Tài liệu ảnh hưởng của muối nacl tới sinh trưởng và hàm lượng proline của ngô ở giai đoạn cây con

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA SINH-KTNN ===o0o=== PHAN THỊ ÁNH TUYẾT ẢNH HƯỞNG CỦA MUỐI NACL TỚI SINH TRƯỞNG VÀ HÀM LƯỢNG PROLINE CỦA NGÔ Ở GIAI ĐOẠN CÂY CON KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật Người hướng dẫn khoa học PGS. TS NGUYỄN VĂN MÃ HÀ NỘI - 2016 LỜI CẢM ƠN Trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến PGS. TS Nguyễn Văn Mã đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình chỉ bảo và tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành khóa luận. Tôi chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, Ban chủ nhiệm khoa Sinh - KTNN, đã tạo mọi điều kiện cho tôi học tập và hoàn thành đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ Phòng thí nghiệm sinh lí thực vật, trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện trong suốt quá trình tôi thực hiện đề tài. Cuối cùng tôi xin cảm ơn những người thân và bạn bè đã động viên, tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt thời gian tôi học tập cũng như hoàn thành khóa luận. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 26 tháng 04 năm 2016 Sinh viên thực hiện Phan Thị Ánh Tuyết LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết quả nghiên cứu đề tài “Ảnh hưởng của muối NaCl tới sinh trưởng và hàm lượng Proline của ngô ở giai đoạn cây con” là kết quả nghiên cứu của riêng tôi do PGS. TS Nguyễn Văn Mã hướng dẫn và không trùng lặp với kết quả của tác giả khác. Hà Nội, ngày 26 tháng 04 năm 2016 Sinh viên thực hiện Phan Thị Ánh Tuyết MỤC LỤC MỞ ĐẦU......................................................................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài...........................................................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu...................................................................................................................2 3. Nhiệm vụ nghiên cứu..................................................................................................................2 4. Phạm vi nghiên cứu.....................................................................................................................2 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn...............................................................................................2 NỘI DUNG.................................................................................................................................................3 Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU.........................................................................................3 1.1. Giới thiệu về cây ngô..............................................................................................................3 1.1.1. Nguồn gốc phân loại của cây ngô..........................................................................3 1.1.2. Đặc điểm sinh học của cây ngô...............................................................................3 1.1.3. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và ở Việt Nam....................................4 1.2. Đất mặn và tác hại của đất mặn........................................................................................7 1.3. Proline và vai trò của proline đối với thực vật........................................................9 1.3.1. Cấu trúc phân tử proline..............................................................................................9 1.3.2. Vai trò đa năng của proline.....................................................................................10 1.4.Tình hình nghiên cứu ảnh hưởng của NaCl đến cây trồng trong và ngoài nước............................................................................................................................................11 1.4.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước........................................................................11 1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước.........................................................................11 Chương 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...........................13 2.1. Đối tượng nghiên cứu..........................................................................................................13 2.2. Phương pháp nghiên cứu...................................................................................................13 2.2.1. Địa điểm nghiên cứu....................................................................................................13 2.2.2. Vật liệu và dụng cụ thí nghiệm..............................................................................13 2.2.3. Môi trường nghiên cứu...............................................................................................13 2.2.4. Phương pháp bố trí thí nghiệm.............................................................................14 2.2.5 Phương pháp xác định các chỉ tiêu nghiên cứu............................................15 2.2.6. Phương pháp xử lý số liệu........................................................................................17 Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.............................................................................18 3.1. Ảnh hưởng của muối NaCl đến sinh trưởng cây ngô ở giai đoạn cây con....................................................................................................................................................18 3.1.1. Ảnh hưởng của muối NaCl đến chiều cao cây ngô ở giai đoạn cây con...............................................................................................................................................18 3.1.2. Ảnh hưởng của muối NaCl đến diện tích lá cây ngô...............................23 3.1.3. Ảnh hưởng của muối NaCl đến sự ra lá của cây ngô..............................25 3.1.3. Ảnh hưởng của muối NaCl đến tốc độ ra lá của cây ngô.....................27 3.2. Ảnh hưởng nồng độ muối NaCl đến hàm lượng proline trong lá ngô.. .28 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................................................32 TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................................................33 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Diện tích, năng suất, sản lượng ngô trên thế giớinăm 2004-2014....5 Bảng 1.2. Bảng diễn biến diện tích, năng suất, sản lượng ngôcủa Việt Nam năm 2005-2014 7 Bảng 3.1. Ảnh hưởng của muối NaCl đến chiều cao cây (đo 2 ngày/lần)......20 Bảng 3.2. Ảnh hưởng nồng độ muối NaCl đến diện tích lá ngô.....................24 Bảng 3.3: Ảnh hưởng NaCl đến sự ra lá của cây ngô..................................... 26 Bảng 3.4: Ảnh hưởng NaCl đến tốc độ ra lá ngô............................................27 Bảng 3.5: Ảnh hưởng nồng độ muối NaCl đến hàm lượng proline trong lá .. 29 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Các nước dẫn đầu về sản lượng bắp vụ mùa 2013-2014..................6 Hình 1.2. Cấu trúc phân tử proline..................................................................10 Hình 3.1. Cây ngô giống LVN-4 sau 5 ngày tuổi............................................18 Hình 3.2. Ảnh hưởng của muối NaCl đến chiều cao cây theo nồng độ..........22 Hình 3.3. Ảnh hưởng của muối NaCl đến chiều cao cây theo ngày...............22 Hình 3.4. Ngô giai đoạn 1 lá...........................................................................29 Hình 3.5. Ngô giai đoạn 3 lá.........................................................................................................27 Hình 3.6. Ngô giai đoạn 5 lá...........................................................................29 Hình 3.7: Ảnh hưởng nồng độ muối NaCl đến hàm lượng proline trong lá...31 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Cây ngô (Zea mays L.) là loại cây lương thực quan trọng trên thế giới bên cạnh lúa mì và lúa gạo. Hạt ngô không những cung cấp chất dinh dưỡng cho con người mà còn làm thức ăn chăn nuôi. Ngô được sử dụng làm chất tinh trong thức ăn tổng hợp của gia súc, làm thức ăn xanh và ủ chua lý tưởng cho đại gia súc đặc biệt là bò sữa. Ngô còn được dùng trong ngành công nghiệp lương thực – thực phẩm và công nghiệp nhẹ [9]. Tuy nhiên, vấn đề sản xuất ngô hiện nay đang gặp nhiều khó khăn dẫn đến suy giảm về sản lượng và năng suất. Và một trong những nguyên nhân dẫn đến tình trạng đó là chất lượng đất canh tác bị biến đổi do nhiễm mặn. Hiện nay, ở Việt Nam có khoảng trên 1 triệu ha đất mặn, tập trung chủ yếu ở hai khu vực: đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long. Ngoài ra còn một ít đất mặn kiềm phân bố ở Ninh thuận và Bình Thuận [5]. Đất bị nhiễm mặn đang ngày càng ảnh hưởng xấu đến hàng ngàn ha nông nghiệp và là mối đe dọa lớn đối với sản xuất nghành nông nghiệp trong nước. Theo một số tác giả, trong các giai đoạn sinh trưởng của cây thì sinh trưởng ở giai đoạn cây con rất nhạy cảm với nồng độ mặn trong môi trường. Sự sinh trưởng của cây trong điều kiện đất bị nhiễm mặn sẽ tác động đến các thông số như: diện tích lá, mật độ lỗ khí giảm, sự đóng mở lỗ khí bị ảnh hưởng, protein tan, giảm hàm lượng nước tương đối và đặc biệt hàm lượng proline tăng lên nhiều lần. Proline là một loại axit amin có hiệu lực sinh học đa năng trong điều kiện stress môi trường. Khi cây gặp hạn, mặn, nhiệt độ thấp và các tác nhân khác gây giảm thế nước của dịch bào thì hàm lượng proline tăng lên nhiều lần, có thể tới hàng chục, hàng trăm lần. Ở Việt Nam, đã có một số công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của NaCl trên các đối tượng như đậu xanh, đậu tương, cây quách [2], [3]. Công trình 1 nghiên cứu về ảnh hưởng NaCl đến sinh trưởng và các chỉ tiêu hóa sinh trong cây ngô cũng đã được tiến hành [7], [8], tuy nhiên số công trình nghiên cứu còn ít, nên tôi quyết định nghiên cứu đề tài “Ảnh hưởng của muối NaCl tới sinh trưởng và hàm lượng proline của ngô ở giai đoạn cây con”. 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hưởng của muối NaCl tới sinh trưởng và hàm lượng proline của ngô ở giai đoạn cây con. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hưởng của các nồng độ muối NaCl đến: - Sự sinh trưởng của cây ngô: chiều cao cây, diện tích lá, tốc độ ra lá. - Hàm lượng proline trong lá ở giai đoạn: 1 lá, 3 lá, 5 lá. 4. Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu ảnh hưởng của NaCl tới giống ngô LVN-4 ở giai đoạn cây con 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Bổ sung tư liệu về tác động của muối NaCl tới cây ngô ở giai đoạn cây con. 2 NỘI DUNG Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Giới thiệu về cây ngô 1.1.1. Nguồn gốc phân loại của cây ngô Cây ngô (Zea mays L.) là cây nông nghiệp một lá mầm thuộc chi Zea, họ hoà thảo (Poaceae), có bộ nhiễm sắc thể (2n = 20). Cây ngô có nguồn gốc từ Trung mỹ (Mexico) và được trồng phổ biến nhiều nơi trên thế giới trong đó có Việt Nam. Ở Việt Nam cây ngô được trồng ở nhiều nơi với diện tích lớn [9]. 1.1.2. Đặc điểm sinh học của cây ngô 1.1.2.1. Đặc điểm cấu tạo tạo của cây ngô Rễ ngô là hệ rễ chùm đặc trưng cho bộ rễ của các cây họ hòa thảo, độ sâu và sự mở rộng của bộ rễ thấp, phụ thuộc vào độ phì nhiêu và độ ẩm của đất. Ngô có ba loại rễ chính: rễ mầm, rễ đốt và rễ chân kiềng. Thân cây ngô có các khớp nối (các mấu hay mắt) cách nhau khoảng 2030 cm. Ngô có hình thái phát triển khác biệt, các lá hình mũi mác rộng bản, dài 50-100 cm và rộng 5-10 cm, thân cây thẳng, thông thường cao 2-3 m với nhiều mấu, có các lá hình thành từ các mấu với các bẹ chẵn, bên dưới các lá là các bắp ôm sát thân cây. Khi còn non mỗi ngày dài ra khoảng 3 cm. Từ các đốt thân ở phía dưới có sinh ra một số rễ. Bông cờ (hoa đực) nằm ở đỉnh cây, xếp theo chùm gồm một trục chính và nhiều nhánh. Hoa đực mọc thành bông nhỏ gọi là bông chét. Mỗi râu ngô đều có thể được thụ phấn để tạo ra các hạt ngô trên bắp. Bắp ngô là các cụm hoa cái hình bông, phát sinh từ chồi nách các lá, song chỉ 1-3 chồi khoảng giữa thân mới tạo thành bắp. Bắp có cuống gồm nhiều đốt ngắn mỗi đốt trên cuống có một lá bi bao bọc. Râu ngô là các núm 3 nhụy thuôn dài trông giống như một búi tóc, ban đầu có màu xanh lục và sau đó chuyển dần sang màu hung đỏ hay hung vàng. Trên râu có nhiều lông tơ và chất tiết làm cho hạt phấn bám vào và dễ nảy mầm. Hạt ngô thuộc loại quả dính gồm 5 phần chính: vỏ hạt, lớp aloron, phôi, nội nhũ và chân hạt. Trong đó nội nhũ là phần chính của hạt chứa các tế bào dự trữ chất dinh dưỡng [4]. 1.1.2.2. Đặc điểm sinh trưởng của ngô Thời gian sinh trưởng của cây ngô dài, ngắn khác nhau phụ thuộc vào giống và điều kiện ngoại cảnh. Trung bình thời gian sinh trưởng từ khi gieo đến khi được thu hoạch là 90-160 ngày. Có nhiều ý kiến về thời gian sinh trưởng phát triển của cây ngô, song có thể chia thành các thời kỳ sau: thời kỳ nảy mầm, thời kỳ 3-6 lá, thời kỳ 8-10 lá, thời kỳ xoáy nõn, thời kỳ nở hoa và thời kỳ chín. Sự phát triển của cây ngô chia làm 2 giai đoạn: giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng và giai đoạn sinh trưởng sinh thực. Ngô là loại thực vật cần thời gian ban đêm dài và nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển là trên 100 C. Ngôchịu lạnh kém nên trong khu vực ôn đới người ta trồng ngô vào mùa xuân. Ngô là cây có vai trò quan trọng trong sản xuất nông nghiệp. Hạt ngô có giá trị dinh dưỡng cao, nhiều gluxit và protein, chứa khoảng 10,6% protein, 69% gluxit chủ yếu là tinh bột, 4% - 5% lipit, chứa vitamin B1. Bên cạnh đó các sản phẩm từ cây ngô còn là nguyên liệu cho thức ăn trong chăn nuôi [3], [4]. 1.1.3. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và ở Việt Nam 1.1.3.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới Ngô (Zea may L.) cùng với lúa gạo (Oryza sativa L.) và lúa mì (Triticum sp.) chiếm khoảng 87% sản lượng toàn lương thực toàn thế giới. Ngành sản 4 xuất ngô trên thế giới có xu thế tăng qua các năm từ niên vụ 2001-02 đến niên vụ 2013-14. Diện tích từ 173,3 triệu ha trong niên vụ 2001-02 tăng lên 177,4 triệu ha trong niên vụ 2013-14, tăng 29% trong vòng 13 niên vụ. Năng xuất cũng tăng 26% trong giai đoạn 2001-13. Sản lượng ngô thế giới tăng 63%, bình quân 4,2%/ năm Ngô được trồng khắp nơi trên thế giới, trong đó Hoa kỳ là nước dẫn đầu về sản lượng ngô, đạt trên 353 triệu tấn trong niên vụ 2013-14, kế đến là Trung Quốc đạt trên 217 triệu tấn. Thứ ba là Braxin với sản lượng là 80,5 triệu tấn. Ở khu vực Đông Nam Á quốc gia dẫn đầu về sản lượng là Indonexia. Bảng 1.1. Diện tích, năng suất, sản lượng ngô trên thế giới năm 2004-2014 Năm Diện tích (triệu ha) Năng suất (tấn/ha) Sản lượng (triệu tấn) 2004-2005 145 4,9 717 2005-2006 145 4,8 700 2006-2007 150 4,8 716 2007-2008 160 5 795 2008-2009 159 5 800 2009-2010 159 5,2 825 2010-2011 164 5,1 834 2011-2012 171 5,2 886 2012-2013 176 4,9 863 2013-2014 177 5,5 967 (Nguồn: htpp:// KPMG India Private Limited, India Maize Summit, 2014, USDA.)[20] 5 Hình 1.1. Các nước dẫn đầu về sản lượng bắp vụ mùa 2013-2014[20]. Tuy nhiên, hiện nay việc phát triển ngô trên thế giới đang gặp nhiều khó khăn do biến đổi khí hậu, trái đất nóng lên làm thay đổi các vùng đất trồng trọt. Đất đai bị hạn hán, nhiễm chua phèn, nhiễm mặn, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất nông nghiệp nói chung và sản xuất ngô nói riêng. Thực tế, hầu hết ngô được trồng trên các vùng đất khó khăn (không chủ động nước tưới, chua phèn…). Do vậy các nhà khoa học trên thế giới đã tập trung nghiên cứu chọn tạo các giống mới và các biện pháp kỹ thuật nhằm tăng cường sản xuất ngô trên các vùng đất khó khăn. 1.1.3.2. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam Trong vòng 4 năm gần đây, Việt Nam đã nhập siêu lượng ngô tăng liên tục từ 1,6 triệu tấn (năm 2011) lên đến 2,26 triệu tấn (năm 2013) và đến 15/11/2014 đã nhập 3,875 triệu tấn, kim ngạch xuất khẩu từ 326,3 triệu đô la (năm 2011) và 1.002,1 triệu đô la (năm 2014) (AGROINFO, 2014; Tổng cục Hải quan, 2014) để đáp ứng nhu cầu chế biến thức ăn chăn nuôi (6,4-7 triệu tấn/năm, chiếm 90%) (MARD, 2014) vì lượng cung ngô từ sản xuất nội địa không đáp ứng đủ (4,8-5,2 triệu tấn/năm). Tuy vậy, theo Tổng cục thống kê hiện nay, diện tích, năng suất, sản lượng ngô của Việt Nam đã có sự tăng trưởng tích cực (bảng 1.2). 6 Bảng 1.2. Bảng diễn biến diện tích, năng suất, sản lượng ngô của Việt Nam năm 2005-2014 Chỉ tiêu Diện tích (1000 ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (1000 tấn) 2005 1052,6 36,0 3787,1 2006 1033,1 37,3 3854,6 2007 1096,1 39,3 4303,2 2008 1140,2 40,1 4573,1 2009 1089,2 40,1 4371,7 2010 1125,7 41,1 4625,7 2011 1121,3 43,1 4835,6 2012 1156,6 43,0 4973,6 2013 1172,5 44,3 5193,5 2014 1200,0 47,0 5650,0 (Nguồn: htpp:// faostat.fao.org)[19]. 1.2. Đất mặn và tác hại của đất mặn Đất mặn là đất chứa một lượng muối hòa tan trong nước ở vùng rễ cây làm thiệt hại đến sinh trưởng cây trồng. Mức độ gây hại tùy thuộc vào từng loại cây trồng, giống cây, thời gian sinh trưởng của cây, các yếu tố môi trường đi kèm [1]. Đất mặn là một trong những yếu tố chính cản trở sự phát triển của thực vật, dựa theo nguồn gốc phát sinh đất mặn bao gồm: đất mặn ven biển hoặc đất vùng cửa sông do nước biển xâm nhập vào mùa khô và mặn bên trong đất do hiện tượng mao dẫn từ tầng dưới lên phổ biến ở các vùng xa mạc và cận xa mạc [4]. Hiện nay, đã có khoảng gần 10% bề mặt hành tinh đã phủ đất mặn. Phần lớn nhiễm mặn xảy ra ở vùng khô hạn, đặc biệt là ở 75 nước, trong đó nhiều nhất là: Úc, Trung Quốc, Ấn Độ, Irắc, Mexico, Pakistan, Mỹ, Thổ Nhĩ Kỳ. 7