BÁO CÁO KHOA HỌC: "SỰ DI TRUYỀN MỘT SỐ ĐỘT BIẾN GÂY TẠO TỪ GIỐNG LÚA ĐỊA PHƯƠNG NAM BỘ – TÀI NGUYÊN ĐỤC" pdf

Trong bài này, chúng tôi giới thiệu kết quả nghiên cứu sự di truyền và biểu hiện của một số đột biến tạo ra những đặc điểm nổi trội của giống lúa TNĐB-100 nhằm góp phần xây dựng cơ sở lý

SỰ DI TRUYỀN MỘT SỐ ĐỘT BIẾN GÂY TẠO TỪ GIỐNG LÚA ĐỊA PHƯƠNG NAM BỘ – TÀI

NGUYÊN ĐỤC*

Nguyễn Minh Công

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội

Nguyễn Thị Mong

Trường Đại học Sư phạm Tp Hồ Chí Minh

*Đề tài được sự hỗ trợ của chương trình nghiên cứu cơ bản cấp nhà nước

I MỞ ĐẦU

Trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học cấp nhà nước “Xác định tính qui luật của sự phát sinh đột biến

trên loài lúa trồng (O.sativa L.) khi xử lý đột biến (giai

đoạn 1996-2000), chúng tôi đã cải tiến thành công giống lúa tẻ đặc sản của tỉnh Cà Mau – Tài nguyên đục (TNĐ) để tạo ra giống lúa mới cấp quốc gia – Tài nguyên đột biến –

100 (TNĐB-100) với nhiều đặc điểm ưu việt rõ rệt so với

giống gốc (bảng 1)

Trong bài này, chúng tôi giới thiệu kết quả nghiên cứu sự

di truyền và biểu hiện của một số đột biến tạo ra những đặc điểm nổi trội của giống lúa TNĐB-100 nhằm góp phần xây dựng cơ sở lý luận cho công tác tạo chọn các giống lúa chất lượng

II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1 Vật liệu nghiên cứu

Sử dụng giống lúa tài nguyên đục và giống lúa TNĐB-100 Các đặc điểm sai khác giữa hai giống lúa nói trên được

trình bày trong bảng 1

Bảng 1: Những đặc điểm sai khác chính giữa giống lúa

TNĐ và TNĐB-100

2 Phương pháp nghiên cứu

Ở vụ mùa năm 2000, chúng tôi thực hiện 2 phép lai: thuận

và nghịch giữa giống gốc – TNĐ và TNĐB-100 bằng

phương pháp cắt vỏ trấu tại vườn trường Đại học Sư phạm

Tp Hồ Chí Minh Hạt lai F1 được chia thành 2 phần: một

nửa được gieo cấy trong vụ xuân 2001 để xác định khả

năng biểu hiện của đột biến gây mất tính cảm quang; nửa

còn lại được gieo cấy trong vụ mùa 2001 để nhận hạt F2 và tìm hiểu sự biểu hiện của các tình trạng của bố mẹ ở thế hệ

F1 Mức độ trội được tính theo công thức của Belli và

số tuyệt đối của tính trạng nhỏ hơn, thể hiện ưu thế lai âm) Khi hp > 1 (siêu trội dương); còn khi hp < -1 (siêu trội âm)

Ở vụ xuân 2002, chúng tôi nghiên cứu sự di truyền của đột biến gây mất tính cảm quang

Ở vụ mùa 2002, chúng tôi xác định tỷ lệ phân ly của các tính trạng bị biến đổi do đột biến Sự phân chia thành các

lớp kiểu hình ở F2 dựa vào sự di truyền và biểu hiện tính

trạng ở F1 và vào chỉ số ξ3 theo phương pháp của Avan

và cộng sự (1986), Fushuhara (1986), cụ thể là phân thành

2 lớp kiểu hình: giống bố mẹ và thống kê các cá thể có kiểu

hình khác với 2 kiểu hình nêu trên (nếu có)

Sự sai khác giữa tỷ lệ phân ly lý thuyết và thực nghiệm

được đánh giá theo tiêu chuẩn “Chi bình phương – 2)

III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN

1 Sự di truyền và biểu hiện một số tính trạng ở F 1

1.1 Sự phân bố số cá thể cảm ứng và không cảm ứng

quang chu kỳ ở F 1

Bảng 2: Khả năng biểu hiện của đột biến mất tính cảm

quang ở F1

Số liệu trong bảng 2 cho thấy, đột biến không cảm quang là

đột biến lặn, điều này phù hợp với kết luận của nhiều tác

giả: tính cảm quang là trội, còn không cảm quang là lặn

Bảng 3: Sự biểu hiện một số tính trạng khác ở F1 trong vụ

mùa

1.2 Thời gian sinh trưởng (TGST)

Số liệu bảng 3 cho thấy, con lai F1 có thời gian sinh trưởng ngắn hơn TNĐ nhưng dài hơn TNĐB-100 Điều này cho thấy ở hai giống lúa có sự sai khác trong hệ gen xác định thời gian sinh trưởng cơ bản vì hai giống đều không cảm ứng quang chu kỳ Sự biểu hiện di truyền trung gian của tính trạng TGST ở F1 có thể do sự phát sinh đột biến lặn không hoàn toàn ở một trong các locus kiểm soát TGST cơ bản ở giống gốc Hiện tượng di truyền trung gian ở tổ hợp lai này mâu thuẫn với hiện tượng trội của tính trạng chín sớm khi lai giữa hai giống lúa khác nhau vì đây là sự tương tác giữa alen đột biến và alen dại của giống gốc Hiện

tượng trội không hoàn toàn của các alen dại giúp ta hiểu rõ thêm hiện tượng chín sớm hơn của các cây mọc từ hạt của giống có thời gian sinh trưởng dài đã bị xử lý bằng chiếu

xạ

1.3 Khả năng đẻ nhánh

Khả năng đẻ nhánh của các cây lai F1 trong tổ hợp lai TNĐ

và TNĐB-100 giảm so với hai dạng bố mẹ, biểu hiện ưu

thế lai âm Hiện tượng trên do tương tác giữa alen dại (Ti)

ở giống gốc và alen “ti” phát sinh do đột biến

1.4 Góc lá đòng và góc lá công năng

Góc lá đòng ở các cây lai F1 lớn hơn góc lá đòng của

TNĐB-100 nhưng nhỏ hơn so với ở TNĐ Hiện tượng này

do alen dại của giống gốc trội không hoàn toàn so với alen đột biến phát sinh ở một trong các locus kiểm soát tính trạng này Tuy nhiên, về mức độ trội, có xu hướng thiên về kiểu dại Các cây lai F1 của 2 phép lai đều có góc lá công năng lớn hơn 2 dạng bố mẹ, biểu hiện ưu thế lai dương

1.5 Chiều dài lá đòng và lá công năng

Số liệu trong bảng 3 cho thấy, lá đòng và lá công năng của cây lai F1 ngắn hơn so với ở giống gốc và TNĐB-100, biểu hiện ưu thế lai âm Hiện tượng trên do tương tác giữa alen dại và alen đột biến cùng thuộc một lucus

1.6 Chiều cao cây

Số liệu trong bảng 3 còn cho thấy, hiện tượng di truyền trung gian của chiều cao cây lúa trong tổ hợp lai TNĐ và TNĐB-100 Hiện tượng này có thể giải thích bằng tính lặn không hoàn toàn của alen đột biến so với alen dại ở TNĐ Đây là một trong các nguyên nhân làm cho cây M1 thấp hơn so với dạng gốc

1.7 Chiều dài bông

Chiều dài bông của các cây lai F1 của tổ hợp lai TNĐ và TNĐB-100 theo cách xác định của Belli và Atkius (1966),

là biểu hiện siêu trội âm Nếu xác định theo chỉ số ξ3 thì các cây lai F1 của phép lai thuận và nghịch có bông thuộc kiểu hình giống gốc

1.8 Chiều dài hạt gạo

Nếu tính theo công thức của Belli và Atkius (1966) thì tính trạng này biểu hiện siêu trội âm Nếu xác định theo chỉ số ξ3 thì hạt gạo của các cây lai F1 của hai phép lai: thuận

và nghịch thuộc kiểu hình của giống gốc

Số liệu trong bảng 4 cho thấy, trong tổ hợp lai TNĐ và TNĐB-100, tính trạng cảm quang di truyền theo tỷ lệ

Menđen trong lai đơn ở F2 Rất có thể trong trường hợp này, TNĐ có cặp gen trội I-Se1 ISe1 còn TNĐB-100 có cặp gen lặn i-Se1 i-Se1; Các cây F1 đều cảm quang do có cặp alen I-Se1 i-Se1, còn ở F2 có tỷ lệ các tổ hợp gen như sau:

1 I-Se1 I-S¬e1: 2 I-Se1 i-Se1: 1 i-Se1 iSe1

Bảng 4: Sự phân ly một số tính trạng ở F2 của tổ hợp lai

TNĐ x TNĐB-100

2.2 Chiều cao cây

Hiện nay người ta đã phát hiện 11/12 nhóm gen liên kết của

loài lúa trồng (O.sativa L.) có mang locus kiểm soát chiều

cao cây Các locus này tương tác theo kiểu cân bằng ở các

tổ hợp gen khác nhau dẫn đến các giống lúa có chiều cao cây khác nhau Tuy nhiên, mức độ chi phối chiều cao cây của các locus cũng không giống nhau; theo mức độ từ

mạnh đến yếu như sau: D>Sn>dm>d Kiểu cây lùn ngoài nguyên nhân là các gen lùn còn có các nguyên nhân: tác động của gen át chế và gen gây biến đổi, chẳng hạn I át T Như vậy, một hoặc một số đột biến thực nghiệm phát sinh

ở nhóm gen kiểm soát tính trạng chiều cao cây ở giống lúa cao cây sẽ làm xuất hiện các dạng: nửa lùn, lùn, siêu lùn

Dẫn liệu trong bảng 4 cho thấy: bào chất có ảnh hưởng tới

sự biểu hiện tính trạng chiều cao cây ở F1 nhưng ở F2 vẫn cho tỉ lệ phân ly menđen trong lai một tính khi có hiện

tượng trội không hoàn toàn: 1 nửa lùn (TNĐB-100): 2 dạng

trung gian: 1 cao cây (TNĐ)

Kết quả trên cũng cho thấy, một đột biến lặn không hoàn toàn đã phát sinh ở một trong các locus kiểm soát chiều cao cây ở giống gốc, làm xuất hiện cây nửa lùn (TNĐB-100)

2.3 Khả năng đẻ nhánh

Tính trạng khả năng đẻ nhánh của giống lúa trồng do ít nhất

3 locus kiểm soát: Ti1; Ti2 và Ti3 Các alen trội xác định khả năng đẻ nhánh kém, còn các alen lặn (ti1; ti2 và ti3) xác định khả năng đẻ nhánh khoẻ nhưng mức độ đóng góp không giống nhau Theo cơ chế nêu trên thì rất có thể giống lúa gốc – TNĐ có 2 cặp alen trội và 1 cặp alen lặn kiểm soát khả năng đẻ nhánh Một đột biến lặn có khả năng đóng góp cao hơn vào việc tăng khả năng đẻ nhánh đã phát sinh

ở giống gốc (khả năng đẻ nhánh trung bình) làm cho

TNĐB-100 có khả năng đẻ nhánh ở mức trung gian giữa tốt

và rất tốt Đột biến lặn này di truyền theo qui luật menđen trong lai đơn khi có hiện tượng lặn không hoàn toàn: 1

trung (TNĐ): 2 dạng trung gian: 1 đẻ nhánh tốt – rất tốt

2.4 Góc lá đòng và góc lá công năng

Lá đòng và lá công năng được kiểm soát bởi 2 hệ thống gen khác nhau (Kramer, 1974); góc lá đòng rộng là trội, còn ngược lại, góc lá công năng hẹp là trội

Số liệu trong bảng 4 cho thấy, đột biến giảm góc độ lá đòng

và lá công năng di truyền trung gian trong lai một tính,

phân ly kiểu hình theo tỷ lệ 1:2:1 Điều đó chứng tỏ đột biến lặn không hoàn toàn đã phát sinh trong hệ thống gen kiểm soát góc lá đòng và lá công năng

2.5 Đột biến rút ngắn chiều dài lá đòng và lá công năng

Chiều dài lá đòng và lá công năng do 2 hệ thống gen khác nhau, mỗi tính trạng do nhiều gen phức kiểm soát Hầu hết các gen xác định lá đòng dài là gen trội, trong khi đó, các gen trội và các gen lặn với số lượng tương đương xác định

lá công năng dài (Kramer, 1974)

Số liệu bảng 4 cho thấy, đột biến giảm chiều dài lá đòng di

truyền theo định luật menđen trong lai đơn nhưng biểu hiện

di truyền trung gian

2.6 Đột biến tăng chiều dài bông

Tính trạng chiều dài bông lúa do khoảng 6 gen kiểm soát và phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện ngoại cảnh (Syakudo, 1985)

Số liệu trong bảng 4 cho thấy, đột biến tăng chiều dài bông lúa là đột biến lặn, di truyền theo định luật menđen trong lai đơn; cho tỷ lệ phân ly: 3 ngắn: 1 dài Điều đó chứng tỏ một đột biến lặn đã phát sinh trong hệ thống gen kiểm soát

độ dài bông lúa

2.7 Đột biến tăng chiều dài hạt gạo

Ramiah và cộng sự (1993) đã phát hiện một gen lặn (kí

hiệu là lk) kiểm soát tính trạng hạt dài Các nghiên cứu của Takamure và Kinoshita (1996), Kato (1991) đều kết luận: ở loài phụ Indica, hạt ngắn là trội so với hạt dài, cho tỉ lệ

phân ly ở F2: 3 ngắn: 1 dài

Kết quả nghiên cứu của chúng tôi phù hợp với kết luận của các tác giả trên, đột biến tăng chiều dài hạt gạo trong

trường hợp này là đột biến lặn

2.8 Đột biến hạt trong

Giống gốc TNĐ có hạt gạo đục, còn giống lúa TNĐB-100

có hạt gạo trong Các nghiên cứu di truyền đều cho thấy, hạt gạo trong là trội so với hạt gạo đục

Số liệu trình bày trong bảng 3 và 4 cho thấy: đột biến hạt trong là đột biến trội, di truyền theo định luật menđen trong lai đơn, cho tỷ lệ 3 trong: 1 đục ở F2

lúa, tăng chiều dài hạt gạo là các đột biến lặn, di truyền theo định luật menđen trong lai đơn

2 Các đột biến: rút ngắn thời gian sinh trưởng, giảm chiều cao cây, tăng khả năng đẻ nhánh, lá đòng hẹp, rút ngắn chiều dài lá đòng là những đột biến lặn không hoàn toàn, di truyền theo định luật menđen trong lai đơn nhưng biểu hiện di truyền trung gian

3 Đột biến hạt gạo trong là đột biến trội, di truyền theo định luật menđen trong lai đơn

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Nguyễn Minh Công, Lê Xuân Trình (2000), “Phân tích di truyền một số đột biến về chiều cao cây từ giống lúa Nếp 415” Tạp chí Nông nghiệp và Công nghiệp thực

phẩm, số 4, tr 171-172

2 Nguyễn Minh Công, Phạm Văn Ro, Đỗ Hữu Ất

(1999), “Nghiên cứu chọn tạo giống lúa Tài nguyên đột biến” Tạp chí Nông nghiệp và Công nghiệp thực phẩm, số

5 Nguyễn Thị Mong, Nguyên Minh Công (2003), “Sự di truyền các đột biến không cảm ứng quang chu kỳ, rút ngắn thời gian sinh trưởng trong vụ mùa, đẻ nhánh khoẻ, phát sinh bằng thực nghiệm từ giống lúa địa phương Nam Bộ-Tép hành” Tạp chí Khoa học – Công nghệ của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, số 4, tr 411-413

6 Nguyễn Thị Mong, Nguyễn Minh Công (2003), “Sự di truyền và biểu hiện các đột biến: nửa lùn, rút ngắn lá đòng, tăng khẳ năng đẻ nhánh, tăng chiều dài bông lúa và hạt gạo, phát sinh bằng thực nghiệm từ giống lúa địa phương Nam Bộ-Tép hành” Tạp chí Khoa học-Công nghệ của Bộ

NN&PTNT, số 5, tr.654-656

7 Nagato Y.(1997), “Inheritance of morphological

characters 1.1 seeds”, in: Science of the rice plant,

Volume three: Genetics (matsuo et al, eds), FAPRC,

Tokyo, Japan, pp 252-256

8 Takamure L, K Mori and T Kinoshita (1993),

“Inheritance of mutant characters induced by gamma-ray irradiation of anther cultures in rice”, RGN, Vol 10,

pp.111-113

9 Takamure L, M.C Hong and T Kinoshita (1995),

“Genetic analysis for two kinds of mutants for long grain”, RGN, Vol 12, pp 199-201

10 Tanisaka, T (1997), “Inheritance of morphological characters, 1.4.Culm”, in: Sicience of the rice plant,

Volume three: Genetics (matsuo et al., eds), FAPRC,

Tokyo, Japan, pp.270-277

11 Lê Xuân Trình, Nguyễn Minh Công (2000), “Phân tích di truyền đột biến chiều dài hạt thóc từ giống lúa Nếp TK90” Tạp chí Nông nghiệp và Công nghiệp thực phẩm,

số 3, tr 122-123

12 Tsai, K.H (1999), Genetic analysis for heading time

in tropical rice strains” RGN, Vol.16, pp 55-57

13 Yamagata H (1997), “Inheritance of morphological characters 1.5 leaf”, in: Science of the rice plant, Volume three: Genetics (Matsuo at al., eds), FAPRC, Tokyo, Japan,

pp 277-285

(Summary)

Inheritance of some mutations induced from native rice variety of South Vietnam – “Tai nguyen duc”

Nguyen Minh Cong

Ha Noi University of Education

Nguyen Thi Mong

Ho Chi Minh city University of Education

Originally native rice variety (Tai nguyen duc) and mutant rice variety induced by Tai nguyen duc variety (Tai nguyen dot bien) were used for our research The new mutant rice variety has some better characters in comparison with those

of the Tai nguyen duc such as photoperiodic insensitivity, earlier maturity in the summer crop, higher tillering

capacity, shorter plant height, smaller angle and shorter of flag leaf, transparent and longer grain, greater number of grain per panicle, more bright yellow grain, expected yield

greater twice, better resistance to yellow stem borer and brown plant hopper

The inheritance research was conducted by Tai nguyen duc variety and Tai nguyen dot bien crossing combination The research’s results from F1 and F2 show that: the mutation generates transparent grain is dominate and transmitted to offring from mendenian ratio in monohybrid (ratio 3:1); the mutations create photoperiodic insensitivity, long panicle and long grain that are recessive and transmitted to offring from mendenian ratio in monohybrid (ratio 3:1) Other

mutations that generate earlier maturity, short plant height, high tillering capacity, short flag leaf, small angle of flag leaf are incomplete recessive and transmitted conform

intermediary mendenian monohybrid (ratio 1:2:1)

Người thẩm định nội dung khoa học: PGS Lê Duy Thành