Chọn lọc một số dòng lúa đột biến bằng xử lý phóng xạ tia gamma co60 ở thế hệ m4 và m5 luận văn thạc sĩ nông nghiệp

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN MAI ANH

CHỌN LỌC MỘT SỐ DỊNG LÚA ĐỘT BIẾN BẰNG XỬ LÝ
PHĨNG XẠ TIA GAMMA (CO60) Ở THẾ HỆ M4 VÀ M5

Ngành:

Khoa học cây trồng

Mã số:

8620110

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS. Trần Văn Quang

NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2019


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Kết quả nghiên
cứu trong luận văn là kết quả lao động của chính tác giả. Các số liệu và kết quả trình
bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ cơng
trình nào khác.
Tơi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được
cảm ơn và các thơng tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày tháng

năm 2019

Tác giả luận văn

Nguyễn Mai Anh

i


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hồn thành luận văn, tơi đã nhận
được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cơ giáo, sự động viên của bạn bè,
đồng nghiệp và gia đình.
Nhân dịp hồn thành luận văn, cho phép tơi được bày tỏ lịng kính trọng và biết
ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Văn Quang đã tận tình dướng dẫn, dành nhiều công sức,
thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt q trình học tập và thực hiện đề tài
Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo,
Bộ môn Di truyền và Chọn giống cây trồng, Khoa Nông học - Học viện Nơng nghiệp
Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tơi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hồn thành
luận văn.
Tơi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ nhân viên tại Viện Nghiên
cứu và Phát triển cây trồng đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tơi trong suốt q trình thực
hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp tạo điều kiện
thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên, khuyến khích tơi hồn thành luận văn.
Hà Nội, ngày tháng

năm 2019

Tác giả luận văn

Nguyễn Mai Anh

ii


MỤC LỤC
Lời cam đoan ..................................................................................................................... i
Lời cảm ơn ........................................................................................................................ ii
Mục lục ........................................................................................................................... iii
Danh mục chữ viết tắt ..................................................................................................... vii
Danh mục bảng .............................................................................................................. viii
Danh mục đồ thị ................................................................................................................ x
Trích yếu luận văn ........................................................................................................... xi
Thesis abstract................................................................................................................ xiii
Phần 1. Mở đầu ............................................................................................................... 1
1.1.

Tính cấp thiết của đề tài ...................................................................................... 1

1.2.

Mục đích của đề tài ............................................................................................. 2

1.3.

Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................ 3

1.4.

Ý nghĩa của đề tài ............................................................................................... 3

1.4.1.

Ý nghĩa lý luận ................................................................................................... 3

1.4.2.

Ý nghĩa thực tiễn ................................................................................................ 3

Phần 2. Tổng quan tài liệu ............................................................................................. 4
2.1.

Cơ sở khoa học của phương pháp đột biến thông qua chiếu xạ ở lúa ................ 4

2.2.

Lịch sử phát triển của chọn tạo giống lúa bằng phương pháp đột biến .............. 5

2.2.1.

Phương pháp đột biến ......................................................................................... 5

2.2.2.

Lịch sử phát triển và ứng dụng đột biến trong chọn tạo giống lúa ..................... 9

2.3.

Cơ chế tác động của tia gamma lên quá trình sinh trưởng và phát triển

của lúa trồng ..................................................................................................... 12

2.3.1.

Tác dụng của tia gamma lên vật chất di truyền ở cấp độ phân tử (tác động
lên phân tử ADN) ............................................................................................. 12

2.3.2.

Tác dụng của tia gamma lên vật chất di truyền ở cấp độ tế bào ....................... 13

2.4.

Triển vọng của ngành chọn giống bằng đột biến.............................................. 16

2.5.

Sơ lược về nguồn gốc của cây lúa Oryza sativa L. (2N =24)........................... 16

2.6.

Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới và Việt Nam ...................................... 18

2.6.1.

Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới ........................................................... 18

2.6.2

Tình hình sản xuất lúa gạo ở Việt Nam ............................................................ 21

iii


2.7.

Các vùng trồng lúa chính ở Việt Nam .............................................................. 23

2.7.1.

Đồng bằng sông Hồng ...................................................................................... 23

2.7.2.

Đồng bằng ven biển miền Trung ...................................................................... 24

2.7.3.

Đồng bằng sông Cửu Long ............................................................................... 24

2.8.

Sự di truyền một số tính trạng hình thái – sinh lý ................................................. 25

2.8.1.

Sự di truyền một số tính trạng hình thái ........................................................... 25

2.8.2.

Sự di truyền một số tính trạng sinh lý............................................................... 28

2.8.3.

Sự di truyền của một số tính trạng liên quan đến chất lượng ........................... 29

2.9.

Một số thành tựu về chọn giống lúa mới bằng đột biến thực nghiệm trên
thế giới và Việt Nam......................................................................................... 30

2.9.1.

Trên thế giới ..................................................................................................... 30

2.9.2.

Ở Việt Nam ....................................................................................................... 31

Phần 3. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu ........................................................ 33
3.1.

Vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu ....................................................... 33

3.2.

Nội dung nghiên cứu ........................................................................................ 36

3.3.

Phương pháp nghiên cứu: ................................................................................. 36

3.3.1.

Thí nghiệm 1 ..................................................................................................... 36

3.3.2.

Thí nghiệm 2 ..................................................................................................... 38

Phần 4. Kết quả và thảo luận ....................................................................................... 40
4.1.

Kết quả đánh giá và chọn lọc các dòng lúa đột biến ở thế hệ M4 .................... 40

4.1.1.

Đặc điểm giai đoạn mạ của các dịng lúa mới chọn tạo thơng qua đột biến
phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018 ....................................................... 40

4.1.2.

Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng lúa mới chọn tạo
thơng qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018 ........................ 42

4.1.3.

Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các dòng lúa mới chọn tạo
thơng qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018 ........................ 46

4.1.4.

Động thái tăng trưởng số lá của các dịng lúa mới chọn tạo thơng qua đột
biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018. .............................................. 48

4.1.5.

Động thái tăng trưởng số nhánh của các dịng lúa mới chọn tạo thơng qua
đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018. ........................................ 51

4.1.6.

Một số đặc điểm nơng sinh học của các dịng lúa mới ở thế hệ M4 trong
vụ Mùa 2018 ..................................................................................................... 53

iv


4.1.7.

Một số đặc điểm hình thái của các dịng lúa mới chọn tạo thơng qua đột
biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018 ............................................... 55

4.1.8.

Đặc điểm hạt phấn và tỉ lệ đậu hạt của các dòng lúa mới chọn tạo thơng
qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018................................... 57

4.1.9.

Một số đặc điểm cấu trúc bơng của các dịng lúa mới chọn tạo thơng qua
đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018 ......................................... 59

4.1.10. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng lúa mới chọn
tạo thơng qua đột biến phóng xạ thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018. ..................... 62
4.1.11. Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các dòng lúa mới chọn tạo thơng qua
đột biến phóng xạ thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018. ........................................... 65
4.1.12. Một số chỉ tiêu chất lượng cơm của các dịng lúa mới chọn tạo thơng qua
đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018. ........................................ 68
4.1.13. Mức độ nhiễm sâu bệnh hại của các dịng lúa mới chọn tạo thơng qua đột
biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018 ............................................... 70
4.1.14. Một số dòng lúa đột biến triển vọng trong vụ Mùa 2018 ................................. 72
4.2.

Kết quả tuyển chọn dòng lúa có triển vọng ở thế hệ m5 trong vụ xuân
2019 .................................................................................................................. 74

4.2.1.

Một số đặc điểm giai đoạn mạ của các dòng lúa đột biến trong vụ Xuân
2019 .................................................................................................................. 74

4.2.2.

Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng, giống lúa đột biến
trong vụ Xuân 2019 .......................................................................................... 75

4.2.3.

Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các dòng, giống lúa đột biến

trong vụ Xuân 2019 .......................................................................................... 77

4.2.4.

Động thái tăng trưởng số lá của các dòng, giống lúa đột biến trong vụ
Xuân 2019......................................................................................................... 79

4.2.5.

Động thái tăng trưởng số nhánh của các dòng, giống lúa đột biến trong
vụ Xuân 2019.................................................................................................... 80

4.2.6.

Một số đặc điểm hình thái của các dịng, giống lúa đột biến trong vụ
Xuân 2019......................................................................................................... 82

4.2.7.

Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng, giống lúa đột biến trong vụ
Xuân 2019......................................................................................................... 84

v


4.2.8.

Một số đặc điểm cấu trúc bơng của các dịng, giống lúa đột biến trong vụ
Xuân 2019......................................................................................................... 85

4.2.9.

Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng, giống lúa đột
biến trong vụ Xuân 2019 .................................................................................. 87

4.2.10. Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các dòng, giống lúa đột biến .................... 89
4.2.11. Một số chỉ tiêu chất lượng cơm của các dòng, giống lúa đột biến ................... 91
4.2.12. Mức độ nhiễm sâu bệnh của một số dòng, giống lúa đột biến ......................... 93
Phần 5. Kết luận và đề nghị ......................................................................................... 95
5.1.

Kết luận............................................................................................................. 95

5.2.

Đề nghị ............................................................................................................. 96

Tài liệu tham khảo .......................................................................................................... 97
Phụ lục ........................................................................................................................ 103

vi


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Nghĩa tiếng Việt

EMS

Ethylmethanesulfonate

ADN

Deoxyribonucleic acid

BT7

Bắc thơm 7

Đ/C

Đối chứng

DES

Di-ethylsulfate

DMS

Dimethylsulfate

EI

Ethyleneimine

Gy

Grey

KD18

Khang dân 18

KL 1000 hạt

Khối lượng nghìn hạt

NEU

Nitrosoethyurea

NMU

Nitrosomethylurea

NSCT

Năng suất cá thể

NSLT

Năng suất lý thuyết

NSTT

Năng suất thực thu

TGST

Thời gian sinh trưởng

Co60

Nguồn phóng xạ Cobalt-60

LD 50

Lethal dose 50% - Liều lượng gây chết 50%

CV %

Hệ số biến dị

LSD 0,05

Giá trị sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa ở độ tin cậy 95%

IRRI

International Rice Research Institute – Viện nghiên
cứu lúa quốc tế

FAO

Food and Agriculture Organization of the United
Nations - Tổ chức lương thực quốc tế

vii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1

Liều lượng chiếu xạ tới hạn ở một số cây trồng chính. ............................... 7

Bảng 2.2

Nhiệt độ để gây đột biến ở cây trồng........................................................... 8

Bảng 2.3

Nồng độ một số hóa chất đột biến khi xử lý hạt khơ ................................... 8

Bảng 2.4.

Diện tích, năng suất và sản lượng lúa trên thế giới giai đoạn 2007 –
2017 ........................................................................................................... 18

Bảng 2.5.

Thị trường tiêu thụ lúa trên thế giới giai đoạn 2007 – 2016 ...................... 19

Bảng 2.6.

Diện tích, năng suất và sản lượng lúa gạo Việt Nam giai đoạn 2008 2017 ........................................................................................................... 21

Bảng 4.1.

Phân loại và đánh giá các dòng lúa đột biến trong vụ Mùa 2018 .............. 40

Bảng 4.2.

Một số đặc điểm giai đoạn mạ của các dòng lúa mới chọn tạo thơng
qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018............................ 41

Bảng 4.3.

Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng lúa mới ở thế
hệ M4 trong vụ Mùa 2018 ......................................................................... 43

Bảng 4.4.

Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các dòng lúa mới chọn tạo
thơng qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018 ................. 47

Bảng 4.5.

Động thái tăng trưởng số lá của các dịng lúa mới chọn tạo thơng qua
đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018 .................................. 49

Bảng 4.6.

Động thái tăng trưởng số nhánh của các dòng lúa mới ở thế hệ M4
trong vụ Mùa 2018 .................................................................................... 52

Bảng 4.7.

Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng lúa mới ở thế hệ M4
trong vụ Mùa 2018 .................................................................................... 54

Bảng 4.8.

Một số đặc điểm hình thái về thân, lá của các dòng lúa mới ở thế hệ
M4 trong vụ Mùa 2018 .............................................................................. 56

Bảng 4.9.

Đặc điểm hạt phấn và tỉ lệ đậu hạt của các dòng lúa mới ở thế hệ M4
trong vụ Mùa 2018 .................................................................................... 58

Bảng 4.10. Một số đặc điểm cấu trúc bông của các dòng lúa mới ở thế hệ M4 .......... 60
Bảng 4.11. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dịng lúa mới
chọn tạo thơng qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa
2018 ........................................................................................................... 63
Bảng 4.12. Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các dịng lúa mới chọn tạo thơng
qua đột biến ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018 ........................................... 66

viii


Bảng 4.13. Một số chỉ tiêu chất lượng cơm của các dòng lúa mới ở thế hệ M4
trong vụ Mùa 2018 .................................................................................... 69
Bảng 4.14. Mức độ nhiễm sâu bệnh hại của các dịng lúa mới chọn tạo thơng
qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018............................ 71
Bảng 4.14

Một số đặc điểm của các dòng lúa đột biến triển vọng vụ Mùa 2018 ....... 73

Bảng 4.15. Đặc điểm giai đoạn mạ của các dòng lúa đột biến mới trong vụ Xuân

2019 ........................................................................................................... 74
Bảng 4.16: Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng lúa đột biến
trong vụ Xuân 2019 ................................................................................... 76
Bảng 4.17. Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các dòng lúa đột biến trong
vụ Xuân 2019 ............................................................................................ 78
Bảng 4.18. Động thái tăng trưởng số lá của các dòng lúa đột biến mới chọn tạo
trong vụ Xuân 2019 ................................................................................... 79
Bảng 4.19: Động thái tăng trưởng số nhánh của các dòng lúa đột biến trong vụ
Xuân 2019 ................................................................................................. 81
Bảng 4.20: Một số đặc điểm hình thái của các dòng lúa đột biến trong vụ Xuân
2019 ........................................................................................................... 83
Bảng 4.21. Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng lúa đột biến trong vụ
Xuân 2019 ................................................................................................. 85
Bảng 4.22: Một số đặc điểm cấu trúc bông của các dòng lúa đột biến trong vụ
Xuân 2019 ................................................................................................. 86
Bảng 4.23. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng lúa đột
biến trong vụ Xuân 2019 ........................................................................... 87
Bảng 4.24. Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các dòng lúa đột biến trong vụ
Xuân 2019 ................................................................................................. 90
Bảng 4.25. Đánh giá cảm quan chất lượng cơm của các dòng lúa đột biến trong
vụ Xuân 2019 ............................................................................................ 92
Bảng 4.26. Mức độ nhiễm sâu bệnh của các dòng lúa đột biến trong vụ Xuân
2019 ........................................................................................................... 93
Bảng 4.27. Một số đặc điểm của các dòng lúa đột biến triển vọng Xuân 2019 ........... 94

ix


DANH MỤC ĐỒ THỊ
Đồ thị 2.1. Tỷ trọng xuất khẩu gạo bình quân qua các châu lục từ 1989 - 2017 .......... 20

Đồ thị 2.2. Xuất khẩu gạo Việt Nam giai đoạn 2000 – 2017 ......................................... 23
Đồ thị 4.1. Động thái tăng trưởng chiều cao cây của một số dòng lúa mới chọn
tạo thơng qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018 .............. 48
Đồ thị 4.2. Động thái tăng trưởng số lá của một số dịng lúa mới chọn tạo thơng
qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018 .............................. 50
Đồ thị 4.3. Động thái tăng trưởng số nhánh của một số dòng lúa mới ở thế hệ M4
trong vụ Mùa 2018 ....................................................................................... 53
Đồ thị 4.4. Mối quan hệ giữa tỷ lệ hạt phấn hữu dục và tỷ lệ hạt chắc của một số
dòng lúa mới ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018 ............................................ 59
Đồ thị 4.5. Năng suất lý thuyết và năng suất thực thu của một số dòng lúa mới ở
thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018...................................................................... 65
Đồ thị 4.6. Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các dòng, giống lúa đột biến
trong vụ Xuân 2019 ..................................................................................... 78
Đồ thị 4.7. Động thái tăng trưởng số lá của các dòng, giống lúa đột biến trong vụ
Xuân 2019 .................................................................................................... 80
Đồ thị 4.8. Động thái tăng trưởng số nhánh của các dòng, giống lúa đột biến trong
vụ Xuân 2019 ............................................................................................... 82

x


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Tên tác giả: Nguyễn Mai Anh
Tên Luận văn: Chọn lọc một số dòng lúa đột biến bằng xử lý phóng xạ tia gamma
(Co60) ở thế hệ M4 và M5
Ngành: Khoa học cây trồng

Mã số: 8620110

Tên cơ sở đào tạo: Học Viện Nơng Nghiệp Việt Nam

Mục đích nghiên cứu
- Đánh giá đặc điểm nông sinh học, mức độ nhiễm sâu bệnh, năng suất, chất
lượng của các dòng lúa được chọn lọc thơng qua xử lý đột biến phóng xạ Co60 ở thế hệ
M4 và M5, nhằm chọn lọc được các dịng lúa đột biến triển vọng có thời gian sinh
trưởng ngắn (130-135 ngày trong vụ Xuân, 105-110 ngày trong vụ Mùa), cây cao trung
bình (100-115cm), năng suất khá (60-65 tạ/ha trong vụ Xuân, 55-60 tạ/ha trong vụ
Mùa), chất lượng cao (hạt thon dài, tỷ lệ gạo nguyên cao >80%, thơm nhẹ), nhiễm nhẹ
sâu bệnh từ vật liệu gốc.
Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
Vật liệu nghiên cứu: 54 dòng ở thế hệ M4 được chọn lọc qua các thế hệ đột biến
trước đó.
Phương pháp nghiên cứu:
- Đánh giá nguồn vật liệu trong vụ Mùa 2018: Bố trí thí nghiệm theo phương pháp
khảo sát tập đồn, tuần tự khơng nhắc lại, diện tích ơ thí nghiệm 10m2. Cấy các dịng có
cùng nguồn gốc theo mức độ chiếu xạ tăng dần (100Gy - 400Gy), kẹp 1 đối chứng gốc
tương ứng.
- Đánh giá các vật liệu ưu tú chọn được từ vụ Mùa 2018 trong vụ Xuân 2019: Thí
nghiệm bố trí theo khối ngẫu nghiên hoàn chỉnh, ba lần nhắc lại, diện tích ơ thí nghiệm
10 m2, cấy 1 dảnh với 35 khóm/m2.
Kết quả chính và kết luận
- Các dịng lúa đột biến được chọn đều có những ưu việt hơn so với đối chứng về
độ thuần, năng suất và chất lượng; khắc phục được những nhược điểm của đối chứng
gốc như: SD2 có độ thuần cao, hạt gạo lớn hơn D50 (Đ/C). SD4 có thời gian sinh
trưởng ngắn hơn R2 (Đ/C). SD7 độ thuần cao, chất lượng cơm cao hơn D35 (Đ/C).
SD12 trỗ thoát, chất lượng cơm cao hơn R29 (Đ/C).
- Đề tài đã chọn được dòng 4 dòng lúa triển vọng, bao gồm: SD2, SD4, SD7,
SD12, có thời gian sinh trưởng 124-142 ngày trong điều kiện vụ Xuân và 109 ngày

xi

trong điều kiện vụ Mùa, nhiễm nhẹ sâu bệnh, năng suất thực thu đạt 57,5 - 70 tạ/ha
trong vụ Xuân và 52,0 – 62,6 tạ/ha trong vụ Mùa. Chiều dài hạt gạo thuộc nhóm thon
dài, có tỷ lệ gạo nguyên cao trên 80%; có mùi thơm nội nhũ (điểm 1), cơm được đánh
giá ở mức khá.

xii


THESIS ABSTRACT
Master candidate: NGUYEN MAI ANH
Thesis title: Selecting some mutant rice lines by gamma ray radiation treatment (Co60) in
M4 and M5 generations.
Major: Crop Science

Code: 8620110

Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA)
Research Objectives:
- Evaluation of growth characteristics, agro-biological characteristics, pest and
disease level of rice lines selected through treatment of Co60 radiation mutations in M4
and M5 generations, in order to select pure rice lines with short growing duration (130135 days in the Spring season, 105-110 days in the Summer season), medium height
(100-115cm), good yield (6.0 – 6.5 tons/ha in Spring season; 5.5 – 6.0 tons/ha in Summer
season), high quality (long grain, high percentage of head rice > 80%, light aromatic),
slightly infected with pests and diseases to compare with the control varieties.
Materials and Methods
Materials: 54 lines in M4 generation were selected through the previous
mutant generations.
Research content:
- Evaluate the source of materials in Summer season 2018: Experiments were

done according to the complete randomized design, without repeating, the area of 10m2
experimental plots. Plant

lines of

the same origin according to the increasing

irradiation (100Gy - 400Gy), as comparing with the control plant.
- Evaluation of selected elite materials from Summer season 2018 in Spring
season 2019: Experiments were performed complete randomized block design, three
replicates, 10m2 of plot area, 1 piece transplant with 35 plants/m2 .
Main findings and conclusions:
- In addition, the above lines are superior to the control of purity, productivity and
quality; overcome the disadvantages of the original control such as: SD2 has high
purity, rice grain is larger than D50. SD4 has a shorter growth duration than R2. SD7
high purity, the quality of rice is higher than D35. SD12 panicle exertion, rice quality
was higher than R29. (D50, R2, D35, R29: control variety).

xiii


- SD2, SD4, SD7, SD12 have been selected four promising rice lines with a
growing time of 124-142 days in the Spring season and 109 days in Summer season, mild
pest infestation, net yield reached 5.7 – 7.0 tons/ha in the Spring season and 5.2 – 6.2
tons/ha in Summer season. Length of rice grains 6.8 – 7.2 mm (long elongated group), a
high head rice ratio has above 80%; Especially fragrant endosperm is at aromatic level 1
(point 1), cooked rice is soft, delicious, fairly medium.

xiv

PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Lúa (Oryza sativa L.) là cây lương thực lâu đời nhất, phổ biến nhất. Trên
thế giới, về mặt diện tích lúa đứng thứ hai sau lúa mì, về tổng sản lượng lúa đứng
hàng thứ ba sau lúa mỳ và ngơ. Có thể nói, gạo là lương thực chính của hơn 2 tỉ
người sống ở châu Á và hàng trăm triệu người sống ở các châu lục khác. Theo số
liệu của tổ chức lương thực quốc tế (FAO), lúa được trồng ở 114 nước trên thế
giới với tổng diện tích gieo trồng trên 184 triệu ha, trong đó 90% tổng diện tích
tập trung chủ yếu ở châu Á.
Ở Việt Nam, cây lúa gắn liền với lịch sử phát triển gần 4000 năm của dân
tộc, cây lúa là hình ảnh ln đi kèm với nền văn minh sơng Hồng, với đời sống
văn hóa của người Việt. Có thể nói lúa là cây lương thực chính trong mục tiêu
phát triển nơng nghiệp của Việt Nam để đảm bảo vững chắc an ninh lương thực
quốc gia và xuất khẩu. Từ một nước thiếu đói quanh năm, Việt Nam đã phấn đấu
trở thành quốc gia không chỉ đủ ăn mà còn là nước xuất khẩu gạo đứng thứ 2 trên
thế giới.
Hiện nay sản xuất lúa của các tỉnh Phía Bắc có nhiệm vụ chính là đảm bảo
an ninh lương thực, đáp ứng tiêu thụ nội địa. Tuy nhiên, do sự tăng trưởng nhanh
của nền kinh tế vùng, thu nhập tăng lên trong những năm qua nên đòi hỏi của
người tiêu dùng về gạo chất lượng cao cũng ngày càng tăng. Các loại gạo thơm
truyền thống như Tám thơm, Tám xoan, Dự hương… tuy có chất lượng tốt và
được ưa chuộng nhưng các giống lúa này lại tồn tại nhiều hạn chế như thời gian
sinh trưởng dài, năng suất thấp, chống chịu sâu bệnh yếu, không đáp ứng được
nhu cầu sản xuất (Hiệp hội lương thực Việt Nam, 2014).
Để khắc phục những hạn chế của những giống lúa chất lượng thì một
trong những phương pháp khả thi nhất đó là xử lý đột biến phóng xạ. Đột biến
phóng xạ đã tạo ra các giống cây trồng chống chịu điều kiện bất thuận sinh học,
phi sinh học, có năng suất cao. Tuy nhiên, đột biến tạo ra các biến dị khơng định
hướng như lai hữu tính nên xác suất thành công phụ thuộc vào tần suất xuất hiện

đột biến và phương pháp chọn lọc (Ali Hafsa et al., 2016).
Đột biến thực nghiệm có thể được áp dụng như một trong những phương
pháp tạo vật liệu khởi đầu cho chọn giống và cải tiến một số tính trạng ở cây

1


trồng. Mặc dù sự xuất hiện đột biến mang tính ngẫu nhiên, song những hiểu biết
về cơ chế phát sinh đột biến, đặc điểm tác động của tác nhân gây đột biến giúp
chúng ta có những biện pháp ứng dụng hiệu quả và phù hợp cho đối tượng sinh
vật cụ thể (Nguyễn Hồng Minh, 1999).
Thông qua xử lý đột biến phóng xạ chúng ta có thể chọn ra được các dịng
lúa có thời gian sinh trưởng ngắn hơn, thấp cây hơn, đẻ nhánh khỏe hơn và bông
dài hơn. Boceng Annaset et al. (2016), sử dụng phương pháp đột biến phóng xạ
để cải tạo giống lúa địa phương (Ase Banda) theo hướng rút ngắn thời gian sinh
trưởng, năng suất cao với hai liều lượng 200Gy và 300Gy. Kết quả của nghiên
cứu cho thấy giống mới tạo ra có chiều cao cây thấp hơn, thời gian sinh trưởng
ngắn hơn giống đối chứng.
Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng, Học viện Nông nghiệp Việt Nam
đã và đang nghiên cứu và phát triển các giống lúa thuần. Mục tiêu là chọn được
các dòng, giống có nhiều đặc điểm nơng sinh học tốt, thời gian sinh trưởng ngắn,
chiều cao cây trung bình, chất lượng tốt, nhiễm nhẹ sâu bệnh.
Trong 5 năm qua, Viện đã sử dụng các dịng, giống lúa thuần có chất
lượng tốt, nhiễm nhẹ sâu bệnh, nhưng có một số nhược điểm như: cao cây, thời
gian sinh trưởng dài, tỷ lệ lép cao, trỗ nghẹn để xử lý đột biến phóng xạ, với hy
vọng tạo biến dị và chọn lọc được các dòng khắc phục được những nhược điểm
nêu trên.
Từ những lý do nêu trên, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Chọn
lọc một số dòng lúa đột biến bằng xử lý phóng xạ tia gamma (Co60) ở thế
hệ M4 và M5’’ nhằm trình bày kết quả chọn lọc các dịng lúa thuần có thời

gian sinh trưởng ngắn, năng suất khá, chất lượng tốt, nhiễm nhẹ sâu bệnh ở
thế hệ M4 - M5.
1.2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
- Đánh giá đặc điểm nông sinh học, mức độ nhiễm sâu bệnh, năng suất, chất
lượng của các dịng lúa được chọn lọc thơng qua xử lý đột biến phóng xạ Co60 ở
thế hệ M4 và M5, nhằm chọn lọc được các dòng lúa đột biến triển vọng có thời
gian sinh trưởng ngắn (130-135 ngày trong vụ Xuân, 105-110 ngày trong vụ
Mùa), cây cao trung bình (100-115cm), năng suất khá (60-65 tạ/ha trong vụ
Xuân, 55 -60 tạ/ha trong vụ Mùa), chất lượng cao (hạt thon dài, tỷ lệ gạo nguyên
cao >80%, thơm nhẹ), nhiễm nhẹ sâu bệnh từ vật liệu gốc.

2


1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Phạm vi nghiên cứu của đề tài tiến hành trong vụ Mùa 2018 và vụ Xuân
2019 trên 54 dòng lúa đột biến ở thế hệ M4, đã được chọn lọc, khảo sát và
đánh giá qua các thế hệ trước đó (M0-M4) tại Viện Nghiên cứu và Phát triển
cây trồng.
1.4. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
1.4.1. Ý nghĩa lý luận
Góp phần khẳng định phương pháp chọn tạo giống lúa thơng qua đột biến
phóng xạ Co60 có thể cải tiến những tính trạng liên quan đến thời gian sinh
trưởng, chiều cao cây, độ thốt cổ bơng…
1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Kết quả của đề tài giúp phát hiện được các biến dị có lợi về thời gian sinh
trưởng, hình thái, năng suất, chất lượng... nhằm cung cấp nguồn vật liệu chọn tạo
các dòng, giống lúa mới mang lại hiệu quả kinh tế cao, góp phần làm đa dạng,
phong phú tập đoàn vật liệu di truyền lúa chất lượng ở nước ta.

3


PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA PHƯƠNG PHÁP ĐỘT BIẾN THÔNG QUA
CHIẾU XẠ Ở LÚA
Để bắt đầu một chương trình chọn giống đột biến, việc đầu tiên phải xác
định liều lượng chiếu xạ hiệu quả. Tác giả đã sử dụng 1 giống lúa địa phương
(Ashfal) và một giống cải tiến (Binadhan-14) để chiếu xạ. Kết quả cho thấy tỷ lệ
nảy mầm, chiều cao cây, tỷ lệ sống sót của các giống giảm dần khi tăng liều
lượng cả trong chiếu xạ gamma và tia X. Đối với giống Ashfal, LD50 và LD30 là
241Gy và 153 Gy trong trường hợp chiếu tia gamma và 215Gy và 118Gy trong
trường hợp chiếu tia X. Đối với giống Binadhan-14, các giá trị này là 353Gy và
254Gy khi chiếu tia gamma và 346Gy và 242Gy khi chiếu tia X. Trên các giống
thử nghiệm, LD50 và LD30 khi chiếu xạ tia gamma cao hơn so với tia X, điều
này có nghĩa là liều chiếu xạ tia X thấp hơn so với tia gamma.
Rajarajan et al. (2016), sử dụng giống lúa ADT47 để xử lý đột biến và xác
định liều lượng gây chết. Hạt giống ADT47 được xử lý với các liều khác nhau:
150Gy, 200Gy, 250Gy, 300Gy và 350Gy. Các giá trị LD50 được tính dựa trên sự
sinh trưởng của mạ sau khi xử lý. LD50 trong điều kiện in vitro và in vivo tương
ứng là 229Gy và 235Gy. Khi tăng liều lượng chiếu xạ làm giảm tỷ lệ nảy mầm,
độ dài rễ, chiều dài mầm, chiều cao cây trong điều kiện in vitro so với đối chứng
ở thế hệ M1. Tỷ lệ nảy mầm trong điều kiện in vivo cao hơn so với trong điều
kiện in vitro khi xử lý cùng liều lượng phóng xạ.
Boceng Annaset et al. (2016), sử dụng phương pháp đột biến phóng xạ để
cải tạo giống lúa địa phương (Ase Banda) theo hướng rút ngắn thời gian sinh
trưởng, năng suất cao với hai liều lượng 200Gy và 300Gy. Kết quả của nghiên
cứu cho thấy giống mới tạo ra có chiều cao cây thấp hơn, thời gian sinh trưởng
ngắn hơn giống đối chứng.
Theo Nguyễn Hồng Minh (1999), trong xử lý phóng xạ, thang liều lượng

có thể chia ra 3 mức cơ bản sau: (1) nhẹ - thường gây hiệu quả kích thích; (2) tối
ưu – khoảng liều lượng mà ở đó vừa thu được phổ và tần số đột biến lớn, đồng
thời tế bào có sức sống đảm bảo; (3) gây chết - ở liều lượng này các tế bào hầu
như mất sức sống. Phóng xạ có thể gây đột biến khi xử lý vào tất cả các giai đoạn
của vòng đời tế bào. Tuy nhiên, tác động của phóng xạ vào giai đoạn S và G2

4


cho tần số đột biến cao hơn so với tác động vào giai đoạn G1 (vì những tổn
thương ADN ở giai đoạn G1 có cơ hội sửa chữa cao hơn).
Theo Trần Duy Quý (1999), để thu được nhiều đột biến ta phải chiếu xạ ở
liều lượng đủ lớn để gây ra những biến dị di truyền có lợi mà khơng làm chết
nhiều cây cũng như tăng độ bất thụ của chúng làm ảnh hưởng đến quá trình chọn
giống sau này, các cây khác nhau có liều lượng tới hạn là hoàn toàn khác nhau, ở
lúa nước liều lượng chiếu xạ tới hạn là 30 – 50kr.
2.2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CHỌN TẠO GIỐNG LÚA BẰNG
PHƯƠNG PHÁP ĐỘT BIẾN
2.2.1. Phương pháp đột biến
2.2.1.1. Khái niệm đột biến
Theo Nguyễn Hồng Minh (1999), đột biến là những biến đổi có tính chất
hóa học vật liệu di truyền, xảy ra do tác động của các yếu tố môi trường và bên
trong tế bào.
Theo Trần Duy Quý (1999), tính ổn định trong cấu trúc di truyền ở cơ thể
sống không phải là tuyệt đối, nó có thể bị biến đổi do tác động của các tác nhân
vật lý và hóa học. Người ta gọi những biến đổi nhỏ nhất trong cấu trúc của gen
hoặc nhiễm sắc thể là đột biến, những gen bị biến đổi gọi là gen đột biến các gen
hoặc đột biến nhiễm sắc thể là những thể đột biến.
Theo Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang (2007), đột biến là tiến trình mà
trong đó chuỗi trình tự của những cặp base của phân tử ADN bị thay đổi. Sự thay

đổi như vậy khá đơn giản thí dụ như thêm vào một base, hoặc chèn vào, hoặc mất đi,
hoặc một sự phối hợp phức tạp hơn như: tái sắp xếp lại, lặp đoạn, hoặc mất đoạn của
cả một phần lớn trong nhiễm sắc thể. Hiện tượng đột biến có thể xảy ra tự phát do
ảnh hưởng của phóng xạ trong tự nhiên, hoặc do sai sót trong tự tái bản, hoặc do
chúng ta cố ý gây đột biến bằng lý học và hóa học để có những thể đột.
2.2.1.2. Phân loại đột biến
Theo Nguyễn Hồng Minh (1999), nguyên nhân phát sinh, bản chất và sự
thể hiện của các biến dị đột biến rất đa dạng. Cách phân loại cơ bản nhất đó là
phân theo đặc điểm biến đổi của kiểu gen, ta có 4 kiểu sau:
- Đột biến gen (cịn gọi là đột biến điểm), đó là những biến đổi về thành
phần bazơ của ADN, làm biến đổi các cấu trúc của gen, dẫn tới chức năng của
chúng bị biến đổi.

5


- Đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể là những biến đổi liên quan tới những
đoạn khác nhau trên nhiễm sắc thể, có thể quan sát thấy dưới kính hiển vi. Nhóm
này bao gồm những biến đổi như: mất đoạn, thêm đoạn, đảo đoạn, chuyển đoạn.
- Biến đổi về số lượng nhiễm sắc thể bao gồm: thay đổi số lượng của cả
bộ nhiễm sắc thể - các dạng đa bội thể; thay đổi số lượng ở các đôi nhiễm sắc thể
riêng rẽ - các dạng lệch bội.
- Đột biến gen ở tế bào chất: đó là những biến đổi trên ADN của các bào
quan như ty thể, lạp thể hay ở các episom, plasmid (ở vi khuẩn).
Ngồi ra có thể phân loại đột biến theo các phương thức sau:
- Theo phương thức gây nên các đột biến đã phân ra: (1) đột biến tự nhiên:
xuất hiện do tác động của các yếu tố trong tự nhiên; (2) đột biến nhân tạo: được
gây ra do xử lý các tác nhân gây đột biến; (3) sự tăng đột biến do các nhân tố di
truyền của tế bào kiểm soát.
- Theo hướng thể hiện của đột biến ta có: (1) đột biến thuận, khi kiểu dại

(bình thường) chuyển thành kiểu đột biến: (2) đột biến nghịch, khi kiểu đột biến
trở lại kiểu khởi thủy (kiểu dại).
- Theo đặc điểm thể hiện về kiểu hình và sức sống của thể đột biến đã
phân ra các dạng sau: đột biến gây chết, bán gây chết, đột biến hình thái, đột biến
hóa sinh, sinh lý, đột biến hành tung…
- Theo dạng tế bào mà ở đó xảy ra đột biến, đã phân ra: đột biến ở tế bào
sinh sản; đột biến ở tế bào sinh dưỡng hay tế bào xoma của cơ thể hoặc ở tế bào
xoma trong nuôi cấy invitro.
Trong thực hành cần áp dụng những biện pháp xử lý khác nhau nhằm tăng
phổ và tần số các thể đột biến, để có cơ hội chọn lọc được dạng có lợi ở góc độ
nơng học, đồng thời hạn chế những tác động phụ ảnh hưởng tới sức sống của tế
bào, ảnh hưởng tới sự phát triển chung của cơ thể. Gây đột biến nhân tạo có hiệu
quả ứng dụng tốt đối với cây tự thụ phấn và những cây sinh sản sinh dưỡng.
Theo Stadler (1942), các loại cây trồng khác nhau, các gen khác nhau có
tần số đột biến khác nhau Tần số đột biến tự nhiên trung bình ở sinh vật thượng
đẳng là 10-5-10-8. Các nhà chọn giống xác định được một số tác nhân gây đột
biến nhân tạo cho phép nâng cao tần số đột biến lên hàng trăm, hàng ngàn lần.

6


2.2.1.3. Ưu và nhược điểm của hiện tượng đột biến gen
* Ưu điểm
Hiện tượng đột biến chỉ xảy ra ở một gen, khơng đụng chạm đến các gen
khác nên có ưu điểm là cải thiện từng nhược điểm riêng lẻ của giống mà khơng
làm ảnh hưởng đến các đặc tính tốt khác.
* Nhược điểm
Phần lớn các đột biến đều có hại, tỉ lệ đột biến có ích rất thấp. Sự xuất
hiện đột biến mang tính ngẫu nhiên, song những hiểu biết về cơ chế phát sinh đột
biến, đặc điểm tác động của tác nhân gây đột biến giúp chúng ta có những biện

pháp ứng dụng hiệu quả và phù hợp cho đối tượng sinh vật cụ thể.
2.2.1.4. Phương pháp gây đột biến nhân tạo
* Đặc điểm của phương pháp gây đột biến
Các kết quả nghiên cứu cho thấy tần số đột biến và các đặc điểm đột biến
phụ thuộc vào tác nhân gây đột biến được dùng để xử lý cũng như phụ thuộc vào
đặc điểm di truyền của chúng. Vì lý do đó việc lựa chọn nguồn vật liệu khởi đầu
cũng như tác nhân gây đột biến có ý nghĩa quyết định sự thành bại của công việc.
Xử lý đột biến vào lúc hạt nảy mầm, cây con cho hiệu quả cao hơn so với
xử lý lúc hạt ở trạng thái nghỉ và cây trưởng thành. Xử lý tế bào ở thời kỳ phân
bào giảm nhiễm dễ phát sinh đột biến hơn ở các thời kỳ khác. Xử lý giai đoạn
tiền phôi cho tần số đột biến cao nên được phổ biến rộng.
* Các tác nhân gây đột biến
Bảng 2.1 Liều lượng chiếu xạ tới hạn ở một số cây trồng chính.
Tên cây trồng

Liều lượng tới hạn (kr)

Ngơ

10 – 15

Lúa mạch đen

10 – 15

Lúa mì cứng

10 – 15

Lúa mì mềm

10 – 20

Lúa mạch

25 – 30

Kiều mạch

20 – 25

Kê

25 – 30

Lúa nước

30 – 50

Mạch ba góc

20 – 30
Nguồn: Trần Duy Quý (1999)

7


Có 2 tác nhân gây đột biến chính là tác nhân lý học và tác nhân hóa học.
- Tác nhân vật lý: gồm tia X, tia γ, bức xạ cực tím ion, nhiệt độ…
Bảng 2.2 Nhiệt độ để gây đột biến ở cây trồng

Cây trồng

Giai đoạn

Cơ quan

Liều lượng

Thời gian

Ngô

Phân bào đầu tiên

Hạt

43 – 450C

24h

Lúa

Phân bào nguyên nhiễm

Hạt

430C

-

Nguồn: Kharkwal (1996)

- Tác nhân hóa học: gồm những hóa chất gây đột biến phổ biến như: EMS,
NEU, NMU…nồng độ và tác nhân hóa học thường được dùng để xử lý hạt được
trình bày qua bảng 2.3.
Bảng 2.3 Nồng độ một số hóa chất đột biến khi xử lý hạt khô
Các chất gây đột biến

Nồng độ dung dịch khi hòa tan vào nước (%)

Ethyleneimine EI

0,01 – 0,06

Ethylmethanesulfonate EMS
Hydroxylamin
1,4 Bis diazoacethylbutan
Dimethylsulfate DMS
Nitrosoethyurea NEU
Nitrosomethylurea NMU
Di-ethylsulfate DES

0,1 – 0,5
1,5 – 3,0
0,2 – 0,5
0,01 – 0,2
0,01 – 0,05
0,001 – 0,005
0,01 – 0,4
Nguồn: Trần Duy Quý (1999)

* Một số vấn đề về ứng dụng gây đột biến thực nghiệm trong chọn giống
(Nguyễn Hồng Minh, 1999).
“1. Các dòng tự thụ phấn đem xử lý thường có mức đồng hợp tử cao. Đột
biến thường chỉ xuất hiện ở một điểm ở một nhiễm sắc thể của đôi tương đồng.
Sự tổ hợp của các nhiễm sắc thể thông qua tự thụ phấn dễ dàng xuất hiện các
kiểu phân ly đồng hợp tử. Như vậy, ở các đời tự thụ ta có thể chọn lọc được thể
đột biến ổn định đối với tính trạng đơn gen. Từ đó chúng có thể tìm ra kiểu có ý
nghĩa về mặt nơng học, hoặc là gen chỉ thị có giá trị trong phân tích trong phân
tích di truyền và trong chọn giống.
2. Đối với những tính trạng đa gen, hiệu quả thể hiện đột biến phần lớn có
liên quan tới sự biến đối ở nhiều locus khác nhau. Trong đó có thể thu được kiểu

8


tương tác mới có hiệu quả dương tính, dẫn tới sự thể hiện của tính trạng vượt hơn
mức khởi thuỷ. Tuy nhiên, quá trình tái tổ hợp các nhiễm sắc thể xảy ra trong
giảm phân sẽ dẫn tới sự sắp xếp lại các tổ hợp gen ở các thế hệ tự thụ. Sự kiện
này làm thay đổi hiệu quả tương tác, về cơ bản, gây ra sự giảm dần mức thể hiện
của tính trạng, trở về trạng thái khởi thuỷ của nó sau một sơ lượng đời nhân nào
đó bằng tự thụ phấn (trong đó có loại trừ những kiểu phân ly suy thối).
3. Một khả năng hiếm hơn có thể xảy ra, đó là một thể đột biến đơn thu
được (ổn định qua các thế hệ tự thụ), hoạt động của nó có ảnh hưởng dương tính
tới thể hiện của một tính trạng số lượng có ý nghĩa về mặt nơng học. Ở trường
hợp (hiếm) này có thể thu được dạng có tính trạng số lượng cải tiến ổn định qua
các thế hệ tự thụ phấn.
4. Theo đặc điểm thể hiện đột biến đối với các tính trạng số lượng (ghi ở
điểm 2), ta có thể rút ra bài toán ứng dụng ở đây đối với cây nhân giống qua tự
thụ phấn là: Phần lớn giống chọn lọc đột biến cải tiến theo tính trạng số lượng

thường có thời gian (số đời nhân) sử dụng ngắn (ngắn hơn nhiều so với giống
chọn lọc theo tái tổ hợp).
Ở cây trồng, những dạng đột biến có ý nghĩa về mặt nơng học thường thu
được như: Rút ngắn thời gian sinh trưởng, thu được dạng lùn có năng suất đảm
bảo, nhiều tính trạng liên quan đến chất lượng tiêu dùng. Để cải tiến cây trồng
theo hướng tăng khả năng chống chịu với các tác động bất lợi của ngoại cảnh thì
phương pháp gây đột biến nhân tạo cho hiệu quả kém.”
2.2.2. Lịch sử phát triển và ứng dụng đột biến trong chọn tạo giống lúa
2.2.2.1. Lịch sử phát triển và ứng dụng đột biến trong chọn tạo giống lúa trên
thế giới
Từ lâu, gây đột biến thực nghiệm để làm vật liệu khởi đầu cho chọn giống
đã được coi là một trong những kỹ thuật ứng dụng cao trong nông nghiệp.
Phương pháp này được biết đến vào năm 1925 khi Natxon và Philippôp phát hiện
rằng tia Roentgen 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, Auerbach và Robson phát hiện vài hợp chất
có thể gây đột biến, sau đó, ngày càng nhiều hóa chất được tìm thấy có khả năng
làm tăng tần số đột biến. Nhưng đến nay, phương pháp sử dụng hóa chất gây đột
biến bị hạn chế vì độc hại và có nguy cơ gây ung thư cao.

9


Các nhà khoa học Nhật Bản: Nakamura (1918), Hamura (1919 – 1944),
Saiki (1936), Yamaguchi and Andro Juji (1962), Yamada (1971), đã tiến hành
nghiên cứu xử lý tia gamma trên hạt khô ở các liều lượng khác nhau của 24 thứ
lúa trồng và đã xác định được LD 50 của các thứ lúa thuộc loài phụ Japonica là
40 – 50 kR cịn của lồi phụ Indica là hơn 50 kR. Theo KD Sharma (1985)
nghiên cứu cho thấy liều lượng gây chết 50% kí hiệu là LD 50 (lethal dose 50%)

của lúa là 24 – 40 kR, trung bình là 32,5 kR. Các tác giả khác như: Wang 1961,
Simon 1963, Hedenson (1963) đều thu được kết quả nghiên cứu tương tự.
Các tác giả như: Kawai (1965 – 1966), Guud và Fushuhara (1967), Janaka
và Stamura (1968), Siddig và Swaminathan (1968 – 1969) đã nghiên cứu hiệu
60

quả gây đột biến của tia gamma (nguồn Co ) khi xử lý hạt ướt (hạt thấm nước,
hạt ngâm nước bão hòa) thu được kết quả cho thấy rằng hạt ướt có độ cảm ứng
phóng xạ cao hơn, cho tần số đột biến về hình thái, sinh trưởng và phát triển cao
hơn so với xử lý hạt khô.
Các tác giả Savin, Sawanninathan, Sharma (1968) đã chiếu tia gamma
60

(nguồn Co ) vào hạt lúa hút nước bão hòa hoặc hạt nảy mầm để nghiên cứu tần
số và phổ đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể.
Trong những năm 1960, các nhà chọn giống đột biến đã sử dụng năng
lượng nguyên tử để tăng tỷ lệ đột biến ở thực vật và phát triển các giống cây
trồng mới, vì lợi ích của mọi người (Jacob D. H., 2015).
Theo Pavan Kumar et al. (2013) đã tiến hành xử lý đột biến 9 giống được
trồng phổ biến ở vùng Andhra Pradesh, Ấn Độ để đánh giá mức độ mẫm cảm với
các liều lượng phóng xạ khác nhau(từ 0,20 đến 2,00 kGy) thơng qua liều lượng
gây chết LD50. Khi tăng liều lượng phóng xạ từ 0.20kGy đến 0,60 kGy khơng có
sự sai khác về tỷ lệ nảy mầm nhưng khi tăng trên 0,80 kGy đã giảm tỷ lệ nảy
mầm. LD50 của các giống khác nhau có khác nhau, giống MTU 1010 (1.66kGy),
Erramallelu (1,57 kGy), Swarna (1,56 kGy), JGL 384 (1,38 kGy) và NLR 34.449
(1,32 kGy).
Nghiên cứu về liều lượng gây chết của các giống lúa khi xử lý phóng xạ
tia gamma đối với hai giống lúa chất lượng White Ponni và BPT5204 cho thấy tỷ
lệ nảy mầm và độ hữu dục của hạt phấn bị ảnh hưởng. Liều lượng gây chế LD50
của hai giống White Ponni và BPT 5204 tương ứng là 354,80 Gy và 288,40 Gy

(Ramchander et al., 2015).

10