BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA BỨC XẠ GAMMA LÊN
CALLUS CỦA CÂY BẠC HÀ (Mentha arvensis L.)

Ngành học

: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Họ tên sinh viên : BÙI THỊ THÚY LIỄU
Niên khóa

: 2007-2011

Tháng 07 năm 2011
i


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA BỨC XẠ GAMMA LÊN
CALLUS CỦA CÂY BẠC HÀ (Mentha arvensis L.)

Hướng dẫn khoa học

Sinh viên thực hiện

TS. TRẦN THỊ LỆ MINH

BÙI THỊ THÚY LIỄU

Tháng 07 năm 2011
ii


LỜI CẢM ƠN
Con xin thành kính ghi ơn cha mẹ cùng những người thân trong gia đình luôn tạo
mọi điều kiện và động viên con trong suốt quá trình học tập.
Tôi xin chân thành cảm ơn:
 Ban Giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh, Ban chủ nhiệm Bộ
môn Công nghệ sinh học, thầy cô trong bộ môn công nghệ sinh học, cùng tất cả
Quý Thầy Cô truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tại trường.
 TS. Trần Thị Lệ Minh đã hết lòng giúp đỡ và tận tình hướng dẫn tôi trong suốt
thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp.
 KS. Bùi Thị Hồng Gấm đã hết lòng giúp đỡ và hướng dẫn tôi trong quá trình làm
khóa luận.
 Các bạn của lớp DH07SH, các em lớp DH09SH cùng các bạn làm đề tài trong bộ
môn và bạn Remi –Nghiem Xuan đã hết lòng hỗ trợ, giúp đỡ tôi trong suốt thời
làm đề tài.
Chân thành cám ơn!
Sinh viên thực hiện
Bùi Thị Thúy Liễu

i



TÓM TẮT
Bạc hà là một vị thuốc phổ biến có từ lâu đời, từ xưa con người đã ưa chuộng
dùng tinh dầu bạc hà và Menthol có trong tinh dầu trong nhiều lĩnh vực như dược liệu,
hương liệu cũng như trong thực phẩm và ngày nay thì nhu cầu ấy càng tăng cao song
lượng tinh dầu và menthol tự nhiên thì có hạng trong khi menthol công nghiệp thì
chất lượng không cao. Vì những lý do trên mà chúng tôi thực hiện đề tài : “ Khảo sát
ảnh hưởng của bức xạ Gamma lên callus của cây bạc hà (Mentha arvensis L)” nhằm
tạo ra nhiều giống bạc hà biến dị cho nhiều tinh dầu nhằm làm tăng hàm lượng
menthol trong tinh dầu.
Thời gian và địa điểm
Đề tài được thực hiện từ tháng 11/2010 đến tháng 7/2011, tại Bộ môn Công nghệ
Sinh học trường Đại học Nông Lâm tp. Hồ Chí Minh.
Mục tiêu của đề tài là tìm ra liều gây chết 50% mẫu (LD 50 ) cho callus từ thân cây
bạc hà in vitro, và tìm ra liều gây biến dị hiệu quả.
Kết quả ghi nhận được như sau :
Đã tạo được callus từ lá cây bạc hà in vitro trên môi trường MS có bổ sung
0,2mg/l TDZ + 0,5mg/l 2,4-D và thân cây bạc hà in vitro trên môi trường MS có bổ
sung 10mg/l BA+ 2mg/l NAA và tìm được môi trường tái sinh chồi từ callus thân tối
ưu là môi trường MS có bổ sung :1mg/l BA + 1mg/l Kn + 0,5mg/l NAA
Sau khi đã tạo được callus thì chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của bức xạ
Gamma lên callus thân và đạt được những kết quả khả quan là xác định được liều gây
chết 50% mẫu (LD 50 ) đối với mẫu callus 4 tuần tuổi sau 30 ngày theo dõi là 57,67Gy
và xác định được liều xạ có tần số biến dị chồi cao nhất: liều 60Gy

ii


SUMMARY
The study namely “Study on the effects of Gamma rays on callus of mint.(Mentha

arvensis L.”
Time and place: The study was carried out from November, 2010 to July, 2011 at
Biotechnology Department Nong Lam University of Ho Chi Minh City.
Aims: Find out the lethal dose of 50% callus samples (LD 50 ) induced from shoot
and the effective dose for variationon callus from in vitro
Results:
The callus was success induced from leaves on MS medium supplemented with
0,2mg/l TDZ and 0,5mg/l 2,4-D, and from trunk on MS medium supplemented with
10mg/l BA and 2mg/l NAA; in addition, the MS medium supplemented with 1mg/l
BA +1mg/l Kn +0,5mg/l NAA was found as the optimal medium for inducing shoot
from callus.
After froming callus, we started studying on the effects of Gamma rays on callus
and achieved satisfactory results for obtained such as the lethal dose 50% efective on
4-week callus samples (LD 50 ) after 30 days cultivation was found as 57.67 Gy, and
the dose for inducing variation was found at 60 Gy.

iii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................................ i
TÓM TẮT ................................................................................... Error! Bookmark not defined.
SUMMARY ................................................................................. Error! Bookmark not defined.
MỤC LỤC ................................................................................... Error! Bookmark not defined.
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ...................................... Error! Bookmark not defined.
DANH SÁCH CÁC BẢNG ........................................................ Error! Bookmark not defined.
Chương 1 MỞ ĐẦU.................................................................................................................. 1
1.1.Đặt vấn đề ............................................................................................................................. 1
1.2.Yêu cầu ................................................................................................................................. 1
1.3.Nội dung thực hiện ............................................................................................................... 1

Chương 2 TỔNG QUAN.......................................................................................................... 2
2.1 Giới thiệu chung về cây bạc hà Châu Á ............................................................................... 2
2.1.1. Nguồn gốc......................................................................................................................... 2
2.1.2. Đặc điểm thực vật bạc hà Á.............................................................................................. 3
2.1.3. Phân bố sinh thái............................................................................................................... 3
2.2. Tinh dầu ............................................................................................................................... 4
2.3. Nhân giống vô tính in vitro.................................................................................................. 6
2.3.1 Khái niệm .......................................................................................................................... 6
2.3.2. Ý nghĩa và ứng dụng của phương pháp nuôi cấy mô ....................................................... 6
2.3.3. Một số phương pháp nhân giống vô tính in vitro ............................................................ 7
2.3.4. Quá trình thực hiện nhân giống vô tính in vitro ............................................................. 10
2.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến nhân giống vô tính in vitro.............................................. 10
2.4. Sơ lược một số nghiên cứu tạo dòng thực vật đột biến .................................................... 11
2.5. Chiếu xạ ............................................................................................................................. 12
2.5.1. Khái niệm bức xạ ............................................................................................................ 12
2.5.2. Bức xạ Gamma ............................................................................................................... 13
2.5.3. Cơ chế tác động của bức xạ ion hóa trên cơ thể sống .................................................... 13
2.5.4. Cơ chế gây đột biến của bức xạ ion hóa ......................................................................... 14
2.5.5. Nguồn bức xạ ................................................................................................................ 15
Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ....................................................................... 16
3.1.Thời gian và địa điểm ......................................................................................................... 16
3.2.Vật liệu nghiên cứu............................................................................................................. 16
3.3. Nội dung nghiên cứu ......................................................................................................... 16
3.3.1. Nội dung 1: Tạo callus từ cây bạc hà in vitro ................................................................. 16
3.3.2. Nội dung 2: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ BA, Kn, NAA lên khả năng tái sinh chồi
cây bạc hà ................................................................................................................................. 19
3.3.3. Nội dung 3: Khảo sát ảnh hưởng của bức xạ Gamma lên callus của cây bạc hà ................... 20
iv



Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................................. 22
4.1. Nội dung 1: Tạo callus từ cây bạc hà in vitro .................................................................... 22
4.1.1. Kết quả tạo cây bạc hà in vitro ....................................................................................... 22
4.1.2. Tạo callus từ cây in vitro 4 tuần tuổi .............................................................................. 22
4.2. Nội dung 2: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ BA đến khả năng tái sinh chồi từ callus
thân 30 ngày tuổi ...................................................................................................................... 34
4.3. Nội dung 3: Khảo sát ảnh hưởng của bức xạ Gamma lên callus thân của cây bạc hà .................... 35
4.3.1. Liều kích thích ................................................................................................................ 36
4.3.2. Liều gây biến dị .............................................................................................................. 37
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .................................................................................. 48
5.1. Kết luận.............................................................................................................................. 48
5.1.1. Tạo callus từ cây bạc hà in vitro ..................................................................................... 48
5.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của bức xạ Gamma lên callus của cây bạc hà. ............................. 48
5.2. Đề nghị .............................................................................................................................. 48
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................................... 49

v


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BA

: Benzyladenine

NAA

: Naphthylacetic Acid

MS


: Murashige and Skoog

LD 50

: liều gây chết 50% mẫu

Gy

: Gray

2,4-D

: 2,4-Dichloro phenoxy acetic acide

TDZ

: Thidiaruzon

Kn

: Kinetin

Đc

: Đối chứng

vi


DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 3.1 Phân bố các chất kích thích sinh trưởng tạo callus lá ...................................17
Bảng 3.2 Phân bố các chất kích thích sinh trưởng tạo callus thân ..............................18
Bảng 3.3 Phân bố các chất kích thích sinh trưởng của 8 nghiệm tạo chồi ..................19
Bảng 3.4 Bố trí thí nghiệm liều xạ kích thích lên callus ..............................................20
Bảng 3.5 Bố trí thí nghiệm liều xạ gây biến dị lên callus ...........................................20
Bảng 4.1 Sự hình thành và phát triển của callus từ lá sau 40 ngày nuôi cấy ..............23
Bảng 4.2 Màu sắc hình dạng vá tính chất callus ..........................................................24
Bảng 4.3 Sự hình thành và phát triển của callus từ thân của cây bạc hà sau 30 ngày
nuôi cấy...........................................................................................................................................31
Bảng 4.4 Kết quả theo dõi khả năng tái sinh chồi từ callus thân trên môi
trường MS có bổ xung BA, Kn, NAA ..........................................................................34
Bảng 4.5 Kết quả khảo sát khả năng tái sinh chồi từ callus sau chiếu xạ liều
kích thích. .....................................................................................................................36
Bảng 4.6 Tỷ lệ callus sống sau 30 ngày chiếu xạ ........................................................37
Bảng 4.7 Kết quả tái sinh chồi bạc hà từ callus đã chiếu xạ ........................................38
Bảng 4.8 Kết quả ghi nhận tần số biến dị ....................................................................40
Bảng 4.9 So sánh tần số biến dị chồi tái sinh từ callus chiếu xạ và tần số biến dị của
chồi chiếu xạ ................................................................................................................ 41
Biểu đồ 4.1 Ảnh hưởng của liều xạ đến tỷ lệ sống của callus .....................................38
Biểu đồ 4.2 So sánh tần số biến dị chồi tái sinh từ callus chiếu xạ liều gây biến
dị và tần số biến dị của chồi được chiếu xạ liều gây biến dị ......................................42

vii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1 Mentha arvensis L ..................................................................................... 2
Hình 4.1 Cây bạc hà in vitro 4 tuần tuổi ................................................................. 22
Hình 4.2 Callus lá từ môi trường L2 ....................................................................... 26
Hình 4.3 Callus lá trên môi trường L5 .................................................................... 27

Hình 4.4 Callus lá trên môi trường L6 .................................................................... 28
Hình 4.5 Callus lá trên môi trường L7 .................................................................... 29
Hình 4.6 Callus lá trên môi trường L8 .................................................................... 30
Hình 4.7 Callus từ thân bạc hà ................................................................................ 33
Hình 4.8 Cụm chồi 3 tuần tuổi ................................................................................ 35
Hình 4.9 Cụm chồi bạc hà 4Gy (B), cụm chồi đối chứng(A) ................................. 37
Hình 4.10 Chồi bạc hà biến dị thân mập, thân tím, đốt dài. ................................... 43
Hình 4.11 Chồi bạc hà biến dị lá tím, lá dày nhọn, thân mập................................ 44
Hình 4.12 Chồi bạc hà biến dị lá to ........................................................................ 45
Hình 4.13 Chồi bạc hà biến dị lá vàng và cụm chồi đối chứng .............................. 46

viii


Chương 1 MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Bạc hà là một vị thuốc phổ biến có từ lâu đời, từ xưa con người đã ưa chuộng dùng
tinh dầu bạc hà và menthol có trong tinh dầu trong nhiều lĩnh vực như dược liệu,
hương liệu cũng như trong thực phẩm và ngày nay thì nhu cầu ấy càng tăng cao song
lượng tinh dầu và menthol tự nhiên thì có hạng trong khi menthol công nghiệp thì
chất lượng không cao. Bênh cạnh đó, bạc hà chủ yếu trồng bằng thân ngầm dễ bị thoái
hóa và hệ số nhân chồi thấp, cây thường mắc bệnh trong gian đoạn ra hoa mà đây là
gian đoạn cây cho nhiều tinh dầu nhất những nhược điểm này làm ảnh ưởng rất lớn
đến hàm lượng cũng như cất lượng tinh dầu.Để giải quyết tình trạng trên chúng tôi
thực hiện đề tài: “ Khảo sát ảnh hưởng của bức xạ Gamma lên callus của cây bạc
hà (Mentha arvensis L.)” nhằm nhân nhanh giống bạc hà nguyên thủy bằng phương
pháp in vitro và tạo ra nhiều giống bạc hà biến dị có tính thích nghi cao, sạch bệnh, có
thể cho nhiều tinh dầu. Ngoài ra còn xây dựng được mô hình tạo cây biến dị để áp
dụng cho nhiếu đối tượng khác.
1.2. Yêu cầu

-

Tạo được callus từ thân và lá của cây bạc hà.

-

Xác định được giá trị LD 50 (liều gây chết 50% mẫu) của mẫu callus khi chiếu xạ tia

Gamma .
-

Khảo sát khả năng biệt hóa chồi của mẫu callus sau khi được chiếu xạ.

-

Xác định được liều chiếu xạ tạo biến dị hiệu quả.

1.3. Nội dung thực hiện
-

Tạo mẫu callus từ lá và thân cây bạc hà in vitro.

-

Khảo sát môi trường tái sinh chồi từ callus thân.

-

Khảo sát ảnh hưởng của bức xạ Gamma lên callus thân.


-

Khảo sát sự biến dị của chồi bạc hà tái sinh từ callus đã chiếu xạ.

1


Chương 2 TỔNG QUAN
2.1 Giới thiệu chung về cây bạc hà Châu Á
Giới

: Plantae

Ngành

: Magnoliophyta

Lớp

: Magnoliopsida

Bộ

: Lamioles

Họ

: Lamiaceae (Hoa môi)

Chi


: Mentha

Tên khoa học

: Mentha arvensis Linn.

Tên khác

: Bạc hà nam – Nhân đơn thảo (Trung Quốc) – Mentha (Pháp) –

Peppermint (Anh).

Hình 2.1 Mentha arvensis L.
Hình do tác giả chụp cây trồng
tại Trường Đại học Nông Lâm.
2.1.1. Nguồn gốc
Người Nhật Bản đã trồng và sử dụng bạc hà Châu Á từ rất lâu đời. Sau đó bạc hà Á
được đưa sang trồng ở Mãn Châu ( Trung Quốc), theo Planchon ( 1882).
Theo Perot (1888), mặc dù người ta đã di thực được bạc hà Âu vào Nhật Bản
nhưng về mặt công nghiệp người ta vẫn ưa trồng bạc hà địa phương Mentha aversis L.

2


Ở Ấn Độ đầu tiên người dân vẫn trồng bạc hà Âu ở các vùng Madras và Maysis sau đó
bạc hà Á được đưa vào trồng một thời gian người ta bắt đầu trồng bạc hà Á trên qui
mô công nghiệp.
2.1.2. Đặc điểm thực vật bạc hà Á
Cây Bạc hà là cây cỏ, sống lâu năm, cao 10 – 60 cm, thân vuông màu tía, mọc

đứng hay hơi bò, có khi phân nhánh, trên thân và lá có nhiều lông. Lá mọc đối, chéo
chữ thập, cuống dài, rộng 2 - 3 cm, dài 3 - 5 cm, mép có răng cưa, mặt trên và mặt
dưới đều có lông che chở và lông bài tiết. Hoa mọc vòng ở kẽ lá, màu tím hay hồng
nhạt, có khi màu trắng. Mùa hoa tháng 7 – 10, tất cả thân, cây, lá, hoa đều có mùi
thơm.
-

Rễ bạc hà: Cấu tạo từ thân ngầm dưới đất. Phân bố lớp đất từ 30 – 40 cm phân nhánh

như rễ phụ. Từ các đốt ngầm mọc thân ký sinh. Thân ngầm không chứa tinh dầu.
-

Thân bạc hà: Rỗng ruột khi già. Trên thân có đốt, mỗi đốt mọc hai mầm đối xứng

nhau và các rễ bất định. Giữa hai đốt là các lóng, độ dài ngắn phụ thuộc vào các giống
và điều kiện trồng trọt. Thân chứa hàm lượng tinh dầu tương đối thấp khoảng 0,3% tỉ
lệ tinh dầu.
-

Lá bạc hà: Là cơ quan dinh dưỡng quan trọng nhất làm nhiệm vụ quang hợp, hô

hấp, thoát hơi nước và mang tinh dầu. Là nguyên liệu chính để cất tinh dầu, chiếm
khoảng 2,4 - 2,7% tỉ lệ tinh dầu.
-

Hoa bạc hà: Cụm hoa bồng hình chóp. Trên hoa có cuống ngắn, 5 đài cánh hợp

thành hình chuông. Mặt ngoài đài hoa có lông bao phủ. Chiếm khoảng 4 - 6% tỉ lệ tinh
dầu (Đỗ Tất Lợi, 1987).
2.1.3. Phân bố sinh thái

 Trên thế giới

Loài bạc hà này được trồng ở các nước Châu Á như Nhật Bản, Trung Quốc, Ấn
Độ,… Sản lượng hàng năm trên thế giới là 4.300 tấn (1990). Các nước sản xuất chính:
Trung Quốc 2.000 tấn, Ấn Độ 1.200 tấn, Paraguay 800 tấn, Bắc Triều Tiên 200 tấn,
Đài Loan 50 tấn, Việt Nam 20 tấn.
- Nhật Bản: bạc hà M. arvensis L. var. piperascens đã được trồng rất lâu đời và tập
trung chủ yếu ở Khônđô. Đến đầu thế kỷ XX, lan rộng các vùng Uzen, Amatô,
Hirôsima,… Sự phát triển mạnh mẽ trong thời kỳ này đã đưa Nhật bản lên vị trí đứng
đầu thế giới về sản xuất tinh dầu bạc hà, năm 1914, 50% tinh dầu thế giới được sản xuất
3


tại Nhật Bản. Vùng sản xuát chính hiện nay là đảo Hôcaiđô. Ngoài ra, Bạc hà Châu Âu
cũng sớm được di thực vào Nhật Bản nhưng không phát triển, tuy bạc hà Châu Âu –
Mentha piperita L. vào Nhật Bản, nhưng về mặt công nghiệp người ta vẫn trồng loài
Bạc hà địa phương Mentha arvensis var piperascens Briquet có mùi rất khác.
- Trung Quốc: Trồng loại M. arvensis L. var. glabrata Holms. Sản xuất tập trung ở
một số tỉnh phía nam.
- Ấn Độ: Năm 1966, diện tích trồng 1000 ha. Loài Bạc hà Nhật Bản Mentha
arvensis L. đưa vào trồng tỏ ra cho hiệu quả kinh tế cao hơn loài Bạc hà Châu Âu
Mentha piperita L.. Vì hàm lượng menthol trong tinh dầu Bạc hà cao hơn. Sau khi
tách menthol, người ta dùng tinh dầu bạc hà Nhật Bản như các tinh dầu bạc hà khác để
làm thơm thực phẩm và các chế phẩm hương liệu. Hiện nay, toàn bộ các loài Bạc hà
đưa vào trồng trên phạm vi công nghiệp ở Ấn Độ là loài Nhật Bản hay bạc hà Châu Á
Mentha arvensis L.”.
- Ngày nay, tại các nước Châu Âu, khi muốn chế menthol cũng hướng vào loài
Mentha arvensis L. (Đỗ Tất Lợi, 1987).
 Ở nước ta
Cây bạc hà Châu Á mọc hoang dại ở nước ta rất nhiều nhưng tập trung nhiều ở các

vùng Hoàng Liên Sơn, Tam Đảo, Ba Vì. Cây bạc hà Châu Á được trồng thành vùng ờ
đồng bằng Bắc Bộ như Hưng Yên, Nam Định, Hà Nam, các vùng ở ngoại thành Hà
Nộ,... Các chủng loại được nhập và trồng phổ biến ở nước ta mang mã số 701,
974,976,… Các chủng này có thể đạt 70-100 lít tinh dầu/ha/năm.
2.2. Tinh dầu
 Tính chất vật lý
- Lỏng ở nhiệt độ thường, mùi thơm không màu hoặc màu nhạt.
- Chỉ số khúc xạ cao, có năng suất quay cực.
- Ít tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ, este, cồn, có tính sát trùng mạnh.
- Tinh dầu là một hỗn hợp nên không có một độ sôi nhất định và chỉ số khúc xạ,
chỉ số quay cực thay đổi trong phạm vi nhất định.
- Dễ bay hơi, khuếch tán mạnh ở nhiệt độ bình thường.
- Tỷ trọng đa số là nhẹ hơn nước (Bạc hà, Sả, Cam, Chanh, Quýt, Bưởi). Một số
tinh dầu nặng hơn nước (Quế, Hương lài, Đinh hương).
- Tinh dầu dễ bị biến mùi khi có tác động của ánh sáng, nhiệt độ.
4


 Tính chất hóa học
Một số tinh dầu chỉ có một hợp chất như: Tinh dầu Mơ, hạt Đào, hạt Cải. Nhưng
phần lớn tinh dầu là hỗn hợp của nhiều hợp chất với những tỉ lệ thay đổi, thành phần
quan trọng nhất (về phương diện thơm) có khi chỉ ở một tỉ lệ rất thấp.
Một số hợp chất gặp trong thành phần tinh dầu:
- Hydrocarbon: Cacbur tecpenic (chiếm nhiều nhất), camphen, pinen, limonen,
caryophyllen, cacbur no: heptan, parafin.
- Rượu: Menthol, rượu methylic, ethylic, xinamic, xitronellol, geraniol, tecpineol,
linalol, santatlol, xeneol.
- Phenol và este phenolic: Anetol, eugenol, safrol, apiol, timol.
- Andehyde: Xiamic, salyxilic, xitral.
- Xeton: Comfo, thuyon, menthone.

- Acid (dưới dạng este): Acetic, butyric, benzoic xinamic, saliailic (Nguyễn Kim
Phi Phụng, 2009).
 Tinh dầu bạc hà Châu Á
Metha arvensis L., bạc hà Á, cho tinh dầu với tên thương phẩm là Cornmint oil
(Oleum Methae arvensis), thành phần chính của tinh dầu là menthol.
Tinh dầu thường tập trung nhiều ở lá và khối lượng lá thường chiếm từ 40%-50%
tổng lượng phần cây trên mặt đất.
Hàm lượng tinh dầu trong cây bạc hà thường từ 0.5%-5.6%. Sự biến động này tùy
thuộc vào giống và điều kiện ngoại cảnh.
Thành phần hoá học: Menthol (51,8%); menthone (19,8%); neomentol (7,65%); βpinen (1,1%); limonen (2,87%); acetat mentil (2,53%),…
Công dụng: Dùng chiết xuất menthol, phần tinh dầu còn lại dùng để chế cao xoa
bóp. Menthol có tác dụng kháng khuẩn, chống co thắt, giảm đau, kích thích tiêu hóa,
chống hôi miệng,...
Menthol được dùng nhiều trong nhiều ngành kỹ nghệ: Kỹ nghệ dược phẩm (1.550
tấn/năm), kỹ nghệ bánh kẹo (570 tấn/năm), kỹ nghệ sản xuất thuốc lá (1.350 tấn/năm),
sản xuất thuốc đánh răng (1.800 tấn/năm), sản phẩm cạo râu (250 tấn/năm),…

5


2.3. Nhân giống vô tính in vitro
2.3.1 Khái niệm
Phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật bắt đầu từ một mảnh nhỏ thực vật không
bị nhiễm vi sinh vật, được đặt trong môi trường dinh dưỡng thích hợp. Chồi mới hay
mô sẹo mà mẫu cấy này sinh ra bằng sự tăng sinh được phân chia và cấy chuyền để
nhân giống.
2.3.2. Ý nghĩa và ứng dụng của phương pháp nuôi cấy mô
 Ý nghĩa
Nuôi cấy mô tế bào thực vật ngày nay có ý nghĩa cực kì quan trọng trong phát triển
công nghệ sinh học. Khi tiến hành các kĩ thuật chuyển gen tạo ra các giống mới cũng

như tìm cách nhân nhanh các giống mới đó, chúng ta đều cần đến kĩ thuật nuôi cấy mô
tế bào thực vật. Sự phát triển kĩ thuật này đến nay đã góp phần quyết định vào sự
thành công của công nghệ sinh học thực vật.
 Một số ưu điểm của nuôi cấy mô tế bào thực vật:
-

Tạo sản phẩm nhanh hơn: Từ một cây ưu việt bất kỳ đều có thể tạo ra một quần

thể có độ đồng đều cao với số lượng không hạn chế.
-

Nhân nhanh với hệ số nhân giống cao: Công nghệ vi nhân giống đáp ứng tốc độ

nhân nhanh cao, từ 1 cây trong vòng 1- 2 năm có thể tạo thành hàng triệu cây.
-

Sản phẩm cây giống đồng nhất: Tạo ra quần thể có độ đều cao dù xuất phát từ cây

mẹ có kiểu gen dị hợp hay đồng hợp.
-

Tiết kiệm không gian: Vì hệ thống sản xuất hoàn toàn trong phòng thí nghiệm,

không phụ thuộc vào thời tiết và các vật liệu khởi đầu có kích thước nhỏ. Mật độ cây
tạo ra trên một đơn vị diện tích lớn hơn rất nhiều so với sản xuất trên đồng ruộng và
trong nhà kính theo phương pháp truyền thống.
-

Nâng cao chất lượng cây giống: Nuôi cấy mô là một phương pháp hữu hiệu để


loại trừ virus, nấm khuẩn khỏi các cây giống đã nhiễm bệnh. Cây giống sạch bệnh tạo
ra bằng cấy mô thường tăng năng suất 15 - 30% so với giống gốc.
-

Khả năng tiếp thị sản phẩm tốt hơn và nhanh hơn: Các dạng sản phẩm khác nhau

có thể tạo ra từ hệ thống vi nhân giống như cây con in vitro hoặc trong bầu đất.
-

Lợi thế về vận chuyển: Các cây con kích thước nhỏ có thể vận chuyển đi xa dễ

dàng và thuận lợi, đồng thời cây con tạo ra trong điều kiện vô trùng được xác nhận là
sạch bệnh.
6


-

Sản xuất quanh năm: Quá trình sản xuất có thể tiến hành vào bất kỳ thời gian nào,

không phụ thuộc mùa vụ.
 Hạn chế của vi nhân giống:
-

Hạn chế về chủng loại sản phẩm: Trong điều kiện kỹ thuật hiện nay, không phải

tất cả cây trồng đều được nhân giống thương phẩm bằng vi nhân giống. Nhiều cây
trồng có giá trị kinh tế hoặc quý hiếm vẫn chưa thể nhân nhanh để đáp ứng nhu cầu
thương mại hoặc bảo quản nguồn gen. Nhiều vấn đề lý thuyết liên quan đến nuôi cấy
và tái sinh tế bào thực vật in vitro vẫn chưa được giải đáp.

-

Chi phí sản xuất cao: Vi nhân giống đòi hỏi nhiều lao động kỹ thuật thành thạo.

Do đó, giá thành sản phẩm còn khá cao so với các phương pháp truyền thống như
chiết, ghép và nhân giống bằng hạt.
-

Hiện tượng sản phẩm bị biến đổi kiểu hình: Cây con nuôi cấy mô có thể sai khác

với cây mẹ ban đầu do hiện tượng biến dị tế bào soma. Kết quả là cây con không giữ
được các đặc tính quý của cây mẹ. Tỷ lệ biến dị thường thấp ở giai đoạn đầu nhân
giống, nhưng sau đó có chiều hướng tăng lên khi nuôi cấy kéo dài và tăng hàm lượng
các chất kích thích sinh trưởng.
 Ứng dụng
-

Tạo cây trồng sạch bệnh

-

Sản xuất cây đơn bội

-

Lai xa

-

Bảo quản nguồn gen


2.3.3. Một số phương pháp nhân giống vô tính in vitro
Nhân giống vô tính in vitro thường được thực hiện bằng một trong những phương
pháp sau:


Nhân giống thông qua giai đoạn callus

Callus là một khối tế bào phát triển vô tổ chức, hình thành do sự tái biệt hóa của tế
bào đã phân hóa. Mô sẹo sẽ phát triển nhanh khi môi trường có sự hiện diện của auxin.
Khối mô sẹo có khả năng tái sinh thành cây hoàn chỉnh trong môi trường không có
chất kích thích tạo mô sẹo.
Cây tái sinh từ mô sẹo có đặc tính giống như cây mẹ. Từ một cụm tế bào mô sẹo có
thể tái sinh cùng một lúc nhiều chồi hơn là nuôi cấy đỉnh sinh trưởng, tuy nhiên mức
độ biến dị tế bào soma cao hơn (Dương Công Kiên, 2002).
7


 Nhân giống bằng chồi nách
Chồi nách là chồi mọc từ vị trí bình thường trong nách lá mang đỉnh sinh trưởng
phụ có khả năng mọc thành chồi giống như thân chính. Thông thường chỉ có một số
chồi nách nhất định phát triển, phần lớn các chồi nách điều bị ức chế bởi tính ưu thế
ngọn.
Khi các mẫu cây là chồi thì tính ưu thế ngọn sẽ giảm dần tới sự tự sản xuất các chồi
nách ở nách lá. Từ đó một số lượng lớn chồi con có thể được tách ra để cấy chuyền
hay tăng sinh chồi mẹ hơn nữa hoặc tạo rễ và hình thành cây hoàn chỉnh.
Sự xuất hiện của chồi nách sớm hay muộn, số lượng chồi nách nhiều hay ít của
phần lớn cây trồng trong nhân giống in vitro phụ thuộc vào sự cung cấp Cytokinin. Sự
xuất hiện chồi nách sớm dẫn đến sự phát triển chồi bậc hai, bậc ba,… trong sự sinh
cụm chồi. Khi các cụm chồi như vậy phát triển chúng có thể được phân chia thành

những cụm chồi nhỏ hơn hay các cụm chồi được tách ra để hình thành cụm chồi giống
như cụm chồi mẹ. Tiến hành phân chia có thể tiếp tục không giới hạn.
Sử dụng Cytokinin ở nồng độ tối ưu và nuôi cấy trong điều kiện tối ưu, tốc độ nhân
giống có thể đạt 5 - 10 lần trong chu kì điều đặn 4 - 8 tuần. Điều này có thể dẫn đến
nhân giống cực nhanh trong khoảng 0,1 - 30 x 106 trong một năm. Mức độ nhân giống
này có thể duy trì suốt năm.
 Nuôi cấy đỉnh sinh trưởng
Limmasets và Cornuet (1949) đã phát hiện rằng ở các cây nhiễm bệnh virus,
virus phân bố không đồng nhất trên cây và thường không thấy chúng ở vùng đỉnh sinh
trưởng. Phát hiện đó là cơ sở để Morel và Martin (1952) chứng minh giả thuyết trên
bằng cách tạo được cây sạch bệnh virus từ 6 giống khoai tây qua nuôi cấy đỉnh sinh
trưởng (Dương Công Kiên,2002).
Kỹ thuật này sử dụng các bộ phận nhỏ nhất của đỉnh chồi hay đỉnh sinh trưởng
làm mẫu vật nuôi cấy. Nó bao gồm mô phân sinh đỉnh và các mầm lá non. Khái niệm
mô phân sinh đỉnh (ngọn) chỉ đúng khi mẫu vật được tách từ đỉnh sinh trưởng có kích
thước trong vòng 0,1 - 0,15 mm tính từ chóp sinh trưởng. Trong thực tế mẫu vật được
tách với kích thước như vậy để tiến hành nuôi cấy với mục đích làm sạch virus cho cây
trồng. Thường sẽ gặp khó khăn lớn trong việc nuôi thành công các mô phân sinh đỉnh
riêng rẽ có kích thước nhỏ như vậy. Do đó, trong khuôn khổ nhân giống in vitro người
ta thường nuôi cấy cả đỉnh chồi hoặc đỉnh sinh trưởng. Phổ biến nhất ở các đối tượng
8


như phong lan, dứa, mía, chuối,… đỉnh sinh trưởng được tách với kích thước từ 5 - 10
mm, nghĩa là toàn bộ mô phân sinh đỉnh và một phần mô xung quanh.
Một đỉnh sinh trưởng nuôi cấy ở điều kiện thích hợp sẽ tạo một hay nhiều chồi và
mỗi chồi sẽ phát triển thành một cây hoàn chỉnh. Các phương thức phát triển cây hoàn
chỉnh từ đỉnh sinh trưởng nuôi cấy như sau:
- Phát triển cây trực tiếp: Chủ yếu ở các đối tượng hai lá mầm (dicotyledon) như
khoai tây, thuốc lá, cam chanh, hoa cúc,…

Ví dụ: Khoai tây (Solanum tuberosum):
Đỉnh sinh trưởng → Chồi nách → Cây
- Phát triển cây thông qua giai đoạn protocorm: Chủ yếu gặp ở các đối tượng một
lá mầm (monocotyledon) như phong lan, dứa, huệ,… Cùng một lúc đỉnh sinh trưởng
tạo hàng loạt protocorm (proembryo) và các protocorm này có thể tiếp tục phân chia
thành các protocorm mới hoặc phát triển thành cây hoàn chỉnh.
Đỉnh sinh trưởng → Protocorm → Cây
 Nuôi cấy chồi bất định
Chồi bất định có cấu trúc thân và lá mọc lên một cách tự nhiên trên mô cây trồng
ở vi trí khác với nách lá bình thường. Nguyên liệu nuôi cấy bao gồm:
- Đoạn thân: Thuốc lá, cam, chanh, cà chua, bắp cải,…
- Mảnh lá: Thuốc lá, cà chua, bắp cải, cà phê, ca cao,…
- Cuống lá: Thủy tiên,…
- Các bộ phận của hoa: Súp lơ, lúa mỳ, thuốc lá,…
- Nhánh củ: họ Hành, họ Lay ơn, họ Thủy tiên,…
- Đoạn mầm: Măng tây.
Các chồi mới có thể phát triển trực tiếp trên mẫu cấy bắt đầu từ tế bào như mô ở
vị trí bên trong biểu bì hay ngay bên dưới bề mặt của thân. Một số những tế bào này
trở thành nhu mô phân sinh, chúng biểu hiện nguồn gốc từ một tế bào duy nhất.
Sự phát triển các chồi bất định gián tiếp đầu tiên qua giai đoạn hình thành callus
cơ sở từ các chồi được tách trong nuôi cấy. Các chồi sau đó phát triển từ ngoại vi mô
callus và không có quan hệ ban đầu với các mô có mạch dẫn của mẫu vật.
Sự hình thành chồi bất định có thể cho kết quả cao về tốc độ nhân giống nhưng
làm tăng tỉ lệ cây biến dạng. Khi sử dụng phương pháp này cần phải được đánh giá cẩn
thận về tính biến dị của cây trồng.
9


2.3.4. Quá trình thực hiện nhân giống vô tính in vitro
Tiến trình nhân giống vô tính in vitro bao gồm các giai đoạn chính sau:

- Giai đoạn 1: Thiết lập sự nuôi cấy vô trùng
Các mẫu chọn được khử trùng và cấy vào trong môi trường thích hợp. Thời gian
nuôi cấy khác nhau tùy loại cây, thường là 4 - 6 tuần. Khi đó mẫu cấy mọc thành cây
con cao khoảng 1cm.
- Giai đoạn 2: Nhân vô tính in vitro
Mẫu cấy được chia ra và được cấy chuyền vào môi trường mới. Tại môi trường
mới các mẫu cấy sẽ phát triển thành những chồi nách và chồi bất định, môi trường
nhân chồi thường có sự hiện diện của Cytokinin. Giai đoạn này kéo dài từ 2 - 4 tuần.
- Giai đoạn 3: Tạo rễ
Cây in vitro tái tạo hoàn chỉnh được đưa từ ống nghiệm ra môi trường bên ngoài
thường khá yếu nên cần thiết lập môi trường bên ngoài để cho cây làm quen và thuần
hóa cây in vitro. Giai đoạn này nếu không có sự nhân giống liên tục thì kéo dài khoảng
30 - 45 ngày. Sau đó có thể đem trồng ra đồng ruộng sản xuất.
Nếu ở giai đoạn vườn ươm dùng để sản xuất giống thương mại thì có thể kéo dài
giai đoạn này 5 - 7 năm (Dương Công Kiên,2002).
2.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến nhân giống vô tính in vitro
 Mẫu cấy
Mẫu cấy ảnh hưởng đến toàn bộ quá trình nhân giống in vitro. Mẫu cấy là mô non
sẽ tái sinh tốt hơn mô già hay mô thành thục trên cùng một cây. Mô non có thể là đỉnh
chồi, chồi nách, đỉnh ngọn, chồi bất định, chồi hoa non hay cụm hoa non.
Mẫu cấy thích hợp cho nhân giống vô tính in vitro phải có tỷ lệ mô phân sinh hiện
diện cao hay có nhiều tế bào biểu hiện tính toàn năng. Tiêu chuẩn xác định mẫu cấy là
thời vụ và giai đoạn tăng trưởng của cây mẹ (Mantell, Mathew & MacKee, 1985).
 Môi trường nuôi cấy
Môi trường nuôi cấy giữ một vị trí quan trong trong nuôi cấy mô. Cơ sở cho việc
xây dựng các môi trường nuôi cấy là việc nghiên cứu, xem xét các thành phần ảnh
hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây. Có nhiều môi trường nuôi cấy cơ bản
được sử dụng mà chỉ cần thay đổi chút ít thành phần như: môi trường MS ( Murashige
và Skoog), môi trường White, môi trường Gamborg.
 Điều kiện nuôi cấy

10


• Ánh sáng
Mẫu cấy được đặt trên môi trường chứa nguồn năng lượng có sẵn là đường do đó
mẫu ít tùy thuộc vào quang tổng hợp. Tuy nhiên nhiều nghiên cứu cho thấy ánh sáng
hấp thụ có vai trò quan trọng trong phản ứng tạo hình cây nuôi cấy mô.
Ánh sáng đỏ và xanh của quang phổ trông thấy ảnh hưởng đến việc nuôi cấy in
vitro. Hầu hết các cây trồng nuôi cấy, xử lý ánh sáng 660nm kích thích chồi trong khi
ánh sáng 740 nm kích thích rễ.
Trong giai đoạn 1 và 2, việc nuôi cấy tốt nhất là 1000Lux. Tuy nhiên cường độ ánh
sáng 3000 -10000 lux có lợi cho giai đoạn chuẩn bị cây in vitro trước khi đem cấy
trồng ( Murashige,1977).
Cường độ ánh sáng khoảng 50-100µmolm-2s-1.
Thời gian chiếu sáng khoảng 14-16h/ngày.
• Nhiệt độ thích hợp là 20-250C.
• Độ ẩm: 60-65%.
 Môi trường in vitro
Môi trường in vitro là môi trường trên dưới mặt thạch trong bình nuôi cấy. Môi
trường in vitro có ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển hình thái của cây in
vitro. Một số vấn đề của môi trường in vitro là mức độ quang hợp thấp không cần CO 2,
mức độ hấp thu và vận chuyển các chất dinh dưỡng hạn chế,…Vì vậy, cây con in vitro
sinh trưởng chậm, xuất hiện biến dị về hình thái và chất lượng mẫn cảm với stress ở
giai đoạn thuần hóa. Do đó việc kiểm soát môi trường in vitro được đặt ra để điều
khiển sự sinh trưởng và phát triển của thực vật. Kiểm soát môi trường cho thực vật
sinh trưởng theo con đường quang tự dưỡng ( giảm hàm lượng đường, sử dụng bình
nuôi cấy lớn hoặc nắp đậy có khả năng trao đổi khí,…) là một cải tiến cần thiết để
nâng cao chất lượng và hạ thấp chi phí sản xuất cây in vitro (Kozai,1991).
2.4. Sơ lược một số nghiên cứu tạo dòng thực vật đột biến
Năm 1946, Rapoport và Auerobach đã nghiên cứu và dùng các hóa chất gây đột

biến, mở đầu cho giai đoạn nghiên cứu phát sinh đột biến hóa học (Đubinin, 1970;
Trần Long, Trần Tú Ngà, 1990; Trần Duy Quý, 1997).
Ngày nay với sự phát triển của công nghệ sinh học, nghiên cứu đột biến in vitro và
chọn dòng tế bào cũng được nhiều tác giả ứng dụng. Kỹ thuật đột biến thực nghiệm và
chọn giống tế bào trong nuôi cấy in vitro đã được thực hiện đối với một số cây trồng
11


như cây thực phẩm, sắn, chuối, củ cải đường, khoai tây, cây ăn quả…(Nguyễn Đức
Thành, 1997).
“Các dạng đột biến chọn lọc được nuôi cấy in vitro thường xuất hiện với tần số 10-5
-10-8 trong trường hợp không xử lý. Nếu các tế bào đó được xử lý với các tác nhiên thì
tần số có thể tăng lên 10 lần” (Lê Trần Bình, 1997).
Sibi (1976) và Pring (1981), Ellis (1984), Wilson (1985), Mar (1996) đã nhận được
các kết quả đột biến trong nhân, nhiễm sắc thể ở cây trồng khi nuôi cấy in vitro,... đã
đưa lại nhiều kết quả cho lĩnh vực chọn giống.
Đến năm 2000, “đã có hơn 1000 dòng đột biến được giới thiệu đã chọn lọc trong
các phòng thí nghiệm của 46 nước” ( Trần Duy Quý ,2000). Khi nuôi cấy mô “ kéo dài
số lần cấy chuyền có thể làm tăng tỉ lệ biến dị dòng soma và sau hơn 12 lần cấy
chuyền tỉ lệ đột biến ở cây con mới tái sinh tăng một cách đáng kể (Hwang, 1986;
Vuylsteke, 1989)” (Đỗ Thị Ngữ, 1998).
Ngày nay trong thời đại nguyên tử, thì di truyền học phóng xạ đã khẳng định vị trí
của nó và khả năng to lớn của việc sử dụng phóng xạ can thiệp vào cấu trúc di truyền
thực vật để tạo ra những giống mới chọn lọc phục vụ cuộc sống của con người. Đặt
biệt tạo ra nguồn vật liệu khởi đầu phong phú cho công tác chọn giống cây trồng.
2.5. Chiếu xạ
2.5.1. Khái niệm bức xạ
Bức xạ là sự phát năng lượng vào môi trường dưới dạng tia (tia bức xạ).
Bất kỳ bức xạ nào có khả năng ion hóa các nguyên tử hay phân tử mà nó gặp trên
đường đi đều coi là tia ion hóa (Nguyễn Quốc Hiến, 1997).

Tia ion hóa được chia làm hai loại:
-

Sóng điện từ: Tia Roentgen (tia X), tia Gamma

-

Các hạt cơ bản: α, β, Proton, Neutron,…

Một số thuật ngữ chung dùng trong xử lý bức xạ:
Liều hấp thụ: là độ lớn năng lượng được hấp thụ bởi vật liệu khi được chiếu từ
nguồn phóng xạ.
Gray (Gy): là đơn vị của liều hấp thụ.
Khả năng phóng xạ: là cường độ (hoặc công suất) của một nguồn bức xạ Gamma
(Cobalt 60).

12


Curie (Ci) hay Becquerel (Bq): là đơn vị của cường độ phóng xạ của một nguồn
bức xạ Gamma (Cobalt 60).
Chu kỳ bán rã: là đặt tính của nguồn bức xạ Gamma, là khoảng thời gian sao cho
hoạt độ phóng xạ của nguồn phóng xạ giảm đi một nửa.
2.5.2. Bức xạ Gamma
Bức xạ Gamma là bức xạ điện từ. Nó đi được khoảng cách lớn hơn trong không khí
và có độ xuyên mạnh. Khi vào cơ thể, chúng sẽ tương tác với các chất có trong cơ thể
và tạo ra các điện tử thứ cấp. Các điện tử thứ cấp này là các hạt mang điện nên sẽ gây
ra hiện tượng ion hóa dẫn đến việc phá hủy các tế bào sống trong cơ thể. Xác suất tạo
ra các điện tử thứ cấp tỉ lệ với năng lượng của bức xạ Gamma theo hàm mũ (Nguyễn
Quốc Hiến, 1997).

Một số ưu điểm của bức xạ Gamma
• Sản phẩm vừa xử lý có thể sử dụng ngay
• Nhiệt độ không tăng đáng kể trong suốt quá trình xử lý
• Bức xạ Gamma có khả năng đâm xuyên rất cao, vì vậy có thể xử lý nguyên đai
nguyên kiện.
• Quá trình xử lý chính xác
• Dễ dàng kiểm soát quá trình (chỉ cần điều chỉnh về liều)
2.5.3. Cơ chế tác động của bức xạ ion hóa trên cơ thể sống
Bức xạ là một trong những tác nhân gây ra sự tổn thương ở mức phân tử, tế bào và
hệ thống cơ quan của cơ thể sinh vật ( Vũ Như Ngọc, 2005)
Các nguyên tử bị ion hóa sẽ làm cho các phân tử cấu tạo nên cơ thể sinh vật có
những biến đổi về hóa học. Khi bị tác động thì gen bị biến đổi. Tùy theo mức độ tác
động của bức xạ mà gen bị thay đổi ở những mức độ khác nhau.
Sau khi nhận năng lượng của bức xạ ion hóa thì các tổ chức tế bào của cơ thể sinh
vật sẽ chịu những biến đổi qua hai giai đoạn
 Giai đoạn hóa lý
Giai đoạn này rất ngắn (10-13 -10-16 giây), trong giai đoạn này các phân tử sinh học
chịu tác dụng gián tiếp và trực tiếp của bức xạ ion hóa.

13


Tác dụng trực tiếp: bức xạ trực tiếp gây ion hóa và kích thích các phân tử trong tế
bào làm tổn thương các phân tử đó, đứt gãy liên kết trong các gen, các nhiễm sắc thể,
làm sai lệch cấu trúc và tổn thương đến chức năng của tế bào.
Tác dụng gián tiếp: khi phân tử nước trong cơ thể bị ion hóa sẽ tạo ra các gốc tự
do, các gốc này có hoạt tính hóa học mạnh mẽ hủy hoại các thành phần hữu cơ như các
enzyme, protein, lipit trong tế bào và phân tử DNA, làm tê liệt các chức năng của các
tế bào lành khác. Khi số tế bào bị hại, bị chết vượt quá khả năng phục hồi của mô hay
cơ quan thì chức năng của mô hay cơ quan sẽ bị rối loạn tê liệt gây ảnh hưởng đến cơ

thể sinh vật.
Trong giai đoạn hóa lý một số phân tử sinh học quan trọng như enzyme,
nucleoprotein đã bị tổn thương, người ta gọi là những tổn thương hóa sinh.
 Giai đoạn sinh học
Nếu những tổn thương hóa sinh không phục hồi được, những tổn thương chuyển
hóa dẫn đến những tổn thương hình thái và chức năng. Đó là giai đoạn sinh học của
tác dụng bức xạ ion hóa. Giai đoạn sinh học có thể kéo dài từ vài ngày đến hàng chục
năm sau khi chiếu xạ.
2.5.4. Cơ chế gây đột biến của bức xạ ion hóa
Theo kết quả nghiên cứu của Rapport(1961), Feitz(1964) và Heis(1965) thì khi tia
phóng xạ vào cơ thể sinh vật sẽ tác động vào nhân tố di truyền trong tế bào theo các
dạng sau:
Tác động lên nhiễm sắc thể gây đột biến nhiễm sắc thể.
Tác động lên các nguyên tử của phân tử DNA, làm biến đổi cấu tạo gen, khi gen tự
tái sinh tạo gen đột biến hình thành những tính trạng mới.
Sự tác động của tia phóng xạ lên nhân tố di truyền theo cơ chế sau:
Tác động lên phân tử DNA ngoài thời kỳ nhân đôi
Làm biến tình base trên DNA nhưng không phá hủy DNA
Làm tách base khỏi khung ribose phosphate của DNA gây đứt chuỗi polinucleotid
Tạo các cầu nối đồng hóa trị giữa các base tương ứng từ hai mạch của DNA , làm
đứt đoạn DNA và gây ngắn chuỗi DNA.
Tác động lên phân tử DNA trong thời kỳ nhân đôi.
Tạo các chất tương tự base của DNA.

14


Tạo các chất gây ngưng nhân đôi DNA hay loại trừ các base của DNA, gây rối loạn
các phản ứng sinh lý sinh hóa….
Làm rối loạn chuỗi phản ứng sinh tổng hợp các base DNA ,enzyme..

Làm biến đổi enzym DNA polymerase
Ảnh hưởng phối hợp
Tác nhân gây ảnh hưởng lên hệ thống sửa chữa DNA, làm tăng dần số đột biến tự
nhiên. Bức xạ ion hóa gây tác động tổng hợp tạo các mảnh đứt DNA hoặc tạo sự khâu
mạch giữa hai chuỗi polynucleotide gần nhau và đối với vài trường hợp có thể gây sắp
xếp lại trật tự trên nhiễm sắc thể ( Vũ Như Ngọc, 2005).
2.5.5. Nguồn bức xạ
Trong phổ của bức xạ điện, bức xạ Gamma được xếp vào vùng năng lượng cao
cùng với tia X. Năng lượng liên quan đến bức xạ Gamma (ví dụ: các tia Gamma phát
ra từ nguồn cobalt-60) là đủ lớn để phá vỡ liên kết nguyên tử và ion hóa các nguyên tử
nhưng không đủ lớn để ảnh hưởng đến cấu trúc hạt nhân nguyên tử ( không tạo thành
vật liệu phóng xạ ). Do đó bức xạ Gamma được dùng làm biến đổi tính chất hóa học
vật lý hoặc sinh học của các sản phẩm, vật liệu được chiếu xạ, các sản phẩm này
không trở thành vật liệu có tính chất phóng xạ.
Cobalt - 60 và Caesium-137 là phù hợp nhất cho các nguồn bức xạ Gamma để xử
lý bằng bức xạ bởi chúng có năng lượng tương đối cao và chu kỳ bán rã dài. Cobalt 60 là 5,27 năm và Caesium-137 là 30,1 năm. Tuy nhiên việc sử dụng Caesium-137 hạn
chế vì có tính độc lập ít thường được sử dụng trong chiếu xạ máu và khử trùng. Hiện
nay hầu hết các thiệt bị chiếu xạ công nghiệp đều sử dụng nguồn Cobalt-60.

15