[Luận văn]bước đầu nghiên cứu xử lý đột biến thực nghiệm trên cây cẩm chướng bằng tia gamma

Thạc sĩ, tiến sĩ, cao học, tự nhiên, kinh tế, nông nghiệp

Bộ Giáo dục và đào tạo Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội

-
  -

Nguyễn Mạnh hùng

Bước đầu nghiên cứu xử lý đột biến thực nghiệm Bước đầu nghiên cứu xử lý đột biến thực nghiệm

trên cây cẩm chướng bằng tia gamma

trên cây cẩm chướng bằng tia gamma

Luận văn thạc sĩ nông nghiệp

Chuyên ngành: Trồng trọt Mã số : 60.62.01 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Thị Lý Anh

Hà Nội - 2009

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của tôi, Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng ñược sử dụng và công

bố trong các luận văn, luận án và các công trình khoa học nào trước ñây

Tôi xin cam ñoan rằng các thông tin trích dẫn ñược sử dụng trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc, ñảm bảo trích dẫn theo ñúng quy ñịnh

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam ñoan này !

Tác giả

Nguyễn Mạnh Hùng

Lý Anh, người ñã tận tình hướng dẫn, tạo ñiều kiện thuận lợi cho tôi về mọi mặt trong suốt thời gian thực hiện ñề tài

Xin chân thành cảm ơn Ban lãnh ñạo Trường Cao ñẳng Nông Lâm Bắc Giang ñã tạo ñiều kiện cho tôi có thể ñảm bảo thời gian ñể thực hiện ñề tài

Cũng qua ñây cho tôi gửi lời cảm ơn chân thành tới các tập thể, cá nhân, bạn bè ñồng nghiệp ñã tạo ñiều kiện giúp ñỡ, ñóng góp những ý kiến quý báu ñể tôi hoàn thành luận văn này

Tác giả

Nguyễn Mạnh Hùng

2.1.5 Giá trị kinh tế và tình hình sản xuất hoa cẩm chướng 72.2 ðột biến và phương pháp gây ñột biến bằng phóng xạ trong công

3.3 Phương pháp nghiên cứu 22

4.1 Thí nghi ệm 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của các liều lượng chiếu xạ

ñến khả năng sống, sinh trưởng và tạo biến dị của mẫu cấy 28

4.2 Thí nghi ệm 2: Nghiên cứu sự sinh trưởng, phát triển và biến dị

của các chồi sau chiếu xạ qua cấy chuyển lần 2 394.3 Thí nghiệm 3: Nghiên cứu khả năng tạo cây hoàn chỉnh của các

4.4 Thí nghi ệm 4: Nghiên cứu sự sinh trưởng, phát triển trong ñiều

kiện tự nhiên của cây cẩm chướng in vitro sau chiếu xạ 44

DANH MỤC CÁC BẢNG

4.1a Ảnh hưởng của tia gamma ñến sinh trưởng, phát triển chồi cẩm

chướng in vitro giống ñỏ (sau xử lý 4 tuần) 29 4.1b Ảnh hưởng của tia gamma ñến sinh trưởng, phát triển chồi cẩm

chướng in vitro giống trắng (sau xử lý 4 tuần) 30 4.2a ðặc ñiểm các dạng chồi giống ðỏ thu ñược sau xử lý chiếu xạ

4.2b ðặc ñiểm các dạng chồi giống Trắng thu ñược sau xử lý chiếu xạ

4.3a Sự sinh trưởng, phát triển của chồi giống ñỏ sau xử lý ở lần cấy

4.3b Tỷ lệ các dạng chồi biến dị của giống ñỏ sau lần cấy chuyển 2 40 4a Sự sinh trưởng, phát triển của chồi giống Trắng sau xử lý ở lần

4b Tỷ lệ các dạng chồi biến dị của giống ñỏ sau lần cấy chuyển 2 41 4.5 Khả năng ra rễ của chồi cẩm chướng giống ðỏ (sau 3 tuần) 42 4.6 Khả năng ra rễ của chồi cẩm chướng giống Trắng (sau 3 tuần) 43 4.7 Khả năng thích ứng của các cây in vitro sau xử lý chiếu xạ ở

vườn ươm giống cây cẩm chướng ðỏ (sau 3 tuần theo dõi) 44 4.8 Khả năng thích ứng của các cây in vitro sau xử lý chiếu xạ ở

vườn ươm giống cây cẩm chướng Trắng (sau 3 tuần theo dõi) 45 4.9 Tỷ lệ sống và các giai ñoạn sinh trưởng, phát triển 46 4.10 ðộng thái tăng trưởng chiều cao của các cây sau xử lý 48 4.11 ðộng thái ra lá của các dòng cẩm chướng sau xử lý tia gamma 50 4.12 ðộng thái ra nụ của các dòng cẩm chướng sau xử lý tia Gamma 53

4.13 ðộng thái nở hoa của các dòng cẩm chướng sau xử lý tia gamma 54

4.4 Ảnh hưởng của tia gamma ñến chồi cẩm chướng in vi tro giống trắng 31

4.6 Tỷ lệ về các dạng chồi ở các liều xử lý của giống cẩm chướng ðỏ 36 4.7 Tỷ lệ về các dạng chồi ở các liều xử lý của giống cẩm chướng Trắng 38

4.9 Tỷ lệ chồi biến dị của giống cẩm chướng Trắng 41 4.10 ðộng thái tăng trưởng chiều cao cây sau xử lý 49 4.11 ðộng thái ra lá của các dòng cẩm chướng sau xử lý tia gamma 50

1 MỞ ðẦU

1.1 ðặt vấn ñề

Cẩm chướng (Dianthus caryophyllus L.) là một trong các loại hoa cắt

cành phổ biến cho năng suất và giá trị kinh tế cao Hoa cẩm chướng ngày càng ñược nhiều người biết ñến bởi sự ña dạng về màu sắc, là loại hoa bền, giữ ñược lâu, thuận lợi cho bảo quản và vận chuyển ñi xa

Các giống cẩm chướng ở nước ta hiện nay chủ yếu là giống nhập từ Hà Lan hay Trung Quốc ðiều này gây khó khăn trong sự chủ ñộng nguồn giống, chi phí lớn cho việc nhập khẩu dẫn tới giá thành hoa cắt cao Mặt khác, ñể thích nghi với ñiều kiện Việt Nam, các giống nhập nội này yêu cầu quy trình trồng và chăm sóc nghiêm ngặt Vì vậy một ñòi hỏi thực tế là việc tạo ra những giống hoa cẩm chướng mới và cải tạo các giống ñã nhập nội, ñáp ứng nhu cầu thị trường, góp phần khẳng ñịnh thương hiệu hoa Việt Nam

Trong lĩnh vực chọn tạo giống, gây ñột biến in vitro là một phương pháp có tính ứng dụng cao, trong ñó chiếu xạ gây ñột biến sinh học là kỹ thuật

ñã và ñang mang lại những kết quả lạc quan trong thực tế sản xuất Kỹ thuật này ñược sử dụng phổ biến từ những năm 1960 và ứng dụng thành công trên nhiều ñối tượng cây trồng Kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học cho thấy phương pháp này làm rút ngắn thời gian chọn tạo giống, có thể tạo ra những tính trạng quý chưa có ở giống gốc

Ở nước ta kỹ thuật chiếu xạ cũng ñã sớm ñược ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp Theo báo cáo của Hội nghị thường niên Hiệp hội chọn giống Châu Á thì hiện nay nước ta có hơn 1 triệu ha giống cây trồng tạo ra nhờ kỹ thuật chiếu xạ, trong ñó có 25 giống lúa, 2 giống ngô và nhiều loại cây trồng khác: ñậu tương, lạc, táo, hoa, nấm, cây cảnh…Những giống cây này phần lớn ñều có phẩm chất tốt như năng suất cao, khả năng chịu hạn, úng, chịu mặn tốt.[19]

Theo xu hướng ựó, việc nghiên cứu và chọn tạo các giống hoa chiếu xạ

là hướng ựi có triển vọng Trên ựối tượng cây hoa cẩm chướng ựã có nhiều công bố trên thế giới (Butiati, 1985; A.C.Cassells,1993; ), trong nước có tác giả Nguyễn Văn Vinh nghiên cứu sử dụng tia gamma gây ựột biến kết hợp nhân giống in vitro, tuy nhiên vẫn chưa ựi ựến kết quả cuối cùng là tạo ựược giống hoa mới

Xuất phát từ những lắ do trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu ựề tài:

ỘBước ựầu nghiên cứu xử lý ựột biến thực nghiệm trên cây cẩm chướng

1.2.2 Yêu cầu của ựề tài

- Xác ựịnh ựược ảnh hưởng của các liều lượng chiếu xạ ựến khả năng sống và sinh trưởng của mẫu cấy

- đánh giá ựược sinh trưởng và nhân nhanh của các chồi sau chiếu xạ qua các lần cấy chuyển khác nhau

- đánh giá ựược khả năng tạo cây hoàn chỉnh của các chồi sau chiếu xạ

- Phân loại ựược các dạng biến dị trong ựiều kiện in vitro và ựiều kiện

tự nhiên

1.3 Giới hạn của ựề tài

- Nghiên cứu xử lý chiếu xạ tia gamma ở các mức sau 1Krad, 2Krad, 3Krad, 4Krad và 5Krad trong thời gian 1 giờ

- Các thắ nghiệm ngoài vườn ươm ựược tiến hành trong ựiều kiện khắ hậu vùng đồng bằng sông Hồng

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiến của ñề tài

- Xác ñịnh ñược ảnh hưởng của các liều lượng chiếu xạ ñến khả năng sống và sinh trưởng của mẫu cấy cho cây hoa cẩm chướng nuôi cấy in vitro

và ñánh giá ñược sinh trưởng và nhân nhanh của các chồi sau chiếu xạ qua các lần cấy chuyển khác nhau Từ ñó xác ñịnh ñược liều lượng chiếu xạ gamma thích hợp ñể xử lý ñột biến tạo tiền ñề cho công tác chọn tạo giống cây cẩm chướng bằng phương pháp xử lý ñột biến phóng xạ

- Các kết quả nghiên cứu của ñề tài chính là cơ sở ñể tiếp tục nghiên cứu tạo dòng ñột biến, nguồn nguyên liệu cho việc chọn tạo giống cẩm chướng mới ðồng thời các kết quả cũng là tư liệu giảng dạy có giá trị cho lĩnh vực công nghệ sinh học và chọn tạo giống cây trồng

2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2 1 Giới thiệu chung về hoa cẩm chướng

2.1.1 Nguồn gốc và phân loại

Cây cẩm chướng có nguồn gốc ở địa Trung Hải, ựược bắt ựầu nuôi trồng ựể thưởng ngoạn từ thế kỷ 16 Lần ựầu tiên vào năm 1750, các nhà làm vườn Pháp ựã tạo ra giống cẩm chướng Remontant, cây cao, ra hoa nhiều lần trong năm đến 1846, họ ựã nuôi trồng ựược rất nhiều giống cẩm chưóng hoang dại và ựiều khiển chúng ra hoa quanh năm Năm 1852, cẩm chướng từ Châu Âu ựược nhập vào nước Mỹ Tại ựây rất nhiều công ty ựã tạo ra hàng trăm giống cẩm chướng với các hình dạng và màu sắc khác nhau, trong ựó các giống North, Maine và Wiliam Sim trở thành những giống hàng ựầu Từ các giống hoa này, người ta ựã gây ựột biến và lai tạo ra rất nhiều giống cẩm chướng khác nhau, có hoa màu trắng, màu hồng, màu da cam, ựốm màu,ẦTrong ựó, các giống thuộc dòng Sim nổi tiếng nhất và ựược trồng khắp nơi trên thế giới

Ở Việt Nam, hoa cẩm chướng ựược người Pháp ựưa vào trồng từ ựầu thế

kỷ 19, chủ yếu ở những nơi có khắ hậu mát mẻ như SaPa, đà Lạt Những năm gần ựây, cẩm chướng ựã ựược trồng ở nhiều vùng trong cả nước [2]

2.1.2 Vị trắ phân loại

Cây cẩm chướng, hay còn gọi là hoa Phăng, có tên khoa học là

Dianthus caryophyllus L., thuộc lớp hai lá mầm (Dicotylendonea), bộ phôi cong (Sentrospemea), họ Cẩm chướng (Cariophyllaceae) [5]

2.1.3 đặc ựiểm thực vật học

 Rễ

Cẩm chướng có bộ rễ chùm, có rất nhiều nhánh phát triển mạnh ựể hút nước, dinh dưỡng Chiều dài của rễ 15 - 20 cm, phân bố tập trung ở tầng ựất

mặt 20 cm, một số ít có khả năng ăn sâu tới 40 - 45 cm Ở trạng thái bình thường rễ và tán cây theo tỷ lệ tương ñương Nếu ñất quá nhiều phân, nhiều nước rễ sẽ sinh trưởng không tốt Nhiệt ñộ ñất cao cũng ảnh hưởng ñến sự sinh trưởng, phát triển của rễ

 Thân

Thân thảo, nhỏ, mảnh mai Thân rất dễ gãy ở ñốt Các ñốt cẩm chướng thường gãy khúc Cẩm chướng thường có thân màu xanh nhạt, bao phủ một lớp phấn trắng xung quanh Phấn có tác dụng quan trọng chống thoát hơi nước và bảo vệ cây khỏi bị sâu bệnh hại Ở Việt Nam hiện trồng hai loại cẩm chướng: các giống cẩm chướng thấp cây (30 - 50 cm) và các giống cẩm chướng cao cây (50 - 80 cm) Giống cẩm chướng thấp cây thường mọc thành bụi, các ñốt thân dài 2 - 4 cm Loại cẩm chướng cao cây ñốt dài 4 - 8 cm Mỗi ñốt có một mắt Trên mắt mang lá và mầm nách

 Lá

Lá kép mọc từ các ñốt thân, lá mọc ñối Phiến lá dày hình lưỡi mác, mép lá trơn Mặt lá nhẵn không có ñộ bóng Trên mặt lá có phủ một lớp phấn trắng, mỏng và mịn có tác dụng làm giảm sự thoát hơi nước Tốc ñộ sinh trưởng của lá phụ thuộc vào thời tiết: mùa xuân, mùa hè thường 4 - 5 ngày, mùa thu, mùa ñông từ 7 - 10 ngày ra một ñôi lá

 Hoa

Có 2 dạng: hoa chùm và hoa ñơn Hoa ñơn mọc ñơn từng chiếc một, hoa chùm có nhiều hoa trên một cành Hoa nằm ở ñầu cành, hoa có nhiều màu sắc Hoa cẩm chướng ñẹp tự nhiên, hoa có mùi thơm thoang thoảng Nụ hoa

có ñường kính khoảng 2 - 2,5cm Hoa khi nở hoàn toàn có ñường kính khoảng 6 - 8cm, chiều cao bông hoa 4 - 7,5cm (từ ñốt trên cùng của cành ñến ñỉnh bông)

 Hạt

Hạt nhỏ, nằm trong quả Mỗi quả thường có từ 300 - 600 hạt

2.1.4 Yêu cầu ngoại cảnh

 Nhiệt ñộ: Cẩm chướng là cây ưa khí hậu mát mẻ Nhiệt ñộ thích hợp cho cây từ 15 - 200C cây vẫn sinh trưởng bình thường và cho chất lượng hoa tương ñối tốt Nếu vượt quá 300C thì cây sinh trưởng kém, thân lá nhỏ, hoa nhỏ, sản lượng và chất lượng hoa giảm, tuổi thọ hoa ngắn; dưới 100C cây sinh trưởng yếu, sản lượng giảm rõ rệt

Chênh lệch nhiệt ñộ ngày, ñêm có ảnh hưởng rất lớn ñến chất lượng hoa Nhìn chung chênh lệch nhiệt ñộ ngày ñêm khoảng 100C là tốt nhất, mức chênh lệch nhiệt ñộ ngày, ñêm quá cao hoặc quá thấp sẽ làm chất lượng hoa kém, số hoa mù cao

 Ánh sáng: Cẩm chướng là loại cây ưa sáng và thích hợp với thời gian chiếu sáng ngày dài Thời gian chiếu sáng trong ngày càng dài, cây càng nhanh phân hoá hoa, hoa nở ñều, chất lượng hoa tốt Ánh sáng thích hợp từ

1500 - 3000 Lux Ánh sáng tối thích 2000 - 2500 Lux

Trong quá trình phát triển, nếu cường ñộ ánh sáng cao (> 3000 lux) cây

sẽ ra hoa sớm, nếu cường ñộ ánh sáng thấp (< 1000 lux) quá trình ra hoa sẽ muộn Ở thời kỳ ra hoa rộ vào mùa nóng, lúc giữa trưa, cường ñộ ánh sáng mạnh, cần che bớt ánh sáng cho cây vì ánh sáng quá mạnh sẽ làm cho cánh hoa dễ bị nhạt mầu và cháy, ảnh hưởng ñến chất lượng hoa

 Ẩm ñộ: Hàm lượng nước trong lá cẩm chướng chiếm khoảng 70 - 80%, trong cành 68 - 70%, trong rễ 80% Nước có vai trò vô cùng quan trọng ñối với cây trồng nói chung và cây hoa cẩm chướng nói riêng Ẩm ñộ thích hợp

60 - 70%, ẩm ñộ tối thích 70% Nếu ñộ ẩm ổn ñịnh sẽ tạo ñiều kiện cho cây hút chất dinh dưỡng và muối khoáng một cách thuận lợi, cây sinh trưởng tốt, năng suất và phẩm chất hoa cao

 ðất: Khoảng 70% số rễ của cẩm chướng tập trung ở tầng ñất mặt (0 -

20 cm), yêu cầu ñất có kết cấu tơi xốp ðộ pH thích hợp với cây cẩm chướng

là từ 6,0 - 6,5 ðối với ñất liên tục trồng cẩm chướng thì phải khử trùng, tiêu ñộc hoặc luân canh vì ñất có nhiều vi sinh vật gây bệnh

 ðộ pH: Cẩm chướng thích hợp với ñộ chua ñất từ 5,5 - 6,5

 Chất dinh dưỡng: Mức ñộ dinh dưỡng lý tưởng nhất trong lá cẩm chướng là: ðạm 3 - 3,5%; Lân 0,2 - 0,3%; Kali 3 - 4%; Canxi 1 - 2%; Magie 0,2 - 0,5% ðể ñạt ñược năng suất hoa cao, chất lượng tốt, cần phải ñảm bảo thành phần và hàm lượng dinh dưỡng trong ñất ở mức ñộ thích hợp nhất ðiều kiện trồng trọt khác nhau thì hiệu suất hấp thu dinh dưỡng của cẩm chướng cũng khác nhau Thông thường 1m2 ñất trồng trong một năm cây cẩm chướng

sẽ hấp thu một lượng ñạm 3 - 5g, lân 2 - 3g, kali 7 - 12g Khi tính toán lượng phân bón, nếu sử dụng phân hữu cơ là chính thì lượng phân ñạm bón gấp 4 - 6 lần, lượng kali gấp 1,5 lần [3]

2.1.5 Giá trị kinh tế và tình hình sản xuất hoa cẩm chướng

2.1.5.1 Tình hình s ản xuất hoa cẩm chướng trên thế giới

Với những ưu ñiểm: sản lượng cao, ñẹp mắt, dễ vận chuyển, dễ bảo quả…, nên cẩm chướng ñã trở thành một loại hoa cắt cành ñược trồng trên thế giới, chiếm khoảng 17% tổng sản lượng hoa cắt.[9]

Hoa cẩm chướng với những ưu ñiểm : màu sắc ña dạng, hương thơm thoang thoảng, hấp dẫn, dễ vận chuyển, bảo quản… ñã trở thành một trong các loại hoa cắt cành chủ yếu trên thế giới Cánh hoa có những ñặc trưng riêng như ñầu cánh dạng răng cưa, cánh hoa có nhiều nếp gấp Hoa có thể có một màu hoặc nhiều màu Hoa có thể trồng chậu làm hoa cảnh hoặc làm hoa cắt tuỳ theo yêu cầu của người sử dụng Cẩm chướng là loại hoa chủ lực phối hợp với hoa lay ơn, hoa baby làm thành lẵng hoa, bó hoa, vòng hoa, hoa cài, các tác phẩm nghệ thuật trong các ngày lễ, ngày tết, sinh nhật…

Trên thế giới, cẩm chướng là hoa cắt cành ñược trồng phổ biến tại Châu

Âu, Châu Á, Châu Mỹ Các nước trồng nhiều hoa ñều trồng hoa cẩm chướng

Italia là nước có diện tích trồng hoa cẩm chướng nhiều nhất, năm 1995 sản lượng hoa cắt nước này ñạt 2.500 triệu cành Ở Hà Lan, tuy diện tích trồng hoa cẩm chướng không bằng diện tích trồng hoa Tuylip nhưng sản lượng cũng ñạt trên 1.800 cành/năm, ñứng thứ 2 trên thế giới và có xuất khẩu sang Châu Âu, Bắc Mỹ và Nhật Bản Ở Ba Lan, cẩm chướng chiếm 60% sản lượng hoa cắt, mỗi năm nước này sản xuất ñược khoảng 400 triệu cành, ñứng thứ 3 trên thế giới

Colombia là nước trồng cẩm chướng cho hoa tốt nhất trên thế giới và ñược coi là thiên ñường của hoa cẩm chướng Cẩm chướng chiếm 40% tổng lượng hoa xuất khẩu của nước này Với ñiều kiện tự nhiên rất phù hợp, cây cẩm chướng ñã phát triển trên 25 năm, năm 1986 ñã có diện tích gần 1000 ha cẩm chướng ñược trồng trong nhà che plastic [27]

Cẩm chướng cũng là loại hoa phát triển mạnh ở Kenya Diện tích trồng hoa cẩm chướng của Kenya chủ yếu tập trung ở Ritf Valley Cây cẩm chướng cảnh ñược trồng ngoài ñồng không bảo vệ ở ñộ cao khoảng 1800m và cẩm chướng thường ñược trồng trong nhà plastic ở ñộ cao 2700m so với mực nước biển [19]

Ở Thổ Nhĩ Kỳ, hoa cẩm chướng ñược trồng rộng rãi từ năm 1925, hiện nay diện tích hoa cẩm chướng chiếm tỷ lệ 21%, ñứng thứ 2 sau hoa hồng (24%) [16]

Ở châu Á, hoa cẩm chướng ñược trồng nhiều ở Trung Quốc, Malaysia, Srilanka,… Ở Trung Quốc, hoa cẩm chướng cùng hoa hồng là hai loại hoa phổ biến nhất Cẩm chướng chiếm khoảng 25% tổng lượng hoa trên thị trường tại Bắc Kinh và Côn Minh Trung tâm sản xuất hoa cẩm chướng tập trung ở Côn Minh và Thượng Hải Tỉnh Vân Nam của Trung Quốc có kim ngạch xuất khẩu hoa cắt cành ngày càng cao, thống kê tháng 11 năm 2006 ñạt

10.4 triệu USD với sản lượng 4.3 nghìn tấn, trong ựó cẩm chướng là một trong 3 loại hoa xuất khẩu chủ lực

Tại Malaysia, sản lượng hoa cẩm chướng ựứng thứ 3 sau cây hoa hồng

và hoa cúc, chiếm 9,02% tổng sản lượng hoa Ở ựây, hoa cẩm chướng ựược trồng bao gồm cả loại hoa chùm và hoa ựơn

Ngược lại, ở Philippin, cây cẩm chướng trồng ựược rất ắt và phải nhập khẩu từ các nước khác Tỷ lệ nhập khẩu hoa cẩm chướng ựứng thứ hai trong tổng giá trị nhập khẩu hoa với 22,05% chỉ ựứng sau hoa cúc (36,98%) Năm

1996, lượng hoa cẩm chướng nhập khẩu của Philippin từ Hà Lan 7691 kg (khoảng 620000 cành), từ Malaysia 5097kg (khoảng 260000 cành), từ Australia 638 kg (khoảng 32000 cành) và New Zealand 80 kg (khoảng 4000 cành) [29]

Tại Srilanka, hoa cẩm chướng là cây hoa ôn ựới quan trọng nhất Hoa cẩm chướng ựược trồng chủ yếu ựể xuất khẩu, còn các loại hoa khác chỉ tiêu thu ựược ở nội ựịa Hai giống cẩm chướng châu Mỹ và cẩm chướng địa Trung Hải của Srilanka rất nổi tiếng trên thị trường thế giới Một phần diện tắch cẩm chướng khá lớn ựược trồng trong môi trường bảo vệ hoàn toàn [21]

Ixraen có 150 ha hoa cẩm chướng chiếm 7,5% tổng diện tắch trồng hoa, mỗi năm nước này xuất khẩu ựạt 119 triệu USD

2.1.5.2 Tình hình s ản xuất hoa cẩm chướng tại Việt Nam

Ở Việt Nam, hoa cẩm chướng ựược trồng rộng rãi ở Hà Nội, Hải Phòng, đà Lạt, thành phố Hồ Chắ Minh Trước ựây hoa cẩm chướng trên thị trường chủ yếu phải nhập từ Côn Minh (Trung Quốc) và Hà Lan, nhưng vài năm trở lại ựây, cẩm chướng trồng từ đà Lạt, Lào Cai ựang dần chiếm lĩnh thị trường trong nước

Trong khoảng thời gian từ 23/1- 09/02/2007, kim ngạch xuất khẩu hoa của nước ta ựạt 243.5 nghìn USD đây là khoảng thời gian xuất khẩu hoa của

nước ta tăng mạnh vào nhiều thị trường Châu Á Các sản phẩm hoa cắt xuất khẩu chủ yếu là hoa cúc, cẩm chướng, hoa hồng, hoa lan…trong ñó xuất khẩu cẩm chướng ñạt 55.144 USD

Tổng cục Hải quan cho biết, cuối tháng 6/2007, DaLat Hasfarrm là công ty dẫn ñầu các doanh nghiệp xuất khẩu hoa cây cảnh cả nước, chiếm 99% tổng kim ngạch xuất khẩu 4 loại hoa chủ lực của công ty là: cúc, cẩm chướng, hồng và kỳ lân, xuất khẩu sang các thị trường khác nhau Trong ñó sản lượng hoa cẩm chướng ñứng thứ 2 sau hoa cúc, với ñơn giá xuất khẩu trung bình 0,19 USD/cái Cùng với hoa cúc và hoa hồng, cẩm chướng là một trong 3 chủng loại hoa xuất khẩu chính vào Nhật Bản - thị trường xuất khẩu hoa lớn nhất của nước ta ñầu năm 2007

Trồng hoa cẩm chướng sau 3 - 4 tháng ñã bắt ñầu cho thu hoạch Một sào Bắc Bộ trong một vụ cho thu từ 96000 - 120000 bông Như vậy thâm canh ñúng kỹ thuật thì mỗi vụ phần lãi thu ñược là 17 - 30 triệu ñồng/sào [2]

Có thể nói, cẩm chướng là loại hoa có triển vọng sản xuất cũng như không thể thiếu trong danh mục các loại hoa cắt cành xuất khẩu ở nước ta Như vậy

có thể thấy cẩm chướng là một loại hoa có tiềm năng phát triển rất lớn, và có

ý nghĩa vô cùng quan trọng trong việc phát triển ngành sản xuất hoa của nước

ta nói riêng và thế giới nói chung

2.2 ðột biến và phương pháp gây ñột biến bằng phóng xạ trong công tác

chọn tạo giống cây trồng

2.2.1 ðột biến

2.2.1.1 Khái ni ệm, phân loại ñột biến

ðột biến (mutation) là những biến ñổi di truyền hợp thành cơ sở di truyền của tính biến dị, nó là hiện tượng thường xuyên gắn liền với sự sống và tiến hoá của sinh vật Tác ñộng của các ñột biến rất ña 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 ñến 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[10]

Căn cứ vào tính chất biến ñổi cấu trúc di truyền mà người ta chia ñột biến thành 2 dạng cơ bản: ñột biến gen và ñột biến NST

 ðột biến gen là những biến ñổi trong cấu trúc 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, hoặc ñảo vị trí một cặp nucleotide [15]

 ðột biến NST là những biến ñổi về cấu trúc NST (mất ñoạn, ñảo ñoạn, lặp ñoạn, chuyển ñoạn) hoặc số lượng NST (thể nhị bội, thể ña bội)

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 chú 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 [12]

Sự phát sinh ñột biến có thể do tự phát (ñột biến tự nhiên): ñột 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 loạn 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 xạ 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 kháng 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 biến rất thấp (khoảng 10-6)[3]và khó phát hiện, số ñột biến có lợi cho sản xuất và ñời sống lại càng thấp hơn 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, mhằm tăng tần xuất 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 còn 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

2.2.1.2 ðột biến trong công tác chọn tạo giống cây trồng

Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, nhiều phương pháp chọn tạo giống ñã, ñang ñược quan tâm phát triển Bằng các phương pháp truyền thống như lai tạo hay chọn lọc, ñể tạo ra một giống cây trồng năng suất cao, ổn ñịnh cần ít nhất từ 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 sử dụng ñược

 Khi tạo ñặc tính mong muốn không thể 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 khác của giống [14]

Với phương pháp ñột biến thực nghiệm, sử dụng các tác nhân lý hoá gây ñột 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 ñáng kể Kết quả của nhiều nước thu ñược chứng tỏ ñây là một trong những phương pháp có hiệu quả nhất ñể tạo ra giống mới Nhiều nhà khoa học trên thế giới ñã ñánh giá: một trong những thành tựu xuất sắc của thế kỷ 20 là khám phá ra phương pháp tạo giống bằng cách gây ñột biến thực nghiệm

2.2.1.3 X ử lý ñột biến thực nghiệm in vitro

Khi sử dụng các phương pháp cải tạo giống truyền thống như kết hợp phương pháp lai, sinh sản sinh dưỡng với phương pháp gây ñột biến, các nhà sản xuất ñã tạo ra hàng loạt giống cây trồng có năng suất cao, chất lượng tốt, ñáp ứng nhu cầu của xã hội Tuy nhiên vẫn còn nhiều hạn chế như thời gian tác ñộng không lâu (khoảng 10 năm), cây bị tác ñộng mạnh về sinh lý, sinh hoá, nhu cầu về giống tốt rất lớn trong khi số lượng cung cấp lại hạn chế Với sự phát triển của công nghệ tế bào thực vật hiện nay, việc kết hợp

xử lý ñột biến nhân tạo và nuôi cấy mô trở thành một trong những hướng tạo giống cây trồng quan trọng Vật liệu xử lý có thể là các cơ quan ñang trong giai ñoạn phát triển mạnh: ñỉnh chồi, callus Tác nhân gây ñột biến có thể là tác nhân vật lý hay hoá học

Xử lý ñột biến chiếu xạ kết hợp nuôi cấy mô ñã ñược nhiều nhà khoa học chứng minh là phương pháp nhanh chóng tạo ra các biến dị mong muốn, tạo nguồn vật liệu phong phú cho chọn giống và lai tạo giống ðồng thời kỹ thuật này có thể giải quyết vấn ñề khó khăn: thể khảm sau xử lý chiếu xạ Broetjes và cộng sự 1976 ñã ñưa ra giả thuyết rằng tái sinh in vitro có thể loại bỏ thể khảm

Vì vậy kỹ thuật này càng có ý nghĩa hơn ñối với cây nhân giống vô tính, nhờ tiềm

năng nhân nhanh trong thời gian ngắn, rút ngắn chu trình chọn lọc ñột biến.Tài

liệu Xử lý ñột biến in vitro sẽ giảm tác ñộng không tốt của các tác nhân gây

ñột biến tới môi trường, con người và ñộng vật

2.2.2 ðột biến phóng xạ

2.2.2.1 Tác nhân phóng x ạ 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 2 dạng phóng

xạ là phóng xạ hạt và phóng xạ ñiện từ

Phóng xạ hạt là dòng chuyển ñộng của những hạt cơ bản: nơtron, proton,

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

Tia gamma và tia X là 2 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 ñiện tích, không bị lệch trong ñiện trường và có sức xuyên khá lớn

Cơ chế gây ñột biến của tác nhân bức xạ:

Theo lý thuyết của A.M.Kuzin cơ chế của quá trình tương tác gây ñột biến gồm 3 giai ñoạn chính:

 Giai ñoạn 1: Có tính chất vật lý, sự tương tác của các bức xạ tạo ra các quá trình ion hoá và sự biến ñổi các hợp chất ở mức 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 phẩm 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 oxi 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 dụng 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 [12]

Tia gamma không có khả năng ñiện ly trực tiếp mà chỉ có tác dụng gián tiếp Nó có khả năng biến 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 DNA, gây ra ñột biến ñiểm, ñôi khi gây ra sự gẫy ñứt tạo nên ñột biến cấu trúc NST

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 hoạt hoá, ñiều kiện sinh thái, giai ñoạn phát triển, kiểu gen của vật liệu

Trên thế giới nhiều quốc gia ñã thành lập những trung tâm phóng xạ ñể phục vụ công tác tạo giống Thống kê của FAO/IAEA ñến năm 2009 ñã có

3100 giống cây trồng tạo ra bằng phương pháp ñột biến thực nghiệm trong ñó chiếu xạ chiếm 88,8%, các tác nhân hoá chất chiếm 9,5%, tác nhân khác là 1,7% [9] Thành công của phương pháp chọn giống phóng xạ ñã ñạt ñược ở rất nhiều ñối tượng cây trồng: cây lương thực, cây công nghiệp, cây ăn quả, cây cảnh, cây rau Những ñặc tính ñược cải tiến sau khi gây ñột biến như rút ngắn chiều cao, 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 Cùng với những phương pháp chọn tạo giống khác, xử lý ñột biến phóng xạ ñã trở thành công cụ hữu hiệu trong tạo giống cây trồng

Năm 1967, Swaminathan (Ấn ðộ) ñã dùng tia gamma và tia tử ngoại chiếu lên hạt giống lúa mỳ Mehico Suora 64 ñã tạo ra giống ñột biến Sarbati

có hàm lượng protein cao hơn giống gốc 2,3%

Ở viện nghiên cứu Crasnoda của Nga năm 1976 ñã xử lý tia laze lên hạt lúa mì tạo ñược giống ñột biến Ljubov có hàm lượng protein tăng và năng suất tăng 15% so với giống gốc

Kutefa (Trung Quốc) năm 1989 xử lý tia Rơnghen liều 9,3 Krad lên hạt nảy mầm giống lúa Wuxian 20 và chọn tạo ñược giống mới tăng năng suất so với giống gốc 30% Cũng xử lý lên hạt nảy mầm giống LungJing ở 2 liều 1K

và 2K tác giả ñã thu ñược dạng ñột biến thấp cây hơn giống gốc 30cm và cho năng suất vượt giống gốc 2,3 tấn/ha

Tại hội nghị di truyền quốc tế (1993) Sidorova và Morgun ñã công bố việc tạo thành công 2 giống lúa mì mùa ñông thông qua biến dị tái sinh từ callus và chiếu xạ tia gamma lên hạt [13]

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

Năm 1965, Tedoradze XG ñã sử dụng tia gamma liều 17K xử lý hạt ñậu tương, chọn lọc qua nhiều thế hệ và thu ñược giống ñậu tương chín sơm, chống chịu bệnh và năng suất vượt giống gốc 6,7 tạ/ha

Ở Ấn ðộ tác giả Kerketta V., Haque M.F bằng xử lý phóng xạ lên hạt giống 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 [22]

Tạo ñược giống ñậu ñỗ chống bệnh cũng là một thành công của phương pháp chiếu xạ Tác giả Laseejan S., xử lý tia gamma liều 15-30K lên hạt 11 giống và chọn lọc qua các thế hệ thu ñược 16 dòng cho sản lượng hạt cao và chống bệnh gỉ sắt

Sonnino A khi xử lý phóng xạ lên chồi cây khoai tây ñã thu nhận ñược các ñột biến cây lùn, thay ñổi màu sắc củ và vỏ củ

Trên ñối tượng hoa, cây cảnh cũng thu ñược nhiều thành công từ chọn giống chiếu xạ Trong những năm từ 1987-1989, các nhà chọn giống Ấn ðộ

ñã tạo ñược 37 dạng ñột biến ở hoa cúc, 14 dạng ñột biến hoa hồng khác nhau

về kích thước, màu sắc hoa

Năm 2000, các tác giả Thái Lan ñã tiến hành chiếu xạ cụm chồi hoa cúc bằng tia gamma ở các liều chiếu xạ là 10, 30, 50, 70, 90, 110 Gy Kết quả thu ñược cho thấy liều chiếu xạ 10 Gy cho tỷ lệ sống cao nhất Sau chiếu xạ

ñã tạo ra các cây cúc cho hoa có màu sắc kích thước và số lượng cánh hoa khác nhau trên cùng một bông hoa

Tác giả Xiao-Shan Shen, Jue - Zhen Wan, Wei- Yi Luo và CS (2004) người Trung Quốc ñã nghiên cứu ảnh hưởng của liều lượng chiếu xạ ñến chồi ñồng tiền trong các môi trường nuôi cấy M1, M2, M3 (là các môi trường tái sinh callus, môi trường tái sinh chồi, môi trường tạo rễ) trong in vitro Vật liệu sử dụng ñể chiếu xạ là callus ñồng tiền, kết quả tìm ra liều chiếu xạ gây chết callus ñồng tiền là từ 8 - 9K và liều chiếu xạ có hiệu quả gây ñột biến là 5 - 6K

Trên cây hoa cẩm chướng:

Năm 1985, Buiati và các cộng sự ñã sử dụng tia X ở liều 2500 rad và

5000 rad, chiếu vào ñỉnh sinh trưởng và chồi ra rễ gây ra biến dị màu sắc ở hoa cẩm chướng ðịa Trung Hải (giống Corrida)

Năm 1962, các tác giả người Mỹ ñã sử dụng tia gamma ñể tạo ñột biến trên giống UconnWhite Sim No.1 và ñã thu ñược các dòng cẩm chướng ñột biến về cấu trúc hoa

Năm 1972, các tác giả người Pháp ñã sử dụng tia gamma ñể tạo ñột biến trên giống Sim Feu Follet và ñã thu ñược các dòng cẩm chướng ñột biến

về màu sắc hoa

Năm 1982, các tác giả người Pháp ñã sử dụng tia gamma ñể tạo ñột biến trên giống Maiella-lonchabi, Galatee-lonvego và ñã thu ñược các dòng cẩm chướng có khả năng kháng lại nấm Fusarium

Năm 1983, các tác giả người Thái Lan ñã sử dụng tia gamma ñể tạo ñược giống hoa cẩm chướng Chaichoompon có mầu sắc khác lạ Cũng trong năm này, các tác giả người Nhật ñã tạo ñược giống hoa cẩm chướng Scarlet Bell ñột biến về mầu sắc nhờ tia gamma

Năm 1985, các tác giả người ðức ñã thu ñược các giống cẩm chướng lùn khi xử lý tia gamma trên giống Bonitas Cùng năm này các tác giả Hà Lan

ñã thu ñược 6 giống hoa cẩm chướng có màu sắc mới bằng xử lý tia X

Năm 1993 A.C.Cassells, C.Walsh và C.Periappuram ñã nghiên cứu tạo ñột biến trên cây cẩm chướng bằng cách sử dụng tia X Vật liệu xử lý là các ñoạn thân có mang mắt ngủ của giống Mystere Kết quả thu ñược các cây cẩm chướng

có sự ña dạng về màu sắc hoa, kiểu dáng lá Tỷ lệ cây tạo biến dạng là 2% Phân tích về kiểu gen cho thấy có sự sai khác so với cây trước khi tạo ñột biến

Năm 1996, các tác giả thuộc phòng thí nghiệm thực vật thuộc công ty Kirin Brewery, Nhật Bản ñã thu ñược giống cẩm chướng Mrs Elegant thay ñổi về kích thước hoa khi sử dụng tia gamma làm tác nhân gây ñột biến Năm

2004 họ cũng thu nhận ñược 2 giống cẩm chướng có hình thái và màu sắc hoa mới nhờ xử lý tia X

Theo dữ liệu của Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA), ựến nay ựã có tới 256 giống hoa cúc và 26 giống cẩm chướng tạo ra nhờ phương pháp xử lý ựột biến phóng xạ và hoá chất

2.2.2.2.2 Nh ững nghiên cứu ở Việt Nam

Ở Việt Nam các nhà khoa học ựã ứng dụng nhanh chóng các phương pháp chọn giống ựột biến vào công tác chọn giống cây trồng và ựạt nhiều thành quả to lớn, góp phần nâng cao năng suất chất lượng cây lương thực, thực phẩm Trong công tác chọn tạo giống lúa nước ta có nhiều kết quả ựáng

tự hào Từ 1989 ựến năm 2000, Viện Di truyền Nông nghiệp ựã công bố 6 giống lúa quốc gia, trong ựó giống DT10 ựược tạo ra nhờ xử lý tia gamma liều 20K lên hạt khô của giống C4-63 Cũng từ xử lý tia gamma liều 20K lên hạt khô của con lai F1 giữa giống TB1 và IR22, Viện Kỹ thuật Nông nghiệp

tỉnh Thái Bình ựã chọn lọc ựược M147 có P1000 hạt là 40g [11]

Năm 1992, Phạm Văn Ro bằng phương pháp phóng xạ ựối với một số giống lúa như Tài nguyên ựục, Tép hành ựã chọn tạo ựược các giống có thời gian sinh trưởng ngắn hơn rất nhiều so với giống gốc

Năm 1994, Nguyễn Minh Công và đào Xuân Tân tạo ựược 2 dòng ựột biến từ nếp Quýt Bắc Ninh có hàm lượng protein cao hơn hẳn giống gốc bằng

xử lý tia gamma lên hạt nảy mầm [1]

Nghiên cứu mới ựây của Hoàng Quang Minh, Nguyễn Như Toản ỘHiệu ứng chiếu xạ tia gamma (nguồn Co60) lên hạt lúa và những biến ựổi di truyền trong M1 và M2Ợ ựã rút ra kết luận: xử lý chiếu xạ tia gamma lên hạt lúa ướt (ngâm nước sau 20h) với 3 liều lượng 15K, 20K và 25K ựã tạo ra hiệu ứng ựột biến cao Từ ựó tạo nguồn vật liệu khởi ựầu rất ựa dạng và phong phú cho công tác chọn tạo giống lúa [8]

Chiếu xạ tia gamma liều 18K lên hạt giống ựậu tương AK-04 có hạt màu xanh, tác giả Mai Quang Vinh, Trần Văn Lài và CS ựã tạo chọn ựược

dòng DT95 có khả năng sinh trưởng khoẻ và cho năng suất cao, có trường hợp tới 200% so với giống ựối chứng [17]

Trên cây lạc, tác giả Lê Song Dự khi chiếu liều 5K lên giống Bạch sa

ựã tạo ra giống mới B5000 có năng suất cao hơn giống gốc 20-30%, hàm lượng protein ựạt 21.48%, dầu 52.5% [4]

Nước ta hiện nay có 44 giống cây trồng tạo ra nhờ các tác nhân gây ựột biến vật lý và hoá học Phần lớn các giống cây này tập trung trên ựối tượng cây lương thực, cây công nghiệp trên cây hoa vẫn còn hạn chế

Năm 2003, đỗ Quang Minh, Nguyễn Xuân Linh ựã bước ựầu tạo nguồn vật liệu khởi ựầu cho chọn tạo giống cúc bằng việc gây ựột biến thực nghiệm

từ việc chiếu xạ tia gamma (nguồn Co60) trên chồi in vitro

Năm 2005, đào Thanh Bằng và cộng sự thuộc Viện DTNN ựã chiếu xạ vào mô sẹo cây hoa cúc bằng tia gamma ở các liều lượng 1, 3, 5, 7 và 15K nhằm tăng phổ ựột biến màu sắc hoa từ màu trắng ban ựầu Kết quả thu ựược cho thấy liều gây chết 50% về khả năng tái sinh chồi là 5K và thu ựược 3 thể ựột biến về màu sắc: hoa màu hồng, hoa vàng và hoa có chóp cánh màu xanh [6]

Năm 2007, Viện Sinh học Nông nghiệp ựã nghiên cứu ảnh hưởng của liều chiếu xạ lên callus ựồng tiền, kết quả tìm ra liều gây chết là 12K và liều chiếu xạ có hiệu quả cho tỷ lệ sống và tỷ lệ ựột biến cao là 6K

Xử lý chiếu xạ trên cây hoa cẩm chướng ở nước ta ựã có nghiên cứu của tác giả Nguyễn Văn Vinh và CS, tuy nhiên chưa có công bố tạo ra giống hoa mới

Chúng tôi tiến hành ựề tài ỘBước ựầu nghiên cứu xử lý ựột biến thực

giống hoa cẩm chướng mới bằng xử lý phóng xạ, góp phần phát triển hướng tạo ựột biến thực nghiệm bằng chiếu xạ trong công tác chọn tạo giống cây trồng ở nước ta

3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 ðối tượng và vật liệu nghiên cứu

- ðối tượng nghiên cứu:

Các thí nghiệm tiến hành trên hai giống Cẩm chướng hiện có ở Việt Nam là cẩm chướng trắng (White Tundra) và cẩm chướng ñỏ (Nelson) có nguồn gốc từ Công ty Dalat Hasfarm

- Vật liệu nghiên cứu: ðỉnh ñoạn thân mang mắt ngủ cây cẩm chướng

in vitro

3.2 Nội dung nghiên cứu

1 Nghiên cứu ảnh hưởng của các liều lượng chiếu xạ ñến khả năng sống, sinh trưởng và biến dị của mẫu cấy

2 Nghiên cứu sự sinh trưởng, phát triển và biến dị của các chồi sau chiếu xạ qua cấy chuyển lần 2

3 Nghiên cứu khả năng tạo cây hoàn chỉnh của các chồi sau chiếu xạ

4 Nghiên cứu sự sinh trưởng, phát triển trong ñiều kiện tự nhiên của cây cẩm chướng in vitro sau chiếu xạ

3.3 Phương pháp nghiên cứu

3.3.1 Cách bố trí thí nghiệm:

năng sống, sinh trưởng và tạo biến dị của mẫu cấy

chồi sau chiếu xạ cấy chuyển lần 2

LÇn cÊy chuyÓn 2 LiÒu chiÕu x¹

Các chồi sau chiếu xạ ở thí nghiệm 1 ñược tiếp tục nuôi cấy trên môi môi trường là MS + 1mg/l Kinetin + 10% nước dừa Chu kỳ cấy chuyển 4 tuần/lần

của cây cẩm chướng in vitro sau chiếu xạ

Các cây in vitro thu ñược ở thí nghiệm 3 ñược ñưa ra vườn ươm ñể thích nghi với ñiều kiện tự nhiên bằng kỹ thuật thuỷ canh Sau 4 tuần ñưa ra trồng ở ruộng sản xuất

CT1: ð/C (Không chiếu xạ) CT2: 1Krad

CT3: 2Krad

CT4: 3Krad CT5: 4Krad CT6: 5Krad Thí nghiệm bố trí tuần tự không nhắc lại Các chỉ tiêu theo dõi: 2 tuần/lần

Tại vườn ươm theo kỹ thuật thuỷ canh của Trung tâm nghiên cứu phát triển rau Châu Á (AVRDC)

Tại vườn trồng theo quy trình của Viện Rau quả - Hà Nội

3.3.2 Phương pháp nghiên cứu

3.3.2.1 Ph ương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật

Các thí nghiệm in vitro ñược tiến hành theo phương pháp nuôi cấy mô hiện hành

Sử dụng phương pháp nuôi cấy in vitro trên môi trường cơ bản MS (Murahige & Skoog, 1962 với 6,2 g/l agar, 30 g/l saccarose và 100 mg/l innositol) Môi trường nhân nhanh là: MS + 1mg/l Kinetin + 10% nước dừa Môi trường ra rễ tạo cây là: MS + 0,5mg/l αNAA + 0,5 gam than hoạt tính

Các thí nghiệm nhân nhanh, tạo cây mẫu ñược nuôi cấy trong trụ miệng hẹp 250ml Tất cả các môi trường muôi cấy ñược ñiều chỉnh ñộ pH bằng 6,0 trước khi tiệt trùng và ñược khử trùng ở 1200C trong 20 phút

- ðiều kiện thí nghiệm: các thí nghiệm tiến hành trong ñiều kiện nhân tạo, ñiều kiện ánh sáng, nhiệt ñộ, ñộ ẩm luôn ñược giữ ổn ñịnh:

+ Cường ñộ ánh sáng: 2000 Lux

+ Thời gian chiếu sáng: 16h sáng/8h tối

+ ðộ ẩm: 70 - 80%

+ Nhiệt ñộ: 20 - 220C

3.3.2.2 Ph ương pháp chiếu xạ tia gamma

- Vật liệu là chồi in vitro cây cẩm chướng ñược cắt bỏ lá, ñoạn thân ñược cắt thành các mẫu có kích thước khoảng 0,5 - 1cm, lựa chọn mẫu ñồng ñều nhau các ñoạn thân mang mắt ngủ cẩm chướng in vitro Mẫu ñược cấy trên môi trường là MS + 1mg/l Kinetin + 10% nước dừa trong ñĩa petri với số lượng 60 mẫu/ñĩa

- Mẫu ñược chiếu xạ tia gamma (nguồn Co60) ở các liều 0, 1, 2, 3, 4, 5, Krad trong thời gian 1h

- Quá trình chiếu xạ tiến hành tại Bệnh Viện K - Hà Nội

- Các mẫu sau chiếu xạ ñược cấy trên môi trường nhân nhanh tốt nhất

ñã tìm ñược MS + 1mg/l Kinetin + 10% nước dừa ñể duy trì khả năng sống, tái sinh và ñánh giá ảnh hưởng của các liều chiếu xạ

3.3.2.3 K ỹ thuật trồng trọt

Các thí nghiệm ñưa cây in vitro ra ngoài vườn ươm ñược tiến hành như sau: Khi cây ñạt tiêu chuẩn (cây cao trên 3,5 cm, có từ 4 - 5 rễ trở lên, rễ dài khoảng 2,5 - 3,0 cm) thì rút nhẹ nhàng ra khỏi bình, rửa sạch môi trường bán

ở rễ và ñem trồng trong bồn thuỷ canh với dung dịch dinh dưỡng Anthura

- Tại vườm ươm: Theo phương pháp thuỷ canh tĩnh của Trung tâm nghiên cứu phát triển rau Châu á (AVRDC)

Thuỷ canh là một trong những phương pháp canh tác tiên tiến nhất trong nền sản xuất hiện ñại, cây ñược trồng trong nước và dung dich dinh dưỡng Với phương pháp này, cây trồng có thể tăng trưởng và phát triển mạnh

do ñược cung cấp khoáng chất trực tiếp thông qua hệ thống rễ luôn tiếp xúc với môi trường.Một hộp xốp có kích thước thay ñổi tuỳ theo từng loại cây trồng Thường có chiều dài 50 - 60 cm, rộng 40 cm và cao 30 cm Hộp xốp có tác dụng giữ cho dung dịch nuôi cấy không bị thay ñổi về nhiệt ñộ gây sốc cho cây

3.3.3 Các chỉ tiêu theo dõi

3.3.3.1 Các ch ỉ tiêu theo dõi trong phòng:

- Tỷ lệ mẫu sống (%) = (Số mẫu sống/Tổng số mẫu thí nghiệm) x 100

- Tỷ lệ mẫu bật chồi (%) = (Số mẫu bật chồi/Số mẫu sống) x 100

- Tỷ lệ mẫu tạo rễ (%) = (Số mẫu tạo rễ/Số mẫu sống) x 100

- Tỷ lệ chồi biến dị (%) = (Số chồi biến dị/Số chồi thu ñược) x 100

- Số chồi /mẫu = Tổng số chồi thu ñược/ Tổng số mẫu bật chồi

- Chiều cao trung bình chồi (cm) = Tổng chiều cao chồi/ tổng số chồi

- Số lá trung bình (lá) = Tổng số lá/Tổng số chồi tạo thành

- Hệ số nhân (chồi/mẫu) = Tổng số chồi tạo thành/Tổng số mẫu bật chồi

- Số rễ TB của chồi = Tổng số rễ / Tổng số chồi ra rễ

- Chiều dài TB rễ (cm) = Tổng chiều dài rễ dài nhất /Tổng số mẫu ra rễ

3.3.3.2 Các ch ỉ tiêu theo dõi ngoài vườn:

- Tỷ lệ cây sống (%) = Tổng số cây sống x 100

Tổng số cây ñưa ra

- Chiều cao cây trung bình (cm/cây) = Tổng chiều cao cây

Tổng số cây theo dõi

- Số cặp lá trung bình (cặp lá/cây) = Tổng số cặp lá

Tổng số cây theo dõi

- Thời gian sinh trưởng, phát triển (ngày)

3.4 Phương pháp xử lý số liệu

Các số liệu ñược tính toán trên máy tính theo chương trình Microsoft Excel và chương trình IRRISTAT5.0

3.5 ðịa ñiểm nghiên cứu

Phòng công nghệ sinh học thực vật, Viện Sinh học nông nghiệp - Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội

3.6 Thời gian nghiên cứu

Từ tháng 6/2008 ñến 6/2009

4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

sống, sinh trưởng và tạo biến dị của mẫu cấy

Ở mỗi loài thực vật, trên các vật liệu chiếu xạ khác nhau có các ngưỡng gây ñột biến chiếu xạ khác nhau

ðể xác ñịnh ngưỡng của liều chiếu xạ lên chồi cẩm chướng chúng tôi tiến hành chiếu xạ với các liều chiếu xạ 0Krad(ð/C), 1Krad, 2Krad, 3Krad, 4Krad, 5Krad

Tiến hành chiếu xạ bằng tia gamma (nguồn Co60), trong thời gian 1h Thí nghiệm tiến hành trên vật liệu là ñoạn thân mang chồi nách giống Trắng và giống ðỏ, ñược nuôi cấy trên môi trường cơ bản MS (Murahige & Skoog, 1962 với 6,2 g/l agar, 30 g/l saccarose và 100 mg/l innositol) sau ñó ñem

ñi xử lý chiếu xạ tia gamma Các mẫu sau chiếu xạ ñược cấy trên môi trường là

MS + 1mg/l Kinetin + 10% nước dừa Theo dõi mẫu xử lý sau 4 tuần chúng tôi thu ñược kết quả trình bày ở các bảng 4.1a, 1b, 2a, 2b và các hình 4.1, 4.2, 4.3, 4.4:

Hình 4.1: Chồi cẩm chướng ðỏ sau xử lý chiếu xạ tia gamma

(sau 4 tuần nuôi cấy)

Bảng 4.1a Ảnh hưởng của tia gamma ñến sinh trưởng, phát triển chồi

cẩm chướng in vitro giống ñỏ (sau xử lý 4 tuần) Chỉ tiêu

Liều xử lý

Tỷ lệ sống (%)

Tỷ lệ bật chồi (%)

Tỷ lệ chồi biến dị (%)

Số chồi/mẫu cấy

Chiều cao TB/chồi (cm)

Số lá TB/chồi (lá) 0Krad (ð/C) 100 100 1,67 2,67 3,79 6,33

27.93

35.4

40 46.67

Liều xử lý

Tỷ lệ chồi biến dị (%)

Hình 4.2: Ảnh hưởng của tia gamma ñến tỷ lệ biến dị

của chồi cẩm chướng in vi tro giống ðỏ

Hình 4.3: Chồi cẩm chướng Trắng sau xử lý chiếu xạ tia gamma

(sau 4 tuần nuôi cấy)

Bảng 4.1b Ảnh hưởng của tia gamma ñến sinh trưởng, phát triển chồi

cẩm chướng in vitro giống trắng (sau xử lý 4 tuần) Chỉ tiêu

Liều xử lý

Tỷ lệ sống (%)

Tỷ lệ bật chồi (%)

Tỷ lệ chồi biến dị (%)

Số chồi/mẫu cấy

Chiều cao TB/chồi (cm)

Số lá TB/chồi (lá) 0Krad (ð/C) 100 100 0,00 2,47 3,53 4,32

0 19.1 23.4

32.5

68.47 75.67

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Liều xử lý

Tỷ lệ chồi biến dị (%)

Hình 4.4: Ảnh hưởng của tia gamma ñến tỷ lệ biến dị

của chồi cẩm chướng in vi tro giống trắng

Một số biểu hiện của chồi cẩm chướng quan sát ñược trong quá trình theo dõi:

Tuần ñầu tiên sau xử lý chiếu xạ, các mẫu bắt ñầu phát sinh chồi Tuy nhiên giữa các công thức không có biểu hiện khác nhau rõ ràng Sang tuần thứ 2, ở các công thức ñối chứng và công thức liều chiếu xạ thấp (1Krad, 2Krad), các chồi sinh trưởng mạnh thể hiện ở sự tăng chiều cao và số lá Ở liều chiếu xạ cao (4Krad, 5Krad) nhận thấy chồi chuyển sang màu xanh nhạt

và tăng trưởng chậm

Qua bảng số liệu trình bày ở bảng 4.1a và 4.1b chúng tôi rút ra một số nhận xét:

 Ảnh hưởng của liều chiếu xạ ñến tỷ lệ sống, tỷ lệ chết:

Ở liều 1Krad, 2Krad trên cả 2 giống cẩm chướng ðỏ và Trắng ñều cho

tỷ lệ sống và tỷ lệ bật chồi cao, gần tương ñương với ñối chứng Cụ thể tỷ lệ sống ở giống ðỏ là 98,33% (1Krad), 96,673% (2Krad) và lần lượt trên giống Trắng là 95,03% (1Krad), 91,40% (2Krad)

Tại liều chiếu xạ cao hơn (4Krad, 5Krad), tỷ lệ sống và tỷ lệ bật chồi giảm rõ rệt, tỷ lệ sống giảm từ 68,89% xuống 47,33%, tỷ lệ bật chồi giảm từ

75,67% còn 45,73% trên giống ðỏ và tương tự ở giống Trắng

Qua bảng chúng tôi thấy liều chiếu xạ 5Krad là liều gây chết thể hiện ở

tỷ lệ chết cao trên 2 giống

 Ảnh hưởng của liều chiếu xạ ñến tỷ lệ chồi biến dị:

Tại liều chiếu xạ cao gây chết lớn như 4Krad, 5Krad tỷ lệ sống của chồi cẩm chướng giảm tuy nhiên tỷ lệ biến dị thu ñược lại cao hơn so với liều chiếu xạ 1Krad, 2Krad Cụ thể tỷ lệ biến dị thu ñược tăng từ 14,97% (1Krad) ñến 46,67% (5Krad) trên cẩm chướng ðỏ, từ 19,10% (1Krad) ñến 75,67% (5Krad) trên giống Trắng

 Ảnh hưởng của liều chiếu xạ ñến sinh trưởng phát triển của chồi sau xử

lý chiếu xạ:

Ở liều chiếu xạ 1Krad, 2Krad các chồi sinh trưởng và phát triển tương ñương với ñối chứng Có thể thấy rõ qua chỉ tiêu chiều cao trung bình và số lá trung bình/chồi

Ở liều chiếu xạ 4Krad, 5Krad, sinh trưởng của chồi thấp hơn so với ñối chứng Ở liều 4Krad, chiều cao của giống ðỏ và Trắng lần lượt là 2,51cm; 2,27cm, tương ứng ở liều 5Krad là 1,49 cm; 1,90 cm

Quan sát về hình thái chồi ở các liều khác nhau nhận thấy: ở liều chiếu thấp (1Krad, 2Krad), chồi có màu xanh ñậm giống ñối chứng, ở liều cao hơn chồi có màu xanh nhạt (4Krad, 5Krad)

Như vậy có thể rút ra một số kết luận:

- Sự sinh trưởng, phát triển của chồi cẩm chướng tỷ lệ nghịch với liều chiếu xạ

- Liều chiếu xạ càng cao thì tỷ lệ sống, tỷ lệ bật chồi càng thấp, tỷ lệ chồi biến dị càng lớn

- Liều chiếu xạ 4Krad, 5Krad là liều có tỷ lệ biến dị cao

- Khoảng liều xạ có hiệu quả cho tỷ lệ sống và tỷ lệ biến dị cao trên cả

2 giống là từ 3 - 5Krad

*Phân loại các dạng chồi biến dị

Sau khi xử lý chiếu xạ 4 tuần, chúng tôi tiến hành cấy chuyển Trong

quá trình cấy chuyển, các cụm chồi ñược tách ra và ñánh dấu theo từng dòng