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.
Trang 1TÁC 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
Trang 2xác 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 Co 60) 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 40 o C) trong 20 giờ rồi vớt ra
Trang 3rửa sạch để đưa vào chiếu xạ
Quá trình chiếu xạ tia (nguồn Co 60) 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
Trang 4nhiễm sắc thể (NST) trong qúa trình nguyên nhiễm của tế bào rễ lúa tại bảng 1 cho thấy: dưới tác dụng của tia
(nguồn Co 60 ), 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
Trang 5được 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)
Trang 6Bảng 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
Trang 7tổng 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
Trang 8trong 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 Co 60) 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
Trang 9nhiễm sắc thể ở mức cao, hay thấp khác nhau
Như vậy, khi xử lý chiếu xạ tia (nguồn Co 60) 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 Co 60) 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 Co 60) 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
Trang 10Tần 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
Trang 115 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
Trang 12Occurrence 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
