1
MỞ ĐẦU
1. Lí do chon đề tài
Cây Đậu tương có tên khoa học là GLYCINE MAX (L.) Merr., thuộc họ Đậu
(FABACEAE), một loại cây trồng rất đa dạng, có nguồn gốc từ Mãn Châu (Trung
Quốc) [1], [6], [19]. Trong hạt đậu tương hàm lượng protein chiếm 40%, là
nguồn protein thực vật vô cùng quan trọng; hàm lượng lipit 12 - 25%, hàm
lượng gluxit 10 - 15%; các muối khoáng Ca, Mg, Fe, p, K, Na, S; các loại
vitamin A, B, D, E, F; các enzim, sáp, nhựa. Trong đậu tương có đủ các loại axit
amin cơ bản: xistin, metionin, lizin, tryptophan, valin .. .[1], [14].
Trong những năm gần đây nhờ chính sách mở cửa của nền kinh tế,
những tiến bộ khoa học kỹ thuật trong trồng trọt, lai tạo giống mới nhằm làm
tăng năng suất và chất lượng của cây trồng. Ở Việt Nam năng suất cao nhất ở
đồng bằng sông Cửu Long là 2,07 tấn/ha, ở đồng bằng sông Hồng là 1,5 tấn/ha
[22], Sự gia tăng về năng suất là do việc cải tạo đồng ruộng áp dụng những
thành tựu của khoa học kỹ thuật vào thâm canh, tăng vụ... và đặc biệt quan
trọng là việc nghiên cứu, chọn và tạo giống mới đáp ứng phù hợp với yêu cầu
canh tác.
Thực vật nói chung và đậu tương nói riêng sống trong điều kiện thiếu
nước đều thể hiện khả năng chống lại hoặc hạn chế sự mất nước bằng những
biến đổi hình thái hoặc những phản ứng hóa sinh phù họp. Nghiên cứu tính
chống chịu của cây ưồng ở Việt Nam được trồng trên diện rộng ở các đối tượng
lúa, đậu tương, lạc, thuốc lá.. .ừong đó đậu tương là cây trồng được chú trọng
khá lớn về đặc điểm di truyền và tính chống chịu của cây trồng [12], [14],
[17],... Các kết quả nghiên cứu đã được ứng dụng trong sản xuất, chọn tạo được
nhiều giống đậu tương mới có năng suất cao, phẩm chất tốt phù họp với điều
kiện khí hậu và canh tác của Việt Nam.
2
Hiện nay diện tích đất mặn ở Việt Nam khoảng 971.356 ha (Đất Việt
Nam, 2000) [3], [8], [25], [26], [21], chiếm khoảng 3% diện tích tự nhiên của cả
nước, tập trung chủ yếu ở Đồng Bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) và đồng bằng
sông Hồng (ĐBSH). Ở nhiều tỉnh thuộc ĐBSCL, từ 1999 đến nay bị xâm nhập
mặn nặng. Ở Đà Nằng đầu năm 2001, do sông đổi dòng chảy làm cho nước mặn
xâm nhập sâu vào đất liền, gây mặn hóa nguồn nước sinh hoạt (độ mặn tăng 7
lần so với trước đây) [3], [25], [26], [21]. Diện tích đất nhiễm mặn ở Việt Nam
không quá lớn, song cứ tăng dần trong nhiều năm. Những nghiên cứu về tính
chịu mặn của thực vật nói chung và đậu tương nói riêng thì vẫn còn hạn chế. Vì
những lí do trên tôi nghiên cứu đề tài: “NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ NHIỄM
MẶN ĐẾN CÂY DẬU TƯƠNG”.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu ảnh hưởng của sự nhiễm mặn đến một số quá trình sinh lí,
sinh trưởng và phát triển của cây đậu tương.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
* GIAI ĐOẠN NẢY MẦM
Xác định tỉ lệ nảy mầm.
Xác định sự sinh trưởng mầm: chiều dài mầm, khối lượng tưoi của
mầm. Xác định hoạt độ enzim proteaza, lipaza của lá mầm.
* Giai đoạn sinh trưởng của cây
Xác định sự sinh trưởng của cây: chiều cao cây, số lá trên cây, tốc độ
ra lá.
Xác định chỉ tiêu quang họp: hàm lượng diệp lục, cường độ quang họp.
Xác định hàm lượng prolin của lá.
Xác định số hoa, số qủa trên cây, tỉ lệ đậu quả, khối lượng của hạưcây.
3
4. Đối tượng và phạm vỉ nghiên cứu
4.1.
Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là cây đậu tương giống DT 2008 do Viện Di
truyền Nông nghiệp Việt Nam cung cấp.
4.2.
Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu sự sinh trưởng, phát triển theo các chỉ tiêu trên của đậu
tương ừong điều kiện gây mặn cho đất trồng.
5. Ý nghĩa lí luận và thực tiễn
Bổ sung tài liệu về ảnh hưởng mặn tới cây ừồng.
Thấy rõ ảnh hưởng của nhiễm mặn tới đậu tương để có định hướng gieo
trồng, bảo vệ môi trường, đưa năng suất cây trồng trong vùng đất mặn lên cao
hơn nữa để đáp ứng được những yêu cầu mong mỏi của nền sản xuất mới.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1.
Đặc điểm sinh trưởng của cây đậu tưoTig
Đậu tương là loại cây công nghiệp ngắn ngày điển hình, chúng rất nhạy
cảm với ánh sáng, nhiệt độ và độ ẩm. Nhiệt độ thích hợp cho sự sinh trưởng và
phát triển là 20 - 30°c, độ ẩm không khí 81 - 85%. Đậu tương có bộ rễ đặc biệt
có khả năng hình thành các nốt sần vói sự xâm nhập của vi khuẩn RHIZOBIUM có
khả năng cố định nitơ từ không khí [12].
Trong quá trình nảy mầm ở hạt diễn ra nhiều biến đổi sinh lí, sinh hóa với
tốc độ cao để chuẩn bị cho sự hình thành một cây non mới. Đậu tương thuộc cây
hai lá mầm nên sự nảy mầm của chúng cũng gồm các pha như sự nảy mầm của
cây hai lá mầm. PHA TRƯƠNG HẠT: khi bắt đầu nảy mầm hạt hút nước rất mạnh
làm trương hạt. PHA HÌNH THÀNH VÀ HOẠT HÓA ENZỈM\ PHA TÍCH LŨY CHẤT DINH
DƯỠNG:
ngay trong những phút ngâm trong nước đầu tiên độ hấp thụ oxi của hạt
tăng lên, đặc biệt chu trình HEXOZOMONOPHOTPHAT tăng lên nhiều lần do vậy
lượng ATP tích lũy nhiều. PHA ĐỘNG VIÊN CÁC CHẤT DỰ TRỮ VÀ XÂY DỰNG CÁC
CHẤT HỮU CƠ ĐẶC BIỆT CHO CƠ THỂ Ở GIAI ĐOẠN NẢY MẦM:
các chất dinh dưỡng
trong hạt thuộc 3 nhóm chất hữu cơ là: gluxit, protein, lipit. Trong quá trình này
enzim a - amilaza tác động vào liên kết 1,4 - glucozit phân giải tinh bột trong các
dextrin tham gia vào quá trình hô hấp ở các dạng sacacrozo tích lũy ở các tế bào
trụ phôi. Protein được phân giải bởi enzim proteaza thành các amit. Phần lớn các
axit amin tạo thành dùng để tổng hợp các phân tử protein đặc trưng cho cơ thể
[12].
THÂN CÂY đậu tương tương đối phẳng gồm nhiều lóng, có hình tròn, trên
thân có nhiều lông nhỏ. Thân khi còn non có màu xanh hoặc màu tím khi về già
chuyển sang màu nâu nhạt, màu sắc của thân khi còn non có liên quan chặt chẽ
với màu sắc của hoa sau này [1], [6], [18], [19].
LÁ: gồm lá đơn và lá kép. LÁ ĐƠN xuất hiện sau khi cây mọc từ 2 - 3 ngày
và mọc phía ttên lá mầm. Lá mọc đối xứng nhau. Lá đơn to màu xanh là biểu
hiện cây sinh trưởng tốt. Lá đơn nhọn gợn sóng là biểu hiện của cây sinh trưởng
không bình thường. LÁ KÉP: mỗi lá kép có 3 lá chét, có khi 4 - 5 lá chét [1], [6],
[18], [19].
HOA: các chồi ở nách từ lá thứ năm trở lên phát triển thành chùm hoa.
Hoa nhỏ, không hương vị, thuộc loại cánh bướm. Màu sắc của hoa thay đổi tùy
theo giống và thường có màu tím, tím nhạt hoặc trắng. Các cánh hoa vươn ra
khỏi lá đài từ ngày hôm trước và việc thụ phấn xảy ra vào sáng ngày hôm sau lúc
8 - 9 giờ sáng trước khi nụ hoặc hoa chưa nở hoàn toàn. Mùa hè hoa thường nở
sớm hơn mùa đông và thòi gian hoa nở rất ngắn, sáng nở chiều tàn. [1], [6], [18],
[19].
QUẢ VÀ HẠT: số quả biến động từ 2 đến 20 quả ở mỗi chùm hoa và có thể
đạt tới 400 quả trên một cây. Một quả chứa từ 1 - 5 hạt, nhưng hầu hết các giống
quả thường từ 2 đến 3 hạt. Quả đậu tương thẳng hoặc hơi cong, có chiều dài từ 2
- 7cm hoặc hơn.
RỄ cây đậu tương gồm có rễ cái và nhiều rễ con.
Cây đậu tương có khả năng phục hồi và duy trì độ phì nhiêu cho đất nhờ
sự hoạt động của các vi khuẩn nốt sàn đồng hóa nitơ từ không khí [1], [6], [18],
[19].
Để giám định giống đậu tương các nhà chọn tạo giống căn cứ vào đặc
tính sinh vật học và nhiều đặc điểm về hình thái để phân loại các giống đậu
tương khác nhau. Dựa vào đặc điểm thực vật học, các nhà khoa học có thể xác
định được khả năng chống chịu sâu bệnh, điều kiện ngoại cảnh bất lọi cho năng
suất của các giống đậu tương.
* Qua trình sinh trưởng và phát triển của đậu tương gồm 5 thời kì chính
sau:
THỜI KÌ NẢY MẦM - CÂY CON: Được tính từ khi gieo hạt giống xuống đất,
hạt hút ẩm, hạt trương lên, rễ mọc ra, cho đến khi thân vươn lên khỏi mặt đất, hai
lá mầm xòe ra [1], [6], [18], [19].
THỜI KÌ CÂY CON: Được tính từ khi cây con ra được 1 - 2 lá kép bắt đầu
của giai đoạn này và khi cây nở hoa đầu tiên thì mới kết thúc. Giai đoạn này dài
hay ngắn cũng tùy thuộc vào giống, thời vụ, điều kiện ngoại cảnh, nhưng nói
chung vào khoảng 20 - 40 ngày [1], [6], [18], [19].
THỜI KÌ NỞ HOA: Được tính từ khi cây ra hoa đàu tiên cho đến khi ra hoa
cuối cùng. Khác vói một số cây khác, cây đậu tương khi đã ra hoa thì các bộ
phận khác như rễ, thân, lá vẫn tiếp tục sinh trưởng và phát triển [1], [6], [18],
[19].
THỜI KÌ HÀNH THÀNH QUẢ VÀ HẠT. Được tính từ giai đoạn ra hoa. Quả đầu
tiên được hình thành trong vòng 7-8 ngày kể từ lúc hoa nở. Trong điều kiện bình
thường sau khoảng 3 tuần lễ là quả phát triển đày đủ. Lúc các chùm quả non đã
xuất hiện thì các chất dinh dưỡng trong lá được vận chuyển về nuôi hạt làm cho
hạt nảy mầm. Vào thời kì này các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm... có tác động rất lớn
đến tốc độ phát triển của quả và hạt [1], [6], [18], [19].
THỜI KÌ CHÍN: Khi hạt đã phát triển đạt đến kích thước tối đa, các khoang
hạt đã kín, quả đã đủ mẩy thì cây ngừng sinh trưởng. Thời kì này xảy ra ngắn
hơn so với các thời kì ữên và chịu tác động nhiều của các yếu tố môi trường.
Thòi kì quả chắc thường sau khi quả hình thành 21-25 ngày [1], [6], [18], [19].
1.2.
Ảnh hưởng của sự nhiễm mặn đến sự sinh trưởng, phát triển
của thực yật
1.2.1.
Tình hình nhiễm mặn đất trồng ở Việt Nam và thế giói
Theo một số nghiên cứu đất nhiễm mặn chiếm khoảng 7% (952,1 triệu
ha) diện tích đất trên toàn thế giới và phân bố ttên các châu lục, các vùng khí hậu
và các quốc gia [3], [17], [33].
Đất mặn và mặn phèn ở Nam Á và Đông Nam Á có 64,2 triệu ha (IRRI,
1979). Việt Nam nằm trong vùng có mật độ dân số cao, nơi yêu cầu về đất trồng
trọt và lương thực ngày càng cao [3], [27], [29]. Hơn nữa có trên 2 triệu ha đất
nhiễm mặn, ở ĐBSCL có tới 1,4 triệu ha nghĩa là hơn 1/3 đất ĐBSCL nhiễm
mặn, loại đất này khá phì nhiêu, có đủ điều kiện canh tác trồng hoa màu, khi độ
mặn, phèn giảm [25], [26].
Căn cứ vào hàm lượng tổng số muối tan ở Việt Nam, các nhà khoa học đã
đưa ra thang đánh giá như sau: [25], [26].
Bảng 1.1. Phân loại cấp độ mặn [25], [26]
Cấp độ mặn
Tổng số muối tan(%)
Hàm lượng C1 (%)
Đất mặn nhiều
>1
>0,25
Đất mặn trung bình
0,5 - 1,0
0,15-0,25
Đất mặn ít
Đất mặn ít và không mặn
0,25 - 0,50
<0,25
0,05 - 0,15
<0,005
Đất mặn thường có tổng số muối tan > 0.5%, trong đó lượng C1 > 0,25%.
Đất mặn nhiều thường chứa các chất dinh dưỡng từ mức trung bình đến khá. Đất
mặn ở miền Bắc thường có thành phần cơ giói trung bình, ở độ sâu 50 - 80cm
thường gặp lớp cát xám xanh và có xác vỏ sò, ốc biển [25], [26].
Đặc điểm đất mặn vùng Đồng bằng sông Hồng Nhóm đất mặn có tổng
diện tích 132.253. Hải Dương là tỉnh có diện tích đất mặn ít nhất, với 2.464,40
ha; chỉ chiếm 1,86% tổng diện tích đất mặn.
ĐẨT MẶN NHIỀU có diện tích 30.140,75 ha; chiếm 22,79% tổng diện tích đất mặn;
phân bố chủ yếu ở Quảng Ninh và Nam Định, ngoài ra còn có ở Thái Bình, Ninh
Bình và Hải Phòng [11]. Đất mặn nhiều từng bước được khai thác sử dụng nuôi
trồng thủy sản hoặc trồng cói. Sau khi quai đê, cải tạo có thể trồng lúa nước 2 vụ
hoặc 1 vụ lúa mùa. Chọn các giống cây chịu mặn, chế độ phân bón hợp lý gắn
vói thau chua rửa mặn là các biện pháp được ưu tiên hàng đầu để đảm bảo cho
sử dụng đất có hiệu quả. ĐẤT MẶN TRUNG BÌNH VÀ ÍT có diện tích lớn nhất trong
nhóm đất mặn, với 65.504,99 ha; chiếm 49,53% tổng diện tích đất mặn, nhưng
tập trung nhiều ở Nam Định, Thái Bình, Hải Phòng và Ninh Bình. Hiện nay phần
lớn đất mặn trung bình và ít đều được sử dụng để trồng lúa; ở địa hình cao có thể
trồng 2 vụ lúa + 1 vụ màu hoặc chuyên màu. Tuy nhiên muốn sử dụng hiệu quả
loại đất này cần phải đắp đê, làm bờ vùng ngăn mặn tràn, kết hợp vói bón vôi và
biện pháp thủy lợi để rửa mặn [8].
Đặc điểm đất mặn và đất phèn vùng Đồng bằng sông Cửu Long
Nhóm đất mặn có diện tích 884.199,65 ha. Phân bố tập trung ở các tỉnh
Cà Mau (262.299,13 ha), Bạc Liêu (136.771,67 ha), Sóc Trăng (181.213,48 ha),
Bén Tre (70.0743,02 ha), Trà Vinh (98.670,01 ha), Kiên Giang (42.256,66 ha);
Long An (59.319,48 ha), Tiền Giang (28.925,01 ha), Vĩnh Long (4.180,63 ha).
ĐẤT MẶN NHIỀU có diện tích 283.574,79 ha; chiếm 32,07% tổng diện tích đất
mặn; phân bố chủ yếu ở các tỉnh Cà Mau: 101.860,27 ha; Bạc Liêu: 44.973,88
ha; Sóc Trăng: 33.950,67 ha; Bến Tre: 42.207,46 ha; Trà Vinh: 29.852,46 ha;
Kiên Giang. ĐẤT MẶN TRUNG BÌNH VÀ ÍT có diện tích lớn nhất tíong nhóm đất
mặn, với 480.714,31 ha; chiếm 54,37% tổng diện tích đất mặn. Phân bố tập trung
nhiều ở các tỉnh Sóc Trăng: 142.271,92 ha; Cà Mau: 70.682,14 ha; Bạc Liêu:
87.657,61 ha; Trà Vinh: 65.735,17 ha; Long An: 56.197,86 ha; Kiên Giang:
22.414,88 ha. Đất mặn trung bình và ít có hàm lượng dinh dưỡng trong đất khá,
chỉ bị nhiễm mặn vào mùa khô trong thòi gian ngắn, nên thích hợp cho canh tác
nông nghiệp: lúa và rau màu các loại. Đất có nền cứng, ổn định, tầng đất mặt ảnh
hưởng mặn đã được giảm đáng kể do hệ thống đê bao ngăn mặn và được rửa
mặn vào mùa mưa. Trong canh tác nông nghiệp ở đất mặn trung bình và ít, cần
chú ý các biện pháp tăng cường ngăn mặn, giảm thiểu thiệt hại do thiên tai bão
lụt làm nước mặn có thể tràn vào đồng ruộng, kết hợp vói bón vôi và biện pháp
thủy lợi để rửa mặn [13], [8].
Hiện tượng nhiễm mặn ừong nước ngầm ở vùng ven biển thường có
nguyên nhân là sự xâm nhập mặn từ biển, khi cột thuỷ áp của nước ngầm hạ thấp
xuống dưới mực nước biển. Hiện tượng này xảy ra khi sự thay đổi về điều kiện
cân bằng nước ngầm tự nhiên hay do quá trình khai thác sử dụng nước ngầm quá
mức khiến cho mực nước ngầm hạ thấp, dẫn đến sự dịch chuyển của biển mặn về
phía đất liền. Nghiên cứu nhiễm mặn nguồn nước không thể tách rời quá trình
hình thành mặn. Đánh giá quá trình hình thành sự nhiễm mặn của một vùng đất
sẽ giúp xác định nguyên nhân của sự nhiễm mặn nguồn nước trong vùng [8].
NHIỄM MẶN NGUỒN NƯỚC NGẦM: Nguyên nhân của sự nhiễm mặn tầng
nước ngầm không phải từ các lóp đất nằm ừên tầng nước ngầm mà được hình
thảnh từ quá trình xâm nhập mặn từ biển.
NHIỄM MẶN NƯỚC SÔNG, HỒ, ĐẦM VEN BIỂN: Các sông, hồ, đầm ở nước ta
chủ yếu chứa nước ngọt, song những đoạn sông gần cửa biển chủ yếu do ảnh
hưởng của thuỷ triều và trải qua những đợt biển tiến trong quá khứ xa xưa, nhất
là trong kỷ đệ tứ, đã có những biểu hiện nhiễm mặn rất rõ rệt [50].
1.2.2.
Ảnh hưởng nhiễm mặn đến sinh trưởng và phát triển của thực
vật
Sự sinh trưởng của nhiều loại cây trồng nông nhiệp quan trọng trên đất
nhiễm mặn gặp trở ngại do:
Hàm lượng muối tan cao, dẫn đến áp suất thẩm thấu của dung dịch đất
tăng cao. Natri trao đổi ở mức độ cao, dẫn đến tính chất vật lý của đất rất xấu,
hàm lượng dễ tiêu của một số chất dinh dưỡng cần thiết rất thấp, đất được phân
ra làm 2 nhóm chính: đất mặn và đất kiềm [27], [28], [29].
Hai nhóm này khác nhau không chỉ về đặc tính hóa học của chúng, khác
nhau về phân bố địa lý mà còn khác nhau về tính chất lý học và sinh học; cơ chế
ức chế sinh trưởng cây trồng hai loại đất này cũng khác nhau. Chính vì vậy, đòi
hỏi chương trình cải tiến cây trồng phải xác định mục tiêu rõ ràng, chú ý đặc biệt
đến các tình trạng nông học giúp cây ừồng thích nghi tốt với từng điều kiện cụ
thể thông qua lai tạo [27], [28], [29].
Một trong những yếu tố ngoại cảnh gây ra sự thiếu hụt nước trong cây là
do sinh trưởng trong môi trường có nồng độ muối cao. Việc tích lũy và duy trì
hàm lượng cao các chất hòa tan trong tế bào nhằm đảm bảo sức cạnh tranh nước
với môi trường nhiễm muối, chống lại hiện tượng hạn sinh lí là một dạng phản
ứng thích nghi của thực vật [10]. Qua các tài liệu cho thấy vùng đất ven biển
miền Bắc nước ta cây đậu tương không phát triển được chủ yếu là do độ mặn của
muối NaCl kìm hãm. Những nhân tố kìm hãm đó được biểu thị bằng nồng độ
%C1' tan ở nước đất [13].
về khả năng chịu mặn của thực vật, trước hết phải nói đến cơ chế tích lũy
và duy trì nồng độ cao các chất hòa tan trong tế bào nhằm đảm bảo sự cạnh ừanh
nước với môi trường nhiễm muối và chống lại hiện tượng hạn sinh lý. Hàm
lượng NaCl cao trong đất nhiễm mặn làm các loài thực vật sống thường xuyên
trên đất này phải có khả năng thu nhận và tích trữ Na +, Cl' cao hơn nhiều thực
vật vốn có khả năng chịu mặn, đồng thời phải có những thay đổi về hoạt động
sinh lí như: hô hấp, quang hợp, thoát hơi nước của lá cho phù họp với điều kiện
thiếu nước của cây.
Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng prolin đóng vai trò là nhân tố chính bảo
vệ màng tế bào, chống lại các tác động có hại của nồng độ muối cao, làm tăng
thế năng của tế bào. Sự tập trung prolin để phản ứng lại stress muối diễn ra chủ
yếu trong dịch bào. Do đó, sự tích lũy prolin được coi là một phản ứng thích nghi
thông thường của thực vật bậc cao trong điều kiện khô hạn [14], [20]. Prolin
được xem như một chất chỉ thị về khả năng chịu hạn của thực vật và còn là chỉ
số tốt của thực vật có khả năng chịu mặn.
Áp lực môi trường là một trong những yếu tố hạn chế nhất để trồng phát
triển, tăng trưởng và năng suất. Đất mặn là một trong những stress phi sinh học
quan trọng nhất mà hiện nay một mối đe dọa ngày càng tăng đối vói cây nông
nghiệp. Độ mặn cao gây sức ảnh hưởng bất lọi của nó đối với các nhà máy vì
độc tính ion cũng như thẩm thấu căng thẳng (Liu Zhu và 1997). Trong hầu hết
các loại đất mặn, Na + là một trong những cation độc hại lớn của nó. Khả năng
chịu mặn của các nhà máy là một hiện tượng phức tạp có liên quan đến quá trình
sinh hóa và sinh lý cũng như thay đổi hình thái học và phát triển (Zhu 2002).
Nhiều nỗ lực đã được dành để hiểu được cơ chế thích nghi của cây chịu mặn
(Bohnert và Jensen 1996) [35].
1.3.
Tình hình nghiên cứu về ảnh hưởng của nhiễm mặn và khả
năng chiu măn của đâu tương.
1.3.1.
Trên thế giới
Trên thế giới với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật, đã có nhiều
công trình nghiên cứu về tính chịu mặn của thực vật như: độ mặn ảnh hưởng sự
sinh trưởng của cây lúa vói những mức độ khác nhau ở tất cả các giai đoạn của
đời sống cây lúa, bắt đầu từ nảy mầm đến chín. Nhiều nghiên cứu cho thấy lúa
chống chịu mặn ở giai đoạn nảy mầm, trở nên mẫn cảm vói độ mặn ở thời kì đầu
giai đoạn mạ, chống chịu mặn trong thời kì sinh trưởng sinh dưỡng. Sau đó nó
trở nên mẫn cảm trong thòi kì thụ phấn, thụ tinh, rồi chống chịu hơn ở giai đoạn
chín. Tuy nhiên vài nghiên cứu cho thấy ở giai đoạn trổ bông nó không mẫn cảm
với độ mặn [17].
Ảnh hưởng của mặn liên quan tới các giai đoạn mà cây chịu ảnh hưởng
của mặn như: nồng độ muối, tính chất của muối và thời gian bị mặn. Vì vậy để
biết phản ứng của cây lúa với độ mặn một cách trọn vẹn thì bắt buộc phải thử
nghiệm quan sát ảnh hưởng của đất mặn ở các giai đoạn của đời sống cây lúa.
Nồng độ muối cao 2 - 4% ức chế mạnh, làm giảm tỉ lệ nảy mầm cuối cùng một
cách rõ rệt. Độ mặn làm trì hoãn sự nảy mầm nhưng không làm giảm tỉ lệ nảy
mầm cuối cùng của cây trồng. Nồng độ muối cao 3 - 15% đã ức chế sự nảy mầm,
nhưng những hạt lúa đó đã được nảy mầm sau khi rửa lại bằng nước ngọt. Điều
này cho thấy độ mặn không ảnh hưởng xấu đến khả năng nảy mầm của hạt lúa
(Akbar & ctv., 1972) [28], [29]. Thời gian nảy mầm gia tăng (kéo dài) cùng vói
sự gia tăng độ mặn của dung dịch. Vì nó liên quan trực tiếp đến lượng nước mà
hạt hút được [17], [28], [29].
Có khá nhiều công trình nghiên cứu tập trung tìm hiểu cơ chế sinh hóa của
tính chịu mặn, trong đó có đề cập đến vai trò của prolin. Theo Wyn Jones (1977)
những hợp chất được coi là tác nhân cạnh tranh thẩm thấu, trong đó đáng kể nhất
là prolin, được xem như đóng vai trò chỉ đạo trong sự thích ứng thẩm thấu tế bào
chất của thực vật nhằm phản ứng lại áp lực thẩm thấu. Sự tích lũy prolin là một
phản ứng thông thường của thực vật bậc cao tới áp lực muối và đó cũng là vấn
đề được nghiên cứu gàn đây [31], [38], [39], [46], [47], [49]... nghiên cứu về tính
chịu hạn, chịu mặn và chịu lạnh ở lúa, lúa mì và thực vật nói chung.
Đã có nhiều công trình nghiên cứu ở nước ngoài trên các đối tượng thực
vật và cây trồng khác nhau, nhằm tìm hiểu về cơ chế tổng họp, chuyển hóa
prolin,....liên quan đến vai trò của prolin đối vói tính chịu hạn của thực vật.
Trong dòng tế bào thuốc lá được nuôi cấy thích nghi với nồng độ 428mM NaCl,
prolin chiếm 80% axit amin tự do (Rhodes và Handa, 1989) [43]. Người ta thừa
nhận rằng có sự phân bố đồng đều prolin trong toàn bộ thể tích nước của nội bào,
kết quả được xác định axit amin tại thòi điểm này vượt quá 129mM. Sự tích lũy
prolin nội bào ở các tế bào DỈSTỈCHLIS SPICATA trong điều kiện stress muối (xử lí
ở nồng độ 200mM NaCl) ước tính trên 230mM [40]. Cũng trên đối tượng cây
thuốc lá [41] nghiên cứu cây thuốc lá được chuyển gen (gen liên quan đến sinh
tổng họp prolin - P5CS) trong điều kiện hạn nước, hạn muối. Kết quả cho thấy
hàm lượng prolin gấp khoảng từ 10 - 18 lần so với đối chứng [34], [42].
Nghiên cứu sự tổng họp của protein trên màng tilacoit ở cây lúa mì trong
môi trường muối cho thấy: phản ứng của lúa mì (TRÌTICUM DURUM L.) kiểu gen
với stress muối đã được nghiên cứu bằng cách trồng cây con trong môi trường từ
100 - 250mM NaCl. Thấy rằng nồng độ muối thấp cũng ảnh hưởng tới cấu trúc
và chức năng của màng tilacoit. Nếu cây sống được trong môi trường muối cao
có thể được sử dụng để tạo ra các cây trồng chịu mặn biến đổi gen. Có một giả
thuyết cho rằng polypeptide mới gây ra căng thẳng muối, có thể liên kết với
màng để tạo thuận lợi cho hoạt động của bơm ion. Mục đích của nghiên cứu này
là để xác định những thay đổi trong thành phần protein và đặc điểm chức năng
của màng tế bào quang họp của lục lạp sau khi tiếp xúc với mức độ khác nhau
của stress muối [13], [35], [45], [48].
Nghiên cứu sự sinh trưởng và trao đổi khí trong môi trường muối ở cây củ
cải đường (BETA VULGARIS L.) cho thấy sự sinh trưởng và cường độ quang họp
của lá củ cải đường giảm nhiều trong thời gian bị nhiễm mặn. Cây củ cải đường
phát triển đã dần tiếp xúc với mức độ mặn khác nhau. Mặc dù thông số tăng
trưởng như diện tích lá và tích lũy chất khô bị kích thích hoặc không bị ảnh
hưởng ở mức thấp, nhưng ở nồng độ muối NaCl cao thì quá trình sinh trưởng
giảm đáng kể. Việc giảm tăng trưởng là hậu quả của nhiều phản ứng sinh lý bao
gồm cả sự thay đổi của cân bằng ion, tình trạng nước, dinh dưỡng khoáng, độ mở
của lỗ khí và hiệu suất quang họp [36]. Khả năng quang hợp của cây trồng trong
điều kiện mặn là tùy thuộc vào mức độ mặn, thòi gian nhiễm mặn, các loài và
tuổi cây [36].
Nghiên cứu sự khác biệt về bộ máy quang hợp của tảo xanh nước ngọt và
bèo tấm trong môi trường muối, kim loại nặng cho thấy: sự thay đổi chất diệp
lục huỳnh quang ổn định (F0), thể hiện qua tỷ lệ Fv/Fm được giảm đáng kể bằng
0,025mM đồng trong trường họp của tảo. Trong bèo tấm tham số này là nhiều
nhạy cảm vói muối căng thẳng hơn để quá nhiều đồng. Hiệu suất lượng tử tiềm
năng có thể được sử dụng như một dấu ấn sinh học nhạy cảm với điều kiện môi
trường căng thẳng trong cây thủy sinh [32], [37]. Những thay đổi trong hiệu suất
lượng tử có hiệu quả của psn phản ánh rằng nồng độ muối cao hay thấp đều ảnh
hưởng tiêu cực tói sự sinh trưởng và phát triển của bèo tấm [37], [44].
1.3.2.
ỞVỈêtNam
Nghiên cứu tính chống chịu của cây ữồng ở Việt Nam được ưồng trên
diện rộng ở các đối tượng lúa, đậu tương, lạc, thuốc lá...[12], [20] trong đó đậu
tương là cây trồng được chú trọng khá lớn về khả năng chịu hạn. Ở giai đoạn
mầm đậu tương, sự biến đổi sinh lý, sinh hóa: hoạt độ enzim proteaza, amilaza,
lipaza và hàm lượng axit amin prolin trong điều kiện áp suất thẩm thấu khác
nhau mà chúng tôi nghiên cứu năm 2010...
Sự biến đổi hàm lượng axit amin prolin ở rễ và lá đậu xanh dưới tác động
của sttess muối NaCl, sống trong điều kiện do stress muối gây ra, thực vật có khả
năng chịu được stress muối nhờ hai cơ chế: tránh mất nước và chịu mất nước
[10]. Cơ chế tránh mất nước biểu hiện qua sự thích nghi đặc biệt về cấu trúc và
hình thái của rễ, chồi nhằm giảm sự mất nước hoặc việc tích lũy các chất hòa tan
như protein, axit amin... Cơ chế chịu mất nước thể hiện qua việc nhanh chóng
sinh tổng họp các chất để bảo vệ, điều chỉnh các chất trong tế bào như axit amin
prolin ...(Điêu Thị Mai Hoa, Tràn Thị Thanh Huyền) [10]. Các kết quả nghiên
cứu đã được ứng dụng trong sản xuất và chọn tạo được nhiều giống đậu tương
mới có năng suất cao, phẩm chất tốt phù họp với điều kiện khí hậu và canh tác
của Việt Nam [13].
Các giống dừa lai mới: giống B121, JK1 và JK32 được đưa trồng khảo
nghiệm ở nhiều vùng sinh thái khác nhau để đánh giá các chỉ tiêu của giống như:
năng suất, chất lượng, đặc biệt là khả năng chống chịu mặn của từng giống. Cây
dừa có khả năng chịu độ mặn 5-10 phần ngàn. Nhận xét kết quả bước đầu cho
thấy: trong điều kiện độ mặn tăng cao trên 5/1.000 như hiện nay, các cây dừa ra
trái vẫn bình thường nhưng giống dừa địa phương trái có hơi bị nhỏ lại trong khi
các giống dừa lai vẫn cho quả to, đều và có khả năng chịu hạn được tới trên
10/1.000 (T.s. Bùi Văn Nhân, Trung tâm dừa Đồng Gò -BenTre) [51].
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu
•
2.1.
Đổi tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là cây đậu tương giống DT 2008 do Viện Di
truyền Nông nghiệp Việt Nam cung cấp.
2.2.
Phương pháp nghiên cứu
2.2.1.
Cách bố trí thí nghiệm
Địa điểm nghiên cứu: Tại Trung tâm Hỗ trợ Nghiên cứu Khoa học và
Chuyển giao Công nghệ, khu nhà lưới khoa Sinh - KTNN - Trường ĐHSP Hà
Nội 2.
Trong phòng thí nghiệm
Đe xác định các chỉ tiêu nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, tiến hành
thí nghiệm gieo hạt trong dung dịch muối theo phương pháp của Volcova có cải
tiến [16], [24].
Chọn hạt giống đều, khỏe, có phôi sáng, không nấm mốc. Khử trùng
khay, bình, dụng cụ ... bằng cồn. Giấy lọc được sấy 130°c trong vòng 1 giờ, hạt
được khử trùng bằng dung dịch KMnƠ4 5% trong 5 phút.
Gieo trên khay có giấy thấm, chia thành 2 phàn:
Phần 1: Lô đối chứng (ĐC) cho hạt nảy mầm trong nước cất.
Phần 2: Lô thí nghiệm (TN) cho hạt nảy mầm trong dung dịch muối
NaCl với nồng độ muối 0.5%, 1%, 1.5%, 2%, 2.5%, 3% và gọi tên các thí
nghiệm tương ứng là M0.5, Mi, ML5, M2, M2.5, M3
Hạt nảy mầm trong dung dịch muối NaCl và trong nước cất phải thường
xuyên bổ sung lượng nước hoặc lượng dung dịch muối vói nồng độ tương ứng
ở các lô như nhau.
Trong nhà lưới
*Cách chăm sóc
Chúng tôi tiến hành chọn đất chủ động, làm đất, nhổ cỏ, dọn dẹp vệ sinh,
xới xáo kĩ, tưới nước, phơi nắng để diệt sâu bệnh trước 1-2 tháng. Bón lót toàn
bộ bằng phân chuồng và lân + VT. lượng phân NPK sau khi cho vào chậu. Cho
đất khô vào chậu đã chuẩn bị trước. Tiến hành gieo hạt giống vào các chậu có
kích thước ® = 35cm, chiều cao h = 45cm.
Khi cây ra được 1 - 2 lá kép thi làm cỏ đợt 1. cần kết hợp cả việc tỉa cây
với xới xáo, làm cỏ, lúc này cây còn nhỏ nên chỉ càn xới nhẹ, xới xa gốc. Sau
đó khoảng 10-12 ngày làm cỏ đợt 2, lúc này cây có thể có 4 - 6 lá kép, cần xới
sạch cỏ, xới sâu hơn lần 1, độ sâu khoảng 5-7 cm. Nếu trời không hanh, đất ẩm
nên xới gần gốc, còn trời khô hanh mà đất cũng khô nên xới nông, xa gốc. Lần
này sau khi xới xong cỏ cần bón phân thúc và vun đất vào gốc cho đậu luôn [6],
[18], [19].
Tiến hành tỉa cây con khi chưa có lá nhăm (5-7 ngày sau khi gieo). Xới
xáo làm cỏ nhẹ nhàng khi cây có lá thật (lá nhăm 3 thùy) và khi cây đã có 5 - 6
lá, đồng thời bón thúc phân NPK. Giai đoạn cây non chỉ để lại 5 cây trong mỗi
chậu, đảm bảo lượng đất, phân bón, chế độ chăm sóc đồng đều giữa các chậu
thí nghiệm. Nhổ cỏ và xới hai lần vào giai đoạn cây non và quả non.
Tưới nước có nồng độ muối NaCl (0.5%, 1%, 1.5%, 2%, và 2.5%) vào lô
thí nghiệm tương ứng, đảm bảo đủ độ ẩm trong đất cho cây. Thường xuyên
kiểm ưa độ ẩm trong đất bằng máy đo độ ẩm đất. Đo độ ẩm đất sau khi tưới
nước muối 2 ngày. Còn lô đối chứng tiến hành tưới nước cất bình thường [6],
[18], [19].
Trong quá trình sinh trưởng theo dõi những biến đổi bất thường của cây
ưồng để có biện pháp khắc phục kịp thời như phun thuốc sâu hại cây ưồng.
Thu hoạch, bảo quản: Phân biệt 2 giai đoạn chín của đậu tương -Thời
kỳ chín sinh lý: khi đậu có 50% số lá trên cây đã chuyển sang màu vàng -Thời
kỳ chín hoàn toàn: khi hầu hết tất cả các lá trên cây đã vàng, rụng. Khoảng 95%
số trái trên cây chuyển sang màu nâu xám. Lúc này là thời điểm thích hợp nhất
để thu hoạch [6], [18], [19].
2.2.2.
Phương pháp xác định các chỉ tiêu nghiên cứu
2.2.2.1.
Giai đoạn nảy mầm
* Xác định tỷ lệ nảy mầm
Tỷ lệ nảy mầm được xác định theo phương pháp của Volcova (1984)
[24]
Đếm số hạt nảy mầm trong các mẫu vào ngày 2, ngày 4 và ngày 6.
Những hạt nảy mầm là những hạt có chiều dài rễ mầm đạt 3 mm trở lên. Tỷ lệ
nảy mầm (N) trong dung dịch muối NaCl được tính theo công thức:
# = -.100%
B
N: Khả năng nảy mầm của hạt;
a: Số hạt nảy mầm trong lô TN;
b: Số hạt nảy mầm trong lô ĐC.
* Sinh trưởng mầm:
Chiều dài thân, rễ mầm (mm/mầm): sử dụng thước chia đơn vị đến nun
để đo chiều dài của thân, rễ mầm, đo vào ngày 2, ngày 4 và ngày 6.
Khối lượng tươi mầm (g/mầm): mầm được rửa sạch bằng nước cất, lau
sạch và thấm khô sau đó cân khối lượng bằng cân phân tích Sartorius, đo vào
ngày 2, ngày 4, ngày 6.
*Enzim proteaza, lipaza ở lá mầm
Enzim proteaza, lipaza ở lá mầm đo vào ngày 3, 5, 7.
* Hoạt độ của enzym proteaza (mg/g) (THEO PHẠM THỊ TRÂN CHÂU [4].
Lấy 2 bình nón (V = 100ml) cho vào mỗi bình 2g hạt đậu tưomg đã nảy
mầm, nghiền nát và 10ml KH2PO4 0,1N, lắc nhẹ để tạo môi trường pH thích họp
vói hoạt độ của proteaza có trong cây ở từng giai đoạn. Thêm vào bình 1 (bình
đối chứng) 10 ml axit tricloaxetic 10% để kìm hãm hoạt động của enzim. Cho
vào mỗi bình 2 ml dung dịch protein 5%, đặt 2 bình trong tủ ấm 37° c thòi gian
1 giờ. Sau đó, thêm vào bình 2: 10 ml axit tricloaxetic 10% để kìm hãm hoạt
động của enzim, kết thúc quá trình thủy phân protein. Dùng ống đong đo dung
dịch mẫu (V). Lọc dung dịch trong từng bình, đo lại dung tích lọc, chuyển sang
bình tương ứng với thí nghiệm (2) và bình đối chứng (1). Thêm vào mỗi bình
chứa dịch lọc: 10ml foocmaldehit và 5 giọt tymophtalein để làm chất chỉ thị
màu. Chuẩn độ dung dịch bằng NaOH 0,2 N đến khi xuất hiện màu xanh mực
cửu long là được.
Hàm lượng nitơ amin trong mẫu nghiên cứu được tính theo công thức:
X
_(V2-V1).2,S2 y.f
v3.g
X: Hàm lượng nitơamin ừong mẫu nghiên cứu (mg);
V): Số ml NaOH 0,2 N chuẩn độ ở bình ĐC;
v2: Số ml NaOH 0,2 N chuẩn độ ở bình TN;
v3: Số ml dung dịch lọc đem chuẩn độ;
V: Số ml dung dịch mẫu;
g: Khối lượng mẫu đem phân tích;
f: hệ số điều chỉnh nồng độ NaOH 0,2 N.
• Hoạt độ enzym lipaza (THEO NGUYỄN VĂN MÙI) [16].
Cân 5g hạt đậu tương nảy mầm đã nghiền nát, chuyển vào bình nón 100
ml, cho thêm 10 ml nước cất, lắc đều. Cho thêm 1 ml dầu lạc làm cơ chất và
5ml dung dịch đệm axetat pH = 4,7 với vài giọt toluen. Trộn đều hỗn hợp và
cho vào tủ ấm 30°c trong 20 - 24 giờ. Bình kiểm tra phải đun sôi dịch enzim 3-5
phút để làm mất hoạt động của enzim trước khi cho tiếp xúc vói cơ chất. Sau
khi ngừng phản ứng, cho vào mỗi bình 25 ml cồn 96% và 15 - 24 ml ete. Lắc
đều, để lắng. Chuẩn độ bằng dung dịch NaOH 0,1 N với 0,5 ml chỉ thị
tymolphtalein 1%. Đối vói dịch chiết nguyên liệu thực vật không có màu thì
dùng chỉ thị phenolphtalein.
Hoạt độ lipaza được biểu thị bằng số ml NaOH 0,1N trong lOg hạt theo
công thức:
x
(a-b).f. 10
w
X: Hoạt độ của enzim lipaza;
a: Số ml NaOH 0,1 N dùng để chuẩn độ bình thí nghiệm; b: Số ml NaOH
dùng để chuẩn độ bình đối chứng; f: Hệ số chỉnh lí NaOH 0,1;
W: Khối lượng hạt.
2.2.2.2.
Giai đoạn cây non đến cây trưởng thành
*Phân tích tổng số muối tan (TSMT) theo phương pháp ừọng lượng [23]
TRÌNH TỰ PHÂN TÍCH:
Cân 20g đất mịn
Thêm lOOml nước cất chứa C02. Lắc 5 phút Đe yên 30 phút. Lọc
Lấy 50ml dịch lọc vào hộp nhôm (đã sấy, cân trọng lượng (Ml)
Sấy ở nhiệt độ 105°c đến khi trọng lượng không đổi (M2)
M = (m-ụwooA
ro
Trong đó:
M: % muối trong đất
M2: Trọng lượng cặn
Ml: Trọng lượng khay sấy chưa cho dịch lọc
k: Hệ số khô kiệt của đất (=1)
Phân tích tổng số muối tan nhằm xác định hàm lượng muối trong đất tại
thời điểm đo các chỉ tiêu, hàm lượng muối này là độ nhiễm mặn của đất ở giai
đoạn đo. Tiến hành đo hàm lượng muối trong đất ở các giai đoạn 4 lá, ra hoa và
quả non. Kết quả được xử lý bằng phần mềm Exel 2003. Với mỗi lô đo 3 lần có
bảng số liệu sau:
- Xem thêm -