Trong chọn giống, đặc biệt là chọn giống cây trồng, ng√ời ta đã sử dụng các đột biến tự nhiên nh√ng không nhiều v˘ những đột biến này chỉ chiếm tỉ lệ 0,1 −0,2%.
Từ những năm 20 của thế kỉ XX, ng√ời ta đã gây đột biến nhân t◊o bằng các tác nhân vật l˙ và hoá học để tăng nguồn biến d˚ cho quá tr˘nh chọn lọc.
I - Gây đột biến nhân t◊o bằng tác nhân vật l˙
Tác nhân vật l˙ dùng để gây đột biến gồm 3 lo◊i ch˙nh : các tia phóng x◊, tia tử ngo◊i và sốc nhiệt.
1. Các tia phóng x◊
Tia X, tia gamma, tia anpha, tia bêta... khi xuyên qua các mô, chúng tác động trực tiếp hoặc gián tiếp lên ADN trong tế bào gây ra đột biến gen hoặc làm chấn th√ơng NST gây ra đột biến NST.
Trong chọn giống thực vật, ng√ời ta đã chiếu x◊ với c√ờng độ và liều l√ợng th˙ch hợp vào h◊t nảy mầm, đỉnh sinh tr√ởng của thân và cành, h◊t phấn, bầu nhu˛.
Gần đây, ng√ời ta còn chiếu x◊ vào mô thực vật nuôi cấy.
2. Tia tử ngo◊i
Tia tử ngo◊i không có khả năng xuyên sâu nh√ tia phóng x◊ nên chỉ dùng để xử l˙
vi sinh vật, bào tử và h◊t phấn, chủ yếu dùng để gây các đột biến gen.
3. Sốc nhiệt
Sốc nhiệt là sự tăng hoặc giảm nhiệt độ môi tr√ờng một cách đột ngột làm cho cơ chế tự bảo vệ sự cân bằng của cơ thể không k˚p điều chỉnh nên gây chấn th√ơng trong bộ máy di truyền hoặc làm tổn th√ơng thoi phân bào gây rối lo◊n sự phân bào, th√ờng phát sinh đột biến số l√ợng NST.
tHãy trả lời các câu hỏi sau :
−T◊i sao các tia phóng x◊ có khả năng gây đột biến ?
−Ng√ời ta sử dụng tia phóng x◊ để gây đột biến ở thực vật theo những cách nào ?
−T◊i sao tia tử ngo◊i th√ờng đ√ợc dùng để xử l˙ các đối t√ợng có k˙ch th√ớc b ?
−S ốc nhiệt là g˘ ? T◊i sao sốc nhiệt cũng có khả năng gây đột biến ? S ốc nhiệt chủ yếu gây ra lo◊i đột biến nào ?
II - Gây đột biến nhân t◊o bằng tác nhân hoá học
Những hoá chất dùng để t◊o đột biến gen khi vào tế bào chúng tác động trực tiếp lên phân tử ADN gây ra hiện t√ợng thay thế cặp nuclêôtit này bằng cặp nuclêôtit khác ; gây ra mất hoặc thêm cặp nuclêôtit.
Có những lo◊i hoá chất chỉ tác động đến một lo◊i nuclêôtit xác đ˚nh. Điều này hứa hẹn khả năng chủ động gây ra các lo◊i đột biến mong muốn.
Ngày nay, ng√ời ta đã phát hiện đ√ợc những hoá chất có hiệu quả gây đột biến v√ợt cả các tác nhân vật l˙, đ√ợc gọi là siêu tác nhân đột biến nh√ : êtyl mêtan sunphônat (EMS), nitrôzô mêtyl urê (NMU), nitrôzô êtyl urê (NEU)...
Để gây đột biến bằng tác nhân hoá học ở cây trồng, ng√ời ta có thể ngâm h◊t khô hay h◊t nảy mầm ở thời điểm nhất đ˚nh trong dung d˚ch hoá chất có nồng độ th˙ch hợp ; tiêm dung d˚ch vào bầu nhu˛ ; quấn bông có tẩm dung d˚ch hoá chất vào đỉnh sinh tr√ởng của thân hoặc chồi. Đối với vật nuôi, có thể cho hoá chất tác dụng lên tinh hoàn hoặc buồng trứng.
Ng√ời ta th√ờng dùng dung d˚ch cônsixin để t◊o thể đa bội. Khi thấm vào mô đang phân bào, cônsixin cản trở sự h˘nh thành thoi phân bào làm cho NST không phân li.
Các hoá chất gây đột biến đều có t˙nh độc cao, nguy hiểm đối với ng√ời sử dụng nên khi dùng cần đeo khẩu trang và mang găng tay cao su, mặc quần áo bảo hộ lao động,...
tHãy trả lời các câu hỏi sau :
−T◊i sao khi thấm vào tế bào, một số hoá chất l◊i gây đột biến gen ? Trên cơ sở nào mà ng√ời ta hi vọng có thể gây ra những đột biến theo ˝ muốn ?
−T◊i sao dùng cônsixin có thể gây ra các thể đa bội ?
− Ng√ời ta đã dùng tác nhân hoá học để t◊o ra các đột biến bằng những ph√ơng pháp nào ?
III - Sử dụng đột biến nhân t◊o trong chọn giống
Trong chọn giống vi sinh vật, ph√ơng pháp gây đột biến và chọn lọc đóng vai trò chủ yếu. Tuỳ thuộc vào đối t√ợng và mục đ˙ch chọn giống, ng√ời ta chọn lọc theo các h√ớng khác nhau :
−Chọn các thể đột biến t◊o ra chất có ho◊t t˙nh cao :
Từ thể đột biến cho ho◊t t˙nh pênixilin cao, t◊o ra bằng chiếu x◊ bào tử, ng√ời ta đã t◊o đ√ợc chủng nấm pênixilin có ho◊t t˙nh cao hơn 200 lần d◊ng ban đầu.
− Chọn các thể đột biến sinh tr√ởng m◊nh để tăng sinh khối ở nấm men và vi khuẩn.
− Chọn các thể đột biến giảm sức sống (yếu hơn d◊ng ban đầu) không còn khả năng gây bệnh mà đóng vai trò một kháng nguyên, gây miễn d˚ch ổn đ˚nh cho vật chủ chống đ√ợc lo◊i vi sinh vật đó. Trên nguyên tflc này, ng√ời ta đã t◊o đ√ợc các vacxin phòng bệnh cho ng√ời và gia súc.
Trong chọn giống cây trồng, ng√ời ta chú ˝ tới các đột biến rút ngfln thời gian sinh tr√ởng, cho năng suất và chất l√ợng cao, kháng đ√ợc nhiều lo◊i sâu bệnh, khả năng chống ch˚u tốt với các điều kiện bất lợi về nhiệt độ và đất đai... (xem thêm bài 37).
Ng√ời ta đã trực tiếp sử dụng các thể đột biến từ một giống tốt đang đ√ợc gieo trồng trong sản xuất để nhân lên với mục đ˙ch cải tiến một vài nh√ợc điểm của giống đó để t◊o ra giống mới tốt hơn. Ch⁄ng h◊n, từ một thể đột biến không còn cảm ứng với c√ờng độ ánh sáng yếu và thời gian chiếu sáng ngfln (cảm quang) t◊o ra bằng thực nghiệm, ng√ời ta đã t◊o ra giống lúa tám thơm đột biến từ giống lúa tám thơm Hải Hậu. Giống lúa này trồng đ√ợc trong vụ xuân, ch˚u khô h◊n khá tốt, th˙ch nghi gieo trồng trên đất cao, nghèo dinh d√ỡng ở vùng trung du và miền núi nh√ng vẫn giữ đ√ợc mùi thơm của giống gốc. Điều đó đã góp phần khflc phục t˘nh tr◊ng khan hiếm g◊o tám thơm trong các tháng 6 −11.
Ng√ời ta còn sử dụng các thể đột biến có √u điểm từng mặt để lai với nhau nhằm t◊o ra giống mới (giống lúa A20là kết quả lai giữa hai dòng đột biến H20ìH30).
Sử dụng các thể đa bội ở dâu tằm, d√ơng liễu, d√a hấu... để t◊o ra các giống cây trồng đa bội có năng suất cao, phẩm chất tốt.
Đối với vật nuôi, ph√ơng pháp chọn giống đột biến chỉ đ√ợc sử dụng h◊n chế với một số nhóm động vật bậc thấp, khó áp dụng với nhóm động vật bậc cao.
tHãy trả lời các câu hỏi sau :
−Ng√ời ta sử dụng các thể đột biến trong chọn giống vi sinh vật và cây trồng theo những h√ớng nào, t◊i sao ?
−T◊i sao ng√ời ta ˙t sử dụng ph√ơng pháp gây đột biến trong chọn giống vật nuôi ?
Các tia phóng x◊ và các hoá chất gây đột biến đều có thể gây ra đột biến gen và đột biến NST nh√ng các tác nhân hoá học hứa hẹn nhiều khả năng chủ động điều khiển h√ớng đột biến.
Các đột biến nhân t◊o đ√ợc sử dụng làm nguyên liệu chọn giống áp dụng chủ yếu đối với vi sinh vật và cây trồng.
Trong chọn giống cây trồng, ng√ời ta sử dụng trực tiếp các cơ thể mang đột biến để nhân lên hoặc sử dụng trong các tổ hợp lai kết hợp với chọn lọc để t◊o ra giống mới.
1. T◊i sao ng√ời ta cần chọn tác nhân cụ thể khi gây đột biến ?
2. Khi gây đột biến bằng tác nhân vật l˙ và hoá học, ng√ời ta th√ờng sử dụng các biện pháp nào ?
3. Hãy nêu một vài thành tựu của việc sử dụng đột biến nhân t◊o trong chọn giống động vật, thực vật và vi sinh vật.