1.4.1 Thế nào là đột biến?
Đột biến là những biến đổi di truyền, nó là hiện tượng thường xuyên gắn liền với sự sống và tiến hóa của sinh vật. Tác động của các đột biến rất đa dạng, nó có thể gây ra những biến đổi trên bất kỳ tính trạng nào với những mức độ khác nhau, từ hướng biến đổi rõ rệt, đến những sự sai lệch rất nhỏ khó nhìn thấy. Một số đột biến được biểu hiện ra kiểu hình có thể quan sát được, nhưng cũng có những đột biến chỉ ảnh
hưởng đến sức sống. Có những đột biến lặn, nhưng cũng có những đột biến trội. Ở cây trồng sự thay đổi kiểu hình do đột biến có thể biểu hiện ra ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau như phôi, hạt, cây con, cây trưởng thành (Nguyễn Phước Đằng, 2010).
Theo Vũ Đình Hịa và ctv., (2005) cho rằng đột biến ở thực vật là những thay đổi di truyền đột ngột xảy ra trong toàn bộ vật chất di truyền của cây. Đối với chọn tạo giống, đột biến (bao gồm đột biến gen và đột biến nhiễm sắc thể, đột biến nhân và ngoài nhân, đột biến về số lượng nhiễm sắc thể) cung cấp nguồn vật liệu di truyền mang các tính trạng mới trực tiếp tạo ra giống mới.
Các kết quả nghiên cứu cho thấy tần số đột biến và đặc điểm đột biến phụ thuộc vào tác nhân gây đột biến được dùng để xử lý cũng như vào đặc điểm di truyền của giống (Nguyễn Phước Đằng, 2010).
1.4.2 Các tác nhân gây đột biến
1.4.2.1 Tác nhân lý học
Các tác nhân lý học chính được sử dụng để gây đột biến cảm ứng là các tia bức xạ, gồm hai loại: bức xạ ion hóa và khơng ion hóa.
Tia tử ngoại (UV) là bức xạ ion hóa duy nhất có khả năng gia tăng tần số đột biến vượt xa tần số tự phát. Tia tử ngoại không gây ra hiện tượng ion hóa mà chỉ kích thích hoạt tính của phân tử. Tia tử ngoại được sử dụng có kết quả khi xử lý đột biến hạt phấn và vi sinh vật.
Các bức xạ ion hóa kiềm hãm sự phân chia tế bào và sự tổng hợp axit nucleic, gây hiện tượng đứt thể nhiễm sắc, gây ra những biến đổi bên trong gen ở mức phân tử, cũng như tạo ra các sai lệch trong sự phân bào nguyên nhiễm và giảm nhiễm. Tùy loại cây trồng và bộ phận dùng để xử lý là phấn hoa, hạt giống, mầm chồi,... mà người ta dùng những liều lượng chiếu xạ khác nhau. Trong một giới hạn nhất định, đối với từng đối tượng xử lý, tần số đột biến tăng theo mức của liều lượng chiếu xạ (Nguyễn Phước Đằng, 2010).
1.4.2.2 Tác nhân hóa học
Theo Nguyễn Phước Đằng (2010) cho rằng, cách phát sinh các đột biến do hóa chất gây ra, về căn bản khơng khác gì với đột biến cảm ứng do các tác nhân lý học gây
ra. Để có thể gây được đột biến các hóa chất cần có khả năng thẩm thấm cao qua màng tế bào và màng nhân, đồng thời có khả năng thay đổi tính trạng lý hóa của nhiễm sắc thể. Các hóa chất gây đột biến quan trọng là những chất có tần số gây đột biến cao. Một số chất hóa học thường được sử dụng để gây đột biến hiện nay là 2,4- Dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D), Ethyl methanesulfonate (EMS), Ethyeneimine (EI), Diethyl sulfate (DES), Dimethylsulfate (DMS), Nitrosoethylurea (NEU).
1.4.3 Ưu điểm khi chọn giống lúa bằng phương pháp đột biến
Theo Lê Xuân Thám (2002), phương pháp chọn giống lúa bằng đột biến có một số ưu điểm sau:
- Đơn giản, dễ thực hiện.
- Hiệu quả cao.
- Cải thiện được năng suất, phẩm chất và tính chống chịu.
- Tạo vật liệu giúp tìm hiểu cấu trúc và chức năng của gen.
Theo IAEA (1971), trích dẫn bởi Nguyễn Ngọc Đệ (2008), cho rằng phương pháp đột biến có từ 3 ưu điểm:
- Nó có thể cải tiến một đặc trưng nào đó của giống mà khơng làm ảnh hưởng đáng kể đến toàn bộ sinh trưởng của nó và thời gian cần thiết cho những cải tiến như vậy ngắn hơn nhiều so với trường hợp chỉ dùng phương pháp lai tạo thơng thường.
- Nó tiêu biểu cho một phương pháp độc nhất có thể thực hiện được để tạo ra một đặc tính mới mà khơng thể tìm thấy trong các quần thể lúa tự nhiên. Đây là một phương pháp dễ làm nhất và nhanh chóng nhất nếu đặc tính mong muốn nằm trong một kiểu gen khơng thích hợp.
- Nó tạo ra khả năng phá vỡ các liên kết gen chặt, tạo điều kiện chuyển vị và tái tổ hợp gen.
1.4.4 Ứng dụng kỹ thuật gây đột biến trong chọn giống cây trồng
Trong nhiều thập kỷ trở lại đây, trên thế giới, nhiều phịng thí nghiệm khác nhau của các nước đã tiến hành việc nghiên cứu đột biến thực nghiệm: nghiên cứu về cơ
chế phân tử của quá trình đột biến, cũng như việc ứng dụng nó trong cơng tác chọn giống các loại cây trồng nơng nghiệp (ngơ, lúa, lúa mì, đậu, lạc, cây cảnh...) và đã thu được nhiều kết quả to lớn (Nguyễn Hữu Đống và ctv., 1997).
Ở nước ta, cơng tác chọn tạo giống bằng ứng dụng hóa chất và tia phóng xạ gây đột biến đã được thực hiện của những năm đầu của thập kỷ 60 do tiến sĩ Phan Phái, với sự thành công là giống DT1. Từ đó những kỹ thuật gây đột biến bằng ứng dụng kỹ thuật nguyên tử đã được sử dụng ở các liều lượng khác nhau vào các bộ phận thực vật khác nhau hoặc các thời điểm khác nhau đã chọn ra những giống cây lương thực có giá trị trong sản xuất lương thực trong hơn ba thập kỷ qua (Phạm Văn Ro, 2001).
Theo tổ chức Nguyên tử và năng lượng Thế giới (IAEA, trích dẫn bởi Nguyễn Ngọc Đệ, 2008) thì đến năm 1991 đã có 278 giống lúa chọn tạo bằng phương pháp đột biến được đưa vào sản xuất. Ở Việt Nam, cũng đã có một số giống lúa thành cơng đã được trồng đại trà đặc biệt ở miền Bắc Việt Nam như VN10, DT10, DT11, A20, Xuân số 4, Xuân số 5,…