Theo Kaidin và Linser [1] xử lý thực vật bằng tác nhân phóng xạ có thể tiến hành theo các phương pháp sau:
- Chiếu xạ hạt khô hoặc ướt.
- Ngâm hạt trong dung dịch đồng vị phóng xạ. - Trồng cây trong đất có bón đồng vị phóng xạ - Đưa chất đồng vị phóng xạ vào cây.
- Phóng xạ thực vật trong quá trình sinh trưởng, phát triển.
Ngày nay người ta còn chiếu xạ các cơ quan, bộ phận riêng rẽ của cây như: chồi, nụ hoa, bao phấn, bầu nhụy, hoặc xử lý cây đang trồng trong từng thời kỳ bằng trường gamma hoặc thiết bị chiếu xạ chuyên dụng của các trung tâm chiếu xạ.
Hiệu quả của chiếu xạ thực vật ở thế hệ đầu thể hiện ở những biến đổi dương tính, đó là những biến đổi về cấu trúc, hình thái, sinh lý, sinh trưởng, sinh sản và gây chết. Người ta phân biệt tác dụng ngay sau khi xử lý phóng xạ (hiệu quả tức thời) với những biến đổi ngay sau khi xử lý phóng xạ (hiệu quả chậm hay hiệu quả kéo dài)
Về hiệu quả tức thời có thể kể ra một số hình thức chủ yếu sau đây: - Biến đổi hóa sinh và lý hóa sinh
- Biến đổi sinh lý giới hạn của một số cấu trúc trong vật liệu bị chiếu xạ. - Biến đổi vật chất di truyền.
Về hiệu quả chậm, chiếu xạ gây ra các biến đổi nêu trên nhưng diễn ra suốt quá trình sinh trưởng và phát triển của thực vật.
Đối với các loài thực vật, liều lượng thấp có tác dụng kích thích sinh trưởng, còn liều lượng cao quá giới hạn chịu đựng sẽ gây chết tế bào và cơ thể. Trên lúa, khi xử lý hạt khô bằng tia gamma ở các liều lượng 5kR, 10kR nhiều khi kích thích quá trình sinh trưởng và phát triển (Phạm Quang Lộc – Luận án PTS 1981).
Cơ chế của sự kích thích sinh trưởng do xử lý phóng xã lên hạt khô được Kuzin A.M (1963) [1], [15] giải thích như sau:
- Ở liều lượng thấp, bức xạ gây nên sự hình thành các nhóm gốc hữu cơ tự do ở những khu vực nhất định trong tế bào (những khu vực mẫn cảm hơn so với bức xạ). Các gốc tự do này có thể tồn tại một thời gian nhất định; thường là khá dài trong điều kiện yếm khí, thiếu nước và không bị tác dụng trong điều kiện nhiệt độ tối thích. Theo tác giả, có thể là gốc tự do được hình thành trong cấu trúc của lipoprotein. Để hạt nảy mầm cần có đủ các điều kiện nhiệt độ, nước và không khí (oxy). Một lượng nước và oxy sẽ thấm vào màng hạt và tác dụng với các polyme tự do tạo nên một dây chuyền phản ứng như sau:
R· + O2 → ROO∙
ROO∙ + RH → ROOH + R∙ R· + O2 → ROO
- Ở đây sản phẩm tạo ra chính là chất tham gia và thúc đẩy phản ứng mới tạo điều iện cho sự phát sinh các phản ứng dây chuyền oxi hóa trong cấu trúc lipoprotein tiếp theo. Kết quả dẫn đến phá hủy màng, nơi lưu trữ nhiều loại protein cần thiết cho sự nảy mầm của hạt và sự sinh trưởng của
cây non: amilaza; proteaza; peroxydaza… những enzim này được giải phóng sẽ thúc đẩy các phản ứng cần thiết cho quá trình sinh trưởng và phát triển [1].
Tác dụng của phóng xạ vào hạt có thể gây hiệu quả ở mọi giai đoạn trong quá trình phát triển cá thể:
- Tác dụng trực tiếp đến chiều hướng và tốc độ các phản ứng sinh hóa, chi phối sự nảy mầm.
- Tác dụng gây chết phôi mầm, đình chỉ ngay quá trình nguyên phân đầu tiên hoặc làm ngừng sự sinh trưởng của phôi.
- Tác dụng xa hơn có thể ở những cấp độ khác nhau:
• Kìm hãm một pha nào đó của quá trình nguyên phân, làm suy giảm sức sống của phôi mầm, lá mầm, rễ mầm, cuối cùng là gây chết ở ngay thời kỳ mạ, hoặc gây chết muộn hơn (thời kỳ đẻ nhánh, trổ - chín) (Alice Sawvulescu, Becerescu 1970) [1].
• Không gây chết ở thời kỳ muộn mà gây biến đổi về hình thái, sinh trưởng và phát triển
1.4.3. Một số nhân tố ảnh hưởng tới hiệu quả gây đột biến của tia gamma