khóa luận.
Chân thành cảm ơn các cán bộ của Trung tâm Hỗ trợ Nghiên cứu Khoa
học & Chuyển giao Công nghệ, Trường ĐHSP Hà Nội 2, các thầy cô giáo
trong tổ bộ môn Di Truyền học Khoa sinh - KTNN Trường Đại học Sư phạm
Hà Nội 2

Cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn bên cạnh động viên, giúp đỡ tôi
hoàn thành khóa luận này.
Hà Nội, ngày 20 tháng 5 năm 2011
Sinh viên

Lê Chí Toàn

Lê Chí Toàn

ii

K33C Sinh - KTNN


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan:
Khóa luận tốt nghiệp của tôi không sao chép từ bất cứ một khóa luận có
sẵn nào.
Nội dung trong đề tài đảm bảo sự chính xác và trung thực là kết quả
nghiên cứu của bản thân.

Hà Nội, ngày 20 tháng 5 năm 2011
Sinh viên

Lê Chí Toàn

Lê Chí Toàn

iii

K33C Sinh - KTNN


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1: Tần số và phổ đột biến cây thấp ở M2 do tác dụng của tia gamma
(Co60) vào giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.
Bảng 3.2: Tổng tần số đột biến cây thấp ở M2 do tác dụng của tia gamma
(Co60) vào hạt ở giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.
Bảng 3.3: Tần số và phổ đột biến bông dài ở M2 do tác dụng của tia gamma
(Co60) vào giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.
Bảng 3.4: Tổng tần số đột biến bông dài ở M2 do tác dụng của tia gamma
(Co60) vào hạt ở giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.
Bảng 3.5: Tần số và phổ đột biến bông ngắn ở M2 do tác dụng của tia
gamma (Co60) vào giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.
Bảng 3.6: Tổng tần số đột bông ngắn ở M2 do tác dụng của tia gamma
(Co60) vào hạt ở giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.
Bảng 3.7: Tần số và phổ đột biến hạt to ở M2 do tác dụng của tia gamma
(Co60) vào giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.
Bảng 3.8: Tổng tần số đột biến hạt to ở M2 do tác dụng của tia gamma
(Co60) vào hạt ở giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.
Bảng 3.9: Tần số và phổ đột biến hạt nhỏ ở M2 do tác dụng của tia gamma
(Co60) vào giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.

Bảng 3.10: Tổng tần số đột biến hạt nhỏ ở M2 do tác dụng của tia gamma
Co60 vào giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.
Bảng 3.11: Tần số và phổ đột biến để nhiều nhánh ở M2 do tác dụng của tia
gamma (Co60) vào giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.
Bảng 3.12: Tổng tần số đột biến đẻ nhiều nhánh ở M2 do tác dụng của tia
gamma Co60 vào giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.

Lê Chí Toàn

iv

K33C Sinh - KTNN


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Bảng 3.13: Tần số và phổ đột chín sớm ở M2 do tác dụng của tia gamma
(Co60) vào giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.
Bảng 3.14: Tổng tần số đột biến chín sớm ở M2 do tác dụng của tia gamma
Co60 vào giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.
Bảng 3.15: Tần số và phổ đột chín muộn ở M2 do tác dụng của tia gamma
(Co60) vào giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.
Bảng 3.16: Tổng tần số đột biến chín muộn ở M2 do tác dụng của tia gamma
Co60 vào giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.

Lê Chí Toàn

v

K33C Sinh - KTNN


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1:

Đột biến cây thấp ở M2 do tác dụng của tia gamma (Co60) vào
hạt ở giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.

Hình 2:

Đột biến bông dài ở M2 do tác dụng của tia gamma (Co60) vào
hạt ở giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.

Hình 3:

Đột biến bông ngắn ở M2 do tác dụng của tia gamma (Co60) vào
hạt ở giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.

Hình 4:

Đột biến hạt to ở M2 do tác dụng của tia gamma (Co60) vào hạt ở
giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.

Hình 5:

Đột biến hạt nhỏ ở M2 do tác dụng của tia gamma (Co60) vào hạt
ở giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.

Hình 6:

Đột biến đẻ nhiều nhánh ở M2 do tác dụng của tia gamma (Co60)
vào hạt ở giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.

Hình 7:

Đột biến chín sớm ở M2 do tác dụng của tia gamma (Co60) vào
hạt ở giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.

Hình 8:

Đột biến chín muộn ở M2 do tác dụng của tia gamma (Co60) vào
hạt ở giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.

Lê Chí Toàn

vi

K33C Sinh - KTNN


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU..................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài...................................................................................... 1
2. Mục đích của đề tài .................................................................................. 2
3. Đối tượng nghiên cứu............................................................................... 2
4. Thời gian và địa điểm nghiên cứu............................................................. 2
5. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU.................................................... 4
1.1. Giới thiệu chung về cây lúa ................................................................... 4
1.1.1. Nguồn gốc cây lúa ............................................................................. 4
1.1.2. Phân loại ............................................................................................ 4
1.1.3. Giá trị kinh tế của cây lúa ................................................................... 5
1.1.3.1. Sản phẩm chính của cây lúa ............................................................ 6
1.1.3.2. Sản phẩm phụ của cây lúa ............................................................... 6
1.2. Tác nhân gây đột biến............................................................................ 7
1.2.1.Lược sử nghiên cứu tác động của tia gamma vào hạt lúa .................... 7
1.2.2. Tác dụng của tia gamma Co60 lên vật chất di truyền ........................... 8
1.2.2.1. Tác động lên vật chất di truyền ở cấp độ phân tử (ADN) ................. 8
1.2.2.2. Tác động của tia gamma lên vật chất di truyền ở cấp độ tế
bào ............................................................................................................... 8
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...... 10
2.1. Đối tượng và vật liệu nghiên cứu......................................................... 10
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ....................................................................... 10
2.1.2. Tác nhân gây đột biến ...................................................................... 11
2.2.Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 11
2.2.1. Phương pháp xử lý hạt giống bằng tia gamma (Co60)....................... 11
2.2.2. Phương pháp tiến hành thí nghiệm và thu thập số liệu ...................... 12
Lê Chí Toàn

vii

K33C Sinh - KTNN


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

2.2.2.1. Thế hệ thứ nhất (M1) – vụ mùa 2010 ............................................. 12
2.2.2.2. Thế hệ thứ hai (M2) – vụ xuân 2011 .............................................. 12
2.2.2.3. Phương pháp xử lý số liệu ............................................................. 12
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN................. 13
3.1. Đột biến hình thái ............................................................................... 13
3.1.1. Đột biến về chiều cao cây................................................................. 13
3.1.1.1. Đột biến cây thấp........................................................................... 13
3.1.2. Đột biến bông và hạt......................................................................... 17
3.1.2.1. Đột biến bông dài .......................................................................... 17
3.1.2.2. Đột biến bông ngắn ....................................................................... 20
3.1.2.3. Đột biến hạt to............................................................................... 23
3.1.2.4. Đột biến hạt nhỏ ............................................................................ 26
3.2. Đột biến về sinh trưởng và phát triển................................................... 29
3.2.1. Đột biến đẻ nhiều nhánh.................................................................. 29
3.2.2 Đột biến chín sớm.............................................................................. 33
3.2.3. Đột biến chín muộn .......................................................................... 36
3.3. Một số kiểu đột biến khác.................................................................... 39
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ...................................................................... 40
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................ 41
PHỤ LỤC ................................................................................................. 42

Lê Chí Toàn

viii

K33C Sinh - KTNN


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
ANLT : An ninh lương thực
ĐC

: Đối chứng

FAO

: Tổ chức Nông Lương thế giới

IRRI

: Viện nghiên cứu lúa Quốc tế

KNĐN : Khả năng đẻ nhánh
NST

: Nhiễm sắc thể.

TLSS

: Tỷ lệ sống sót

TGST

: Thời gian sinh trưởng

Kr

: Krad

Lê Chí Toàn

ix

K33C Sinh - KTNN


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài:
Cây lúa (Oryra sativar L.) là cây cốc có vai trò cực kì quan trọng đối
với đời sống con người. Lúa gạo là nguồn lương thực được tiêu thụ nhiều nhất
trên thế giới (khoảng 65% dân số thế giới theo FAO). Việt Nam là một nước
nông nghiệp với khoảng 80% dân số làm nông nghiệp. Sau hơn 20 năm xuất
khẩu gạo Việt Nam từ nước mới xuất khẩu gạo, vươn lên trở thành nước xuất
khẩu gạo đứng thứ 2 thế giới (sau Thái Lan). Giá trị đóng góp của ngành xuất

khẩu gạo cho nền kinh tế nước ta mỗi năm không hề nhỏ. Tuy nhiên, giá trị
kinh tế của gạo Việt Nam vẫn chưa cao và chất lượng cũng chưa đáp ứng
được nhu cầu của người tiêu dùng.
Việt Nam có hai vùng sản xuất lúa chính là đồng bằng sông Hồng và
đồng bằng sông Cửu Long. Hàng năm sản lượng của cả nước ước đạt 33 – 39
triệu tấn thóc [12].
Hàng năm sản xuất lúa gạo trên thế giới liên tục tăng: 200 triệu tấn
(1960), 460 triệu tấn (1987), 560 triệu tấn (1997), 678 triệu tấn (2009) và mục
tiêu là khoảng 760 triệu tấn vào 2020, mới có thể đáp ứng đủ nhu cầu của con
người so với mức tăng dân số hiện nay [10. Huỳnh Quang Tín, ĐH Cần Thơ].
Trong thế kỉ XXI nhân loại đang phát triển mạnh mẽ trong mọi lĩnh
vực, trong đó có nhiều lĩnh vực đã đạt được nhiều thành tựu to lớn. Song bên
cạnh đó còn nhiều vấn đề cần cả thế giới chung tay giải quyết như: bệnh tật,
thiên tai… Nhưng đặc biệt hơn cả là vấn đề ANLT. ANLT đang là vấn đề
“nóng” và cấp thiết cần cả thế giới giải quyết. Nguyên nhân chủ yếu là do dân
số thế giới ngày càng tăng, diện tích đất canh tác ngày càng giảm để phục vụ
cho các dự án xây dựng cơ sở hạ tầng, khu công nghiệp, khu dân cư. Ngoài ra
còn do khí hậu trái đất có những biến đổi bất lợi như: hạn hán, lũ lụt… Vì
vậy, việc chọn tạo giống lúa mới có năng suất cao, phẩm chất tốt để đảm bảo
ANLT là nhiệm vụ cấp thiết.

Lê Chí Toàn

1

K33C Sinh - KTNN


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Không chỉ lúa tẻ, lúa nếp từ lâu đã có vai trò quan trọng trong đời sống
của nhân dân ta cũng như trên thế giới. Lúa nếp không chỉ là cây lương thực
mà còn có giá trị kinh tế cao. Mặt khác nếp là nguyên liệu quan trọng của các
ngành công nghiệp thực phẩm, sản xuất rượu. Nhưng các giống lúa nếp cổ
truyền thường có năng suất thấp, chỉ cấy được 1 vụ trong năm. Vì vậy để khắc
phục những nhược điểm đó cần phải tạo ra được các giống có năng suất cao,
chất lượng tốt và trồng được 2 vụ trong năm.
Từ vai trò quan trọng của cây lúa, đặc biệt là lúa nếp kết hợp với những
lí do trên và mong muốn được góp một phần công sức vào việc nâng cao năng
suất, giá trị cây lúa, góp phần bổ sung thêm nguồn giống và đảm bảo ANLT
quốc gia chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài:
“Nghiên cứu sự phát sinh các biến dị hình thái, sinh trưởng và phát
triển ở M2 của 6 giống lúa nếp khi xử lí tia Gamma Co60 lên hạt nảy mầm”.
2. Mục đích của đề tài
a – Tìm hiểu tác động và hiệu quả gây đột biến khi xử lý tia gamma
Co60 (3 liều xạ 5krad, 10krad và 15krad) tại thời điểm 72h trên 6 giống lúa
nếp.
b – Tìm hiểu một số biến dị hình thái, sinh trưởng và phát triển của 6
giống lúa nếp khi xử lí tia gamma Co60 lên hạt nảy mầm.
c – Phân lập, chọn lọc được những cá thể ưu tú, để có thể nhân lên
thành dòng đột biến phục vụ cho chọn tạo giống mới.
3. Đối tượng nghiên cứu
6 giống lúa được xử lí tia gamma Co60, bao gồm:
Nếp Lang Liêu

Nếp PD2

Nếp BN4

Nếp 97

Nếp N87

Nếp BM 9603

4. Thời gian và địa điểm nghiên cứu
4.1. Thời gian
Vụ xuân năm 2010 (M1) và vụ mùa năm 2010 (M2).
Lê Chí Toàn

2

K33C Sinh - KTNN


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

4.2. Địa điểm
Tại khu thí nghiệm của Trung tâm hỗ trợ Nghiên cứu Khoa học &
Chuyển giao Công nghệ thuộc Xã Cao Minh – Phúc Yên – Vĩnh Phúc.
Xử lí phóng xạ hạt giống bằng tia gamma Co60 thực hiện tại Trung tâm
chiếu xạ quốc gia, Từ Liêm – Hà Nội.
5. Nội dung nghiên cứu
- Xác định tần số và phổ đột biến hình thái, sinh trưởng và phát triển
của 6 giống lúa nếp.
- Xác định tần số và phổ đột biến của 1 số đột biến hình thái, sinh

trưởng và phát triển, đặc biệt là các đột biến có lợi cho chọn giống.

Lê Chí Toàn

3

K33C Sinh - KTNN


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu chung về cây lúa
1.1.1. Nguồn gốc cây lúa
Cây lúa trồng Oryza sativa L. là loài thân thảo sống hằng năm, O.sativa
có 2n = 24 nhiễm sắc thể.
Có nhiều giả thuyết khác nhau về nguồn gốc cây lúa như:
Theo Candalle (1886) cây lúa có nguồn gốc ở Ấn Độ.
Theo Rosclevisz (1931) cây lúa có nguồn gốc ở Đông Nam Á.
Theo Sampath (1973) cây lúa có nguồn gốc ở Thái Lan [3].
Theo Đỗ Hữu Ất (1997) cây lúa có nguồn gốc ở Đông Nam Á.
Ngày nay các nhà khoa học trên Thế Giới cho rằng cây lúa có nguồn
gốc ở Đông Nam Á và Nam Trung Quốc [2. Bùi Huy Đáp, 1999].
1.1.2. Phân loại
Giới: Plantae – Thực vật.
Ngành: Angisermae – Thực vật có hạt.
Lớp: Monocotyledunes – Một lá mầm.
Bộ:

Poales – Hòa thảo.

Họ: Poaceae – Hòa thảo.
Chi: Oryza – Lúa.
Loài: Oryza Sativa – Lúa trồng [8].
Việc phân loại cây lúa Oryza satival L. có nhiều quan điểm khác nhau.
Theo Kato (1931) chia Oryza satival L thành 2 loài phụ là:
 Loài phụ Ấn Độ (O. Subsp. India Kato).
 Loài phụ Nhật Bản (O. Subsp. Japonica Kato).
Theo Goutechi (1934, 1943) chia lúa gồm các loài phụ là:
 Loài phụ Ấn Độ (Subsp. Indica).

Lê Chí Toàn

4

K33C Sinh - KTNN


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

 Loài phụ Nhật Bản (Subsp. Japonica Kato).
 Loài phụ Java (Subsp. Javanica Kato).
Lúa Indica thường trồng ở khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới, có thân
cao dễ đổ, ít lá xanh và kháng được nhiều sâu bệnh. Hạt gạo dài hoặc trung
bình, hàm lượng tinh bột cao, tuy nhiên năng suất kém hơn lúa Japonica.
Lúa Japonica thường được trồng ở vùng ôn đới hoặc những nơi có độ

cao trên 1000 m (so với mặt nước biển). Có thân ngắn chống đổ, lá xanh đậm,
thẳng đứng. Hạt gạo thường tròn, ngắn hoặc trung bình. Dẻo khi nấu vì hàm
lượng tinh bột ít, có năng suất cao hơn lúa Indica.
Lúa Javanica được trồng phổ biến ở Indonesia, mang đặc điểm của hai
loại lúa Japonica và Indica.
1.1.3. Giá trị kinh tế của cây lúa
Lúa là một trong những cây lương thực chủ yếu của con người, có vai
trò rất quan trọng đối với con người. Theo số FAO (2005): trên thế giới có
khoảng 250 triệu người làm nghề trồng lúa, đây chính là nguồn lương thực
chính và là công việc chủ yếu của nông dân. Có khoảng 65% dân số thế giới
sử dụng lúa gạo là nguồn lương thực chủ yếu, trong đó khoảng 40% dân số
coi lúa gạo là nguồn lương thực chính và khoảng 25% dân số sử dụng lúa gạo
trong nửa khẩu phần ăn hằng ngày.
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 lượng tốt đảm bảo
được ANLT trong nước và vươn 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 năm 2011 sẽ xuất khẩu khoảng
6 triệu tấn gạo [16].

Lê Chí Toàn

5

K33C Sinh - KTNN


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

1.1.3.1. Sản phẩm chính của cây lúa
Sản phẩm chính của cây lúa chính là gạo được dùng để làm lương thực.
Gạo là nguồn cung cấp lương thực cho con người, ngoài thành phần chính là
tinh bột gạo còn chứa nhiều thành phần dinh dưỡng khác như protein, lipit…
Giá trị dinh dưỡng của lúa tính theo % chất khô so với một số cây lấy
hạt khác
Loại hạt

Tinh bột Protein

Lipit

Xenlulozo

Tro

Nước

Lúa

62,4

7,9

2,2

9,9

5,7

11,9

Lúa mì

63,8

16,8

2,0

2,0

1,8

13,6

Ngô

69,2

10,6

4,3

2,0

1,4

12,5

Cao lương

71,7

12,7

3,2

1,5

1,6

9,9

Từ gạo có thể dùng làm thức ăn cho người và vật nuôi, dùng để sản
xuất rượu, làm bánh kẹo… [13].
1.1.3.2. Sản phẩm phụ của cây lúa
Ngoài sản phẩm chính là gạo thì cây lúa còn nhiều sản phẩn phụ khác.
Các sản phẩm này hầu hết đều có giá trị về dinh dưỡng, kinh tế phục vụ cho
đời sống của con người như:
- Tấm: dùng để sản xuất tinh bột rượu cồn, axeton, phấn mịn, thuốc
chữa bệnh…
- Cám: dùng làm thức ăn cho gia súc, dùng trong y học sản xuất
vitamin B1 chữa bệnh tê phù.
- Trấu: dùng sản xuất nấm men làm thức ăn cho gia súc, sản xuất vật
liệu, chất đốt, làm phân bón…
- Rơm rạ: dùng sản xuất giấy, dây thừng, làm thức ăn cho gia súc, chất
đốt.

Lê Chí Toàn

6

K33C Sinh - KTNN


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

1.2. Tác nhân gây đột biến
1.2.1. Lược sử nghiên cứu tác động của tia gamma vào hạt lúa
Theo Sparrow (1965), những công trình nghiên cứu đầu tiên về ảnh
hưởng của bức xạ ion hóa trên lúa nước được tiến hành từ năm 1996.
Theo Gustafsson (1996), những nghiên cứu đầu tiền về hiệu quả gây
đột biến của phóng xạ và tác nhân đó trong chọn giống lúa nước được tiến
hành bởi Yamada (1917), Nakamura (1918), Saiki (1936).
Từ thế kỷ XX đã có nhiều công trình nghiên cứu đột biến của hạt do tác
dụng của tia gamma. Nguyễn Minh Công và công sự (1978) đã xử lý bằng tia
gamma vào hạt khô của lúa Trân Châu lùn, đã thu được một số đột biến có giá
trị. Trần Duy Quý, Nguyễn Thị Khương (1978) nghiên cứu ảnh hưởng của tia
gamma ở các liều lượng 10kr; 15kr; 20kr; 30kr và 40kr đã đưa ra kết luận: Tia
gamma ở các liều lượng nói trên đều làm giảm tỷ lệ nảy mầm so với đối
chứng, đặc biệt là ở các liều lượng 30 và 40kr. Cho đến nay đã có rất nhiều
công trình nghiên cứu hiệu quả gây biến dị và đột biến khi chiếu xạ bằng tia
gamma vào hạt lúa [9. Đào Xuân Tân, 1994].
Đào Xuân Tân (1994), nghiên cứu sự phát sinh các đột biến lặn ở M2
khi xử lý tia gamma vào các thời điểm khác nhau của hạt nảy mầm ở 5 giống

lúa nếp đã đưa ra kết luận:
- Phóng xạ vào thời điểm 72h hoặc 75h cho tổng tần số đột biến diệp
lục cao nhất. Trong số các đột biến diệp lục xuất hiện, phổ biến nhất là kiểu
Albina (toàn thân và lá có màu trắng).
- Phóng xạ vào 72h và 75h cho tần số đột biến lặn về hình thái (hình
dạng, kích thước, màu sắc của thân, lá, bông và hạt), về sinh trưởng và phát
triển cao nhất, đặc biệt là các đột biến có ý nghĩa chọn giống [9. Đào Xuân
Tân, 1994].

Lê Chí Toàn

7

K33C Sinh - KTNN


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

1.2.2. Tác dụng của tia gamma Co60 lên vật chất di truyền
1.2.2.1. Tác động lên vật chất di truyền ở cấp độ phân tử (ADN)
Tính đặc thù của sự phát sinh đột biến có liên quan đến đặc điểm của
quá trình từ thời điểm bắt đầu xâm nhập của tác nhân vào tế bào, vận động
đến một thời điểm nào đó trên nhiễn sắc thể (NST), rồi gây ra biến đổi cấu
trúc phân tử của gen cho đến lúc trở thành đột biến (Oganhexian, 1969).
Sự tác động của tia gamma vào ADN sẽ gây ra những biến đổi chủ yếu
sau đây:
 Gây nên sự đứt đơn: Tia gamma gây nên sự một mạch đơn của phân
tử ADN, làm cho phân tử ADN biến dạng, tạo cuộn và giảm thể tích phân tử.

 Gây đứt kép (đứt tương đồng): Phân tử ADN bị giảm chiều dài, giảm
cả độ nhớt của dung dịch.
 Tạo cầu giữa các phân tử: Làm tăng khối lượng phân tử, tăng độ
nhớt, giảm độ hòa tan và tạo các búi không tan.
 Tạo các phân tử nhánh: Do sự gắn một số đoạn của phân tử bị đứt
vào phân tử khác còn nguyên vẹn.
 Tạo liên kết protein – ADN: Làm cho protein bị biến tính hay liên
kết giữa bazo pirimidin biến tính với các axit amin.
 Phá hủy cấu trúc không gian của ADN.
 Gây hiện tượng nhị trùng phân Timin.
 Hydrat hóa các bazo nito.
 Phá hủy gốc di vòng chứa Nito.
1.2.2.2. Tác động của tia gamma lên vật chất di truyền ở cấp độ tế bào
Ở cấp độ này tia gamma (từ Co60) có thể làm biến đổi cấu trúc NST và
hủy hoại quá trình phân chia tế bào.
a) Tác động lên cấu trúc NST
Theo Svenson, bức xạ ion hóa có thể gây nên sự phân đoạn của NST,
có hai kiểu phân đoạn là:
- Loại đứt thật (cấp 1): NST đứt rời thành từng khúc.

Lê Chí Toàn

8

K33C Sinh - KTNN


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

- Loại tiềm tàng: NST chưa đứt rời mà ở trạng thái tiềm tàng, có thể
chuyển sang đột biến sau một thời gian nhất định hoặc phục hồi lại trạng thái
như ban đầu.
Nghiên cứu của Crogodin và Lutxomic lại chỉ ra rằng: Phóng xạ ion
hóa có thể hủy hoại NST một cách trực tiếp và kéo dài. Nếu có các điều kiện
tương ứng và đầy đủ về thời gian thì sự hủy hoại tiềm tàng có thể trở thành
hiện thực và đột biến bắt đầu xuất hiện trong cấu trúc của NST [5. Vũ Tuyên
Hoàng].
b) Tác động lên quá trình phân chia tế bào
- Đối với quá trình nguyên phân: Tia gamma khi tác động lên tế bào
đang ở thời kỳ nguyên phân có thể gây nên những hậu quả sau:
 Làm dừng hoàn toàn quá trình nguyên phân nhưng không gây chết tế
bào mà nó làm mất khả năng phân chia tế bào.
 Làm tăng độ nhớt và kết dính NST dẫn đến sự chết tế bào. Gây hiện
tượng “hậu kỳ đa cực”, mà hậu quả của nó là sai hình NST một cách phức
tạp.
 Làm kìm hãm hay dừng tạm thời quá trình nguyên phân.
Tuy nhiên, đôi khi bức xạ với liều lượng thấp lại kích thích sự phân bào.
- Đối với quá trình giảm phân:
 Gây sai hình NST ở diplonem.
 Gây sai hình NST ở hậu kì I hoặc II như: đứt NST, tạo 1 hoặc 2 đoạn
NST và cầu NST…[1. Đỗ Hữu Ất, 1996].

Lê Chí Toàn

9

K33C Sinh - KTNN

Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng và vật liệu nghiên cứu
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
Chúng tôi sử dụng hạt của 6 giống lúa nếp để nghiên cứu sự phát sinh
biến dị hình thái, sinh trưởng và phát triển.
a. Giống lúa nếp BN4 : do TS Đào Xuân Tân chọn tạo từ tổ hợp lai
giữa giống lúa nếp trắng Bắc Giang với một dòng đột biến của nó.
Cây cao (109 - 122 cm), độ cứng cây, đẻ nhánh ít và kiểu đẻ nhánh hơi
xòe. TGST từ 140 – 150 ngày (vụ xuân), 112 – 118 ngày (vụ mùa), hạt lúa có
dạng bầu tròn, trọng lượng 1000 hạt lớn (từ 23 – 25g), chất lượng gạo thơm,
ngon, xôi dẻo. số hạt 106 – 130 hạt/ bông. Tỉ lệ lép 7 - 11%. Năng suất từ
43 – 50 tạ/ha, năng suất cao đạt 55 – 68 ta/ha.
b. Giống lúa nếp N87:
Giống lúa N87 thuộc loại hình thấp cây dáng hình gọn, chiều cao cây
trung bình 100 - 110cm, bông dài, số hạt 190 - 230hạt/ bông. Khối lượng
1000 hạt 25 - 26 gam. Năng suất trung bình 60 tạ/ha cao hơn nếp IR352 từ 10
- 20%. TGST: vụ xuân 115 - 130 ngày; vụ mùa 100 - 105 ngày. Cây cứng,
chống đổ khá, kháng rầy tốt, kháng đạo ôn, khô vằn khá.
c. Giống lúa nếp Lang Liêu
Cây cao 113 – 127 cm, khả năng đẻ nhánh khá, tỉ lệ lép trung bình,
năng suất khá, nhiễm nhẹ khô vằn, bạc lá, sâu cuốn lá. TGST: 138 - 160 ngày.
d. Giống lúa nếp BM 9603
Là giống nếp có thể trồng cả 2 vụ, TGST 168 – 170 ngày (vụ xuân),
120 – 125 ngày (vụ mùa). Nếp BM 9603 cho năng suất khá cao, ổn định. Chất

lượng gạo tốt, xôi dẻo, thơm. Có khả năng chịu rét, chống chịu bạc lá, thích
ứng với nhiều vùng sinh thái.
Lê Chí Toàn

10

K33C Sinh - KTNN


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

e. Giống lúa nếp PD2
Nếp PD2 có chiều cao cây từ 98 – 110 cm, TGST 110 – 120 ngày (vụ
mùa sớm), 150 – 160 ngày (vụ xuân). Năng suất trung bình đạt 39 – 45 tạ/ha,
năng suất cao có thể đạt 54 – 60 tạ/ha. Xôi dẻo, thơm.
PD2 có hình thái gọn, thấp cây, xanh bền. Hạt không cần ngủ nghỉ, có
thể gieo cấy liền vụ, chống đổ khá, nhiễm khô văn, bạc lá nhẹ. Chịu rét tốt ở
giai đoạn mạ.
f. Giống lúa nếp 97:
Do bộ môn nghiên cứu chọn tạo giống lúa, Viện KHKTNN Việt Nam
lai tạo từ tổ hợp nếp N87 và nếp 145. Cây cao 90 cm, cứng cây, chống đổ tốt,
kháng bệnh đạo ôn, khô vằn, bạc lá như nếp N87. TGST 108- 113 ngày (vụ
mùa), 125 – 130 ngày (vụ xuân muộn). Nếp N97 đẻ nhánh khỏe, bông dài. Số
hạt/ bông lớn (170 – 220 hạt/ bông). Trọng lượng 25 – 26 g/1000 hạt, xôi dẻo,
ngon hơn nếp N87.
2.1.2. Tác nhân gây đột biến
Chúng tôi sử dụng tia Gamma Co60 tại Trung tâm chiếu xạ Quốc gia,
Từ Liêm – Hà Nội.

2.2.Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp xử lý hạt giống bằng tia gamma (Co60)
Dựa trên kết quả nghiên cứu của Matsubayshi Iwao (1979) về chu kỳ
nguyên phân đầu tiên của hạt lúa nảy mầm. Theo tác giả, trên hạt lúa sau khi
cho hút nước bão hòa và giữ ở nhiệt độ 25 – 30°C thì pha G1 kéo dài khoảng
hơn 20h ( đến 57h30’ kể từ lúc ngâm hạt trong nước). Tiếp đến là pha S (tổng
hợp ADN) kéo dài từ 57h30’ đến 60h. Từ 60 h đến 71h30’ là pha G2. Từ 71h30’
đến 77h là quá trình phân bào nguyên phân.
Hạt lúa của các lô sau khi cho hút nước bão hòa, chúng tôi đều đã xử lý
tại thời điểm 72h với liều lượng 5krad; 10krad và 15krad.
Mỗi lô dùng 1000 hạt.
Lê Chí Toàn

11

K33C Sinh - KTNN


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

2.2.2. Phương pháp tiến hành thí nghiệm và thu thập số liệu
2.2.2.1. Thế hệ thứ nhất (M1) – vụ xuân 2010 (Gieo M0 và thu hoạch
M1)
Chúng tôi tiến hành tại khu thí nghiệm của Trung tâm hỗ trợ Nghiên
cứu Khoa học & Chuyển giao Công nghệ, trường ĐHSP Hà Nội 2 (xã Cao
Minh - Phúc Yên - Vĩnh Phúc) . Ruộng gieo, cấy được cày bừa kỹ, chủ động
nước.
Bố trí thí nghiệm : hạt của lô ĐC và thí nghiệm được gieo ở các ô khác

nhau. Khi mạ được 15 – 25 ngày tuổi (có 3 – 4 lá thật) thì mang đi cấy. Cấy 1
dảnh/ khóm.
2.2.2.2. Thế hệ thứ hai (M2) – vụ mùa 2010( Gieo M1 và thu hoạch M2)
- Trong lô thí nghiệm chúng tôi thu 1000 hạt trên 1 lô. Hạt của các lô
được để riêng để gieo, cấy. Cụ thể:
+ Mỗi bông ở M1 lấy 20 hạt giữa bông (hạt chắc) để gieo cho
M2.
+ Gieo 20 hạt của 1 bông nói trên thu được 1 họ ở M2.
- Mật độ cấy: 45 khóm /m2. Mỗi giống có 1 ĐC
Bố trí thí nghiệm trên đồng ruộng, quy trình gieo cấy, chăm sóc và theo
dõi về cơ bản giống với M1.
2.2.2.3. Phương pháp xử lý số liệu
Để tính tần số biến dị và tần số đột biến, chúng tôi sử dụng công thức
của Vatti K.V và Tikhomirova M.M, 1979.
Tần số đột biến: ƒ%=

ƒ  100
n

Sai số phần trăm: m%= ±

ƒ%  (100  ƒ%)
n

ƒ: Số thể đột biến
n: Tổng số cá thể nghiên cứu.

Lê Chí Toàn

12

K33C Sinh - KTNN


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Đột biến hình thái
3.1.1. Đột biến về chiều cao cây
Chiều cao cây là một yếu tố quan trọng quyết định đến năng suất cũng
như phẩm chất của hạt lúa. Do nhiều gen xác định [6. Trần Đình Long, 1997].
So với giống đối ĐC ở M2 cây có chiều cao lớn hơn hoặc bằng ĐC
20cm được xem là đột biến cây cao, những cây có chiều cao thấp hơn hoặc
bằng ĐC 20cm được xem là đột biến cây thấp. Tính trạng chiều cao cây còn
chịu chi phối bởi quy luật di truyền tương tác gen. Kiểu cây lùn có thể là do
gen lùn chi phối hoặc do tác động của gen át chế. Khi chiếu xạ vào thời điểm
69h có lẽ rơi vào pha G2 của chu kỳ nguyên phân đầu tiên trên hạt nảy mầm,
vào thời điểm đó, một trong số các locus xác định chiều cao cây sẽ bị đột biến
nhưng theo hai hướng khác nhau tạo alen xác định tính trạng cây thấp hoặc
cây cao [5].
3.1.1.1. Đột biến cây thấp ( bảng 3.1, 3.2 và hình 1)
Đột biến cây thấp được nhiều nhà chọn giống quan tâm vì cây thấp
thường có khả năng chống đổ, chịu phân bón, chịu thâm canh cao, có khả
năng cho năng suất cao.
Trong quá trình nghiên cứu, chúng tôi đã nhận được một số thể đột biến
cây thấp từ 82cm đến 100cm ( ở nếp N87 - 10kr, nếp 97 - 5kr và PD2 - 15kr).
Các thể đột biến này thường thẳng đứng, đẻ nhiều nhánh, bông ngắn.
Theo Chang T.T (1964 – 1983) tính trạng lùn được xác định bởi 8 alen

thuộc các nhóm liên kết khác nhau. Trong đó d1 thuộc nhóm liên kết với V, d2
và d3 thuộc nhóm liên kết II, d4 thuộc nhóm liên kết I, d5 thuộc nhóm liên kết
X, d6 và d7 thuộc nhó m liên kết IV, d8 thuộc nhóm liên kết XI. Đột biến cây
thấp là đột biến lặn [9]. Có thể là khi xử lý phóng xạ bằng tia Gamma ở hạt
M0 đã gây ra đột biến lặn theo hướng D  d, cây M1 mang hạt có kiểu gen
dd, hạt này mọc thành cây thấp ở M2.

Lê Chí Toàn

13

K33C Sinh - KTNN


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Trong các lô xử lý ở liều xạ 5kr cho tần số cao nhất là giống nếp N87
(1,22 ± 0,43), sau đó đến nếp 97 (0,64 ± 0,29) và thấp nhất là giống nếp Lang
Liêu (0,10 ± 0,10). Như nếp N87 thể đột biến có chiều cao 84 ± 0,20cm, nếp
PD2 thể đột biến có chiều cao 82 ± 0,12cm.
Ở liều xạ 10kr, tần số cao nhất ở nếp N87 (3,10 ± 0,85) và thấp nhất là
nếp Lang Liêu (0,26 ± 0,26).
Ở lô xử lý 15kr, tần số cao nhất là nếp N87 (3,32 ± 0,82) và thấp nhất
là nếp Lang Liêu (0,59 ± 0,29).
Xử lý ở cả 3 liều xạ thì đều thấy xuất hiện đột biến cây thấp nhưng cao
nhất là lô 15kr (1,51%), tiếp theo là 10kr (0,84%) và thấp nhất là 5kr (0,48%).
Xét về tổng tần số của cả 6 giống lúa nếp ở cả 3 liều xạ thì cho tần số cao
nhất là nếp N87 (2,34 ± 0,39) và thấp nhất là nếp Lang Liêu ( 0,30 ± 0,12). Trong

khi đó ở lô ĐC không thấy xuất hiện dạng đột biến này.
Dẫn liệu bảng 3.1 cho thấy hiệu quả gây đột biến cây thấp phụ thuộc
tuyến tính vào liều xạ xử lý (tăng liều xạ xử lý ở một mức độ nhất định thì
tần số đột biến cũng tăng và ngược lại) và hiệu quả gây đột biến cao nhất là ở
nếp N87 so với các giống lúa còn lại.
Kết quả này giống với kết quả nghiên cứu của Lê Thị Thảo, 2010. Sự
phát sinh đột biến do chiếu xạ tia Gamma Nguồn Co60 vào hạt nảy mần M0
của một số giống lúa tẻ đặc sản miền bắc. Ở đây đều thấy được sự phụ thuộc
tuyến tính của tần số đột biến đối với liều xạ.

Lê Chí Toàn

14

K33C Sinh - KTNN


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Bảng 3.1: Tần số và phổ đột biến cây thấp ở M2 do tác dụng của tia
gamma (Co60) vào giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.
Giống

Liều xạ

Tổng số cá thể

5kr

562

3

0,53 ± 0,31

10kr

465

5

1,08 ± 0,48

15kr

403

9

2,23 ± 0,74

5kr

743

2

0,27 ± 0,19

10kr

807

3

0,37 ± 0,21

15kr

660

6

0,91 ± 0,37

5kr

967

1

0,10 ± 0,10

Nếp

10kr

381

1

0,26 ± 0,26

Lang Liêu

15kr

680

4

0,59 ± 0,29

5kr

648

2

0,31 ± 0,22

10kr

785

3

0,38 ± 0,22

15kr

578

8

1,38 ± 0,49

5kr

782

5

0,64 ± 0,29

10kr

651

5

0,77 ± 0,34

15kr

530

8

1,51 ± 0,53

5kr

654

8

1,22 ± 0,43

10kr

420

13

3,10 ± 0,85

15kr

465

15

3,32 ± 0,82

Nếp BN4

Nếp BM9603

Nếp PD2

Nếp 97

Nếp N87

Lê Chí Toàn

15

Số thể Đ.B Tần số f%±m%

K33C Sinh - KTNN


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Bảng 3.2: Tổng tần số đột biến cây thấp ở M2 do tác dụng của tia
gamma (Co60) vào hạt ở giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.

Đột biến

Cây thấp
Số cá thể
nghiên cứu

Số cá thể

đột biến

f(%) ± m(%)

1430

17

1,19 ± 0,29

Nếp BM 9603

2210

11

0,50 ± 0,15

Nếp Lang Liêu

2028

6

0,30 ± 0,12

Nếp PD2

2011

13

0,65 ± 0,18

Nếp 97

1963

18

0,92 ± 0,22

Nếp N87

1539

36

2,34 ± 0,39

Tổng số

11181

101

0,90 ± 0,09

Giống
Nếp BN4

Hình 1: Đột biến cây thấp ở M2 do tác dụng của tia gamma (Co60)
vào hạt ở giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.
Đột biến Cây thấp
2.5
2
1.5
Tần số (f%)
1
0.5
0
Nếp Nếp BM Nếp
BN4
9603 Lang
Liêu

Nếp Nếp 97
PD2

Nếp Tổng số
N87

Giống

Lê Chí Toàn

16

K33C Sinh - KTNN