Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài:
Cây lúa (Oryra sativar L.) là cây cốc có vai trò cực kì quan trọng đối
với đời sống con người. Lúa gạo là nguồn lương thực được tiêu thụ nhiều nhất
trên thế giới (khoảng 65% dân số thế giới theo FAO). Việt Nam là một nước
nông nghiệp với khoảng 80% dân số làm nông nghiệp. Sau hơn 20 năm xuất
khẩu gạo Việt Nam từ nước mới xuất khẩu gạo, vươn lên trở thành nước xuất
khẩu gạo đứng thứ 2 thế giới (sau Thái Lan). Giá trị đóng góp của ngành xuất
khẩu gạo cho nền kinh tế nước ta mỗi năm không hề nhỏ. Tuy nhiên, giá trị
kinh tế của gạo Việt Nam vẫn chưa cao và chất lượng cũng chưa đáp ứng
được nhu cầu của người tiêu dùng.
Việt Nam có hai vùng sản xuất lúa chính là đồng bằng sông Hồng và
đồng bằng sông Cửu Long. Hàng năm sản lượng của cả nước ước đạt 33 – 39
triệu tấn thóc [12].
Hàng năm sản xuất lúa gạo trên thế giới liên tục tăng: 200 triệu tấn
(1960), 460 triệu tấn (1987), 560 triệu tấn (1997), 678 triệu tấn (2009) và mục
tiêu là khoảng 760 triệu tấn vào 2020, mới có thể đáp ứng đủ nhu cầu của con
người so với mức tăng dân số hiện nay [10].
Trong thế kỉ XXI nhân loại đang phát triển mạnh mẽ trong mọi lĩnh
vực, trong đó có nhiều lĩnh vực đã đạt được nhiều thành tựu to lớn. Song bên
cạnh đó còn nhiều vấn đề cần cả thế giới chung tay giải quyết như: bệnh tật,
thiên tai… Nhưng đặc biệt hơn cả là vấn đề ANLT. ANLT đang là vấn đề
“nóng” và cấp thiết cần cả thế giới giải quyết. Nguyên nhân chủ yếu là do dân
số thế giới ngày càng tăng, diện tích đất canh tác ngày càng giảm để phục vụ
cho các dự án xây dựng cơ sở hạ tầng, khu công nghiệp, khu dân cư. Ngoài ra
còn do khí hậu trái đất có những biến đổi bất lợi như: hạn hán, lũ lụt… Vì
vậy, việc chọn tạo giống lúa mới có năng suất cao, phẩm chất tốt để đảm bảo
ANLT là nhiệm vụ cấp thiết.
Lê Chí Toàn K33C - Sinh
1

60
, bao gồm:
Nếp Lang Liêu Nếp PD2
Nếp BN4 Nếp 97
Nếp N87 Nếp BM 9603
4. Thời gian và địa điểm nghiên cứu
4.1. Thời gian
Vụ xuân năm 2010 (M1) và vụ mùa năm 2010 (M2).
Lê Chí Toàn K33C - Sinh
2
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
4.2. Địa điểm
Tại khu thí nghiệm của Trung tâm hỗ trợ Nghiên cứu Khoa học &
Chuyển giao Công nghệ thuộc Xã Cao Minh – Phúc Yên – Vĩnh Phúc.
Xử lí phóng xạ hạt giống bằng tia gamma Co
60
thực hiện tại Trung tâm
chiếu xạ quốc gia, Từ Liêm – Hà Nội.
5. Nội dung nghiên cứu
- Xác định tần số và phổ đột biến hình thái, sinh trưởng và phát triển
của 6 giống lúa nếp.
- Xác định tần số và phổ đột biến của 1 số đột biến hình thái, sinh
trưởng và phát triển, đặc biệt là các đột biến có lợi cho chọn giống.
Lê Chí Toàn K33C - Sinh
3
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu chung về cây lúa
1.1.1. Nguồn gốc cây lúa
Cây lúa trồng Oryza sativa L. là loài thân thảo sống hằng năm, O.sativa

Lúa Japonica thường được trồng ở vùng ôn đới hoặc những nơi có độ
cao trên 1000 m (so với mặt nước biển). Có thân ngắn chống đổ, lá xanh đậm,
thẳng đứng. Hạt gạo thường tròn, ngắn hoặc trung bình. Dẻo khi nấu vì hàm
lượng tinh bột ít, có năng suất cao hơn lúa Indica.
Lúa Javanica được trồng phổ biến ở Indonesia, mang đặc điểm của hai
loại lúa Japonica và Indica.
1.1.3. Giá trị kinh tế của cây lúa
Lúa là một trong những cây lương thực chủ yếu của con người, có vai
trò rất quan trọng đối với con người. Theo số FAO (2005): trên thế giới có
khoảng 250 triệu người làm nghề trồng lúa, đây chính là nguồn lương thực
chính và là công việc chủ yếu của nông dân. Có khoảng 65% dân số thế giới
sử dụng lúa gạo là nguồn lương thực chủ yếu, trong đó khoảng 40% dân số
coi lúa gạo là nguồn lương thực chính và khoảng 25% dân số sử dụng lúa gạo
trong nửa khẩu phần ăn hằng ngày.
Từ khi bắt đầu xuất khẩu gạo (1989) Việt Nam đã không ngừng áp
dụng khoa học kĩ thuật vào nông nghiệp đặc biệt là trong sản xuất lúa gạo,
nhờ đó đã tạo ra nhiều giống lúa có năng suất cao, chất lượng tốt đảm bảo
được ANLT trong nước và vươn lên đứng thứ hai thế giới về xuất khẩu gạo.
Năm 2008 xuất khẩu 4.7 triệu tấn gạo, năm 2009 xuất khẩu 6.2 triệu tấn gạo,
năm 2010 xuất khẩu 6.8 triệu tấn gạo, dự kiến năm 2011 sẽ xuất khẩu khoảng
6 triệu tấn gạo [16].
Lê Chí Toàn K33C - Sinh
5
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
1.1.3.1. Sản phẩm chính của cây lúa
Sản phẩm chính của cây lúa chính là gạo được dùng để làm lương thực.
Gạo là nguồn cung cấp lương thực cho con người, ngoài thành phần chính là
tinh bột gạo còn chứa nhiều thành phần dinh dưỡng khác như protein, lipit…
Bảng. Giá trị dinh dưỡng của lúa tính theo % chất khô so với một số
cây lấy hạt khác

dụng của tia gamma. Nguyễn Minh Công và công sự (1978) đã xử lý bằng tia
gamma vào hạt khô của lúa Trân Châu lùn, đã thu được một số đột biến có giá
trị. Trần Duy Quý, Nguyễn Thị Khương (1978) nghiên cứu ảnh hưởng của tia
gamma ở các liều lượng 10kr; 15kr; 20kr; 30kr và 40kr đã đưa ra kết luận: Tia
gamma ở các liều lượng nói trên đều làm giảm tỷ lệ nảy mầm so với đối
chứng, đặc biệt là ở các liều lượng 30 và 40kr. Cho đến nay đã có rất nhiều
công trình nghiên cứu hiệu quả gây biến dị và đột biến khi chiếu xạ bằng tia
gamma vào hạt lúa [9].
Đào Xuân Tân (1994), nghiên cứu sự phát sinh các đột biến lặn ở M2
khi xử lý tia gamma vào các thời điểm khác nhau của hạt nảy mầm ở 5 giống
lúa nếp đã đưa ra kết luận:
- Phóng xạ vào thời điểm 72h hoặc 75h cho tổng tần số đột biến diệp
lục cao nhất. Trong số các đột biến diệp lục xuất hiện, phổ biến nhất là kiểu
Albina (toàn thân và lá có màu trắng).
- Phóng xạ vào 72h và 75h cho tần số đột biến lặn về hình thái (hình
dạng, kích thước, màu sắc của thân, lá, bông và hạt), về sinh trưởng và phát
triển cao nhất, đặc biệt là các đột biến có ý nghĩa chọn giống [9].
Lê Chí Toàn K33C - Sinh
7
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
1.2.2. Tác dụng của tia gamma Co
60
lên vật chất di truyền
1.2.2.1. Tác động lên vật chất di truyền ở cấp độ phân tử (ADN)
Tính đặc thù của sự phát sinh đột biến có liên quan đến đặc điểm của
quá trình từ thời điểm bắt đầu xâm nhập của tác nhân vào tế bào, vận động
đến một thời điểm nào đó trên nhiễn sắc thể (NST), rồi gây ra biến đổi cấu
trúc phân tử của gen cho đến lúc trở thành đột biến (Oganhexian, 1969).
Sự tác động của tia gamma vào ADN sẽ gây ra những biến đổi chủ yếu
sau đây:

hóa có thể hủy hoại NST một cách trực tiếp và kéo dài. Nếu có các điều kiện
tương ứng và đầy đủ về thời gian thì sự hủy hoại tiềm tàng có thể trở thành
hiện thực và đột biến bắt đầu xuất hiện trong cấu trúc của NST [5].
b) Tác động lên quá trình phân chia tế bào
- Đối với quá trình nguyên phân: Tia gamma khi tác động lên tế bào
đang ở thời kỳ nguyên phân có thể gây nên những hậu quả sau:
 Làm dừng hoàn toàn quá trình nguyên phân nhưng không gây chết tế
bào mà nó làm mất khả năng phân chia tế bào.
 Làm tăng độ nhớt và kết dính NST dẫn đến sự chết tế bào. Gây hiện
tượng “hậu kỳ đa cực”, mà hậu quả của nó là sai hình NST một cách phức
tạp.
 Làm kìm hãm hay dừng tạm thời quá trình nguyên phân.
Tuy nhiên, đôi khi bức xạ với liều lượng thấp lại kích thích sự phân bào.
- Đối với quá trình giảm phân:
 Gây sai hình NST ở diplonem.
 Gây sai hình NST ở hậu kì I hoặc II như: đứt NST, tạo 1 hoặc 2 đoạn
NST và cầu NST…[1].
Lê Chí Toàn K33C - Sinh
9
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng và vật liệu nghiên cứu
2.1.1. Về giống
Chúng tôi sử dụng hạt của 6 giống lúa nếp để nghiên cứu sự phát sinh
biến dị hình thái, sinh trưởng và phát triển.
1. Giống lúa nếp BN4 : do TS Đào Xuân Tân chọn tạo từ tổ hợp lai
giữa giống lúa nếp trắng Bắc Giang với một dòng đột biến của nó.
Cây cao (109 - 122 cm), độ cứng cây, đẻ nhánh ít và kiểu đẻ nhánh hơi
xòe. TGST từ 140 – 150 ngày (vụ xuân), 112 – 118 ngày (vụ mùa), hạt lúa có

kháng bệnh đạo ôn, khô vằn, bạc lá như nếp N87. TGST 108- 113 ngày (vụ
mùa), 125 – 130 ngày (vụ xuân muộn). Nếp N97 đẻ nhánh khỏe, bông dài. Số
hạt/ bông lớn (170 – 220 hạt/ bông). Trọng lượng 25 – 26 g/1000 hạt, xôi dẻo,
ngon hơn nếp N87.
2.1.2. Tác nhân gây đột biến
Chúng tôi sử dụng tia Gamma Co
60
tại Trung tâm chiếu xạ Quốc gia,
Từ Liêm – Hà Nội.
2.2.Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp xử lý hạt giống bằng tia gamma (Co
60
)
Dựa trên kết quả nghiên cứu của Matsubayshi Iwao (1979) về chu kỳ
nguyên phân đầu tiên của hạt lúa nảy mầm. Theo tác giả, trên hạt lúa sau khi
cho hút nước bão hòa và giữ ở nhiệt độ 25 – 30°C thì pha G1 kéo dài khoảng
hơn 20h ( đến 57
h
30
’
kể từ lúc ngâm hạt trong nước). Tiếp đến là pha S (tổng
hợp ADN) kéo dài từ 57
h
30
’
đến 60h. Từ 60h đến 71
h
30
’
là pha G2. Từ 71

dõi về cơ bản giống với M1.
2.2.2.3. Phương pháp xử lý số liệu
Để tính tần số biến dị và tần số đột biến, chúng tôi sử dụng công thức
của Vatti K.V và Tikhomirova M.M, 1979.
Tần số đột biến: ƒ%=
n
100ƒ ×
Sai số phần trăm: m%= ±
n
ƒ%)100(ƒ% −×
ƒ: Số thể đột biến
n: Tổng số cá thể nghiên cứu.
Lê Chí Toàn K33C - Sinh
12
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Đột biến hình thái
3.1.1. Đột biến về chiều cao cây
Chiều cao cây là một yếu tố quan trọng quyết định đến năng suất cũng
như phẩm chất của hạt lúa. Do nhiều gen xác định [6].
So với giống đối ĐC ở M2 cây có chiều cao lớn hơn hoặc bằng ĐC
20cm được xem là đột biến cây cao, những cây có chiều cao thấp hơn hoặc
bằng ĐC 20cm được xem là đột biến cây thấp. Tính trạng chiều cao cây còn
chịu chi phối bởi quy luật di truyền tương tác gen. Kiểu cây lùn có thể là do
gen lùn chi phối hoặc do tác động của gen át chế. Khi chiếu xạ vào thời điểm
69h có lẽ rơi vào pha G
2
của chu kỳ nguyên phân đầu tiên trên hạt nảy mầm,
vào thời điểm đó, một trong số các locus xác định chiều cao cây sẽ bị đột biến
nhưng theo hai hướng khác nhau tạo alen xác định tính trạng cây thấp hoặc

khi đó ở lô ĐC không thấy xuất hiện dạng đột biến này.
Dẫn liệu bảng 3.1 cho thấy hiệu quả gây đột biến cây thấp phụ thuộc
tuyến tính vào liều xạ xử lý (tăng liều xạ xử lý ở một mức độ nhất định thì
tần số đột biến cũng tăng và ngược lại) và hiệu quả gây đột biến cao nhất là ở
nếp N87 so với các giống lúa còn lại.
Kết quả này giống với kết quả nghiên cứu của Lê Thị Thảo, 2010. Sự
phát sinh đột biến do chiếu xạ tia Gamma Nguồn Co
60
vào hạt nảy mần M0
của một số giống lúa tẻ đặc sản miền bắc. Ở đây đều thấy được sự phụ thuộc
tuyến tính của tần số đột biến đối với liều xạ.
Lê Chí Toàn K33C - Sinh
14
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
Bảng 3.1: Tần số và phổ đột biến cây thấp ở M2 do tác dụng của tia
gamma (Co
60
) vào giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.
Bảng 3.2: Tổng tần số đột biến cây thấp ở M2 do tác dụng của tia
gamma (Co
60
) vào hạt ở giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.
Đột biến

Cây thấp
Số cá thể
nghiên cứu
Số cá thể
đột biến
f(%) ± m(%)

10k 420 13 3.10 ± 0.85
15k 465 15 3.32 ± 0.82
15
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
Nếp Lang Liêu
2028 6 0.30 ± 0.12
Nếp PD2
2011 13 0.65 ± 0.18
Nếp 97
1963 18 0.92 ± 0.22
Nếp N87
1539 36 2.34 ± 0.39
Tổng số
11181 101 0.90 ± 0.09
Biểu đồ 1: Đột biến cây thấp ở M2 do tác dụng của tia gamma
(Co
60
) vào hạt ở giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.
3.1.2. Đột biến bông và hạt
3.1.2.1. Đột biến bông dài (Bảng 3.3, 3.4 và biểu đồ 2).
Bông dài là đột biến có lợi. Nếu như mật độ hạt trên bông không thay
đổi so với ĐC thì bông dài sẽ dẫn tới tăng số hạt trên bông. Đây là đột biến
lặn.
Chúng tôi phát hiện được một số thể đột biến bông dài từ 25 – 28cm.
Như ở nếp BN4 – 5kr có thể đột biến với chiều dài bông 26,2 ± 0.15cm, nếp
Lê Chí Toàn K33C - Sinh
16
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
9603 – 15kr thể đột biến có chiều dài bông 25,5 ± 0.11cm. Ở lô ĐC không
thấy có xuất hiện đột biến này.

Nếp Lang
Liêu
5k 967 1 0.10 ± 0.10
10k 381 1 0.26 ± 0.26
15k 680 3 0.44 ± 0.25
Nếp PD2
5k 648 0 0.00
10k 785 3 0.38 ± 0.22
15k 578 4 1.04 ± 0.42
Nếp 97
5k 782 2 0.69 ± 0.34
10k 651 3 0.46 ± 0.27
15k 530 3 0.57 ± 0.33
Nếp N87
5k 654 2 0.31 ±0.22
10k 420 2 0.48 ± 0.34
15k 465 3 0.65 ± 0.37
Bảng 3.4: Tổng tần số đột biến bông dài ở M2, do tác dụng của tia
gamma (Co
60
) vào hạt ở giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.
Đột biến Bông dài
Số cá thể
nghiên cứu
Số cá thể
đột biến
f(%) ± m(%)
Nếp BN4
1430 5
0,35 ± 0.16

này.
Chúng tôi thu được một số đột biến bông ngắn với chiều dài bông 10 –
14cm. Ngắn hơn từ 6 – 8 cm so với đối chứng.
Xử lý ở liều xạ 5kr cho tần số đột biến khá thấp trong đó cao nhất là
nếp Lang Liêu (0.52 ± 0.23) và nếp 97 không xuất hiện đột biến.
Liều xạ 10kr cho tần số cao nhất là nếp Lang Liêu (1.84 ± 0.69), thấp
nhất là nếp 97 (0.15 ± 0.15).
Lê Chí Toàn K33C - Sinh
19
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
Liều xạ 15kr tần số cao nhất ở nếp N87 (1.72 ± 0.60) và thấp nhất là
nếp N97 (0.38 ± 0.27).
Xét tổng tần số đột biến của các giống nếp thì ta thấy tần số cao nhất là
nếp Lang Liêu (0.99 ± 0.22) và thấp nhất là nếp 97 (0.15 ± 0.09).
Như vậy, ở đột biến bông ngắn dưới tác dụng của phóng xạ đều xảy ra
ở các lô xử lý và tần số đột ở đa số các giống nếp đều tỷ lệ thuận với liều xử
lý. Nhưng ở nếp BN4 và nếp Lang Liêu có sự khác biệt:
F(BN4 – 5kr) > F(BN4 – 10kr) và F(Lang liêu – 10kr) > F(Lang liêu – 15kr). Điều
này có thể giải thích là do trong một số trường hợp khi xử lý với liều thấp
nhưng lại tác động đúng vào gen quy định tính trạng bông ngắn tạo ra hiệu
quả cao hơn so với liều cao. Hoặc có thể do trong quá trình sống các thể đột
biến dễ bị chết hơn trong cùng điều kiện môi trường và hậu quả là tần số đột
biến bông ngắn ở liều cao nhỏ hơn tần số đột biến khi xử lý liều thấp.
Bảng 3.5: Tần số và phổ đột biến bông ngắn ở M2 do tác dụng của
tia gamma (Co
60
) vào giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.
Giống Liều xạ Tổng số cá thể Số thể Đ.B Tần số f%±m%
Nếp BN4
5k 562 2 0.36 ± 0.25

) vào hạt ở giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.
Đột biến Bông ngắn
Số cá thể
nghiên cứu
Số cá thể
đột biến
f(%) ± m(%)
Nếp BN4
1430 9 0.63 ± 0.21
Nếp BM 9603
2210 9 0.41 ± 0.14
Nếp Lang Liêu
2028 20 0.99 ± 0.22
Nếp PD2
2011 16 0.80 ± 0.20
Nếp 97
1963 3 0.15 ± 0.09
Nếp N87
1539 11 0.71 ± 0.21
Tổng số
11181 68 0.61 ± 0.07
Biểu đồ 3: Đột biến bông ngắn ở M2 do tác dụng của tia gamma
(Co
60
) vào hạt ở giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.
Lê Chí Toàn K33C - Sinh
21
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
3.1.2.3. Đột biến hạt to(Bảng 3.7, 3.8 và biểu đồ 4)
Hạt to là một đột biến rất có giá trị kinh tế, nó làm tăng khối lượng

Giống Liều xạ Tổng số cá thể Số thể Đ.B Tần số f%±m%
Nếp BN4
5k 562 5 0.89 ± 0.40
10k 465 6 1.29 ± 0.52
15k 403 9 2.23 ± 0.74
Nếp BM 9603
5k 743 9 1.21 ± 0.40
10k 807 10 1.24 ± 0.39
15k 660 15 2.27 ± 0.58
Nếp Lang
Liêu
5k 967 3 0.31 ± 0.18
10k 381 5 1.31 ± 0.58
15k 680 15 2.21 ± 0.56
Nếp PD2
5k 648 2 0.31± 0.22
10k 785 5 0.64 ± 0.28
15k 578 7 1.21 ± 0.45
Nếp 97
5k 782 1 0.13 ± 0.13
10k 651 4 0.61 ± 0.31
15k 530 12 2.26 ± 0.65
Nếp N87
5k 654 13 1.99 ± 0.55
10k 420 14 3.33 ± 0.88
15k 465 16 3.44 ± 0.85
Bảng 3.8: Tổng tần số đột biến hạt to ở M2, do tác dụng của tia gamma
(Co
60
) vào hạt ở giai đoạn nảy mầm của hạt 6 giống lúa nếp.

hiện với tần số không cao và ở lô ĐC không thấy đột biến này.
Ở lô xử lý với liều xạ 5kr cho tần số cao nhất là nếp PD2 (0.31 ± 0.22)
và thấp nhất là nếp BN4 0%.
Lê Chí Toàn K33C - Sinh
25