Luận văn thạc sĩ CHỌN LỌC VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC DẠNG ĐỘT BIẾN Ở CÁC QUẦN THỂ ĐẬU TƯƠNG XỬ LÝ TIA GAMMA Ở THẾ HỆ M2 VÀ M3

Do ñó chọn giống bằng phương pháp ñột biến ñã trở thành phương tiện chọn giống cây trồng nói chung và chọn giống ñậu tương nói riêng của các nhà chọn giống.. Chọn giống ựột biến ở ựậu tư

BỘ GIÁO DỤC VÀ đÀO TẠO TRƯỜNG đẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-
 -

TRẦN THỊ KHEN

CHỌN LỌC VÀ đÁNH GIÁ CÁC DẠNG đỘT BIẾN Ở CÁC QUẦN THỂ đẬU TƯƠNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng

Mã số : 60.62.05

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Vũ đình Hòa

Hộ Néi - 2011

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Kết quả nghiên cứu trong luận văn là kết quả lao ñộng của chính tác giả Các

số liệu và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược ai công bố trong bất cứ công trình nào khác

Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Trần Thị Khen

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian thực tập tại Bộ môn Công nghệ sinh học ứng dụng, Bộ môn Công nghệ sinh học thực vật, ựược sự quan tâm giúp ựỡ và dìu dắt tận tình của các thầy cô giáo, các cán bộ tại phòng thắ nghiệm bộ môn, cùng sự cố gắng

và nỗ lực của bản thân tôi ựã hoàn thành luận văn tốt nghiệp của mình

Với tấm lòng chân thành tôi xin bày tỏ lòng kắnh trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Vũ đình Hòa, trưởng khoa Công nghệ sinh học ựã tận tình hướng dẫn và dạy dỗ tôi trong suốt quá trình thực tập

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Th.S Trịnh Hồng Kiên ựã chu ựáo, tận tình hướng dẫn, giúp ựỡ và tạo ựiều kiện cho tôi trong suốt thời gian thực tập

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo, các cán bộ tại bộ môn

Di truyền và Chọn giống cây trồng, khoa Nông học ựã giúp ựỡ và tạo mọi ựiều kiện thuận lợi nhất giúp tôi hoàn thành luận văn này

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới KS Nguyễn Thị Thủy, KS Phạm Thị Thu Hằng cán bộ tại phòng thắ nghiệm bộ môn Công nghệ sinh học thực vật ựã giúp ựỡ và tạo mọi ựiều kiện thuận lợi nhất giúp tôi hoàn thành ựề tài thực tập tốt nghiệp của mình

Qua ựây tôi cũng xin gửi lời cảm ơn ựến toàn thể các phòng, ban của khoa Nông học, khoa Công nghệ sinh học, gia ựình và toàn thể bạn bè ựã giúp ựỡ, ựộng viên và tạo mọi ựiều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập cũng như thực tập tốt nghiệp

TÔI XIN TRÂN TRỌNG CẢM ƠN!

Tác giả luận văn

Trần Thị Khen

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ðOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH ix

Phần I: MỞ ðẦU 1

1.1 ðẶT VẤN ðỀ 1

1.2 MỤC ðÍCH YÊU CẦU CỦA ðỀ TÀI 2

1.2.1 Mục ñích 2

1.2.2 Yêu cầu 3

PHẦN II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

2.1 VÀI NÉT SƠ LƯỢC VỀ CÂY ðẬU TƯƠNG 4

2.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ðẬU TƯƠNG Ở TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 5

2.2.1 Tình hình nghiên cứu ñậu tương trên thế giới 5

2.2.2 Tình hình nghiên cứu ñậu tương ở Việt Nam 11

2.3 ðỘT BIẾN VÀ PHƯƠNG PHÁP GÂY ðỘT BIẾN PHÓNG XẠ TRONG CÔNG TÁC CHỌN TẠO GIỐNG CÂY TRỒNG 13

2.3.1 Khái niệm và phân loại ñột biến 13

2.3.2 Vai trò của ñột biến trong công tác chọn tạo giống cây trồng 15

2.3.2 ðột biến phóng xạ 16

2.3.3 Một số nghiên cứu, thành tựu và triển vọng của ngành chọn tạo giống bằng ñột biến phóng xạ 17

2.3 CHỈ THỊ PHÂN TỬ VÀ ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ TRONG

ðÁNH GIÁ ðA DẠNG DI TRUYỀN CỦA ðẬU TƯƠNG 32

2.3.1 Khái niệm chỉ thị phân tử 32

2.3.2 Một số chỉ thị phân tử 34

Phần III: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40

3.1 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 40

3.2 THỜI GIAN VÀ ðỊA ðIỂM NGHIÊN CỨU 40

3.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40

3.3.1 Thế hệ M2 40

3.3.2 Thế hệ M3 40

3.3.3 Bố trí thí nghiệm 41

3.3.4 Phân tích chỉ thị SSR 42

3.4 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 45

PHẦN IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 46

4.1 MỘT SỐ ðẶC ðIỂM HÌNH THÁI, ðẶC ðIỂM SINH TRƯỞNG PHÁT TRIỂN CỦA CÁC GIỐNG ðẬU TƯƠNG ðƯỢC SỬ DỤNG LÀM VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM 46

4.2 NHỮNG BIẾN ðỔI Ở CÁC QUẦN THỂ ðẬU TƯƠNG XỬ LÝ TIA GAMMA Ở THẾ HỆ M2 48

4.2.1 Những biến ñổi vể diệp lục 48

4.2.2 Những biến dị về hình thái ở các quần thể ñậu tương xử lý tia gamma thế hệ M2 51

4.2.3 Những biến ñổi ở các cơ quan sinh sản và các biến ñổi liên quan ñến thời gian sinh trưởng của các quần thể ñậu tương ñột biến 62

4.2.4 Các dạng biến dị khác 64

4.3.1 Những biến ñổi ở các quần thể ñậu tương xử lý tia gamma ở thế hệ M3 73

4.3.2 Hệ số biến dị trên một số tính trạng của các dòng ñậu tương xử lya tia gamma ở thế hệ M3 76

4.4 ðÁNH GIÁ CÁC ðẶC ðIỂM NÔNG SINH HỌC, NĂNG SUẤT VÀ CÁC YẾU TỐ CẤU THÀNH NĂNG SUẤT CỦA CÁC DÒNG ðẬU

TƯƠNG ðỘT BIẾN THẾ HỆ M3 77

4.4.1 ðặc ñiểm sinh trưởng phát triển của các dòng ñậu tương ñột biến 77

4.4.2 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cả các dòng ñậu tương ñột biến thế hệ M3 80

4 5 XÁC ðỊNH SỰ SAI KHÁC DI TRUYỀN CỦA CÁC DÒNG ðẬU TƯƠNG ðỘT BIẾN DỰA TRÊN CHỈ THỊ PHÂN TỬ SSR 86

4.5.1 Kết quả tách chiết DNA tổng số của các dòng ñậu tương 86

4.5.2 Kết quả thu ñược từ chỉ thị SSR 88

PHẦN V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 91

5.1 Kết luận 91

5.2 ðề nghị 92

TÀI LIỆU THAM KHẢO 93

PHỤ LỤC 100

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

AICRPS The All India Coordinted Research Project on Soybean

AVRDC Trung tâm nghiên cứu và phát triển rau Châu Á

CCTN Công thực thí nghiệm

FAO Tổ chức lương thực thế giới

IAEA Trung tâm năng lượng nguyên tử quốc tế

IITA The International Institute of Tropical Agriculture

MS Bình phương trung bình

NN&PTNT Nông nghiệp và phát triển nông thôn

NRCS Trung tâm nghiên cứu ñậu tương quốc tế

NSCT Năng suất cá thể

PCR Phản ứng chuỗi trùng hợp

SEARCA The Southeast Asian Regional Center for Graduate Study

and Research in Agriculture

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Tình hình sản xuất ñậu tương ở Việt Nam 11

Bảng 3.1: 4 cặp mồi SSR ñược sử dụng trong phòng thí nghiệm 44

Bảng 3.2: Thành phần các chất tham gia cho 1 phản ứng PCR 45

Bảng 4.1 Một số ñặc ñiểm hình thái của các giống gốc tham gia thí nghiệm 46 Bảng 4.2: ðặc ñiểm Sinh trưởng, phát triển, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống gốc tham gia thí nghiệm 47

Bảng 4.3 Các dạng biến dị về diệp lục thu nhận ñược ở thế hệ M2 48

Bảng 4.4 Các dạng ñột biến ở lá thu nhận ñược ở thế hệ M2 53

Bảng 4.5: Các dạng biến dị về thân và cành thu nhận ñược ở thế hệ M2 56

Bảng 4.6: Tần số biến dị về thân cành thu nhận ñược ở thế hệ M2 56

Bảng 4.7: Bảng phân tích phương sai trên một số tính trạng của các giống ñậu tương xử lý tia gamma ở thế hệ M2 57

Bảng 4.8 Chiều cao cây và hệ số biến dị của các dòng ñậu tương xử lý tia gamma thế hệ M2 59

Bảng 4.9: Số cành cấp 1 và hệ số biến dị trên số cành cấp 1 của các dòng ñậu tương xử lý tia gamma thế hệ M2 61

Bảng 4.10: Tổng số quả/cây của các dòng ñậu tương xử lý tia gamma ở thế hệ M2 66

Bảng 4.11: Trung bình chiều cao ñóng quả của một số dòng trên các quần thể ñậu tương xử lý tia gamma ở thế hệ M2 67

Bảng 4.12: P1000 hạt của các dòng ñậu tương xử lý tia gamma thế hệ M2 68

Bảng 4.13: Các dạng ñột biến biến ñổi màu sắc hạt và hình dạng hạt thu nhận ñược ở thế hệ M2 70

Bảng 4.14: Tần số ñột biến trên tính trạng màu sắc và hình dạng hạt 70

Bảng 4.15: Mức ñộ di truyền biểu hiện ở thế hệ M3 74

Bảng 4.16: Tần số biến dị mới xuất hiện ở quần thể M3 (%) 75

Bảng 4.17 Hệ số biến dị của một số tính trạng ở các quần thể ñậu tương thế

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1 Một số dạng biến dị về diệp lục thu nhận ñược ở thế hệ M2 50

Hinh 1.1: Kiểu ñột biến bạch tạng trên giống ðT12 50

Hình 1.2: ðột biến lá có màu vàng sáng giống ðT12 50

Hình 1.3: Khảm lá có vệt trắng và nếp nhăn trên giống ðVN6 50

Hình 2:Một số biến dị trên lá thu nhận ñược ở thế hệ M2 52

Hình 2.1: Biến dị giảm số lượng lá chét trong 1 lá kép giống ðT12 52

Hình 2.2: Thay ñổi số lượng và hình dạng lá chét trên giống ðT12 52

Hình 2.3: 5 lá chét/1 lá kép ở giống ðT12 52

Hình 2.4: 4 lá chét/1 lá kép ở Giống ðT20 52

Hình 2.5 2 lá chét cùng chung 1 cuống lá trên giống ðVN6 52

Hình 2.6: Sự biến ñổi về số lượng và hình dạng lá chét trên cùng 1 cá thể trên giống ðT12 52

Hình 3: Một số biến dị ở thân cành thu nhận ñược ở thế hệ M2 54

Hình 3.1: Thay ñổi màu sắc thân trên giống ðVN6 54

Hình 3.2: Thay ñổi màu sắc thân trên giống ðT12 54

Hình 3.3: Biến ñổi thân thấp và phân nhánh sớm trên giống ðT12 54

Hình 3.4: Cây không phân nhánh trên giống ðVN6 54

Hình 3.5: Biến ñổi thân chính tách thành 2 thân nhỏ trên giống ðVN6 54

Hình 3.6: Dừng sinh trưởng ở giai ñoạn 5 lá thật trên giống ðT20 54

Hình 4: Một số biến ñổi về cơ quan sinh sản trên các quần thể ñậu tương thu nhận ñược ở thế hệ M2 64

Hình 4.1: Kiểu ñột biến bất dục hoàn toàn trên giống ðT20 64

Hình 4.2: Kiểu ñột biến nửa bất dục trên giống ðVN6 64

Hình 4.3: Thay ñổi màu sắc hoa trên giống ðT20 64

Hình 4.4: Thay ñổi về thời gian ra hoa trên giống ðT20 64

Hình 4.5: Kiểu chín sớm trên giống ðT20 64

Hình 4.6: Cây ñối chứng của giống ðT20 64

Hình 5: Một số biến ñổi về màu sắc hạt và hình dạng hạt trên các quần thể giống ñậu tương thu nhận ở thế hệ M2 72

Hình 5.1: Biến ñổi màu sắc hạt cây 2-12 giống ðVN6 72

Hình 5.2: Biến ñổi màu sắc hạt cây 1-44 giống ðVN6 72

Hình 5.3: Màu sắc và hình dạng hạt cây 30-5 giống ðT12 72

Hình 5.4: Màu sắc và hình dạng hạt cây 32-1 giống ðT20 72

Hình 6: ðiện di DNA tổng số của một số dòng ñậu tương thí nghiệm 87

Hình 7.1: ðiện di sản phẩm PCR với cặp mồi Satt556 trên gel agarose 3% 88

Hình 7.2: ðiện di sản phẩm PCR với cặp mồi Satt242 trên gel agarose 3% 88

Hình 7.3: ðiện di sản phẩm PCR với cặp mồi Satt309 trên gel agarose 3% 89

Hình 7.4: ðiện di sản phẩm PCR với cặp mồi Satt521 trên gel agarose 3% 89

Phần I

MỞ ðẦU

1.1 ðẶT VẤN ðỀ

Cây ñậu tương Glycine max (L) Merrill là một trong những cây trồng

quan trọng ở nước ta ðậu tương là cây họ ñậu ngắn ngày, có thể trồng ñược 3

- 4 vụ trong năm trong các hệ thống luân canh tăng vụ trên 7 vùng sinh thái của nước ta

Sản phẩm cây ñậu tương không những là nguồn thực phẩm giàu protein, vitamin và các khoáng chất trong bữa ăn hàng ngày của người dân các nước ñang phát triển mà còn là nguyên liệu cho các nghành công nghiệp chế biến và là nguồn thức ăn quan trọng cho chăn nuôi

Bên cạnh ñó, cây ñậu tương cũng ñược coi là một thành phần quan trọng trong hệ thống canh tác về phương diện sinh thái Do có khả năng cố ñịnh ñạm, ñậu tương ít bị phụ thuộc vào phân ñạm hơn so với các cây trồng khác ðậu tương cũng góp phần nâng cao ñộ phì nhiêu của ñất và cung cấp nguồn ñạm cho cây trồng vụ sau Vì thế ñậu tương ñã trở thành cây trồng quan trọng trong luân canh và trồng xen ở nhiều nước trên thế giới

ðối với Việt Nam, ñậu tương là một cây luân canh, xen canh, gối vụ rất quan trọng trong cơ cấu cây trồng, góp phần nâng cao năng suất cây trồng vụ sau và nâng cao hệ số sử dụng ñất ðiều này có ý nghĩa to lớn trong phương châm chuyển ñổi cơ cấu, ña dạng hóa cây trồng ở nước ta hiện nay ðặc biệt, trong chiến lược thâm canh tăng vụ, việc ñưa vào luân canh những cây trồng

có giá trị cải tạo ñất là một vấn ñề thiết yếu, nhằm nâng cao năng suất cây trồng và sử dụng ñất bền vững Chính vì những giá trị ñó, cây ñậu tương chiếm giữa một vị trí quan trọng trong nền nông nghiệp ở nước ta

Ngày nay, sự phát triển của di truyền học ñã mở ra những phương pháp cải tiến tính di truyền của thực vật trong ñó có thể kể ñến: Phương pháp ưu

thế lai, phương pháp ña bội thể thực nghiệm và gây ñột biến bằng tác ñộng của phóng xạ và hoá chất thích hợp

ðậu tương là một cây trồng tự thụ phấn, tỷ lệ giao phấn tự nhiên chỉ ñạt 0,5 - 1%, do ñó có sự biến ñộng di truyền hạn chế Trong khi ñó do những ñặc ñiểm về cấu tạo hoa nên chọn giống bằng phương pháp lai thường cho hiệu quả không cao trong do số lượng hạt lai thu ñược không nhiều Tuy nhiên ñậu tương lại là cây trồng mang lại nhiều kết qủa trong xử lý ñột biến cảm ứng ñể tạo ra các giống và nguồn vật liệu mới

Những thành tựu của các lĩnh vực di truyền phóng xạ và hoá học ngày càng ñược ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp ñể gây nên các dạng ñột biến một cách nhanh chóng làm cơ sở cho việc chọn lọc và tạo ra giống mới ðột biến thực nghiệm là một trong những phương pháp mang lại hiệu quả cao trong việc cải tiến giống cũ và tạo ra giống mới Do ñó chọn giống bằng phương pháp ñột biến ñã trở thành phương tiện chọn giống cây trồng nói chung và chọn giống ñậu tương nói riêng của các nhà chọn giống

ðể góp phần tạo ra các nguồn vật liệu mới phục vụ cho công tác chọn giống ñậu tương bằng con ñường ñột biến chúng tôi tiến hành thực hiện ñề

tài: “Chọn lọc và ñánh giá các dạng ñột biến ở các quần thể ñậu tương xử

1.2.2 Yêu cầu

- Thiết lập các quần thể thế hệ M2, M3 theo phương pháp cây thành hàng

- Theo dõi các ñặc ñiểm sinh trưởng phát triển, các ñặc ñiểm nông sinh học, hình thái, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cá thể trong từng gia ñình ở hai thế hệ M2 và M3 Nhận biết, phân lập và chọn lọc các dạng ñột biến

- Phân tích sự sai khác di truyền giữa các dạng ñột biến với giống gốc dựa trên chỉ thị phân tử AND

PHẦN II TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 VÀI NÉT SƠ LƯỢC VỀ CÂY ðẬU TƯƠNG

ðậu tương (Glycine max (L.) Merrill.) là một trong những cây trồng có

từ lâu ñời ðậu tương thuộc họ ñậu Fabaceae, họ phụ Faboideae, tộc Phaseoleae, tộc phụ Glycininae, chi Glycine Willd Glycine gồm hai chi phụ là Glycine và Soja ðậu tương ñược thuần hóa từ ñậu tương hoang dại Glycine soja Sieb & Zucc Tên khoa học của ñậu tương Glycine max (L.) Merrill, do Ricker và Morse ñề xuất năm 1948 rồi trở thành tên gọi chính thức

Các nghiên cứu dựa trên tài liệu về ngôn ngữ, ñịa lý, lịch sử và các bằng chứng khảo cổ học ñều chỉ ra rằng phía Bắc Trung Quốc là trung tâm khởi nguyên và ña dạng của ñậu tương trồng ngày nay (Hymowitz, 1970) [40] Sau ñó, ñậu tương ñược phát tán ñến các nước Châu Á khác như Hàn Quốc, Nhật Bản, Indonesia, Philippines, Ấn ðộ, Thái Lan, Việt Nam và Nepal ðến thế kỷ thứ 16, 17, ñậu tương ñược du nhập vào Châu Âu và Bắc

Mỹ (Singh and Hymowitz, 1999) [55]

Ba vốn gen cây trồng là vốn gen sơ cấp, thứ cấp và tam cấp dựa trên tỷ

lệ thành công khi lai giữa các loài (Harlan and de Wet, 1971) [37] Vốn gen

sơ cấp của ñậu tương gồm ñậu tương trồng (G max) tổ tiên hoang dại của nó (G soja) và dạng cỏ dại (G gracilis) Vốn gen thứ cấp ñược ñịnh nghĩa là

“Tất cả các loài có thể lai với vốn gen sơ cấp nhưng phải có ít nhất một số cá thể hữu dục ở F1”, và như vậy, ñậu tương không có vốn gen thứ cấp (Singh and Hymowitz, 1999) [55] Vốn gen tam cấp của G max gồm có 16 loài hoang dại lâu năm trong chi phụ Glycine, chủ yếu là các loài bản ñịa của Ôxtrâylia Một số các loài khác trong chi phụ Glycine cũng ñược tìm thấy ở các ñảo phía nam Thái Bình Dương và ñảo Miyako của Nhật Bản Riggs và cộng sự (1988) [52] ñã chỉ ra rằng chuyển gen từ các loài hoang dại sang ñậu

tương có thể thực hiện ñược thông qua lai giữa các chi và các dòng lưỡng bội hữu dục cải tiến

ðậu tương là một cây trồng cho hạt có giá trị kinh tế quan trọng và có giá trị sử dụng ở nhiều mặt do giàu protein (trong khoảng 30% - 48%, trung bình 40%) và dầu (trong khoảng 13 - 22%, trung bình 20%) (Singh and Hymowitz, 1999) [55] Do ñó, ñậu tương là nguồn protein, vitamin và khoáng chất quan trọng cho con người và gia súc Các thành phần khác của hạt ñậu tương cũng ñược sử dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp như làm men, vec-ni, xà phòng, thực phẩm, các dược phẩm và sản phẩm nông nghiệp Các sản phẩm ñậu tương như sữa ñậu nành, ñậu phụ, tương ñã trở nên phổ biến trong bữa ăn hàng ngày của người Châu Á Các nước phương Tây sử dụng ñậu tương trong bơ thực vật, dầu nấu và dầu làm salad (Lu, 2004) [49] Hơn nữa, ñậu tương ñược xếp ñứng ñầu về sản xuất dầu trên thị trường thương mại quốc tế (48%) so với các cây trồng khác như hạt bông, lạc, hướng dương, dừa

và cọ dầu

Ngày nay, ñậu tương là một cây trồng quan trọng trên thế giới với diện tích gieo trồng khoảng 80 triệu hecta và sản lượng khoảng 197 triệu khối (Charron và cộng sự, 2005) [26] Mỹ, Trung Quốc, Bắc Triều Tiên, Hàn Quốc, Braxin và Achentina là những nước sản xuất ñậu tương chính, chiếm 90% sản lượng của thế giới (Lu , 2004) [49]

2.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ðẬU TƯƠNG Ở TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

2.2.1 Tình hình nghiên cứu ñậu tương trên thế giới

Cây ñậu tương ngày nay ñã ñược trồng rộng rãi khắp các châu lục, trải dài từ 48o vĩ ñộ Bắc ñến 15o vĩ ñộ Nam Mục tiêu của các nhà chọn giống hiện nay là nâng cao năng suất ñậu tương, ngoài ra còn quan tâm ñến việc tạo ra các giống có phẩm chất cao, khả năng chống chịu sâu bệnh tốt, thích hợp với việc cơ giới hoá nông nghiệp Nhiều phương pháp khác nhau ñã ñược sử dụng

trong chọn tạo giống ựậu tưong như lai tạo, ựa bội thể, ựột biến, ghép sinh dưỡng và chuyển gen

Vật liệu khởi ựầu ựóng vai trò quan trọng trong chọn tạo giống cây trồng Vật liệu khởi ựầu có thể là các loài hoang dại, các giống ựậu tương ựịa phương và các biến dị ựược phát hiện trong tự nhiên đặc biệt, các loài hoang dại cung cấp nguồn gen cho các tắnh trạng như tắnh chống chịu sâu bệnh và ựiều kiện ngoại cảnh bất lợi, và phản ứng ựặc biệt với quang chu kỳ (Fernie

và cộng sự, 2006) [33] Vắ dụ một số loài ựậu tương hoang dại có mang tắnh trạng mong muốn như tắnh chống chịu sâu bệnh, kháng thuốc diệt cỏ, có khả năng chịu ựược khô hạn và ắt mẫn cảm với quang chu kỳ Hiện nay nguồn gen ựậu tương ựược lưu giữ chủ yếu ở 15 nước trên thế giới: đài Loan, Úc, Trung Quốc, Pháp, Nigieria, Ấn độ, Nhật Bản, Indonesia, Nam Triều Tiên, Bắc Triều Tiên, Nam Phi, Thụy điển, Thái Lan, Mỹ và Liên Xô (Trần đình Long, 1991) [7]

Năng suất ựậu tương trên thế giới trong những năm qua tăng lên không ựáng kể Nguyên nhân là do qua nhiều năm, chọn tạo giống ựậu tương chỉ giới hạn trong lai tạo giữa các loài trong vốn gen sơ cấp và chọn lọc những giống có năng suất, thành phần protein và dầu cao, dẫn ựến nền di truyền hẹp Vắ dụ, chỉ

có 6 loài ựóng góp vào hơn một nửa nền di truyền của các giống ựậu tương trồng ở miền Bắc nước Mỹ (Gizlice và cộng sự, 1994) [35] Nền di truyền hẹp cũng có thể ảnh hưởng ựến phương pháp chọn tạo giống Các phương pháp chọn giống truyền thống thường ựược sử dụng trong chọn tạo các giống cho năng suất cao, kháng sâu, thời gian sinh trưởng, chịu úng, hàm lượng dầu và protein là phương pháp phả hệ, trồng dồn, hỗn hợp và phương pháp một hạt Hơn nữa, do ựậu tương phản ứng với quang chu kỳ nên việc sử dụng các nhóm sinh trưởng khác nhau trong lai tạo giống ở ựậu tương là rất hiếm

Một số nước rất chú trọng ựến chọn tạo giống ựậu tương bao gồm Mỹ, Canada, Brazil và Trung Quốc, Mỹ và Canada hiện nay có gần 10.000 mẫu

giống, ựưa vào sản xuất hơn 100 dòng có khả năng thắch ứng rộng và chống

chịu tốt với bệnh do Phytopthora, ựiển hình như các giống Amsoy71, Harkey

36, Clark36 Hướng nghiên cứu chắnh của các nhà chọn giống Mỹ là sử dụng các tổ hợp lai phức tạp và thuần hoá giống nhập nội thành giống thắch nghi với từng vùng sinh thái (Johnson và Bernard, 1967) [44]

Ở Braxin, từ năm 1976 ựến nay trung tâm nghiên cứu quốc gia Braxin

ựã chọn tạo ra ựược nhiều giống mới như Doko, Numbaira, CristalinẦvới

1500 dòng giống ựậu tương khác nhau Trong ựó, năng suất cao nhất là giống Cristalin ựạt 38 tạ/ha Thời gian tới Braxin chọn giống theo hướng có thời gian sinh trưởng 107- 120 ngày, năng suất cao, kháng sâu bệnh rộng và chất lượng tốt (Tsukuba, Japan, 1993) [64]

Trung Quốc là quốc gia sản xuất ựậu tương hàng ựầu châu Á Dựa trên nguồn vật liệu di truyền thu thập từ nhiều quốc gia và vùng sinh thái, Trung Quốc ựã tạo ra nhiều giống ựậu tương có năng suất cao, chất lượng tốt, chống chịu với các ựiều kiện ngoại cảnh bất thuận điển hình là các giống CN001, CN002, HTF18, YAT12, ựạt năng suất trên diện rộng là 24 - 42 tạ/ha (The Asian Soybean Network, 1994) [64] Trong số các giống có năng suất cao, giống Tạp Hoàng ựược nhập vào Việt Nam có tiềm năng năng suất 40 Ờ 45 tạ/ha (Dương đình Tường, 2006) [16]

Trong các phương pháp chọn tạo giống ở ựậu tương, lai hữu tắnh vẫn là phương pháp hiệu quả nhất Lai hữu tắnh có thể tạo ra các tổ hợp mới mang tắnh trạng mong muốn của bố mẹ và có khả năng vượt trội bố mẹ Bằng cách lai hai giống Wiliam và Rexon (1970), sau ựó tiến hành chọn lọc liên tiếp ựến

F4 ựã tạo ra giống Efl thuộc nhóm chắn III và thấp cây (55cm) hơn nhiều so với Wiliam (93cm) chống ựổ tốt năng suất cao (Johnson và Bernard, 1967) [44] Từ lai giữa các ựột biến phóng xạ, Liên Xô ựã thu ựược giống ựậu tương Sudo - orusi 77 có khối lượng 1000 hạt lớn (450 gam), lá lớn thân dầy, năng suất ựạt 35 tạ/ha (Trần đình Long, 1978) [6] Giống Lee thu ựược từ lai S -

100 x CNS có năng suất khá, chống ựược các bệnh mụn mủ, bỏng rộp, ựốm mắt ếch và chấm ựỏ ở hạt (FAO, 1990) [20]

Tuy nhiên, một trong những khó khăn khi lai hữu tắnh ở ựậu tương là hoa bé và tỷ lệ ựậu quả thấp, ựòi hòi phải thụ phấn nhiều hoa, tốn nhiều thời gian và công sức Mặt khác, hoa ựậu tương là hoa thụ phấn ngậm (quá trình thụ phấn thụ tinh xảy ra khi hoa chưa nở) nên ựòi hỏi phải khử ựực ựúng thời ựiểm Charlen A.Srin ựã phát hiện ra cây ựậu tương bất dục ựực nhưng nhụy vẫn có khả năng thụ tinh tốt Do ựó, dòng bất dục ựực có thể sử dụng làm cây

mẹ khi lai và như vậy sẽ cho phép lai ựược nhiều hơn, giảm thời gian và công sức (Trần đình Long, 1977) [5]

Chọn giống ựột biến ở ựậu tương ựi sau rất nhiều so với các cây trồng quan trọng khác như lúa, lúa mì nhưng cũng là một trong các phương pháp hiệu quả nhờ ựem lại nhiều biến dị phong phú.Tác nhân gây ựột biến, chủ yếu

là tác nhân hóa học, ựã ựược sử dụng thành công trong cải tiến một số tắnh trạng ở ựậu tương Vắ dụ, sử dụng tác nhân hóa học (ethyl methansulfonate EMS hay ethyl nittrosourea) ựã thu ựược các dòng ựậu tương có khả năng chống chịu thuốc diệt cỏ (Sebastian và cộng sự, 1989) [54] đặc biệt, tác nhân hóa học ựược sử dụng rất hiệu quả trong việc tạo ra những biến ựộng về hàm lượng các acid béo trong ựậu tương như palmitic (11%), stearic (3%), oleic (22%), linoleic (56%) và linolenic acid (8%) Một dòng chứa trung bình 4,1% linolenic acid ựã ựược chọn lọc từ thế hệ M4 qua gây ựột biến bằng EMS (Hammond and Fehr 1983) [36] Wilcox và cộng sự (1984) [62] ựã thu ựược

cá thể ựột biến ổn ựịnh di truyền và có hàm lượng linolenic acid thấp (3,4%)

từ các thế hệ M2, cũng từ gây ựột biến bằng EMS Hai dòng ựột biến khác có chứa 8,5 axit palmitic và 17,2% axit palmetic cũng thu ựược từ sử dụng EMS

đậu tương cũng là loại cây trồng mẫn cảm với nhiều sâu bệnh Do ựó, chọn tạo giống có khả năng chống chịu sâu bệnh luôn là mối quan tâm của

các nhà chọn giống Vắ dụ, bệnh gỉ sắt ựậu tương do nấm Phakopsora

pachyrhizi có thể làm giảm năng suất từ 30 - 80% nếu thời gian bị bệnh trùng

với thời gian cây ra hoa ựậu quả Bệnh gỉ sắt nay ựã xuất hiện khắp châu Á, từ Trung Quốc ựến đông Nam Á, xuôi về phắa nam ựến Úc

Năm 1971, Úc ựã nhập 3 giống ựậu tương PI.200492, Tainung 3, Tainung 4 chống bệnh gỉ sắt ựể thử nghiệm và lai tạo Từ thế hệ F3 của 4 cặp lai P.I.200492 x Ogden, Tainung 3 x Ross, Tainung 4 x Gilbent và Tainung 4

x Ross, mức ựộ chống chịu và kiểu phản ứng với bệnh gỉ sắt ựã ựược chia thành 3 kiểu: Kiểu I - miễn dịch với bệnh, không có vết bệnh xuất hiện trên lá; kiểu R - có vết bệnh hoại thư, không có bào tử xuất hiện; Kiểu S - có vết bệnh hoại thư, có bào tử nấm xuất hiện Ba giống bản ựịa (Ogden, Ross và Gilbent) phản ứng theo kiểu S, và 4 quần thể F3 thì mỗi quần thể phản ứng theo cả ba kiểu phản ứng ựó là kiểu I, R, S (đậu Anh Quốc, Trần Văn Lài (TL dịch), 1987) [11]

Ngày nay, công nghệ gen mở ra một hướng mới cho chọn tạo giống nói chung và chọn tạo giống ựậu tương nói riêng Một số gen quý và thể hiện các tắnh trạng sinh lý tốt ựã ựược chuyển vào cây ựậu tương nhằm mục ựắch tạo năng suất, phẩm chất tốt và tăng tắnh chống chịu với ựiều kiện bất lợi Hiện nay khoảng 80% lượng ựậu tương ựược trồng phục vụ trong thương mại ựều là ựậu tương chuyển gen (James và Gresshoff, 2000) [43] đậu tương chuyển gen ựược trồng chủ yếu ở Mỹ, Achentina, Braxin, Canada, Ấn độ và Trung Quốc

Duzan và cộng sự (2005) [32] ựã tìm ra nhân tố Nod (một loại vi sinh vật cộng sinh) tạo ra khả năng kháng bệnh phấn trắng Họ cũng phát hiện ra rằng khi sử dụng Nod ở nồng ựộ thấp (10-6M) ựậu tương vẫn tiếp tục kháng lại bệnh, kể cả hai tuần sau khi xử lý bằng Nod

Li và cộng sự (2005) [48] ựã tiến hành chuyển gen γ- zein từ ngô vào giống ựậu tương Jack ựể sản xuất ra loại protein giàu lưu huỳnh có chứa cả methionin và cystein Kỹ thuật này ựã ựem lại 3 giống ựậu tương chuyển gen trong ựó có hai giống có hàm lượng methionine và cysteine tăng ựáng kể (methionine cao hơn

18,6% và cysteine cao hơn 30% so với giống Jack ban ñầu) Các giống ñậu tương này cũng di truyền ổn ñịnh gen γ -zein cho các thế hệ sau

Song song với việc chuyển các gen làm tăng chất lượng ñậu tương, các nhà khoa học cũng chú trọng ñến chuyển gen chống chịu cho ñậu tương Ví

dụ, gen kháng thuốc trừ cỏ Glyphosate và Glufosinate phân lập từ vi khuẩn ñất ñã ñược chuyển vào ñậu tương Nhờ ñó, các giống ñậu tương chuyển gen kháng thuốc trừ cỏ ñược gieo trồng ở 10/25 nước trồng cây công nghệ sinh học (James, 2000) [43]

Một phương pháp nữa mà các nhà chọn giống ñã áp dụng trong chọn giống ñậu tương là ứng dụng công nghệ sinh học cDNA của Dehydrin ñã ñược phân lập từ lá ñậu tương bị mất nước (Maitra và Cushman, 1994) Dehydrin là một trong những LEA (late embryogenesis abundant protein - protein ñược tổng hợp với số lượng lớn trong giai ñoạn cuối của quá trình hình thành phôi) ñược hình thành và tích lũy khi cây gặp ñiều kiện hạn cDNA của LEA cũng ñã ñược phân lập từ lá và rễ ñậu tương D95 khi bị hạn (Trần Thị Phương Liên, 1999) [4]

Một vài năm trước ñây hệ thống nuôi cấy mô ñậu tương cũng ñược phát triển Nuôi cấy mô bao gồm việc tái sinh chồi non từ lá nguyên, ñốt lá mầm hay trụ mầm (Barwale và cộng sự, 1986; Wright và cộng sự, 1986 - 1987) Christianson và cộng sự (1987) cũng ñề cập ñến phát sinh phôi non (trụ mầm hay trụ phôi) ñể sử dụng chuyển gen vào ñậu tương nhờ khuẩn AT (Fao.org.vn) [66]

Chọn tạo giống bằng chỉ thị phân tử (MAS - Marker assisted selection) cũng ñã ñược sử dụng trong chọn giống ñậu tương Concibido và cộng sự (2003) ñã thiết lập bản ñồ locus tính trạng số lượng QTL (Quantitative Trait Loci) về năng suất của G soja PI407305 Dựa vào ñó, các QTLs từ G soja ñược chuyển vào 6 quần thể di truyền khác thông qua hồi giao Dựa vào chỉ thị phân tử, các locus quy ñịnh năng suất ñược kiểm tra và ñánh giá Hiệu quả của QTL này ñã bị hạn chế ở 2 trong 6 quần thể di truyền, nhưng nó chứng

minh khả năng chuyển gen mục tiêu từ loài hoang dại vào loài canh tác ựể cải tiến năng suất ựậu tương (Bùi Chắ Bửu và Nguyễn Thị Lang, 2007) [2]

2.2.2 Tình hình nghiên cứu ựậu tương ở Việt Nam

đậu tương là cây trồng truyền thống gắn bó với nông dân Việt Nam đậu tương ựược trồng phổ biến ở cả ba miền, trên ựủ mọi loại ựịa hình và các loại ựất khác nhau

Bảng 2.1 Tình hình sản xuất ựậu tương ở Việt Nam

Nguồn: Faostat, Janurary 2010 [66]

Công tác thu thập vật liệu, nghiên cứu và ựánh giá tập ựoàn, công tác chọn giống trong 20 năm (1985 - 2005) ựã thu ựược những kết quả khắch lệ Trên 5000 Mẫu giống ựậu tương trong ựó có trên 300 giống ựịa phương ựã ựược thu thập và nhập nội Khoảng 4188 Mẫu Mẫu giống ựậu tương nhập chủ yếu từ Viện cây trồng liên bang Nga mang tên Vavilop (VIR), một số ựược nhập từ Trung tâm phát triển rau Châu Á (AVRDC), Úc, Nhật, Mỹ, và Viện cây trồng nhiệt ựới quốc tế (IITA) ựã ựược khảo sát và ựánh giá Bên cạnh ựó, các Mẫu giống ựột biến với các tắnh trạng như thời gian sinh trưởng ngắn, chịu rét, chịu nóng, chống bệnh gỉ sắtẦựã ựược phân lập và sử dụng trong chọn tạo giống (Trần đình Long và Nguyễn Thị Chinh, 2005) [9]

(nghìn ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (nghìn tấn)

Từ nghiên cứu và ựánh giá tập ựoàn, nhiều giống ựậu tương mới ựã ựược tuyển chọn Vắ dụ, giống AK03 ựược chọn từ dòng G2261 nhập nội có thời gian sinh trưởng 80 - 85 ngày và năng suất trung bình 13 - 16 (tạ/ha), thắch hợp cho vụ ựông Cũng chọn từ dòng G2261, giống AK05 có thời gian sinh trưởng 90 - 95 ngày, năng suất trung bình ựạt 15 - 18 (tạ/ha), kháng bệnh

gỉ sắt và thắch hợp cho vùng ựồng bằng sông Hồng Bằng phương pháp tương

tự, một số giống khác như đT12 ựược tuyển chọn từ tập ựoàn nhập nội của Trung Quốc, có thời gian sinh trưởng cực ngắn 71 - 80 ngày, có thể trồng ựược 3 vụ nhưng thắch hợp nhất ở vụ hè, có khả năng chống ựổ tốt, chịu úng khá, năng suất trung bình 14 - 23 (tạ/ha) (Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn, 2005) [18]

Bên cạnh ựánh giá tập ựoàn nhập nội và tuyển chọn, chọn tạo giống bằng phương pháp lai hữu tắnh cũng ựã ựược sử sử dụng và tạo ra nhiều giống mới Giống đT92 thu ựược từ lai đH4 x TH84, có thời gian sinh trưởng 95 -

105 ngày, thắch hợp cho vụ đông và vụ Xuân, năng suất trung bình 14 - 16 tạ/ha, ựặc biệt chống chịu ựược bênh gỉ sắt (Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn, 2005) [18] Giống V74 thu ựược lai từ giống cọc chùm với V73 có năng suất cao hơn từ 10 - 15% trong vụ ựông Chọn lọc dòng từ lai hữu tắnh giữa DL02 x đH4 ựã thu ựược giống D140 Giống D140 sinh trưởng tốt ở cả

ba vụ trong năm, nhưng cao nhất là vụ xuân hè và vụ hè năng suất từ 14,8 - 27,8 tạ/ha, thời gian sinh trưởng 90 - 100 ngày D140 có tỷ lệ quả 3 hạt cao, khối lượng 1000 hạt 150 - 170 (g), hạt có hàm lượng protein ựạt 40%, không

bị nứt, màu sắc hạt ựẹp Tương tự, một số dòng lai 901, 903 từ tổ hợp M103 x 801A rất có triển vọng với năng suất lý thuyết trội hơn 801A và M103, hạt không bị nứt vỏ như M103 (Vũ đình Chắnh và cộng sự, 1982) [3]

Khả năng chống chịu của ựậu tương ựối với môi trường là một yếu tố hay chỉ tiêu quan trọng trong chọn tạo giống chống chịu với ựiều kiện ngoại cảnh bất lợi như nóng, hạn, úng, và mặn Dựa trên ựặc tắnh sinh hóa và ở mức

ựộ phân tử, một số giống như Trà Lĩnh, Cúc Lục Ngạn ựược xác ựịnh có khả

năng chịu hạn nhưng có hàm lượng protein và lipit thấp; các giống ựại trà VX92 và MV1 chịu hạn trung bình nhưng hàm lương protein và lipit cao hơn, giống M103 ựặc biệt chịu nóng có hàm lượng protein, lipit cao nhất trong các

vụ Hè (Trần Thị Phương Liên, 1999) [4]

Một số tắnh trạng sinh lý có thể liên quan ựến khả năng chịu hạn của ựậu tương và do ựó, có thể sử dụng như một trong các chỉ tiêu chọn lọc giống chịu hạn Trong ựiều kiện hạn, cường ựộ thoát hơi nước, cường ựộ quang hợp, hiệu suất sử dụng nước và năng suất của các giống DT84, D140, M103, Vàng Cao Bằng ựều bị giảm và sự suy giảm khác nhau giữa các giống Giai ựoạn ra hoa rộ và giai ựoạn quả mẩy là hai giai ựoạn mẫn cảm với sự thiếu nước, nhưng giai ựoạn quả mẩy bị ảnh hưởng nghiêm trọng nhất khi gặp ựiều kiện hạn Vàng Cao Bằng có khả năng chịu hạn tốt nhất có thể sử dụng làm vật liệu khởi ựầu trong chọn giống chống hạn (Trần Anh Tuấn, Vũ Ngọc Thắng,

Vũ đình Hòa, 2007) [15]

Bệnh gỉ sắt do Phakopsora pachyrhizi Sydow là một trong những bệnh

làm giảm nghiêm trọng năng suất ựậu tương Gỉ sắt làm giảm hàm lượng diệp lục và giảm quang hợp, do ựó ảnh hưởng tới toàn bộ quá trình trao ựổi chất của cây Một số Mẫu giống như G8587, SJ4, SJ5, và DT74 thu ựược từ tập ựoàn 500 Mẫu giống và một số Mẫu giống của chương trình thử nghiệm giống quốc tế có sức kháng khá và tốt bệnh gỉ sắt (Nguyễn Thị Bình, 1990) [1] Hơn nữa, khả năng chống bệnh gỉ sắt của cây ựậu tương với mật ựộ lông phủ ở mặt dưới lá có mối quan hệ chặt chẽ (Nguyễn Thị Bình, 1990) [1]

2.3 đỘT BIẾN VÀ PHƯƠNG PHÁP GÂY đỘT BIẾN PHÓNG XẠ TRONG CÔNG TÁC CHỌN TẠO GIỐNG CÂY TRỒNG

2.3.1 Khái niệm và phân loại ựột biến

đột biến (mutation) là những biến ựổi di truyền hợp thành cơ sở di truyền của tắnh biến dị, nó là hiện tượng thường xuyên gắn lièn với sự sống và tiến hoá của sinh vật Tác ựộng của các ựột biến rất ựa dạng, nó có thể gây ra

những biến ñổi bất kỳ tính trạng nào với những mức ñộ khác nhau, từ những biến ñổi rõ rệt, ñến những sự sai lệch rất nhỏ khó nhận thấy Một số ñột biến ñược biểu hiện ra kiểu hình có thể quan sát ñược, nhưng cũng có những ñột biến chỉ ảnh hưởng tới sức sống Có những ñột biến lặn, nhưng cũng có những ñột biến trội Sự thay ñổi kiểu hình do ñột biến có thể biểu hiện ra ở các giai ñoạn sinh trưởng khác nhau như phôi, hạt, cây con, cây trưởng thành (Nguyễn Hồng Minh, 1999) [10]

Căn cứ vào tính chất biến ñổi cấu trúc di truyền mà người ta chia ñột biến

ra thành hai dạng cơ bản: ðột biến gen và ñột biến nhiễm sắc thể ðột biến gen

là những biến ñổi trong cấu trúc nhiễm sắc thể của gen liên quan ñến một hoặc vài cặp nucleotide xảy ra ở một ñiểm nào ñó trong phân tử ADN Thường gặp dạng mất, thêm, thay thế hay ñảo vị trí một cặp nucleotide ðột biến nhiễm sắc thể là những biến ñổi về cấu trúc nhiễm sắc thể (mất ñoạn, ñảo ñoạn, lặp ñoạn, chuyển ñoạn) hay số lượng nhiễm sắc thể (thể nhị bội, thể ña bội, …) (Nguyễn Hồng Minh, 1999) [10]

Trong các dạng ñột biến nêu trên dạng làm biến ñổi cấu trúc nhiễm sắc thể thường dẫn ñến những biến ñổi có hại ñối với cơ thể sinh vật Vì vậy, các nhà chọn giống chủ trọng chủ yếu ñến dạng ñột biến gen, dạng này liên quan ñến sự biến ñổi cấu trúc của gen dẫn tới sự xuất hiện alen mới

Sự phát sinh ñột biến có thể là tự phát (ñột biến tự nhiên): ðột biến xuất hiện trong tự nhiên do tác ñộng của tập hợp các yếu tố (vật lý, hoá học,

…) có trong môi trường sống và do những biến loại về trao ñổi chất trong tế bào ðột biến có thể do tác ñộng của con người (ñột biến nhân tạo): bằng cách

sử dụng các tác nhân gây ñột biến như các tác nhân vật lý (tia X, tia gamma, bức xa cực tím UV, bức xạ neutron,…), các tác nhân hoá học (các chất ñồng phân có tính base và những hợp chất có liên quan, chất khác sinh, những tác nhân alkyl hoá, acridines, azides, hydroxylamine, nitrous acid…)

Trong ñiều kiện tự nhiên, tần số xuất hiện ñột biến thay ñổi tuỳ thuộc vào từng loại cây trồng và của từng gen riêng biệt, tuy nhiên tần số ñột bến thấp (khoảng 10-6) và khó phát hiện, số ñột biến có lợi co sản xuất và ñời sống lại càng thấp hơn (Nguyễn Hồng Minh, 1999) [10] Ngày nay các nhà chọn giống không thể chỉ trông chờ vào việc sử dụng các dạng ñột biến tự phát Vì vậy việc nghiên cứu ñột biến nhân tạo ñược các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu, nhằm tăng tần suất xuất hiện ñột biến với các tính trạng có giá trị kinh tế ở các loài thực vật nói chung và cây trồng nói riêng Mặc dù có nhiều hạn chế nhưng ñột biến thực nghiệm ñã và ñang ñóng góp rất lớn cho việc cải tiến giống cây trồng trên thế giới

2.3.2 Vai trò của ñột biến trong công tác chọn tạo giống cây trồng

Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, những phương pháp chọn tạo giống ñã, ñang ñược quan tâm phát triển Bằng các phương pháp truyền thống như lai tạo hoặc chọn lọc, ñể tạo ra một giống cây trồng năng suất cao ổn ñinh, cần ít nhất 6 – 10 thế hệ Trong khi ñó chọn giống bằng phương pháp ñột biến nhân tạo (ñột biến thực nghiệm) chỉ cần 3 –

6 thế hệ ðồng thời sử dụng phương pháp ñột biến có thể giải quyết những vấn ñề mà nhiều phương pháp khác không thể thực hiện:

- Khi biến dị tự nhiên về một ñặc tính mong muốn không có sẵn trong nguồn vật liệu di truyền

- Khi có sẵn một gen cần thiết song do mối liên kết chặt chẽ với các gen khác làm cho gen ñó không ñược sử dụng

- Khi tạo ñặc tính mong muốn không thực hiện ñược bằng phương pháp lai

- Khi muốn thay ñổi một hoặc một số tính trạng riêng biệt nhằm khắc phục nhược ñiểm của giống mà không làm thay ñổi những tính trạng của giống

Với phương pháp ñột biến thực nghiệm, sử dụng các tác nhân lý hoá gây gột biến ñã làm tăng sự sai khác di truyền trong quần thể

Do các thành tựu mới về vật lý, hoá học, con người ñã sử dụng các tia phóng xạ (tác nhân lý học) và các chất hoá học như colchicine, EMS, … trong công tác chọn giống cây trồng và ñã thu ñược các thành tựu ñang kế Kết quả của nhiều nước thu ñược chứng tỏ ñây là một trong những phương pháp có hiệu quả nhất ñể tạo giống mới Nhiều nhà khoa học trên thế giới ñã dánh giá: một trong những thành tựu xuất sắc của thế kỷ XX là khám phá ra phương pháp tạo giống bằng cách gây ñột biến thực nghiệm

2.3.2 ðột biến phóng xạ

2.3.2.1 Tác nhân phóng xạ gây ñột biến

Nhờ sự phát hiện mới trong vật lý nguyên tử ñã mở rộng phạm vi

Nghiên cứu, ứng dụng phóng xạ trong tạo giống cây trồng Có hai dạng phóng

xạ là phóng xạ hạt và phóng xạ ñiện từ

Phóng xạ hạt là dòng chuyển ñộng của những hạt cơ bản như neutron, proton, …

Phóng xạ ñiện từ là các sóng ñiện từ như tia gamma, tia X, …

Tia gamma và tia X là hai dạng tia ñược sử dụng như nguồn chiếu xạ

cơ bản trong các thực nghiệm, phổ biến nhất là tia gamma với nguồn Co60 và

Cs137 Do có bước sóng rất ngắn và vận tốc rất lớn, không có khối lượng và diện tích, không bị lệch trong ñiện trường và có sức xuyên khá lớn

2.3.2.2 Cơ chế gây ñột biến của tác nhân phóng xạ

Theo lý thuyết của A M Kuzin cơ chế của quá trình tương tác gây ñột biến gồm ba giai ñoạn chính:

- Giai ñoạn 1: Có tính chất vật lý, sự tương tác của các bức xạ tạo ra quá trình ion hoá và sự biến ñổi các hợp chất ở mức ñộ dưới phân tử và phân tử

- Giai ñoạn 2: Có tính chất hoá học, ở giai ñoạn này diễn ra các phản ứng tương tác của các sản phẩn sơ cấp do kết quả tương tác của bức xạ với các ñại phân tử chưa bị biến tính của các cấu trúc sinh học, tạo ra các peoxit hữu cơ

ñồng thời diễn ra các phản ứng oxy hoá dẫn tới sự tạo thành các hợp chất mới

và các gốc ñộc tính

- Giai ñoạn 3: có tính chất sinh học là giai ñoạn phát huy tác ñộng của các phản ứng lên hoạt ñộng của các tế bào sống Tức là các biến ñổi hoá học gây nên do bức xạ dưới mức tế bào, chẳng hạn làm thay ñổi cấu trúc và tính thấm của màng tế bào

Quá trình tác ñộng qua nhiều giai ñoạn như thế gọi là tác ñộng gián tiếp của bức xạ lên tế bào sống Ngoài ra các nghiên cứu cho thấy các tia bức xạ còn gây ra tác ñộng trực tiếp lên một số cấu trúc dưới tế bào gây ảnh hưởng trực tiếp ñến quá trình tổng hợp ADN và tổng hợp protein trong tế bào sống ñặc biệt là các biến ñổi trong cấu trúc ADN, làm phát sinh ñột biến di truyền (Nguyễn Hồng Minh, 1999) [10]

Tia gamma không có khả năng ñiện ly trực tiếp mà chỉ có tác dụng gián tiếp Nó có khả năng biến ñổi các nguyên tử phân tử thành những phân tử mang ñiện tích và tạo nên sự ion hoá Nhờ sự ion hoá mà trong tế bào xảy ra những biến ñổi về mặt hoá học, vật liệu di truyền và những chất khác khi hấp thụ năng lượng bức xạ Kết quả quá trình này dẫn tới những biến ñổi trong phân tử ADN, gây ra ñột biến ñiểm, ñôi khi gây ra sự gẫy ñứt tạo nên ñột biến cấu trúc nhiễm sắc thể

Quá trình phát sinh ñột biến cảm ứng rất phức tạp, liên quan và phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

- ðặc tính lý học của loại tia phóng xạ

- Liều lượng, cường ñộ phóng xạ

- Sự phục hồi các biến dị tiềm năng

- Các yếu tố khác: Dưỡng khí, nhiệt ñộ, lượng nước trong mô, một số chất hoá học, ñiều kiện sinh thái, giai ñoạn phát triển, kiểu gen của vật liệu xử lý

2.3.3 Một số nghiên cứu, thành tựu và triển vọng của ngành chọn tạo giống bằng ñột biến phóng xạ

2.3.3.1 Những nghiên cứu chọn tạo giống bằng ñột biến phóng xạ trên thế giới

Từ lâu, gây ñột biến thực nghiệm ñể làm vật liệu khởi ñầu cho chọn giống ñã ñược coi là một trong những kỹ thuật ứng dụng cao trong nông nghiệp Phương pháp này ñược biết ñến vào năm 1925 khi Natxon và Philippôp phát hiện rằng tia Roentgen có khả năng gây ra biến dị di truyền ở Nấm Hạ ðẳng

ðến năm 1926-1927, di truyền học phóng xạ trở thành nền tảng cho sự

ra ñời ngành chọn giống ñột biến phóng xạ Những năm 1970, Cơ quan IAEA

và Tổ chức Nông lương thế giới (FAO) ñã tài trợ mở rộng hướng nghiên cứu gây ñột biến cải tạo cây nông nghiệp và cây công nghiệp nhiều nước trên thế giới nhằm tạo ra hàng loạt giống mới như: lúa, lúa mỳ, lúa mạch, táo, chanh, mía, chuối… Cho tới năm 2009, 3100 giống cây trồng ñã ñược tạo ra bằng gây ñội biết thực nghiệm trên phạm vi hơn 60 nước, trong số ñó có 2/3 giống cây trồng ñược trực tiếp sử dụng sau khi gây ñột biến và 1/3 giống ñược sử dụng một cách gián tiếp như là vật liệu trong các phép lai (FAO/IAEA Mutant Varieties Database) [67]

Theo các kết quả công bố thì các tác nhân gây ñột biến ñược dùng chủ yếu là chiếu xạ và hoá chất, trong ñó chiếu xạ chiếm ñến 88,8%, còn các tác nhân hoá chất chỉ chiếm 9,5%; ngoài ra các tác nhân khác chiếm 1,7% tổng số các giống ñột biến Việc ứng dụng kỹ thuật hạt nhân ñể cải tiến cây trồng ñã mang lại hiệu quả cực kỳ to lớn về mặt kinh tế Ước tính các nước ñã thu ñược hàng tỷ ñô la từ hàng triệu hecta gieo trồng những giống cây ñược tạo ra

từ ñột biến (FAO/IAEA mutant varieties database, 2010) [67]

Thành công to lớn của phương pháp chọn giống phóng xạ ñã ñạt ñược

ở rất nhiều ñối tượng cây trồng như cây lương thực, cây công nghiệp, cây ăn quả, cây cảnh, cây rau, … với những giống ñột biến ñiển hình có thể kể là: cỏ Bermuda, lê Nhật Bản, giống lứa nửa lùn Remei Nhật Bản, khoai lang, khoai tây, hoa cúc, hoa hồng với màu sắc khác nhau và hình dạng cánh hoa ña dạng.Những ñặc tính ñược cải tiến sau khi gây ra ñột biến như rút ngắn chiều cao cây; chín sớm; tăng cường chống chịu sâu bệnh, thích ứng với ñiều kiện bất lợi của môi trường; ña dạng màu sắc và kiểu hình ở hoa và cây cảnh

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

1966 1971 1976 1981 1986 1991 2001 2006 2009

3100 giống ñột biến (IAEA/FAO,2009)

FAO/IAEA Mutant Varieties

3100 giống ñột biến (IAEA/FAO,2009)

FAO/IAEA Mutant Varieties Database

Cùng với những phương pháp chọn tạo giống khác nhau, xử lý ñột biến phóng

xạ ñã trở thành công cụ hữu hiệu trong chọn tạo giống cây trồng

Thành tựu ñột biến tạo giống trên thế giới tập trung chủ yếu ở Châu Á, chiếm 86% giống mới tạo ra (FAO/IAEA, mutant varieties database, 2009) [67] Theo số liệu thống kê của IAEA năm 2007, ñi ñầu trong việc ứng dụng các tác nhân ñột biến trong chọn giống cây trồng nông nghiệp là Trung Quốc (với 638 giống), thứ hai là Ấn ðộ (với 272 giống) và thứ 3 là Nhật Bản (với 233 giống) (H Nakagawa, 2008, 2009) [38] [39]

Tại Trung Quốc, việc ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong công tác chọn giống cây trồng nông nghiệp ñược bắt ñầu từ cuối những năm 1950, trong ñó tập trung chủ yếu vào cây lúa Từ nửa cuối thập kỷ 50 ñến nửa ñầu thập kỷ 60 của thế kỷ XX, một số lượng lớn các dòng, giống ñột biến ñã ñược tạo ra nhằm phục vụ sự phát triển trong cuộc Cách Mạng Xanh Tuy nhiên công việc nghiên cứu vẫn chưa thu ñược thành tựu ñáng kể nào cho ñến giữa những năm 1970 khi giống ñột biến Yuanfengzao ñược công nhận và ñược trồng trên 1,5 triệu ha mỗi năm trong những năm sau 1970 Ngay sau ñó giống lúa ñột biến Zhefu 802 ñã ñược tạo ra và ñã trở thành giống lúa ñược trồng với diện tích lớn nhất trên thế giới (trên 10,5 triệu ha) và ñược sử dụng rộng rãi trong sản xuất trong thời gian khá dài gần 10 năm từ năm 1987 ñến năm 1994 Tiếp theo thành công ñó, một giống lúa ñột biến mới Yangdao 6 (ñược công nhận năm 1997) có năng suất cao và chất lượng hạt rất tốt ñã tạo nên một thời ñại hoàng kim mới của giống lúa Trung Quốc Yangdao 6 còn ñược sử dụng làm

bố của giống siêu lúa lai Liangyoupeijiu (Pai’ai 64s x Yangdao 6, ñã ñược công nhận năm 2001) Năm 2002, Yangdao 6 và Liangyoupeijiu ñã ñược trồng rộng rãi trên 3,5 triệu ha (Chen và cộng sự, 2006) [27]

Theo các số liệu ñã ñược công bố, trong thời gian từ năm 1966 ñến

2004 ở Trung Quốc có tổng số 78 giống lúa ñột biến ñược tạo thành bằng con ñường ñột biến Trong 78 giống này có hơn một nửa ñược phát triển trực tiếp

từ các dòng ñột biến triển vọng, trong ñó có trên 50% các giống ñược tạo ra bằng xử lý tia gamma Hầu hết các giống lúa ñột biến ñược thu nhận ở các tỉnh Chiết Giang (23 giống), Hồ Nam (15 giống), Giang Tô (12 giống) (Chen

và cộng sự) [27]

Thành công của việc ứng dụng ñột biến thực nghiệm trong chọn giống tại Trung Quốc không chỉ giới hạn ở lúa mà còn ở nhiều ñối tượng cây trồng khác nhau trong ñó có thể kể ñến ñã có 29 giống lạc, 56 giống ñậu tương, 8 giống bông, 35 giống hoa hồng, … ñột biến ñã ñược tạo ra tính ñến năm 2004 (Chen và cộng sự, 2006) [27]

Cùng với Trung Quốc, Nhật Bản là cũng là nước ñi tiên phong về bức xạ tạo giống và có ảnh hưởng lớn nhất ñến thành tựu chung của Châu Á về công nghệ và ñào tạo Theo số liệu thống kê của IAEA ñến năm 2008, tổng số các giống ñột biến của Nhật Bản lên tới 242 giống với 61 loại giống cây trồng khác nhau Trong số ñó có tới trên 61% các giống ñược tạo ra nhờ ñột biến cảm ứng

xử lý bằng tia gamma Trong số các giống ñó có 50 giống lạc, 31 giống lúa, 16 giống ñậu tương, 10 giống hoa hồng,… (H Nakagawa, 2009) [39]

Giống lúa ñột biến ñầu tiên là giống lúa nửa lùn Reimei, ñược tạo ra nhờ xử lý tia gamma trên giống lúa Fujiminori, với ñột biến ở locus sd-1 ñã làm cho Reimei rút ngắn chiều cao của Reimei 15cm so với giống gốc, với thành công này, các nhà khoa học Nhật Bản ñã tạo ra một cuộc cách mạng về kiểu cây ở lúa Không chỉ vậy, giống lúa nửa lùn này còn có khả năng cho năng suất, và ñạt năng suất cao kỷ lục của Nhật Bản năm 1967 (H., Nakagawa, 2008, 2009) [38], [39]

Ngoài việc sử dụng trực tiếp các ñột biến trên các giống cây trồng ñể tạo ra các giống cây trồng mới, các dòng giống ñột biến còn ñược sử dụng như những nguồn vật liệu khởi ñầu cho công tác chọn tạo giống khi kết hợp giữa gây tạo ñột biến với phương pháp lai Bằng phương pháp này, các tác giả Nhật bản

ñã tạo ra tổng số 228 giống không ñược phát triển trực tiếp từ các ñột biến

Trong ñó có 198 giống lúa, 9 giống ñậu tương, 7 giống lúa mạch, 3 giống lúa mì,

3 giống cà chua và nhiều giống cây trồng khác (H Nakagawa, 2009) [39]

Các kỹ thuật ñột biến cảm ứng cũng ñã ñược ứng dụng thành công ñể cải tiến giống lúa mì cứng ở Bulgaria từ ñầu những năm 1980 Tính ñến năm

2006 có tổng số 5 giống lúa mì ñột biến ñược phát triển làm tăng năng suất, khả năng chống chịu của lúa mì tại Bulgaria ðiển hình có thể kể ñến là giống Gergana ðây là giống lúa mì cứng ñột biến ñược tạo thành ñầu tiên tại Bulgaria, có nguồn gốc từ phép lai giữa giống lúa mì cứng No.788 với dòng ñột biến M-5574/109 Các hạt lai ở thế hệ F2 của phép lai trên ñược tiến hành

xử lý ñột biến bằng tia gamma ở liều lượng 10 Krad và chọn lọc qua các thế

hệ tiếp theo Gergana có chiều cao cây từ 90 – 100cm, khả năng kháng lodging tốt, kích thước hạt lớn với khối lượng 1000 hạt ñạt từ 55 – 58g, hàm lượng prôtêin trong hạt cao từ 14 – 16%, sản lượng ñạt 6 – 7 tấn/ha Năm

1992, giống “Progess” ñược tạo thành từ phép lai giữa hai dòng ñột biến là M1193/238 x M5574/109, với chiều cao cây thấp chỉ từ 85 – 95cm, kích thước hạt rất lớn, khối lượng 1000 hạt ñạt 58 – 61g(A.A Yanev, 2006) [21]

Tính ñến năm 2010, tại Bulgaria ñã có trên 76 giống ñột biến ñã ñược tạo ra bao gồm lúa mạch (5 giống), lúa mì (5 giống), lúa mì cứng (9), ngô (26 giống), hướng dương (3), ñậu tương (6 giống), cà chua (6 giống) (Tomlekova N.B, 2010) [59]

Tại Brazil, việc ñẩy mạnh công tác chọn giống ñột biến ñược bắt ñầu từ năm 1974 Hai giống lúa mì mới Centauro và Bajio Plus ñược phát triển từ giống các hạt của giống Salamanca ñược xử lý bằng tia gamma 500Gy, các giống này có năng suất cao và kháng bệnh lodging Hai giống ñậu tương Hector và Esperanza ñược phát triển từ việc xử lý hạt của giống Suaqui 86 bằng tia gamma ở liều lượng 150Gy, các giống này ñều có năng suất cao hơn

so với giống gốc ñồng thời có khả năng chống chịu khô hạn, kháng ñược bệnh lodging và white fly Salcer là một giống ñậu tương khác ñược tạo ra thông qua việc xử lý phóng xạ trên hạt của dòng ISAEGBM2 ở liều lượng 200Gy,

nó ñã cải tiến ñược các tính trạng quan trọng như năng suất cao hơn và làm tăng cao số quả trên cây, ñặc biệt là số quả trên mắt ñốt ñầu tiên (Tulmann Neto và cộng sự, 2011) [61]

Giống lúa SCS114 Andosan ñược các nhà chọn giống Brazil chọn lọc qua các thế hệ phân ly (ñến M6) của giống IR841 sau khi xử lý bằng tia gamma lên hạt ở liều lượng 150 Gy SCS114 Andosan có năng suất tăng 7,4 – 9,6% so với giống gốc (IR841), hàm lượng amylase (28%) cao hơn so 9% với IR841 (19%), ñồng thời có khả năng chống chịu tốt với kim loại nặng và bệnh bạc lá (Ishiy T., và cộng sự, 2006) [41]

Trong các cây công nghiệp thì cây họ ñậu là ñối tượng quan trọng có nhiều nghiên cứu thành công với kỹ thuật chọn giống phóng xạ

Ở Ấn ðộ, tác giả Kerketta V., Haque M.F, bằng xử lý phóng xạ lên hạt ñậu tương Birsa 1 có vỏ hạt màu ñen ñã thu ñược những dòng ñột biến có vỏ hạt màu nâu, trắng hoặc vàng sẫm, cho năng suất cao hơn giống gốc Năm

1965, Tedoradze X.G ñã sử dụng tia gamma liều lượng 17K xử lý hạt giống ñậu tương, chọn lọc qua nhiều thế hệ và thu ñược giống ñậu tương chín sớm, chống chịu lạnh và năng suất vượt giống gốc 6,7 tạ/ha (Kharkwal và Shu, 2009) [50]

Từ năm 1989 ñến năm 2009, ñột biến thực nghiêm ñã ñược sử dụng như một phương pháp chọn giống nhằm nâng cao sự ña dạng di truyền của ñậu tương ở Bulgaria, trong ñó chủ yếu tập trung vào các tác nhân vật lý là tia gamma nguồn 60Co hoặc 137Cs Bảy giống ñậu tương ñã ñược chọn tạo, trong

ñó các giống Bisser, Zarya, Boryana và Zvezda do Viện di truyền Sofia chọn tạo, các giống ñột biến khác do các nhà khoa học ở trung tâm thí nghiệm ñậu tương Pleven, Bulgaria chọn tạo Mới ñây nhất, giống ñậu tương ñột biến Rosa ñã ñược thử nghiệm vào công nhận năm 2009 Rosa ñược tạo ra bằng việc xử lý hạt của giống Hodson bằng tia gamma ở liều lượng 80 Gy Giống này có khả năng kháng các bệnh vi khuẩn và nấm mốc sương ñồng thời còn

có năng suất cao, ổn ñịnh trong cả ñiều kiện môi trường bất thuận và không bất thuận (Todorava, 2010) [58] Mira 96 ñược tạo ra thông qua việc xử lý tia gamma (50 Gy) và ñược công nhận năm 2001 (Aleksieva và cộng sự, 2005) [23] Srebrina ñược phát triển thông qua việc lai dòng ñột biến LN2 (ñược tạo

ra từ việc xử lý giống Asgrow 2440 bằng tia gamma nguồn Co60/25 Gy) với giống ñột biến Zarya Srebrina ñã ñược công nhận giống năm 2004 (Aleksieva và cộng sự, 2005) [23]

Ở Thái Lan, công tác chọn giống ñột biến ñược tiến hành chủ yếu trên cây họ ñậu Với sự hỗ trợ của IAEA ba chương trình chọn giống ñậu tương ñột biến ñã ñược tiến hành

Thứ nhất là:Chọn giống ñậu tương ñột biến kháng với virus gây bệnh xoăn lá ñậu tương: ñây là bệnh chủ yếu trên ñậu tương ở Thái Lan và do virus gây ra với tác nhâ truyền bệnh chính là bọ phấn trắng Hạt của một dòng ñậu tương linecm9238-54-1(ST) ñược xử lý bằng tia gamma với liều lượng 200Gy Tiến hành chọn lọc phả hệ dưới ñiều kiện tự nhiên trên ñồng ruộng kết hợp với ñánh giá trong phòng thí nghiệm các nhà khoa học Thái Lan ñã chọn lọc ñược

và 6 dòng ñột biến kháng với virus gây bệnh xoăn lá ñậu tương (Srisombun và cộng sự, 2009) [56]

Thứ hai là: Chọn giống ñậu tương ñột biến có hàm lượng protein trong hạt cao: Hạt của ba giống ñậu tương Chang Mai 60, SSRSN 19-35-4 và EHP275 ñược xử lý bằng tia gamma với liều lượng 200Gy Các thế hệ sau ñược chọn lọc bằng phương pháp phả hệ với 32 dòng ñột biến ñã ñược chọn lọc Kết quả cho thấy các dòng ñột biến có hàm lượng protein có hàm lượng protein cao hơn 0,8, 2,0, 1,0% so với giống gốc (Srisombun et al., 2009; Yathaputanon et al., 2009) [56], [63]

Thứ ba là: Chọn giống ñậu tương ñột biến với tỷ lệ nảy mầm cao và sức nảy mầm tốt: Chang Mai 60 là giống ñậu tương có năng suất cao, tuy nhiên tỷ lệ nảy mầm và sức nảy mầm lại kém Người ta tiến hành xử lý hạt

của giống Chang Mai 60 bằng tia gamma/ 100Gy Tiến hành chọn lọc phả hệ với các thế hệ sau Kết quả thử nghiệm trong ựiều kiện khô hạn, 8 dòng ựột biến có tỷ lệ nảy mầm ựạt 65 Ờ 75% cao hơn so với dạng bố mẹ (30%) Trong mùa mưa, 12 dòng ựột biến có tỷ lệ nảy mầm ựạt 75-89% trong khi ựó dạng

bố mẹ chỉ ựạt 41% (Srisombun và cộng sự, 2009) [56]

2.3.3.2 Những nghiên cứu về chọn giống ựột biến phóng xạ ở Việt Nam

Ở Việt Nam, lĩnh vực chọn giống nhờ ứng dụng kỹ thuật ựột biến phóng xạ ựã ựược cố giáo sư Lương đình Của khởi xướng từ những năm

1960 Nhưng mãi ựến năm 1980, hướng nghiên cứu này mới ựược phát triển một cách tương ựối có hệ thống và ựịnh hướng do cố tiến sỹ Phan Khải và cộng sự tiến hành Sau ựó, một loạt nghiên cứu của các tác giả như: Trần Duy Quý, Nguyễn Hữu đống, Trần đình Long, Nguyễn Minh Công, Mai Quang Vinh, Trần Tú Ngà, Trần Minh Nam, Bùi Huy Thuỷ, Lâm Quang Dụ, Nguyễn Văn Bắch, Nguyễn Quang Xu, Lê Văn Nhạ, Nguyễn Văn Ro, đỗ Hữu Ất, Lê Xuân Tân, đào Thanh Bằng, Ầ trên nhiều ựối tượng cây trồng khác nhau như: lúa, ngô, ựậu, lạc, táo, cà chua, hoa cúc, ựã tạo ra nhiều dòng ựột biến

có giá trị, ựược chọn lọc và phát triển trực tiếp thành các giống quốc gia hoặc các dòng có triển vọng phục vụ cho công tác lai tạo giống mới

Ở Việt Nam, ựã có khoảng 50 giống ựột biến (lúa, ựậu tương, hoa) ựã tạo ra và ựưa vào sản xuất (FAO/IAEA Mutant Varieties Database 2010) [67] Trong tiến hành nghiên cứu bức xạ gây ựột biến tạo giống cây trồng, Việt nam ựã ựược IAEA xếp thứ 8 Ngoài việc khảo sát các dòng nhập nội, các nhà nghiên cứu Việt Nam ựã có nhiều thành công trong việc ựóng góp vào kho tàng lý luận về lý thuyết ựột biến cũng như ựạt ựược nhiều kết quả thực tiễn

Thành công ựầu tiên của công tác tạo chọn giống bằng ứng dụng tia phóng xạ gây ựột biến ựã ựược ự ánh dấu bằng giống DT1 ựược tạo ra Giống này tuy chưa ựược công nhận là giống Quốc gia do tắnh phân ly mạnh và

không ổn ñịnh nhưng nó là tiếng chuông báo hiệu cho kỹ thuật này ñã có khả năng thực hiện thành công ở Việt Nam Từ ñó những kỹ thuật gây ñột biến bằng ứng dụng kỹ thuật nguyên tử chủ yếu là dùng tia γ (Co60

) ñã ñược sử dụng ở các liều lượng khác nhau vào các bộ phận thực vật khác nhau hoặc các thời ñiểm khác nhau ñã tạo chọn ra ñược những giống cây lương thực có giá trị trong sản xuất lương thực trong các thập kỷ qua (Bộ Khoa học và Công nghệ, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2009) [19]

Viện Di truyền nông nghiệp là một ñơn vị nghiên cứu chuyên sâu trong lĩnh vực di truyền, chọn giống và công nghệ sinh học thuộc Bộ Nông nghiệp

và Phát triển Nông thôn Có thể nói Viện là cơ quan ñầu mối quan trọng nhất

ở nước ta trong việc ứng dụng kỹ thuật hạt nhân ñể cải tiến giống cây trồng nông nghiệp Tính ñến năm 2002, Viện ñã tạo ra nhiều dòng, giống cây trồng mới thông qua gây ñột biến thực nghiệm với nhiều ưu ñiểm: năng suất cao, chất lượng tốt, thời gian sinh trưởng ngắn, cứng cây, chống ñổ, chống chịu sâu bệnh và các ñiều kiện bất lợi của môi trường ðối với một số giống lúa chất lượng mà trước kia chỉ trồng một vụ thì nay ñã trồng ñược hai vụ trong năm làm tăng tổng sản phẩm trên một ñơn vị diện tích Một ví dụ ñiển hành

ñó là giống lúa ñột biến DT10 của Viện Di truyền nông nghiệp nhận ñược từ việc chiếu xạ hạt khô của giống C4-62 ở liều 20Krad Giống này ñã ñược công nhận ñủ tiêu chuẩn giống quốc gia năm 1990 Khác với giống bố mẹ, giống DT10 có khả năng chịu lạnh, chịu úng, chống chịu bệnh tốt hơn bố mẹ

và cho năng suất khá cao và ổn ñịnh (năng suất ñạt 5,5-7,0 tấn/ha) Giống lúa này ñược trồng ở nhiều vùng ở miền Bắc Việt Nam với diện tích khoảng 1 triệu hecta, chiếm 33% diện tích trồng lúa thập kỷ 90 (Bộ Khoa học và Công nghệ, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 2009) [19]

Dưới sự tài trợ của IAEA, các nhà khoa học của Viện Di Truyền Nông nghiệp ñã sử dụng các giống ñịa phương (Cườm, Chiêm Bầu, Tám thơm,

Nàng thơm, Nàng hương, Tẻ tép, Ầ.) và các giống hiện ựang sử dụng phổ biến trong sản xuất (C4-63 C4-63, A8, CR203, Khang dân, IR64, IR50404) làm vật liệu khởi ựầu cho công tác chọn tạo giống lúa ựột biến Các tia phóng

xạ (tia gamma, tia X) ựược sử dụng ựể xử lý trên hạt khô của các giống với liều lượng phóng xạ khác nhau (80, 100, 150, 200, 250Gy, trong ựó chủ yếu

sử dụng liều lượng là 100, 120, 200Gy), một số khác ựược xử lý trên các hạt

ựã nảy mẩm với liều lượng phóng xạ là 20, 30, 40, 80Gy, (chủ yếu là các liều lượng 30, 40, 60Gy) (Trần Duy Quý và cộng sự, 2006) [60]

Trong giai ựoạn từ 1980-1990 cuối thế kỷ XX, Viện Di truyền Nông nghiệp ựã tạo ra 17 giống ựột biến bao gồm các giống quốc gia, các giống khu vực hoá Các giống này ựều có năng suất cao, kháng bệnh tốt Trong ựó giống DT17 và DT18 là các giống chịu ngập, các giống chịu mặn có triển vọng là CM-

1, CM-2, CM-3, các giống chịu lạnh bao gồm DT-10, DT11, DT13, Khang dân đột biến, DT37, DT3 có thời gian sinh trưởng ngắn, chất lượng khá, năng suất cao và kháng bệnh tốt (Trần Duy Quý và cộng sự, 2006) [60]

Tại miền Nam Việt Nam, từ năm 1993, các chương trình chọn giống ựột ựã ựược tiến hành trên lúa tại Viện Khoa học Nông nghiệp miền Nam Việt Nam và Viện lúa đồng Bằng Sông Cửu Long Chương trình chọn giống ựã sử dụng các giống nhập nội (IR64, IR50404) và các giống ựịa phương (Nàng Hương, Tám xoan, Tài nguyên, Tép Hành) cùng với các giống ựột biến (VND31, VND22-36) là nguồn vật liệu khởi ựầu cho công tác chọn giống trong ựó có sự kết hợp giữa ựột biến cảm ứng với phương pháp lai tạo truyền thống Sau 5-6 năm, các giống ựột biến tốt nhất ựược công nhận và ựưa vào sản xuất Phương pháp chắnh là xử lý hạt khô và hạt ựã nảy mẩm bằng tia gamma nguồn Co60 tại Viện nghiên cứu hạt nhân đà Lạt Hạt ựược xử lý bằng tia gamma với liều lượng từ 200 Ờ 300 Gy, 10000 Ờ 15000 cây M1 của các thắ nghiệm ựược ựánh giá và chọn lọc kết hợp với việc chọn lọc phả hệ từ thế hệ

M2 ñến M7 Các dòng ñột biến tốt nhất ñược phân lập và thử nghiệm trên diện rộng (ðỗ Khắc Thịnh và cộng sự, 2006) [30]

Hiện nay, một trong những giống ñột biến tốt nhất là VND95-19, VND95-20, VND404, VND99-3, TNDB-100, THDB do Viện khoa học Nông nghiệp miền Nam Việt Nam và Viện lúa ðồng bằng Sông Cửu Long tạo ra, các giống này hiện ñang ñược phổ biến rộng rãi tại vùng ñồng bằng sông Cửu Long và ñược trồng với diện tích khoảng 3 triệu ha, ước tính khoảng 10-15% diện tích trồng trọt của cả vùng Trong ñó giống VND95-20 là một trong 5 giống tốt nhất phục vụ cho xuất khẩu với khoảng 300000 ha trồng trọt mỗi năm ở miền Nam (ðỗ Khắc Thịnh, 2009) [31]

Sự kết hợp giữa ñột biến với phương pháp lai, một số giống ñột biến triển vọng trong ñó các giống có mùi thơm, kháng rầy, kháng virus vàng lùn xoắn lá và bệnh lúa cỏ

Ngoài việc cải tiến năng suất, chất lượng của các giống lúa ñịa phương

và giống nhập nội các chương trình chọn giống lúa ñột biến còn tập trung vào việc cải tiến khả năng chống chịu sâu bệnh, chống chịu với các ñiều kiện bất thuận và rút ngắn thời gian sinh trưởng của các giống (ñặc biệt là ñối với các giống ñịa phương chất lượng cao nhưng năng suất thấp và mẫn cảm với quang chu kỳ) (ðỗ Khắc Thịnh và cộng sự, 2006) [30]

Tiến hành xử lý tia phóng xạ trên hạt ñang nảy mầm với liều lượng 60Gy (ñối với giống Tám thơm) và 90Gy ñối với giống Basmati 370 - nhập nội từ Pakistan) từ năm 2001-2002 với mục tiêu là chọn lọc ñược các dòng không mẫn cảm với quang chu kỳ, thời gian sinh trưởng ngắn (90-100 ngày), cứng cây và cây thấp (90-110cm) và có năng suất gấp ñôi so với giống gốc (6-7,5tấn/ha).Trong 5 năm tiến hành chọn lọc ñã chọn ra ñược một số dòng hiện ñang khảo nghiệm (các dòng M8-M10) với chất lượng hạt tốt phục vụ cho xuất

khẩu các giống lúa thơm đã ựược ựánh giá ở các mùa vụ ở nhiều tỉnh ở cả đồng bằng Sông Hồng và đồng bằng Sông Cửu Long (Lê Xuân Tân, 2006) [45]

Ở miền Bắc Việt Nam, một số dòng dột biến từ giống lúa Tám thơm ựã ựược phân lập và thử nghiệm như HP-101 (HN-PN-103-1), HN-PN-103-3, HN-PN-103-4 (ựược chọn lọc ở Viện cây lương thực và thực phẩm) hiện ựang ựược sản xuất trên diện rộng ở 3 tỉnh phắa Bắc Ở miền Nam, 5 dòng ựột biến TDS3 (Tám 28-9-4), E 4, E 6 và BDS ựã ựược mở rộng trồng trọt ở nhiều tỉnh như Sóc Trăng, đồng Nai, Long An, đăk Nông, An Giang, ẦCác dòng này ựều có chất lượng hạt tốt, chiều dài hạt gạo ựạt 7-7,5 mm, hạt gạo trong, thơm, ựáp ứng ựược các ựòi hỏi của việc xuất khẩu (Lê Xuân Tân, 2006; đỗ Khắc Thịnh, 2009) [45] [29]

đậu tương là cây công nghiệp quan trọng, cung cấp protein và dầu cần thiết cho con người và gia súc ựồng thời là nguyên liệu cho ngành công nghiệp chế biến Mặc dù ựậu tương có thể trồng ở nhiều vùng của Việt Nam nhưng diện tắch và năng suất ựậu tương vẫn còn rất hạn chế Năm 2007, ựậu tương ựược trồng tọt với diện tắch 190000 ha với năng suất chỉ ựạt 1,47 tấn/ha (chỉ bằng 63,2% so với trung bình của thế giới), và sản lượng ựậu tương ựạt 275,5 nghìn tấn, trong khi ựó năm 2007 Việt Nam phải nhập nội 2,5 triệu tấn (khô dầu ựậu tương) từ nước ngoài, ước tắnh ựến năm 2015, Việt Nam sẽ phải nhập khẩu khoảng 3,5 Ờ 4 triệu tấn ựậu tương một năm Do vậy các nhà chọn giống

ựã và ựang tiến hành chọn tạo các giống ựậu tương có thời gian sinh trưởng ngắn (75-100 ngày), năng suất cao (2,0-3,5 tấn/ha), chất lượng hạt tốt, chống chịu khô hạn, kháng bệnh, thắch nghi với nhiều vùng sinh thái khác nhau (Bộ Khoa học và Công nghệ, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2009) [19]

Các nhân tố ựột biến trong chọn tạo giống cây ựậu tương cũng ựã ựược

sử dụng Xử lý tia gramma Co60 trên 4 giống ựậu tương bao gồm Cúc lục ngạn, Xanh lơ, Vân Kiều và V70 cho thấy tác nhân ựột biến có tác dụng kìm hãm các chỉ tiêu sinh trưởng phát triển ựối với quần thể ựậu tương ở M1. Ở tất