SỰ DI TRUYỀN MỘT SỐ ĐỘT BIẾN GÂY TẠO TỪ GIỐNG LÚA ĐỊA PHƯƠNG NAM BỘ – TÀI NGUYÊN ĐỤC* Nguyễn Minh Công Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Nguyễn Thị Mong Trường Đại học Sư phạm Tp Hồ Chí Minh *Đề tài được sự hỗ trợ của chương trình nghiên cứu cơ bản cấp nhà nước I MỞ ĐẦU. Trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học cấp nhà nước “Xác định tính qui luật của sự phát sinh đột biến trên loài lúa trồng (O.sativa L.) khi xử lý đột biến (giai đoạn 1996-2000), chúng tôi đã cải tiến thành công giống lúa tẻ đặc sản của tỉnh Cà Mau – Tài nguyên đục (TNĐ) để tạo ra giống lúa mới cấp quốc gia – Tài nguyên đột biến – 100 (TNĐB-100) với nhiều đặc điểm ưu việt rõ rệt so với giống gốc (bảng 1). Trong bài này, chúng tôi giới thiệu kết quả nghiên cứu sự di truyền và biểu hiện của một số đột biến tạo ra những đặc điểm nổi trội của giống lúa TNĐB-100 nhằm góp phần xây dựng cơ sở lý luận cho công tác tạo chọn các giống lúa chất lượng. II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Vật liệu nghiên cứu Sử dụng giống lúa tài nguyên đục và giống lúa TNĐB-100. Các đặc điểm sai khác giữa hai giống lúa nói trên được trình bày trong bảng 1. Bảng 1: Những đặc điểm sai khác chính giữa giống lúa TNĐ và TNĐB-100. 2. Phương pháp nghiên cứu Ở vụ mùa năm 2000, chúng tôi thực hiện 2 phép lai: thuận và nghịch giữa giống gốc – TNĐ và TNĐB-100 bằng phương pháp cắt vỏ trấu tại vườn trường Đại học Sư phạm Tp Hồ Chí Minh. Hạt lai F 1 được chia thành 2 phần: một nửa được gieo cấy trong vụ xuân 2001 để xác định khả năng biểu hiện của đột biến gây mất tính cảm quang; nửa còn lại được gieo cấy trong vụ mùa 2001 để nhận hạt F2 và tìm hiểu sự biểu hiện của các tình trạng của bố mẹ ở thế hệ F 1 . Mức độ trội được tính theo công thức của Belli và Atkius (1966) hp=F –mp/P – mp. Ở đây, hp: Mức độ trội; F: Giá trị trung bình của tình trạng nghiên cứu ở F 1 ; mp: Giá trị trung bình của tình trạng của 2 bố mẹ; P: Giá trị trung bình của tính trạng ở bố hoặc mẹ trội hơn. Khi hp = 0 (không trội); hp = 1 (trội hoàn toàn); 0 < hp < 1 (trội không hoàn toàn, thiên về dạng có trị số tuyệt đối của tính trạng lớn hơn, biểu hiện ưu thế lai dương); còn khi –1< hp < 0 (trội không hoàn toàn, thiên về dạng có trị số tuyệt đối của tính trạng nhỏ hơn, thể hiện ưu thế lai âm). Khi hp > 1 (siêu trội dương); còn khi hp < -1 (siêu trội âm). Ở vụ xuân 2002, chúng tôi nghiên cứu sự di truyền của đột biến gây mất tính cảm quang. Ở vụ mùa 2002, chúng tôi xác định tỷ lệ phân ly của các tính trạng bị biến đổi do đột biến. Sự phân chia thành các lớp kiểu hình ở F 2 dựa vào sự di truyền và biểu hiện tính trạng ở F 1 và vào chỉ số ξ3 theo phương pháp của Avan và cộng sự (1986), Fushuhara (1986), cụ thể là phân thành 2 lớp kiểu hình: giống bố mẹ và thống kê các cá thể có kiểu hình khác với 2 kiểu hình nêu trên (nếu có). Sự sai khác giữa tỷ lệ phân ly lý thuyết và thực nghiệm được đánh giá theo tiêu chuẩn “Chi bình phương –  2 ). III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 1. Sự di truyền và biểu hiện một số tính trạng ở F 1 . 1.1 Sự phân bố số cá thể cảm ứng và không cảm ứng quang chu kỳ ở F 1 Bảng 2: Khả năng biểu hiện của đột biến mất tính cảm quang ở F 1 Số liệu trong bảng 2 cho thấy, đột biến không cảm quang là đột biến lặn, điều này phù hợp với kết luận của nhiều tác giả: tính cảm quang là trội, còn không cảm quang là lặn. Bảng 3: Sự biểu hiện một số tính trạng khác ở F 1 trong vụ mùa 1.2. Thời gian sinh trưởng (TGST) Số liệu bảng 3 cho thấy, con lai F 1 có thời gian sinh trưởng ngắn hơn TNĐ nhưng dài hơn TNĐB-100. Điều này cho thấy ở hai giống lúa có sự sai khác trong hệ gen xác định thời gian sinh trưởng cơ bản vì hai giống đều không cảm ứng quang chu kỳ. Sự biểu hiện di truyền trung gian của tính trạng TGST ở F 1 có thể do sự phát sinh đột biến lặn không hoàn toàn ở một trong các locus kiểm soát TGST cơ bản ở giống gốc. Hiện tượng di truyền trung gian ở tổ hợp lai này mâu thuẫn với hiện tượng trội của tính trạng chín sớm khi lai giữa hai giống lúa khác nhau vì đây là sự tương tác giữa alen đột biến và alen dại của giống gốc. Hiện tượng trội không hoàn toàn của các alen dại giúp ta hiểu rõ thêm hiện tượng chín sớm hơn của các cây mọc từ hạt của giống có thời gian sinh trưởng dài đã bị xử lý bằng chiếu xạ. 1.3. Khả năng đẻ nhánh Khả năng đẻ nhánh của các cây lai F 1 trong tổ hợp lai TNĐ và TNĐB-100 giảm so với hai dạng bố mẹ, biểu hiện ưu thế lai âm. Hiện tượng trên do tương tác giữa alen dại (Ti) ở giống gốc và alen “ti” phát sinh do đột biến. 1.4. Góc lá đòng và góc lá công năng Góc lá đòng ở các cây lai F 1 lớn hơn góc lá đòng của TNĐB-100 nhưng nhỏ hơn so với ở TNĐ. Hiện tượng này do alen dại của giống gốc trội không hoàn toàn so với alen đột biến phát sinh ở một trong các locus kiểm soát tính trạng này. Tuy nhiên, về mức độ trội, có xu hướng thiên về kiểu dại. Các cây lai F 1 của 2 phép lai đều có góc lá công năng lớn hơn 2 dạng bố mẹ, biểu hiện ưu thế lai dương. 1.5. Chiều dài lá đòng và lá công năng Số liệu trong bảng 3 cho thấy, lá đòng và lá công năng của cây lai F 1 ngắn hơn so với ở giống gốc và TNĐB-100, biểu hiện ưu thế lai âm. Hiện tượng trên do tương tác giữa alen dại và alen đột biến cùng thuộc một lucus. 1.6. Chiều cao cây Số liệu trong bảng 3 còn cho thấy, hiện tượng di truyền trung gian của chiều cao cây lúa trong tổ hợp lai TNĐ và TNĐB-100. Hiện tượng này có thể giải thích bằng tính lặn không hoàn toàn của alen đột biến so với alen dại ở TNĐ. Đây là một trong các nguyên nhân làm cho cây M 1 thấp hơn so với dạng gốc. 1.7. Chiều dài bông Chiều dài bông của các cây lai F 1 của tổ hợp lai TNĐ và TNĐB-100 theo cách xác định của Belli và Atkius (1966), là biểu hiện siêu trội âm. Nếu xác định theo chỉ số ξ3 thì các cây lai F 1 của phép lai thuận và nghịch có bông thuộc kiểu hình giống gốc. 1.8. Chiều dài hạt gạo Nếu tính theo công thức của Belli và Atkius (1966) thì tính trạng này biểu hiện siêu trội âm. Nếu xác định theo chỉ số ξ3 thì hạt gạo của các cây lai F 1 của hai phép lai: thuận và nghịch thuộc kiểu hình của giống gốc. 1.9. Độ bạc bụng Các cây lai thuận và nghịch đều có hạt trong, chứng tỏ tính trạng hạt trong là trội. 2. Sự phân ly của một số tính trạng ở F 2 2.1 Tính cảm ứng quang chu kỳ Theo Yamagata và cộng sự (1986), Sato (1991), Khush và Toenniessen (1991), Kato-Hai-Tsai (1997) các giống lúa cảm ứng quang chu kỳ nhất thiết phải có 3 gen trội thuộc 3 locus: E, Se và I-Se1. Locus E có thể tồn tại ở các trạng thái E1; E2 và E3, còn locus Se có thể tồn tại ở các trạng thái Se1 và Se2. Riêng locus “I-Se1” có tác dụng át chế lặn đối với locus E và locus Se (I-Se1-không át; ii Se1-át). Số liệu trong bảng 4 cho thấy, trong tổ hợp lai TNĐ và TNĐB-100, tính trạng cảm quang di truyền theo tỷ lệ [...]... hiện di truyền trung gian 3 Đột biến hạt gạo trong là đột biến trội, di truyền theo định luật menđen trong lai đơn TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Nguyễn Minh Công, Lê Xuân Trình (2000), “Phân tích di truyền một số đột biến về chiều cao cây từ giống lúa Nếp 415” Tạp chí Nông nghiệp và Công nghiệp thực phẩm, số 4, tr 171-172 2 Nguyễn Minh Công, Phạm Văn Ro, Đỗ Hữu Ất (1999), “Nghiên cứu chọn tạo giống lúa Tài nguyên. .. trong trường hợp này là đột biến lặn 2.8 Đột biến hạt trong Giống gốc TNĐ có hạt gạo đục, còn giống lúa TNĐB-100 có hạt gạo trong Các nghiên cứu di truyền đều cho thấy, hạt gạo trong là trội so với hạt gạo đục Số liệu trình bày trong bảng 3 và 4 cho thấy: đột biến hạt trong là đột biến trội, di truyền theo định luật menđen trong lai đơn, cho tỷ lệ 3 trong: 1 đục ở F2 IV KẾT LUẬN Từ kết quả thu được bằng... Minh Công (2003), “Sự di truyền các đột biến không cảm ứng quang chu kỳ, rút ngắn thời gian sinh trưởng trong vụ mùa, đẻ nhánh khoẻ, phát sinh bằng thực nghiệm từ giống lúa địa phương Nam BộTép hành” Tạp chí Khoa học – Công nghệ của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, số 4, tr 411-413 6 Nguyễn Thị Mong, Nguyễn Minh Công (2003), “Sự di truyền và biểu hiện các đột biến: nửa lùn, rút ngắn lá đòng, tăng... đơn nhưng biểu hiện di truyền trung gian 2.6 Đột biến tăng chiều dài bông Tính trạng chiều dài bông lúa do khoảng 6 gen kiểm soát và phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện ngoại cảnh (Syakudo, 1985) Số liệu trong bảng 4 cho thấy, đột biến tăng chiều dài bông lúa là đột biến lặn, di truyền theo định luật menđen trong lai đơn; cho tỷ lệ phân ly: 3 ngắn: 1 dài Điều đó chứng tỏ một đột biến lặn đã phát sinh... tích ở trên, chúng tôi đi đến một số kết luận sau: 1 Các đột biến: mất tính cảm quang, tăng chiều dài bông lúa, tăng chiều dài hạt gạo là các đột biến lặn, di truyền theo định luật menđen trong lai đơn 2 Các đột biến: rút ngắn thời gian sinh trưởng, giảm chiều cao cây, tăng khả năng đẻ nhánh, lá đòng hẹp, rút ngắn chiều dài lá đòng là những đột biến lặn không hoàn toàn, di truyền theo định luật menđen... mức độ đóng góp không giống nhau Theo cơ chế nêu trên thì rất có thể giống lúa gốc – TNĐ có 2 cặp alen trội và 1 cặp alen lặn kiểm soát khả năng đẻ nhánh Một đột biến lặn có khả năng đóng góp cao hơn vào việc tăng khả năng đẻ nhánh đã phát sinh ở giống gốc (khả năng đẻ nhánh trung bình) làm cho TNĐB-100 có khả năng đẻ nhánh ở mức trung gian giữa tốt và rất tốt Đột biến lặn này di truyền theo qui luật... chiều cao cây của các locus cũng không giống nhau; theo mức độ từ mạnh đến yếu như sau: D>Sn>dm>d Kiểu cây lùn ngoài nguyên nhân là các gen lùn còn có các nguyên nhân: tác động của gen át chế và gen gây biến đổi, chẳng hạn I át T Như vậy, một hoặc một số đột biến thực nghiệm phát sinh ở nhóm gen kiểm soát tính trạng chiều cao cây ở giống lúa cao cây sẽ làm xuất hiện các dạng: nửa lùn, lùn, siêu lùn... Nguyễn Minh Công (2003), “Sự di truyền và biểu hiện các đột biến: nửa lùn, rút ngắn lá đòng, tăng khẳ năng đẻ nhánh, tăng chiều dài bông lúa và hạt gạo, phát sinh bằng thực nghiệm từ giống lúa địa phương Nam Bộ- Tép hành” Tạp chí Khoa học-Công nghệ của Bộ NN&PTNT, số 5, tr.654-656 7 Nagato Y.(1997), “Inheritance of morphological characters 1.1 seeds”, in: Science of the rice plant, Volume three: Genetics... đẻ nhánh tốt – rất tốt 2.4 Góc lá đòng và góc lá công năng Lá đòng và lá công năng được kiểm soát bởi 2 hệ thống gen khác nhau (Kramer, 1974); góc lá đòng rộng là trội, còn ngược lại, góc lá công năng hẹp là trội Số liệu trong bảng 4 cho thấy, đột biến giảm góc độ lá đòng và lá công năng di truyền trung gian trong lai một tính, phân ly kiểu hình theo tỷ lệ 1:2:1 Điều đó chứng tỏ đột biến lặn không... Genetics (matsuo et al., eds), FAPRC, Tokyo, Japan, pp.270-277 11 Lê Xuân Trình, Nguyễn Minh Công (2000), “Phân tích di truyền đột biến chiều dài hạt thóc từ giống lúa Nếp TK90” Tạp chí Nông nghiệp và Công nghiệp thực phẩm, số 3, tr 122-123 12 Tsai, K.H (1999), Genetic analysis for heading time in tropical rice strains” RGN, Vol.16, pp 55-57 13 Yamagata H (1997), “Inheritance of morphological characters . SỰ DI TRUYỀN MỘT SỐ ĐỘT BIẾN GÂY TẠO TỪ GIỐNG LÚA ĐỊA PHƯƠNG NAM BỘ – TÀI NGUYÊN ĐỤC* Nguyễn Minh Công Trường Đại học Sư phạm Hà. nghiên cứu sự di truyền và biểu hiện của một số đột biến tạo ra những đặc điểm nổi trội của giống lúa TNĐB-100 nhằm góp phần xây dựng cơ sở lý luận cho công tác tạo chọn các giống lúa chất lượng sinh đột biến trên loài lúa trồng (O.sativa L.) khi xử lý đột biến (giai đoạn 1996-2000), chúng tôi đã cải tiến thành công giống lúa tẻ đặc sản của tỉnh Cà Mau – Tài nguyên đục (TNĐ) để tạo