biến trờn thế giới và Việt Nam
2.3.1 Cỏc nghiờn cứu về chọn tạo giống cõy trồng bằng con đường gõy đột biến trờn thế giới
Từ những năm 1970, cơ quan năng lượng nguyờn tử quốc tế (IAEA) và tổ chức nụng lương thế giới (FAO) đó tài trợ mở rộng hướng nghiờn cứu gõy đột biến cải tạo những giống cõy nụng nghiệp và cõy cụng nghiệp ở nhiều nước trờn thế giới và đó chọn tạo thành cụng hàng loạt giống cõy trồng mới như giống Lỳa, Lỳa mỡ, Tỏo, Chanh, Chuối, hoa cõy cảnh… Theo FAO/IAEA năm 1960 cú 7 giống được tạo ra bằng con đường chọn tạo giống đột biến đến
7/2007 (dữ liệu của FAO/IAEA mutant varieties databases) đó cú tới gần 2500 giống cõy trồng được tạo ra bằng phương phỏp gõy đột biến thực nghiệm. Riờng đối với loại cõy nhõn giống vụ tớnh thỡ số lượng giống tạo ra do gõy đột biến là 102 giống chiếm 24% trong tổng số giống đột biến. Trong đú chiếu xạ chiếm 88,8%, cỏc tỏc nhõn hoỏ chất chiếm 9,5%, tỏc nhõn khỏc là 1,7% [26]. Số lượng giống cõy trồng được tạo ra nhờ gõy đột biến trờn thế
giới (tớnh đến thỏng 7 - 2007) biểu hiện thụng qua biểu đồ sau: 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 1999 2002 2007
Biểu đồ 2: Số lượng cõy trồng được tạo ra nhờ gõy đột biến trờn thế giới
Năm 1962, cỏc tỏc giả người Mỹ đó sử dụng tia gama để tạo đột biến trờn giống Ucom White Sim No.1 và đó thu được cỏc dũng cẩm chướng đột biến về màu sắc hoa
Năm 1972, cỏc tỏc giả người Phỏp đó sử dụng tia Gama để tạo đột biến trờn giống Cẩm chướng Sim Feu Follet và đó thu được cỏc dũng đột biến về
màu sắc hoa.
Jame (1983) đó tạo thành cụng giống đột biến Paula từ giống Queen Elizabeth và giống Pink Hat từ giống Hồng khụng rừ tờn của loài Rosa floribunda. Năm 1985, Benetka đó xử lớ đoạn cành bằng tia gama với liều
lượng 0, 20, 30, 40 và 60 Gy. Kết quả cho thấy ở liều lượng 40 - 50 Gy là liều lượng thớch hợp nhất để tạo giống đột biến [26].
Cỏc nghiờn cứu khỏc cũn cho thấy những biến đổi về khả năng ra hoa, xuất hiện dạng lựn trong loài R.chinensis và những loài hoa Hồng khỏc là kết quả của con đường đột biến. Gần đõy, nhiều giống hoa Hồng màu sắc cổ điển đó được thay đổi, do đột biến nhõn tạo. Cú những giống được tạo ra bằng đột biến mầm với tia X, chất đồng vị phúng xạ gama với nguồn Co60 hoặc những hoỏ chất đột biến khỏc [33].
Datta (1989) đó xử lớ tia gama với chồi của 9 giống hoa hồng 3 - 4 Krad, sau đú ghộp lờn gốc ghộp Rsaindoca var.odorata. Kết quả cho thấy, giống “Orange sensation” mẫn cảm nhất với tia gama, cũn giống kiss là giống ớt mẫn cảm nhất. Kết quả đó tạo ta được cỏc đột biến thấp cõy và đột biến soma về màu hoa ở tất cả cỏc giống [32].
Năm 1986, Walter và Sauer chiếu xạ tia X vào đỉnh chồi hoa hồng
invitro đó xỏc định được liều chiếu xạ từ 25 - 60 Gy cho khả năng tỏi sinh tốt nhất và cú đến 73% đột biến thu được từ những liều chiếu lớn là liờn quan tới đặc tớnh của hoa, điều này được khẳng định chớnh xỏc sau khi đó tiến hành phõn tớch sắc tố liờn quan đến màu sắc của hoa để xỏc định rừ đặc điểm của hoa hồng đột biến [33].
Datta (1989) xử lớ chồi hoa hồng bằng tia gama với nồng độ 3 - 4 Krad. Kết quả cho thấy xử lớ với 3 Krad là hiệu quả nhất. Thể đột biến khảm về màu sắc và hỡnh dạng hoa xảy ra ở 21 giống. Từ 1 vạch nhỏ trờn cỏnh hoa đến biến màu cả cỏnh hoa.
Ngoài khả năng tạo cỏc giống mới, tia gama cũn cú tỏc dụng kớch thớch năng suất và sản lượng cõy trồng.
Tại hội nghị di truyền quốc tế (1993) Sidorova va Morgun đó cụng bố
việc tạo thành cụng 2 giống lỳa mỡ mựa đụng thụng qua biến dị tỏi sinh từ
callus và chiếu xạ tia gama lờn hạt [17].
Rusli Ibrahim (1999) chiếu xạ đột biến bằng tia X với liều lượng 0 - 100 Gy, trờn chồi in vitro của 3 giống Hồng (Rosa hybrida) là Inka, Rui 317, Rui 319 đó thu được 10% cỏ thể cú đột biến chặt về hoa ở Rui 317,7% số cỏ thểở Rui 319 và 18% ở giống Inka. Tương tự xử lý EMS ở nồng độ 0; 0.25; 0,5; 1% cú kết hợp với DMSO 4% trong 1 - 3 giờở 28oC. Kết quả EMS 0,5% thu được 3% dũng đột biến ở giống Rui 317, 2% dũng ở Rui 319 và 7% dũng
ở giống Inka [34].
Datta và cộng sự (2001) xử lý tia Gama với liều lượng chiếu xạ 1,5; 2 và 2,5 Gy vào đoạn rễ của giống Cỳc D. Grandiflorum. Đột biến điểm soma trong cấu trỳc và màu sắc hoa được phỏt hiện ở tất cả cỏc liều lượng chiếu xạ. Màu nguyờn thuỷ của hoa non giống Cỳc D. Grandiflorum là màu đỏ tớm và cỏnh hoa cú dạng hỡnh muỗng nụng. Một hoa non đột biến cú màu vàng cam với hoa non nguyờn thuỷ và một hoa non đột biến khỏc cú màu vàng cam với hoa non hỡnh ống [21].
Datta và cộng sự (2005) đó nghiờn cứu xử lý chiếu xạ cỏnh hoa non của cỏc giống Cỳc Chrysanthemum morifolium Ramat, Flirt, Puja, Maghi và Sunil nồng độ 500 - 1000 rad. Kết quả chiều cao cõy và kớch thước lỏ, hoa bị thay đổi. Làm biến dị 5 dạng hoa với sự sắp xếp cỏnh hoa khỏc nhau, hỡnh thỏi cỏnh hoa cũng thay đổi [22].
Kumar và cộng sự (2006) đó tạo 11 dũng đột biến từ 2 giống Cỳc Ajay và Thai Chen Queen. Qua phõn tớch RADP cú 3 nhúm chớnh. Dũng Cỳc Yellow và dũng Cỳc Bright Orange được xếp 1 nhúm riờng khụng giống với 2 giống Cỳc ban đầu. Cú 3 nồng độ được xử lý 10, 20, 30 Gray
được xử lý lần 1, lần 2 chiếu thờm 1 liều 15 Gy (1 Gy = 100 rads) cho cả 3 nồng độ đó xử lớ [28].
Kim và cộng sự (2006) đó chiếu xạ tia Gama chồi cõy hoa Hồng Rosa hybrida trờn 2 giống Hồng Amadeus và Little Marble in vitro được nuụi cấy 4 tuần trong mụi trường MS cú bổ sung BAP 0,5 g/l với cỏc liều lượng 0 - 150 Gy. Gần 50% chồi bị chết đó đuợc ghi nhận tại liều lượng chiếu xạ
110 - 130 Gy, với liều lượng chiếu xạ 150 Gy thỡ tất cả cỏc mẫu chồi chiếu xạ đều bị chết. Phần lớn cỏc chồi đều xuất hiện rễ ở tuần thứ 3 nhưng chiều dài và số rễ giảm theo mức tăng của liều lượng chiếu xạ. Màu sắc cỏnh hoa bị đột biến, màu hồng từ giống Amadeus, màu hồng và cam đổ từ giống Little Marble [29].
2.3.2 Cỏc nghiờn cứu về chọn tạo giống cõy trồng bằng phương phỏp gõy đột biến tại Việt Nam
Ở Việt Nam, cỏc nghiờn cứu và ứng dụng của phương phỏp gõy đột biến thực nghiệm và chọn giống thực vật đó được bắt đầu khỏ sớm. Năm 1966, bộ mụn di truyền giống - Đại học Tổng hợp bắt đầu nghiờn cứu trờn cõy lỳa và cõy đậu tương. Sau đú nghiờn cứu này được triển khai ở một số cơ sở
như : Viện Khoa học Kỹ thuật Nụng nghiệp, Viện Cõy lương thực và Thực phẩm, Viện Di truyền Nụng nghiệp, trường Đại học Sư phạm I Hà Nội, Đại học Nụng nghiệp... Trong đú cú một vài tỏc giả đó thành cụng về tạo giống lỳa đột biến như: Vũ Tuyờn Hoàng (1982), Nguyễn Minh Cụng và cộng sự
(1995, 1996, 1999), Trần Duy Quý (1978, 1999), trờn Ngụ cú Nguyễn Hữu Đống và cộng sự (1997, 1998, 2000), Đặng Văn Hạnh và cộng sự năm 1994, trờn cõy Đậu tương cú cỏc tỏc giả như : Trần Đỡnh Long (1980), Vừ Hựng và cộng sự (1982)...
Trong 20 năm trở lại đõy, nước ta đó thu được nhiều thành tựu đỏng kể
gõy đột biến thực nghiệm. Từ năm 1989 – 2000, Viện Di truyền Nụng nghiệp đó cụng bố 6 giống lỳa quốc gia như DT10, DT11, DT13, DT33, DT16 và nếp thơm DT21. Năm 2003, Lờ Xuõn Đắc, Bựi Văn Thắng và cộng sự đó tiến hành nghiờn cứu ảnh hưởng của tia gama nguồn Co60 đến khả năng sống sút và tỏi sinh cõy từ mụ sẹo trờn một số giống địa phương. Kết quả cho thấy liều chiếu xạ thớch hợp cho mụ sẹo của 4 giống (Tỏm Xoan, Tỏm ấp bẹ , Dư thơm, Tẻ Di hương ) từ 7 Krad đến 9 Krad. Tỏc giả tiến hành chiếu xạ với cỏc liều khỏc nhau trờn 6000 khối mụ sẹo và đó thu được 1271 dũng cõy, một số dũng cú biểu hiện thấp cõy được cỏc tỏc giả nghiờn cứu trờn đồng ruộng để chọn ra cỏc dũng cú triển vọng làm giống.
Hiện nay Việt Nam cú 44 giống cõy trồng tạo được nhờ cỏc tỏc nhõn gõy đột biến vật lớ và hoỏ học. Phần lớn cỏc giống cõy trồng này tập trung trờn cỏc đối tượng như : Lỳa, Ngụ, Đậu tương, cũn cỏc đối tượng khỏc như hoa cõy cảnh vẫn cũn hạn chế.
Năm 2002, Đỗ Quang Minh, Nguyễn Xuõn Linh đó bước đầu tạo nguồn vật liệu khởi đầu cho chọn tạo giống Cỳc bằng việc gõy đột biến thực nghiệm từ việc chiếu xạ tia gama (Co60) trờn chồi in vitro. Tỏc giả cho rằng tia gama (Co60) đó gõy ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng và phỏt triển của cõu hoa Cỳc in vitro, ảnh hưởng đến hỡnh thỏi và gõy hiện tượng bạch tạng di dạng thõn lỏ.
Năm 2005, Đào Thanh Bằng, Nguyễn Phương Đoài, Nguyễn Quang Minh và cộng sự thuộc Viện Di truyền Nụng nghiệp đó cụng bố kết quả chọn giống hoa cỳc bằng chiếu xạ in vitro và đó thu được nhiều màu sắc hoa khỏc nhau, dạng hoa khỏc nhau. Đối tượng cụ thể đem chiếu xạ là khối callus của giống hoa Cỳc màu trắng CN43, cỏc tỏc giả đó sử dụng dải liều lượng chiếu xạ từ 1,0 đến 15 Krad. Kết quả thu được cho thấy liều lượng gõy chết 50% về
khả năng tỏi sinh chồi là từ 5,0 Krad và thu được 3 thể đột biến màu hoa (màu vàng, màu hồng và màu chúp cỏnh màu xanh [1].
Như vậy, thực tế gần 20 năm qua nhờ ỏp dụng kỹ thuật hạt nhõn như
chiếu xạ hạt giống trước khi gieo, chiếu xạ hạt giống để gõy cỏc đột biến di truyền những tớnh trạng quý như cõy thấp, chống đổ, chớn sớm, năng suất cao, chống chịu sõu bệnh... Chiếu xạ hạt, củ khi bảo quản để trỏnh thất thu và hao hụt khi bảo quản nụng sản đó được phỏt triển mạnh. Bộ Nụng nghiệp và phỏt triển nụng thụn, một số trung tõm đó tạo được 20 giống cõy trồng gồm: Lỳa, Ngụ, Đậu tương, Lạc, Cà chua, Tỏo, cỏc giống cõy ăn quả khụng hạt... bằng phương phỏp đột biến cảm ứng bổ sung vào cơ cấu cõy trồng, gúp phần vào tăng năng suất và sản lượng lương thực thực phẩm hàng năm một cỏch ổn định [24].
Trong thời gian vừa qua và hiện nay đó cú khỏ nhiều nghiờn cứu nhằm
ứng dụng kỹ thuật hạt nhõn vào nụng nghiệp, cụ thể là :
Sử dụng kỹ thuật đồng vị phúng xạ để nghiờn cứu hàm lượng dinh dưỡng của cõy trồng nhằm sử dụng cú hiệu quả nhất phõn bún để thu được năng suất và chất lượng cao.
Sử dụng kỹ thuật chiếu xạ ở liều lượng thấp cho hạt giống trước khi gieo cú tỏc dụng kớch thớch độ nảy mầm, sinh trưởng và phỏt triển cũng như
khả năng chống chịu sõu bệnh.
Sử dụng chiếu xạ để bảo quản hạt giống, củ giống, chống mối mọt, chống nảy mầm làm hao hụt và suy giảm chất lượng củ giống và hạt giống.
Sử dụng chiếu xạ hạt khụ, hạt nảy mầm, bao phấn, hợp tử và tiền phụi của cõy lỳa, ngụ, đậu tương, hoa, cõy cảnh để tạo ra cỏc đột biến cú lợi như
thấp cõy, chớn sớm, năng suất cao, chống chịu sõu bệnh và cỏc điều kiện bất lợi. Làm tăng hàm lượng protein trong hạt, thay đổi màu sắc hoa, cỏc dạng bất dục đực để sử dụng vào cụng nghệ lỳa lai, ngụ lai...
CÁC NGHIấN CỨU VỀ CHỌN TẠO GIỐNG HOA ĐỒNG TIỀN BẰNG KỸ THUẬT ĐỘT BIẾN
Hoa Đồng Tiền được phõn loại theo màu sắc thành 8 nhúm màu cơ
bản: vàng đậm, cam, vàng, hồng đào, đỏ, trắng – kem, hồng thắm và hồng sỏng. Trong mỗi nhúm, hoa cvú thể đậm nhạt hoặc pha trộn sặc sỡ trong phạm vi nhúm tụng màu trờn. Kiểu dỏng cú thể là cỏnh đơn, trung gian hoặc cỏnh kộp với vũng tõm đen, nõu, vàng hoặc xanh. Kiểu đặc biệt là kiểu cỏnh chõn nhện (cỏnh mảnh, cú dạng tua). Cỏc chương trỡnh tạo giống thường định hướng hỡnh thức theo nhu cầu thị hiếu của thị trường mục tiờu, nhưng đều nhắm tới việc tạo ra cỏc kiểu dỏng, hỡnh thức mới lạ.
Đột biến về màu sắc xảy ra theo hướng xỏc định, vớ dụ, giống màu hồng cú thể tạo ra giống đột biến màu đồng, vàng hoặc trắng, nhưng điều ngược lại khụng xảy ra. Cõy màu đồng thường tạo ra cõy đột biến màu đỏ và vàng, cõy màu trắng sẽ tạo cõy màu vàng. Sơ đồ minh hoạ hướng này được biểu diễn sơ lược dưới sơ đồ bờn dưới
CAROTENOID
ANTHOCYANIN
PINK BRONZE
WHITE YELLOW
Với hoa Đồng Tiền, cỏc nghiờn cứu về cỏc sắc tố cũng được tiến hành bởi Tyrach & Horn (1997). Màu sắc của hoa Đồng Tiền do cỏc sắc tố
anthocyanins, carotenoids và flavonoids tạo nờn. Kết quả nghiờn cứu của nhúm cho thấy hiệu ứng gene lặn epstatic đối với màu sắc xanh và lặn đồng hợp tử cho cỏc màu khụng cú sắc xanh. Cú ớt nhất 3 genes kiểm soỏt hệ quả
màu sắc này nhưng cũng cú cỏc genes tương hỗ khỏc cú ảnh hưởng. Genes fns+ kiểm soỏt quỏ trỡnh tổng hợp flavone và cú hiệu ứng tương hỗ mạnh với cỏc gene điều khiển tổng hợp anthocyanins [35] .
Tỏc giả A.Tosca, R.Pandolfi ca CS người Đức (1994) đó nghiờn cứu khả năng lưỡng bội hoỏ cỏc dũng Đồng Tiền đơn bội trờn 2 loại hoỏ chất là Colchicine và Dimethyl sulfoxide, so sỏnh khả năng ức chế quỏ trỡnh giảm phõn của chỳng và đó cú kết quả về hiệu quả lưỡng bội hoỏ của Colchicine tốt hơn Dimethyl sulfoxide dựa trờn số lượng cõy tỏi sinh cú bộ NST ở dạng lưỡng bội [31].
Tỏc giả J. Honkanen và cộng sự (2001) đó nghiờn cứu khả năng lưỡng bội hoỏ của cỏc dũng Đồng Tiền đơn bội dựa trờn hai phương phỏp xử lớ colchicine khỏc nhau và đó thu được 60% cỏc dũng Đồng Tiền xử lớ là nhị bội và tứ bội [32].
Tỏc giả Miyoshik và Askuran người Nhật (1981) đó thành cụng trong nghiờn cứu nuụi cấy đơn bội Đồng Tiền in vitro và xử lớ lưỡng bội hoỏ bằng colchicine ở liều lượng 0,05% - 1% kết quả thu được cỏc thể lưỡng bội và tứ
bội trong đú thể lưỡng bội chiếm số lượng lớn [33].
Viện Sinh học Nụng nghiệp - Đại học Nụng nghiệp Hà Nội (2005) đó nghiờn cứu xử lớ gõy tứ bội hoỏ trờn giống hoa Đồng Tiền trờn cỏc nồng độ
0.1% trong 48h cho tỉ lệ chồi đa bội cao nhất - đạt 55,9% [24].
Tỏc giả Xiao - Shan Shen, Jue - Zhen wan. Wie - Yi Luo và cộng sự
(2004) người Trung Quốc đó nghiờn cứu ảnh hưởng của liều chiếu xạ đến chồi Đồng Tiền trong cỏc mụi trường nuụi cấy M1, M2, M3 (là cỏc mụi trường tỏi sinh callus, mụi trường tỏi sinh chồi và mụi trường tạo rễ) trong in vitro. Vật liệu sử dụng để chiếu xạ là callus Đồng Tiền, kết quả đó tỡm ra được liều chiếu xạ gõy chết callus Đồng Tiền là từ 8 - 9 Krad (1990) và liều chiếu xạ cú hiệu quả gõy đột biến là 5 - 6 Krad [24].
Tỏc giả K.Kaushal, A.K. Nath (1996) đó tỡm ra liều chiếu xạ gõy đột biến callus tỏi sinh từ mụ lỏ trờn mụi trường BAP 0,5 mg/l và NAA 0,75 mg/l là 0,5; 1; 3; 5 Krad. Cũn ở chồi Đồng Tiền là 0,5 Krad và kết quả đó tỡm ra được 7 dạng đột biến khỏc nhau trong giai đoạn in vitro về màu sắc, thõn lỏ, hoa [31].
Tỏc giả U.Laneri, R.Faconi, P.Altavista (2000) đó nghiờn cứu xử lớ gõy đột biến chồi Đồng Tiền (giống hoa Đồng Tiền màu hồng) ở liều xử lớ 2 Krad (0,98 Krad/h). Sau đú nhõn cỏc cõy sống sút sau 2 lần cấy chuyển. Sau khi hỡnh thành rễ, cõy con được trồng trong nhà kớnh và được phõn tớch. Đó thu được 15% sự đa dạng sau trồng trong nhà kớnh về số lượng hoa, chiều dài và