Nghiên cứu cải tiến một số giống lúa nếp đặc sản và cao sản bằng chiếu xạ tia gamma (co60) vào hạt nảy mầm

1

MỞ ĐẦU
1.1. Tính cấp thiết của đề tài.
Lúa gạo là cây lương thực chính, cung cấp lương thực cho hơn một nửa
dân số thế giới (G.Li et al., 2017)[116], nhất là cho người dân các nước châu
Á. Trong những năm qua, khi nhu cầu về gạo dẻo và thơm tăng mạnh, các
nước xuất khẩu gạo chính trên thế giới đã chuyển sang nghiên cứu, phát triển
các giống lúa chất lượng, chống chịu sâu bệnh thì ở Việt Nam vẫn phát triển
các giống lúa năng suất cao, ít chú trọng đến chất lượng. Do đó, mặc dù luôn
đứng trong tốp đầu thế giới về xuất khẩu gạo nhưng giá trị ngoại tệ thu được
chưa tương xứng với vị trí đó.
Từ lâu, lúa nếp đã trở thành một phần không thể thiếu trong đời sống
kinh tế, xã hội và đời sống tinh thần của người dân Việt Nam. Lúa nếp chủ
yếu phục vụ nhu cầu lương thực ở các vùng cao, sử dụng trong các lễ hội cổ
truyền (lễ hội, cưới hỏi, nhất là không thể thiếu trong ngày tết nguyên đán).
Tuy nhiên, diện tích gieo trồng lúa nói chung và lúa nếp nói riêng ngày càng
thu hẹp (chiếm khoảng 7% diện tích trồng lúa), đặc biệt là các giống lúa nếp
cổ truyền, cho xôi dẻo và thơm đặc trưng. Do năng suất thấp, cây cao, dễ đổ,
lại chỉ gieo trồng được ở vụ mùa nên nhiều giống đã bị loại bỏ trong sản suất,
một số khác chỉ được trồng trên diện tích rất nhỏ, phục vụ nhu cầu của gia
đình. Các giống lúa nếp được gieo trồng nhiều với diện tích lớn đều là các
giống cải tiến cho năng suất khá cao (N97, N98, IRi352,..) nhưng không thơm
hoặc thơm rất nhẹ; các giống lúa nếp thơm, có chất lượng như: TK106, DT21,
DT23, BM9603,… nhưng năng suất còn hạn chế (Nguyễn Văn Vương, 2013)
[64].
Hiện nay, nguồn vật liệu trong chọn giống lúa nếp còn nhiều hạn chế,
tập đoàn lúa nếp kém đa dạng. Do đó, mặc dù các tác giả thực hiện các nghiên
cứu độc lập nhưng sử dụng cùng nguồn vật liệu và phương pháp nghiên cứu

2

tương tự nhau nên các giống lúa nếp mới được tạo ra có nhiều đặc điểm giống
nhau làm giảm giá trị của giống trên thị trường. Đột biến thực nghiệm có thể
tạo nguồn biến dị di truyền vô cùng phong phú cung cấp nguyên liệu có giá trị
cao cho công tác chọn tạo giống lúa mới.
Nếp cái Hoa vàng và nếp Đuôi trâu là các giống lúa nếp địa phương, cổ
truyền cho xôi dẻo và rất thơm ngon. Tuy nhiên, các giống này đều cảm ứng
quang chu kỳ nên chỉ gieo cấy được ở vụ mùa, cây cao dễ đổ lại cho năng
suất thấp nên diện tích gieo trồng còn nhiều hạn chế. Nhằm góp phần cải tạo
các giống này để trở thành giống lúa nếp mới có cây thấp và cứng hơn, cho
năng suất cao hơn, gieo cấy được nhiều vụ trong năm, cho xôi dẻo và thơm
đặc trưng; cải tiến giống lúa nếp thơm, cao sản mới được tạo chọn để trở
thành giống lúa ngắn ngày, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu cải tiến một số
giống lúa nếp đặc sản và cao sản bằng chiếu xạ tia gamma (Co 60) vào hạt
nảy mầm”.
1.2.

Mục tiêu nghiên cứu

1.2.1. Mục tiêu chung
Xác định được phương pháp xử lý, quy trình thu thập, đánh giá và xử
dụng thích hợp các đột biến thực nghiệm góp phần nâng cao hiệu quả chọn
giống phóng xạ đối với cây lúa nói chung và lúa nếp nói riêng.
1.2.2. Mục tiêu cụ thể
i.

Xác định được ảnh hưởng của mùa vụ (vụ xuân và vụ mùa) gieo trồng
thế hệ thứ nhất (M1) đến sự phát sinh một số đột biến về hình thái, nông
học có ý nghĩa cải tiến giống lúa cũ và tạo giống lúa mới ở thế hệ thứ hai

(M2).

ii.

Xác định được có hay không sự tương quan giữa tần số của một số kiểu
đột biến diệp lục với tần số phát sinh một số đột biến có ý nghĩa cải tiến
giống lúa cũ và tạo giống lúa mới ở M2.


3

iii. Xác định được sự khác nhau về hiệu quả gây đột biến khi chiếu xạ bằng tia
gamma (Co60) vào hạt nảy mầm của giống gốc và dòng đột biến.
iv. Đánh giá được một số dòng đột biến phát sinh từ hai giống lúa (nếp cái Hoa
vàng và nếp Đuôi trâu), xác định được một số dòng ưu tú và tuyển chọn
được dòng ưu tú nhất, từ đó phát triển thành giống lúa nếp đột biến mới.
1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.3.1. Đối tượng nghiên cứu
Đề tài sử dụng 7 giống lúa nếp: nếp cái Hoa vàng, Đuôi Trâu, Phú Quý,
N98, Lang Liêu, TK90, 415 và 3 dòng đột biến HV-H, M50 và TK97.
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu
-

Do thời gian có hạn nên chúng tôi chỉ tập trung nghiên cứu cải tiến đối
với 3 giống lúa: nếp cái Hoa vàng, nếp Đuôi trâu và nếp Phú Quý.

-

Nghiên cứu so sánh hiệu quả gây đột biến của chiếu xạ bằng tia
gamma (Co60) vào hạt nảy mầm của dòng đột biến và giống gốc (sử

dụng 3 giống lúa: nếp cái Hoa vàng, 415, TK90 và 3 dòng đột biến từ
chúng: HV-H, M50, TK97).

-

Nghiên cứu ảnh hưởng của mùa vụ gieo trồng thế hệ thứ nhất (M 1) tới
sự phát sinh các đột biến có ý nghĩa chọn giống phát sinh ở thế hệ thứ
hai (M2) trên 3 giống lúa: nếp Phú Quý, Lang Liêu và N98.

1.4.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.

Về khoa học
Kết quả của đề tài là cơ sở khoa học cho việc chọn vật liệu mang xử lý
(hạt của dòng đột biến cho hiệu quả hơn so với hạt giống gốc), phương pháp
xử lý (hạt lúa ở thời điểm nảy mầm 69-72h), quy trình thu nhận đột biến (gieo
trồng M1 ở vụ mùa cho hiệu quả cao hơn ở vụ xuân) và đánh giá hợp lý các
dòng đột biến gây tạo để tuyển chọn được các dòng ưu tú nhất(so sánh sự
biểu hiện, tính thích nghi và ổn định về năng suất của mỗi dòng đột biến ở vụ


4

xuân và vụ mùa). Những kết quả nói trên là đóng góp mới về lý luận cho khoa
học chọn giống đột biến, góp phần nâng cao hiệu quả của phương pháp chọn
giống phóng xạ đối với cây lúa nói chung và lúa nếp nói riêng.
Về thực tiễn
Việc phát hiện nhiều dòng đột biến đã mất tính cảm quang và trở thành
cảm ôn, gieo cấy được 2 vụ trong năm là nguồn vật liệu có giá trị cho công

tác chọn tạo giống lúa nếp thơm mới.
Việc tạo ra giống lúa nếp mới có chất lượng đặc sản, rút ngắn thời gian
sinh trưởng và tăng khả năng chống đổ của một số giống lúa nếp thơm, cao
sản đã góp phần mở rộng diện tích gieo trồng và tăng sản lượng gạo nếp có
chất lượng cao và gạo đặc sản.
1.5.

Những đóng góp mới của luận án
Luận án đã có những đóng góp mới về lý luận và thực tiễn cho khoa học

trong lĩnh vực Di truyền và chọn giống lúa đột biến như sau:
* Về lý luận
- Mùa vụ gieo trồng (đặc biệt là các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, chế độ chiếu
sáng) thế hệ thứ nhất (M1) có ảnh hưởng rõ rệt đến sự phát sinh các đột biến
có ý nghĩa cải tiến giống lúa cũ và tạo giống lúa mới ở thế hệ thứ 2 (M 2); gieo
trồng M1 ở vụ mùa thì cho tần số đột biến cao hơn, phổ đột biến rộng hơn (ở
M2) so với khi gieo trồng M1 ở vụ xuân.
- Tổng tần số đột biến diệp lục và tần số kiểu bạch tạng (albina) phát
sinh ở M2 có mối tương quan thuận và chặt với tổng tần số và phổ của một số
đột biến có ý nghĩa cải tiến giống lúa cũ và tạo giống lúa mới cùng phát sinh ở
thế hệ này.
- Chiếu xạ hạt của các dòng đột biến cho hiệu quả phát sinh đột biến
cao hơn so với trường hợp chiếu xạ vào hạt giống gốc. Khi chiếu xạ vào hạt


5

của dòng đột biến (thuần chủng) thì ngoài các đột biến cũ còn phát hiện
được một số đột biến mới, mở ra khả năng tăng dần số lượng đột biến có ý
nghĩa chọn giống (khi chiếu xạ nhiều lần vào hạt của cùng một dòng đột

biến ở nhiều thế hệ).
- Những đóng góp về các khía cạnh nói trên trực tiếp góp phần hoàn
thiện quy trình tạo chọn giống lúa đột biến nói chung và lúa nếp nói riêng.
* Về thực tiễn.
- Đã cải tiến thành công giống lúa nếp Đuôi Trâu (dòng ĐT4) về các đặc
điểm như: mất tính cảm quang, cây thấp và cứng hơn, lá đòng đứng và xanh
thẫm hơn, năng suất cao hơn nhưng vẫn giữ được phẩm chất của gạo đặc sản,
cho xôi dẻo và thơm tương tự giống gốc.
- Đã cải tiến được giống nếp Phú Quý về giảm chiều cao cây, rút ngắn
thời gian sinh trưởng góp phần đưa giống này từ nhóm giống có thời gian sinh
trưởng trung ngày vào nhóm giống có thời gian sinh trưởng ngắn, phù hợp
hơn với cơ cấu gieo trồng 2 vụ lúa 1 vụ mầu, cho năng suất cao nhưng vẫn
giữ được chất lượng gạo và mùi thơm.
- Đã tạo chọn được giống lúa nếp thơm mới (nếp cái Hoa vàng đột biến),
mất tính cảm quang, gieo trồng được nhiều vụ trong năm, cho năng suất
tương tự giống nếp cao sản, ngắn ngày (N97), không có mùi thơm, đang được
gieo trồng phổ biến ở nhiều vùng trong cả nước nhưng vẫn duy trì chất lượng
gạo và mùi thơm của gạo đặc sản.
- Kết quả cải tiến các giống lúa nếp thơm và tạo thành công giống lúa
nếp thơm mới góp phần mở rộng diện tích gieo trồng giống lúa nếp thơm cho
gạo có chất lượng cao và đặc sản.
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU


6

1.1. Nguồn gốc và phân loại cây lúa, lúa nếp.
1.1.1. Nguồn gốc cây lúa, lúa nếp.
Lúa trồng (O.sativa L) thuộc họ hoà thảo (Poaceae), chi Oryza. Ngoài

loài lúa trồng O.sativa L và O.glaberrima còn 21 loài lúa dại phân bố khắp
các vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới và ôn đới. Hầu hết các giống lúa trồng hiện
nay thuộc loài O.sativa L. Từ O.sativa L phân hoá thành lúa Tiên (Indica), lúa
Cánh (Japonica) và một dạng trung gian (Javanica).
Có nhiều quan điểm khác nhau về nguồn gốc cây lúa. Theo Sampth và
Rao (1951), Ting (1993), lúa trồng châu Á (O.sativa L) có nguồn gốc từ
Trung Quốc và Ấn Độ; Chang T.T (1985) cho rằng: lúa trồng châu Á có
nguồn gốc từ vùng núi phía Nam dãy Hymalaya, miền Nam và đông Nam
châu Á. Theo Phan Phước Hiền (2008)[20], lúa trồng châu Á xuất hiện
khoảng 8000 năm trước, nhưng chưa có kết luận chắc chắn về tổ tiên trực tiếp
của nó. Theo Civsavn et al., (2015)[77], Huang et al., (2015)[99], lúa trồng
châu Á đã trải qua quá trình tiến hóa lâu dài để thích ứng với các môi trường
khác nhau với 3 nhóm chính: Indica, Japonoca và Javanica, có thể dùng một
số đặc điểm về hình thái: thân, lá, hạt hoặc hàm lượng amyloza, amylopectin,
khả năng chịu hạn, lạnh để nhận biết. Các giống lúa thuộc nhóm Japonica
thường có năng suất cao hơn Indica khoảng 0,5-1tấn/ha (Hoang Tuyết Minh
và cs 2016)[32].
Theo Takane Matsuo (1997), lúa nếp nương là dạng khởi nguồn của lúa
trồng, được tìm thấy đầu tiên ở Assam-Yunnan, nơi lúa nếp chiếm ưu thế.
Watabe (1976) cho rằng: lúa nếp có nguồn gốc từ Lào và vùng Bắc, đông Bắc
Thái Lan. Ngoài ra, vùng Shan và Kachin của Myanmar; Kwangsichuang và
Yunnan của Trung Quốc; khu vực biên giới Campuchia, Thái Lan và Lào; vùng
núi, khu vực biên giới giữa Việt Nam và Lào là những vùng trồng nhiều lúa nếp.
Cùng quan điểm đó, Chaudhary và D.V.Tran (2001)[73], cho rằng: lúa nếp có


7

nguồn gốc từ Lào và đông Bắc Thái Lan. Tuy nhiên, quan điểm của Khush
(1997), về sự tiến hóa của 2 loại lúa trồng phổ biến hiện nay được nhiều

nhà khoa học thừa nhận.
Tổ tiên chung
Nam và Đông Nam Á

Tây Phi Châu

Lúa dại đa niên

O. rufipogon

O. longistaminata

Lúa dại hàng niên

O. nivara

O. breviligulata

Lúa trồng

O. Sativa
Indica
ôn đới

O. sativa

O. glaberrima

Japonica
nhiệt đới

Hình 1.1. Nguồn gốc của lúa trồng (Khush (1997)
1.1.2. Phân loại lúa, lúa nếp.
Theo Đặng Quang Hào và cs (2006) [18], từ lâu các nhà khoa học đã
dựa vào dạng nội nhũ để phân biệt lúa nếp với lúa tẻ, dựa trên các đặc điểm
hình thái, sinh lý để nhận biết các dạng lúa. Theo IRRI (2013) [103], gạo nếp
có hàm lượng amyloza thấp (< 5%), việc phân biệt dạng nội nhũ của các
giống lúa địa phương giúp cho các nhà quản lý nguồn gen xác định kỹ thuật
bảo quản phù hợp (lúa nếp có tuổi thọ ngắn hơn so với lúa tẻ trong bảo quản).
Theo Nguyễn Văn Vương (2013)[64], cấu tạo tinh bột của nội nhũ là
căn cứ chủ yếu để phân chia thành lúa nếp và lúa tẻ. Nội nhũ lúa tẻ tích luỹ
tinh bột dạng amyloza, mỗi phân tử amyloza gồm 200 đến 1000 đơn vị


8
glucose, nối với nhau bởi các liên kết α-1,4 glycozid. Amyloza có cấu trúc
xoắn, cứ 6 phân tử glucose nối thành vòng, chuyển thành màu xanh khi
nhuộm với Iốt. Nội nhũ lúa nếp tích luỹ tinh bột dạng amyloza pectin có phân
tử lớn, gồm từ 2.000 đến 200.000 đơn vị glucose xếp thành nhánh liên kết với
nhau bởi liên kết α- 1,4 và 1,6- glycozid, phản ứng với Iốt chuyển màu đỏ tía.
Vì vậy, để phân biệt lúa nếp và lúa tẻ người ta nhuộm tinh bột bằng dung dịch
KaliIotđua (KI) 1% .
Amyloza

Amylopectin

Hình 1.2. Cấu trúc hoá học của amyloza và Amylopectin

Hình 1.3. Nội nhũ của lúa nếp và lúa tẻ khi nhuộm KI

9

1.2. Tình hình sản xuất, nghiên cứu chọn tạo lúa, lúa nếp.
1.2.1. Trên thế giới.
Trong những năm qua, sản suất lúa gạo trên thế giới không ngừng tăng
cả về diện tích, sản lượng và năng suất (hình 1.4). Theo thống kê của tổ chức
lương thực thế giới (FAO), tổng sản lượng lúa gạo thế giới năm 2015 khoảng
749,1 triệu tấn, tăng 1% so với năm 2014 (741,8 triệu tấn). Trong đó, chủ yếu
ở khu vực châu Á với 677,7 triệu tấn, chiếm khoảng 90% tổng sản lượng.

Hình 1.4. Diện tích và sản lượng lúa toàn cầu giai đoạn 2006 - 2015
Hiện nay, có khoảng 114 nước trồng lúa, tập trung chủ yếu ở châu Á
với hơn 90% về diện tích cũng như sản lượng lúa hàng năm. Do đó, châu Á
được xem như vựa lúa của thế giới, sản suất lúa gạo tại châu Á tập trung
nhiều ở Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Pakistan và Việt Nam.
Theo Nguyễn Thị Sinh (2016) [39], hiện nay, cứ sau 14 năm dân số thế
giới tăng 1 tỷ người, dự kiến đến 2050 tăng gần 3 tỷ người (Joshua C. Stein et
al, 2018)[108] với mức tiêu thụ 65 triệu tấn gạo cho 1 tỷ người/năm (khoảng
100 triệu tấn thóc). Để đảm bảo an ninh lương thực toàn cầu thì đến năm


10

2035, tổng sản lượng thóc phải tăng thêm 114 triệu tấn/năm. Tuy nhiên, do
ảnh hưởng của biến đổi khí hậu nên trong những năm tới diện tích trồng lúa
sẽ giảm, năng suất trung bình tăng chậm, vấn đề đặt ra với ngành sản xuất lúa
gạo nói chung và các nhà nghiên cứu chọn tạo giống lúa nói riêng là phải tiếp
tục duy trì năng suất, lấy chất lượng bù số lượng. Đặc biệt là cải tiến các
giống lúa có sẵn, thêm các tính trạng chống chịu với sâu bệnh và điều kiện bất

thuận, rút ngắn thời gian sinh trưởng,…
Trong những năm qua, Viện nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) đã tạo ra
hàng ngàn giống lúa mới. Trong đó, giống nếp Iri352 đang được trồng khá
phổ biến ở Việt Nam.
Ở Thái Lan, gieo trồng nhiều giống lúa cổ truyền chất lượng cao, các
giống lúa cải tiến, ngắn ngày, năng suất cao chiếm tỷ lệ thấp. Thái Lan đứng
đầu thế giới về xuất khẩu gạo với các loại gạo hạt thon dài, trắng trong, cơm
thơm, ngon và gạo nếp với 4/6 loại gạo chất lượng chính trên thị trường thế
giới là Indica hạt dài chất lượng tốt, Indica hạt dài trung bình chất lượng tốt,
gạo thơm và gạo nếp.
Chaudhary và Tran D.V., (2001)[73], ở Lào chủ yếu gieo trồng các
giống lúa nếp cải tiến, ngắn ngày, năng suất cao tại các vùng đất thấp, chủ
động nước tưới, các giống cổ truyền được trồng với diện tích nhỏ ở vùng đất
cao không chủ động được nước tưới. Đây là nguyên nhân chính gây hiện
tượng xói mòn nguồn gen lúa nếp ở Lào. Với khoảng 85% sản lượng lúa cả
nước, Lào là nước có sản lượng lúa nếp lớn nhất khu vực Đông Nam Á.
Ở Campuchia gieo trồng rất nhiều giống lúa nếp với khoảng 8% tổng
số các giống lúa gieo cấy, các giống lúa nếp đều cảm quang, trỗ bông vào đầu
tháng 10 với chất lượng gạo cao.


11

1.2.2. Ở Việt Nam.
1.2.2.1. Tình hình sản xuất lúa nếp.
Việt Nam, với khí hậu nhiệt đới gió mùa và bờ biển dài, địa hình phức
tạp nên hình thành nhiều vùng canh tác lúa khác nhau. Tùy theo mùa vụ, điều
kiện tự nhiên, tập quán canh tác và phương pháp gieo trồng mà nghề trồng lúa
nước ta hình thành và phát triển với 3 vùng chính: đồng bằng sông Hồng,
đồng bằng ven biển miền Trung và đồng bằng Nam Bộ.

Bảng 1.1. Diện tích và sản lượng lúa của Việt Nam giai đoạn 2010- 2016
Năm
2010
2011
2012
2013
2014
2015
Sơ bộ 2016

Diện tích (triệu ha)
Sản lượng (triệu tấn)
Tổng Đông xuân Hè thu Mùa Tổng Đông xuân Hè thu
40,00
7,489 3,085
2,436 1,967
19,216 11,686
5
7,65
3,096
2,589 1,969 42,398 19,778 13,402
5
7,761 3,124
2,659 1,977 43,737 20,291 13,958
7,902 3,105
2,810 1,986 44,039 20,069 14,623
1,96
7,816 3,116
2,734
44,974 20,850 14,479

5
45,10
7,830 3,112
2,783 1,934
20,696 14,971
5
7,790

3,082

2,806 1,901 43,609

19,404

Mùa
9,102
9,217
9,487
9,346
9,644
9,438

15,010 9,195

Ghi chú: ĐX: đông xuân; HT: hè thu; M: mùa (Niên giám thống kê 2016[35])

Trong những năm qua, diện tích trồng lúa của nước ta hàng năm đạt
hơn 7 triệu ha với năng suất trung bình đạt hơn 40 triệu tấn/năm. Do ảnh
hưởng của biến đổi khí nên diện tích trồng lúa năm 2014 và 2015 có phần
giảm so với 2013. Tuy nhiên, do sử dụng các giống lúa cải tiến, năng suất cao

với kỹ thuật thâm canh phù hợp nên sản lượng lúa vẫn tăng, từ 44,039 triệu
tấn (năm 2013) đến 45,105 triệu tấn (năm 2015). Lúa gạo ở nước ta được sản


12

suất chủ yếu ở vụ đông xuân (chiếm khoảng 45%), ngoài ra còn có vụ hè thu
và mùa (bảng 1.2).
Ở nước ta, sản xuất lúa gạo không chỉ tạo ra giá trị kinh tế mà còn là
một phần không thể thiếu trong đời sống tinh thần của nhân dân. Trong những
năm qua, nước ta có những bước tiến vượt bậc về sản xuất lúa gạo, từ nước
thiếu đói trở thành nước xuất khẩu gạo hàng đầu trên thế giới. Theo Nguyễn
Văn Bộ (2016) [5], trong nhiều năm nay, Việt Nam luôn đứng trong tốp 2-3
nước xuất khẩu gạo hàng đầu trên thế giới, với thị phần toàn cầu gần 20%.
Trong 35 năm qua năng suất lúa trung bình của Việt Nam tăng 3,68
tấn/ha, tương đương 169,6%, gấp 5,75 lần Thái Lan, 46 lần Ấn Độ và bằng 3
lần trung bình của thế giới (bảng 1.4.).
Bảng 1.2. Năng suất lúa Việt Nam và Thế giới
Năng suất (tấn/ha)
Quốc gia/vùng
Thế giới
Châu Á
Mỹ
Trung Quốc
Ấn Độ
Pakistan
Nhật Bản
Hàn Quốc
Thái Lan
Việt Nam

1980

2015

2,75
2,79
4,95
4,13
3,49
2,43
5,13
4,85
1,89
2,17

4,43
4,57
8,37
6,89
3,57
3,33
6,63
7,22
2,53
5,85

Năm 2015 so với năm1980
Năng suất tăng
Tăng trung

Tấn/ha
%
bình năm (%)
1,68
61,1
1,75
1,78
63,8
1,82
3,42
69,1
1,97
2,76
66,8
1,91
0,08
2,29
0,07
0,90
37,0
1,06
1,50
29,2
0,83
2,37
48,9
1,40
0,64
33,9
0,97

3,68
169,6
4,85

Theo Nguyễn Văn Bộ, 2016,[5],

Tuy nhiên, giá trị xuất khẩu lại thấp hơn đáng kể so với các nước
khác, do hạn chế về chất lượng nên giá gạo xuất khẩu loại 5% tấm và 25%
tấm của nước ta luôn thấp hơn Thái Lan và thấp hơn nhiều so với gạo
basmatis của Pakistan (bảng 1.5).


13

Bảng 1.3. Giá gạo xuất khẩu của một số nước, USD/tấn
Thái

Việt

Thái

Việt

US

Năm

5%

5%

25%

25% 1.4%

2011
2012
2013
2014
2015
Tháng 1
Tháng 2
Tháng 3
2016
Tháng 4
Tháng 5
Tháng 6

tấm
549
573
518
423
386
369
384
384
393
433
441

tấm
505
432
391
410
353
353
344
357
364
365
358

tấm
511
560
504
382
373
361
374
375
383
415
422

tấm
467
397

363
377
334
340
330
341
345
346
337

tấm
821
718
692
1007
857
775
770
745
691
658
610

Pakistan Thái Hom
basmatis Mali grade A
1,060
1,137
1,372
1,324
849

734
745
681
679
750
825

1,054
1,091
1,180
1,150
1,008
783
795
793
797
802
830

Theo Trần Xuân Định và cs (2016)[17], tính đến tháng 5 năm 2015, cả
nước có 379 giống lúa được phép sản xuất kinh doanh, với 21 giống lúa nếp.
Trong đó, 122 giống không còn trong sản suất. Trong thực tế, một số giống
lúa mới đã được công nhận chính thức nhưng do thoái hóa nên ít được gieo
trồng, thậm chí không còn trong sản xuất. Ngược lại, nhiều giống lúa địa
phương có chất lượng cao, được gieo cấy nhiều năm nhưng không có hồ sơ
nên không được thống kê (chủ yếu là các giống lúa nếp). Theo thống kê, cả
nước đang gieo cấy 18 giống lúa nếp với diện tích khoảng 176 ngàn ha. Trong
đó, 5 giống (N97, N98, N87, nếp cái Hoa càng và nếp Bè) có diện tích trên
10.000 ha, N97 đang được gieo trồng với diện tích lớn nhất (58.000 ha).
Lúa nếp được trồng chủ yếu ở đồng bằng sông Hồng, trung du miền núi

phía Bắc và Bắc Trung Bộ. Trong đó, đồng bằng sông Hồng gieo cấy 17
giống với diện tích 78,6 nghìn ha, chiếm 7% diện tích, trung du miền núi phía
Bắc gieo cấy 14 giống với diện tích 35,5 nghìn ha, chiếm 5,61% diện tích,


14

(bảng 1.6) các vùng như: Tây nguyên, đông Nam Bộ lúa nếp được gieo cấy
với diện tích nhỏ (Trần Xuân Định và cs, 2016)[17].
Bảng 1.4. Số lượng, diện tích và tỉ lệ% gieo trồng của lúa nếp
Khu vực/ vùng
Trung du miền núi phía Bắc
đồng bằng sông Hồng
Bắc trung bộ
Duyên hải nam trung bộ
Tây nguyên
Đông nam bộ

Số giống lúa

Diện tích Tỷ lệ% theo

Nếp

Tổng

14
17
10
3

3
2

144
133
117
74
84
52

(103 ha)
35,5
78,6
38,8
2,05
0,61
15,84

khu vực
5,61
7,0
5,6
0,6
0,2
0,4

Ở mỗi khu vực có số giống, loại giống và diện tích gieo trồng khác
nhau (bảng 1.7), lúa nếp được trồng chủ yếu ở vụ mùa và đông xuân, ít được
gieo trồng ở vụ hè thu và thu đông. Các giống nếp cổ truyền chiếm một tỷ
trọng nhất định ở mỗi khu vực, đây là các giống được trồng lâu năm nên thích

ứng với điều kiện khí hậu tại địa phương. Tuy nhiên, do năng suất thấp, thời
gian sinh trưởng dài, cây cao, dễ đổ,... nên diện tích ngày càng thu hẹp. Theo
chúng tôi, mỗi địa phương cần lựa chọn một hay một số giống chủ lực và gieo
trồng tập trung để dễ quản lý và lúa nếp có thể trở thành mặt hàng có giá trị


15

ĐBSCL

BTB

ĐBSH

TDMNPB

Bảng 1.5. Diện tích gieo cấy các giống lúa nếp chủ lực ở các khu vực chủ yếu
STT

Tên giống

2

giống địa phương

Tổng
1
IR 352
9,472
2

N97
9,119
3 nếp cái Hoa vàng 2,264
4
Lang Liêu
2,004
5 giống địa phương 5,847
6
các giống khác
4,054
1
N 97
40,83
2 nếp cái Hoa vàng
6,51
3
IR 352
6,00
4
nếp 415
4,39
5
BM 9603
3,65
6 giống địa phương 3,40
1
N98
12,60
2
N97

7,50
3
IR352
2,64
4
nếp cái Hoa vàng 1,80
5
Phú Quý
1,40
6
Lang Liêu
0,80
7
BM 9603
0,37
8
ĐT 52
3,20
9
các giống khác
1,09
10 giống địa phương
7,45
1
nếp cái Bè
10,680
5,155

Diện tích gieo trồng (1000 ha)
Đông xuân Mùa Hè thu Thu đông

3,766
5,706
2,539
6,580
0,394
1,870
0,690
1,314
0,761
5,086
1,549
2,505
19,98
20,84
0,0
6,51
2,44
3,57
2,28
2,13
2,09
1,55
0,73
3,27
6,35
6,25
4,94
1,00
1,56
1,11

1,53
1,00
0,60
0,80
0,50
0,30
0,19
0,18
1,17
0,50
1,52
0,36
0,30
0,43
4,50
2,95
3,560
3,560
3,560
3,660

-

1,495

-

1.2.2.2. Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống lúa, lúa nếp.
Theo Trần Xuân Định (2013)[16], số giống lúa gửi khảo nghiệm tăng
nhanh trong những năm gần đây (nhanh nhất trong tất cả các giống cây

trồng) với số lượt giống trong vụ xuân 2010; 2011 và 2012 là: 149 - 156 - 243
và 132 -161-188 trong vụ mùa. Điều này cho thấy, công tác nghiên cứu, chọn tạo
giống lúa đã và đang được chú trọng, hơn nữa việc nghiên cứu, chọn tạo giống
lúa mới không chỉ ở các cơ quan nghiên cứu, Viện và Trung tâm mà một lượng


16

lớn giống tham gia khảo nghiệm do các công ty sản suất, kinh doanh trong lĩnh
vực giống cây trồng, các công ty liên doanh và do cá nhân thực hiện
Theo Nguyễn Văn Tuất và cs (2013)[60], giai đoạn 2011 – 2013, Viện
khoa học Nông nghiệp Việt Nam được công nhận chính thức 10 giống
lúa mới (PC6; CH208; P371; P6ĐB; PĐ211; P9; HDT8; HT18; gia lộc 102 và
DT57) và nhiều dòng triển vọng đang đề nghị công nhận giống. Trong giai
đoạn này, Viện di truyền Nông nghiệp đã chọn tạo được 6 dòng lúa triển vọng
mang gen kháng bạc lá bằng phương pháp nuôi cấy bao phấn (NC24; NC39;
NC93; NC 96; NC 97; NC 198) và 11 dòng lúa đột biến triển vọng từ 237
dòng đột biến kháng bạc lá, đạo ôn, chịu mặn. Đặc biệt giống lúa đột biến
triển vọng, chịu mặn DT80 đang được đăng ký khảo nghiệm [62]. Năm 2015,
giống lúa nếp N98 được công nhận là giống tiến bộ kỹ thuật cho khu vực
miền Bắc (Lê Quốc Thanh, 2016)[42].
Theo báo cáo của Viện khoa học Nông nghiệp Việt Nam [63], thành tựu
nổi bật trong nghiên cứu chọn tạo giống lúa nếp của Viện Cây lương thực và
Cây thực phẩm là tạo ra các giống như: N87, N98, N100… Đây là các giống
có thời gian sinh trưởng ngắn (105-115 ngày), năng suất khá cao (55-70
tạ/ha/vụ), gieo cấy được nhiều vụ trong năm, với khoảng 80% diện tích canh
tác lúa nếp tại các tỉnh miền Bắc và miền Trung đang được gieo cấy bằng các
giống lúa nếp của Viện.
Gần đây, khi đời sống kinh tế có nhiều chuyển biến, nhu cầu sử dụng
gạo dẻo và thơm ngày càng tăng, đặc biệt là gạo nếp, đã thu hút được sự quan

tâm của các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực chọn tạo giống cây trồng. Ông
Huỳnh Nguyệt Ánh và cs, (2012)[1], nghiên cứu mức độ ổn định của 18
giống lúa nếp tại đồng bằng sông Cửu Long, đã xác định được các giống lúa
nếp thích ứng cho từng vùng, ở mỗi mùa vụ, phụ vụ cho việc bảo tồn và phát
triển các giống lúa nếp ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long. Ngô Thị Hồng


17

Tươi và cs (2014)[61], nghiên cứu đa dạng di truyền của 46 dòng/giống lúa
cẩm, trong đó có 32 giống nếp cẩm địa phương; 12 giống tẻ cẩm và 2 giống
nhập nội đã có kết luận: hầu hết các giống nếp cẩm thuộc loại hình Japonica,
một số có hàm lượng anthocyanin cao, kết quả này cung cấp những thông tin
hữu ích cho công tác nghiên cứu chọn tạo giống lúa đặc sản.
Nhằm cung cấp các thông tin hữu ích cho công tác phục tráng cũng như
chọn tạo các giống lúa nếp mới từ nguồn nếp cổ truyền, Trần Văn Minh, Đỗ
Thị Diệu Hạnh (2015)[31], đánh giá thực trạng sản xuất và xác định các đặc
điểm Nông-sinh học của các giống lúa nếp địa phương (nếp Ba tháng, nếp
Lân và nếp Ngự) được trồng lâu đời tại Ninh Bình. Từ đó, đề xuất phương án
phục tráng nhằm bảo tồn và phát triển chúng trong sản xuất; Đoàn Thanh
Quỳnh và cs (2016)[38], nghiên cứu đánh giá 42 mẫu giống lúa nếp địa
phương tại Điện Biên đã có nhận xét: các mẫu nghiên cứu rất đa dạng về kiểu
hình và kiểu gen, là nguồn vật liệu quý cho các nghiên cứu chọn tạo giống lúa
nếp mới; Trần Thị Lợi và cs (2013)[29], đã nghiên cứu, phục tráng thành công
giống lúa nếp đặc sản “nếp Ba tháng” cho tỉnh Ninh Bình, xây dựng thành
công quy trình kỹ thuật gieo cấy, nhằm tiếp tục mở rộng trong sản xuất; Phan
Hữu Tôn (2016)[52], khảo sát đánh giá khả năng kháng bệnh đạo ôn, bạc lá
và rầy nâu của giống lúa nếp Đèo Đàng bằng cách lây nhiễm nhân tạo 10
chủng gây bệnh bạc lá ở miền Bắc Việt Nam, 2 quần thể rầy nâu và 3 isolate
nấm gây bệnh đạo ôn, đồng thời sử dụng chỉ thị phân tử xác định các gen

kháng. Kết quả cho thấy: giống nếp Đèo đàng có gen xa7 (kháng bạc lá), pilta
(kháng đạo ôn) và có khả năng kháng tốt với các bệnh tương ứng; Nguyễn
Thị Hảo và cs (2015)[19], nghiên cứu xác định ảnh hưởng của lượng phân
bón và mật độ cấy đến sinh trưởng, phát triển và năng suất của giống nếp
Cẩm ĐH6, đã xác định được liều lượng phân bón và mật độ cấy thích hợp,
cung cấp tư liệu quý cho việc hoàn thiện quy trình kỹ thuật phục vụ cho sản


18

xuất. Lê Quốc Thanh, Phạm Văn Dân (2016)[44], đánh giá 9 dòng/giống
japoni ca nhập nội tại đồng bằng sông Hồng và miền núi phía Bắc đã chọn
được 4 giống (ĐS1, ĐS3, J01 và J02) có năng suất cao và khả năng chống
chịu tốt với sâu bệnh và các điều kiện bất thuận. Nguyễn Xuân Dũng và cs
(2016)[13], đã chọn tạo được giống lúa nếp thơm ngắn ngày N31 (110- 115
ngày ở vụ mùa, 130 – 135 ngày ở vụ xuân), có năng suất cao, cho xôi dẻo và
thơm, khả năng chống bệnh khá.
Theo Lã Tuấn Nghĩa, Vũ Đăng Toàn (2016)[33], trong giai đoạn 20112015, Trung tâm Tài nguyên Thực vật đã xác định và bình tuyển được nhiều
giống cây trồng triển vọng phục vụ sản xuất như: lúa Tám đa dòng (T3), lúa
chịu hạn, lúa tẻ thơm (LT3), lúa KD19 và lúa nếp.
Sản xuất lúa nếp ở nước ta trong những năm qua chưa được quy hoạch
hợp lý, chủ yếu do nhu cầu tự phát của nông dân. Gần đây, do nhu cầu sử
dụng tăng cao, đặc biệt là giá trị của lúa nếp cao hơn từ 1,2- 1,5 lần so với lúa
tẻ nên người dân đã chuyển sang trồng lúa nếp thay cho lúa tẻ, khiến diện tích
gieo trồng lúa nếp tăng mạnh ở một số địa phương như: An Giang, Đồng
Tháp, Cần Thơ, Tiền Giang…
Trong vài năm gần đây, sản lượng xuất khẩu lúa nếp tăng nhanh, từ 0,5
triệu tấn (năm 2015) đến khoảng 1 triệu tấn (năm 2016), dự kiến năm 2017,
diện tích gieo trồng lúa nếp có thể đạt 356.000ha với sản lượng xuất khẩu
khoảng 1,2-1,3 triệu tấn (tăng 20-30% so với 2016).

19

Hình 1.5. Sản lượng lúa nếp xuất khẩu của Việt Nam 2015-2017
Theo báo cáo của ngân hàng thế giới tại Hội nghị thường niên của
Hiệp hội các Viện nghiên cứu Nông nghiệp châu Á Thái Bình Dương
(APAARI) tại Bangkok, tháng 9/2015 thì Việt Nam đầu tư cho nghiên cứu,
phát triển trong lĩnh vực Nông nghiệp hàng năm thấp (chiếm 0,2% GDP), tỷ
lệ này ở Braxin là 1,8% (2006), Trung Quốc là 0,5% (2007); hiệu quả sản
xuất trong lĩnh vực trồng trọt còn thấp, đầu ra bấp bênh, giá cả không ổn định
nên thu nhập của nông dân, đội ngũ cán bộ làm công tác nghiên cứu và
Chuyển giao tiến bộ kỹ thuật trong Nông nghiệp thấp hơn nhiều so với các
ngành khác.
Trong những năm tới, việc nghiên cứu chọn tạo các giống cây trồng nói
chung và giống lúa nói riêng tập trung theo hướng năng suất cao, chất lượng
tốt, theo yêu cầu thị trường, có khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu,
chống chịu tốt với điều kiện bất thuận của môi trường như: hạn, úng, mặn,
phèn; chống chịu tốt với các loại sâu bệnh hại chính (đạo ôn, khô vằn, bạc lá,
sâu đục thân,…), đồng thời phục hồi, khai thác và phát triển các giống địa
phương và đặc sản.


20

1.3. Cơ sở khoa học của sự phát sinh đột biến.
Theo Vũ Văn Liết và cs (2013) [26], đột biến là sự thay đổi trong vật
chất di truyền của tế bào, ở mức lớn hơn là phá vỡ sự sắp xếp của nhiễm sắc
thể (NST), có thể di truyền lại cho con cái ở các thế hệ sau.
Đột biến tự nhiên được phát hiện đầu tiên năm 1900 – 1905 bởi nhà

khoa học người Áo Hugo De Vries ở cây Oenothera lamarkiana. Từ đó, ông
đã nghiên cứu quy luật phát sinh các đột biến và khái quát thành thuyết đột
biến.
Năm 1927, Muller chứng minh hiện tượng đột biến có thể gây ra một
cách nhân tạo, ông đề nghị chiếu xạ (tia X) để gây đột biến nhân tạo trong
công tác chọn tạo giống cây trồng.
Năm 1928, Stadler đã mô tả hiệu ứng gây đột biến của tia X và tia
gamma trên lúa mạch và ngô. Đây là công trình nền tảng, mở đầu cho khoa
học chọn tạo giống cây trồng bằng đột biến.
Trần Duy Quý và cs., 2009) [36] cho rằng: chọn giống đột biến tạo ra
sự đa dạng về di truyền của vật liệu khởi đầu nhanh và hiệu quả, chỉ làm thay
đổi một hoặc một vài tính trạng mà không làm ảnh hưởng tới những tính trạng
khác của cây trồng. Theo Shua Q.Y et al (2012)[142], phương pháp đột biến
có thể làm xuất hiện một đặc tính hoàn toàn mới một cách tức thời từ giống đã
có mà không làm ảnh hưởng đến các đặc tính khác của giống.
Hiện nay, đột biến thực nghiệm đang được áp dụng rộng rãi trong chọn
tạo giống cây trồng bằng xử lý tác nhân vật lý (tia gamma, rơntghen, alpha,
beta), hóa học (các hợp chất alkyl hóa, các đồng đẳng của base nitơ…) nhằm
tạo ra những đột biến có ý nghĩa chọn giống.
1.3.1. Tác nhân phóng xạ gây đột biến.
Tia X, tia gamma, tia tử ngoại,… là những tác nhân phóng xạ đã và
đang được sử dụng phổ biến trong công tác chọn tạo giống lúa. Trong khi các
tác nhân hóa học chủ yếu được sử dụng để gây đột biến điểm thì tác nhân vật


21

lý gây nên những biến đổi lớn như làm đứt, gãy và cấu trúc lại nhiễn sắc thể
(Kharkwal et al, 2009) [111]. Dựa vào đặc tính oxi hóa mà tác nhân phóng xạ
được chia thành 2 nhóm.

• Nhóm bức xạ không ion hóa: khi xuyên qua các mô sống, không gây ion
hóa mà chỉ kích động các phân tử, mang năng lượng thấp, sức xuyên thấu
kém nên thường được dùng để xử lý với hạt phấn và bào tử.
• Nhóm phóng xạ ion hóa: mang năng lượng cao, có khả năng xuyên sâu vào
các mô sống gây ra các phản ứng hóa phóng xạ, tạo các cặp ion hóa trong môi
trường mà chúng thâm nhập đồng thời gây ra sự kích động đối với các phân
tử. Nhóm phóng xạ ion hóa gồm 2 nhóm phụ là nhóm bức xạ hạt và nhóm
bức xạ sóng điện từ.
Tia gamma thuộc nhóm bức xạ sóng điện từ, các tia phóng xạ thuộc
nhóm này có độ dài bước sóng ngắn, mang năng lượng lớn nên có thể xuyên
sâu vào các mô sống nên được sử dụng để chiếu xạ với hạt và các bộ phận
khác của cây.
Năng lượng gamma tùy thuộc vào tần số sóng và được biểu thị bằng
công thức: E = h.T
Trong đó:

Hay

E =h.c/λ

T: Tần số sóng; c: Tốc độ ánh sáng;
λ: Bước sóng; h = 6,62. 10-27erg/s (hằng số plăng)

Nguồn phóng xạ thường dùng để tạo bức xạ gamma là Coban 60 (Co60),
được đo bằng đơn vị rơntghen(r) hoặc gray (1gray = 10 rơnghen), được tính
bằng số nguyên tử ion hóa trên một đơn vị thể tích. Trong thực tế, 1 Rơntghen
(r) được tính bằng lượng chiếu xạ ion hóa tạo ra 2,038 x 10 -9 cặp ion trên
1cm3 khí ở 0oC và áp xuất 760 mmHg. Đặc biệt, liều chiếu xạ có sự tích lũy
theo thời gian, nghĩa là: chiếu xạ liều thấp trong thời gian dài có thể tương
đương với chiếu xạ liều cao trong thời gian ngắn. liều xạ được vật mẫu hấp

thụ trong một đơn vị thời gian được gọi là xuất liều.


22

Như vậy, chiếu xạ tia gamma (Co60) vào vật mẫu ở liều xạ nhất định có
thể chiếu với xuất liều lớn trong thời gian ngắn hoặc xuất liều nhỏ trong thời
gian dài. Mặc dù liều xạ tích lũy trong vật mẫu tương tự nhau nhưng trong
một đơn vị thời gian lượng bức xạ tác động đến vật mẫu là khác nhau nên sẽ
gây ra những tác động không giống nhau. Tùy theo mục đích của việc chiếu
xạ mà chọn hình thức chiếu phù hợp.
1.3.2. Cơ chế tác dụng của tia gamma lên vật chất di truyền.
1.3.2.1. Tác động của tia gamma lên cơ sở vật chất di truyền ở cấp độ phân tử.
Chiếu xạ bằng tia gamma (Co60) lên dung dịch ADN gây những biến
đổi đa dạng như: đứt, gãy ADN (mạch đơn hoặc mạch kép); phá hủy cấu trúc
không gian của ADN; phá hủy gốc nhị vòng chứa Nitơ; gây hiện tượng nhị
trùng phân timin hay hidrat hóa các bazơ nitơ… . Sau đó, các phân tử ADN
này liên kết với nhau theo nhiều kiểu, tạo cấu trúc mới như: tạo cầu; các phân
tử phân nhánh, liên kết protein – ADN hoặc biến tính protein. Tia gamma có
thể gây hiện tượng hỗ biến, làm thay đổi vị trí của nguyên tử hydro, dẫn tới sự
hình thành gốc lactin hay imin, gây ra sự sao chép sai của ADN, tạo ADN đột
biến ở các thế hệ sau. Tia gamma có thể làm tăng hiện tượng hỗ biến lên hàng
ngàn lần so với trong tự nhiên.
Các nghiên cứu về tác động của tia gamma (Co60) đến sự biến đổi của
ADN là sở phân tử của sự phát sinh các đột biến ở mức độ cơ thể. Có thể cho
rằng, sự phát sinh các biến đổi trên cơ thể là do các tổn thương trực tiếp hay
gián tiếp xảy ra ở gen hay nhóm gen quy định tính trạng của cơ thể.
1.3.2.2. Tác động của tia gamma lên cơ sở vật chất di truyền ở cấp độ tế bào.
Khi tác động đến tế bào, tia gamma làm biến đổi cấu trúc NST và hủy
hoại quá trình phân chia tế bào.

• Tác động của tia gamma (Co 60) lên cấu trúc nhiễm sắc thể.
Bức xạ ion hóa có thể gây ra sự đứt đoạn NST hoặc gây tổn thương
NST ở các mức độ khác nhau. Những tổn thương này có thể chuyển thành


23

đột biến thực sự hoặc được phục hồi về trạng thái ban đầu. Dubini n (1970),
cho rằng: tần số sai hình NST phụ thuộc vào sự phục hồi những biến đổi
tiềm tàng hay hiện thực hóa các biến đổi đó thành những biến đổi thực sự
theo các giai đoạn sau:
Giai đoạn 1: xảy ra các phản ứng hóa phóng xạ, tạo các cặp ion hóa trong môi
trường và kích động NST.
Giai đoạn 2: trạng thái không ổn định của NST với những biến đổi tiềm tàng.
Giai đoạn 3: chuyển từ những biến đổi tiềm tàng thành các đột biến thực sự.
Như vậy, dưới tác động của tia gamma (Co 60), sợi NST có thể bị biến đổi
theo nhiều kiểu khác nhau, những biến đổi trên NST là cơ sở cho sự phát sinh
các đột biến ở mức độ cơ thể.
• Tác động của tia gamma (Co60) lên quá trình phân chia tế bào
Theo Lagoda P.J.L (2012)[114], tế bào thực vật phản ứng rất nhanh với
những tác động gây ra bởi phóng xạ. Hầu hết các tổn thương ADN gây ra bởi
phóng xạ cần được sửa chữa trước khi tế bào phân chia. Những biến đổi lớn,
nghiêm trọng có thể gây chết tế bào, trong khi những biến đổi nhỏ, ít nghiên
trọng có thể được sửa chữa (chính xác hoặc không chính xác), làm chậm sự
phân chia của tế bào, tạo các tế bào bất thường và xuất hiện đột biến.
+ Với nguyên phân: tia gamma có thể kìm hãm hoặc dừng hoàn toàn
quá trình nguyên phân nhưng không gây chết tế bào; làm tăng độ nhớt của
dịch tế bào, tăng độ kết dính NST hoặc gây hiện tượng “hậu kỳ đa cực” dẫn
đến sai hình NST một cách phức tạp. Đôi khi bức xạ liều thấp làm tăng quá
trình phân bào.

+ Với giảm phân: các kiểu sai hình NST trong giảm phân thường thấy
là: đứt NST, tạo 1 hoặc 2 đoạn NST và cầu NST; đứt crômatit, tạo cầu, vòng
crômatit ở trạng thái kép hay lặp đoạn trên NST; tạo NST 2 tâm, hình thành
các đoạn riêng rẽ và cầu crômatit ở kỳ sau I


24

Theo Lagoda P.J.L (2012)[114], tác dụng gây chết tế bào của phóng xạ
tia gamma có thể do dự phá hủy trực tiếp các thành phần cấu tạo tế bào hoặc
kích hoạt cơ chế chết theo chương trình của tế bào.
Như vậy, tia gamma có thể dừng tạm thời hay hoàn toàn quá trình phân
chia của tế bào, gây ra các sai hình trên NST thậm chí gây chết đối với tế bào.
Đây là cơ sở góp phần lý giải tại sao sau khi chiếu xạ, mẫu vật (hạt, mô sẹo,
…) có sức sống giảm, tốc độ sinh trưởng phát triển chậm, tỷ lệ chết cao.
1.3.3. Tác dụng của phóng xạ đối với thực vật.
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng: có thể xử lý phóng xạ với thực vật ở các
giai đoạn sinh trưởng, phát triển khác nhau (hạt khô, hạt ướt, hạt nảy mầm,
cây non, đỉnh sinh trưởng,…), với các bộ phận khác nhau (hạt, phấn hoa, mô
sẹo…) bằng các cách khác nhau (chiếu xạ, ngâm trong dung dịch đồng vị
phóng xạ, đưa chất đồng vị phóng xạ vào vật mẫu,…). Tùy nồng độ, liều
lượng, thời điểm và cách thức xử lý mà có hiệu quả khác nhau.
Tác dụng của phóng xạ với thực vật tăng dần khi tăng liều chiếu xạ đến
liều lượng gây chết. Ở liều xạ thấp, đôi khi phóng xạ làm tăng quá trình sinh
trưởng, phát triển của thực vật .
Cơ chế kích thích sinh trưởng do xử lý phóng xạ được kuzin A.M (1963)
giải thích như sau: ở liều xạ thấp, bức xạ gây nên sự hình thành các gốc tự do
ở những khu vực nhất định trong tế bào (khu vực mẫm cảm với phóng xạ).
Các gốc tự do có thể tồn tại 1 thời gian nhất định (thường là khá dài trong
điều kiện yếm khí, thiếu nước và không bị tác động bởi điều kiện tối thích) và

được bảo tồn trong cấu trúc của lipoprotein- dạng cấu trúc là thành phần chủ
yếu của màng tế bào, ít tan trong nước, nhất là trong cấu trúc của lớp aloron
và màng của vỏ quả. Để hạt nảy mầm cần các điều kiện thiết yếu như: nhiệt
độ, nước, không khí, sau khi thấm vào màng hạt, nước và oxy tác dụng với


25

các hợp chất của màng (chủ yếu là lipoprotein) hình thành các phản ứng dây
truyền và tạo các gốc tự do.
O*

O* RH

R

|

O

OH

O2

R

O

O*

+

|

+

R*

|

+

O

|

|

R

+

|

O

|

R

|

O2

R

R*

Kết quả của quá trình này là sự phá hủy màng, giải phóng enzim cần thiết
cho sự nảy mầm và sinh trưởng của cây non như: amylaza, proteaza,
peroxydaza… các enzin này xúc tác cho các phản ứng cần thết cho sự nảy
mầm của hạt, sinh trưởng và phát triển của cây non.
Phóng xạ gamma còn ảnh hưởng đến mọi giai đoạn trong quá trình sinh
trưởng và phát triển của cây, ảnh hưởng đến chiều hướng và tốc độ của các
phản ứng sinh lý, sinh hóa nội bào; dừng tạm thời hay hoàn toàn quá trình
phân bào làm suy giảm sức sống của phôi mầm dẫn đến gây chết ở các thời
kỳ khác nhau hoặc không gây chết mà tạo những biến đổi về hình thái, sinh
trưởng, phát triển của cơ thể.
Như vậy, kể từ thời điểm xử lý, tia gamma có ảnh hưởng đến mọi giai
đoạn trong quá trình phát triển của cá thể, mức độ ảnh hưởng rất đa dạng. Ảnh
hưởng của tia gamma lên cơ thể thực vật không chỉ phụ thuộc vào liều lượng
và thời điểm chiếu xạ mà còn phụ vào bản chất của giống. Chiếu xạ với liều
lượng thấp đôi khi kích thích sự sinh trưởng, chiếu xạ với liều lượng cao làm
hủy hoại tế bào ở nhiều mức độ, gây ra những biến đổi về mặt sinh lý, hóa
sinh cuối cùng có thể gây chết hoặc biến đổi về mặt hình thái, sinh trưởng,
phát triển của cơ thể. Những biến đổi này có thể có lợi cho cơ thể nhưng phần
lớn là có hại. Ứng dụng điều này trong công tác cải tạo giống cây trồng, các
nhà chọn giống có thể cải tiến một hay một số đặc điểm nào đó của giống,