Tài liệu ảnh hưởng của điều kiện thiếu nước tới một số chỉ tiêu sinh lý, sinh hoá và năng suất của giống đậu đen vn 84

LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn khoa học NGƯT.PGS.TS Nguyễn Văn Mã và thầy La Việt Hồng đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em. Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong khoa sinh- KTNN, Trung tâm Hỗ trợ Nghiên cứu Khoa học và Chuyển giao Công nghệ, các Phòng Ban, trường ĐHSPHN2 đã tạo điều kiện cho em trong thời gian nghiên cứu. Trong quá trình thực hiện do thời gian có hạn và bước đầu làm quen với những phương pháp nghiên cứu khoa học nên không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và các bạn sinh viên. Em xin chân thành cảm ơn ! Xuân Hòa, ngày 09 tháng 05 năm 2010 Sinh viên thực hiện Nguyễn Lệ Thủy LỜI CAM ĐOAN Tôi khẳng định kết quả nghiên cứu trong khóa luận tốt nghiệp này. - Là kết quả của tôi được thực hiện tại trường ĐHSP Hà Nội 2 - Hoàn toàn không trùng lặp hoặc sao chép kết quả của người khác. Xuân Hòa, ngày 09 tháng 05 năm 2010 DANH MỤC HÌNH VÀ BẢNG STT TÊN BẢNG TRANG 1 Bảng 1: Một số chỉ tiêu trao đổi nước 23 2 Bảng 2: Khả năng tạo nốt sần 29 3 Bảng 3: Hàm lượng diệp lục 32 4 Bảng 4: Hàm lượng axit amin prolin 36 5 Bảng 5: Hoạt độ enzim catalaza 39 6 Bảng 6: Hàm lượng protein trong hạt khô 40 7 Bảng 7: Một số chỉ tiêu về năng suất 41 STT TÊN HÌNH TRANG 1 Hình 1: Biểu đồ cường độ thoát hơi nước 24 2 Hình 2: Biểu đồ khả năng giữ nước 25 3 Hình 3: Biểu đồ hhả năng hút nước 26 4 Hình 4: Biểu đồ độ hụt nước “còn lại” 28 5 Hình 5: Biểu đồ nốt sần tổng số 30 6 Hình 6: Biểu đồ nốt sần hữu hiệu 31 7 Hình 7: Biểu đồ hàm lượng diệp lục tổng số 33 8 Hình 8: Biểu đồ hàm lượng diệp lục liên kết 34 9 Hình 9: Biểu đồ hàm lượng axit amin prolin ở lá 37 10 Hình 10: Biểu đồ hàm lượng axit amin ở rễ 37 11 Hình 11: Biểu đồ hoạt độ enzim catalaza 39 12 Hình 12: Biểu đồ hàm lượng protein trong hạt khô 40 13 Hình 13: Biểu đồ năng suất của giống VN 84 42 MỤC LỤC Trang 1. Lý do chọn đề tài...................................................................................1 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu........................................................2 2.1 Mục tiêu nghiên cứu.......................................................................2 2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu .....................................................................2 3. Ý nghĩa lý luận và thực tiễn.................................................................3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU........................................................4 1.1 Giới thiệu về cây đậu đen.....................................................................4 1.2 Vai trò của nước đối với thực vật nói chung và đậu đen nói riêng..............................................................................................................6 1.1.1 Vai trò của nước đối với thực vật...................................................6 1.1.2 Vai trò của nước đối với cây đậu đen.............................................9 1.3 Phản ứng chịu hạn ở thực vật...........................................................10 1.4 Tình hình nghiên cứu khả năng chịu hạn ở cây họ Đậu nói chung và cây đậu đen nói riêng......................................................................11 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..............13 2.1 Đối tượng nghiên cứu........................................................................13 2.2 Phương pháp nghiên cứu...................................................................13 2.2.1 Bố trí thí nghiệm.........................................................................13 2.2.2 Phương pháp xác định các chỉ tiêu nghiên cứu...........................14 2.2.3 Phương pháp xử lý thống kê các kết quả thực nghiệm................21 CHƯƠNG 3: ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ THIẾU NƯỚC TỚI CÁC CHỈ TIÊU SINH LÝ, SINH HÓA, VÀ NĂNG SUẤT........................................23 3.1 Một số chỉ tiêu trao đổi nước............................................................23 3.1.1 Cường độ thoát hơi nước..............................................................23 3.1.2 Khả năng giữ nước.......................................................................24 3.1.3 Khả năng hút nước.......................................................................26 3.1.4 Độ hụt nước “còn lại”..................................................................27 3.2 Khả năng tạo nốt sần........................................................................28 3.3 Hàm lượng diệp lục...........................................................................31 3.4 Hàm lượng axit amin prolin.............................................................34 3.5 Hàm lượng vitamin C.......................................................................38 3.6 Hoạt độ enzim catalaza.....................................................................38 3.7 Hàm lượng protein trong hạt khô...................................................39 3.8 Một số chỉ tiêu về năng suất.............................................................41 Kết luận.................................................................................43 Tài liệu tham khảo...............................................................44 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Cây đậu đen (Vigna cylindrica skeels) là loại cây lương thực thuộc họ Đậu (Fabaceae) có giá trị kinh tế cao. Theo Desomay, hàm lượng các chất trong hạt đậu đen khá cao như protein: 21,93%, gluxit 3,28%, lipit 1,52% các chất khoáng 3,58%, dẫn xuất không phải là protein chiếm 53,25% [3]. So với đậu xanh, hàm lượng protein của đậu đen cao hơn. Hàm lượng các axit amin cần thiết của đậu đen xấp xỉ hoặc thấp hơn một chút so với đậu tương. Nếu trộn protein đậu đen với protein một số loài đậu đỗ khác (đậu tương, đậu xanh, lạc) hoặc của các loại bột (gạo, mì…) ta sẽ được một loại bột dinh dưỡng có thành phần các axit amin cân đối, đầy đủ có giá trị dinh dưỡng cao. Thân và lá đậu đen có chứa nhiều đạm tới 0,28% tính theo khối lượng khô, có thể chế biến thành thức ăn gia súc hoặc làm phân xanh. Đậu đen là cây họ Đậu nên sau một vụ có thể để lại cho đất một lượng đạm đáng kể. Theo Hutman, lượng đạm đậu đen cố định được đến 30 – 60 kg N/ha. Đậu đen có nguồn gốc nhiệt đới và á nhiệt đới. Theo V.I Vanvilop đậu đen được phát sinh từ trung tâm Ấn Độ và trung tâm Trung Á. Đậu đen được trồng nhiều ở một số nước Châu Á (Ấn Độ, Pakistan, Myanma, Trung Quốc), Châu Phi (Madagascar, gana …) và một số nước Châu Mỹ. Ở Việt Nam diện tích trồng đậu đen còn phân tán nên năng suất sản lượng còn thấp. Nhiều vùng đất gieo trồng đậu đen thường gặp hạn. Ở nước ta, do ảnh hưởng khí hậu nhiệt đới nên hạn hán là một trong những thiên tai gây nhiều tổn thất cho nông nghiệp. Đặc điểm khí hậu trong thời kỳ hạn hán là không có mưa, độ ẩm tương đối của không khí rất thấp (dưới 60%) và nhiệt độ tăng cao. Có 2 hình thức hạn hán: Trong đất và trong không khí. Hạn trong đất do đất thiếu nước hoặc do nồng độ muối quá cao tạo nên áp suất giữ nước lớn vượt quá giới hạn hút nước của bộ rễ nên rễ không hút được nước, hạn không khí do độ ẩm quá thấp hoặc do gió quá lớn gây nên hiện tượng mất nước nhanh cho cây (độ ẩm không khí nhỏ hơn 60% được coi là hạn không khí). Hạn hán có ảnh hưởng lớn tới năng suất, chất lượng sản phẩm của cây. Vì vậy, việc nghiên cứu khả năng chịu hạn để tìm kiếm những giống cây đậu đen thích hợp cho các vùng khô hạn là rất cần thiết. Dưới điều kiện thiếu nước cơ thể thực vật diễn ra các phản ứng sinh lý, sinh hóa nhằm giúp cơ thể thực vật chống chịu được với các điều kiện đó, như: tích lũy axit abxixic để điều chỉnh sự đóng mở lỗ khí, tăng hàm lượng diệp lục tổng số thuận lợi cho quang hợp, tăng huỳnh quang hữu hiệu, tăng cường tổng hợp các protein, các axit amin điều hòa áp suất thẩm thấu của thực vật điển hình là axit amin prolin, tăng cường tổng hợp các enzim, vitamin… Hiện nay tình hình nghiên cứu khả năng chịu hạn là khá phổ biến: Nguyễn Văn Mã, Ngô Đức Dương, Nguyễn Huy Hoàng, Chu Hoàng Mậu, Nguyễn Thu Hiền đã đánh giá khả năng chịu hạn của một sống giống đậu tương [2], [4], [6], [12], Điêu Thị Mai Hoa, Nguyễn Văn Mã, Chu Hoàng Mậu và cộng sự đánh giá khá năng chịu hạn của một số giống đậu tương [5], [12]. Nguyễn Văn Mã, Cao Bá Cường đánh giá sự quang hợp của một số giống lạc chịu hạn [9]. Chu Hoàng Mậu, Phạm Thị Thu Nga nghiên cứu thành phần hóa sinh và sự đa dạng di truyền của một số giống lúa cạn [14], Trần Thị Phương Liên, Huỳnh Thị Thu Huệ, Nông Văn Hải, Lê Thị Muội đánh giá amilaza trong hạt của một số giống đậu tương chịu nóng và một số giống đậu tương chịu hạn [8]. Tuy nhiên, việc nghiên cứu khả năng chịu hạn của đậu đen còn chưa được chú ý. Vì vậy chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “ Ảnh hưởng của sự thiếu nước tới các chỉ tiêu sinh lý, sinh hóa và năng suất của giống đậu đen VN 84”. 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu 2.1 Mục tiêu nghiên cứu - Xác định được sự biến đổi của một số chỉ tiêu sinh lý trong điều kiện thiếu nước ở 3 giai đoạn: cây non, ra hoa, quả non. - Nghiên cứu ảnh hưởng của sự thiếu nước đến hàm lượng prolin, hàm lượng diệp lục, vitamin C, enzim catalaza, sự tạo ra nốt sần, hàm lượng protein trong hạt và chỉ tiêu về năng suất. 2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu - Xác định chỉ tiêu trao đổi nước. - Xác định khả năng tạo nốt sần. - Xác định hàm lượng diệp lục. - Xác định hàm lượng prolin. - Xác định hàm lượng vitamin C. - Xác định hoạt độ emin catalaza. - Xác định các chỉ tiêu về năng suất. 3. Ý nghĩa lý luận và thực tiễn Công trình nghiên cứu của tôi đã góp phần: - Bổ sung nguồn tài liệu về việc nghiên cứu hàm lượng prolin, hoạt độ enzim catalaza, và một số chỉ tiêu khác trong điều kiện thiếu nước. - Xác định khả năng chống chịu với môi trường thiếu nước của giống đậu đen VN 84. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu về cây đậu đen Đậu đen có nguồn gốc nhiệt đới và á nhiệt đới. Theo V.I Vanvilop đậu đen được phát sinh từ trung tâm Ấn Độ và trung tâm Trung Á. Đậu đen được trồng nhiều ở một số nước Châu Á (Ấn Độ, Pakistan, Myanma, Trung Quốc), Châu Phi (Madagascar, gana…) và một số nước Châu Mỹ. *Rễ Trong những ngày mới gieo, rễ nhú ra và đâm thẳng xuống đất. Khi hai lá mầm đã xoè ra, trên rễ cái (dài 5-6cm) đã bắt đầu nảy sinh những rễ con. Rễ con phát triển rất nhanh về số lượng trong thời gian đầu. Sau khi mọc khoảng 20 ngày, số lượng rễ đã lên tới 30-40 cái. Sau đó rễ cái tiếp tục vươn dài ra và phát sinh thêm một số rễ nữa, rễ con dài nhất đạt 20-25cm và lớp rễ con này ăn ngang dưới mặt đất. Đậu đen cũng có những lớp rễ phát sinh từ cổ rễ, rễ này thường bắt đầu phát sinh, khi cây có 1-2 lá kép (sau khi mọc 5-10 ngày), kích thước và số lượng các lớp rễ ở cổ rễ tùy thuộc và độ xốp của đất và lớp đất vun vào cổ rễ có đủ và kịp thời không. Nốt sần ở rễ đậu đen thường xuất hiện muộn hơn so với đậu xanh. Nốt sần xuất hiện trước ở những rễ con gần cổ rễ, số lượng nốt sần ở rễ con thường nhiều hơn ở rễ cái và đạt tối đa vào thời kỳ hoa rộ. *Thân cành Sau khi lá mầm nhú khỏi mặt đất và xòe ra, thân lúc này màu trắng và giòn, dễ gẫy. Trong thời gian đầu, thân cây mọc chậm (13-15 ngày sau khi mọc). Khoảng 25-35 ngày sau khi mọc trở đi, thân phát triển khá nhanh cho đến lúc ra vòi, các đốt dài ra và nhỏ đi. Khi cây đã ra hoa và hình thành quả, sự phát triển của thân ngừng lại. Cây đậu đen trung bình cao 20-25 cm và vòi dài 40-50cm. Thân đậu đen thường nhẵn, các đốt phía dưới không có cạnh rõ, các đốt ở phía trên thiết diện có 5 cạnh rõ ràng. Đậu đen phân cành từ các mắt dưới của thân. Khi hai lá mầm xòe ra, mầm đã bắt đầu nhú. Trong vụ hè, cây khỏe, các cành đầu tiên phát triển từ nách lá mầm. Những cành này mọc khỏe, phát triển theo tốc độ của thân và sau cùng vươn thành vòi. Những cành đầu tiên phát triển khá đều. Sau khi cây sinh một lá mới, lại có khả năng phát sinh một cành. Từ lá kép thứ 4-5 trở đi, ở nách lá thường không nảy thêm cành nữa, ở đó sẽ phát triển thành chùm hoa. * Lá Lá đậu đen trơn, không có lông tơ bao phủ. Cuống lá dài 4-5 cm, có khi đến 15-20 cm, thường cuống lá trên thân và ở các tầng dưới dài hơn so với trên cành và tầng trên. Lá có dạng lá chét hình trứng dài 5-8 cm, rộng 2-5 cm, lá phía dưới to, phía trên gần vòi lá càng nhỏ. Ở chỗ cuống lá mọc từ thân hoặc từ cành đôi khi có 2 lá phụ nhỏ. Trung bình một cây có 8-10 lá kép thì thân bắt đầu ra vòi. Lá đậu đen thường hướng về phía có ánh sáng một cách rõ rệt. Trong vụ hè, lá phát triển mạnh hơn, to hơn và nhiều hơn so với vụ xuân. Thân lá đậu đen cũng cho một khối lượng chất xanh khá lớn (15-20 tấn/ha/vụ). * Hoa, quả Hoa mọc thành từng chùm ở các mắt trên thân hoặc trên cành. Cuống hoa dài 7-10 cm, cuống những hoa ở mắt dưới thường dài hơn cuống hoa ở mắt trên. Một chùm hoa thường có 2-8 hoa, những chỉ có 2-3 hoa nở được thành quả. Đài hoa kết hợp thành ống dài 5mm. Cánh hoa khi chưa nở màu xanh nhạt, khi đã nở chuyển sang màu tím hay màu vàng nhạt. Cánh vòi rộng (2 cm), cánh bướm nhỏ hơn (dài 1 cm) còn cánh thìa (dài 2 cm). Đậu đen thường ra hoa muộn. Trong vụ xuân, sau khi mọc đến 40 ngày cây mới ra hoa, lúc đó cây đã có vòi. Những hoa đầu thường phát sinh từ các mắt của cành đầu tiên, những hoa này nở trước và cuống hoa dài vươn tới ngọn cây. Trên thân hoa thường phát sinh từ các mắt thứ 7 trở đi. Các cành cấp 2 cũng có thể nảy hoa nhưng số hoa này thường ít và nở muộn. Hoa thường nở vào buổi sáng (8-9 giờ sáng) nếu trời âm u khi đến 1314 giờ hoa mới nở và thường nở không tập trung. Hoa thường nở thành 3 lứa chính và có thể nở rải rác cho đến khi quả chín. Các chùm hoa thường nở không đều, các hoa trên một chùm cũng nở không đều nên trong một chùm vừa có quả già, quả non và hoa đang nở. Quả chín có mầu sẫm dài 10-12 cm, mỗi quả có 7-14 hạt (trung bình 8-10 hạt) hạt có màu đen, hạt lớn (trọng lượng 1000 hạt từ 65-96 gam). 1.2 Vai trò của nước đối với thực vật nói chung và đậu đen nói riêng 1.2.1 Vai trò của nước đối với thực vật Nước là nhân tố quan trọng bậc nhất đối với sự sống trên trái đất, không có nước thì không có sự sống. Nước là một chất hóa học trực tiếp tham gia và hoạt động sinh lý, sinh hóa của thực vật. Chỉ cần giảm không nhiều hàm lượng nước trong tế bảo đã gây lên sự thay đổi đáng kể các hoạt động trao đổi chất, do đó ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây. Gần 80% khối lượng tươi của cây là nước. Nước hidrat hóa duy trì cấu trúc nguyên vẹn các hợp chất cao phân tử của tế bào như protein và axit nucleic. Lớp nước mỏng bao quanh các phân tử này như tầng bảo vệ, chống lại sự tác động của môi trường. Nước là môi trường mà ở đó tiến hành nhiều quá trình sinh lý sinh hóa (thực chất là quá trình trao đổi chất của tế bào) mà phản ứng quan trọng nhất của quang hợp là phản ứng quang phân ly nước, giải phóng O2. Nước là một dung môi của gần như toàn bộ các phản ứng sinh hóa trong tế bào thực vật. Nguyên sinh chất của tế bào là một hệ thống có chứa nước. Ở cây xanh, nước còn là yếu tố quan trọng điều hòa nhiệt của lá giúp cho quá trình trao đổi chất diễn ra bình thường trong điều kiện nhiệt độ cao của môi trường. Ở nước ta, do ảnh hưởng của vùng khí hậu nhiệt đới với đặc trưng là nhiệt độ cao và ánh sáng nên hạn hán là một trong những thiên tai gây nhiều tổn thất cho nông nghiệp. Sự thiếu nước làm tế bào co lại ảnh hưởng nghiêm trọng đến nhiều quá trình sinh lý của cây. Nói một cách đơn giản, sự sinh trưởng và phát triển của cây phụ thuộc vào sự liên tục phân chia tế bào, sự bắt đầu hình thành, phát triển mô và cơ quan, sự biến đổi và tăng thêm thành phần tế bào cho đến khi cấu trúc của cây được hoàn chỉnh. Vậy thiếu nước ảnh hưởng đến sự phân chia và tăng kích thước của tế bào. Khi thiếu nước, cây thường thay đổi về hình thái, mô mất sức căng, cây bị héo, tế bào giảm lượng nước tự do, tăng cường nồng độ dịch bào thay đổi tinh thấm của tế bào, khả năng thấm của các chất khoáng của tế bào rễ cũng bị giảm sút hoặc thậm chí bị phân giải. Các phản ứng phân giải xảy ra trong điều kiện lỗ khí đóng dẫn tới việc hình thành nhiều sản phẩm độc cho cây. Trong lúc này, sự hút chất khoáng trở nên khó khăn. Rễ tăng cường sự tổng hợp axit absisic là nguyên nhân gây sự đóng lỗ khí, do vậy làm giảm lượng CO2 khuếch tán và lá tham gia vào quá tình quang hợp. Đặc biệt là sự thiếu nước làm thay đổi quá trình sử dụng CO2 trong lá. Sự thiếu nước trong đất còn làm giảm tỷ lệ sản phẩm cao phân tử và tăng khối lượng axit malic, alanin, làm suy giảm sự vận chuyển các sản phẩm quang hợp từ lá tới các bộ phận khác, giảm việc gắn cacbon vào các hợp chất protit. Quá trình tổng hợp protein bị giảm mạnh do sự tăng cường phân giải axit nucleic khi thiếu nước. Khi thiếu nước, lông hút ở rễ sẽ bị chết, rễ tăng cường sự hóa bần dẫn tới việc giảm miền hút nước, giảm khả năng thấm nước của chúng. Điều này cho thấy rõ, sau một thời gian thiếu nước dài cây thường phục hồi chậm và không phục hồi được hoàn toàn khả năng hút nước. Sau này, khi cung cấp đủ nước, quá trình trao đổi chất không được phục hồi ngay vì sự thiếu nước đã phá hủy hệ thống điều khiển của chúng. Vì thế, sự thiếu nước gây tác hại rất lớn đối với cây trồng. Nếu sự thiếu nước kéo dài có thể dẫn đến sự chết của cây. Còn trong trường hợp thiếu nước đột ngột thì lại càng nguy hiểm vì chúng phá hủy sự trao đổi axit nucleic làm ngừng trệ quá trình tổng hợp, tăng cường phân giải protit, tế bào không còn khả năng tái tổ hợp protit. Sự rối loạn trao đổi chất gây hậu quả cực kỳ nghiêm trọng, có thể làm chết cây ngay cả khi cây chưa bị héo hoàn toàn. Theo Ghenken, các cây chịu hạn là những cây có khả năng trong quá trình phát triển cá thể thích nghi được những tác động của hạn. Sự sinh trưởng, phát triển và sinh sản bình thường nhờ có hàng loạt các chất phát sinh trong quá trình tiến hóa dưới ảnh hưởng của điều kiện sinh tồn và chọn lọc tự nhiên. Có nhiều trường hợp cây chịu hạn là cây thường cho năng suất cao. Tuy nhiên, lúc hạn hán mạnh ngay cả những cây hạn hán sinh thực cũng bị giảm sút năng suất. Do đó, chỉ tiêu đáng kể của cây chịu hạn là đảm bảo năng suất bình thường khi gặp thời tiết bất lợi. Những nghiên cứu để tìm hiểu sâu giới hạn sự thiếu nước ở mỗi giai đoạn sinh trưởng, phát triển của thực vật nói chung và ở các giống cây trồng nói riêng là một việc phức tạp. Vì trạng thái bão hòa nước ổn định cao được duy trì trong cây trồng bằng cách phối hợp nhịp nhàng giữa quá trình xâm nhập và thoát nước, điều đó tạo nên chế độ nước của cây. 1.2.2 Vai trò của nước đối với cây đậu đen Đối với cây đậu đen, nước có vai trò vô cùng quan trọng trong quá trình sinh trưởng, phát triển. Nó có vai trò quyết định đến năng suất và chất lượng của đậu đen. Đậu đen là loại cây trồng có khả năng chịu hạn tương đối cao ở một giai đoạn nhất định, khi cây đậu đen bị thiếu nước ở bất kỳ giai đoạn nào thì cũng gây ảnh hưởng tới năng suất và chất lượng của quả. Đậu đen có nhu cầu về độ ẩm đặc biệt do đặc điểm riêng là rễ ăn sâu thuộc loại rễ trụ có nhiều rễ con và phân nhánh mạnh. Do vậy, việc duy trì thích hợp chế độ nước là yêu cầu cần thiết cho cây sinh trưởng thuận lợi, đồng hóa chất dinh dưỡng tốt và cho năng suất cao. Khi cây đậu đen bị thiếu nước rễ sinh trưởng kém, ảnh hưởng tới việc hút dinh dưỡng, hút nước của cây, thân và lá sinh trưởng kém, hoa ít, kết quả kém. Đậu đen là cây có lỗ khí đóng vào ban đêm và mở vào ban ngày, mở ở mức lớn nhất vào buổi trưa, cường độ thoát hơi nước của cây khi đất khô tới thời điểm héo vẫn giữ ở mức tương đối cao và lúc đó lỗ khí vẫn mở một phần. Khi lá đậu đen bị héo, lỗ khí sẽ đóng lại làm giảm sự cố định CO2, giảm tốc độ vận chuyển sản phẩm quang hợp tới những bộ phận đang sinh trưởng của cây, do đó làm giảm năng suất. Khi lá đậu đen bị mất nước khoảng 40% nó có khả năng phục hồi nhanh trạng thái ban đầu nếu được tưới nước trở lại. Nhu cầu về nước của cây đậu đen thay đổi theo từng giai đoạn sinh trưởng. Ở những giai đoạn sinh trưởng đầu tiên không có sự mẫn cảm đặc biệt với sự thiếu nước, giai đoạn hạt đâm tia xuống đất và giai đoạn quả già ít mẫn cảm hơn so với giai đoạn ra hoa rộ. Khi cây đậu đen bị thiếu nước, trước hết ảnh hưởng tới sinh trưởng và phát triển, rõ nhất là giảm độ tăng trưởng của tế bào trên toàn bộ cây, ảnh hưởng tới quang hợp. Thiếu nước cũng ảnh hưởng tới sự phát triển của bộ rễ, rễ ăn sâu diện tích vùng rễ nhỏ. Giai đoạn đậu đen ra hoa nếu thiếu nước sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới số lượng hoa hoặc cây ngừng ra hoa. Khi hình thành quả, thiếu nước làm cho quả phát triển kém, kích thước giảm làm cho quả và trọng lượng hạt dẫn tới năng suất kém. Như vậy, với đời sống của cây đậu đen nước là một yếu tố vô cùng quan trọng. Nó ảnh hưởng trực tiếp tới sinh trưởng phát triển, năng suất, chất lượng của cây. Để cây sinh trưởng, phát triển tốt cho năng suất cao cần chú ý cung cấp đầy đủ nước. 1.3 Phản ứng chịu hạn ở thực vật Cũng như các loài cây trồng khác, chúng có khả năng chống lại hoặc hạn chế sự mất nước bằng những biến đổi hình thái hoặc những phản ứng sinh hóa phù hợp. Biến đổi hình thái được chú ý tới nhiều là bộ rễ. Bộ rễ khỏe là một điều kiện tăng tính chịu hạn của cây. Bên cạnh đó có sự giảm diện tích lá của đậu đen khi gặp hạn nhằm giảm sự thoát hơi nước ở lá. Các thay đổi hóa sinh thường liên quan đến cơ chế chống mất nước nhằm sinh tổng hợp ra các chất bảo vệ hoặc nhanh chóng bù lại sự thiếu hụt nước. Điều chỉnh áp suất hoặc thẩm thấu nội bào thông qua tích lũy các chất hòa tan, các chất protein và axit amin như: prolin, các enzim thủy phân… là cơ chế giúp tế bào duy trì lượng nước tối thiểu trong điều kiện thiếu nước, các phản ứng hóa sinh diễn ra nhằm khử độc các sản phẩm được tạo nên trong quá trình phân giải các hợp chất cao phân tử, hoặc xúc tiến phục hồi các cấu trúc sinh học bị tổn thương. Sau khi hạn ngừng tác động, các quá trình phục hồi diễn ra nhanh chóng nếu bộ gen được bảo tồn trong điều kiện hạn hán. Nhờ có sự tham gia của protein đặc hiệu mà ADN chỉ bị biến đổi khi ở điều kiện hạn nặng và kéo dài. Ngoài ra, còn có những thay đổi về các phản ứng sinh lý như: hô hấp, cường độ quang hợp, cường độ thoát hơi nước của lá cho phù hợp với điều kiện gặp hạn của cây. 1.4 Tình hình nghiên cứu khả năng chịu hạn ở cây họ Đậu và cây đậu đen Nghiên cứu tính chịu hạn của thực vật đối với điều kiện bất lợi của mội trường là một yêu cầu bức thiết. Việc nghiên cứu về tính chịu hạn đã được tiến hành ở nhiều nước trên thế giới với nhiều loại cây trồng khác nhau, trong đó có các cây họ Đậu. Đối với thực vật và đặc biệt là họ Đậu các nghiên cứu tìm hiểu bản chất khả năng chịu hạn ngày càng được mở rộng. Những năm gần đây, nhờ các thiết bị hiện đại, các nhà khoa học có điều kiện đi sâu, tìm hiểu cơ chế sinh lý liên quan đến tính chịu hạn ở thực vật như ảnh hưởng của thiếu nước đến sự phát triển của hạt, đến quá trình quang hợp và hô hấp [22]. Một số cơ chế hóa sinh và sinh học phân tử cũng đã được nghiên cứu như: xác định vị trí của gen liên quan đến điều chỉnh áp suất thẩm thấu (Maitra N, Cushman J, C 1994…), gen tổng hợp một số chất hình thành và tích lũy nhiều khi hạn hán: prolin, nhóm amin bậc 4, một số đường... Ở Việt Nam trong những năm qua, đã có rất nhiều công trình nghiên cứu tính chịu hạn của cây trồng như: đậu tương, lạc, lúa, đậu xanh…chẳng hạn những nghiên cứu về đặc điểm di truyền, khả năng chịu hạn và hoạt động quang hợp ở các thời kì sinh trưởng và phát triển khác nhau của cây đậu xanh (Nguyễn Huy Hoàng) [6], nghiên cứu về hoạt độ của enzim trong hạt ở một số giống đậu tương chịu nóng và một số giống đậu tương chịu hạn (Trần Thị Phương Liên, Huỳnh Thị Thu Huệ, Nông Văn Hải, Lê Thị Muội) [8], nghiên cứu sự quang hợp ở một số giống lạc khác nhau (Nguyễn Văn Mã, Cao Bá Cường) [9] và rất nhiều công trình nghiên cứu khác. Thành tựu của những công trình nghiên cứu đó đã được ứng dụng trong sản xuất và chọn tạo nhiều giống cây trồng mới cho năng suất cao phẩm chất tốt, phù hợp với điều kiện khí hậu, canh tác của Việt Nam. Đối với cây đậu đen, tuy là loại cây trồng có giá trị dinh dưỡng và kinh tế cao nhưng cho đến nay những tài liệu nghiên cứu về cây đậu đen trên thế giới và nước ta còn ít cũng như việc tổng kết kinh nghiệm thực tiễn trong sản xuất chưa đầy đủ và chưa nhận được sự quan tâm đặc biệt của nhiều nhà khoa học. Chỉ có rất ít những nghiên cứu trên thế giới nhưng chủ yếu tập trung vào nghiên cứu ảnh hưởng của các loại phân bón, các chất kích thích sinh trưởng tới năng suất, sản lượng đậu đen. Ở Việt Nam đối tượng đậu đen chỉ được chú ý dừng lại ở mức độ xây dựng kĩ thuật trồng hay kĩ thuật tăng năng suất cao một cách rất khái quát (Nguyễn Danh Đông, Mộng Hùng, Duy Nhất, Nguyễn Trâm) [3], [7]. Mà vẫn chưa có công trình nghiên cứu nào tìm hiểu sâu về các chỉ tiêu sinh lí, sinh hóa ở đối tượng đậu đen. Xuất phát từ thực tiễn đó tôi tiến hành nghiên cứu một số chỉ tiêu sinh lí, sinh hóa ở đậu đen để phục vụ cho việc ứng dụng trong sản xuất và chọn tạo nhiều giống mới có năng suất phẩm chất tốt phù hợp với điều kiện khí hậu, canh tác của Việt Nam. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu Chúng tôi sử dụng giống đậu đen VN 84 do Viện Nghiên cứu Ngô cung cấp. Đây là giống đậu đen xanh lòng có nguồn gốc Ấn Độ có thời gian sinh trưởng ngắn, cho năng suất khá cao. 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Bố trí thí nghiệm * Thực hiện tại Khu thí nghiệm nhà lưới khoa Sinh – KTNN trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2. * Thời vụ gieo trồng: Vụ thu gieo vào tháng 7 đến tháng 8. * Chuẩn bị đất và cách chăm sóc. - Chuẩn bị đất Đỗ đen yêu cầu đất tơi xốp, sạch cỏ, đủ ẩm nhưng không được ngập úng, mặt luống phải san phẳng, tạo rãnh thoát nước. - Chăm sóc + Tưới và vun xới: sau khi cây đã mọc đều ra lá thật cần tỉa cây trước khi cây có một lá kéo theo mật độ đã định. Không nên tham để quá nhiều cây chen chúc nhau, ảnh hưởng xấu đến năng suất. Khi cây có lá kép thứ 1, cần xới kĩ, làm tơi đất, sạch sẽ và làm phẳng mặt luống, kết hợp bón thúc. Sau khi tới đợt 1 khoảng 10 – 15 ngày tiến hành xới. Làm cỏ đợt 2 và kết hợp vun gốc các lớp rễ mọc phát triển tốt + Bấm ngọn, bấm vòi: thân và cành đỗ đen có thể phát triển thành vòi, do vậy cần phải hạn chế sự phát triển của ngọn thân và các vôi để tập trung dinh dưỡng nuôi thân và nuôi hoa, quả, hạt. Bấm ngọn vào thời kỳ trên thân chính có 5 – 6 lá trước khi thân biến thành vòi. Nên bấm cành trước khi cành biến đổi và phát triển thành vòi. * Bố trí thí nghiệm Chuẩn bị 24 chậu có kích thước: cao 45 cm, đường kính 35 cm. Tiến hành nghiên cứu ở 3 thời kì: cây non, ra hoa, quả non, từ khi gieo hạt đến giai đoạn cây non chỉ để lại 6 cây trong mỗi chậu, đảm bảo chất lượng đất, lượng phân bón, chế độ tưới tiêu nước, chế độ chăm sóc đồng đều giữa các chậu. Các thí nghiệm được tiến hành theo sơ đồ sau: Hạt đậu đen được gieo trong chậu Thời kì cây non Thời kì ra hoa Thời kì quả non Xác định một số chỉ tiêu sinh lí, sinh hóa và năng suất Đánh giá, kết luận * Cách gây hạn: Khi cây sinh trưởng đến 1 giai đoạn nhất định tương đương với các công thức thí nghiệm trên thì ngừng tưới nước và che chắn bằng nilon trắng để ngăn cản nước mưa, sương. Lô đối chứng vẫn được tưới nước bình thường và lô thí nghiệm ngừng tưới nước đến khi 2 lá dưới cùng có triệu chứng héo. Trong quá trình gây hạn tiến hành thu mẫu để đo chỉ tiêu sinh lý, sinh hóa… trên cả lô đối chứng và thí nghiệm. 2.2.2 Phương pháp xác định các chỉ tiêu nghiên cứu 2.2.2.1 Một số chỉ tiêu trao đổi nước * Cường độ thoát hơi nước: xác định cường độ thoát hơi nước bằng phương pháp cân nhanh (theo LA. Ivanov). * Khả năng giữ nước: xác định theo phương pháp Kozushko [17]. Lá được lấy vào buổi sáng sớm và lấy trên cùng một tầng lá. Mỗi ô thí nghiệm lấy 3 lá cho vào túi nilon đem nhanh về phòng thí nghiệm (mỗi mẫu làm 3 lần nhắc lại, mỗi lần 3 lá). Sau đó, cân nhanh trên cân điện được khối lượng tươi ban đầu B, rồi đem lá để nơi không có ánh sáng mặt trời cho lá tự thoát hơi nước 5 – 6 giờ và cân lại được khối lượng b. Gói các lá cây lại bằng giấy và đem sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 1500C trong 3 – 4 giờ cho lá khô hoàn toàn đến khối lượng không đổi rồi đem cân được khối lượng v. Tiến hành làm đồng thời đều với tất cả các mẫu trong điều kiện giống nhau. Khả năng giữ nước được tính bằng lượng nước mất đi sau khi héo trên tổng lượng nước của lá. Tính kết quả theo công thức sau : a%= B-b ×100% B-v Trong đó : a: khả năng giữ nước (%) B: khối lượng tươi ban đầu của lá (gam). B: khối lượng tươi của lá sau khi thoát hơi nước (gam) v : khối lượng khô của lá sau khi sấy ở 1500C (gam). *Khả năng hút nước: xác định theo các phương pháp kozushko [17]. Với các mẫu lá, cách lấy mẫu như trên, sau khi lấy lá về phòng thí nghiệm, đem ngâm cuống lá vào trong một cốc nước, lấy một cốc khác to hơn chụp kín hoàn toàn lá và cốc nước. Để cho lá hút nước đến khi bão hòa trong 3 giờ. Đem lau khô lá và cân được khối lượng lá bão hòa lần 1 là A1, sau đó để lá héo trong 4- 5 giờ rồi lại cho bão hòa nước lần 2 trong 3 giờ và cân lại được khối lượng bão hòa lần 2 là A2 Khả năng hút nước được xác định bằng lượng nước mà cây không thể hút được sau khi gây héo trên khối lượng lá bão hòa nước lần 1.