TÁC ĐỘNG TIA gama (NGUỒN Co60) LÊN CẤU TRÚC NHIỄM SẮC THỂ TRONG QUÁ TRÌNH NGUYÊN PHÂN Ở RỄ LÚA Nguyễn Như Toản ĐHSP Hà nội Hoàng Quang Minh Viện Di Truyền Nông nghiệp I - ĐẶT VẤN ĐỀ Tính tiềm tàng tổn thương sơ cấp tác nhân vật lý, hoá học tạo ra, giai đoạn phát sinh đột biến cấu trúc, đột biến thực nghiệm điều chỉnh việc hình thành cấu trúc thể nhiễm sắc số lượng chất lượng chúng Việc xác định chất phân tử tổn thương nhiễm sắc thể (NST) trình chuyển chúng thành đột biến thực vấn đề quan trọng lý thuyết đột biến Các cơng trình nghiên cứu trước chứng minh rằng, trạng thái máy nhân tế bào thời điểm tác dụng đột biến yếu tố xác định tính chất biến đổi tiềm khả chuyển thành biến đổi thực Để đánh giá mức khả làm biến đổi cấu trúc máy di truyền tác nhân gây đột biến, tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng tia  (nguồn Co60) lên cấu trúc nhiễm sắc thể (NST) giống lúa trình nguyên phân rễ Trên sở cho phép tìm hiểu quy luật phát sinh đột biến chất di truyền đột biến đó, tạo tiền đề cho việc sử dụng đột biến có lợi cơng tác chọn giống cách hiệu II – VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Để xác định biến đổi cấu trúc nhiễm sắc thể rễ giống lúa trình nguyên phân (nghiên cứu tế bào học), tiến hành bước sau: Từ giống lúa (IR-64, Bắc Thơm 7, Khang Dân 18 A20) chọn 16 mẫu mẫu 500 hạt (4 lần nhắc lại), đem ngâm vào nước ấm (khoảng 40oC) 20 vớt rửa để đưa vào chiếu xạ Quá trình chiếu xạ tia  (nguồn Co60) lên hạt lúa trạng thái ướt tiến hành Trung tâm chiếu xạ Quốc gia Cầu Diễn ba liều lượng 15; 20; 25 krad Các mẫu xử lý đưa xấp nước ủ để hạt lúa nảy mầm Sau nẩy mầm, tiếp tục cho rễ mọc đến độ dài (0,8-1,2 cm), cắt lấy đầu phần rễ non để nghiên cứu Cố định mẫu vật: rửa rễ từ 1-2 giờ, cắt phần chóp rễ cố định dung dịch Carnoy vịng 24 Sau rửa cồn 750 cho vào dung dịch HCl-1N đun (50-60oC) lửa đèn cồn khoảng phút Nhuộm tiêu dung dịch Axeton-cacmin 3% (theo N.V.Favsski) Quan sát nhiễm sắc thể kỳ kỳ sau nguyên phân kính hiển vi điện tử KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Kết nghiên cứu chúng tơi mức độ sai hình nhiễm sắc thể (NST) qúa trình nguyên nhiễm tế bào rễ lúa bảng cho thấy: tác dụng tia  (nguồn Co60), kỳ sau (Anphaza) số tế bào nghiên cứu (tế bào xoma 2n = 24) thấy xuất dạng sai hình NST Ở giống IR-64, sử lý chiếu xạ với ba liều lượng tăng dần, từ 15-20-25 krad, cho tần số biến đổi sai hình NST tăng từ (5,8 ± 0,96)% đến (6,9 ± 0,96)% Trong số 809 mẫu quan sát liều lượng 15 krad thu tổng số 47 biến đổi đó: 10 cầu đơn; cầu kép; (cầu+đoạn); 27 đoạn tỷ lệ cầu/đoạn 1:1,57 Tiếp theo, với liều lượng 20 krad tần số biến đổi 6,4 ± 0,81%; 822 mẫu quan sát có 53 biến đổi cầu đơn: 8; cầu kép: 5; (cầu+đoạn): 12; đứt đoạn: 29 tỷ lệ cầu/đoạn 1: 1,64 Ở liều lượng 25 krad số biến đổi cao (6,9 ± 0,69)%; 783 mẫu quan sát có tới 54 biến đổi với dạng: cầu đơn: 7; cầu kép: 7; (cầu+đoạn): 15; đoạn: 34 tỷ lệ cầu/đoạn thấp 1: 1,69 Như xử lý chiếu xạ cho giống IR-64 với ba liều tăng dần từ 15-25 krad, tần số sai hình NST tăng dần theo tỷ lệ thuận với liều lượng chiếu xạ Giống Bắc Thơm xử lý chiếu xạ ba liều lượng (15 krad; 20 krad; 25 krad) cho số sai khác địnhvề kết thu so với giống lúa IR64 Khi xử lý liều lượng 15 krad với 825 mẫu quan sát thu tần số sai hình NST cao (6,42 ± 056)%, có 53 biến đổi gồm 11 cầu đơn; cầu kép; 15 (cầu+đoạn) 27 dạng đứt đoạn Trong với liều lượng chiếu xạ 20 krad, tần số sai hình NST giảm cịn (5,98 ± 0,68)% Trong 813 mẫu có 48 biến đổi (9 cầu đơn; cầu kép; 13 cầu+đoạn 28 đứt đoạn) Còn liều lượng 25 krad tần số biến đổi sai hình NST thấp (5,91 ± 0,65)%, 795 mẫu quan sát thu 47 biến đổi: dạng cầu đơn; dạng cầu kép; 14 dạng (cầu + đoạn) 31 dạng đứt đoạn Cũng liều lượng tần số biến dị sai hình thấp tỷ lệ cầu đoan lại thu cao (1:1,55) sau giảm dần xuống (1:1,41), (20 krad) nhỏ (1:1,35), (15 krad) Bảng 1: Sai hình nhiễm sắc thể trình nguyên nhiễm tế bào rễ lúa chiếu xạ tia  Đối với giống Khang Dân 18 xử lý chiếu xạ với liều lượng tăng dần cho tần số sai hình NST tăng theo Ở liều lượng 15 krad quan sát 856 mẫu thí nghiệm chúng tơi thu tần số sai hình NST (4,56 ± 0,67)%, với tổng số 39 biến đổi gồm cầu đơn; cầu kép; 13 cầu+đoạn 25 dạng đứt đoạn Tần số sai hình NST tăng lên liều lượng 20 krad (5,36 ± 081)% Khi nghiên cứu 783 mẫu thu 42 biến đổi: 10 cầu đơn; cầu kép; 10 cầu+đoạn 31 dạng đứt đoạn Tần số sai hình NST tăng cao liều lượng 25 krad đạt (5,85 ± 0,82)% Trong số 752 mẫu quan sát thu 44 biến đổi, gồm cầu đơn, cầu kép, 15 cầu+đoạn; 26 dạng đứt đoạn Nghiên cứu tỷ lệ cầu/đoạn thu tỷ lệ cầu/đoạn lớn liều lượng (25 krad) (1:1,71) giảm dần 20 krad (1:1,58) nhỏ liều lượng 15 krad (1:1,46) Qua theo dõi thấy chúng tần số sai hình NST liều lượng xử lý giống Khang Dân 18, có mối tương quan tỷ lệ thuận với Kết nghiên cứu sai hình nhiễm sắc thể giống A-20 mà thu có nhiều sai khác so với giống nghiên cứu khác như: xử lý chiếu xạ với liều lượng tăng dần tần số sai hình NST lại giảm có tỷ lệ tương quan nghịch với Khi xử lý giống A-20 với liều lượng 15 krad số 721 mẫu quan sát chúng tơi thu tần số sai hình NST cao (7,07 ± 085)%, có 51 biến đổi gồm 10 cầu đơn; cầu kép; 15 (cầu+đoạn) 26 dạng đứt đoạn Trong liều lượng chiếu xạ 20 krad, tần số sai hình NST giảm (5,91 ± 088)% Trong 727 mẫu có 43 biến đổi (7 cầu đơn; cầu kép; 12 cầu+đoạn 29 đứt đoạn) Còn liều lượng 25 krad tần số biến đổi sai hình NST thấp (583 ± 0,87)% so với đối chứng, 720 mẫu quan sát thu 42 biến đổi: dạng cầu đơn; dạng cầu kép; 15 dạng (cầu + đoạn) 32 dạng đứt đoạn Cũng liều lượng tần số biến dị sai hình thấp tỷ lệ cầu đoan lại thu cao (1:1,81) sau giảm dần xuống (1:1,78), (20 krad) nhỏ (1:1,28), (15 krad) Nghiên cứu tỷ lệ cầu/đoạn ba liều lượng giống lúa nghiên cứu thu kết gần tương ứng nhau, nằm khoảng từ 1:1,28 đến 1:1,81.Tỷ lệ cho thấy tác động tia  (nguồn Co60) gây biến đổi cấu trúc nhiễm sắc thể dạng đoạn lớn dạng cầu Tuỳ liều lượng cụ thể mà cho tần suất phổ biến đổi nhiễm sắc thể mức cao, hay thấp khác Như vậy, xử lý chiếu xạ tia  (nguồn Co60) lên giống lúa IR-64, Bắc Thơm 7, Khang Dân 18 A-20 với liều lượng khác (15 krad; 20 krad; 25 krad) thu dạng sai hình NST giống, liều lượng khác khác Kết nghiên cứu bảng cho thấy: với số mẫu quan sát cơng thức gần tương đương thì: tỷ lệ cầu/đoạn thay đổi tuỳ thuộc vào chất di truyền giống liều lượng xử lý Tuy nhiên chúng tơi có nhận xét rằng: tất cơng thức thí nghiệm, tác động tia  (nguồn Co60) lên cấu trúc nhiễm sắc thể gây lên biến đổi khác nhau, số biến đổi dạng đứt đoạn chiếm ưu so với dạng biến đổi cầu KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Tác động xạ tia  (nguồn Co60) lên hạt lúa ngâm nước sau 20 với ba liều lượng 15, 20 25 krad mạng lại hiệu ứng đột biến cao gây lên biến đổi sâu sắc cấu trúc nhiễm sắc thể Tần số phổ sai hình nhiễm sắc thể tăng dần theo tỷ lệ thuận với chiều tăng cường độ chiếu xạ Trong số biến đổi, dạng đoạn chiếm ưu so với biến đổi cầu, tỷ lệ cầu/đoạn thay đổi tuỳ thuộc vào chất di truyền giống liều lượng xử lý TÀI LIỆU THAM KHẢO Awen M.A, Cheema A.A and Taher G.R Chang T.T, Rice genetics, Third IRRI Workshop Induced mutation for genetic analysis in rice Proceedings of the Int Rice Gen Sym., IRRI May 1985.on field experiments, 1974, 1- 34 Hoàng Quang Minh Tạo lập phương pháp hoàn thiện phương pháp truyền thống chọn tạo giống lúa Oryza Sativa L Luận án tiến sĩ khoa học sinh học Matxcơva, 1996 Khuah G.H and Oka H.I, Rice gentic newsletter, Janpan Rice Genet Inform Committee, November, 1984, 16 – 31 5 Khush G.H and Toennissen, Rice biotechnology, Intenasionnal Rice Research Instituse, 1991, – 41 Plt Breeding and Genet Section FAO/IAEA, 1983 Method of induction of mutation, IAEA, Vienna, 1993 Trần Duy Quý Nghiên cứu sử dụng phát sinh đột biến thực nghiệm chọn giống lúa Oryza Sativa L Luận án tiến sĩ khoa học sinh học Matxcơva, 1992 SUMMARY Impact of  - irradiation (co60) to rise structure of chromosomal complement during process mitosis in root rice Effect g - irradiation (Co60) to rise grain of rices variety (IR-64; Bac thom 7; Khang dan 18; A-20) whith different radiation doses (15 krad; 20 krad; 25 krad) make genetic structure change of chromosomal complement during process mitosis in root cell Form aberration chromosome during varieties in different doses are very different Occurrence and spectrum chromosome aberration pursueraise directly proportional to rise of intensity of radiation During changes, section form predominate than change brigde form Study brigde – section rate in dose during study variety rices, we are effect to earn: lodge 1:1,28 – 1:1,81 This is rate to show: in experiment formula all, impact of  irradiation (Co60) to rise structure of chromosome, already to bring about different changes Those are changes during, section form predominate than change brigde form Người thẩm định nội dung khoa học: GS.TS Nguyễn Hữu Đống ... làm biến đổi cấu trúc máy di truyền tác nhân gây đột biến, tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng tia  (nguồn Co60) lên cấu trúc nhiễm sắc thể (NST) giống lúa trình nguyên phân rễ Trên sở cho phép tìm... động tia  (nguồn Co60) lên cấu trúc nhiễm sắc thể gây lên biến đổi khác nhau, số biến đổi dạng đứt đoạn chiếm ưu so với dạng biến đổi cầu KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Tác động xạ tia  (nguồn Co60) lên. .. 1:1,81.Tỷ lệ cho thấy tác động tia  (nguồn Co60) gây biến đổi cấu trúc nhiễm sắc thể dạng đoạn lớn dạng cầu Tuỳ liều lượng cụ thể mà cho tần suất phổ biến đổi nhiễm sắc thể mức cao, hay thấp khác