L ỜI CAM đ OAN
4. đỐI TƯỢNG VÀ PH ẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA đỀ TÀI
1.2.3. Tạo giống dâu bằng xử lý gây ựột biến
Ngày nay trong lĩnh vực chọn tạo giống, người ta ựã sử dụng một số tác nhân vật lý và hóa học ựể làm phát sinh những biến dị di truyền ở cơ thể sinh vật. Từ trong các biến dị ựó sẽ chọn ra những biến dị có lợi ựể phục vụ trực tiếp cho sản xuất hoặc làm nguyên liệu khởi ựầu cho lai tạo giống mới.
Việc nghiên cứu tạo giống bằng phương pháp gây ựột biến trong giới thực vật bắt ựầu từ năm 1940. Ưu ựiểm của phương pháp ựột biến bằng tác nhân vật lý là phổ ựột biến rộng, tần số ựột biến cao, ựột biến có thể ở dạng ựột biến gen hoặc số lượng nhiễm sắc thể. Thời gian tạo giống nhanh và chi phắ ắt. Nhưng nhược ựiểm chủ yếu của phương pháp ựột biến bằng tác nhân vật lý là không ựịnh hướng ựược.
đối với cây dâu ựều sử dụng tia phóng xạ gamma phát ra từ chất Co60 ựể chiếu vào hạt, cây dâu con mọc ra từ hạt, hom dâu và phấn hoa gây ra tác dụng sản sinh ựiện di ở trong tế bào, từ ựó phát sinh các ựột biến di truyền. Trong số các ựột biến thu ựược sẽ nghiên cứu chọn ra các cá thể ựột biến có ựặc tắnh tốt ựáp ứng với nhu cầu mục tiêu tạo giống. Các cá thể ựột biến sẽ thông qua chiết ghép ựể tách ra thành giống mới.
Nhật Bản và Ấn độ là những nước ựã ựạt ựược nhiều thành tựu có ý nghĩa do áp dụng phương pháp tạo giống ựột biến bằng tác nhân vật lý.
Nhà chọn giống dâu Koitsu (Nhật Bản) ựã chiếu tia phóng xạ vào hạt của một số giống dâu Kokyco27, Kokyco21, Kokyco70, giống No7, No1021, No2010, No3017. Liều lượng chiếu là 7,5 KR và tỉ lệ lượng chiếu là 5KR/giờ. Tổng số cá thể chiếm 1330. Sau ba năm chiếu xạ thì số cá thể chỉ còn 1167. Tỷ lệ ựột biến mà tác giả thu ựược có sự chênh lệch giữa các giống dâu thắ
nghiệm. Trong ựó giống No7, 1021, 2010 và 3017 có tỷ lệ ựột biến cao từ 11- 15%, còn các giống KoKyCo21 và 27 chỉ có 1,7 Ờ 3,2% ựột biến. Còn KoKyCo70 có 8%. Từ kết quả này cho thấy mức ựộ mẫn cảm với tia gamma ở các giống dâu có khác nhau rõ rệt [39,43]. Nhận xét này cùng trùng với kết quả thu ựược của Tashiro Sugiyama và Isao Toyo [45]. Khi chiếu tia phóng xạ vào hom của giống dâu Kênbuchi và Cai liêu nê dư mi. Giống dâu này thông thường có lá xẻ thùy nhưng sau khi chiếu tia gamma liều lượng 5 Ờ 10KR với tố ựộ 5KR/giờ. Kết quả chiếu 5KR xuất hiện trên cây dâu có 2 loại cành với hai loại lá khác hình nhau. Một cành mang lá nguyên, các cành còn lại ựều mang lá xẻ thùy 100%, cành có lá nguyên không xẻ thì lá dầy hơn 7%, ựộ dài ựốt ngắn hơn 20%. Năng suất lá cao hơn ở cành lá xẻ là 12%. đột biến này ựã ựược nhân rộng ra sản xuất ựại trà ở Nhật Bản.
đến nay người ta vẫn chưa giải thắch ựược cơ chế ựột biến ở mầm dâu. Nhưng sự ựột biến này ở giống dâu Cai liêu nê dư mi cho ta thấy có sự kết hợp hoàn toàn của các alen lặn. Bởi vì lá xẻ thùy do gen trội quy ựịnh. Như vậy, có thể ựoạn nhiễm sắc thể mang gen lá xẻ thùy ựã bị ựứt ựoạn do chiếu tia phóng xạ làm cho gen lặn biểu hiện ra.
Theo Lin Tui Ờ Kang [42], liều lượng của tia gamma gây chết ở cây dâu tùy thuộc vào nguyên liệu xử lý mà có khác nhau. Cây dâu mọc từ hạt thì liều lượng gây chết là 10-11.000R, hom dâu là 10.000R, hạt dâu khô là 40.000R và hạt phấn là 4.000R. Còn liều lượng chiếu tia thắch hợp với cây dâu con là 5.000R, hom là 5 Ờ 6.000R, hạt dâu khô 25 Ờ 30.000R, hạt phấn là 2 Ờ 3.000R.
Trung Quốc từ năm 1960 mới bắt ựầu nghiên cứu theo hướng này. Hơn 40 năm qua từ chỗ không ựến có, từ ắt ựến nhiều, các nhà khoa học Trung Quốc cũng ựã tạo ra ựược một số ựột biến có triển vọng. Viện nghiên cứu dâu tằm Tứ Xuyên [42] ựã chiếu tia gamma tạo ra giống dâu 7681 có tắnh thắch
ứng rộng, sinh trưởng khỏe, năng suất và chất lượng lá cao. Việc nghiên cứu dâu tằm Chiết Giang chiếu tia phóng xạ Co60 lên cây dâu con của giống Xin Ờ i Ờ chi Ờ nô Ờ xê tạo ra giống dâu tứ bội thể R81-1 và R81-2. Ngoài ra, Viện còn thu ựược ựột biến có giá trị nhiều mặt như giống dâu có hàm lượng ựường và protid cao [23]. Những giống ựột biến này có giá trị dễ sử dụng làm nguyên liệu khởi ựầu. Trong các nguyên liệu của cây dâu dùng ựể chiếu tia phóng xạ gây ựột biến, qua thực tế nghiên cứu cho thấy hom và cây con là nguyên liệu có hiệu quả cao hơn.
Nhiễm sắc thể trong hạch của tế bào là nơi chứa các vật chất di truyền, có tác dụng di truyền các tắnh trạng ở ựời sau. Giới thực vật trong tự nhiên, ở trong tế bào có số lượng bộ nhiễm sắc thể nhiều hay ắt là do từng loại cây trồng và giống mà có khác nhau. Ngay từ năm 1916 nhà khoa học của Nhật Bản ựã chứng minh ở cây dâu bộ nhiễm sắc thể có 17 nhiễm sắc thể. Tế bào nhị bội thể thì 2x = 28 [46]. Sau ựó các nhà khoa học ở các nước Nhật Bản, Liên Xô, Ấn độ, Trung Quốc ựã bắt ựầu nghiên cứu trong lĩnh vực ựa bội thể ở cây dâu.
Phần lớn các giống dâu trong tự nhiên ựều thuộc loại giống lưỡng bội thể. Tuy nhiên một số nhà khoa học Nhật Bản ựã tìm thấy một số cây dâu ựa bội ở những vùng núi cao [37, 46]. Theo sự giải thắch về nguyên nhân sản sinh loại ựa bội này ở trong tự nhiên là do trong quá trình tiến hành phân bào giảm nhiễm của cây bị ảnh hưởng của sự thay ựổi mãnh liệt các ựiều kiện ngoại cảnh như nhiệt ựộ thấp, các tia cực tắm, tia phóng xạ trong vũ trụ hoặc do vết thương cơ giới...
Dựa theo nguyên lý này, năm 1973 nhà tế bào học Nebel và nhà di truyền học Blakeslee ựã dùng phương pháp xử lý Colchicine ựể nhân ựôi nhiễm sắc thể dựa trên tác dụng ựặc biệt của chất ancaloid colchicino ựối với tế bào chất [23]. Có nhiều phương pháp dụ phát ựa bội thể như gây sát thương
cơ giới, kắch thắch bằng nhiệt ựộ, chiếu tia phóng xạ và xử lý hóa học bằng chất colchicine [51].
Nhà khoa học Nhật Bản Tashiro Sugiyama [46] ựã xử lý colchicine nồng ựộ 0.1 Ờ 0.2% vào mầm của hom hai giống dâu Kên bu chi và Cai Ờ liêu Ờ nê Ờ dư Ờ mi. Hom dâu cắm ở chậu ựất ựặt trong phòng. Sau khi xử lý colchicine tiến hành lai hữu tắnh giữa hai giống ựầu tiên. Kết quả từ năm 1955 Ờ 1959, tác giả ựã chọn tạo ựược 17 cá thể tam bội thể ở nồng ựộ 0.1% và 37 cá thể ở nồng ựộ 0.2%. Xác ựịnh kắch thước và số lượng tế bào khắ khổng cho thấy ở giống dâu tam bội thể thì chiều dài và chiều rộng của tế bào khắ khổng tăng lên 36-34%, còn số lượng tế bào khắ khổng thì giảm ựi chỉ bằng 44% so với giống nhị bội thể. Isao Toyo [36, 37] ựã xử lý colchicine ở ựỉnh sinh trưởng mầm của hom với nồng ựộ 0,4% và ngâm ựỉnh sinh trưởng của cành với nồng ựộ 0,05 Ờ 0,1%. Kết quả ông ựã thu ựược 5 cá thể là ựột biến tứ bội thể (4n = 56). Theo dõi sự sinh trưởng phát triển của cây dâu ựột biến, ông cho thấy các giống dâu tứ bội thể thì thời gian nảy mầm và ra lá chậm hơn so với giống ựối chứng không ựột biến. Cành to và ngắn. Phiến lá dầy hơn và có số lượng diệp lục tố nhiều hơn 60% so với giống lưỡng bội thể.
Lin Tui Ờ Kang [42] và Yang de Zhin [51] thì phân chia ựa bội thể ở cây dâu ra làm hai loại:
- Loại hình ựa bội thể thuộc hệ vô tắnh: tức là sử dụng cành hoặc cây con xử lý colchicine ựể dụ phát ra giống ựột biến tứ bội thể. Sau ựó tiến hành lai giữa giống dâu tứ bội thể với nhị bội thể thành giống tam bội thể. Thông qua chọn lọc cá thể cây lai ựể chọn ra cá thể tốt nhất rồi nhân vô tắnh ựưa trồng vào sản xuất. Viện nghiên cứu dâu tằm Chiết Giang và Tứ Xuyên ựã nghiên cứu tạo giống theo phương thức này ựã tạo ra các giống dâu tam bội thể mới như Ộđại Trung HoaỢ, Ộgiống số 16Ợ... Còn Nhật Bản ựã tạo ra giống Nông lâm 5, 8 [36, 39].
Ưu ựiểm của các giống dâu tam bội thể nhân giống vô tắnh là tắnh trạng ựồng nhất, sinh trưởng và thành thục ựồng ựều. Phẩm chất lá cao và hiệu quả tăng năng suất rõ. Nhưng nhược ựiểm là tỷ lệ ựột biến tứ bội thể thấp (1-2%), thời gian tạo giống dài. Tứ bội thể sinh trưởng yếu, cành ngắn, cây hữu thụ kém. Nhân vô tắnh yêu cầu kỹ thuật cao, hệ số nhân giống thấp nên giá thành nguyên liệu trồng cao. Thời gian từ khi trồng ựến khi thu hoạch lá dài. Cây dâu thắch ứng kém với ựất ựai và khắ hậu.
- Loại hình ựa bội thể thuộc hệ hữu tắnh: tức là dụ phát tứ bội thể từ cây con mọc từ hạt. Sau ựó nhân giống dâu tam bội thể bằng hạt. Từ năm 1960, Isao Toyo [36, 37] ựã thực hiện dụ phát tứ bội thể từ hạt dâu nhưng mới tiến hành ở phòng thắ nghiệm, chưa ứng dụng trồng ở ngoài sản xuất. Trung Quốc từ 1986 mới tiến hành nghiên cứu tạo giống dâu ựa bội thể. Năm 1998 ựã ựưa ra khảo nghiệm giống dâu tam bội thể trồng hạt Quảng đông 2. Sau ựó sở chỉ ựạo dâu tằm Quảng Tây ứng dụng kết quả sản xuất hạt dâu lai F1 tam bội thể.
Ưu ựiểm của phương pháp dụ phát tứ bội thể từ hạt là ựạt tỷ lệ ựột biến cao, thời gian thực hiện ngắn và cây dâu tứ bội thể sinh trưởng nhanh, cành lá phát triển và cho sản lượng lá cao, chất lượng lá tốt, tỷ lệ thu hạt dâu cao nên khắc phục ựược nhược ựiểm tắnh hữu thụ của cây dâu tứ bội thể hệ vô tắnh.
Cây dâu lai F1 tam bội thể trồng hạt có bộ rễ phát triển, sinh trưởng khỏe, hệ số nhân giống cao nên quy mô ứng dụng vào sản xuất nhanh. Hiện nay, Viện nghiên cứu dâu tằm Quảng đông ựang bảo tồn 813 giống dâu, trong ựó có 200 giống dâu ựa bội thể.
Về giá trị dinh dưỡng của lá dâu ựa bội thể thì các nhà khoa học chọn tạo giống dâu của nhiều nước như Nhật Bản [36, 37, 39], Ấn độ [59], Trung Quốc [53], [54] ựều thống nhất khẳng ựịnh chất lượng lá của các giống dâu ựa bội thể tốt hơn lưỡng bội thể. Kết quả phân tắch thành phần sinh hóa của lá dâu [42] cho thấy hàm lượng chất protid thô giữa lá dâu lưỡng bội thể và ựa
bội thể không chênh lệch nhau nhưng hàm lượng chất hòa tan ở lá dâu ựa bội thể cao hơn nhiều. Từ lá dâu thứ 1 ựến 10 thì hàm lượng ựường tan tăng cao hơn 20 Ờ 30%.
Kết quả nuôi tằm cho thấy con tằm ăn lá dâu của giống tứ bội thể phát dục nhanh hơn, tuổi tằm rút ngắn. Lượng dâu ăn và tỷ lệ ăn dâu không sai khác nhưng lượng tiêu hoá và tỷ lệ tiêu hoá lá dâu rất cao. Vì thế trọng lượng con tằm tăng nhanh, tỷ lệ kén tốt cao, chiều dài và chiều rộng kén tăng 4- 14%. Trọng lượng kén và trọng lượng vỏ kén tăng từ 16 Ờ 20% và 20- 27%. Trọng lượng con nhộng tăng 15 Ờ 19%. Năng suất kén tăng 14 Ờ 16%. Số lượng quả trứng ựẻ của con ngài tăng 11%, số lượng quả trứng ựược tạo thành ở con ngài tăng 13 Ờ 17%.
Còn Abdulaeb, Alizada và Akhundova [57] ựã thắ nghiệm so sánh axit Nucleic của lá dâu 2n, 3n và 4n. Hàm lượng ADN ở tế bào giống dâu tứ bội thể cao gấp 3 lần nhị bội thể và hàm lượng ARN cao gấp 1,5 lần. Plaksina và Dazafrat [57] ựã nghiên cứu thành phần dinh dưỡng của lá dâu 4n, 3n, 2n, ông chỉ ra lá của giống tứ bội thể (4n) chứa ựựng chất Protid cao hơn giống nhị bội thể [2n] trong suốt thời kỳ sinh trưởng. Hàm lượng chất cacbohydrat hòa tan ở lá của giống 4n thấp hơn giống 2n và 3n ở vụ xuân nhưng lại cao hơn vào vụ hè.