Khoá luận tốt nghiệp Bùi Thị Thu Trang
Mở đầu
Nhiễm sắc thể là cơ sở vật chất di truyền ở cấp độ tế bào. Các quá trình
nguyên phân, giảm phân và thụ tinh chính là cơ chế di truyền ở cấp độ tế bào. nếu
các rối loạn xảy ra trong quá trình phân bào (nguyên phân, giảm phân) sẽ dẫn đến
hiện tợng bộ NST đợc nhân đôi nhng không phân ly và không tạo nên các tế bào con
mà tạo nên các tế bào đa bội hoặc các thể nhiễm sắc phân ly không đồng đều tạo
nên các tế bào lệch bội.
Trong thực tiễn sản xuất, ứng dụng hiện tợng đột biến số lợng NST ngời ta đã
tạo ra đợc các loại cây trồng có kích thớc và sức sống cao hơn các cây lỡng bội (2n).
Ngô tứ bội (4n) khoẻ hơn hẳn ngô lỡng bội (2n) và hàm lợng vitamin tăng thêm
20%. Da hấu tứ bội có 44 nhiễm sắc thể, quả to cũng đợc đa vào sản xuất. Da hấu
tam bội đợc xem nh không hạt. Ngoài ra còn củ cải đờng tam bội, tứ bội
Trong tự nhiên hiện tợng đột biến số lợng NST cũng xảy ra khá phổ biến,
khoảng một nửa số lợng các chi thực vật mang bộ NST dạng đa bội [10]. Chuối, dứa
tam bội đợc trồng rộng rãi trong sản xuất. Chi Cúc có rất nhiều dạng bội NST
2n=18, 36, 54, 72 và 90. Trong chi Solanum gồm khoai tây, cà, ớt có bộ NST 2n=
24, 36, 48 [17]
Theo nhiều nghiên cứu thì họ Ráy xuất hiện khá nhiều dạng bội NST, trong
đó chi Ráy có cả 3 dạng bội là lỡng bội (2n=28), tam bội (2n=3x=42) và tứ bội
(2n=4x=56). Chi Khoai môn đã phát hiện ra 2 dạng bội là lỡng bội (2n=2x=28) và
tam bội (2n=3x=42). Mặt khác cũng theo nhiều nghiên cứu thấy rằng bộ NST của
một số loài trong chi Ráy có kích thớc lớn hơn so với nhiều loài thực vật khác,
chúng có thể quan sát đợc dới kính hiển vi thông thờng. ở Việt Nam các cây họ Ráy
chiếm tỉ lệ tơng đối lớn về thành phần loài và khu vực phân bố. Hiện đã có một số
công trình nghiên cứu về bộ NST của một số loài trong họ Ráy nhng số lợng cha
nhiều và cha thể cung cấp tiêu bản đột biến NST cho các trờng phổ thông để minh
hoạ cho các bài giảng Sinh học, mà phần lớn các tiêu bản NST phải nhập từ nớc
ngoài với giá khá đắt, đặc biệt tiêu bản về đột biến NST thì hầu nh không có. Do đó,
để góp phần minh họa sinh động cho các bài giảng Sinh học ở phổ thông, để các em
học sinh có thể quan sát bộ NST (đặc biệt bộ NST đa bội) của loài trên kính hiển vi

Schwann (1810-1882) đã mở rộng và bổ sung cho luận điểm của Schleiden. Ông đã
đa ra một kết luận tổng quát là thực vật và động vật đều có qui luật chung nhất là
đều có cấu tạo tế bào. Nh vậy, Schleiden và Schwann đã đề xuất học thuyết tế bào và
khai sinh ra tế bào học [10].
Năm 1831 nhà thực vật học Xcôtlan Robert Brawn (1773-1852) lần đầu tiên
phát hiện ra nhân tế bào và phát biểu Nhân tế bào là thể tất yếu đối với từng tế bào
và 7 năm sau Schleiden trong học thuyết tế bào chứng minh rằng nhân đóng vai trò
rất quan trọng trong sự sinh sản [1].
Năm 1856 Mirchow đã từng đề xuất tế bào chỉ đợc sinh ra từ tế bào có trớc
[10].
Năm 1869 lần đầu tiên nhà sinh vật học ngời Thụy Sỹ F. Misher đã phát hiện
ra axit nucleic trong nhân tế bào.
Mãi đến những năm cuối 80 của thế kỉ XIX nhờ công trình nghiên cứu
của A. Chneider ngời đầu tiên phát hiện ra hiện tợng phân bào vào năm 1873.
Về sau, Valter Flemming (1843-1905) bằng phơng pháp định hình và nhuộm màu
tế bào động vật ông đã phát hiện ra những hạt rất nhỏ bé bắt màu, phân bố rải rác
trong nhân tế bào và đặt tên là hạt nhiễm sắc. Khi nghiên cứu mô thực vật đang sinh
trởng, ông đã quan sát đựơc các giai đoạn của sự phân bào và sự hình thành các thể
hình sợi nhuộm màu mà về sau W. Waldeyer gọi là thể nhiễm sắc vào năm 1888.
3
Khoá luận tốt nghiệp Bùi Thị Thu Trang
Quá trình phân bào có sợi đợc Flemming gọi là phân bào có tơ. Năm 1882 ông đã
công bố các nghiên cứu về quá trình phân bào và tập tính của thể nhiễm sắc qua
phân bào. Trong quá trình phân bào mỗi thể nhiễm sắc gồm hai sợi, về sau tách khỏi
nhau và phân về hai tế bào con. [1, 6, 10]
Năm 1875, O. Hertwig đã kết luận ở thực vật cũng nh động vật quá trình thụ
tinh là sự kết hợp của giao tử bố và mẹ.
Năm 1887, nhà tế bào học ngời Bỉ Eduard Van Beneden (1846-1910) quan
sát thấy trong tế bào các thể nhiễm sắc tồn tại thành từng cặp đợc gọi là cặp tơng
đồng (2n) và các sinh vật khác nhau có số lợng thể nhiễm sắc khác nhau và là cố

đực đặc biệt lùn, chân ngắn. Ông đã cho con cừu đực này lai với 15 con cừu cái và
đã thu đợc hai con lùn, chân ngắn và khi cho các con lùn, chân ngắn lai với nhau
ông thu đợc dòng cừu lùn, chân ngắn.
Năm 1900, nhà thực vật học ngời Hà Lan Hugo de Vries (1848-1935) một
trong ba nhà khoa học tái phát hiện ra qui luật Mendel, khi nghiên cứu trên thực vật
đã quan sát thấy những biến đổi mà ông cho là đột biến. Sau này các nhà di truyền
học phát hiện ra đột biến mà Vries quan sát thấy ở cây Oenothera thực ra không
phải là đột biến gen mà là đột biến thể nhiễm sắc.
Trong những năm 30 và 40 nhờ hoàn thiện kĩ thuật hiển vi và kĩ thuật nhuộm
màu các nhà di truyền tế bào đã thành lập đợc kiểu nhân của nhiều loài thực vật và
động vật kể cả con ngời và đã phát hiện ra các đột biến thể nhiễm sắc về cấu trúc và
số lợng. Đột biến thể nhiễm sắc về cấu trúc và số lợng là nguyên liệu của chọn lọc
tự nhiên. Đột biến đa bội thể là hớng tiến hoá của thực vật. Ngày nay ngời ta đã
đánh giá có gần 1/2 số loài thực vật là đa bội. Lý thuyết về đột biến không chỉ có tác
dụng thúc đẩy nghiên cứu bản chất của gen và của hiện tợng di truyền mà còn đóng
góp cho các nghiên cứu về cơ chế tiến hoá thời hậu Darwin. Các nhà di truyền học
đã đi đến kết luận quan trọng: đột biến là nguyên liệu của chọn lọc tự nhiên và của
tiến hoá. Đột biến không mang tính định hớng và chỉ mang tính định hớng khi đợc
chọn lọc bởi nhân tố của điều kiện môi trờng. [10]
1.2. Đại cơng về nhiễm sắc thể và đột biến nhiễm sắc thể
1.2.1. Đại cơng về nhiễm sắc thể
1.2.1.1. Hình dạng, kích thớc và số lợng nhiễm sắc thể
5
Khoá luận tốt nghiệp Bùi Thị Thu Trang
Nhiễm sắc thể là những cấu trúc nằm trong nhân tế bào có khả năng bắt
màu đặc trng bằng thuốc nhuộm kiềm tính và có thể quan sát dới kính hiển vi thờng.
Hình thái nhiễm sắc thể nhìn rõ nhất ở kì giữa và những giai đoạn sớm của kì
sau nguyên phân khi mà NST đã rút ngắn và phân bố trên mặt phẳng xích đạo.
ở kì giữa của quá trình nguyên phân, NST có hình dạng và kích thớc đặc tr-
ng, thờng hình chấm hoặc hình que, có kích thớc khoảng 0,2- 3àm đờng kính và

,
H
2
A, H
2
B, H
3
, H
4
và protein axit tạo nên các nucleosome. Mỗi nucleosome do phân
tử ADN cuộn xoắn 1,75 vòng quanh 8 phân tử histon, mỗi vòng xoắn ADN gồm 80
cặp nucleotit. Các nucleosome liên kết gấp khúc nhờ histon H
1
để tạo thành sợi
nhiễm sắc có kích thớc 30 nm quan sát thấy dới kính hiển vi điện tử trong kì trung
gian. Các sợi nhiễm sắc xoắn gấp khúc khi đạt cực đại tạo thành các chromatit có đ-
ờng kính 700 nm. Một NST điển hình bao gồm hai chromatit có đờng kính khoảng
1400- 500 nm . Một số loài có NST rất lớn, đờng kính có thể tới 6000 nm. (Hình 1).
7
Kho¸ luËn tèt nghiÖp Bïi ThÞ Thu Trang
H×nh 1: CÊu tróc nhiÔm s¾c thÓ
8
Khoá luận tốt nghiệp Bùi Thị Thu Trang
1.2.2. Đột biến nhiễm sắc thể
Đột biến NST bao gồm đột biến cấu trúc và đột biến số lợng NST.
Đột biến cấu trúc NST thể hiện ở các dạng: mất đoạn, lặp đoạn, đảo đoạn và
chuyển đoạn đều có thể quan sát thấy ở tế bào soma trong quá trình phát triển và
biệt hoá chúng.
Đột biến số lợng NST của các tế bào soma xảy ra trong các tế bào, mô hoặc
cơ quan khác nhau hoặc ở toàn bộ cơ thể dới ảnh hởng của các tác nhân gây đột biến

Họ Ráy (Araceae) đợc mô tả lần đầu tiên vào năm 1789 bởi nhà thực vật ngời
Pháp A. de Jussieu. Nhng mãi đến năm 1860, H. Schott, ngời áo mới chính thức đa
ra hệ thống phân loại học các cây họ Ráy và ông đợc xem là ngời đặt nền móng đầu
tiên cho phân loại họ Ráy. [32]
Năm 1920, Engler đã đa ra một hệ thống phân loại khác đợc coi là ít nhân tạo
hơn. Ông không chỉ dựa trên cấu trúc bông mo mà trên cả các hình thái giải phẫu
của cơ quan sinh dỡng. [27]
Năm 1970, Hotta đã đa ra một hệ thống phân loại họ Ráy ở vùng Đông Nam
á và Malaysia dựa trên các đặc điểm hình thái hoa, cơ quan sinh dỡng và sinh thái
học [29].
Grayum (1987) dựa trên nhiều số liệu nghiên cứu mới về tế bào học, sinh thái
học, giải phẫu hình thái đã xây dựng một hệ thống phân loại họ Ráy có khác chút ít
so với các hệ thống phân loại trớc đây [25]. Ngoài ra còn nhiều hệ thống phân loại
khác nh hệ thống phân loại của Bogner (Đức) và Nicolson (1991), Boyce (1995) [8]

Theo Willis (1966) chi Ráy (Alocasia) có khoảng 60-70 loài phân bố rộng rãi
ở nhiều nơi trên thế giới. Nguồn gốc của hầu hết các loài Alocasia vẫn cha biết
chính xác nhng quan sát thấy nhiều ở ấn Độ đến Sirilanca, khắp Đông Nam Châu á
và Thái Bình Dơng. [8]
Phân tích di truyền tế bào cây họ Ráy nói chung và các loài trong chi
Alocasia và chi Colocasia nói riêng đã đợc tiến hành khá nhiều. Tính đến những
năm đầu thập kỉ 90 của thế kỉ 20 đã có 700 loài đợc quan sát số lợng NST. [8]
Số lợng NST cơ bản đợc Vignolus (1939) báo cáo đối với chi Ráy (Alocasia)
là n=13. Tuy nhiên các công trình nghiên cứu gần đây đã thống nhất rằng số lợng
NST cơ bản ở chi Alocasia là n=14. [31, 32]
Năm 1974, Bhattacharya đã báo cáo số lợng NST của 15 loài trong chi
Alocasia G. Don. Sự đa hình về mức bội NST cũng đã đợc phát hiện là 2n=28, 42 và
56 [26].
Số lợng NST cơ bản đối với chi Colocasia đợc báo cáo là n=14. Hai dạng bội
NST đã đợc phát hiện là dạng lỡng bội (2n=2x=28) và dạng tam bội (2n=3x=42). Cả

loài đợc mô tả là A. macrorrhiza và A. odora C. Koch. Theo mô tả của ông, loài
A. odora C. Koch có tên gọi là Mùng thơm hay Bạc hà có đặc điểm: lá xanh tơi,
phấn trăng trắng, phiến hình lọng, tai tròn, trồng lấy lá và cuống lá để nấu ăn
[12, 13]. Tơng tự, 2 loài trong chi Khoai môn đợc mô tả là C. esculenta (cây
Môn nớc) và C. gigantea (Khoai môn to). Tuy nhiên các mô tả của Phạm Hoàng Hộ
đối với loài C. gigantea cũng cha phù hợp với thực tế. Gần đây, Nguyễn Xuân Viết
11
Khoá luận tốt nghiệp Bùi Thị Thu Trang
đã có những mô tả bổ sung và định rõ tên khoa học của loài Dọc mùng hay Mùng
thơm là C. gigantea [Tạp chí Khoa học tự nhiên, Trờng ĐHSP Hà Nội. Số 1-2003].
Trong cuốn sách nhiều tác giả: Cây cỏ thờng thấy ở Việt Nam do Lê Khả
Kế chủ biên, đã mô tả 18 chi và 40 loài Ráy phổ biến ở Việt Nam, đồng thời cũng
nêu lên công dụng của một số loài và nơi sống của chúng [16]. Nhìn chung các loài
trong hai chi Alocasia và Colocasia do Lê Khả Kế mô tả là khác nhiều so với mô tả
của Phạm Hoàng Hộ (1993).
Ngoài ra các cây họ Ráy còn đợc đề cập trong các công trình ngiên cứu của
Nguyễn Bá (1974) [2], Đỗ Tất Lợi (1995) [20], Võ Văn Chi và Dơng Đức Tiến
(1978) [4]
Mới đây nhất, tại Hội nghị Những vấn đề nghiên cứu cơ bản trong khoa học
sự sống đã có rất nhiều báo cáo về các công trình nghiên cứu trên đối tợng chi Ráy.
Nguyễn Văn D và Nguyễn Xuân Viết đã công bố bổ sung một loài mới
Colocasia lihengae đợc phát hiện tại vờn Quốc gia Ba Vì - Hà Tây cho hệ thực vật
Việt Nam. Qua phân tích hình thái học và điện di izozym, các tác giả đã phán đoán
rằng đây có thể là một loài lai tự nhiên. [7]
Nguyễn Xuân Viết cũng đã nghiên cứu bộ NST và đặc điểm kiểu nhân của
loài Ráy A. odora C. Koch ở Việt Nam. Trong công trình nghiên cứu của mình, ông
đã quan sát thấy tất cả các dạng bội NST (2n=28, 42 và 56) đợc báo cáo ở loài
A. odora của các tác giả trên thế giới đều đã đợc phát hiện trong các cây Ráy A.
odora ở Việt Nam. Ông cũng đã phân tích mối quan hệ giữa các dạng bội NST
này. [22]

Alocasia indica (8 mẫu cây) và Alocasia odora (11 mẫu cây). Chi Khoai môn có 1
loài là Colocasia esculenta (23 mẫu cây).
Các mẫu cây đợc thu thập tại một số địa phơng nh: Hà Đông (Hà Tây), Ao
Vua (Hà Tây) và Ninh Bình. Sau đó đợc trồng tại phòng thí nghiệm Bộ môn Di
truyền- Khoa Sinh học - ĐH KHTN - ĐHQGHN để phân tích bộ nhiễm sắc thể ở kì
giữa của các tế bào đỉnh sinh trởng của rễ.
2.2. Phơng pháp nghiên cứu
2.2.1 Phơng pháp mô tả hình thái
Hình thái đợc mô tả theo hớng dẫn mô tả của Phạm Hoàng Hộ, kết hợp với
các tài liệu mô tả của các tác giả trớc đó.
Định tên loài cho các mẫy cây thu thập đợc dựa trên các đặc điểm hình thái
thực vật học cùng với tra cứu tài liệu chuyên khảo của Engker (1920), Hotta (1970)
và có tham khảo mô tả của Phạm Hoàng Hộ.
2.2.2. Phơng pháp nghiên cứu nhiễm sắc thể
2.2.2.1. Xử lí mẫu rễ
Các mẫu cây sau khi thu thập về đợc cắt bỏ hết rễ, lá và trồng trong cát ẩm.
Khi rễ dài khoảng 1-2 cm thì có thể tiến hành thu rễ. Các mẫu rễ đợc lấy vào các
thời điểm khác nhau trong ngày và các ngày khác nhau. Trên cơ sở đó chúng tôi đã
xác định đợc thời điểm lấy mẫu thích hợp là vào buổi sáng từ 7-8 giờ khi nhiệt độ từ
20-30
0
C.
Sau khi thu rễ thì xử lí bằng cách ngâm rễ trong dung dịch colchicine 0,02%
trong 2 giờ ở nhiệt độ phòng. Tiếp đó rửa rễ bằng nớc cất và chuyển sang dung dịch
nhợc trơng Natri citrat 0,45% trong thời gian 15-30 phút.
2.2.2.2. Cố định rễ
Rễ lấy ra khỏi dung dịch Natri citrat 0,45% đợc rửa nhanh bằng nớc cất và
thấm khô, sau đó đa vào dung dịch cố định Carnua cải tiến (3 cồn: 1 axit acetic).
Thời gian cố định từ 6-12 giờ.
14

2.2.3. Phơng pháp xây dựng kiểu nhân
2.2.3.1. Đo nhiễm sắc thể
Các nhiễm sắc thể đợc đo trực tiếp bằng compa kĩ thuật trên các ảnh chụp
nhiễm sắc thể đã phóng đại. Tiến hành đo các chỉ số chiều dài cánh dài (q), cánh
ngắn (p) và thể kèm.
15
Khoá luận tốt nghiệp Bùi Thị Thu Trang
2.2.3.2. Công thức kiểu nhân
Công thức kiểu nhân của loài đợc xác định dựa vào vị trí tâm động của nhiễm
sắc thể.
Vị trí tâm động của nhiễm sắc thể (r) đợc xác định theo Levan (1964), đợc
biểu thị bằng tỉ số giữa chiều dài cánh dài so với chiều dài cánh ngắn.
Dựa vào vị trí tâm động, ngời ta phân loại nhiễm sắc thể nh sau:
Vị trí tâm động Tỉ lệ cánh (r) Phân loại nhiễm sắc thể
Vùng chính giữa
Vùng giữa
Vùng gần giữa
Vùng gần tận
Vùng tận
1
1,1 1,7
1,7 3
3,1 7
> 7
M: Tâm cân
m: Tâm cân
Sm: Tâm lệch giữa
St: Tâm lệch mút
T: Tâm mút
Công thức kiểu nhân cho thấy trong 2n NST số lợng mỗi loại nhiễm sắc thể