- Tại sao các tia phóng xạ lại có khả năng gây đột biến?

- Người ta sử dụng tia phóng xạ để gây đột biến ở thực vật theo những cách nào?

- Tại sao tia tử ngoại thường được dùng để xử lí các đối tượng có kích thước bé?

- Sốc nhiệt là gì? Tại sao sốc nhiệt cũng có khả năng gây đột biến? Sốc nhiệt chủ yếu gây ra loại đột biến nào?

Vì các tia phóng xạ khi xuyên qua các mô sống, chúng tác động trực tiếp hoặc gián tiếp đến ADN trong tế bào gây ra đột biến gen hoặc làm chấn thương NST → gây ra đột biến NST.

Để gây đột biến ở thực vật người ta sử dụng cách chiếu xạ với cường độ và liều lượng thích hợp vào hạt nảy mầm, đỉnh sinh trưởng của nhân, cảnh, hạt phấn, bầu nhụy. Ngoài ra, người ta còn chiếu xạ vào mô thực vật nuôi cấy.

Vì tia tử ngoại không có khả năng xuyên sâu như tia phóng xạ nên thường được dùng để xử lí các đối tượng có kích thước bé.

Sốc nhiệt là sự tăng hoặc giảm nhiệt độ môi trường một cách đột ngột.

Sốc nhiệt làm cho cơ chế  tự bảo vệ sự cân bằng của cơ thể không kịp điều chỉnh nên gây chấn thương trong bộ máy di truyền, làm tổn thương thoi phân bào gây rối loạn phân bào → đột biến số lượng NST

- Tại sao khi thấm vào tế bào, một số hóa chất lại gây ra đột biến gen? Trên cơ sở nào mà người ta hy vọng có thể gây ra những đột biến gen theo ý muốn?

- Tại sao khi dùng cônsixin có thể gây ra các thể đa bội?

- Người ta đã dùng tác nhân hóa học nào để tạo ta các đột biến bằng các phương pháp nào?

+ Một số hóa chất khi thấm vào tế bào sẽ tác động trực tiếp đến ADN gây ra hiện tượng thay thế cặp nucleotit này bằng cặp nucleotit khác, gây mất hoặc thêm cặp nucleotit → đột biến gen.

Người ta hi vọng có thể tạo ra các đột biến theo ý muốn vì có những loại hóa chất chỉ tác động đến các nucleotit xác định điều này hứa hẹn sẽ đem đến những đột biến theo ý muốn.

+ Cônsixin cản trở sự hình thành của thoi phân bào làm cho NST không phân li → rối loạn phân bào, phát sinh đột biến số lượng NST.

+ Gây đột biến bằng các tác nhân hóa học bằng cách: ngâm hạt khô hay hạt nảy mầm tại những thời điểm nhất định, tiêm hóa chất vào bầu nhụy, quấn bông có tẩm hóa chất vào các đỉnh sinh trưởng của thân hoặc chồi. Đối với vật nuôi, có thể cho hóa chất tác động đến tinh hoàn hoặc buồng trứng.

- Người ta sử dụng các thể đột biến trong chọn giống vi sinh vật và cây trồng theo những hướng nào? Tại sao?

- Tại sao người ta lại sử dụng ít phương pháp gây đột biến trong chọn giống vật nuôi?

* Người ta sử dụng các thể đột biến nhân tạo vi sinh vật theo các hướng:

- Chọn ra các thể đột biến có hoạt tính cao

- Chọn các thể đột biến sinh trường mạnh để tạo ra sinh khối lớn ở nấm men và vi khuẩn

- Chọn các thể đột biến giảm sức sống, không còn khả năng gây bệnh để sản xuất vacxin

* Người ta sử dụng các thể đột biến trong chọn giống cây trồng theo các hướng

- Chọn các giống đột biến rút ngắn thời gian sinh trưởng.

- Tăng năng suất và chất lượng

- Chống sâu bệnh chống chịu được với các điều kiện bất lợi

=> Người ta sử dụng các thể đột biến trong chọn giống vi sinh vật và cây trồng theo các hướng đó nhằm mục đích nâng cao năng suất, hiệu quả kinh tế và tạo ra các sản phẩm có giá trị cao

+ Người ta ít sử dụng phương pháp đột biến trong chọn giống vật nuôi vì động vật bậc cao cơ quan sinh sản nằm sâu bên trong cơ thể, khó áp dụng. Cơ thể động vật bậc cao có quá trình tiến hóa lâu dài để hoàn thiện các cơ quan, hệ thần kinh phát triển nên thể đột biến thường có sức sống yếu và gây chết => nên không có ý nghĩa trong chọn giống.

Người ta phải chọn tác nhân cụ thể khi gây đột biến vì mỗi loại tác nhân có sự tác động khác nhau tới cơ sở vật chất của tính di truyền.

Ví dụ: tia phóng xạ có sức xuyên sâu, dễ gây đột biến gen và đột biến NST (số lượng và cấu trúc); tia tử ngoại có sức xuyên kém nên chỉ dùng để xử lí vật liệu có kích thước bé;mối loại hóa chất sẽ có tác động chuyên biệt, đặc thù đối với loại nuclêôtit nhất định của gen.

Vì thế tùy vào mục đích và đối tượng gây đột biến mà người ta sẽ lựa chọn tác nhân cụ thể để gây đột biến

* Khi gây đột biến bằng tác nhân vật lí người ta có thể sử dụng các biện pháp:

+ Chiếu tia phóng xạ: chiếu xạ với cường độ và liều lượng thích hợp vào hạt nảy mầm, đỉnh sinh trưởng của thân và cành, hạt phấn, bầu nhụy hoặc vào mô nuôi cấy.

+ Chiếu tia tử ngoại: xử lí vi sinh vật, bào tử và hạt phấn gây đột biến gen.

+ Gây sốc nhiệt: làm chấn thương bộ máy di truyền hoặc làm tổn thương thoi phân bào gây rối loạn sự phân bào gây đột biến số lượng NST.

* Khi xử lí đột biến bằng tác nhân hóa học người ta áp dụng các biện pháp:

+ Ngâm hạt khô hoặc hạt nảy mầm ở thời điểm nhất định vào dung dịch hóa chất có nồng độ thích hợp, tiêm dung dịch hóa chất vào bầu nhụy hoặc dùng que cuốn bông có tẩm hóa chất đặt vào đỉnh sinh trưởng của thân và cành. Đối với động vật, có thể cho hóa chất tác động lên tinh hoàn hoặc buồng trứng.

+ Thấm dung dịch cônsixin lên mô đang phân bào để gây rối loạn phân bào.

* Trong chọn giống vi sinh vật:

Đã tạo được chủng nấm pênixilin có hoạt tính cao hơn 200 lần dạng ban đầu. Đã tạo được các thể đột biến sinh trưởng mạnh để tăng sinh khối ở nấm men và vi khuẩn.

Tạo được các thể đột biến giảm sức sống không còn khả năng gây bệnh để tạo vacxin phòng bệnh cho người và gia súc.

* Trong chọn giống cây trồng:

Đã tạo ra giống lúa Tám thơm đột biến khắc phục tình trạng khan hiếm gạo Tám thơm trong các tháng 6-11.

Tạo các giống đa bội ở dâu tầm, dương liễu, dưa hấu... có năng suất cao, phẩm chất tốt.

* Trong chọn giống vật nuôi: tạo đột biến nhân tạo ở động vật bậc thấp, không áp dụng đối với động vật bậc cao.

I. Gây đột biến nhân tạo bằng tác nhân vật lí

Tác nhân vật lí dùng để gây đột biến nhân tạo gồm 3 loại chính: các tia phóng xạ, tia tử ngoại và sốc nhiệt. 

a. Các tia phóng xạ (tia X, α, β, γ) 

- Chiếu các tia → các tia xuyên qua màng, mô (xuyên sâu) →tác động lên ADN →

 đột biến gen, chấn thương, đột biến NST.

- Ứng dụng:

+ Chiếu xạ vào hạt nảy mầm, đỉnh sinh trưởng với liều lượng và cường độ nhất định.

+ Dùng nuôi cấy mô thực vật: dùng trong khử trùng buồng cấy (dùng tia cực tím).

b. Tia tử ngoại

 - Không có khả năng xuyên sâu như tia phóng xạ.

- Gây đột biến gen.

- Ứng dụng: xử lí vi sinh vật, bào tử và hạt phấn.

c. Sốc nhiệt

- Khái niệm: tăng giảm nhiệt độ môi trường một cách đột ngột.

- Hậu quả:

+ Mất cơ chế tự bảo vệ sự cân bằng.

+ Gây tổn thương thoi phân bào →rối loạn quá trình phân bào → đột biến số lượng NST.

II. Gây đột biến nhân tạo bằng tác nhân hóa học

- Các tác nhân hóa học thường dùng là:

+ Etyl metan sunphonat (EMS).

+ Nitrozo metyl ure (NMU).

+ Nitrozo etyl ure (NEU).

+ Consixin.

- Phương pháp thực hiện:

+ Đối với cây trồng:

. Ngâm hạt khô hay hạt nảy mầm vào dung dịch hóa chất.

. Tiêm dung dịch hóa chất vào bầu nhụy.

. Quấn bông có tẩm dung dịch hóa chất vào đỉnh sinh trưởng của thân hoặc chồi.

+ Đối với vật nuôi: cho hóa chất tác dụng lên tinh hoàn hoặc buồng trứng.

- Consixin → thấm vào mô tế bào → cản trở sự hình thành thoi phân bào → NST không phân li → thể đa bội.

- Khi thấm vào tế bào một số hóa chất có thể gây nên đột biến gen vì dung dịch hóa chất → tác động lên ADN → đột biến gen (thay thế, mất hoặc thêm một cặp nu) → gây ra những đột biến theo ý muốn.

- Các hóa chất gây đột biến đều có tính độc cao, gây nguy hiểm cho con người sử dụng → cần đeo khẩu trang và mang găng tay cao su, mặc quần áo bảo hộ lao động, … khi sử dụng.

III. Sử dụng đột biến nhân tạo trong chọn giống

- Chọn giống vi sinh vật:

+ Chọn các thể đột biến tạo ra chất có hoạt tính cao.

+ Chọn thể đột biến sinh trưởng mạnh → tăng sinh khối ở nấm men và vi khuẩn.

+ Chọn các thể đột biến giảm sức sống, không còn khả năng sinh sản 

→ sản xuất vaccine.

+ Thành tựu: xử lý bào tử nấm peniclin bằng tia phóng xạ → chủng penicilin có hoạt tính cao hơn 200 lần chủng ban đầu.

- Chọn giống cây trồng:

+ Chọn các đột biến rút ngắn thời gian sinh trưởng, tăng năng suất và chất lượng, chống sâu bệnh, chịu được với điều kiện bất lợi → nhân lên hoặc sử dụng lai tạo kết hợp với chọn lọc → giống mới.

+ Thành tựu: sử dụng các thể đa bội ở dâu tằm, dương liễu, dưa hấu, … → tạo giống cây trồng đa bội → năng suất cao, phẩm chất tốt hơn.