LỜI MỞ ĐẦU Lúa là một trong ba cây lương thực chủ yếu trên thế giới (lúa mì, lúa gạo, ngô). Khoảng 40% dân số thế giới coi lúa gạo là nguồn lương thực chính, 25% sử dụng lúa trên 1⁄2 khẩu phần lương thực hàng ngày. Sản lượng lúa trung bình toàn thế giới đầu những năm 80 là 471 triệu tấn, 1993 là 573 triệu tấn. Như vậy lúa gạo có ảnh hưởng tới đời sống ít nhất 65% số dân trên thế giới.
Hiện nay, diện tích trồng lúa trên thế giới khoảng 150 triệu hecta, chiếm 90% tổng diện tích, tổng sản lượng lúa gạo chủ yếu tập trung ở các nước châu Á, với mức tiêu ding hàng năm khoảng 180-200 kg/người. Trong lúa có day đủ các chất dinh dưỡng hơn các cây lương thực khác như: tinh bột, prôtein, lipit, xeluloza, nước. Ngoài ra còn có các vitamin đặt biệt là vitamin loại B. Ngoài việc sử dụng làm lương thực là chủ yếu, lúa còn cho ra các sản phẩm phụ: Tấm, cám, trấu, rơm, rạ.
Mỗi loại đều có ích, nếu tận dụng khai thác các sản phẩm phụ một cách triệt để thì lúa còn có những lợi ích hơn nữa. Việt Nam là một nước nông nghiệp có truyền thống trồng lúa với diện tích trong tổng cả nước hiện nay trên 6 triệu hecta, phần lớn tập trung ở đồng bằng Bắc Bộ, Nam Bộ. Tổng sản lượng lúa cả nước ngày càng tăng: I998_ 16,7 triệu tấn, 1993_trên 19 triệu tấn. Cùng với việc nâng cao sản lượng lúa trong nước, lượng gạo xuất khẩu cũng tăng theo: 1990_ xuất khẩu 1,6 triệu tấn gạo, 1993_lượng gạo xuất khẩu đứng thứ 3 trên thế giới, I999_ lượng gạo xuất khẩu đứng thứ 2 trên thế giới đã góp phần mang lại số ngoại tệ lớn cho đất nước.
Tuy số giống lúa được gieo trồng hiện nay rất phong phú nhưng số lượng gạo đạt năng suất cao, phẩm chất gạo tốt đạt giá trị xuất khẩu không nhiều. Vì vậy, việc nghiên cứu tạo giống có nhiều đặc tính ưu việt là vấn dé đang được quan tâm. SVTH: NGUYEN THỊ TÂN LƯƠNG Trang 1 LUAN VAN IVI IXOrHEr 22 2¬. Trong thế kỷ 20, song song với sự phát triển của ngành vật lý hạt nhân, việc ứng dụng kỹ thuật hạt nhân vào các ngành kinh tế khác nhau ngày càng phong phú và đa dạng.
Một trong những ứng dụng của năng lượng nguyên tử trong lĩnh vực sinh học và nông nghiệp là việc chiếu xạ hạt giống trước khi gieo nhằm tạo ra hiệu ứng kích thích sinh trưởng và phát triển của cây trồng là tăng năng suất mùa màng, cải thiện phẩm chất sản phẩm, rút ngắn thời gian sinh trưởng, tăng cường tính chống chịu sâu bệnh. Việc chiếu xạ hạt giống trước khi gieo đã đem lại hiệu quả kinh tế to lớn. Ở Việt Nam từ năm 1977 phòng thí nghiệm lý sinh, viện sinh học đã bat đầu nghiên cứu ảnh hưởng của tia gamma liều thấp đối với một số giống cây trồng như lúa, ngô, đậu tương.và tìm hiểu khả năng áp dụng tiến bộ khoa học này trong điều kiện sản xuất lúa gạo của nước nhà. Trước tình hình đó, bô môn di truyền Trường ĐHSP xử lý bằng tia phóng xa gamma (Co””) để khảo sát tác dụng của tia phóng xạ đó với giống lúa này.
Chúng tôi có nhiệm vụ trồng và theo dõi một số đặc tính sinh học và yếu tố năng suất của các dạng biến dị sau: Lúa Nàng Thơm Chợ Đào xử lý phóng xạ 10 Kr sau khi ngâm và ủ hạt giống 70 giờ. Lúa Nang Thơm Chợ Đào xử lý phóng xa 15 Kr sau khi ngâm và ủ hạt giống 70 giờ. Lúa Nàng Thơm Chợ Đào xử lý phóng xạ 10 Kr sau khi ngầm và ủ hạt giống 66 giờ. Sau đó so sánh các dạng biến dị này với giống lúa đối chứng Nàng Thơm gốc.
Việc khảo sát, so sánh dòng biến dị này có ý nghĩa rất to lớn trong việc chọn tạo giống mới, vừa làm phong phú thêm bộ sưu tập giống lúa của nước ta và nếu có kết quả tốt có thể nhân giống phổ biến rộng rãi SVTH: NGUYEN THỊ TÂN LƯƠNG Trang 2 LUAIY VAIN 171 IX©2THET &KAV TU, Pew wwe peep trong nông dan. Qua đó ta thấy việc nghiên cứu các dòng biến di có rat nhiều triển vọng, vì vậy chúng tôi đã chọn nghiên cứu đề tài này. SVTH: NGUYEN THỊ TÂN LƯƠNG Trang 3 LUAN VAN IUI NOGPIEEF CAVTIY, TIS XS TIM EE11 iviwinu Phần II: TONG QUAN TAI LIEU ich sử và thành tựu nghiên cứu tac dung gây đột biến của tia gamma trên lúa nước. Trên thế giới.
Yamaguchi và Saiki (1959) đã tiến hành nghiên cứu so sánh độ cảm ứng phến,xạ của thể lưỡng bội và đa bội trên lúa, để khẳng định rằng dạng lưỡng bội có thể cảm ứng phe nxạ mạnh hơn dạng tứ bội về 2 chỉ tiêu chính là chiều cao cây con và số lượng bông/ khóm.Sharma và cộng sự (1971-1982) đã đi tới kết luận chung rằng DLs ở lúa giao động từ 25-40 Kr và trung bình là 32,5 Kr. Bhan và Kaul (1963) nghiên cứu tác dụng của tia gamma lên sự tăng trưởng của rễ mầm ở lúa, đã chỉ ra rằng liều lượng xử lý càng cao thì sự tăng trưởng của rễ càng giảm. Kawai và cộng sự (1965), Gaud (1967) đã nhận xét rằng chiếu xạ bằng tia gamma ở liều lượng cao làm giảm tỷ lệ nay mầm và ức chế sự sinh trưởng của cây non ở MỊ. Cho đến nay trên thế giới đã xuất hiện hàng trăm công trình nghiên cứu hiệu quả gây đột biến của tia gamma và các phương thức xử lý tia này SVTH: NGUYEN THỊ TÂN LƯƠNG Trang 4 LUAN VAN IVI NUniEr 122.
beep veiw trên lúa nước, phương hướng sử dung các thé đột biến trong công tác tao giếng mới, cải tiến giống và phân tích di truyền của các giống ban đầu. Ở Việt Nam: Nguyễn Công Minh và công sự (1975) đã nghiên cứu sai hình thể nhiễm sắc ở gián phân trên giống lúa nước Krasnodarskaia (2n=24) do xử lý bằng tia gamma (CoTM) với một liều lượng 2, 4, 6, 8 Kr đã kết luận rằng tần số tổng cộng của các sai hình thể nhiễm sắc ở gián phân tăng cùng với sự tăng liều lượng xử lý. Trong đó tỉ lệ nẩy mầm và độ tăng trưởng của cây non giảm dần |3]. Ở Việt Nam, theo Trần Minh Nam (1970) những công trình nghiên cứu sử dụng tra gamma trên lúa bắt đầu từ năm 1966 tại trường ĐH Tổng Hợp Hà Nội, sau đó là trường DH Sư Pham Hà Nội I, DH Nông Lâm | [10].
Trịnh Bá Hữu, Lê Duy Thành (1967-1970) đã nghiên cứu ảnh hưởng của tia gamma trên lúa NN8 và đã kết luận rằng tia gamma tuy có hiệu quả gây đột biến thấp hơn so với El và DMS nhưng lại cho nhiều đột biến nhỏ có ích hơn, tần số đột biến cao nhất là khi xử lý với liều lượng 30 Kr [14]. Các tác giả đã thông báo kết quả nghiên cứu tại hội nghị Di Truyền Lúa Quốc Tế tại Phillippin 5-1985 [ 14]. Nguyễn Công Minh - Phạm Quang Lộc - Lê Đình Trung (1977- 1981) đã xử lý hạt khô giống lúa Trân Châu Lin bằng tia gamma (CoTM) với liều lượng 5, 10, 15, 20 Kr đã đi đến kết luận, là tổng tan số các biến di ở M, và đột biến ở M; tăng cùng với sự tăng của liều lượng [3|. Vũ Tuyên Hoàng (1972) nghiền cứu ảnh hưởng của ta gamma trên cây lúa đã kết luận rằng tia gamma có ảnh hưởng sâu sắc đến sự tổng hợp ADN, ARN.
Điều đó chắc chấn sẽ có ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển của cây lúa, đến cơ quan đặc biệt là cơ quan sinh sản dẫn đến ảnh hưởng đến các chỉ tiều cấu thành năng suất [6]. SVTH: NGUYEN THỊ TÂN LƯƠNG Trang5 LUAIN VAN FUE IXCOFHCE 25“. Trần Duy Quí, Nguyễn Thị Khương (1978) nghiên cứu ảnh hưởng của tia gamma với liều lượng 10, 15, 20, 30, 40 Kr đã chỉ ra rằng tia gamma ở các liều lượng nói trên điều giảm tỉ lệ nẩy mam so với đối chứng. đặc biệt là các liều lượng 30, 40 Kr.
Tia gamma có tan số đột biến cao phổ biến rộng ở M; trên lúa Tám Thái Bình [7]. Phan Phải, Bùi Chỉ Lăng, Nguyễn Quang Xu (1983) đã xử lý riêng rẻ ở giải đoạn hat nay mam của năm giống lúa địa phương bằng tia gamma và tác nhân alkyl đã đi đến kết luận rằng xử lý ở giai đoạn hạt nẩy mầm có thể gây ra 95% số hạt có đột biến, còn ở hạt khô còn có 61%. Các tác giả trên đã nhận được 182 kiểu đột biến về hình thái, sinh lý. Trong đó có 68 thể đột biến lùn, có thân cứng, lá mọc thẳng, năng suất cao, hàm lượng protéin cao, chống sâu phá hoại, 6 thể đột biến về màu sắc hạt và nhiều kiểu đột biến điệp lục [11].
Cơ chế tac động của tia gamma đến quá trình sinh trưởng và phat a triển của cây trồng: Ngay sau khi phát hiện ra tia Ronghen (1985) các nhà sinh vật học đã chú ý đến tác dụng của bức xa này lên các cơ thể sinh vật. Nhìn chung bức xạ ở liều cao có tác dụng gây tổn thương, kiểm hãm quá trình sống nhưng ở liều lượng tương đối thấp ở vài chục rơnghen đến vài nghìn rơnghen thì bức xạ có thể kích thích các quá trình sinh trưởng và phát triển cây trồng. Ngày nay, việc sử dụng các bức xa ion hoá làm tác nhân kích thích nhằm thu được những hiệu ứng có lợi trong sản xuất như tăng năng suất, cải thiện phẩm chất đã trở thành hiện thực. Phương pháp chiếu xạ hạt giống trước khi gieo đã trở thành một biện pháp canh tác phổ biến ở nhiều nước.
Vai trò của các gốc tự do dược hình thành do chiếu xa hạt giống. Khi chiếu xạ hạt giống, trong khoảng thời gian tạo thành các ion có thời gian sống ngắn (dưới 10° giây) thường xuất hiện các gốc tự do. Các SVTH: NGUYEN THỊ TÂN LƯƠNG Trang 6 LUAN VAN IÖI NOnmier CAV T17, FEO INUUTEIW 6661 ives sản phẩm trung gian này có khả năng phẳng ứng rất cao nhờ có các điện tử lẻ không cặp. cũng có thể được phát hiện một cách dễ dàng bằng phương pháp cộng hưởng từ điện tử.
Theo Bacp và cộng sự [15] các gốc tự do được hình thành do chiếu xạ có thể tham gia nhiều phan ứng. Trong điều kiện khuếch tan dé dàng. các gốc tự do nhanh chóng tham gia phẩm ứng bằng cách kết hợp với một gốc tự do khác hoặc một phân tử, thường các bức xạ có mật độ ion hoá cao dễ dàng gây ra sự tái tổ hợp các gốc tự do được tạo thành là rất gần nhau. Khi 2 gốc tự do va chạm nhau, chúng dễ dàng kết hợp với nhau do dùng chung 2 điện tử lẻ không cặp.