3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ựề tài
1.4.3. Tác nhân gây ựột biến
1.4.3.1. Tác nhân vật lý
Bức xạ gây ion hóa: Là những bức xạ gây ra phản ứng hóa phóng xạ, làm xuất hiện những cặp ion trong môi trường hấp thụ, ựồng thời gây ra trạng thái kắch ựộng phân tử, gồm bức xạ hạt và bức xạ sóng ựiện từ.
Tia X có bước sóng từ 10-7 Ờ 10-8m, ựược ứng dụng rất sớm và rộng rãi vì thiết bị sản sinh ra tia X rất ựơn giản, thao tác không phức tạp, chiếu tia X trên hạt và các bộ phận của cây dễ dàng, tắnh liều lượng dễ, khi sử dụng không phải gặp những hạn chế như khi sử dụng neutron hoặc hóa chất.
Tia Gamma nguồn Co60 là tia phóng xạ có bước sóng ngắn, thuộc nhóm bức xạ ựiện từ, ựặc trưng bởi vận tốc lớn, không có khối lượng và ựiện tắch, không bị lệch khỏi từ trường hay ựiện trường nên hiệu quả xuyên sâu cao, không ựiện li trực tiếp mà có tác dụng ựiện li gián tiếp nhờ hiệu ứng quang ựiện.
Tia cực tắm (UV: Ultra violet) không gây ion hóa các chất trong tế bào nhưng có khả năng gây ra các ựột biến do chúng kắch thắch và làm biến ựổi các phân tử, có khả năng xuyên thấu rất nhỏ, ựược sử dụng ựể chiếu xạ hạt phấn, noãnvà trong nuôi cấy mô.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 16 nhiệt ựộ trong môi trường sẽ tác ựộng rất ắt ựến tần số ựột biến nhưng nếu gây choáng nhiệt bằng cách ựặt cơ thể vào nhiệt ựộ cao hoặc thấp một cách ựột ngột hơn mức trung bình rồi lấy ra ngay thì hiệu quả ựột biến rõ rệt hơn.
Tia lazer: là một dạng bức xạ ở vùng phổ ánh sáng nhìn thấy ựược, ựộ xuyên thấu cao nên khi chiếu xạ hạt và các phần khác nhau của cây, lazer cũng gây ra ựứt gẫy nhiễm sắc thể, phá vỡ các liên kết hidro trong các bazơ nitơ, do ựó sinh ra các ựột biến nhiễm sắc thể.
1.4.3.2. Tác nhân hoá học
Việc nghiên cứu các tác nhân hóa học gây ựột biến ựã tiến hành sớm từ năm 1930, một số chất ựược phát hiện có khả năng gây ựột biến với tần số cao, phổ rộng như Etylenimine (EI), Diethylsunfate (DES), Dimethylsunfate (DMS),Ầ ựược phát hiện bởi Rapoport (Nga, 1948 Ờ 1985); Ethylmethan Ờ sùnonate (EMS) do Eslo (Pháp, 1958)Ầ Những hóa chất gây ựột biến thường dùng hiện nay gồm HNO2, DES, DMS, EI, nitrozomethylurea (NMU) nitrozoethylurea (NEU)Ầ
Các chất hóa học ựược sử dụng làm tác nhân gây ựột biến ựều có tắnh chất nhanh chóng thấm vào tế bào cơ thể nhưng vẫn giữ cho cơ thể ở trạng thái sống và khi vào nhân tế bào có khả năng ảnh hưởng lên các quá trình hóa học xảy ra trong nhân gây nên ựột biến nhiễm sắc thể hay ựột biến gen.
Tùy theo cấu trúc hóa học và tắnh chất hoạt ựộng của các tác nhân, người ta chia các chất gây ựột biến thành các nhóm:
- Nhóm oxi hóa khử và gốc tự do: đây là các chất oxi hóa và các gốc tự do có khả năng khử các nhóm amin của các bazơ purin và pirimindin trong ADN, biến các adenin thành hypoxanthinẦNhóm này bao gồm các chất như
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 17 H2O2 các axit vô cơ chứa nitơ, các aldehit và các muối kim loại nặngẦ
- Nhóm các chất có cảm ứng với bazơ trong ADN: cafein, tebromim, etyluretan, aminouraxinẦ các chất này có tác dụng kìm hãm sự tổng hợp guanine và thymin hình thành những nucleotit không bình thường trong thành phần của ADN.
- Nhóm alkyl hóa ADN gồm các chất chứa nhóm alkyl CH3, C2H5Ầ như diethylsunfat (DES), dimethylssunfat (DMS), nitrozomethylurea (NMU), nitrozoethylurea (NEU), ethylenimine (EI)Ầ có hiệu quả ựột biến cao, các chất này khi gây alkyl hóa AND, có thể tác dụng với gốc phosphate của ADN hoặc với các bazơ nitơ của nó.
- Nhóm các loại thuốc nhuộm (nhóm Acridin C13H9N): chủ yếu tác ựộng nên ADN làm rối loạn các quá trình tái sinh mã, gây sự thiếu hoặc thừa nucleotit trong phân tử ADN dẫn ựến ựột biến.
Tùy ựối tượng và mục ựắch tạo giống mà sử dụng loại tác nhân gây ựột biến. Mặc dù các chất hóa học gây ựột biến có tắnh ựặc thù hơn so với tác nhân vật lý nhưng tắnh ựộc hại và ựộ an toàn thực vật không cao, gây ảnh hưởng lớn ựến cây trồng. Vì vậy, trong nghiên cứu tạo giống hiện ựại, các tác nhân phóng xạ ựang ựược ưu tiên sử dụng ựể gây ựột biến, ựặc biệt là tia Gamma nguồn Co60 và I-on Beam.Hiệu quả gây ựột biến bằng sử dụng các tia phóng xạ phụ thuộc vào:
- Loại tác nhân - Liều lượng xử lý
- Tắnh chất sinh lý của cây trồng, tuổi và bộ phận của cây trồng - điều kiện ngoại cảnh khi xử lý
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 18 Trong công tác chọn tạo giống cây trồng mới, các tia phóng xạ ựược chiếu xạ lên hạt khô, hạt phấn, hạt ựang nảy mầm, chồi, cành, thân ựể gây ựột biến tạo biến dị mới (Tamikazu Kume và cs, 2000).
1.4.4.Tình hình nghiên cứu ứng dụng ựột biến trong chọn tạo giống cây