TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH - KTNN
------------

ĐINH THỊ MINH NGUYỆT

NGHIÊN CỨU SỰ PHÁT SINH
BIẾN DỊ Ở M1 VÀ ĐỘT BIẾN
DIỆP LỤC THỜI KỲ MẠ Ở M2 CỦA
6 GIỐNG LÚA NẾP KHI XỬ LÍ TIA
GAMMA Co60 LÊN HẠT NẢY MẦM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Di Truyền học

Giáo viên hướng dẫn:
TS. PHẠM XUÂN LIÊM, Viện KHNN Việt Nam
TS. ĐÀO XUÂN TÂN, Trường ĐHSP Hà Nội 2

Hà Nội - 2011


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Danh mục các thuật ngữ viết tắt
Danh mục các bảng


Trường ĐHSP Hà Nội 2

1.5.2. Nghiên cứu hiệu quả gây đột biến của tia gamma Co60 khi xử lí
trên hạt nảy mầm.......................................................................................... 9

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU ......................................................................................................... 11
2.1. Đối tượng nghiên cứu.......................................................................... 11
2.2. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................... 12
2.2.1. Xử lí đột biến .................................................................................... 12
2.2.2. Thí nghiệm đồng ruộng..................................................................... 12
2.2.3. Thu thập số liệu ................................................................................ 12
2.2.4. Xử lí số liệu ...................................................................................... 13

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ....... 14
3.1. Sự phát sinh biến dị ở thế hệ thứ nhất (M1) ............................... 14
3.1.1. Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma Co60 đến TLNM, TLSS thời kỳ
mạ, đẻ nhánh và trỗ - chín của 6 giống lúa nếp ở M1 ................................. 14
3.1.2. Ảnh hưởng của liều lượng chiếu xạ tia gamma Co60 lên sự phát
sinh biến dị ở thế hệ thứ nhất của 6 giống lúa nếp...................................... 21
3.1.2.1. Các biến dị hình thái ..................................................................... 21
3.1.2.2. Biến dị về sinh trưởng và phát triển............................................... 27
3.1.2.3. Biến dị về các yếu tố cấu thành năng suất ..................................... 30

3.2. Tần số và phổ đột biến diệp lục thế hệ thứ hai (M2) ................ 33
3.2.1. TLSS thời kỳ mạ ở M2 ....................................................................... 33
3.2.2. Tần số và phổ đột biến diệp lục ở M2 ................................................ 34

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................... 38

Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

LỜI CAM ĐOAN
---o0o---

Khóa luận tốt nghiệp này được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của
TS. Phạm Xuân Liêm - Viện KHNN Việt Nam, TS. Đào Xuân Tân - Trường
ĐHSP Hà Nội 2.
Tôi xin cam đoan:
Đây là kết quả nghiên cứu của bản thân.
Kết quả này không trùng với bất kỳ kết quả nào của các tác giả đã công bố.
Tôi xin chịu trách nhiệm của mình trước Hội đồng bảo vệ.

Hà Nội, tháng 5 năm 2011
Sinh viên

Đinh Thị Minh Nguyệt

Đinh Thị Minh Nguyệt - K33C - Sinh v


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
ADN


TLNM

: Tỷ lệ nảy mầm

TLSS

: Tỉ lệ sống sót

Đinh Thị Minh Nguyệt - K33C - Sinh vi


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1 Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma Co60 vào hạt nảy mầm đến
TLNM của 6 giống lúa nếp ở thế hệ thứ nhất (M1)
Bảng 3.2 Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma Co60 đến TLSS ở thời kỳ mạ
của 6 giống lúa nếp ở thế hệ thứ nhất (M1)
Bảng 3.3 Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma Co60 đến TLSS ở thời kỳ đẻ
nhánh của 6 giống lúa nếp ở thế hệ thứ nhất (M1)
Bảng 3.4 Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma Co60 đến TLSS ở thời kỳ trỗ chín của 6 giống lúa nếp ở thế hệ thứ nhất (M1)
Bảng 3.5 Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma Co60 đến tần số và phổ biến dị
thấp cây của 6 giống lúa nếp ở M1
Bảng 3.6 Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma Co60 đến tần số và phổ biến dị
chín sớm của 6 giống lúa nếp ở M1
Bảng 3.7 Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma Co60 đến tần số và phổ biến dị
chín muộn của 6 giống lúa nếp ở M1
Bảng 3.8 Ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma Co60 đến tần số và phổ biến dị

Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình ảnh 3.1 : TLSS thời kỳ mạ của giống nếp PD2 và nếp BM 9603 ở M1
Hình ảnh 3.2: BDDL ở nếp PD2 - 5 Krad ở M1
Hình ảnh 3.3: BDDL ở nếp Lang Liêu - 5 Krad ở M1
Hình ảnh 3.4: Đột biến Albina của giống nếp PD2 - 10 Krad ở thời kỳ mạ M2
Hình ảnh 3.5: Đột biến của giống nếp PD2 - 15 Krad ở thời kỳ mạ M2
Hình ảnh 3.6: Đột biến Albina của giống nếp 97 - 5 Krad ở thời kỳ mạ M2
Hình ảnh 3.7: Đột biến Albina của giống nếp N87 - 15 Krad ở thời kỳ mạ M2
Phụ lục
Hình ảnh 1: Thời kỳ trỗ - chín của giống nếp BM 9603 ở M1
Hình ảnh 2: Biến dị chín sớm của giống nếp Lang Liêu - 5 Krad ở M1
Hình ảnh 3: Biến dị đẻ nhánh yếu của giống nếp BN4 - 10 Krad ở M1
Hình ảnh 4: Biến dị đẻ nhánh yếu của giống nếp N87 - 15 Krad ở M1
Hình ảnh 5: Biến dị đẻ nhánh yếu của giống nếp Lang Liêu - 10 Krad ở M1

Đinh Thị Minh Nguyệt - K33C - Sinh ix


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Lúa là một trong năm loại cây lương thực chính của thế giới, với trên

Trường ĐHSP Hà Nội 2

2. Mục đích nghiên cứu
- Xác định mức độ ảnh hưởng của tia gamma Co60 đến TLSS và phát
sinh biến dị ở các giai đoạn phát triển của 6 giống lúa nếp ở thế hệ thứ nhất
(M1) khi gây đột biến bằng tia gamma.
- Xác định mức độ ảnh hưởng của tia gamma Co60 đến TLSS và phát
sinh ĐBDL của thời kỳ mạ ở thế hệ thứ hai (M2) của 6 giống lúa nếp nghiên
cứu.
3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu ảnh hưởng của các liều lượng chiếu xạ tia gamma Co60
lên TLNM, TLSS qua các thời kỳ của M1.
- Nghiên cứu sự phát sinh biến dị một số đặc điểm hình thái, sinh
trưởng, phát triển của các giống lúa ở M1 khi xử lí hạt bằng chiếu xạ tia
gamma Co60 với liều lượng khác nhau.
- Nghiên cứu sự phát sinh ĐBDL thời kỳ mạ ở M2.
4. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
Địa điểm Khu thí nghiệm của Trung tâm Hỗ trợ NCKH và CGCN Trường
ĐHSP Hà Nội 2, tại Xã Cao Minh – Thị xã Phúc Yên – Tỉnh Vĩnh Phúc, vụ xuân
2010 - thế hệ thứ nhất (M1), vụ mùa 2010 - thế hệ thứ 2 (M2).
5. Ý nghĩa của đề tài
5.1. Ý nghĩa khoa học
Sử dụng phương pháp chiếu xạ gây đột biến làm thay đổi cấu trúc vật
chất di truyền, hình thái sinh lí, sinh hóa tạo ra những dạng đột biến có thể
phát triển thành các giống lúa mới.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn
Bằng phương pháp chiếu xạ tia Gamma Co60 làm xuất hiện các dạng
đột biến mới có lợi cho con người có thể sử dụng làm giống mới hoặc tạo
nguồn nguyên liệu khởi đầu cho công tác tạo chọn giống mới.
Những hiểu biết thực nghiệm về đột biến có thể cung cấp kiến thức cho

Nam. Lúa gạo là nguồn cung cấp năng lượng lớn nhất cho con người, là sinh
kế chủ yếu của nông dân. Hạt gạo được dùng làm lương thực, còn tất cả các
bộ phận khác của cây lúa đều được con người tận dụng để phục vụ nhu cầu
cần thiết của cuộc sống.

Đinh Thị Minh Nguyệt - K33C - Sinh 3


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

1.2.1. Sản phẩm chính của cây lúa
Hạt gạo là sản phẩm chính của cây lúa. Hạt gạo dùng để nấu cơm, làm
bánh, nấu rượu, và rất nhiều thực phẩm khác được chế biến từ hạt gạo. Gạo
nếp được dùng để nấu xôi, nấu rượu và làm bánh… Trên thị trường, gạo nếp
có giá trị kinh tế cao hơn gạo tẻ.
Cây lúa cũng có giá trị dinh dưỡng khá lớn, hàm lượng tinh bột là
62,4%. Hàm lượng protein 7 - 8%. Hàm lượng lipit chủ yếu ở lớp vỏ gạo, ở
gạo xay là 2,02%, ở gạo xát giảm xuống còn 0,52%. Ngoài ra, trong lúa còn
có một số vitamin đặc biệt là vitamin nhóm B [9].
Giá trị dinh dưỡng của lúa tính theo % chất khô so với
một số cây lấy hạt khác
Loại hạt
Lúa
Lúa mì
Ngô
Cao lương
Ka


1,8
1,4
1,6
3,6

Nước
11,9
13,6
12,5
9,9
13,0

1.2.2. Sản phẩm phụ của cây lúa
Ngoài việc sử dụng hạt gạo làm lương thực chính, con người còn tận
dụng các phần phụ của cây lúa để chăn nuôi, sử dụng trong công nghiệp,
trong y học và thực phẩm… Các sản phẩm phụ đó là:
- Tấm: Sản xuất rượu cồn, phấn mịn, thuốc chữa bệnh, chăn nuôi,…
- Cám: Sản xuất thức ăn tổng hợp cho chăn nuôi, sản xuất vitamin B1,
chế tạo sơn cao cấp,…
- Trấu: Sản xuất men, vật liệu đóng lót hàng, chất đốt, chất độn chuồng
cho chăn nuôi,…
- Rơm rạ: sử dụng trong công nghệ sản xuất giày, bìa các tông xây
dựng, làm thức ăn cho gia súc, sản xuất thừng, chão, mũ,…

Đinh Thị Minh Nguyệt - K33C - Sinh 4


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Sản lượng
(triệu tấn)
591,71
32,85
23,48
3,49

10 nước xuất khẩu gạo lớn nhất thế giới năm 2008, 2009 theo
thống kê và dự báo của Bộ Nông nghiệp Mỹ (USDA):[13]
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Tên nước
Thái Lan
Việt Nam
Hoa Kỳ
Pakistan
Ấn Độ
Myanmar
Uruguay

300
30845


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

1.3.2. Ở Việt Nam
Việt Nam là nước có nghề trồng lúa nước từ lâu đời. Tổ tiên ta đã xây
dựng nên nền văn minh lúa nước với việc thuần hóa cây lúa dại thành cây lúa
trồng và phát triển đến ngày nay.
Trước năm 1945, diện tích trồng lúa ở đồng bằng Bắc bộ là 1,8 triệu ha,
ở đồng bằng Nam bộ là 2,7 triệu ha với năng suất bình quân là 13 tạ/ha. Thời
kỳ này, nông dân chủ yếu trồng các giống lúa cũ cao cây, ít chịu thâm canh,
cây dễ đổ, năng suất thấp.
Từ năm 1963 đến 1965, ở những vùng chuyên canh lúa do diện tích
nhiều nên có một số diện tích lúa bị cấy chậm và muộn thời vụ. Nhờ tiến bộ
kỹ thuật, các nhà khoa học đã tìm được những giống lúa thấp cây, ngắn ngày
đưa vào sản xuất kịp thời vụ.
Từ năm 1975 đến 1985, sản lượng lúa cả nước tăng từ 11,8 lên 15,9
triệu tấn, nguyên nhân là do ứng dụng giống mới, tăng diện tích trồng và năng
suất của các giống lúa cũng tăng lên.
Từ khi thực hiện đổi mới (năm 1986) đến nay, Việt Nam đã có những
tiến bộ vượt bậc trong sản xuất lúa, đưa nước ta từ chỗ là nước thiếu ăn triền
miên trở thành nước không những đảm bảo đủ lương thực cho nhu cầu của
người dân trong nước mà còn xuất khẩu gạo đứng thứ hai trên thế giới. Tính
riêng 2 năm 1988 và 1989 sản lượng lương thực tăng thêm 2 triệu tấn/năm.
Theo báo cáo của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, lượng gạo
xuất khẩu năm 2010 đạt 6,88 triệu tấn, kim ngạch 3,23 tỷ USD [8].


Tia Gamma (γ), tia Rơnghen (tia X) thuộc nhóm này. Do bước sóng rất
ngắn (10-12 - 10-9 A0) và vận tốc lớn, không có khối lượng và điện tích, không
bị lệch điện trường nên chúng có sức xuyên sâu rất lớn. Chúng không có khả
năng điện ly trực tiếp mà chỉ có tác dụng gián tiếp. Năng lượng của tia γ tùy
thuộc vào tần số sóng được biểu thị bằng công thức:
E = h.T

hay E = h.C/λ

Trong đó: Hằng số Plăng: h = 6,62.10-27 erg/s
T: Tần số sóng

C: Tốc độ ánh sáng

λ: Bước sóng

1.4.1.2. Nhóm phóng xạ không gây ion hóa
Đại diện nhóm này là tia tử ngoại (λ = 10-7 ÷ 10-5 A0). Khi xuyên qua
các mô của cơ thể sinh vật, nó không gây ion hóa mà chỉ kích động phân tử,
sức xuyên thấu yếu nên thường dùng để xử lí hạt phấn và bào tử.
1.4.2. Tác dụng của tia gamma Co60 lên vật chất di truyền
1.4.2.1. Tác động lên vật chất di truyền ở cấp độ phân tử (ADN)
Sự tác động của tia gamma vào ADN sẽ gây ra những biến đổi chủ yếu:
- Gây nên sự đứt sợi đơn.
- Gây đứt kép.
- Tạo cầu nối giữa các phân tử ADN.

Đinh Thị Minh Nguyệt - K33C - Sinh 7


+ Gây sai hình NST ở diplonem.
+ Gây sai hình NST ở hậu kì I hoặc II.

Đinh Thị Minh Nguyệt - K33C - Sinh 8


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

1.5. Lược sử nghiên cứu hiệu quả gây đột biến của tia gamma Co60 trên
lúa trồng (O.Sativa L.)
1.5.1. Nghiên cứu hiệu quả gây đột biến của tia gamma Co60 khi xử lí
trên hạt khô
Cho tới nay, có hàng trăm công trình nghiên cứu được công bố theo
hướng này: Suzuki 1964, Kawai 1965, Nguyễn Minh Công 1968, Trịnh Bá
Hữu - Lê Duy Thành 1967 - 1970, Trần Minh Nam 1978,... Hầu hết các tác
giả đều đề cập tới hiệu quả gây đột biến của tia gamma Co60 [6].
1.5.2. Nghiên cứu hiệu quả gây đột biến của tia gamma Co60 khi xử lí
trên hạt nảy mầm
1.5.2.1. Xử lí bằng tia gamma Co60 lên hạt ướt
Nhiều tác giả đã nghiên cứu hiệu quả gây đột biến của tia gamma Co60
khi xử lí hạt ướt: Kawai 1965 - 1966, Guud, Fushuhara (1967), Janka và
Stamura (1968), Trần Duy Quý 1981 - 1988...
Các tác giả đều đi đến kết luận chung: Hạt ướt cảm ứng phóng xạ cao
hơn, cho tần số đột biến hình thái, sinh trưởng và phát triển cao hơn so với xử
lí hạt khô.
1.5.2.2. Xử lí tia gamma Co60 vào các thời điểm khác nhau trong quá
trình hạt nảy mầm
Nhiều tác giả đã chiếu xạ vào các loài thực vật khác nhau và đã xác

* 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. Chống đổ khá, ít nhiễm
khô vằn, bạc lá, nhiễm đạo ôn trung bình. TGST từ 140 - 150 ngày (vụ xuân),
112 - 118 ngày (vụ mùa), hạt lúa có dạng bầu tròn, trọng lượng 1000 hạt lớn
(23 - 25g), chất lượng gạo thơm, ngon, xôi dẻo. Số hạt 106 - 130 hạt/ bông. Tỉ
lệ lép 7 - 11%. Năng suất từ 43 - 50 tạ/ha, năng suất cao đạt 55 - 68 tạ/ha.
* Nếp BM 9603: Được Viện KHNN chọn tạo từ tổ hợp lai 15/chianung
661020/TK90. Giống nếp BM 9603 có thể trồng cả 2 vụ, TGST 168 - 170
ngày (vụ xuân), 120 - 125 ngày (vụ mùa). Nếp BM 9603 cho năng suất khá
cao, ổn định. Chất lượng gạo tốt, xôi dẻo, thơm. Có khả năng chịu rét, chống
chịu bạc lá, thích ứng với nhiều vùng sinh thái.
* Nếp Lang Liêu: Cây cao 113 - 127 cm, dễ đổ ngã, khả năng đẻ
nhánh khá, tỷ lệ lép trung bình, năng suất khá, nhiễm nhẹ khô vằn, bạc lá, sâu
cuốn lá. TGST 138 - 160 ngày.
* Nếp PD2: Do TS Đào Xuân Tân chọn tạo. Cây cao 98 - 110 cm,
TGST 110 - 120 ngày (vụ mùa sớm), 150 - 160 ngày (vụ xuân chính). Năng
suất trung bình đạt 39 - 45 tạ/ha, năng suất cao có thể đạt 54 - 60 tạ/ha. Xôi
dẻo, thơm. PD2 có hình thái gọn, thấp cây, xanh bền, cuống bông dài. Hạt
không cần ngủ nghỉ, chống đổ khá, nhiễm khô vằn, bạc lá nhẹ. Chịu rét tốt ở
giai đoạn mạ.
* Nếp 97: Do bộ môn nghiên cứu chọn tạo giống lúa, Viện KHKTNN
Việt Nam lai tạo từ tổ hợp nếp N87 và nếp 145. Cây cao 90 cm, cứng cây,
Đinh Thị Minh Nguyệt - K33C - Sinh 11


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2



Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Cách tính: Tính % ở mỗi thời kỳ.
- Phát hiện các biến dị:
+ Biến dị hình thái.
+ Biến dị về sinh trưởng và phát triển.
+ Biến dị về các yếu tố cấu thành năng suất.
Cách tính:
Tần số từng loại biến dị tính bằng phần trăm của số lượng cá thể mang
biến dị/ tổng số cá thể sống sót trong lô tại thời điểm đó.
* Thế hệ thứ hai (M2): Thu thập số liệu về TLSS thời kỳ mạ, tần số và
phổ ĐBDL trong thời kỳ mạ của 6 giống lúa nếp.
2.2.4. Xử lí số liệu
Sử dụng phần mềm Exel để xác định các tham số đặc trưng: tần số biến
dị (f), sai số phần trăm (m)…
* Xác định TLSS ở các giai đoạn:
TLSS (%) = (Số cá thể sống đến giai đoạn đó/ 1000 hạt) x 100%
* Tính tần số biến dị:
Theo Vati K.V và Tikhomirova M.M (1979) [4]
- Tần số biến dị: ƒ%=

ƒ  100
n

- Sai số phần trăm: m%= ±
Trong đó:


Liều xạ

5 Krad

10 Krad

Nếp BN4

93,00 ± 0,81

84,00 ± 1,16

81,00 ± 1,24

99,00 ± 0,31

Nếp BM 9603

90,00 ± 0,95

82,10 ± 1,21

80,00 ± 1,26

98,90 ± 0,33

Nếp Lang Liêu

92,00 ± 0,86


84,80 ± 1,14

77,90 ± 1,31

98,70 ± 0,36

Tính chung

91,08 ± 0,37

85,40 ± 0,46

80,48 ± 0,51

98,05 ± 0,18

Giống

Đinh Thị Minh Nguyệt - K33C - Sinh 14

15 Krad

ĐC


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Bảng 3.1 và biểu đồ 3.1 cho thấy:

BM
9603

Nếp
Lang
Liêu

Nếp
PD2

Nếp
N97

Nếp
N87

Tính
chung

Giống lúa

Biểu đồ 3.1 TLNM của 6 giống lúa nếp khi chiếu xạ tia gamma Co60
vào hạt nảy mầm ở M1
* TLSS ở thời kỳ mạ
Thời kỳ mạ là giai đoạn được tính từ lúc bắt đầu gieo mạ đến khi cấy.
Kết quả về TLSS ở thời kỳ mạ của 6 giống lúa nếp được trình bày ở
bảng 3.2 và biểu đồ 3.2. Kết quả này được xác định sau khi gieo 14 ngày.
Kết quả bảng 3.2 cho thấy:
- Ở liều xạ 5 Krad: TLSS cao nhất ở giống nếp N87 (87,00 ± 1,06)%,
trong khi ở ĐC là (94,10 ± 0,75)%. Tỷ lệ này thấp nhất ở giống nếp PD2 là

ĐC

85,00 ± 1,13
86,90 ± 1,07
84,00 ± 1,16
81,00 ± 1,24
83,00 ± 1,19
87,00 ± 1,06

80,00 ± 1,26
79,00 ± 1,29
81,40 ± 1,23
85,00 ± 1,13
76,00 ± 1,35
81,00 ± 1,24

69,90 ± 1,45
72,00 ± 1,42
70,00 ± 1,45
80,00 ± 1,26
73,50 ± 1,40
75,00 ± 1,37

97,00 ± 0,54
95,00 ± 0,69
91,40 ± 0,89
93,60 ± 0,77
90,00 ± 0,95
94,10 ± 0,75