ảnh hƣởng của natri silicate lên tính chống chịu nhôm ở giống lúa om4900

  • Số trang: 74 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 19 |
  • Lượt tải: 0
minhtuan

Đã đăng 15929 tài liệu

Mô tả:

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG NGUYỄN THANH HẢI ẢNH HƢỞNG CỦA NATRI SILICATE LÊN TÍNH CHỐNG CHỊU NHÔM Ở GIỐNG LÚA OM4900 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Cần Thơ, 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƢ NGÀNH TRỒNG TRỌT ẢNH HƢỞNG CỦA NATRI SILICATE LÊN TÍNH CHỐNG CHỊU NHÔM Ở GIỐNG LÚA OM4900 Giáo viên hướng dẫn: TS. PHẠM PHƢỚC NHẪN Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THANH HẢI MSSV: 3077150 LỚP: TT0711A1 Cần Thơ, 2011 TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN SINH LÝ - SINH HÓA Chứng nhận đã chấp thuận luận văn với đề tài: “ẢNH HƢỞNG CỦA NATRI SILICATE LÊN TÍNH CHỐNG CHỊU NHÔM Ở GIỐNG LÚA OM4900” Do sinh viên NGUYỄN THANH HẢI thực hiện và đề nạp Kính trình hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp xem xét. Cần Thơ, ngày ….. tháng ..... năm 2010 Cán bộ hƣớng dẫn TS. Phạm Phƣớc Nhẫn i TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN SINH LÝ-SINH HÓA Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp đã chấp thuận luận văn với đề tài: “ẢNH HƢỞNG CỦA NATRI SILICATE LÊN TÍNH CHỐNG CHỊU NHÔM Ở GIỐNG LÚA OM4900” Do sinh viên: NGUYỄN THANH HẢI thực hiện và bảo vệ trƣớc hội đồng ngày….. tháng….. năm 2010. Luận văn đã đƣợc hội đồng chấp thuận và đánh giá ở mức: ............................. Ý kiến hội đồng: .............................................................................................. ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... Cần Thơ, ngày …… tháng …… năm 2011 Chủ tịch hội dồng DUYỆT KHOA Trƣởng khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng ii LÝ LỊCH CÁ NHÂN Họ tên sinh viên: NGUYỄN THANH HẢI Năm sinh: 25/12/1989 Nơi sinh: xã Nhơn Mỹ, huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang Họ tên cha: NGUYỄN VĂN HẢI Họ tên mẹ: LÊ THỊ DỨT Tốt nghiệp Trung Học Phổ Thông năm 2007 tại trƣờng THPT Nguyễn Bỉnh Khiêm, huyện Châu Thành, tỉnh An Giang. Năm 2007-2011, học tại khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng, trƣờng Đại Học Cần Thơ, ngành Trồng Trọt, khóa 33. iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ luận văn nào trƣớc đây. Tác giả luận văn (ký tên) Nguyễn Thanh Hải iv LỜI CẢM TẠ Kính dâng Ba Mẹ, Ba Mẹ đã dành cả cuộc đời vất vả vì tƣơng lai chúng con. Cám ơn những ngƣời thân đã động viên và giúp đỡ con trong suốt thời gian qua. Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Phạm Phƣớc Nhẫn, thầy đã luôn tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ và động viên em trong suốt thời gian thực hiện và hoàn thành đề tài tốt nghiệp. Chân thành cảm tạ thầy cố vấn học tập Nguyễn Thành Hối, cùng toàn thể quý thầy cô Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng vì những kiến thức quý báu mà quý thầy cô đã truyền dạy trong suốt quá trình học tập tại trƣờng. Đây sẽ là hành trang vững chắc giúp em bƣớc vào áp dụng thực tế. Chân thành cảm ơn các anh Nuyễn Trọng Cần, Huỳnh Văn Trung và Nguyễn Hùng Binh. Các anh đã giúp đỡ và động viên em trong quá trình thực hiện đề tài. Xin gửi lời cảm ơn đến các anh chị, các bạn cùng làm luận văn tại Bộ môn Sinh Lý – Sinh Hóa và các bạn lớp Trồng Trọt khóa 33 đã đóng góp, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài tốt nghiệp. v MỤC LỤC Trang Lý lịch cá nhân ........................................................................................... Lời cam đoan ............................................................................................. Lời cảm tạ .................................................................................................. Mục lục ...................................................................................................... Danh sách bảng .......................................................................................... Danh sách hình ........................................................................................... Tóm lƣợc.................................................................................................... MỞ ĐẦU ................................................................................................... Chƣơng 1: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU...................................................... 1.1 Tổng quan về cây lúa ........................................................................... 1.1.1 Nguồn gốc.................................................................................. 1.1.2 Các giai đoạn sinh trƣởng của cây lúa ........................................ 1.1.2.1 Giai đoạn tăng trƣởng........................................................ 1.1.2.2 Giai đoạn sinh sản ............................................................. 1.1.2.3 Giai đoạn chín ................................................................... 1.1.3 Hình thể học cây lúa ................................................................... 1.1.3.1 Rễ lúa ................................................................................ 1.1.3.2 Thân lúa ............................................................................ 1.1.3.3 Lá lúa ................................................................................ 1.1.3.4 Bông lúa ............................................................................ 1.1.4 Mầm lúa và mạ non .................................................................... 1.1.5 Quang hợp của cây lúa ............................................................... 1.1.5.1 Ánh sáng và Chlorophyll ................................................... 1.1.5.2 Carotenoid ........................................................................ 1.1.5.3 Tóm lƣợc sự quang hợp..................................................... 1.1.5.4 Những đặc tính về sự quang hợp của cây lúa ..................... 1.1.6 Dinh dƣỡng khoáng của cây lúa ................................................. 1.2 Giới thiệu sơ lƣợc về đất phèn ............................................................. 1.3 Giới thiệu về độc chất nhôm ................................................................ 1.3.1 Nguồn gốc và vai trò của nhôm ................................................. 1.3.2 Cơ chế gây độc của nhôm đối với thực vật ................................ 1.3.3 Cơ chế chống chịu nhôm của thực vật ....................................... 1.4 Nguồn gốc và vai trò của Silic đối với cây trồng.................................. vi iii iv v vi ix x xi 1 2 2 2 2 2 2 3 3 3 4 4 4 5 5 5 6 7 8 8 9 10 10 11 12 13 1.4.1 Nguồn gốc ................................................................................. 13 1.4.2 Vai trò của Silic đối với cây trồng ............................................. 13 Chƣơng 2: PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..... 16 2.1 Mục tiêu đề tài..................................................................................... 16 2.2 Phƣơng tiện ......................................................................................... 16 2.2.1 Giống lúa................................................................................... 16 2.2.2 Hóa chất .................................................................................... 16 2.2.3 Dụng cụ thí nghiệm ................................................................... 17 2.2.4 Các chỉ tiêu theo dõi .................................................................. 18 2.3 Phƣơng pháp ....................................................................................... 18 2.3.1 Bố trí thí nghiệm ....................................................................... 18 2.3.2 Quy trình phân tích Chlorophyll ................................................ 19 2.3.3 Quy trình phân tích hàm lƣợng đƣờng tổng số ........................... 20 2.3.4 Quy trình phân tích hàm lƣợng silic trong vỏ trấu ...................... 21 2.3.5 Xử lý số liệu .............................................................................. 23 Chƣơng 3: KẾT QUẢ THẢO LUẬN .................................................... 24 3.1 Ảnh hƣởng của nồng độ nhôm lên giống lúa OM4900 ......................... 24 3.1.1 Ảnh hƣởng của nồng độ nhôm lên chiều cao cây ....................... 24 3.1.2 Ảnh hƣởng của nồng độ nhôm lên chiều dài rễ .......................... 25 3.1.3 Ảnh hƣởng của nồng độ nhôm lên trọng lƣợng khô ................... 26 3.1.4 Ảnh hƣởng của nồng độ nhôm đến hàm lƣợng Chlorophyll & Carotenoid ................................................................................ 27 3.1.5 Ảnh hƣởng của nồng độ nhôm đến hàm lƣợng đƣờng tổng số ... 28 3.1.6 Ảnh hƣởng của nồng độ nhôm đến phần trăm hàm lƣợng silic trong vỏ trấu ...................................................................................... 29 3.2 Ảnh hƣởng của nồng độ nhôm 200µM lên năm giống lúa.................... 30 3.2.1 Ảnh hƣởng của nồng độ nhôm 200µM lên chiều cao cây của 5 giống lúa .................................................................................. 30 3.2.2 Ảnh hƣởng của nồng độ nhôm 200µM lên chiều dài rễ của 5 giống lúa ............................................................................................ 31 3.2.3 Ảnh hƣởng của nồng độ nhôm 200µM lên trọng lƣợng khô của 5 giống lúa .................................................................................. 33 3.2.4 Ảnh hƣởng của nồng độ nhôm 200µM đến hàm lƣợng Chlorophyll & Carotenoid của 5 giống lúa ................................................... 34 3.2.5 Ảnh hƣởng của nồng độ nhôm 200µM đến hàm lƣợng đƣờng tổng số ............................................................................................. 36 3.2.6 Ảnh hƣởng của nồng độ nhôm 200µM đến phần trăm hàm lƣợng silic trong vỏ trấu của 5 giống lúa ............................................. 37 vii 3.3 Ảnh hƣởng của Natri Silicate lên tính chống chịu nhôm của giống lúa OM4900 .............................................................................................. 38 3.3.1 Ảnh hƣởng của Natri Silicate lên chiều cao cây của giống lúa OM4900 ................................................................................... 38 3.3.2 Ảnh hƣởng của Natri Silicate lên chiều dài rễ của giống lúa OM4900 ................................................................................... 39 3.3.3 Ảnh hƣởng của Natri Silicate đến trọng lƣợng khô của giống lúa OM4900 ................................................................................... 41 3.3.4 Ảnh hƣởng của Natri Silicate đến hàm lƣợng Chlorophyll & Carotenoid của giống lúa OM4900 ........................................... 42 3.3.5 Ảnh hƣởng của Natri Silicate đến hàm lƣợng đƣờng tổng số trong rễ và hạt của giống lúa OM4900 ............................................... 44 3.3.6 Ảnh hƣởng của Natri Silicate đến phần trăm hàm lƣợng silic trong vỏ trấu của giống lúa OM4900 ................................................. 45 Chƣơng 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................... 47 4.1 Kết luận ............................................................................................... 47 4.2 Đề nghị ................................................................................................ 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................ 48 PHỤ LỤC viii DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1 2.2 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 Tên bảng Trang Các giống lúa sử dụng trong nghiên cứu 16 Trình tự pha dãy chuẩn phân tích hàm lƣợng silic trong vỏ trấu 21 Ảnh hƣởng của nồng độ nhôm lên chiều cao cây đối với giống lúa OM4900 theo thời gian 26 Ảnh hƣởng của nồng độ nhôm lên chiều dài rễ đối với giống lúa OM4900 27 Ảnh hƣởng của nồng độ nhôm đến hàm lƣợng tích lũy Chlorophyll & Carotenoid trong lá đối với giống lúa OM4900 28 Ảnh hƣởng của nồng độ nhôm đến hàm lƣợng đƣờng tổng số trong rễ và hạt đối với giông OM4900 29 Ảnh hƣởng của nồng độ nhôm đến hàm lƣợng silic trong vỏ trấu đối với giống OM4900 30 Chiều cao cây của 5 giống lúa dƣới tác động của nhôm ở nồng độ 200µM tại các thời điểm 31 Chiều dài rễ của 5 giống lúa dƣới tác động của nhôm ở nồng độ 200µM 33 Hàm lƣợng Chlorophyll & Carotenoid của 5 giống lúa dƣới tác động của nhôm ở nồng độ 200µM 35 Hàm lƣợng đƣờng tổng số trong rễ và hạt của 5 giống lúa dƣới tác động của nhôm ở nồng độ 200µM 36 Hàm lƣợng phần trăm silic trong vỏ trấu của 5 giống lúa dƣới tác động của nhôm ở nồng độ 200µM 37 Ảnh hƣởng của Natri Silicate lên chiều cao cây của giống lúa OM4900 khi bị nhiễm nhôm ở nồng độ 200µM 39 Ảnh hƣởng của Natri Silicate lên chiều dài rễ của giống lúa OM4900 khi bị nhiễm nhôm ở nồng độ 200µM 41 Ảnh hƣởng của Natri Silicate đến hàm lƣợng Chlorophyll & Carotenoid của giống lúa OM4900 khi bị nhiễm nhôm ở nồng độ 200µM 44 Ảnh hƣởng của Natri Silicate đến hàm lƣợng đƣờng tổng số trong rễ và hạt của giống lúa OM4900 khi bị nhiễm nhôm ở nồng độ 200µM 45 Ảnh hƣởng của Natri Silicate đến hàm lƣợng silic trong vỏ trấu của giống lúa OM4900 khi bị nhiễm nhôm ở nồng độ 200µM 46 ix DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1 1.2 1.3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 Tên hình Trang Ba loại rễ lúa 3 Sơ đồ một rễ non, cho thấy sự liên hệ giữa giải phẩu học và vùng hấp thu nƣớc với muối khoáng 4 Sự sinh trƣởng của mạ trong tối 5 Ảnh hƣởng của nồng độ nhôm đến sự gia tăng chiều cao cây và chiều dài rễ của giống lúa OM4900 25 Ảnh hƣởng của nồng độ nhôm lên trọng lƣợng khô của rễ và hạt của giống lúa OM4900 27 Ảnh hƣởng của nồng độ nhôm đến hàm lƣợng Chlorophyll & Carotenoid của giống lúa OM4900 27 Ảnh hƣởng của nồng độ nhôm 200µM đến sự gia tăng chiều cao cây và chiều dài rễ của 5 giống lúa 32 Ảnh hƣởng của nồng độ nhôm 200µM lên trọng lƣợng khô của 5 giống lúa 34 Ảnh hƣởng của nồng độ nhôm 200µM đến hàm lƣợng Chlorophyll & Carotenoid của 5 giống lúa 35 Ảnh hƣởng của Natri Silicate đến sự gia tăng chiều cao cây và chiều dài rễ của giống lúa OM4900 khi bị ngộ độc nhôm ở nồng độ 200µM 40 Ảnh hƣởng của Natri Silicate lên trọng lƣợng khô của giống OM4900 khi bị ngộ độc nhôm ở nồng độ 200µM 42 Ảnh hƣởng của Natri Silicate đến hàm lƣợng Chlorophyll & Carotenoid của giống lúa OM4900 khi bị ngộ độc nhôm ở nồng độ 200µM 43 x TÓM LƢỢC NGUYỄN THANH HẢI, 2011. Đề tài: “Ảnh hưởng của Natri Silicate lên tính chống chịu nhôm ở giống lúa OM4900”. Luận văn Tốt nghiệp Đại Học, Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng, Trƣờng Đại Học Cần Thơ. 49 trang. Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: Ts. Phạm Phƣớc Nhẫn. Đề tài “Ảnh hưởng của Natri Silicate lên tính chống chịu nhôm ở giống lúa OM4900” giai đoạn 8 ngày sau khi gieo được thực hiện trong điều kiện phòng thí nghiệm tại phòng thí nghiệm Sinh hóa, bộ môn Sinh lý – Sinh hóa, khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng trường Đại Học Cần Thơ. Đề tài thực hiện nhằm ba mục đích: Thứ nhất, tìm ra ảnh hưởng và cơ chế tác động của nhôm đến giống lúa OM4900 giai đoạn 8 ngày sau khi gieo. Thứ hai, tìm ra giống lúa kháng nhôm và mẫn cảm với độc chất nhôm từ năm giống lúa OM4900, OM4088, OM5464, OM7347 và OM2395 trong giai đoạn 8 ngày sau khi gieo. Thứ ba, khảo sát tác động của Natri Silicate đến giống lúa OM2395 trong điều kiện ngộ độc nhôm. Các kết quả theo dõi thực nghiệm và phân tích cho thấy: Sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa giai đoạn 8 ngày sau khi gieo bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi độc chất nhôm. Mức độ nghiêm trọng gia tăng khi nồng độ nhôm gia tăng từ 200µM đến 500µM. Biểu hiện điển hình nhất thể hiện tác động của nhôm là sự giảm mạnh của chiều dài rễ, chiều cao cây và trọng lượng khô của rễ và hạt. Trong điều kiện ngộ độc với nhôm, giống lúa OM2395 là giống tỏ ra kháng nhôm và giống OM4088 là giống tỏ ra mẫn cảm với nhôm trong giai đoạn 8 ngày sau khi gieo. Sau khi bổ sung silic dưới dạng Natri Silicate cho thấy, cây lúa trong giai đoạn 8 ngày sau khi gieo rất cần silic để làm hạn chế tính độc của nhôm nhưng ở hàm lượng thích hợp (100mg/L, Natri Silicate). Khi hàm lượng silic cao, silic dường như đã kết hợp với nhôm làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa giai đoạn 8 ngày sau khi gieo bằng những biểu hiện là làm suy giảm sự gia tăng chiều cao cây, chiều dài rễ và trọng lượng khô của rễ và hạt. Từ khóa: Đất phèn, nhôm, Silic, Natri Silicate. xi xii MỞ ĐẦU Hiện nay lúa gạo là nguồn lƣơng thực chủ yếu của hơn một nữa dân số thế giới. Tầm quan trọng của lúa gạo với vấn đề an ninh lƣơng thực quốc gia đã và đang tăng lên. Năm 1966, lúa gạo đƣợc tiêu thụ bởi 5,8 tỷ ngƣời ở 176 quốc gia trên thế giới, là lƣơng thực quan trọng bậc nhất của 2,89 tỷ ngƣời dân châu Á, 40 triệu ngƣời dân châu Phi, 1,3 triệu ngƣời dân châu Mỹ (Đỗ Đình Đài và ctv, 2005). Tại nhều quốc gia châu Á, nơi mà ngƣời dân sử dụng lúa làm lƣơng thực chính thì tầm quan trọng của cây lúa đối với vấn đề an ninh lƣơng thực và phát triển kinh tế - xã hội đã quá rõ ràng. Ở Viêt Nam, lúa gạo cũng là nguồn lƣơng thực quan trọng bậc nhất cho hơn 86 triệu dân. Gieo trồng lúa nƣớc là một nghề truyền thống lâu đời. Từ một nƣớc thiếu lƣơng thực do chiến tranh kéo dài và bùng nổ dân số, Việt Nam đã vƣơn lên trở thành nƣớc xuất khẩu lúa gạo đứng thứ 2 thế giới. Nhờ áp dụng khoa học công nghệ, thủy lợi… vào canh tác, sản xuất lúa gạo ở Việt Nam không chỉ đảm bảo vững chắc cho an ninh lƣơng thực quốc gia mà còn đảm bảo ổn định cho xuất khẩu hàng năm gần 4 triệu tấn gạo. Riêng ở Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL), với tổng diện tích gieo trồng lúa gần 3,9 triệu ha trong tổng số hơn 7,3 triệu ha diện tích gieo trồng lúa của cả nƣớc (chiếm 53,4%). ĐBSCL đã đóng góp hơn 18,2 triệu tấn lúa trong tổng số 36 triệu tấn lúa của cả nƣớc (chiếm 50,5%). Hơn 80% sản lƣợng gạo xuất khẩu hằng năm là từ ĐBSCL (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008). Nhƣ vậy, để đảm bảo đƣợc vị trí xuất khẩu lúa gạo của Việt Nam và đảm bảo an ninh lƣơng thực, ngoài việc áp dụng các biện pháp mới nhƣ luân canh, tăng vụ, … thì việc tìm ra giải pháp thích hợp để canh tác trên những vùng có điều kiện canh tác khó khăn nhƣ: nhiễm phèn, nhiễm mặn và khô hạn ngày càng đƣợc quan tâm. Việt Nam có hơn 2 triệu ha đất phèn, tập trung chủ yếu ở Đông Nam Bộ và ĐBSCL. Riêng ở ĐBSCL là hơn 1,6 triệu ha (chiếm hơn 86% diện tích đất phèn cả nƣớc) tập trung chủ yếu ở Đồng Tháp Mƣời, Tứ giác Long Xuyên và bán đảo Cà Mau. Đất phèn là một trong những loại đất acid có độ pH thấp (2,5 - 3,5). Trong điều kiện nhƣ vậy nhôm trong các phức hợp khoáng có thể hòa tan đến ngƣỡng gây độc cho cây trồng. Trƣớc những nhu cầu thiết thực của thực tiễn sản xuất nông nghiệp, việc nghiên cứu tìm ra tính chống chịu nhôm và biện pháp khắc phục là rất cần thiết. Nhằm mục đích trên, sự ra đời đề tài “Ảnh hưởng của Natri Silicate lên tính chống chịu nhôm ở giống lúa OM4900” nhằm khảo sát ảnh hƣởng của nhôm, tính chống chịu nhôm của các giống lúa và khả năng kích thích tính kháng nhôm của Silic ở cây lúa. 1 Chƣơng 1: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan về cây lúa (Oryza sativa L.) 1.1.1 Nguồn gốc Theo Nguyễn Ngọc Đệ (2008) thì về mặt phân loại thực vật, cây lúa thuộc họ Gramineae, tộc Oryzeae, chi Oryza. Oryza có khoảng 20 loài phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới ẩm của Châu Phi, Nam và Đông Nam Châu Á, Nam Trung Quốc, Nam và Trung Mỹ và một phần ở Châu Úc. Trong đó, chỉ có 2 loài lúa trồng đó là lúa Châu Á (Oryza sativa L.) và lúa Châu Phi (Oryza glaberrima Steud), còn lại là lúa hoang hằng niên và đa niên. Cây lúa (Oryza sativa L.) có nguồn gốc Đông Nam Á. Ngày nay, nó đƣợc trồng ở Châu Á, Châu Phi, Châu Âu, Bắc Trung Nam Mỹ và Châu Đại Dƣơng. Đứng về mặt sản lƣợng cho thấy Châu Á không những là quê hƣơng của lúa mà còn là vùng trồng lúa chính của thế giới (Yoshida, 1981). 1.1.2 Các giai đoạn sinh trƣởng của cây lúa Theo Nguyễn Ngọc Đệ (2008), lúa là cây hằng niên có tổng số nhiễm sắc thể 2n = 24. Thời gian sinh trƣởng của cây lúa có thể kéo dài từ 3 - 6 tháng từ lúc nảy mầm cho đến khi chín. Tuy nhiên thời gian này còn phụ thuộc vào giống và điều kiện môi trƣờng. Có thể chia làm 3 giai đoạn chính: giai đoạn tăng trƣởng (sinh trƣởng dinh dƣỡng), giai đoạn sinh sản (sinh dục) và giai đoạn chín. 1.1.2.1 Giai đoạn tăng trƣởng Giai đoạn tăng trƣởng bắt đầu từ khi hạt nảy mầm đến khi cây lúa bắt đầu tƣợng khối sơ khởi của bông. Giai đoạn này cây phát triển về thân lá, chiều cao tăng dần và ra nhiều chồi mới. Cây ra lá nhiều và kích thƣớc lá ngày càng lớn giúp cây lúa nhận nhiều ánh sáng để quang hợp, hấp thu dinh dƣỡng, gia tăng chiều cao, nở chồi và chuẩn bị cho các giai đoạn sau. Đối với giống lúa có thời gian sinh trƣởng 120 ngày thì 60 ngày đầu là giai đoạn tăng trƣởng (Yoshida, 1981). 1.1.2.2 Giai đoạn sinh sản Giai đoạn sinh sản biểu hiện bởi sự gia tăng chiều cao cây, giảm số chồi, xuất hiện lá cờ, ngậm đồng, trổ gié và trổ bông. Sự tƣợng khối sơ khởi của bông thƣờng vào khoảng 30 ngày trƣớc trổ gié (Yoshida, 1981). 2 Nguyễn Ngọc Đệ (2008) cho rằng giai đoạn sinh sản của cây lúa bắt đầu từ lúc phân hóa đòng đến khi lúa trổ bông. Giai đoạn này kéo dài khoảng 30 ngày. Lúc này chiều cao cây lúa gia tăng rõ rệt do sự vƣơn dài của 5 lóng trên cùng. Đòng lúa hình thành và phát triển qua nhiều giai đoạn, cuối cùng thoát ra khỏi bẹ của lá cờ. 1.1.2.3 Giai đoạn chín Giai đoạn chín đƣợc tính từ khi lúa trổ bông đến lúc thu hoạch. Giai đoạn chín với sự tăng dần của trọng lƣợng hạt. Giai đoạn chín có thể chia ra làm 4 giai đoạn đó là: giai đoạn chín sữa, giai đoạn chín sáp, giai đoạn chín vàng và giai đoạn chín hoàn toàn. Giai đoạn này các chất dự trữ trong thân lá và sản phẩm quang hợp đƣợc chuyển vào trong hạt. Kích thƣớc và trọng lƣợng hạt tăng dần làm đầy vỏ trấu. Thời kỳ đầu của giai đoạn này hạt chứa một dịch lỏng màu trắng đục nhƣ sữa sau đó hạt mất nƣớc, từ từ cô đặc lại, hạt gạo cứng dần, trấu chuyển sang màu vàng đặc thù của giống lúa (Yoshida, 1981). 1.1.3 Hình thể học cây lúa 1.1.3.1 Rễ lúa Cây lúa phát triển một rễ mầm, các rễ trung diệp và các rễ bất định (Hình 1.1). Tuổi rễ có thể nhận biết thành các nhóm khác nhau dựa trên sự hình thành rễ phụ. Rễ non không rễ phụ, thƣờng có màu trắng sữa. Tuổi càng lớn hầu hết các rễ gần gốc chuyển từ vàng sang nâu nhạt, nâu rồi nâu sậm. Tuy nhiên ngọn rễ đang sinh trƣởng thƣờng giữ màu trắng sữa (Yoshida, 1981). Hình 1.1 Ba loại rễ lúa (Hoshikawa, 1975) Sự hình thành lông hút ở rễ lúa bị ảnh hƣởng nhiều bởi môi trƣờng quanh rễ. Chẳng hạn điều kiện yếm khí ở đất cao giúp hình thành lông hút 3 (Kawata et al., 1964) (Yoshida, 1981 trích dẫn). Chóp rễ không thấm nƣớc và vùng hơi xa kể từ chóp rễ đến gần cuối rễ cũng thấm nƣớc ít do sự suberin hóa. Nƣớc và muối khoáng đi vào nhanh nhất ở giữa hai vùng ít thấm trên của rễ (Yoshida, 1981) (Hình 1.2). Hình 1.2 Sơ đồ một rễ non, cho thấy sự liên hệ giữa giải phẩu học và vùng hấp thu nƣớc với muối khoáng (Kramer (1949), Yoshida (1981) trích dẫn) 1.1.3.2 Thân lúa Thân lúa bao gồm những lóng và mắt nối tiếp nhau. Lóng là phần thân rỗng ở giữa hai mắt và thƣờng đƣợc bẹ lá ôm chặt. Thiết diện của lóng có hình tròn hay bầu dục với thành lóng dày hay mỏng và lóng dài hay ngắn tùy thuộc từng loại giống và điều kiện môi trƣờng, đặc biệt là nƣớc (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008). 1.1.3.3 Lá lúa Lúa là cây đơn tử diệp. Lá lúa mọc đối ở hai bên thân lúa, lá ra sau nằm về phía đối diện với lá trƣớc đó. Lá trên cùng (lá cuối cùng trƣớc khi trổ bông) còn gọi lá cờ hay lá đòng. Lá lúa gồm phiến lá, cổ lá và bẹ lá. Các giống lúa ngắn ngày thƣờng có tổng số lá biến thiên từ 12 – 16 lá (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008). 1.1.3.4 Bông lúa Bông lúa là cả một phát hoa bao gồm nhiều nhánh gié có mang hoa. Sau khi ra đủ số lá nhất định thì cây lúa sẽ trổ bông. Thời gian trổ bông dài hay ngắn tùy thuộc vào giống, điều kiện môi trƣờng và độ đồng đều của đồng ruộng. Thời gian trổ bông càng ngắn thì càng tránh đƣợc thiệt hại do tác động xấu của môi trƣờng nhƣ gió, mƣa, nhiệt độ thấp… 4 1.1.4 Mầm lúa và mạ non Khi hạt lúa nảy mầm thì rễ mầm xuất hiện trƣớc sau đó đến thân mầm. Thân mầm đƣợc bao bọc bởi diệp tiêu dài khoảng 1cm. Tiếp theo đó lá đầu tiên xuất hiện, lá thứ hai, lá thứ ba… Trong giai đoạn đầu, cây lúa ra lá nhanh, trung bình 3 - 4 ngày một lá. Từ lúc nảy mầm đến khi cây mạ đƣợc 3 - 4 lá (khoảng 10 - 12 ngày sau khi nảy mầm) cây lúa chỉ sử dụng chất dinh dƣỡng dự trữ trong hạt gạo (phôi nhủ) (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008). Theo Yoshida (1981) cây lúa non vẫn sử dụng chất dinh dƣỡng dự trữ trong phôi nhủ từ khi hạt nảy mầm đến khi ngọn lá thứ 4 nhú ra (Hình 1.3). Bóng tối gây ra sự dài bất thƣờng bất thƣờng của trung diệp (trục giữa mắt của diệp tiêu và gốc của rễ mầm), lá thứ nhất và lá thứ hai, lóng thứ nhất và lóng thứ hai. Hình 1.3 Sự sinh trƣởng của mạ trong tối (Hoshikawa, 1975). Dƣỡng chất dự trữ trong hạt giúp cho sự sinh trƣởng của mạ đến lá thứ ba. 1.1.5 Quang hợp của cây lúa 1.1.5.1 Ánh sáng và Chlorophyll Ánh sáng chỉ bao gồm một phần nhỏ của quang phổ bức xạ điện từ. Mỗi loại bức xạ đƣợc đăc trƣng bởi bƣớc sóng và sức chứa năng lƣợng. Hai đặc trƣng này có tƣơng quang nghịch với nhau: bƣớc sóng càng dài sức chứa năng lƣợng càng nhỏ. Trong phạm vi một dải hẹp mà mắt ngƣời nhìn thấy đƣợc các sóng ánh sáng ngắn nhất gây cảm giác màu tím và dài nhất - màu đỏ. Khả năng của tế bào quang hợp sử dụng ánh sáng với loại bƣớc sóng nào là phụ thuộc vào sự có mặt của sắc tố quang hợp. Trong số các sắc tố quang hợp này quan trọng nhất là Chlorophyll (Mai Xuân Lƣơng, 2001). 5 Chlorophyll (diệp lục tố) hiện diện trên màng thylakoids của thực vật bậc cao chủ yếu gồm có hai loại: chlorophyll a (lục-lam) và chlorophyll b (lụcvàng). Tất cả diệp lục tố đƣợc chứa đựng trong hệ thống màng này là vị trí của các phản ứng ánh sáng của sự quang hợp. Khi các phân tử hấp thụ hay phát xạ ánh sáng chúng thay đổi trạng thái điện tử của chúng. Chlorophyll hiện ra màu lục vì nó hấp thu ánh sáng ở phần đỏ và lam của quang phổ. Do đó chỉ có phần ánh sáng giàu bƣớc sóng xanh lục đƣợc phản chiếu vào mắt ta. Chlorophyll hấp thu mạnh mẽ các độ dài sóng tím-lam và cam-đỏ. Chlorophyll ở năng lƣợng thấp nhất của nó, hay trạng thái nền hấp thụ photon và tạo ra sự chuyển tiếp đến một mức năng lƣợng cao hơn, hay trạng thái kích thích. Sự phân bố các điện tử trong phân tử bị kích thích hơi khác với sự phân bố trong phân tử ở trạng thái nền. Sự hấp thụ ánh sáng màu lam kích thích Chlorophyll đến một trạng thái năng lƣợng cao hơn sự hấp thụ của ánh sáng màu đỏ (Lê Văn Hòa và Nguyễn Bảo Toàn, 2004). Ở trạng thái kích thích cao hơn, Chlorophyll cực kỳ ổn định, loại bỏ rất nhanh một phần năng lƣợng của nó vào môi trƣờng xung quanh dƣới dạng nhiệt và đi vào trạng thái kích thích thấp nhất, nơi mà nó có thể ổn định tối đa trong nhiều nano-giây (10-9 s). Vì tính không ổn định cố hữu này của trạng thái kích thích nên bất kỳ quá trình nào thì khả năng bắt giữ năng lƣợng của nó phải cực nhanh. Ở trạng thái kích thích thấp nhất, Chlorophyll bị kích thích có thể có nhiều con đƣờng để truất phế năng lƣợng sẵn có của nó. Thứ nhất nó có thể tái phát xạ photon và do đó trở lại trạng thái nền của nó - một quá trình gọi là sự phát huỳnh quang. Thứ hai, Chlorophyll bị kích thích có thể trở về trạng thái nền bằng cách biến đổi trực tiếp năng lƣợng kích thích của nó thành nhiệt, mà không phát xạ photon. Thứ ba, khử hoạt hóa Chlorophyll bị kích thích là sự truyền năng lƣợng, trong đó một Chlorophyll bị kích thích truyền năng lƣợng của nó đến một phần tử khác. Thứ tƣ là quang hóa học, trong đó năng lƣợng của trạng thái kích thích làm cho các phản ứng hóa học xảy ra (Lê Văn Hòa và Nguyễn Bảo Toàn, 2004). 1.1.5.2 Carotenoid Trong tế bào quang hợp các Carotenoid khác nhau đóng vai trò hấp thụ ánh sáng bổ sung cho Chlorophyll. Đồng thời, do đặc điểm hấp thu các tia giàu năng lƣợng hơn các tia màu đỏ vốn đƣợc Chlorophyll hấp thụ mạnh nhất, nên chúng còn có chức năng bảo vệ Chlorophyll và các cấu trúc khác của tế bào khỏi bị thiêu đốt bởi ánh sáng mặt trời. Các Carotenoid chứa oxy (còn gọi 6
- Xem thêm -