Mục đích giúp người học nắm rõ phương pháp xử lý gây đột biến thực nghiệm bằng tác nhân vật lý và hóa học (về lựa chọn đối tượng, liều lượng và nồng độ xử lý). Phát hiện được các biến đổi (hình thái), xác định được tần số và phổ đột biến ở các thế hệ. Phân lập được các biến đổi hình thái ở thực vật (lúa, đậu tương, cà chua) ở thế hệ M2.
7.1. CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ ĐỘT BIẾN Ở THỰC VẬT 7.1.1. Chọn đối tƣợng xử lý 7.1.1. Chọn đối tƣợng xử lý
Khi nghiên cứu quá trình phát sinh đột biến thực nghiệm một trong những vấn đề quan trọng đề ra là phải chọn lựa và tìm hiểu vai trò của giống cây trồng, xem nó nhƣ một nhân tố ảnh hƣỏng đến tần số và phổ đột biến. Việc xác định sự phụ thuộc giữa kiểu gen biểu hiện ở những đặc tính hình thái, sinh học của giống và những đặc trƣng của quá trình đột biến, cho phép sử dụng một cách có hiệu quả hơn phƣơng pháp gây đột biến thực nghiệm vào chọn giống. Nắm đƣợc vấn đề này, có thể dự đoán sớm hơn về sự xuất hiện những kiểu đột biến nào đó dƣới tác dụng của những tác nhân gây đột biến (mutagen) nhất định.
Một số nghiên cứu về quá trình đột biến trong điều kiện tự nhiên và thực nghiệm cho thấy, chẳng những ở những dạng cây khác nhau có sự thay đổi về tần số xuất hiện đột biến mà ngay trong một gen cũng có sự thay đổi về khả năng biến dị với những alen khác nhau. Trên cơ sở của nhiều nghiên cứu thực nghiệm khác nhau, có thể đi đến những kết luận nhƣ sau:
1) Các loại cây khác nhau đƣợc đặc trƣng bằng tính đột biến của nó;
2) Càng gần nhau về kiểu gen, nguồn gốc phát sinh... thì có tần số và phổ đột biến càng giống nhau và ngƣợc lại. Sự phụ thuộc giữa kiểu gen và các đặc trƣng của quá trình phát sinh đột biến tuân theo qui luật về dãy biến dị tƣơng đồng của Vavilop (1920). Dựa vào quy luật này, sau khi nghiên cứu quá trinh phát sinh đột biến ở những dạng đại diện đặc trƣng cho một nhóm sinh thái này hay nhóm sinh thái khác ta có thể dự đoán đƣợc trƣớc khả năng xuất hiện những kiểu đột biến nhất định trong một quần thể có liên quan.
Tính đặc trƣng của các kiểu gen khác nhau chỉ thể hiện rõ ràng khi tiến hành với một khối lƣợng vật liệu lớn, với tác dụng của những mutagen có những liều lƣợng nhƣ nhau và trong những điều kiện sống giống nhau.
Cần chú ý là, sự biểu hiện của kiểu hình của đột biến có thể thay đổi do ảnh hƣởng của điều kiện ngoại cảnh, nhất là khí hậu.
Chọn vật liệu ban đầu để chọn giống và nghiên cứu đột biến cũng quan trọng nhƣ chọn các dạng làm bố mẹ trong chƣơng trình lai tạo. Mặc dù cho đến nay, chƣa chủ động chi phối hoàn toàn quá trình phát sinh đột biến, nhƣng việc chọn đối tƣợng phụ thuộc vào mục đích nghiên cứu hoặc chọn giống.
Khi nghiên cứu di truyền, nên chọn những giống địa phƣơng hoặc giống chọn lọc đã trải qua hàng chục năm ở cây tự thụ phấn. Khi muốn tạo ra quần thể đa dạng hơn về kiểu gen để nâng cao hiệu quả chọn lọc thì xử lí các cơ thể lai F1 hoặc ở các thế hệ tiếp theo (Đặng Hữu Lanh và cs., 1984).
7.1.2. Phƣơng pháp xử lý bằng tác nhân vật lý
Các tác nhân vật lý có khả năng gây đột biến ở cơ thể sinh vật là những dạng phóng xạ có khả năng ion hoá mạnh. Theo phƣơng thức truyền năng lƣợng, phân các dạng phóng xạ thành hai loại: 1) Phóng xạ hạt– là những dòng nguyên tử và hạt sơ cấp chuyển động với tốc độ thay đổi, đƣợc đặc trƣng bằng khối lƣợng điện tích và tốc độ, nhƣ tia α, tia β; 2) Phóng xạ điện từ – là sóng điện từ phát ra trong không gian ở dạng dao dộng điện từ và từ trƣờng, nhƣ tia Rơnghen (tia X), tia γ. Tia γ đƣợc sử dụng nhiều trong gây đột biến nhân tạo ở thực vật, nhiều giống lúa đột biến chịu hạn, chịu úng, kháng sâu bệnh, năng suất cao, chất lƣợng tốt đƣợc tạo ra nhờ xử lý đột biến bằng tia γ.
7.1.2.1. Xử lý vật liệu bằng tác nhân vật lý
Tia phóng xạ có tác dụng khác nhau đến thực vật tuỳ thuộc vào kiểu phóng xạ, liều lƣợng phóng xạ, đặc tính di truyền của giống, trạng thái sinh lý – sinh hoá của bộ phận đƣợc xử lý và một số yếu tố của môi trƣờng ngoài. Tùy theo hình thức sinh sản mà dùng các phƣơng pháp xử lý khác nhau.
Ở cây sinh sản hữu tính (cây lƣơng thực, cây rau và cây lấy dầu) xử lý phóng xạ trên hạt khô, hạt ƣớt và hạt mầm đang ở các pha khác nhau của chu kì tế bào.
Hạt khô, hạt ƣớt và hạt nảy mầm đƣợc trải thành một lớp trên trƣờng hiếu. Đảm bảo điều kiện lúc chiếu xạ cũng giống điều kiện trƣớc và sau khi phóng xạ (cho tới khi gieo hạt).
Nhiều quốc gia sử dụng trƣờng gamma hoặc ống phóng Rơnghen để xử lý ở bất kỳ thời điểm nào của cây. Đặc biệt xử lí giai đoạn tiền phôi cho tần số đột biến cao và phổ đột biến rộng.
Ở cây sinh sản bằng cơ quan sinh dƣỡng (chồi, mầm, nhánh, thân, rễ v.v…) xử lý các cơ quan nói trên với liều lƣợng nhỏ hơn khi xử lý trên hạt.
Để xử lý hạt phấn ở những cây cho nhiều phấn, thƣờng đựng phấn trong phong bì bằng giấy hoặc polyetylen (ngô, thuốc lá, hoa hƣớng dƣơng) rồi mang xử lý phóng xạ. Ở những cây cho ít hoặc khó lấy phấn, nên phóng xạ cả chùm hoa hoặc nụ hoa. Thậm chí, còn xử lý hạt phấn bằng chất đồng vị phóng xạ (P32; S35).
Bảng 7.1. Liều lƣợng xử lý đột biến phóng xạ trên một số cây trồng
TT Cây trồng Đối tượng xử lý Tác nhân Liều lượng xử lý
1 Lạc Hạt khô Tia γ 12 – 30 krad