BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT SỰ BIẾN ĐỔI MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CHẤT LƯỢNG
VÀ ĐẶC ĐIỂM NÔNG HỌC CỦA GIỐNG LÚA JASMINE 85
ĐƯỢC XỬ LÝ ĐỘT BIẾN TIA GAMMA Ở THẾ HỆ M2

Ngành :

CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Sinh viên thực hiện : LÊ THỊ HIÊN
Niên khóa :

2005 – 2009

Tháng 8 / 2009


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
KHẢO SÁT SỰ BIẾN ĐỔI MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CHẤT LƯỢNG
VÀ ĐẶC ĐIỂM NÔNG HỌC CỦA GIỐNG LÚA JASMINE 85


-

Các thầy cô trong Bộ môn Công Nghệ Sinh Học cùng các thầy cô đã trực tiếp
giảng dạy trong những năm Đại học.

-

Cô Hùng Phi Oanh cùng các chị phòng thí nghiệm Cây lương thực – Viện Khoa
kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam.

-

Thầy Võ Công Thành cùng các anh chị thuộc phòng thí nghiệm Di truyền –
Chọn giống và Ứng dụng Công nghệ sinh học – trường Đại học Cần Thơ.

-

Anh Huỳnh Vĩnh Khang thuộc phòng phân tích Hóa Lý – Viện nghiên cứu
công nghệ sinh học và môi trường, trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ
Chí Minh.

Đã hướng dẫn và tạo điều kiện cho tôi trong thời gian thực hiện đề tài.
-

Bạn Nguyễn Thị Ry đã cùng chia sẻ và giúp đỡ tôi trong quá trình làm đề tài.

Thành phố Hồ Chí Minh tháng 08 năm 2009
Lê Thị Hiên



SUMMARY
“Investigation of the changes in rice quality properties and agronomic
characteristics of Jasmine 85 induced by gamma-irradiation in M2 generation”
research was carried out from February to July, 2009.
Breeding of rice for high yield, high quality and pleasant aroma is an important
task for sciences. The application of mutation techniques in rice breeding is very
popular. At present, the breeders from Institute of Agricultural Science for Southern
Vietnam are working on a breeding project to produce new mutant rice varieties from
Jasmine 85 variety for Mekong Delta region by gamma irradiation sourced from
Cobalt 60 with 150, 200, 250 and 300 Gy. In this work, we investigated the variation
of agronomic characteristics and quality properties of M2 generation and evaluated the
effect of irradiation doses on Jasmine 85 variety.
M2 generation of mutant rice was segregated in agronomic characteristics and
yield potential; coefficients of variance (CV) of these traits of mutated rice were
always higher than those of their parent. Sensitivities of Jasmine 85 variety to
irradiation were different in various doses of irradiation and the highest at 250 Gy.
In addition, grain quality properties of mutant rice were lightly changed from
their parent. Aromatic variation of mutant rice was fluctuant in different lines, grain
shape and maturation such as: Jas200 < Jas300, early-mature lines < clustered grain
lines < late-mature lines, medium grain < slender grain.

v


MỤC LỤC
Trang
Lời cảm ơn..................................................................................................................iii
Tóm tắt........................................................................................................................iv
Summary......................................................................................................................v

2.4.

Kiểu hình của cây lúa năng suất cao ................................................................5

2.5.

Phẩm chất gạo...................................................................................................6

2.5.1. Phẩm chất xay xát.............................................................................................7
2.5.2. Đặc tính vật lý của hạt gạo ...............................................................................8
2.5.2.1.

Dạng hạt gạo: chiều dài – chiều rộng hạt ...................................................8

2.5.2.2.

Độ bạc bụng ................................................................................................8

2.5.3. Phẩm chất cơm .................................................................................................9
2.5.3.1.

Hàm lượng amylose ....................................................................................9

2.5.3.2.

Độ trở hồ ...................................................................................................10

2.5.3.3.

Độ bền thể gel ...........................................................................................10

Thời gian và địa điểm nghiên cứu..................................................................25

3.2.

Vật liệu ..........................................................................................................25

3.3.

Phương pháp nghiên cứu................................................................................26

3.3.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm .......................................................................26
3.3.2. Phương pháp đánh giá các chỉ tiêu nông học .................................................28
3.3.3. Phương pháp tính năng suất ...........................................................................28
3.3.4. Phương pháp phân tích chất lượng của hạt gạo..............................................29
3.3.4.1.

Phương pháp xác định chất lượng xay chà ...............................................29

3.3.4.2.

Phương pháp xác định đặc tính vật lý hạt gạo ..........................................30

3.3.4.2.a. Kích thước hạt gạo....................................................................................30
3.3.4.2.b. Độ bạc bụng ..............................................................................................30
3.3.4.3.

Phương pháp xác định phẩm chất cơm.....................................................30

3.3.4.3.a. Phương pháp xác định nhiệt độ trở hồ......................................................30
3.3.4.3.b. Phương pháp xác định độ bền thể gel.......................................................31

4.2.

Sự biến động về năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất .......................44

4.2.1. Số bông / bụi...................................................................................................44
4.2.2. Khối lượng 100 hạt.........................................................................................45
4.2.3. Số hạt chắc / bông ..........................................................................................45
4.2.4. Năng suất ........................................................................................................46
4.3.

Sự phân ly các tổ hợp đặc điểm nông học và năng suất.................................47

4.4.

Sự biến đổi đặc tính phẩm chất gạo ...............................................................50

4.4.1. Phẩm chất xay xát...........................................................................................50
4.4.2. Đặc tính vật lý ...............................................................................................51
4.4.2.1.

Kích thước, hình dạng hạt gạo ..................................................................51

4.4.2.2.

Độ bạc bụng ..............................................................................................52

4.4.3. Đặc tính cơm ..................................................................................................53
4.4.3.1.

Nhiệt độ trở hồ ..........................................................................................53

Tài liệu tham khảo .....................................................................................................68
Phụ lục

viii


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
-

2 – AP, AcPy: 2 – acetyl – 1 – pyrroline

-

CV (Coefficient of Variance): Hệ số biến động

-

ĐBSCL: Đồng bằng sông Cửu Long

-

ĐBSH: Đồng bằng sông Hồng

-

FAO (Food and Agriculture Organization): Tổ chức Nông Lương Liên Hiệp Quốc

-

FID (Flame ionization detector): Đầu dò ion hóa ngọn lửa

-

Jas250: Jasmine 85 được chiếu xạ liều 250 Gy

-

Jas300: Jasmine 85 được chiếu xạ liều 300 Gy

-

JasDC: Jasmine 85 đối chứng, không xử lý chiếu xạ

-

LC-MS (Liquid chromatography - mass spectrum): Sắc ký lỏng ghép khối phổ

-

RF (response factor): Hệ số phản hồi

-

SDS-PAGE (Sodium Dodecyl Sulphate Polyacrylamide Gel Electrophoresis): Điện
di gel polyacrylamide có chất tẩy SDS

-

SPME (Solid Phase Microextraction): Vi chiết xuất trên pha rắn

-

Bảng 4.12 Tỷ lệ hạt bạc bụng của 5 công thức lúa ................................................ 53
Bảng 4.13 Độ hóa kiềm của 5 công thức lúa ......................................................... 54
Bảng 4.14 Hàm lượng amylose của 5 công thức lúa ............................................. 54
Bảng 4.15 Độ bền thể gel của 5 công thức lúa ...................................................... 55
Bảng 4.16 So sánh các quần thể M2 lúa xử lý chiếu xạ với giống đối chứng....... 56
Bảng 4.17 Kết quả đánh giá cảm quan phẩm chất cơm......................................... 57
Bảng 4.18 Các mẫu gạo phân tích hàm lượng 2 – AP .......................................... 58
Bảng 4.19 Hệ số phản hồi của 8 chất ngoại chuẩn ............................................... 59
Bảng 4.20 Kết quả phân tích hàm lượng 2 – AP của 7 mẫu gạo ........................... 60
Bảng 4.21 Các mẫu hạt gạo dùng trong phân tích điện di SDS-PAGE................. 62

x


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1 Lúa (Oryza sativa). ................................................................................... 3
Hình 2.2 Cấu trúc hóa học của 2 – acetyl – 1 – pyrroline. ................................... 11
Hình 2.3 Phổ đồ MS hợp chất 2 – acetyl – 1 – pyrroline. .................................... 12
Hình 2.4 Con đường sinh tổng hợp 2 – acetyl – 1– pyrroline. .............................. 14
Hình 2.5 Sơ đồ thiết bị sắc ký khí.......................................................................... 17
Hình 2.6 Cột mao quản. ......................................................................................... 18
Hình 2.7 Tác động của việc chiếu xạ lên phân tử DNA. ....................................... 21
Hình 2.8 Biểu đồ gia tăng số cây trồng đột biến thế giới năm 1960 – 2008 ......... 22
Hình 3.1 Các lô trồng lúa thí nghiệm tại huyện Hóc Môn (tháng 3/2009)............ 27
Hình 3.2 Dạng hình bông hạt sít. ........................................................................... 28
Hình 3.3 Quy trình đánh giá chất lượng gạo Việt Nam (NFRI – Nhật Bản)......... 29
Hình 3.4 Phân cấp chiều dài và hình dạng (IRRI, 1996)....................................... 30
Hình 3.5 Phân cấp mức độ bạc bụng (IRRI, 1996)................................................ 30
Hình 3.6 Phân cấp độ trở hồ (IRRI, 1996)............................................................. 31
Hình 3.7 Đánh giá độ bền thể gel. ......................................................................... 32

theo Chu Tiến Quang (2008), vào giai đoạn 2000 - 2007, diện tích trồng lúa cả năm đã
giảm xuống 465 ngàn ha. Với tình hình dân số gia tăng ngày càng nhanh trong khi diện
tích trồng lúa lại giảm đi như vậy thì công tác cải thiện và chọn tạo giống lúa năng suất
cao, chất lượng tốt chắc chắn là vấn đề phải được quan tâm thường xuyên và liên tục.
Đối với cây lúa, tạo giống theo cách cổ điển vẫn là phương pháp chủ đạo ở
nước ta và nhiều nước trên thế giới. Biện pháp cổ điển dựa trên các biến dị di truyền
do tổ hợp hoặc do đột biến. Tác nhân đột biến được áp dụng phổ biến trên thế giới là
từ các nguồn chiếu xạ. Từ đó, các biến dị có lợi cho sản xuất được chọn lọc, duy trì và
củng cố qua hàng loạt thế hệ để phát triển thành giống mới. Việc theo dõi, định tính và
định lượng các đặc tính biến dị nổi bật của các cá thể hay các dòng triển vọng dựa trên
các phương pháp chuẩn được tiến hành thường xuyên trong quá trình chọn tạo một
giống lúa mới.
Từ nhu cầu thực tiễn của việc chọn tạo giống lúa mới, các nhà chọn giống Viện
Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam đã tiến hành chọn tạo giống lúa chất lượng
cao cho vùng Đồng Tháp Mười từ giống lúa Jasmine 85. Vì thế, chúng tôi đã thực hiện
đề tài “Khảo sát sự biến đổi một số đặc tính chất lượng và đặc điểm nông học của
giống lúa Jasmine 85 được xử lý đột biến tia Gamma ở thế hệ M2” nhằm theo dõi và
đánh giá thế hệ M2 của quần thể lúa xử lý chiếu xạ này.

1


1.2.

Yêu cầu
Đánh giá sự phân ly một số đặc điểm nông học và sự biến đổi đặc tính chất

lượng và mùi thơm của quần thể M2 trong quá trình tạo giống lúa mới bằng phương
pháp chiếu xạ tia gamma nguồn Cobalt 60 (60Co). Từ đó, đánh giá khả năng chọn tạo
giống mới từ quần thể lúa trên.

Ngành Thực vật có hoa:

Angiospermae

Lớp một lá mầm:

Monocotyledones

Bộ Hòa thảo có hoa :

Poales (Graminales)

Họ Hòa thảo:

Poaceae (Gramineae)

Họ phụ Hòa thảo ưa nước: Pryzoideae
Chi Lúa:

Oryza

Loài Lúa trồng:

Oryza sativa

Loài phụ:
Subsp: Japonica:

Loài phụ Nhật Bản


đuôi (Trần Văn Đạt, 2002).
Tuy nhiên, gần đây, với nghiên cứu bằng isozyme loci, người ta có thể phân
biệt O.sativa làm 6 nhóm rõ ràng hơn: Nhóm I (Indica), II, III, IV, V và VI (Japonica).
Nhưng các nhóm II và III gần giống với nhóm I (Indica) và nhóm IV và V gần giống

3


nhóm VI (Japonica) (Glaszmann, 1987). Đa số các giống lúa thơm như Basmati 370,
Khao Dawk Mali 105 và lúa rẫy (hay lúa nương) thiên về nhóm VI.
2.2.

Tình hình sản xuất lúa chất lượng cao ở ĐBSCL
Mục tiêu của Việt Nam trong những năm tới là tiếp tục coi trọng an ninh lương

thực mà chủ yếu là dựa vào sản xuất lúa, trên phạm vi cả nước phải chuyển mạnh sang
sản xuất lúa gạo có chất lượng cao, tạo ra sản phẩm có giá trị cao nhằm nâng cao thu
nhập cho người trồng lúa.
Trong nhiều năm qua, công tác cải tạo giống lúa đã đạt được nhiều thành tựu
đáng kể. Trong năm 2008, có 6 giống lúa chất lượng cao được các doanh nghiệp xuất
khẩu gạo chấp nhận là: OMCS 2000, OM 3536, OM 2527, OM 2717, VNĐ 95-20, IR
64. 3 giống đạt được thành tích cao nhất là OM 4900, OM 6073 và OM 6162. Những
giống có khả năng chống chịu rầy nâu tốt như: OM 5930, OM 5240, OM 5636, OM
5629, OM 6162, HG2, OM 6600, OM 6055, OM 6073, OM 4498, AG1, OM 6072,
OMCS 2009, OM 6840 (Theo PGS. TS Dương Văn Chín, Viện lúa ĐBSCL). Gần đây,
Viện lúa ĐBSCL vừa tuyển chọn được 4 giống lúa mới chất lượng cao gồm: OM
4059, OM 4900, OM 6561-12, OM 5199-1. Ưu điểm của 4 giống là thời gian sinh
trưởng ngắn, năng suất cao, hạt dài, ngon cơm, kháng sâu bệnh mạnh, đạt chuẩn xuất
khẩu.
Bên cạnh đó, nhu cầu thực tế đã tác động đến gia tăng đột biến diện tích sản

đưa vào sản xuất các giống lúa có khả năng kháng sâu bệnh sẽ khắc phục được những
nhược điểm cơ bản của biện pháp phòng trừ sâu bệnh bằng hóa chất và mang lại hiệu
quả kinh tế to lớn trong sản xuất nông nghiệp.
- Giống lúa phải thích hợp với điều kiện canh tác trong vùng.
- Giống lúa phải có phẩm chất tốt, đáp ứng được yêu cầu của thị trường.
2.4.

Kiểu hình của cây lúa năng suất cao
Quan điểm của một số tác giả về kiểu hình cây lúa lý tưởng cho năng suất cao

trong điều kiện nhiệt đới là: (trích dẫn bởi Nguyễn Xuân Lý, 2005)
Theo Matsushima (1976) do Nguyễn Đức Mẫn (1991) trích dẫn mô tả cây lúa
năng suất cao có 6 đặc điểm nổi bật sau:
* Có tổng hạt cần thiết và vừa đủ trên đơn vị diện tích. Muốn có năng suất 9
tấn/ha, cây lúa phải có tổng số hạt chắc cao và ít hạt lép. Với 1 giống có khối lượng
1.000 hạt là 23 g, tổng số hạt cần là 40.000 hạt/m2. Số hạt lép không vượt quá 10 –
20%. Nói cách khác, trong điều kiện lúa cấy, cây lúa phải đẻ nhánh nhiều.
* Thân thấp có nhiều bông nhưng bông ngắn.
Cây lúa lý tưởng phải thấp giàn (tức là 3 lóng dưới ngắn lại) để tránh đổ ngã.
Các kết quả nghiên cứu cho biết: nếu tăng số hạt/m2 bằng nhau, thì những cây có số
hạt trên bông ít hơn thường là có tỉ lệ hạt chắc cao hơn. Do đó, ruộng lúa cao sản cần
có nhiều bông mà yếu tố hạt trên bông càng ít thì tỉ lệ hạt chắc càng cao.
* Hai hoặc 3 lá trên cùng phải ngắn, dày và thẳng đứng.

5


Những cây lúa có cùng diện tích lá nhưng cây nào có nhiều lá ngắn hơn sẽ có
khả năng đồng hóa carbon cao hơn. Lá lúa có thể quang hợp được cả hai mặt và lá
càng dày càng có khả năng đồng hóa carbon cao hơn. Góc lá thẳng, nhất là 3 lá trên


Chống sâu bệnh nhất là rầy nâu.

-

Hạt có trọng lượng cao, dạng hạt dài, gạo trắng, phẩm chất ngon.

2.5.

Phẩm chất gạo
6


Theo Juliano (1985), phẩm chất gạo được chia ra các nhóm:
-

Phẩm chất xay chà: tỷ lệ gạo lứt, tỷ lệ gao trắng, tỷ lệ gạo nguyên.

-

Đặc tính vật lý: dạng hạt gạo, sự thể hiện màu sắc, độ trong, độ bóng

-

Phẩm chất cơm: hàm lượng amylose, độ trở hồ, độ bền thể gel.

-

Phẩm chất dinh dưỡng: hàm lượng protein, vitamin A, hàm lượng sắt.
Việc đánh giá phẩm chất gạo thường thay đổi theo từng nước, gây ra nhiều khó

kết luận tương tự: giống có tỷ lệ gạo lứt, tỷ lệ gạo trắng, tỷ lệ gạo nguyên cao thì có tỷ
lệ chiều dài/chiều rộng của hạt thấp và ngược lại giống có tỷ lệ gạo nguyên thấp nhất
thì tỷ lệ chiều dài/chiều rộng hạt cao. Cấu trúc của hạt và hướng sắp xếp các tế bào nội
nhũ đã tạo ra các đường chia cách ngang trong hạt làm hạt dễ gãy (Srinivars và cộng
sự, 1978). Những hạt đã khô nếu đột ngột hút ẩm cũng có thể tạo ra các vết rạn trong
hạt và gây ra những mảnh khô khi xay xát, hại càng khô khi ẩm trở lại càng vỡ nhiều
(Bhattachacrya, 1980; Srinivars và cộng sự, 1985). Tỷ lệ gạo nguyên có quan hệ chặt
chẽ với độ cứng và độ bạc bụng của hạt, đến nay di truyền về độ cứng của hạt vẫn
chưa được biết rõ (Chang và Somrith, 1979) (trích dẫn bởi Nguyễn Bích Hà Vũ,
2006).
2.5.2. Đặc tính vật lý của hạt gạo
2.5.2.1.

Dạng hạt gạo: chiều dài – chiều rộng hạt

Hình thức bên ngoài của hạt gạo là tiêu chuẩn quan trọng đối với người tiêu
dùng. Do đó, kích thước và dạng hạt là tiêu chí đầu tiên về chất lượng hạt gạo mà
người trồng lúa quan tâm để phát triển giống lúa mới (Adair và cộng sự, 1966).
Thị hiếu về dạng hạt rất thay đổi tùy theo người tiêu thụ. Gạo có dạng hạt dài
hầu hết được ưa chuộng ở tiểu lục địa India, nhưng ở vùng Đông Nam Á, người dân lại
thích loại gạo có chiều dài trung bình. Ở vùng ôn đới, những giống gạo hạt ngắn phổ
biến hơn. Nhìn chung dạng hạt gạo thon dài được ưa chuộng nhiều nhất trên thị trường
quốc tế (Khush và cộng sự, 1979).
2.5.2.2.

Độ bạc bụng

Độ trong suốt của hạt gạo tùy thuộc vào tính chất của phôi nhũ, mức độ bạc
bụng, với vết đục xuất hiện ở trên lưng, bụng hoặc ở trung tâm hạt gạo (gạo hạt lựu).
Tinh bột ở vùng bạc bụng sắp xếp rời rạc, có cấu trúc kém chặt chẽ hơn so với vùng

phân tử amylose và amylopectin. Hàm lượng amylose có thể được xem là tính trạng
quan trọng nhất trong phẩm chất cơm, vì nó có tính chất quyết định trong việc cơm
mềm, dẻo hay cứng. Hàm lượng amylose nhỏ hơn 2% là nếp ; từ 2 - 10% là rất thấp:
cơm dẻo và hơi ướt; từ 11 - 20% là thấp: cơm dẻo; từ 21 - 25% là trung bình: cơm
mềm; trên 25% là cao, cơm cứng (IRRI, 1996).
Môi trường có ảnh hưởng đến hàm lượng amylose trong hạt gạo của cùng một
giống lúa, đặc biệt là trong thời gian lúa vào chắc (Juliano, 1990). Nhưng sự biến động
này không chênh lệch quá 6%. Những yếu tố có khả năng làm thay đổi hàm lượng
amylose đã được tổng kết như sau (Gomez, 1979):
-

Trong thời gian vào chắc, amylose giảm khi nhiệt độ tăng đối với nhóm
Japonica, trái lại amylose tăng lên khi nhiệt độ thấp hơn 29oC đối với Indica.

-

Hàm lượng amylose hơi giảm nhẹ với việc bón phân đạm nuôi hạt (Paule,
1977).

-

Hàm lượng amylose có thể tăng theo mức độ xay chà.

9


-

Hàm lượng amylose biến thiên giữa các cây lúa trong cùng một giống lúa ít hơn
2%, nhưng giữa các bông trong cùng một cây là 3 - 7%. Vì khi lấy mẫu phân

Độ bền thể gel

Một kiểm tra nhanh, đơn giản và bổ sung cho đánh giá hàm lượng amylose
được phát triển dựa trên độ bền của 4% hồ gạo trắng lạnh trong 0,2N KOH
(Cagampang và cộng sự, 1973). Độ bền thể gel được đo bằng chiều dài gel lạnh chảy
ra trong ống nghiệm khi được đặt nằm ngang trong 30 phút tới 1 giờ.

10


Trong cùng một nhóm có hàm lượng amylose giống nhau, giống lúa nào có độ
bền thể gel mềm hơn, giống đó sẽ được ưa chuộng hơn (Khush và cộng sự, 1979). Gạo
có độ bền gel cao thì cơm nấu chín để nguội sẽ dẻo hơn so với gạo có cùng hàm lượng
amylose mà có độ bền thể gel thấp hơn (Trần Thị Kim Thúy, 2002).
Kết quả nghiên cứu của Tang và cộng sự (1997) cho thấy rằng:
-

Kết quả chưa tìm thấy:

o Hàm lượng amylose rất thấp (0 - 2%) với độ bền thể gel trung bình (hoặc cứng).
o Hàm lượng amylose thấp với độ bền thể gel cứng.
o Độ trở hồ cao (hoặc trung bình) với độ bền thể gel trung bình (hoặc cứng).
-

Kết hợp rất hiếm xảy ra:

o Hàm lượng amylose thấp với độ bền thể gel cứng.
o Hàm lượng amylose rất thấp với độ trở hồ trung bình.
2.5.4. Phẩm chất dinh dưỡng
*

bằng GC-MS. Sau đó, họ đã định lượng 2 – AP bằng máy sắc ký khí với đầu dò FID.

Hình 2.3 Phổ đồ MS hợp chất 2 – acetyl – 1 – pyrroline.
(A: Tanchotikul and Hsieh, 1991; B: Varaporn và Sarath, 1993)

Năm 1983, Buttery và cộng sự đã nghiên cứu 7 giống lúa thơm. Trong số các
thành phần xác định bằng phương pháp sắc ký khí, hợp chất 2 – acetyl – 1 – pyrroline
đã tìm thấy và có mùi tương tự như mùi thơm của cơm. Ngưỡng mùi thơm của chất
này trong nước là 0,1 μg/l và mùi thơm tích lũy tương tự như loại bắp nổ. Theo
Buttery và cộng sự (1982, 1983), 2 – acetyl – 1 – pyrroline là thành phần chính trong
hỗn hợp các chất thơm có trong gạo thơm, góp phần cấu thành nên hương thơm của
gạo. Do đó, có thể cho rằng thành phần chính dùng để nhận biết sự khác biệt về mùi
giữa gạo thông thường và gạo thơm là 2 – acetyl – 1 – pyrroline.
Buttery và cộng sự (1983) nhận thấy rằng, các giống gạo thơm chứa 0,04 –
0,09 ppm 2 – acetyl – 1 – pyrroline trong khi các giống gạo thông thường chứa lượng
thấp hơn khoảng 10 lần (< 0,006 đến < 0,008 ppm). Họ đã công bố những chất thơm
này chỉ được tìm thấy trong quá trình nấu nướng mà không được phát hiện trong gạo
thô. Nhưng theo Yoshihashi (2002), hợp chất thơm 2 – AP không phải được hình
thành trong quá trình nấu nướng hay do điều kiện bảo quản sau thu hoạch mà chúng
được hình thành từ phần khí sinh của cây trong suốt thời gian gieo trồng. Năm 2003,
Wornpongchai và cộng sự đã tìm thấy 2 – AP trong gạo thô và các bộ phận khác của

12


cây bằng phương pháp chiết xuất không sử dụng nhiệt. Họ cho rằng, 2 – acetyl – 1 –
pyrroline chính là một hợp chất thứ cấp hiện diện trong cây lúa đặc sản.
Hợp chất 2 – acetyl – 1 – pyrroline được xác định là thành phần chính trong
tinh dầu lá dứa. Theo Buttery và cộng sự (1983), trong lá dứa chứa khoảng 1 ppm 2 –
acetyl – 1 – pyrroline, hàm lượng này cao gấp 100 lần so với những loại gạo thông

Hợp chất thơm 2 – acetyl – 1 – pyrroline có vòng pyrroline tương tự với
proline. Bằng chứng đầu tiên liên kết amino acid proline như một tiền chất trong tổng
hợp 2 – acetyl – 1 – pyrroline đã được tìm thấy trong các thí nghiệm về nuôi cấy tế bào
và mô (Suprasanna và cộng sự, 1998, 2002).
Còn theo Petrov và cộng sự (1996), 2 – acetyl – 1 – pyrroline có nguồn gốc từ
proline và ornithine. Sản phẩm của quá trình phân hủy Strecker là proline và 1pyrroline (Yoshikawa và cộng sự, 1965) sẽ phản ứng với những sản phẩm của quá
trình phân hủy đường tạo ra AcPy (Schieberle, 1989, 1990; Tressl và cộng sự, 1985).
Con đường chính xác sinh tổng hợp 2 – acetyl – 1 – pyrroline hiện vẫn chưa
được rõ. Giả thuyết đặt ra là proline có thể được biến đổi thành 2 – acetyl – 1 –
pyrroline và glutamic acid, vì thế ức chế con đường tổng hợp glutamic acid sẽ làm
tăng lượng proline (hoặc chất trung gian) cho tổng hợp 2 – acetyl – 1 – pyrroline. Một
gen mã hóa cho protein kiểm soát mùi thơm trên lúa gạo, đặt tên là Os2AP đã được
xác định là một thành viên trong họ aldehyde dehydrogenase có thể đóng vai trò chủ
yếu trong sự biến đổi proline thành glutamic acid. Tất cả các giống lúa thơm kiểm tra
đều bị mất 8 nucleotide trên gen này vì thế làm giảm quá trình hình thành glutamic
acid, tăng hàm lượng 2 – acetyl – 1 – pyrroline.

Hình 2.4 Con đường sinh tổng hợp 2-acetyl-1-pyrroline từ proline và glutamic acid.
(www.freepatentsonline.com/7319181.html)
L-proline có thể được tổng hợp từ glutamic acid nhờ enzyme P5C synthase
(P5CS) và P5C reductase (P5CR), còn glutamic acid có thể được tổng hợp từ proline
nhờ enzyme proline dehydrognase (PropH), và P5C dehydrogenase (P5CDH). Từ đây
các nhà khoa học đề xuất việc gây đột biến không nghĩa (nonsense) của gen Os2AP để
14