NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA BỨC XẠ GAMMA LÊN CÂY HOẮC HƢƠNG (Pogostemon cablin (Blaco) Benth) in vitro

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA BỨC XẠ GAMMA LÊN
CÂY HOẮC HƢƠNG (Pogostemon cablin (Blaco) Benth) in vitro

Ngành học:

CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Sinh viên thực hiện: LÊ ĐẠI PHÚC
Niên khóa:

2008-2012

Tháng 07/ 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA BỨC XẠ GAMMA LÊN
CÂY HOẮC HƢƠNG (Pogostemon cablin (Blaco) Benth) in vitro

Hƣớng dẫn khoa học

Sinh viên thực hiện

ThS. TRỊNH THỊ THANH HUYỀN
KS. NGÔ QUANG HƢỞNG

Tháng 7/2012

LÊ ĐẠI PHÚC


LỜI CÁM ƠN
Tôi xin chân thành bày tỏ lòng cám ơn sâu sắc đến:
Quý Thầy, Cô ở Trƣờng Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh đã tận tâm hƣớng
dẫn, truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt thời gian học tập.
ThS. Trịnh Thị Thanh Huyền đã tận tình hƣớng dẫn tôi hoàn thành công trình
nghiên cứu này.
Anh Ngô Quang Hƣởng, chị Phí Thị Thu Hiền, chị Ngô Ngọc Tú, cùng tập thể cán
bộ, nhân viên Trung tâm Ứng dụng Công nghê sinh học – Sở Khoa học và Công nghệ
Đồng Nai đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành bài báo cáo.
Gia đình, bạn bè đã động viên, chia sẻ và góp ý cho tôi trong suốt quá trình học tập
và nghiên cứu.

Sinh viên
Lê Đại Phúc

i


TÓM TẮT
Cây hoắc hƣơng đƣợc biết đến là một cây hƣơng liệu, dƣợc liệu, thân thảo. Tinh

dầu của hoắc hƣơng là một trong những nguyên liệu tự nhiên quan trọng đƣợc sử dụng
trong nghành công nghiệp nƣớc hoa. Để đáp ứng nhu cầu thực tiễn cần xây dựng một qui
trình nhân giống cây hoắc hƣơng, cùng với đó bức xạ gamma là một tác nhân hiệu quả
trong việc cải tiến các đặc tính tốt của cây trồng.
Mục tiêu của đề tài là xây dựng qua trình nuôi cấy in vitro cây hoắc hƣơng và khảo
sát ảnh hƣởng của bức xạ gamma lên cây hoắc hƣơng in vitro. Qui trình nhân giống in
vitro cây hoắc hƣơng đã đƣợc xây dựng hoàn chỉnh bao gồm khử trùng mẫu, tạo cụm chồi
và tái sinh cây hoàn chỉnh. Thí nghiệm khử trùng mẫu đốt thân hoắc hƣơng đạt kết quả tối
ƣu (56,93 % mẫu có khả năng tái sinh) với nghiệm thức sử dụng javel : nƣớc theo tỷ lệ
1:5 (v/v) và thời gian xử lý là 10 phút. Môi trƣờng MS có bổ sung BA (0,5 mg/l) là môi
trƣờng thích hợp để tạo cụm chồi. Môi trƣờng MS có bổ sung NAA (0,5 mg/l) là môi
trƣờng thích hợp nhất để tái sinh cây in vitro hoàn chỉnh.
Liều xạ 12 Gy đã có tác dụng gây nên hiệu ứng kích thích sự sinh trƣởng và phát
triển mẫu chồi hoắc hƣơng in vitro. Đã xác định đƣợc liều LD50 đối với mẫu chồi in vitro
của cây hoắc hƣơng (Pogostemon cablin (Blaco) Benth) là 75,58 Gy, tần suất xuất hiện
biến dị in vitro cây hoắc hƣơng ở liều chiếu 20, 40, 60, 80 và 100 lần lƣợt là 14,65; 11,07;
9,76; 49,29; 40,64‰. Có 6 dạng biến dị in vitro của cây hoắc hƣơng đã đƣợc phân lập
bằng bức xạ gamma 60Co ở thế hệ M1V1 cụ thể nhƣ: lá tròn, lá dài, lá đậm màu, thân to,
thân nhỏ, thân ngắn.

ii


SUMMARY
Patchouli is known as a flavoring plants, medicinal herbs, herbaceous. The essential
oil of patchouli is one of the important natural ingredients used in perfume industry. To
meet the practical requirements necessary to build a breeding process patchouli, along
with gamma radiation is an effective agent in improving the virtues of plants.
The objective of the thesis is to build through the in vitro culture and patchouli to
the effects of gamma radiation on in vitro patchouli. Process in vitro propagation of

patchouli plants was set up including sterilization complete sample, creating clusters and
regeneration shoot entire plant. Disinfection experiment nodal samples of patchouli
achieved the best results (56,93% sample renewability) with treatments using javel:water
ratio 1: 5 (v / v) in 10 minutes. MS medium supplemented with BA (0,5 mg/l) is the
appropriate medium for the formation bud clusters. MS medium supplemented with NAA
(0,5 mg/l) is the most appropriate medium to regenerate complete plants in vitro.
The dose of 12 Gy stimulated the growth and development of in vitro of patchouli
shoots. The lethal dose of 50% sample (LD50) for in vitro patchouli shoots was found at
75,58 Gy. The variational frequencies in vitro of patchouli at the doses of 20, 40, 60, 80
and 100 Gy was found at: 14,65; 11,07; 9,76; 49,29; 40,64‰, respectively. Six types of in
vitro variations of patchouli by 60Co gamma irradiation in M1V4 were screened as follow:
oval leaves, long leaves, dark leaves, big shoots, small shoots, short stem.

iii


MỤC LỤC
Mục

Trang

LỜI CÁM ƠN ........................................................................................................................ i
TÓM TẮT.............................................................................................................................ii
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ...............................................................................vii
DANH SÁCH CÁC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ ....................................................................... viii
DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ QUY TRÌNH................................................................... ix
Chƣơng 1 GIỚI THIỆU ...................................................................................................... 10
1.1 Đặt vấn đề ................................................................................................................. 10
1.2 Yêu cầu đề tài ............................................................................................................ 11
1.3 Nội dung thực hiện .................................................................................................... 11

Chƣơng 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................................. 12
2.1 Giới thiệu về cây hoắc hƣơng ................................................................................... 12
2.1.1 Đặc điểm hình thái của cây hoắc hƣơng ............................................................... 12
2.1.2 Điều kiện nuôi trồng và thu hoạch hoắc hƣơng ..................................................... 13
2.1.3 Thành phần hóa học .............................................................................................. 14
2.1.4 Tác dụng của dầu hoắc hƣơng............................................................................... 14
2.2 Nhân giống vô tính bằng phƣơng pháp nuôi cấy mô ................................................ 15
2.2.1 Khái niệm ............................................................................................................... 15
2.2.3 Những vấn đề thƣờng gặp trong nuôi cấy mô........................................................ 17
2.2.3.1 Sự tạp nhiễm ....................................................................................................... 17
2.2.3.2 Tính bất định về mặt di truyền ............................................................................ 18
2.2.3.3 Hiện tƣợng thủy tinh thể ..................................................................................... 18
2.2.4 Các yếu tố ảnh hƣởng đến nuôi cấy mô thực vật ................................................... 18
2.3 Lịch sử nghiên cứu tạo giống đột biến ...................................................................... 19
2.4 Phƣơng pháp đột biến nhân tạo ở cây trồng............................................................. 21
2.5 Giới thiệu về tia gamma và ứng dụng trong thực vật ............................................... 22
2.5.1 Khái niệm bức xạ ................................................................................................... 22
iv


2.5.2 Bức xạ gamma ........................................................................................................ 22
2.5.4 Nguyên tắc gây đột biến bằng bức xạ ion hóa ....................................................... 23
2.5.5 Chọn lọc dòng biến dị ............................................................................................ 24
2.5.6 Các thành tựu nghiên cứu về đột biến phóng xạ trong chọn tạo giống ................. 25
2.6 Các thành tựu nghiên cứu về cây hoắc hƣơng ......................................................... 26
Chƣơng 3 VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................... 28
3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu ........................................................................... 28
3.2 Vật liệu ....................................................................................................................... 28
3.3 Phƣơng pháp tiến hành .............................................................................................. 28
3.3.1 Tạo cây hoắc hƣơng (Pogostemon cablin (Blaco) Benth) in vitro hoàn chỉnh .... 28

3.3.1.1 Xác định nồng độ javel và thời gian khử trùng thích hợp để khử trùng mẫu ..... 28
3.3.1.2 Khảo sát ảnh hƣởng của BA lên khả năng tái sinh chồi của cây hoắc hƣơng
in vitro ............................................................................................................................. 30
3.3.1.3 Khảo sát ảnh hƣởng của NAA lên khả năng hình thành rễ của cây hoắc hƣơng in
vitro ................................................................................................................................. 31
3.3.2 Khảo sát ảnh hƣởng của bức xạ gamma lên cây hoắc hƣơng in vitro ................... 32
3.3.2.1 Ảnh hƣởng của liều xạ kích thích lên cây hoắc hƣơng in vitro .......................... 32
3.3.2.2 Ảnh hƣởng của liều xạ biến dị lên cây hoắc hƣơng in vitro ............................... 32
3.3.3 Theo dõi, xác định và tách các dạng biến dị phát hiện đƣợc ................................. 34
3.3.4 Phƣơng pháp xử lý số liệu...................................................................................... 34
Chƣơng 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................................... 35
4.1 Tạo cây hoắc hƣơng in vitro hoàn chỉnh ................................................................... 35
4.1.1. Nồng độ javel và thời gian khử trùng thích hợp để khử trùng mẫu cấy ............... 35
4.1.2 Ảnh hƣởng nồng độ BA lên khả năng tái sinh chồi của cây hoắc hƣơng in vitro . 38
4.1.3 Ảnh hƣởng NAA lên khả năng hình thành rễ của cây hoắc hƣơng in vitro .......... 40
4.2 Ảnh hƣởng của bức xạ gamma lên cây hoắc hƣơng in vitro .................................... 43
4.2.1 Hiệu ứng kích thích mẫu in vitro của bức xạ gamma ............................................ 43
4.2.2 Trồng thử nghiệm cây hoắc hƣơng in vitro và cây hoắc hƣơng in vitro đã đƣợc xử
lý tia gamma (liều xạ 12 Gy) .......................................................................................... 45

v


4.2.2 Khảo sát khả năng biến dị của hoắc hƣơng chiếu xạ ............................................. 46
4.2.2.1 Khảo sát giá trị LD50 ........................................................................................... 46
4.2.2.2 Gây tạo và phân lập biến dị ................................................................................. 48
Chƣơng 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................................... 58
5.1 Kết luận ..................................................................................................................... 58
5.2 Đề nghị ...................................................................................................................... 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 59

vi


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BA: Benzyladenine
NAA: Naphthylacetic acid
Ctv: cộng tác viên
MS: Murashige – Skoog
LD50: Liều gây chết 50% mẫu
IAEA: International Atomic Energy Agency
DNA: Deoxyribonucleic Acid
TNHH: Trách nhiệm hữu hạn
Gy: Gray
ĐC: Đối chứng
LSD: sai khác tối thiểu có ý nghĩa
ĐHST: Điều hòa sinh trƣởng
TB: Trung bình

vii


DANH SÁCH CÁC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ
Trang
Biểu đồ 4.1 Tình trạng mẫu sau khi xử lý.....................................................................37
Hình 4.1 Mẫu hoắc hƣơng từ đốt thân mang chồi ngủ sau 2 tuần nuôi cấy. .......37
Hình 4.2 Cụm chồi hoắc hƣơng trên môi trƣờng bổ sung BA ................................39
Hình 4.3 Rễ cây hoắc hƣơng in vitro sau 4 tuần nuôi cấy. ......................................41
Hình 4.4 Sự phát triển của chồi hoắc hƣơng đƣợc chiếu xạ 12Gy và đối chứng
...................................................................................................................................................45

Hình 4.5 Cây hoắc hƣơng đối chứng và cây chiếu xạ 12Gy ngoài vƣờn ƣơm ...46
Hình 4.6 Các dạng lá biến dị ............................................................................................56
Hình 4.7 Các dạng biến dị thân .......................................................................................57

viii


DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ QUY TRÌNH
Trang
Bảng 3.1 khảo sát nồng độ javel và thời gian khử trùng mẫu cấy..........................29
Bảng 3.2 Khảo sát nồng độ BA lên khả năng tái sinh chồi hoắc hƣơng
in vitro .....................................................................................................................................30
Bảng 3.3 Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ NAA lên khả năng hình thành rễ
của chồi hoắc hƣơng in vitro.............................................................................................31
Bảng 3.3 Khảo sát ảnh hƣởng của bức xạ gamma lên sự sinh trƣởng và phát
triển mẫu chồi hoắc hƣơng in vitro .................................................................................32
Bảng 3.5 Khảo sát ảnh hƣởng của liều xạ gamma lên khả năng sống và phát
triển của chồi hoắc hƣơng in vitro ...................................................................................33
Bảng 4.1 Tình trạng mẫu hoắc hƣơng sau khi khử trùng 2 tuần.............................36
Bảng 4.2 Ảnh hƣởng của nồng độ BA lên khả năng hình thành chồi ...................39
Bảng 4.3 Ảnh hƣởng của NAA lên sự hình thành rễ của cây hoắc hƣơng
in vitro .....................................................................................................................................40
Bảng 4.4 Ảnh hƣởng của liều xạ gamma đến sự sinh trƣởng của chồi hoắc
hƣơng in vitro ........................................................................................................................44
Bảng 4.5 Tỷ lệ mẫu chồi sống sau 30 ngày chiếu xạ .................................................47
Bảng 4.6 Tần số các biến dị xuất hiện ở thế hệ M1V1 ...............................................49

QUY TRÌNH
Quy trình 4.1 Sơ đồ quy trình nhân nhanh cây hoắc hƣơng in vitro ....................42

ix


Chƣơng 1 GIỚI THIỆU
1.1 Đặt vấn đề
Hiện nay, tinh dầu là nguồn nguyên liệu của ngành công nghiệp và cũng là nguồn
nguyên liệu xuất khẩu của nhiều nƣớc trên thế giới (Sukhmal, 2002). Ngoài ra, tinh dầu
còn đƣợc sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhƣ: dệt, dƣợc phẩm, hóa mỹ
phẩm…(Patra, 2002).
Trong đó, tinh dầu hoắc hƣơng (Pogostemon cablin (Blaco) Benth.) rất đƣợc quan
tâm do có công dụng làm giảm trầm cảm và căng thẳng (Sumi, 2003; Park và ctv, 2002).
Bên cạnh đó, tinh dầu hoắc hƣơng còn sở hữu các đặc tính chống côn trùng, đặc tính
kháng nấm, vi khuẩn (Kukreja và ctv, 1990; Yang, 1996; Pattnaik và ctv, 1996), những
và ứng dụng khác trong công nghiệp nƣớc hoa, mỹ phẩm (Hasegawa và ctv, 1992;
Maheswari và ctv, 1993).
Trong tự nhiên, do đặc tính ra hoa không đồng thời và thời gian ra hoa ngắn, tỷ lệ
đậu quả ít dẫn đến hệ số nhân giống bằng hạt thấp, đặc biệt ở các vùng có khí hậu nắng
nóng của Việt Nam, cây hoắc hƣơng thƣờng không ra hoa nên hoắc hƣơng thƣờng đƣợc
nhân giống bằng phƣơng pháp vô tính là giâm cành. Biện pháp này có những nhƣợc điểm
nhất định, đặc biệt sự lây nhiễm bệnh qua nguyên liệu giống thƣờng phổ biến và phức tạp.
Sự lây nhiễm và tích tụ các ký sinh trùng đặc hiệu, nhất là virus, làm thoái hoá giống,
giảm năng suất và chất lƣợng cây trồng. Do đó, việc nhân nhanh số lƣợng cây hoắc hƣơng
bằng phƣơng pháp nuôi cấy in vitro để đáp ứng yêu cầu trên là hết sức cần thiết. Cùng với
nhân giống in vitro, bức xạ gamma hiện đang đƣợc xem là một tác nhân rất hiệu quả trong
việc cải tiến các đặc tính tốt cũng nhƣ gây đột biến tạo ra các giống cây trồng mới có năng
suất và phẩm chất tốt. Do đó, trong bài báo cáo này sẽ nghiên cứu ảnh hƣởng của bức xạ
gamma lên cây hoắc hƣơng (Pogostemon cablin (Blaco) Benth) góp phần vào những
nghiên cứu về cây hoắc hƣơng.

10


1.2 Yêu cầu đề tài
Xây dựng qui trình nuôi cấy mô cây hoắc hƣơng và khảo sát ảnh hƣởng của bức xạ
gamma lên sự sinh trƣởng và phát triển của cây hoắc hƣơng in vitro
1.3 Nội dung thực hiện
Nghiên cứu điều kiện khử trùng mẫu, khảo sát ảnh hƣởng của các chất điều hòa
sinh trƣởng lên quy trình nuôi cấy in vitro cây hoắc hƣơng, chiếu xạ mẫu và chọn lọc sau
chiếu xạ.

11


Chƣơng 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Giới thiệu về cây hoắc hƣơng
Giới: Plantae
Ngành: Magnoliophyta
Lớp: Magnoliopsida
Bộ: Lamiales
Họ: Lamiaceae
Hình 2.1 Cây Hoắc Hƣơng

Chi: Pogostemon
Loài: Pogostemon cabli

Tên khoa học: Pogostemon cablin (Blanco) Benth
Tên khác: Quảng hoắc hƣơng, Thổ hoắc hƣơng
2.1.1 Đặc điểm hình thái của cây hoắc hƣơng
Hoắc hƣơng có nguồn gốc ở Philippin. Hiện nay, chúng đƣợc trồng ở các vùng

nhiệt đới nhƣ châu Á và châu Phi với qui mô lớn để lấy tinh dầu. Tinh dầu của hoắc
hƣơng là một trong những nguyên liệu tự nhiên quan trọng đƣợc sử dụng làm nƣớc hoa
(Tạ Nhƣ Thục Anh và ctv, 2007).
Hoắc hƣơng là cây thân thảo, sống lâu năm, cao 30 – 60 cm. Thân hình trụ vuông,
phân nhiều cành, cành hơi cong, đƣờng kính 2 – 7 mm, có lông tơ, giòn, dễ gẫy, ở mặt
gẫy thấy tủy rõ. Thân già gần hình trụ, đƣờng kính 10 – 12 mm, lớp bần màu nâu xám. Lá
mọc đối xứng, hình trứng, thƣờng là một khối nhàu nát; lá nguyên hình trứng hoặc hình
elip, dài 4 – 9 cm, rộng 3 – 7 cm, cả hai mặt lá màu trắng xám có lông mƣợt, chóp lá hơi
nhọn hoặc tròn, góc lá vát nhọn hoặc tròn, mép lá có răng cƣa ngắn. Mùi thơm đặc biệt, vị

12


hơi đắng. Hoa màu hồng tím nhạt, mọc thành bông ở nách lá hay ở ngọn cành. Quả bế, có
hạt cứng. Mùa hoa quả tháng 5 – 6 nhƣng rất ít gặp cây có hoa (Shokeri, 2008).
Rễ hoắc hƣơng: cấu tạo từ thân ngầm dƣới đất. Phân bố lớp đất từ 30 - 40 cm phân
nhánh nhƣ rễ phụ. Từ các đốt ngầm mọc thân ký sinh.
Thân hoắc hƣơng: hình trụ, trên thân có đốt, mỗi đốt mọc hai mầm đối xứng nhau
và các rễ bất định. Giữa hai đốt là các long độ dài ngắn phụ thuộc vào các giống và điều
kiện trồng trọt. Thân cây chứa hàm lƣợng tinh dầu tƣơng đối thấp.
Lá hoắc hƣơng: có cuống, mọc đối, phiến lá mầu lục tro hoặc lục vàng, thƣờng bị
vụn nát, nhăn nheo. Lá nguyên vẹn đủ thì hình tròn trứng, mép có răng cƣa, hai mặt đều
mọc nhiều lông nhung, chất mềm mà dầy. Mùi thơm, vị hơi đắng, cay. Lá là cơ quan quan
trọng bậc nhất của hầu hết các loại thực vật có nhiệm vụ quang hợp, hô hấp, thoát hơi
nƣớc và mang tinh dầu. Lá hoắc hƣơng là nguyên liệu chính để cất tinh dầu, lá chứa 1 3,5% tinh dầu (Singh, 2002).
Hoa hoắc hƣơng: hoa màu hồng tím nhạt, mọc thành bông ở nách lá hay ở ngọn
cành. Cụm hoa bồng hình chóp, trên hoa có cuống ngắn. Chiếm khoảng 2,5 - 5 % tinh dầu
(Shokeri, 2008).
2.1.2 Điều kiện nuôi trồng và thu hoạch hoắc hƣơng
Việc trồng hoắc hƣơng đòi hỏi đất mùn sâu, giàu mùn và chất dinh dƣỡng. Độ pH

lý tƣởng của đất trồng hoắc hƣơng là 5,5 – 6,2. Hoắc hƣơng phát triển tốt ở độ cao lên đến
800 – 1000 m trên mực nƣớc biển. Tuy nhiên, hoắc hƣơng thích hợp với khí hậu ấm và
ẩm ƣớt, những nơi có lƣợng mƣa đƣợc phân bố đều từ 1500 – 3000 mm mỗi năm hơn.
Hầu hết các loại đất thoát nƣớc tốt đều phù hợp với việc nuôi trồng hoắc hƣơng. Cây
trồng này phát triển tốt ở những nơi xen trong bóng râm một phần, nhƣng bóng râm hoàn
toàn thì nên tránh. Đối với sự tăng trƣởng của cây thì nhiệt độ khoảng từ 25 - 350C là lý
tƣởng (Skaria, 2007).
Cây hoắc hƣơng có thể đƣợc trồng tại bất kì thời gian nào trong năm, ngoại trừ các
tháng nắng nóng nhƣ tháng tƣ, tháng năm. Sau khi trồng, cây cho lá có năng suất tốt ít
13


nhất là 3 năm. Hoắc hƣơng đƣợc thu hoạch khi lá trở thành màu xanh nhạt ánh nâu và khi
đứng gần phát ra mùi hoắc hƣơng đặc trƣng, đặc biệt vào buổi sáng. Vụ thu hoạch đầu
tiên đƣợc thực hiện khoảng 5 - 6 tháng sau khi trồng. Thu hoạch sau đó có thể đƣợc thực
hiện sau mỗi 3 - 4 tháng (Skaria, 2007).
2.1.3 Thành phần hóa học
Methylchavicol, Anethole, Anisaldehyde, Limonene, p-Methoxinnamaldehyde,
Pinene, 3-Octanone, 1-Octen-3-ol, Linalool, 1-Caryphyllene, b-Emelene, b-Humulene, bFarnenene, a-Ylangene, g-Cardinene, Calamenene, Cis-b-, g-Hexenal (Dƣơng Xuất Cơ,
1985).
Acacetin,

Tilianin,

Linarin,

Agastachoside,

Isoagastachoside,

Agastachin

(Zakharova và ctv, 1979; Khim Prir Soedin, 1979).
Maslinic acid, Crategolic acid, Oleanolic acid, 3-O-Acetyloleanolic aldehyde,
Daucostool, b-Sitosterol, Dehydroagastol (Châu Mai, 1991).
Methylchavicol, Anethole, Anisaldehyde, d-Limonene, p-Methoxycinamaldehyde,
a-Pinene, 3-Octanone, 3-Octanol, p-Cymene, 1-Octen-3-ol, Linalool, b-Humulene, aYlangene, b-Farnesene.
2.1.4 Tác dụng của dầu hoắc hƣơng
Tinh dầu hoắc hƣơng là chất lỏng, sánh, màu vàng, sáng đẹp hoặc có màu sáng
xanh. Mùi hắc. Rất dễ tan trong ethanol 90 %. Dầu hoắc hƣơng là một trong các loại dầu
tự nhiên quan trọng cần thiết đƣợc sử dụng nhƣ một nguyên liệu và cung cấp cho ngành
công nghiệp nƣớc hoa. Bên cạnh đó nó cũng có tính chống thuốc trừ sâu, tính kháng nấm
và vi khuẩn (Kukreja và ctv, 1990; Yang, 1996; Pattnaik, 1996). Indonexia là nƣớc sản
xuất chính của dầu hoắc hƣơng trên thế giới với ƣớc tính khoảng 550 tấn mỗi năm, chiếm
hơn 80% (Robbins, 1983; Tao, 1983).
Dầu hoắc hƣơng đã có một lịch sử phát triển lâu đời với việc sử dụng làm thuốc ở
Ấn Độ, Trung Quốc và Nhật Bản. Hoắc hƣơng có mùi thơm ngọt, cay, đƣợc sử dụng để
kích thích hệ thống thần kinh, tạo cảm giác hứng khởi, thoải mái cho ngƣời sử dụng.
Hoắc hƣơng giúp cân bằng hệ thống nội tiết, cân bằng hormone của cơ thể. Hƣơng thơm
14


giúp cơ thể thƣ giãn, thúc đẩy cảm giác bình an. Tinh dầu hoắc hƣơng cũng kích thích
tuyến yên tiết ra endorphins đƣợc biết đến với khả năng để giảm đau và gây hƣng phấn
cũng nhƣ cảm xúc tình dục (Shokeri, 2008).
Tinh dầu hoắc hƣơng đƣợc sử dụng nhƣ là một biện pháp hữu hiệu để khắc phục
tại chỗ các vấn đề về da nhƣ mụn trứng cá, eczema, viêm, nứt nẻ, kích thích da. Hoắc
hƣơng đƣợc biết đến nhƣ một liệu pháp trẻ hóa và rất hữu ích trong việc chữa lành vết
thƣơng, vết sẹo. Hoắc hƣơng có tính kháng nấm nên đã đƣợc sử dụng để điều trị bàn chân
cho các vận động viên. Đối với tóc, dầu hoắc hƣơng đƣợc sử dụng để điều trị gàu, hỗ trợ

tóc dầu.
Đối với hệ thống thần kinh, tinh dầu hoắc hƣơng giúp làm giảm căng thẳng, mất
ngủ, lo âu. Hƣơng thơm giúp làm dịu đi lo toan hàng ngày và mang lại một cảm giác thoải
mái. Tinh dầu hoắc hƣơng đƣợc sử dụng trong nhiều loại nƣớc hoa nổi tiếng. Một ít tinh
dầu hoắc hƣơng sử dụng nhƣ một chất định hình cá thể đƣợc sử dụng trong nhiều công
thức nƣớc hoa tự nhiên, tinh dầu hoắc hƣơng trộn với các loại dầu cần thiết bao gồm hoa
nhài, hoa hồng, tinh dầu cam quýt.
Trong y học, hoắc hƣơng còn là một vị thuốc mạnh dạ dày, giúp sự tiêu hoá, sôi
bụng, hôi miệng và còn dùng làm thuốc chữa trị một số bệnh khác. Bên cạnh đó, đƣợc sử
dụng làm thành phần trong các chế phẩm chữa ho và các chứng hoa mắt chóng mặt của
ngƣời già (Tạ Nhƣ Thục Anh, 2007).
2.2 Nhân giống vô tính bằng phƣơng pháp nuôi cấy mô
2.2.1 Khái niệm
Nuôi cấy mô tế bào thực vật là kỹ thuật cho phép nuôi cấy dễ dàng những tế bào
thực vật hay mô phân sinh sạch bệnh trong môi trƣờng nhân tạo thích hợp để tạo ra những
khối tế bào hay những cây hoàn chỉnh trong ống nghiệm.
2.2.2 Ƣu, nhƣợc điểm của phƣơng pháp nuôi cấy mô
2.2.2.1 Ƣu điểm
15


Tạo ra sản phẩm nhanh hơn: từ một cây ƣu việt bất kỳ đều có thể tạo ra một quần
thể có độ đồng đều cao với số lƣợng không hạn chế, phục vụ sản xuất thƣơng mại, dù cây
đó là dị hợp về mặt di truyền.
Nhân nhanh với hệ số nhân giống cao: trong hầu hết các trƣờng hợp, công nghệ vi
nhân giống đáp ứng tốc độ nhân nhanh cao, từ một cây trong vòng 1 - 2 năm có thể tạo
thành hàng triệu cây.
Sản phẩm cây giống đồng nhất: vi nhân giống về cơ bản là công nghệ nhân dòng.
Tạo ra quần thể có độ đều cao dù xuất phát từ cây mẹ có kiểu gen dị hợp hay đồng hợp.
Tiết kiệm không gian: vì hệ thống sản xuất hoàn toàn trong phòng thí nghiệm, không

phụ thuộc vào thời tiết và các vật liệu khởi đầu có kích thƣớc nhỏ. Mật độ cây tạo ra trên
một đơn vị diện tích lớn hơn rất nhiều so với sản xuất trên đồng ruộng và trong nhà kính
theo phƣơng pháp truyền thống.
Nâng cao chất lượng cây giống: nuôi cấy mô là một phƣơng pháp hữu hiệu để loại
trừ virus, nấm khuẩn khỏi các cây giống đã nhiễm bệnh. Cây giống sạch bệnh tạo ra bằng
cấy mô thƣờng tăng năng suất 15 – 30 % so với giống gốc.
Khả năng tiếp thị sản phẩm tốt hơn và nhanh hơn: các dạng sản phẩm khác nhau
có thể tạo ra từ hệ thống vi nhân giống nhƣ cây con in vitro (trong ống nghiệm) hoặc
trong bầu đất. Các cây giống có thể đƣợc bán ở dạng cây, củ bi hay là thân củ.
Lợi thế về vận chuyển: các cây con kích thƣớc nhỏ có thể vận chuyển đi xa dễ dàng
và thuận lợi, đồng thời cây con tạo ra trong điều kiện vô trùng đƣợc xác nhận là sạch
bệnh. Do vậy, bảo đảm an toàn, đáp ứng các qui định về vệ sinh thực vật quốc tế.
Sản xuất quanh năm: quá trình sản xuất có thể tiến hành vào bất kỳ thời gian nào,
không phụ thuộc mùa vụ.
2.2.2.2 Nhƣợc điểm
Hạn chế về chủng loại sản phẩm: trong điều kiện kỹ thuật hiện nay, không phải tất
cả cây trồng đều đƣợc nhân giống thƣơng phẩm bằng vi nhân giống. Nhiều cây trồng có
giá trị kinh tế hoặc quý hiếm vẫn chƣa thể nhân nhanh để đáp ứng nhu cầu thƣơng mại

16


hoặc bảo quản nguồn gen. Nhiều vấn đề lý thuyết liên quan đến nuôi cấy và tái sinh tế bào
thực vật in vitro vẫn chƣa đƣợc giải đáp.
Chi phí sản xuất cao: vi nhân giống đòi hỏi nhiều lao động kỹ thuật thành thạo. Do
đó, giá thành sản phẩm còn khá cao so với các phƣơng pháp truyền thống nhƣ chiết, ghép
và nhân giống bằng hạt.
Hiện tượng sản phẩm bị biến đổi kiểu hình: cây con nuôi cấy mô có thể sai khác
với cây mẹ ban đầu do hiện tƣợng biến dị tế bào soma. Kết quả là cây con không giữ
đƣợc các đặc tính quý của cây mẹ. Tỷ lệ biến dị thƣờng thấp ở giai đoạn đầu nhân giống,

nhƣng sau đó có chiều hƣớng tăng lên khi nuôi cấy kéo dài và tăng hàm lƣợng các chất
kích thích sinh trƣởng. Hiện tƣợng biến dị này cần đƣợc lƣu ý khắc phục nhằm đảm bảo
sản xuất hàng triệu cây giống đồng nhất về mặt di truyền.
2.2.3 Những vấn đề thƣờng gặp trong nuôi cấy mô
2.2.3.1 Sự tạp nhiễm
Nhiễm là vấn đề rất đƣợc quan tâm và dễ xảy ra trong nuôi cấy mô thực vật, gây hậu
quả nghiêm trọng đến hiệu suất nuôi cấy. Một số nguồn gây tạp nhiễm nhƣ từ mẫu cấy,
thao tác trong quá trình cấy, từ côn trùng, môi trƣờng, dụng cụ và các máy móc thiết bị
nhƣ màng lọc của tủ cấy, hệ thống thông khí trong phòng cấy.
Trong giai đoạn vô mẫu, mẫu cấy là nguồn gây nhiễm chính và đây cũng đƣợc xem
là giai đoạn khó khăn nhất trong nuôi cấy mô. Mẫu cấy có thể là đốt thân, đỉnh sinh
trƣởng, mẫu lá, phát hoa hay rễ non. Tuy nhiên, để mẫu sống và phát triển trong điều kiện
vô trùng thì không phải dễ. Môi trƣờng bên ngoài luôn có rất nhiều vi sinh vật bám trên
bề mặt, các rãnh nhỏ, nách lá, lớp vẩy của cây mẹ, đây là nơi cƣ ngụ khá vững chắc mà
chất khử trùng không dễ tiếp xúc đƣợc chúng. Đặc biệt, vi khuẩn thƣờng nhiễm vào hệ
thống mô mạch và gây nhiễm trong môi trƣờng sau một tuần nuôi cấy.
Môi trƣờng không khí, phòng sáng, phòng cấy gây nhiễm nghiêm trọng nếu không
đƣợc xử lý kịp thời, nấm thƣờng là nguyên nhân gây nhiễm chính trong trƣờng hợp này.
Nấm thƣờng tồn tại dạng bào tử lơ lửng trong không khí, khi phòng nuôi cấy có nhiều
17


ngƣời ra vào tạo điều kiện tích lũy vi sinh vật càng nhiều. Nếu màng lọc tủ cấy không tốt
sẽ gây nhiễm mẫu hàng loạt ngay trong quá trình cấy.
2.2.3.2 Tính bất định về mặt di truyền
Kỹ thuật nuôi cấy mô áp dụng với mục đích tạo quần thể cây trồng đồng nhất với số
lƣợng lớn nhƣng phƣơng pháp này cũng tạo ra những biến dị tế bào soma qua nuôi cấy
mô sẹo. Những biến dị này là cơ sở nghiên cứu ứng dụng vào cải thiện giống cây trồng,
nhƣng thực tế có rất ít biến dị có lợi. Tần số biến dị thì hoàn toàn khác nhau và không lặp
lại (Creissen và Karp, 1985; Fish và Karp, 1986). Nhân tố thƣờng gây ra biến dị tế bào là

số lần cấy chuyền. Số lần cấy chuyền càng nhiều thì càng cho độ biến dị cao. Biến dị
nhiễm sắc thể nhiều hơn khi nuôi cấy kéo dài (Amstrong và Phillips, 1988). Số lần cấy
chuyền ít và thời gian giữa hai lần cấy chuyền ngắn làm giảm sự biến dị.
2.2.3.3 Hiện tƣợng thủy tinh thể
Trong nuôi cấy mô cũng thƣờng gặp hiện tƣợng thủy tinh thể mẫu nuôi cấy. Khi
chuyển ra khỏi bình nuôi cấy, cây con dễ bị mất nƣớc và tỷ lệ sống sót thấp. Dạng này
thƣờng thấy khi nuôi cấy trên môi trƣờng lỏng hay môi trƣờng bán rắn, đặt biệt khi sự
trao đổi khí thấp, quá trình thoát hơi nƣớc tập trung trong cây.
Để hạn chế hiện tƣợng thủy tinh thể một phƣơng pháp hiệu quả nhất đƣợc nhiều
ngƣời sử dụng trong nuôi cấy là làm giảm ảnh hƣởng của hàm lƣợng nƣớc trong môi
trƣờng nuôi cấy bằng cách tăng nồng độ đƣờng và tạo điều kiện môi trƣờng nuôi (nhiệt
độ, ánh sáng, trao đổi khí) thích hợp.
2.2.4 Các yếu tố ảnh hƣởng đến nuôi cấy mô thực vật
Mẫu cấy: ảnh hƣởng đến toàn bộ quá trình nhân giống vô tính in vitro mẫu cấy là mô
non sẽ tái sinh tốt hơn mô già hay mô thành thục trên cùng một cây. Mô non có thể là
đỉnh chồi, đỉnh nách, đỉnh ngọn, chồi bất định, chồi hoa non hay cụm hoa non. Mẫu cấy
thích hợp cho nhân giống vô tính in vitro phải có tỉ lệ mô phân sinh hiện diện cao hay có
nhiều tế bào thể hiện tính toàn năng. Tiêu chuẩn xác định mẫu cấy là thời vụ và giai đoạn
tăng trƣởng của cây mẹ.

18


Môi trƣờng nuôi cấy: giữ một vị trí quan trọng trong sự phát triển nuôi cấy mô. Cơ sở
cho sự xây dựng các môi trƣờng nuôi cấy là việc xem xét các thành phần cho sự sinh
trƣởng và phát triển của cây. Có nhiều môi trƣờng nuôi cấy đƣợc xây dựng và sử dụng
cho đến nay mà chỉ cần cải thiện nồng độ các chất đó là môi trƣờng MS (Murashige và
Skooge), môi trƣờng White, môi trƣờng Gamborg.
Điều kiện nuôi cấy: mẫu cấy trên môi trƣờng chứa nguồn năng lƣợng có sẵn là đƣờng,
đƣợc dự đoán rất ít phụ thuộc vào quang tổng hợp. Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu cho thấy

ánh sáng đóng vai trò quan trọng trong phản ứng tạo hình cây in vitro. Ánh sáng đỏ và
xanh của quang phổ trông thấy đƣợc ảnh hƣởng nhiều đến cây nuôi cấy in vitro. Ở hầu hết
các cây trồng nuôi cấy, xử lí ánh sáng 660 nm thì kích thích chồi phát triển, trong khi ánh
sáng 740 nm thì lại kích thích rễ phát triển. Nhiệt độ ảnh hƣởng khá rõ ràng đến sự tạo
hình của cây nuôi cấy. Mỗi loại cây thƣờng có một nhiệt độ tối ƣu cho sự hình thành
nhƣng hầu hết các loại cây trong nuôi cấy in vitro thích hợp ở nhiệt độ 18 - 250C.
2.3 Lịch sử nghiên cứu tạo giống đột biến
Phƣơng pháp tạo giống bằng thực nghiệm đƣợc coi là một trong các thành tựu to lớn
của thế kỷ 20, có vai trò quyết định đối với cuộc Cách mạng xanh vào thập niên 1960.
Đến đầu thập niên 1990, đã có 1364 giống đột biến đƣợc tạo ra trên toàn thế giới, trong
đó khoảng 90 % là do xử lý bức xạ (Lê Xuân Đắc, 2008).
Từ lâu, gây đột biến thực nghiệm để làm vật liệu khởi đầu cho chọn giống đã đƣợc
coi là một trong những kỹ thuật ứng dụng cao trong nông nghiệp. Phƣơng pháp này đƣợc
biết đến vào năm 1925, khi Natxon và Philippop phát hiện tia Rơngen có khả năng gây ra
biến dị di truyền ở nấm Hạ Đẳng. Đến năm 1926 - 1928, với các nghiên cứu của Muller
trên ruồi dấm, Stadler trên lúa mạch,.. di truyền học phóng xạ đã trở thành nền tảng cho
sự ra đời ngành chọn giống đột biến phóng xạ.
Năm 1946, Rapoport và Auerobach đã nghiên cứu và dùng các hóa chất gây đột
biến, mở đầu cho giai đoạn nghiên cứu phát sinh đột biến hóa học (Trần Long và Trần Tú
Ngà, 1990; Trần Duy Quý, 1997).

19


Theo thống kê của cơ quan năng lƣợng nguyên tử quốc tế (IAEA) đến nay đã có hơn
3100 giống mới của 170 loài đƣợc tạo ra bằng phƣơng pháp gây đột biến đƣợc công bố
bởi hơn 60 quốc gia khác nhau (Zaiton và ctv, 2006).
Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ sinh học, nghiên cứu đột biến in vitro và
chọn dòng tế bào cũng đã đƣợc ứng dụng nhiều. Kỹ thuật đột biến thực nghiệm và chọn
giống tế bào trong nuôi cấy in vitro đã đƣợc thực hiện đối với một số cây trồng nhƣ cây

thực phẩm, sắn, chuối, củ cải đƣờng, khoai tây, cây ăn quả (Nguyễn Đức Thành, 1997).
“Các dạng đột biến chọn lọc đƣợc nuôi cấy in vitro thƣờng xuất hiện với tần số 10-5 - 10-8
trong trƣờng hợp không xử lý. Nếu những tế bào đó đƣợc xử lí với các tác nhân thì tần số
có thể tăng lên 10 lần” (Lê Trần Bình, 1997).
Lợi ích chọn giống in vitro “dùng các tác nhân lý, hóa học xử lý ở giai đoạn nuôi
cấy và tế bào có tác dụng thúc đẩy và phát triển nhanh của việc nghiên cứu. Từ việc xử lý
tế bào, khảo nghiệm các thể đột biến, nhân lên cây hoàn chỉnh” (Nguyễn Văn Hiển,
2000). Khi nuôi cấy “kéo dài số lần cấy chuyền có thể làm tăng biến dị dòng soma và sau
hơn 12 lần cấy chuyền tỉ lệ đột biến ở các cây con mới tái sinh tăng một cách đáng kể”
(Đỗ Thị Ngữ, 1998). Nhƣ vậy, kĩ thuật nuôi cấy mô tế bào thực vật mở ra một triển vọng
mới trong việc sử dụng các thành tựu của tạo giống đột biến ở mức độ mô, tế bào.
Ở Việt Nam, lĩnh vực này đã đƣợc cố giáo sƣ Lƣơng Đình Của khởi xƣớng từ những
năm 1960. Nhƣng mãi đến năm 1980, hƣớng nghiên cứu này mới đƣợc phát triển một
cách tƣơng đối có hệ thống và định hƣớng do cố Tiến sĩ Phan Phải và ctv tiến hành. Sau
đó, một loạt nghiên cứu của các tác giả nhƣ: Trần Duy Quý, Nguyễn Hữu Đống, Trần
Đình Long, Mai Quang Vinh, Đỗ Hữu Ất, Lâm Quang Dụ, Nguyễn Văn Bích, Nguyễn
Quang Xu, Lê Văn Nhạ,.. trên nhiều đối tƣợng cây trồng khác nhau nhƣ: lúa, ngô, đậu,
lạc, táo, cà chua, hoa cúc đã tạo ra nhiều dòng đột biến có giá trị, đƣợc chọn lọc và phát
triển trực tiếp thành các giống quốc gia hoặc các dòng có triển vọng phục vụ cho công tác
lai tạo giống mới.
Tuy nhiên, trong chọn tạo giống đột biến “tần số xuất hiện các đột biến mong muốn,
có lợi và có sức sống so với quần thể thực vật rộng rãi là rất ít” (Guliaep, 1978). Ƣu điểm
20


của chọn tạo giống đột biến là thời gian tạo giống nhanh vì phần lớn các biến dị đều di
truyền. Giá trị thực tiễn của đột biến nhân tạo ở chỗ nó đƣợc áp dụng ngay, ngƣời ta xem
đây là một phƣơng pháp chọn giống độc đáo.
Ngày nay, trong thời đại nguyên tử, di truyền học phóng xạ đã khẳng định đƣợc vị
trí của nó và khả năng to lớn của việc sử dụng phóng xạ can thiệp vào cấu trúc di truyền

thực vật để tạo ra những giống mới chọn lọc phục vụ cuộc sống của con ngƣời. Đặc biệt
tạo ra nguồn vật liệu khởi đầu phong phú cho công tác chọn giống cây trồng.
2.4 Phƣơng pháp đột biến nhân tạo ở cây trồng
Nguyên tắc cơ bản để gây tạo đột biến thành công là dựa vào đặc điểm sinh trƣởng,
phát triển của cây trồng để chọn phƣơng pháp và tác nhân gây đột biến thích hợp. Đột
biến có thể xuất hiện ở bất cứ tế nào của cơ thể. Tuy nhiên, những cây sinh sản bằng hạt
thì chỉ có những đột biến nào xuất hiện trong tế bào của phôi hay từ những tế bài soma
thông qua hàng loạt lần phân chia để hình thành các tế bào sinh dục thì mới đƣợc di
truyền cho đời sau (Trần Duy Quý, 1997).
Đa số các đột biến là đột biến lặn. Do đó, ở đời M1 không biểu hiện ra bên ngoài trừ
trƣờng hợp đột biến trội và trội không hoàn toàn. Tuy vậy, không phải bao giờ cũng phát
hiện đƣợc đột biến trội và nửa trội vì có một số tính trạng đƣợc qui định bởi sự tác động
của đa gen, các gen riêng rẽ thì không đủ để biểu hiện dấu hiệu đó nhƣ tính trạng năng
suất hạt, tính chống chịu. Nhƣng đó lại là những đột biến nhỏ rất có giá trị về phƣơng
diện chọn giống.
Mặt khác đột biến thực nghiệm còn giúp ta khắc phục đƣợc hiện tƣợng không lai
đƣợc ở một số loài không có hoa hoặc có hoa, quả nhỏ nhƣ lúa, cao lƣơng. Với đột biến
phóng xạ, để thu nhận nhiều đột biến ta cần phải chiếu xạ ở liều lƣợng đủ lớn để gây ra
biến dị di truyền có lợi mà không gây chết nhiều cũng nhƣ tăng độ bất thụ.

21


2.5 Giới thiệu về tia gamma và ứng dụng trong thực vật
2.5.1 Khái niệm bức xạ
Năng lƣợng truyền đi dƣới dạng sóng điện từ đƣợc gọi là bức xạ. Bất kỳ bức xạ nào
có khả năng ion hóa các nguyên tử hay phân tử mà nó gặp trên đƣờng đi đều coi là tia ion
hóa (Nguyễn Quốc Hiến, 1997).
Tia ion hóa đƣợc chia làm 2 loại: sóng điện từ với tia Roentgen (tia X), tia gamma
và các hạt cơ bản nhƣ: α, β, Proton, Neutron…

2.5.2 Bức xạ gamma
Bức xạ gamma là chùm hạt photon có năng lƣợng lớn. Khi đi vào môi trƣờng vật
chất, chúng tƣơng tác với môi trƣờng thông qua các hiệu ứng: hiệu ứng tán xạ, hiệu ứng
hấp thụ. Các hiện tƣợng này có xảy ra hay không hoặc xảy ra với mức độ nào phụ thuộc
vào năng lƣợng của photon gamma và nguyên tử số của môi trƣờng mà nó đi qua. Bức xạ
đi đƣợc khoảng cách lớn trong không khí và có độ xuyên mạnh. Khi đi vào cơ thể, chúng
sẽ tƣơng tác với các chất có trong cơ thể và tạo ra các điện tử thứ cấp. Các điện tử thứ cấp
này sẽ gây ra hiện tƣợng ion hóa dẫn đến việc phá hủy các tế bào sống trong cơ thể.
2.5.3 Cơ chế tác động của bức xạ ion hóa trên cơ thể sống
Khi bị bức xạ xuyên qua, các tổ chức cơ thể yếu đi do bức xạ này nhƣờng năng
lƣợng cho môi trƣờng để kích thích và ion hóa các nguyên tử và phân tử trong tổ chức cơ
thể đó, nó tƣơng tác chủ yếu thông qua các quá trình ion hóa. Các nguyên tử bị ion hóa sẽ
làm cho các phân tử cấu tạo nên cơ thể sinh vật có những biến đổi về hóa học. Khi bị tác
động thì gen bị biến đổi tùy theo mức độ bức xạ.
Khi bị tác động với năng lƣợng ion hóa thì các tổ chức tế bào của cơ thể sinh vật sẽ
chịu những biến đổi khác nhau. Khi bị chiếu xạ H2O trong cơ thể sinh vật sẽ phân chia
thành H+ và OH-. Bản thân các cặp H+ và OH- này tạo thành bức xạ thứ cấp, tiếp tục phá
hủy tế bào, sự phân chia tế bào sẽ chậm đi hoặc dừng lại.
Giai đoạn hóa lý: giai đoạn này rất ngắn (10-13 – 10-16 giây), trong giai đoạn này, các
phân tử sinh học chịu tác động trực tiếp hoặc gián tiếp của bức xạ ion hóa. Các tổn
thƣơng này gọi là tổn thƣơng hóa sinh.
22


Tác dụng trực tiếp: bức xạ trực tiếp gây ion hóa và kích thích các phân tử trong tế
bài làm tổn thƣơng các phân tử đó, đứt gãy liên kết trong các gen, các nhiễm sắc thể, làm
sai lệch cấu trúc và tổn thƣơng đến chức năng tế bào.
Tác dụng gián tiếp: khi phân tử nƣớc trong cơ thể bị ion hóa sẽ tạo ra các gốc tự do,
các gốc này có hoạt tính hóa học mạnh sẽ hủy hoại các thành phần hữu cơ nhƣ các
enzyme, protein, lipit trong tế bào và phân tử DNA, làm tê liệt các chức năng của các tế

bào lành khác. Khi số tế bào bị hại hoặc bị chết vƣợt quá khả năng phục hồi của mô hay
cơ quan thì chức năng của mô hay cơ quan sẽ bị rối loạn hoặc tê liệt, gây ảnh hƣởng đến
cơ thể sinh vật.
Tác dụng trực tiếp của tia xạ lên sự phá hủy tế bào chỉ vào khoảng 20 %, còn lại chủ
yếu là do tác dụng gián tiếp. Nói chung, năng lƣợng của bức xạ càng lớn, số cặp ion hóa
do chúng tạo ra càng nhiều. Thông thƣờng các hạt mang điện có năng lƣợng nhƣ nhau.
Tuy nhiên, tùy thuộc vào vận tốc của hạt nhanh hay chậm mà mật độ ion hóa có thể khác
nhau.
Giai đoạn sinh học: nếu các tổn thƣơng hóa sinh xảy ra trong giai đoạn hóa lý không
phục hồi đƣợc sẽ gây ra những thay đổi trong chuyển hóa dẫn đến những thay đổi về hình
thái và chức năng. Giai đoạn này có thể kéo dài hay ngắn tùy thuộc vào mức độ tế bào
hay tổ chức bị tổn thƣơng.
Bức xạ có thể gây ra những thay đổi hình thái cũng nhƣ thay đổi chức năng trong tế
bào và mô. Nhiều nhà nghiên cứu trong và ngoài nƣớc cho rằng bức xạ không tạo ra chức
năng mới trong tế bào và mô mà bức xạ làm thay đổi các chức năng sẵn có hay làm xuất
hiện các chức năng trƣớc đó tiềm tàng (Vũ Nhƣ Ngọc, 2005).
2.5.4 Nguyên tắc gây đột biến bằng bức xạ ion hóa
Nguyên tắc cơ bản để gây tạo đột biến thành công là dựa vào đặc điểm sinh trƣởng,
phát triển, kiểu gene của từng đối tƣợng để chọn phƣơng pháp và tác nhân gây đột biến
thích hợp (Lê Xuân Đắc, 2008; Nguyễn Hữu Đống và ctv, 1997; Trƣơng Thị Bích
Phƣợng, 2004). Trong chọn tạo giống cây trồng bằng cách gây đột biến, ngƣời ta thƣờng
sử dụng bức xạ ion hóa (Rơnghen, notron, gamma và mới đây là ion beam). Nhờ quá trình

23