- Câc chất dồng vị phóng xạ
1) Câcc hăt kỉm hêm sự tổng hơp bazơ nitơ, tham gia văo thănh phầ Đa xit nuclei c, gồm cophein, ethyluretan, theobromin, 5-aminouracil Câc chất năy kìm hâm sự tổng hợp
gồm cophein, ethyluretan, theobromin, 5-aminouracil.. Câc chất năy kìm hâm sự tổng hợp guanin vă thymin, dẫn đến việc hình th ăn h nín câc gốc không binh thường tham gia văo th ăn h phần ADN vă sau đó gđy ra đột biến.
2) Câc đồng đảng của bazơ nitơ, gồm 5-brom uracil (đồng đẳng của thym in), 2-am inopurin (đồng đẳng của adeiùn) vă m ột sổ dẫn xuất của uracil tham gia văo thănh phần của ADN cũng ctí th ể gđy nín đột biến.
3) Câc hợp chất alkyl hoâ: nhóm năy gồm phần lớn câc m utagen hoâ học được dùng phổ biến cho mục đích chọn giống hiện nay, như EI, EMS, NEU, NMỤ.. Q uâ trìn h alkyl hoâ lă sự thay th ế hydro có trong bazđ nitơ bằng m ột gốc alkyl (như gốc CH3, C2H ,, NH...) cđ trong câc ch ất alkil hóa (ví dụ như C2IỈ5 ctí trong EMS). Sự alkyl hóa ADN dẫn đến câc hiệu quả như sau: (1) S ụ alkyl hóa cảc nhóm phosphatcó trong ADN dẫn đến sự hinh th ăn h phosphat trie ste khổng ổn định vă giải phổng ra nhdm alkyl. Nếu nhiều nhóm alkyl khổng được tâch r a khỏi ADN th ỉ ntí sẽ gđy rối loạn cho quâ trin h tâi bản ADN. Dôi khi nhóm phosphat tríeste bị thủy phđn ở phăn giữa đường vă phosphat, rồi gđy ra sự đứt gêy khụng ẠDN. (2) Sự alkiỊ hóạ đốỊ vói baza nita thường xuất hiện ở vị trí của guanin, khiến cho n<5 sau đó cổ th ể kết cặp với tim in vă dẫn đến sự đồng hoân giữa câc bazơ nitơ. (3) S ụ k h ù purỉn: guanin bị alkyl hóa cd th ể bị tâch ra khỏi deoxyribosẹ Chỗ bị khuyết năy có th ể được thay th ế bằng m ột bazơ nitơ năo đó tro n g quâ trìn h tâi bản của ADN vă có th ể dẫn đến đột biến do hiện tượng đồng hoân hoặc dị hoân {đồng
hoân - t r a n s i t i o n - l ă s ự t h a y t h ế m ộ t p u r i n n ă y b ă n g m ộ t p u r i n k h â c h o ặ c m ộ t p y r i m i d i n năy băng m ột pyrim idin khâc, hoặc sự thay th ế m ột cập bazơ năy bằn g một cập bazơ khâc m ă vẫn giữ nguyín định hướng của purin vă pyrimidin; dị hoân - transversion - lă sự thay th ế purin bằng pyrim idin hoặc ngược lại, hoặc sự thay th ế một cặp bazơ năy bằng m ột cặp bazơ khâc).
4) Câc chất oxy hoâ khử vă câc gổc tự do g&m H NO2, peroxyt, aldehyd, muối kim loại nậng, O2 Trong đố người ta biết rõ phản ứng tương tâc giữa HNO2 với câc Dhóm
am in tro n g axit nucleic. Hiệu quả g&y đột biến năy cổ liín quan đến sự dezam in hoâ câc purin vă pirim idin của ADN vă ARN; tức lă việc tâch nhóm N H2 ra khỏi câc bazơ nitơ đố. ỏ đđy,adenin bị dezam in hoâ sẽ biến th ăn h hypoxanthin, chất năy sẽ tạo th ăn h trong phđn tử 'ADN cặp bổ sung không phải với thym in m ă lă với cytosin. Tương tự như vđy, cytosin bị dezam in hoâ sẽ biến th ăn h uracil vă sau đó liín kết với adenin. VI th ế xảy ra 78 MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ PHÂT SINH ĐỘT BỂN THựC NGHIỆM . . .
co sỏ DI TRUYỀN CHỌN GIỐNG THựC VẬT 79 sự thay th ế cặp AT bằng GX hoặc XG th ăn h UA tro n g phđn tử ADN; vă đđ lă nguồn gổc của câc đột biến điểm.
5) Câc chất nhuộm mău thuộc nhóm acridin: câc chất năy trong khi phản ứng với ADN thỉ tạo th ăn h một phức hệ lăm rối loạn sự tâi sinh bình thường của ADN. Do đó một số cặp bazơ nitơ trong ADN sẽ thiếu hoặc thừạ
G-c c 0 A ---► T A 0 -► G c G 0 A T —*• T 0 c — ► i c d| hoân . ilồng hoân . cặp bazơ không đốl
Hình 4.4. Khe hù (O) xuất hiện do guanin bị alkyl hóa (G*) đitợc tíưh ra kltồỉ ADN, có thể dẫn đẽn sự thay thế câc kiíu cặp baia khâc nhaụ
Câc hoâ ch ất gđy đột biến có khả năng gđy ra những thay đổi tro n g cấu trú c của nhiễm sâc th ể vă gen. Câc chât năy gđy ra những đột biến d thực v ật với tâ n sổ caọ Nhiều nghiín cứu cho thấy, câc hoâ ch ất g ầ y đ ộ t biốn khi tâc động đến tố băo có hiệu quả cao han, gđy ra những biến đổi tin h vi hơn vă đặc hiệu hơn câc dạng phđng xạ. Nếu như dùng câc dạng phđng xạ tâc dụng lín c&y trống thl ở chúng x u ất hiện khoảng 10-15% biến dị có sức sổng; còn vỗi hoâ chăt gđy đột biến, thì con sổ đy lín đến 30-60%. Cổ quan niệm cho rằng câc dạng phóng xạ thường g&y ra những biến dị sai hinh nhiễm sâc thể, còn câc m utagen hoâ học thì thường tạo những đột biến điểm. THiy nhiín, vấn đề năy cần phải được nghiín cứu sđu hơn (Khvostova, 1966).
Ngoăi câc hoâ chất gđy đột biến như đ đ ndi ở trín như, formaldehyd, uretan, ethylenim in (EI), dim etylsulíat (DMS), dieth y lsu líat (DES), eth y lm ethansulphonat (EMS), ngăy nay người ta còn sử dụng những hợp ch ất hoâ học khâc ctí khả năn g gđy ra những biến đổi về m ật di truyền cực m ạnh ở cơ th ể sinh vật. Người ta gọi đđ iă những
tâc nhăn siíu độ t biến (super m utagen). D ùng câc chất năy cđ th ể gđy ra 100% đột biến ở câc phần bị tâc dụng. Về câc tâc nhđn siíu đột biến năy, cổ th ể kể ra câc ch ất sau:
- Câc hợp chất của N-nitroso:
N- nitroso alkyl urea, N-nitroso alkyl uretan N- nitroso alkyl amid, 'N -nitroso alkyl am in
N- nitroso ethylurea (NEU), N -nitroso m ethylurea (NMU) - 1,4- bis diasoacetyỉbutan Zarin
- N, N ’ - ethylenim ỉnm etyl piperidin - N • ^ • bis - aminoethylethylenim in
C h o đ ế n n a y D g ư ờ i t a đ ă x â c đ ịD h đ ư ợ c h i ệ u q u ả t â c d ụ n g c a o c ủ a n h i% u h ợ p c h ấ t hoâ học gẫy đột biến ở nhiều cđy trồng khâc nhau (lúa mi, lúa mạch, đậu tươog, đẠu Hă Lan, că chua, gaị..) vă thu được nhiều dạng đột biến cd giâ trị kinh tế.
Những n ^ ỗ n cứu của Eiges (1964) cho thấy ethylenim in có hiệu quả tâc dụng cao hơn tia ỵ từ 4-6 lăn. Hơn nữa, phổ đột biến th u được dưới tâc dụng của ethylenim in khâc nhiều so với phổ đột biến do tia y gđy rạ Ethylenim in thưòng cho kiểu đột biến rơm ngân, bỏng dăy; thiếu kiểu h ạ t th ư a lă kiểu hay gặp vă đặc trư n g cho tia ỵ Song, theo d ỉ n l i ệ u c ủ a m ộ t s ổ t â c g i ả k h â c t h i h i ệ u q u ả gây đ ộ t b i ế n c ủ a e t h y l e n i m i n ở c ă c h u a , đậu H ă Lan, lúa mi lại thẵp th u a tia ỵ. Theo Khvostova, ă M2 của că chua số họ có đột biến do ethylenimin gđy ra lă 28% còn của tia y lă 52%.
N hững k ết quả nghiín cứu trí n lúa mỉ của M akorova (1966) cho thây N-nitrosomethylurea vă N -nitrosoethylurea có hiệu quả gđy đột biến rấ t caọ Câc chất năy kim hêm sinh tn íỏ n g vă gđy ra sự sai hĩnh của nhiễm sấc th ể ở mức độ rẩ t caọ Sanna (1965) cho thấy diethylsulfate vă đặc biệt ỉă nitrosoethylurea gđy ra đột biến nhiều hơn 30 với tia ỵ vă neutron nhanh. Nhưng phổ đột biến ctí lợi do ethylenimin vă diethyỉsulfat gđy ra lại rộng hơn 80 với N -nitrosoethylureạ
Câc tia phống xạ g&y ra 10-25% hoặc 50% (ỏ liều lượng cao) cđy bất thụ. Còn trong c â c đ ộ t b i ế n d o m u t a g e n h o â h ọ c , đ ặ c b i ệ t ỉ ă d i e t h y l s u l í a t g đ y r a t h ỉ s ổ d ạ n g c đ s ứ c Bống
nhiều hơn rố rệt. Xanikova vă Doz (1966) cho thấy, N-nitrosoethylurea cho đột biến trội ở Mj khoảng 15%, ethyienim in lă 9% vă 1,4 - bis-diasoacetylbutan lă 7,5%.
Nhiều nghiín cứu đê đi đến n h ât trí răng, N -nitrosoethylurea lă hợp ch ất g&y đột biến m ạnh nhđt, nổ cổ th ể tạo r a đến 80% đột biến lặn, 15% đột biếo trộị Còn chđt gđy ra tầ n số đột biến cd lợi cao n h ât lă 1,4-bis-dỉasoacetyIbutanvă axit di-/3-/9’chlorethyl phosphoric.
l\iy nhiỗn căn thđy răng, nếu như vấn đề. tạo .ra câc th ế đột biến dưới tâ c dụng của câc mutageD khâc nhau, coi như đ ă căn bản được giải quyết thi khía cạnh v% đặc tính tâ c dụng của câc m utagen còn cd sự tra n h iuận. \^ộc lựa chọn liều lượng m utagen thích hợp cho từng cđy trồng đ& trở th&nh m ột trong những vấn đ% râ t câp th iết của lỉnh vực phât sinh đột biến thực nghiệm. Bdi vỉ tầ n số vă phổ đột biến phụ thuộc r â t n h iỉu văo n&ng độ m utagen cũQg như phương phâp xử lý. Nối chung, d n&ng độ cao thường xuất hiện những dạng đột biến dị dạng, còn với những n&ng độ thâp thường x u ât hiện những kỉếu đột biến nhỏ nhưng lại cd lợi trực tiếp cho m ục đích chọn giổng.
Ngoăi ra, để hoăn chỉnh phưong phâp gđy dột biến băng câc tâc nhên hoâ học người ta phải tẠp tru n g nghiín cúu nhiều vấn đề khâc như: phương phâp tim hiểu hiệu quả tâc dụng của câc m utagen sau lúc xử lý. Vấn đề năy cổ liín quan đến việc tìm kiếm những tiốu chuẩn vă đặc trư n g của cAy ở Mj m ă nổ có liín quan đến tă n sổ đột biến xuât hiện
ở M2- Cần nghiín cúu thĩm về phương phâp chọn lọc h ạ t trong câc*cơ quan sinh sản của cây ở Mj vă gieo trồng chúng ở M2 vă câc th ế hộ saụ
Một sổ Dghiỗn cứu cũng đă níu lín tâc dụng cổ lợi trong việc lăm thay đổi phổ vă tầ n Bố đột biến khi dùng kết hợp giữa câc dạng phổng xạ vă hoâ chăt.