Chương 4 LAI TẠO GIỐNG CÂY TRỒNG
6.2. SỬDỤNG ĐA BỘI TRONG CHỌN GIỐNG
6.2.4.3. Các tác nhân và kỹ thuật gây đa bội
a. Tác nhân vật lý: Ôn độ thay đổi đột ngột, sức ly tâm, các chấn thương cơ giới, các tia phóng xạ.
b. Các tác nhân hóa học: Chlorid hydrad sanquinarin, hyprid, indol acetic acid, acenaphthene, 8 - hydroxoquinoline, ocid nitrogen, colchicine.
c. Kỹ thuật gây đa bội
Phương pháp gây chấn thương: Là tác động làm tổn thương trên cây
(cành), để từ đó hình thành mơ sẹo, từ mơ sẹo sinh ra mầm bất định về sau tạo thành cành đa bội thể.
Phương pháp này đơn giản, dễ làm, ít tốn kém, cho hiệu quả tốt với các cây như mía, bắp cải, cà chua, cà rốt, nho khi cắt ngọn, cắt cành và ghép. Tỷ lệ thành công với cà chua đến 10 – 36%, các cây khác 1 – 2%.
Ví dụ: Đối với cà chua lúc cây mọc 5 - 6 lá, cắt đầu ngọn, ở chỗ cắt sẽ hình thành mơ sẹo, từ mô sẹo sinh ra mầm bất định về sau tạo thành cành đa bội thể.
- Cắt ngọn, cắt cành để chỗ cắt hình thành mơ sẹo. Tế bào chất ở các tế bào mô sẹo phân chia chậm hơn nhân nên tạo thành tế bào 2 nhân sinh ra mầm bất định và thành cành đa bội. Ở mía, việc cắt ngang thân sẽ xúc tiến sự phân bào, tế bào sinh ra nhiều nhân và hình thành cây đa bội.
- Ghép cà chua lên khoai tây, chỗ tiếp xúc sẽ hình thành mầm đa bội (Winkler).
Chú ý: Sau khi cắt ngọn phải cắt bỏ cành nách nhiều lần để tập trung dinh dưỡng cho mầm bất định. Đối với mía, vào thời kỳ cây con, cắt ngang thân sẽ xúc tiến sự phân bào, làm tế bào sinh ra nhiều nhân.
Phương pháp này đơn giản, dễ làm, ít tốn kém nhưng chỉ có hiệu quả cho một số cây.
+ Phương pháp thay đổi nhiệt độ: Trong tự nhiên, sự hình thành các loại
hình đa bội thể chủ yếu do nhiệt độ thay đổi đột ngột.
Lúa: cho hạt nẩy mầm 22 giờ, xử lý 50oC (25 - 30') hoặc lúc lúa hình thành tế bào mẹ hạt phấn xử lý nhiệt ở 43oC tạo được cây đa bội.
Bắp: Lúc hình thành tế bào sinh dục, xử lý 40oC trong một ngày đêm sẽ tạo hạt phấn 2n hoặc đa bội.
Lúa mì: Bình thường để ở 25oC trong 20 giờ lúc hợp tử phân chia tăng nhiệt độ đến 43oC (20 - 30'), giảm xuống 25oC sẽ tạo được đa bội.
Hiệu quả của phương pháp xử lý nhiệt độ không cao.
+ Phương pháp Colchicine (C22H25NO6): Là dùng chất Colchicine với nồng độ và thời gian thích hợp để tạo đa bội. Hiện nay được áp dụng rộng rãi và cho hiệu quả cao. Chú ý nồng độ, thời gian và kỹ thuật xử lý.
Nồng độ tốt nhất: 0,1% - 0,2%. Thời gian xử lý: 4 - 10 ngày Kỹ thuật xử lý:
- Ngâm hạt giống vào dung dịch Colchicine có nồng độ và thời gian xử lý thích hợp. (ví dụ: lúa ngâm trong dung dịch Colchicine 0,2% trong 48 giờ, rửa sạch, đem gieo).
Xử lý tế bào rễ hành trong 7 - 30 phút thì một số tế bào 2n thành 4n, trong 1 - 2 giờ thì có nhiều tế bào 4n và xuất hiện 8n, trong 72 giờ thì số nhiễm sắc thể lên tới 32n.
Nhiệt độ xử lý cao, quá trình hình thành thể đa bội nhanh, nếu nhiệt độ thấp phải tăng nồng độ colchicine. Với hành nhiệt độ > 100C mới tạo được đa bội, thích hợp nhất là 20 – 300C.
- Xử lý vào điểm sinh trưởng của mầm hay cây con.
Để xác định kết quả, cần kiểm tra trực tiếp số lượng nhiễm sắc thể của tế bào hoặc kiểm tra đặc điểm hình thái: Thân, lá, hoa, quả, khí khổng, hạt phấn.
Khắc phục hiện tượng bất dục của cây đa bội:
- Lai giống rồi gây đa bội hoặc gây đa bội rồi lai giống; Để những cây đa bội 3n, 5n, 7n, … bất dục thành những dạng hữu dục, trớc hết lai giữa các cây đa bội thuần sẽ đợc F1 bất dục sau đó gây đa bội F1.
Ví dụ: LồI lúa A (2n) x LoàI lúa B (4n)
F1 (3n) bất dục
dục.
Hoặc xử lý lồi A (2n) → 4n, sau đó lai với lồi B (4n) thành F1 (4n) hữu - Tuyển lựa và bồi dỡng cây đa bội trong điều kiện tốt:
Biện pháp này có hiệu quả cho các cây giao phấn như kiều mạch (số hạt/cây có thể tăng gấp 7 lần so với cha tuyển lựa, năng suất tăng 37%), đại mạch (có thể đạt 90% so với nhị bội), lúa tứ bội (80%), cây lanh (kết hạt tương đương nhị bội sau 5 - 6 lần chọn), nhưng khơng có hiệu quả cho cây đa bội tự thụ phấn.
- Hồi giao: Lai lại với bố mẹ có nhiễm sắc thể giống cây đa bội.
- Giới hạn số lượng nhiễm sắc thể: Đối với từng loại cây trồng dạng đa bội chỉ cho năng suất cao, chất lượng tốt ở những giới hạn nhiễm sắc thể tối ưu nên phải làm thí nghiệm.
Một số thành tựu:
- Củ cải đường tam bội (Sugar beet); Dạng tứ bội 4n có năng suất củ và đường < dạng nhị bội 2n; Dạng tam bội có củ và đường > dạng 2n.
- Da hấu tam bội khơng hạt (Seedless watermelon); Dạng tứ bội 4n có số hạt < dạng nhị bội 2n, nhưng dạng tam bội 3n khơng hạt lại có thể sản xuất được hạt bằng cách lai 4n x 2n x 3n. Tức là, dùng colchicine đa bội 2n thành 4n (nhận biết qua hạt phấn và khí khổng), sau đó đem trồng xen cây 4n và 2n để lấy hạt 3n.
- Nho tứ bội: Nho 4n đợc tạo ra bằng xử lý colchicine giống 2n có quả to, nhiều thịt, ít hạt và ăn ngon nhng năng suất thấp hơn giống nhị bội.
6.3. TẠO GIỐNG CHUYỂN GEN BẰNG KỸ THUẬT DI TRUYỀN 6.3.1. Khái niệm kỹ thuật di truyền