TÁC ĐỘNG TIA gama (NGUỒN Co60) LÊN CẤU
TRÚC NHIỄM SẮC THỂ TRONG QUÁ TRÌNH
NGUYÊN PHÂN Ở RỄ LÚA
Nguyễn Như Toản
ĐHSP Hà nội 2
Hoàng Quang Minh
Viện Di Truyền Nông nghiệp
I - ĐẶT VẤN ĐỀ.
Tính tiềm tàng của các tổn thương sơ cấp do tác nhân vật
lý, hoá học tạo ra, ở giai đoạn phát sinh đột biến cấu trúc,
trong đột biến thực nghiệm đã điều chỉnh việc hình thành
cấu trúc các thể nhiễm sắc về số lượng cũng như về chất
lượng của chúng. Việc xác định bản chất phân tử các tổn
thương nhiễm sắc thể (NST) và quá trình chuyển chúng
thành các đột biến thực sự là vấn đề quan trọng của lý
thuyết đột biến. Các công trình nghiên cứu trước đây đã
chứng minh rằng, trạng thái của bộ máy nhân tế bào tại thời
điểm tác dụng đột biến là một trong những yếu tố cơ bản
xác định tính chất của các biến đổi tiềm năng cũng như khả
năng chuyển thành các biến đổi thực sự.
Để có thể đánh giá đúng mức khả năng làm biến đổi cấu
trúc bộ máy di truyền của tác nhân gây đột biến, chúng tôi
đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của tia (nguồn Co60)
lên cấu trúc bộ nhiễm sắc thể (NST) của 4 giống lúa trong
quá trình nguyên phân ở rễ. Trên cơ sở đó sẽ cho phép tìm
hiểu quy luật phát sinh đột biến và bản chất di truyền của
các đột biến đó, tạo tiền đề cho việc sử dụng những đột
biến có lợi trong công tác chọn giống một cách hiệu quả.
II – VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
Để có thể xác định sự biến đổi cấu trúc nhiễm sắc thể ở rễ
của các giống lúa trong quá trình nguyên phân (nghiên cứu
tế bào học), chúng tôi đã tiến hành các bước sau:
Từ 4 giống lúa (IR-64, Bắc Thơm 7, Khang Dân 18 và A-
20) chọn 16 mẫu mỗi mẫu 500 hạt (4 lần nhắc lại), đem ngâm vào nước ấm (khoảng 40oC) trong 20 giờ rồi vớt ra
rửa sạch để đưa vào chiếu xạ.
Quá trình chiếu xạ tia (nguồn Co60) lên hạt lúa ở trạng
thái ướt được tiến hành tại Trung tâm chiếu xạ Quốc gia
Cầu Diễn ở ba liều lượng 15; 20; 25 krad.
Các mẫu đã xử lý đưa về xấp nước và ủ để các hạt lúa nảy
mầm đều. Sau khi nẩy mầm, tiếp tục cho rễ mọc đến độ dài
(0,8-1,2 cm), cắt lấy đầu phần rễ non để nghiên cứu.
Cố định mẫu vật: rửa sạch rễ từ 1-2 giờ, cắt phần chóp rễ
và cố định bằng dung dịch Carnoy trong vòng 24 giờ. Sau
đó rửa sạch bằng cồn 750 rồi cho vào dung dịch HCl-1N đun ở (50-60oC) trên lửa đèn cồn khoảng 5 phút. Nhuộm
tiêu bản bằng dung dịch Axeton-cacmin 3% (theo
N.V.Favsski). Quan sát nhiễm sắc thể ở kỳ giữa và kỳ sau
của nguyên phân trên kính hiển vi điện tử.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
Kết quả nghiên cứu của chúng tôi về mức độ sai hình
nhiễm sắc thể (NST) trong qúa trình nguyên nhiễm của tế
bào rễ lúa tại bảng 1 cho thấy: dưới tác dụng của tia
(nguồn Co60), thì ở kỳ sau (Anphaza) trong một số tế bào
được nghiên cứu (tế bào xoma 2n = 24) đã thấy xuất hiện
những dạng sai hình NST.
Ở giống IR-64, khi sử lý chiếu xạ với ba liều lượng tăng
dần, từ 15-20-25 krad, đã cho tần số biến đổi về sai hình
NST tăng từ (5,8 ± 0,96)% đến (6,9 ± 0,96)%. Trong số
809 mẫu đã quan sát ở liều lượng 15 krad chúng tôi đã thu
được tổng số là 47 biến đổi trong đó: 10 cầu đơn; 4 cầu
kép; 9 (cầu+đoạn); 27 đoạn và tỷ lệ cầu/đoạn là 1:1,57.
Tiếp theo, với liều lượng 20 krad thì tần số biến đổi là 6,4 ±
0,81%; trong 822 mẫu quan sát có 53 biến đổi trong đó cầu
đơn: 8; cầu kép: 5; (cầu+đoạn): 12; đứt đoạn: 29 và tỷ lệ
cầu/đoạn 1: 1,64. Ở liều lượng 25 krad thì tấn số biến đổi
cao nhất (6,9 ± 0,69)%; trong 783 mẫu quan sát có tới 54
biến đổi với các dạng: cầu đơn: 7; cầu kép: 7; (cầu+đoạn):
15; đoạn: 34 và tỷ lệ cầu/đoạn thấp nhất là 1: 1,69.
Như vậy khi xử lý chiếu xạ cho giống IR-64 với ba liều
được tăng dần từ 15-25 krad, thì tần số sai hình NST cũng
tăng dần theo tỷ lệ thuận với liều lượng chiếu xạ.
Giống Bắc Thơm 7 xử lý chiếu xạ ở ba liều lượng (15 krad;
20 krad; 25 krad) đã cho một số sai khác nhất địnhvề kết
quả thu được so với giống lúa IR64. Khi xử lý ở liều lượng
15 krad với 825 mẫu quan sát chúng tôi đã thu được tần số
sai hình NST là cao nhất (6,42 ± 056)%, trong đó có 53
biến đổi gồm 11 cầu đơn; 5 cầu kép; 15 (cầu+đoạn) và 27
dạng đứt đoạn. Trong khi đó với liều lượng chiếu xạ 20
krad, tần số sai hình NST giảm hơn chỉ còn (5,98 ± 0,68)%.
Trong 813 mẫu chỉ có 48 biến đổi (9 cầu đơn; 7 cầu kép; 13
cầu+đoạn và 28 đứt đoạn). Còn ở liều lượng 25 krad thì tần
số biến đổi sai hình NST là thấp nhất (5,91 ± 0,65)%, trên
795 mẫu quan sát chúng tôi thu được 47 biến đổi: 7 dạng
cầu đơn; 8 dạng cầu kép; 14 dạng (cầu + đoạn) và 31 dạng
đứt đoạn. Cũng ở liều lượng này khi tần số biến dị sai hình
là thấp nhất thì tỷ lệ cầu đoan lại thu được là cao nhất
(1:1,55) sau đó giảm dần xuống (1:1,41), (20 krad) và nhỏ
nhất là (1:1,35), (15 krad).
Bảng 1: Sai hình nhiễm sắc thể trong quá trình nguyên
nhiễm ở tế bào rễ lúa do chiếu xạ tia
Đối với giống Khang Dân 18 khi xử lý chiếu xạ với liều
lượng tăng dần đã cho tần số sai hình NST tăng theo. Ở liều
lượng 15 krad khi quan sát trên 856 mẫu thí nghiệm chúng
tôi thu được tần số sai hình NST là (4,56 ± 0,67)%, với
tổng số 39 biến đổi gồm 8 cầu đơn; 5 cầu kép; 13 cầu+đoạn
và 25 dạng đứt đoạn. Tần số sai hình NST tăng lên ở liều
lượng 20 krad (5,36 ± 081)%. Khi chúng tôi nghiên cứu ở
trên 783 mẫu đã thu được 42 biến đổi: 10 cầu đơn; 6 cầu
kép; 10 cầu+đoạn và 31 dạng đứt đoạn. Tần số sai hình
NST tăng cao nhất ở liều lượng 25 krad đạt (5,85 ± 0,82)%.
Trong số 752 mẫu quan sát chúng tôi đã thu được 44 biến
đổi, gồm 7 cầu đơn, 6 cầu kép, 15 cầu+đoạn; 26 dạng đứt
đoạn.
Nghiên cứu về tỷ lệ cầu/đoạn chúng tôi thu được tỷ lệ
cầu/đoạn lớn nhất là ở liều lượng (25 krad) (1:1,71) giảm
dần ở 20 krad (1:1,58) và nhỏ nhất ở liều lượng 15 krad
(1:1,46). Qua theo dõi chúng tôi thấy chúng tần số sai hình
NST và liều lượng xử lý trên giống Khang Dân 18, có mối
tương quan tỷ lệ thuận với nhau. Kết quả nghiên cứu sai
hình nhiễm sắc thể đối với giống A-20 mà chúng tôi thu
được có nhiều sai khác so với các giống cùng nghiên cứu
khác như: khi xử lý chiếu xạ với các liều lượng tăng dần thì
tần số sai hình NST lại giảm và có tỷ lệ tương quan nghịch
với nhau. Khi xử lý giống A-20 với liều lượng 15 krad
trong số 721 mẫu quan sát chúng tôi đã thu được tần số sai
hình NST là cao nhất (7,07 ± 085)%, trong đó có 51 biến
đổi gồm 10 cầu đơn; 7 cầu kép; 15 (cầu+đoạn) và 26 dạng
đứt đoạn. Trong khi đó ở liều lượng chiếu xạ 20 krad, tần
số sai hình NST giảm hơn chỉ còn (5,91 ± 088)%. Trong
727 mẫu chỉ có 43 biến đổi (7 cầu đơn; 4 cầu kép; 12
cầu+đoạn và 29 đứt đoạn). Còn ở liều lượng 25 krad thì tần
số biến đổi sai hình NST là thấp nhất (583 ± 0,87)% so với
đối chứng, trên 720 mẫu quan sát chúng tôi thu được 42
biến đổi: 6 dạng cầu đơn; 5 dạng cầu kép; 15 dạng (cầu +
đoạn) và 32 dạng đứt đoạn. Cũng ở liều lượng này khi tần
số biến dị sai hình là thấp nhất thì tỷ lệ cầu đoan lại thu
được là cao nhất (1:1,81) sau đó giảm dần xuống (1:1,78),
(20 krad) và nhỏ nhất là (1:1,28), (15 krad)
Nghiên cứu tỷ lệ cầu/đoạn ở ba liều lượng đối với cả 4
giống lúa nghiên cứu chúng tôi thu được kết quả gần tương
ứng nhau, nằm trong khoảng từ 1:1,28 đến 1:1,81.Tỷ lệ này
cho thấy tác động của tia (nguồn Co60) đã gây biến đổi
cấu trúc nhiễm sắc thể ở dạng đoạn lớn hơn dạng cầu. Tuỳ
từng liều lượng cụ thể mà cho tần suất và phổ biến đổi
nhiễm sắc thể ở mức cao, hay thấp khác nhau.
Như vậy, khi xử lý chiếu xạ tia (nguồn Co60) lên 4 giống
lúa IR-64, Bắc Thơm 7, Khang Dân 18 và A-20 với các liều
lượng khác nhau (15 krad; 20 krad; 25 krad) chúng tôi thu
được các dạng sai hình NST đối với từng giống, ở các liều
lượng khác nhau là rất khác nhau. Kết quả nghiên cứu ở
bảng trên cho thấy: với số mẫu quan sát của các công thức
gần như tương đương thì: tỷ lệ cầu/đoạn thay đổi tuỳ thuộc
vào bản chất di truyền của giống cũng như liều lượng xử lý.
Tuy nhiên chúng tôi có nhận xét rằng: ở tất cả các công
thức thí nghiệm, tác động của tia (nguồn Co60) lên cấu
trúc nhiễm sắc thể đã gây lên những biến đổi rất khác nhau,
trong số những biến đổi đó dạng đứt đoạn chiếm ưu thế hơn
so với dạng biến đổi cầu.
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
Tác động của bức xạ tia (nguồn Co60) lên hạt lúa đã ngâm
nước sau 20 giờ với ba liều lượng 15, 20 và 25 krad mạng
lại hiệu ứng đột biến cao và gây lên những biến đổi sâu sắc
trong cấu trúc bộ nhiễm sắc thể.
Tần số và phổ sai hình nhiễm sắc thể tăng dần theo tỷ lệ
thuận với chiều tăng của cường độ chiếu xạ.
Trong số những biến đổi, thì dạng đoạn chiếm ưu thế hơn
so với biến đổi cầu, tỷ lệ cầu/đoạn thay đổi tuỳ thuộc vào
bản chất di truyền của giống cũng như liều lượng xử lý.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Awen M.A, Cheema A.A. and Taher G.R.
2. Chang T.T, Rice genetics, Third IRRI Workshop
Induced mutation for genetic analysis in rice. Proceedings
of the Int. Rice Gen. Sym., IRRI. May 1985.on field
experiments, 1974, 1- 34.
3. Hoàng Quang Minh. Tạo lập các phương pháp mới và
hoàn thiện các phương pháp truyền thống trong chọn tạo
giống lúa Oryza Sativa. L. Luận án tiến sĩ khoa học sinh
học. Matxcơva, 1996.
4. Khuah G.H and Oka H.I, Rice gentic newsletter, Janpan
Rice Genet Inform Committee, November, 1984, 16 – 31.
5. Khush G.H and Toennissen, Rice biotechnology,
Intenasionnal Rice Research Instituse, 1991, 1 – 41 Plt.
Breeding and Genet. Section FAO/IAEA, 1983.
6. Method of induction of mutation, IAEA, Vienna, 1993.
7. Trần Duy Quý. Nghiên cứu và sử dụng phát sinh đột
biến thực nghiệm trong chọn giống lúa Oryza Sativa. L.
Luận án tiến sĩ khoa học sinh học. Matxcơva, 1992.
SUMMARY
Impact of - irradiation (co60) to rise structure of
chromosomal complement during process mitosis in root
rice
Effect g - irradiation (Co60) to rise grain of 4 rices variety
(IR-64; Bac thom 7; Khang dan 18; A-20) whith different
radiation doses (15 krad; 20 krad; 25 krad) make genetic
structure change of chromosomal complement during
process mitosis in root cell. Form aberration chromosome
during varieties in different doses are very different.
Occurrence and spectrum chromosome aberration
pursueraise directly proportional to rise of intensity of
radiation. During changes, section form predominate than
change brigde form.
Study brigde – section rate in 3 dose during 4 study variety
rices, we are effect to earn: lodge 1:1,28 – 1:1,81. This is
rate to show: in experiment formula all, impact of -
irradiation (Co60) to rise structure of chromosome, already
to bring about different changes. Those are changes during,
section form predominate than change brigde form.
Người thẩm định nội dung khoa học: GS.TS. Nguyễn Hữu
Đống
