Tài liệu Nghiên cứu ảnh hưởng của nacl đến sinh trưởng và hàm lượng prolin ở mầm một số giống đậu cô ve

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA SINH - KTNN ™˜ ----- ----- LÊ THỊ HỒNG DUYÊN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NACl ĐẾN SINH TRƯỞNG VÀ HÀM LƯỢNG PROLIN Ở MẦM MỘT SỐ GIỐNG ĐẬU CÔ VE KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Sinh lí học thực vật Người hướng dẫn khoa học PGS.TS. NGUYỄN VĂN Mà HÀ NỘI, 2016 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận này, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới thầy PGS.TS Nguyễn Văn Mã đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Qua đây tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô và tập thể cán bộ trong Khoa Sinh - KTNN và Trung tâm Hỗ trợ Nghiên cứu Khoa học và Chuyển giao Công nghệ - Trường Đại học sư phạm Hà Nội 2 đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để tôi thực hiện khóa luận tốt nghiệp này. Do lần đầu làm quen với nghiên cứu khoa học và kinh nghiệm còn nhiều hạn chế nên khóa luận không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn sinh viên để đề tài của tôi được hoàn thiện hơn. Hà Nội, ngày tháng 4 năm 2016 Sinh viên Lê Thị Hồng Duyên LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu của đề tài này đảm bảo tính khách quan, trung thực, chính xác và không trùng lặp với các tác giả khác. Hà Nội, ngày tháng 4 năm 2016 Sinh viên Lê Thị Hồng Duyên DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ABA : axit abscisic GA : Giberilin HSP : Heat shock protein Nxb : Nhà xuất bản P5CS : Pyrolin- 5 cacboxylate - synthetase MỤC LỤC MỞ ĐẦU...........................................................................................................1 1. Lí do chọn đề tài.........................................................................................1 2. Mục đích của đề tài.................................................................................... 3 3. Nhiệm vụ....................................................................................................3 4. Ý nghĩa lí luận và thực tiễn của đề tài........................................................3 4.1. Ý nghĩa lí luận......................................................................................3 4.2. Ý nghĩa thực tiễn..................................................................................3 NỘI DUNG....................................................................................................... 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU........................................................... 4 1.1. Nguồn gốc cây đậu cô ve........................................................................ 4 1.2. Đặc điểm hình thái cây đậu cô ve........................................................... 4 1.3. Giá trị của đậu cô ve................................................................................5 1.4. Sự nảy mầm ở thực vật nói chung và sự đậu cô ve nói riêng..................6 1.4.1. Quá trình nảy mầm ở thực vật...........................................................6 1.4.2 Sự nảy mầm của hạt đậu cô ve...........................................................7 1.5. Tình hình nghiên cứu khả năng chịu mặn của đậu đỗ.............................7 1.5.1 Trên thế giới....................................................................................... 7 1.5.2. Ở Việt Nam....................................................................................... 8 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...............12 2.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................12 2.2. Thời gian nghiên cứu............................................................................ 12 2.3. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................12 2.3.1. Bố trí thí nghiệm.............................................................................12 2.3.2. Thiết bị nghiên cứu......................................................................... 13 2.3.3. Phương pháp xác định chỉ tiêu........................................................14 2.4. Phương pháp xử lí số liệu thống kê.......................................................15 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ - THẢO LUẬN.......................................................16 3.1. Ảnh hưởng của NaCl đến sinh trưởng mầm của một số giống đậu cô ve.............................................................................................................16 3.1.1. Tỷ lệ nảy mầm.................................................................................16 3.1.2. Ảnh hưởng của NaCl lên khối lượng tươi.......................................18 3.1.3. Ảnh hưởng của NaCl lên khối lượng khô.......................................20 3.1.4. Ảnh hưởng của NaCl lên chiều dài thân mầm.............................................22 3.1.5. Ảnh hưởng của NaCl đến chiều dài rễ mầm...................................24 3.2. Ảnh hưởng của NaCl đến hàm lượng prolin.........................................26 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.........................................................................29 TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................30 PHỤ LỤC........................................................................................................34 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1. Ảnh hưởng của NaCl đến tỉ lệ nảy mầm của các giống đậu cô ve. 16 Bảng 3.2.Ảnh hưởng của NaCl lên khối lượng tươi đến các giống đậu cô ve 18 Bảng 3.3. Ảnh hưởng của NaCl lên khối lượng khô đến các giống đậu.........20 Bảng 3.4. Ảnh hưởng của NaCl đến chiều dài thân mầm của các giống đậu . 22 Bảng 3.5. Ảnh hưởng của NaCl đến chiều dài rễ mầm của các giống đậu cô ve..........................................................................................................24 Bảng 3.6. Ảnh hưởng của NaCl đến hàm lượng prolin của các giống đậu cô ve..........................................................................................................26 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Đậu cô ve có tên khoa học là: Phaseolus vulgaris L. Là một chi thực vật thuộc họ đậu - Fabaceae [27], [29]. Đậu đỗ lµ mét trong nh÷ng c©y trång mµ loµi ng-êi ®· biÕt sö dông vµ trång trät l©u ®êi. Đậu cô ve là loại đậu có nguồn gốc từ Trung Mỹ và được trồng cách đây từ hơn 600 năm [27], lµ mét trong nh÷ng lo¹i hoa mµu thÝch nghi trong hÖ thèng lu©n canh víi lóa vµ lµ lo¹i ®Ëu rau quan träng bËc nhÊt v× ph©n bè réng kh¾p, s¶n l-îng t-¬ng ®èi lín vµ cã kh¶ n¨ng lµ nguån thu nhËp kh¸ cao cho người trồng trọt . ®Ëu c« ve ®· vµ ®ang trë thµnh nhu cÇu lín trªn thÞ tr-êng do hàm lượng dinh dưỡng cao và ¨n ngon h¬n c¸c gièng ®Ëu kh¸c. §Ëu c« ve ®-îc trång chñ yÕu víi môc ®Ých lÊy qu¶, lµ nguån thùc phÈm phôc vô ®êi sèng con ng-êi. §Ëu c« ve cã gi¸ trÞ dinh d-ìng kh¸ cao, tr¸i non chøa 2,5% ®¹m, 0,2% chÊt bÐo, 7% chÊt ®-êng bét vµ ®Æc biÖt nhiÒu vitamin A, C vµ chÊt kho¸ng, hµm l-îng xellulose thÊp [27]. Cũng như đậu tương, ngoài ý nghĩa về mặt kinh tế, dinh dưỡng cây đậu cô ve còn có tác dụng trong việc cải tạo đất, nhờ khả năng cố định đạm của các vi khuẩn nốt sần cộng sinh trong rễ cây. Theo ®«ng y, ®Ëu c« ve cã vÞ ngät mÆn, tÝnh b×nh, cã c«ng dông ®iÒu hoµ trung Ých khÝ, bæ thËn, tiÖn t×, tiªu kh¸t vµ gi¶m hµm l-îng ®-êng huyÕt cña bÖnh nh©n bÞ bÖnh ®¸i th¸o ®-êng, là một loại thực phẩm đem lại nhiều lợi ích cho con người [28]. Mặt kh¸c, c©y ®Ëu c« ve cã mét sè đặc tÝnh quan träng như phæ thÝch nghi rộng, chÞu h¹n tèt, thêi gian sinh trưởng ngắn, dễ th©m canh, ph¸t triÓn ®ược trªn ®Êt nghèo dinh dưỡng vµ kh«ng cÇn ®Çu tư nhiÒu [15], [28]. V× vËy, c©y ®Ëu ®ược trång phæ biÕn t¹i các vïng khÝ hËu «n ®íi, b¸n nhiÖt ®íi vµ nhiÖt ®íi trªn kh¾p thÕ giíi. Ở nước ta hiện nay cây đậu cô ve được trồng rất phổ biến và rộng rãi bởi những đặc điểm, lợi ích của nó đem lại cho con người. 1 Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển với tốc độ chóng mặt của kinh tế - xã hội, các khu công nghiệp mọc lên nhanh chóng kéo theo đó là những hệ lụy kèm theo, hàm lượng khí CO 2 tăng lên đột biến gây hiệu ứng nhà kính làm biến đổi khí hậu, thời tiết diễn ra bất thường đã gây tác động không nhỏ đến trồng trọt. Hạn hán và xâm nhập mặn đang là vấn đề lớn ảnh hưởng đến gieo trồng. Sự nhiễm mặn đất trồng gia tăng ở nhiều nơi, trong đó vùng ven biển trở nên trầm trọng. Đặc biệt, Việt Nam có đường bờ biển kéo dài khắp đất nước, điều này gây tác động không nhỏ đến nền kinh tế nước nhà. Theo nghiên cứu mới nhất, Việt Nam là quốc gia bị ảnh hưởng nhiều nhất trong khu vực Đông Nam Á, nếu mực nước biển dâng lên khoảng một mét thì có khoảng 2983 km2 đất bị ngập mặn. Ngày nay, với sự tiến bộ của khoa học kĩ thuật đã có nhiều nghiên cứu cho thấy vai trò quan trọng của prolin có hiệu lực sinh học đa năng trong điều kiện stress môi trường. Chúng không những có chức năng điều chỉnh áp suất thẩm thấu, bảo vệ tế bào mà còn chống oxy hóa, tạo năng lượng và các chức năng khác đảm bảo sự ổn định tế bào và chuyển nó sang trạng thái thích nghi mới [7]. Với sự tiến bộ của khoa học kĩ thuật và từ sự đầu tư của những cá nhân, tổ chức phi chính phủ, nhiều trung tâm nghiên cứu về khả năng chống chịu của thực vật đã được xây dựng. Điển hình như một dự án mới về tương lai nông nghiệp toàn cầu mới được viện Chính sách lương thực quốc tế (IFPRI) đưa ra để đánh giá những tác động của biến đổi khí hậu và nghiên cứu về tính chống chịu của thực vật trước sự biến đổi khí hậu được tài trợ bởi Quỹ Bill và Melinda Gates [26]. Các nhà khoa học có nhiều điều kiện tìm hiểu về cơ chế sinh lí, sinh hóa chịu mặn của thực vật như: ảnh hưởng của mặn đến sự phát triển của hạt, cây non, đến các quá trình quang hợp, hô hấp. các cơ chế sinh hóa, sinh học phân tử cũng đã được nghiên cứu như: các gen liên quan đến điều chỉnh áp suất thẩm thấu, gen tổng hợp prolin, gen sốc nhiệt… 2 Ở Việt Nam đã có nhiều công trình nghiên cứu về tính chịu mặn của cây họ Đậu như Kim Thị Duyên và cộng sự nghiên cứu phản ứng của hạt đậu tương DT2008 trong điều kiện dung dịch NaCl [2]; Điêu Thị Mai Hoa, Trần Thị thanh Huyền nghiên cứu sự biến đổi hàm lượng pronlin ở rễ và lá đậu xanh trong điều kiện stress muối [3], La Việt Hồng cùng cộng sự nghiên cứu về hàm lượng prolin ở lá cây đậu tương trong điều kiện mặn, hạn [4]…, còn đối với đậu cô ve có rất ít công trình nghên cứu về sự nhiễm mặn. Và nhận thấy giai đoạn nảy mầm là thời điểm quan trọng của chu trình sống, nhưng cũng rất nhạy cảm đối với sự thay đổi của điều kiện môi trường nhất là nhiễm mặn. Xuất phát từ những lí do trên tôi quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của NaCl đến sinh trưởng và hàm lượng prolin ở mầm một số giống đậu cô ve”. 2. Mục đích của đề tài Nghiên cứu sự ảnh hưởng của NaCl đến khả năng nảy mầm, sinh trưởng và hàm lượng prolin ở mầm một số giống đậu cô ve. 3. Nhiệm vụ Xác định các chỉ tiêu về sinh trưởng và hàm lượng prolin ở mầm đậu cô ve dưới tác động của NaCl. 4. Ý nghĩa lí luận và thực tiễn của đề tài 4.1. Ý nghĩa lí luận Đề tài góp phần xác định mức độ ảnh hưởng của NaCl đến khả năng nảy mầm, sinh trưởng và hàm lượng prolin trong mầm để góp phần làm rõ cơ chế tác động của NaCl và khả năng chống chịu của mầm đối với muối NaCl. 4.2. Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu góp phần phân loại và gợi ý chọn giống đậu cô ve về khả năng chịu mặn phù hợp cho các vùng sinh thái. 3 NỘI DUNG CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Nguồn gốc cây đậu cô ve Đậu c« ve cã nguån gèc tù nhiªn tõ ch©u mü ®· ®-îc thuÇn ho¸ tõ thêi tiÒn colombo t¹i khu vùc mesoamerica vµ andes cæ ®¹i cña trung mü . ®Ëu c« ve ®-îc gieo trång c¸ch nay h¬n 600 n¨m [27], [29]. §Õn nay, ®Ëu c«ve ®-îc trång khắp trên các ch©u lôc ®Æc biÖt ë châu Mỹ vµ châu Á cã diÖn tÝch lín nhÊt. RÊt nhiÒu quèc gia ®· ®-a ®Ëu c«ve vµo mét trong nh÷ng c©y trång chÝnh trong c¬ cÊu c©y trång n«ng nghiÖp trong ®ã cã viÖt nam. Cây đậu cô ve được nhập vào nước ta vào khoảng 80 năm nay với nhiều giống khác nhau [29]. 1.2. Đặc điểm hình thái cây đậu cô ve §Ëu c« ve lµ c©y h»ng niªn, th©n th¶o, mÆt ngoµi cã l«ng th-a thít. Trªn th©n chÝnh th-êng cã sù ph©n cµnh thµnh nhiÒu cÊp tuú theo gièng vµ ®iÒu kiÖn ch¨m sãc: cµnh cÊp 1, cÊp 2 [15], [27]. Rễ kh¸ ph¸t triÓn, rễ chÝnh mäc s©u nªn c©y cã kh¶ n¨ng chÞu h¹n tèt. Rễ phô cã nhiÒu nèt sÇn h×nh cÇu nhá chñ yÕu tËp trung ë độ sâu kho¶ng 20 cm. L-îng nèt sÇn tăng nhanh khi c©y bắt đầu ra hoa vµ t¹o qu¶ [15]. L¸ mäc so le, l¸ kÐp cã 3 l¸ chÐt h×nh tr¸i xoan vµ tËn cïng t¹o thµnh nh÷ng mòi nhän, mÆt ngoµi vµ d-íi cã l«ng r¸p, cuèng l¸ dµi tíi 15 cm, bªn trªn cã r·nh, l¸ chÐt gèc kh«ng ®èi xøng, l¸ ®Ønh ®èi xøng. Hoa có cấu tạo đặc trưng của họ Đậu. Chùm hoa mọc ở nách lá trung bình có từ 2 đến 8 hoa. Hoa có thể màu trắng, vàng hoặc tím. Qu¶ dµi dẹp hoặc căng tròn, gï, chãp cã mâm nhän, mµu vµng hoÆc xanh ë c¸c cÊp ®é ®Ëm, nh¹t khác nhau. KÝch th-íc qu¶ dao ®éng từ 15- 25cm. Hạt đậu to hình trứng, h×nh cÇu hoÆc h×nh bÇu dôc, cã thÓ mµu ®en, n©u, vµng, đỏ hoặc trắng. 4 1.3. Giá trị của đậu cô ve §Ëu c« ve lµ c©y trång ngắn ngµy, dễ th©m canh, lu©n canh, xen canh, thÝch nghi víi nhiÒu lo¹i ®Êt. Do ®ã, ®Ëu c«ve ®· trë thµnh c©y trång phæ biÕn víi ng-êi n«ng d©n [15]. §Ëu c« ve th-êng ®-îc dïng lµm rau giµu dinh d-ìng, qu¶ non dïng ®Ó ¨n cã thÓ luéc, xµo tuú ý. Ngoµi ra, qu¶ ®Ëu cßn ®-îc chÕ biÕn đóng hép hoÆc lµm đông l¹nh ®¸p øng nhu cÇu trong n-íc vµ xuÊt khÈu. H¹t ®Ëu c«ve cã hµm l-îng protein vµ chÊt bét cao dïng lµm thøc ¨n tèt cho ng-êi vµ gia sóc. ë c¸c n-íc nh- Ên §é, MiÕn §iÖn, Nê Pan, Băng- La- Đét, h¹t ®Ëu kh« ®îc sö dông trong c¸c b÷a ¨n kiªng. Vá qu¶ dïng lµm thuèc lîi tiÓu vµ gi¶m hµm l-îng ®-êng huyÕt cña ng-êi bÞ bÖnh ®¸i th¸o ®-êng [28]. Gi¸ trÞ dinh d-ìng cña ®Ëu c«ve ®-îc quyÕt ®Þnh bëi c¸c thµnh phÇn chøa trong qu¶ vµ h¹t. Tr¸i non chøa kho¶ng 2,5% ®¹m, 0,2% chÊt bÐo, 7% chÊt ®-êng bét, nhiÒu vitamin A, C vµ chÊt khoáng [28] . §Ëu c« ve cßn cã kh¶ n¨ng cè ®Þnh nit¬ cña khÝ quyÓn qua nèt sần ë bé rễ cã t¸c dông c¶i t¹o ®Êt vµ cã ý nghĩa ®èi víi c¸c c©y trång kh¸c. Thùc tÕ, trªn thÕ giíi vµ trong n-íc, ®Ëu c«ve ®-îc trång xen canh víi c¸c c©y trång kh¸c nh- b«ng, lu©n canh víi lóa gãp phÇn c¶i t¹o ®Êt, tăng ®é ph× nhiªu cho ®Êt vµ cung cÊp chÊt dinh d-ìng cho c©y trång kh¸c. Đậu cô ve ưa khí hậu mát mẻ của vùng nhiệt đới và á nhiệt đới, chúng không chịu được giá rét, nhiệt độ thích hợp là 25-35 0C, pH từ 5,5 đến 6,8 [15], [27]. Có hai loại đậu cô ve là dạng cây lùn và dạng cây leo. - Đậu cô ve lùn : Cây thấp (50-60cm) cho thu hoạch sớm 40- 45 ngày sau khi gieo, trái dài, thẳng, màu xanh hoặc vàng. Thích hợp cho việc canh tác ở những vùng ven biển, gió to và mạnh. - Đậu cô ve leo : thân dài, dạng cây leo. Trong lúc canh tác cần phải làm giàn. Thu hoạch sau 50 – 55 ngày, chịu nóng giỏi, kháng bệnh tốt, cho năng suất cao [15]. 5 1.4. Sự nảy mầm ở thực vật nói chung và sự đậu cô ve nói riêng 1.4.1. Quá trình nảy mầm ở thực vật [30] Nảy mầm là giai đoạn đầu tiên của quá trình phát triển cá thể. Từ hạt đang ngủ nghỉ chuyển sang trạng thái hoạt động, kết quả là sự hình thành cây con. Quá trình nảy mầm diễn ra với sự biến đổi một loạt các trạng thái sinh lý, và hóa sinh bên trong hạt. - Biến đổi hóa sinh: Đặc trưng nhất của sự biến đổi hóa sinh trong khi nảy mầm là sự tăng đột ngột các hoạt động thủy phân diễn ra bên trong hạt. Các hợp chất dự trữ dưới dạng các polyme bị phân giải thành các monome phục vụ cho sự nảy mầm. Chính vì vậy các enzim thủy phân, đặc biệt là αamilaza được tổng hợp mạnh mẽ và hoạt động cũng được tăng mạnh. Kết quả là tinh bột thủy phân thành đường làm nguyên liệu cho hô hấp và tăng hoạt tính của proteaza hoặc lipaza (với những hạt chứa nhiều chất béo). - Biến đổi sinh lý: Đặc trưng nhất là quá trình hô hấp. Ngay sau khi hạt trương nước, hoạt động của các enzim hô hấp tăng mạnh. Việc hô hấp giúp cây có đủ năng lượng cần thiết cho sự nảy mầm. - Biến đổi cân bằng hoocmon: Sự cân bằng hoocmon điều khiển quá trình nảy mầm là cân bằng GA/ABA. Khi hạt đang ngủ nghỉ, hàm lượng ABA rất cao và GA không đáng kể, nhưng khi trương nước ABA giảm dần, hàm lượng GA tăng đột biến thúc đẩy quá trình nảy mầm, phá vỡ sự ngủ nghỉ của hạt. Sự nảy mầm hạt giống phụ thuộc vào cả điều kiện bên trong lẫn bên ngoài. Những nhân tố bên ngoài quan trọng nhất bao gồm nhiệt độ, nước, ôxy, và đôi khi là ánh sáng hay bóng tối. Nhiều loài cây cần những điều kiện khác nhau để có thể nảy mầm hiệu quả. Điều này thường phụ thuộc vào sự đa dạng của hạt giống và có liên kết chặt chẽ với các điều kiện sinh thái tại nơi sống tự nhiên của cây. Với một số hạt giống, phản ứng của sự nảy mầm lại bị ảnh hưởng bởi những điều kiện môi trường. 6 1.4.2 Sự nảy mầm của hạt đậu cô ve Đậu cô ve thuộc cây hai lá mầm nên sự nảy mầm cũng có những đặc trưng như ở cây hai lá mầm khác. Sự nảy mầm bắt đầu từ khi hạt hấp thụ nước nhờ cơ chế hút trương giúp cho hạt trương lên. Trong giai đoạn này, ở bên trong hạt cũng diễn ra hàng loạt những biến đỏi về mặt sinh lí và hóa sinh. Trong giai đoạn này mầm hạt lớn lên nhờ các chất dinh dưỡng đã được dự trữ trong nội nhũ. Giai đoạn này dài hay ngắn tùy thuộc vào điều kiện ngoại cảnh. Nếu gieo vào vụ hè thì giai đoạn này ngắn hơn vụ đông. Thông thường thời gian này khoảng 5 - 10 ngày sau khi gieo. Thời kì này chính là thời kì quyết định mật độ cây con cũng như sức sinh trưởng của cây đậu cô ve sau này [15]. 1.5. Tình hình nghiên cứu khả năng chịu mặn của đậu đỗ 1.5.1 Trên thế giới Thực vật chỉ có thể sống được trong một ranh giới xác định của các điều kiện sinh thái như: nóng, khô hạn, phèn, mặn,... Ngoài giới hạn này, các yếu tố đó trở thành bất lợi (stress) cho thực vật. Tùy theo giống loài, mà mức độ biểu hiện khác nhau: một số bị chết, một số bị thương, nhưng cũng có một số không bị ảnh hưởng. Khả năng của thực vật ngăn ngừa tổn thương khi bị tác động bất lợi của ngoại cảnh gọi là tính chống chịu. Trên thế giới với sự phát triển mạnh mẽ và nhanh chóng của khoa học - kĩ thuật đã có nhiều công trình nghiên cứu về tính chống chịu của cây trồng như: Bates (1996) [16], Bamet N. M, Naylor A.W (1996) [17], Thomashow MI (1998) [23], Volcova A.M (1984) [24],… nghiên cứu về tính chịu mặn, chịu hạn và chịu lạnh ở lúa, lúa mì và thực vật khác. Trên đối tượng cây thuốc lá, tác giả Kishor P.B.K và 7 cộng sự (1995) [19] nghiên cứu cây thuốc lá được chuyển gen (gen liên quan đến sinh tổng hợp 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. Thực vật được chuyển gen (gen P5CS) cũng được nghiên cứu trên đối tượng là cây đậu tương (De Ronde J.A.; R.N. Laurie; T.Caetano; M.M Greyling; I.Kerepesi 2004) [18]. Các tác giả tiến hành so sánh giữa dòng đậu tương chuyển gen P5CS và dòng đậu tương không được chuyển gen cho thấy: dòng đậu tương chuyển gen có khả năng chịu mặn tốt hơn. Khả năng thích nghi của cơ thể thực vật đối với tác nhân biến đổi của môi trường là rất đa dạng. Bằng cách biến đổi hình thái giải phẫu hoặc trao đổi chất,… thực vật có thể tránh được tác động của các tác nhân bất lợi. Trong đó kiểu thích nghi có ý nghĩa quan trọng là dựa trên khả năng của tế bào biến đổi tốc độ và chiều hướng trao đổi chất phù hợp với điều kiện bất lợi đảm bảo cung cấp đủ các sản phẩm cần thiết cho hoạt động sống. Đặc biệt, các chất trung gian trong quá trình trao đổi chất có vai trò rất lớn đối với tính chống chịu của thực vật. Những nghiên cứu của Matra N., Cushman J., C. (1994) [20]… đã nhận thấy rằng cDNA (complementary DNA) của dehidrin từ lá đậu tương mất nước bị phân lập, dehidrin là một trong những LEA với chức năng bảo vệ tế bào khi mất nước. Sheila A.Blackman và cộng sự (1992) [22] đã nghiên cứu protein sốc nhiệt (HSP - heat shock protein) trong phôi mầm hạt đậu tương đang chín ở điều kiện bình thường và dưới áp suất thẩm thấu cao. Kết quả nghiên cứu đã khẳng định HSP tăng lên trong quá trình hình thành hạt và giảm khi hạt nảy mầm. HSP hỗ trợ bảo vệ tế bào vào thời điểm oligosacarit chưa được tổng hợp để hỗ trợ tế bào thực hiện chức năng. 1.5.2. Ở Việt Nam ë ViÖt Nam ®· cã nh÷ng c«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ tính chịu mặn của ®Ëu đỗ rÊt l©u ®êi. Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, viÖc nghiªn cøu khả năng chịu 8 mặn của ®Ëu đỗ đặc biÖt lµ c¸c thµnh phÇn sinh ho¸ cña chóng ®· ®ược nhiÒu tác giả đề cËp ®Õn. Kim Thị Duyên, Nguyễn Văn Mã (2011) đã nghiên cứu phản ứng của hạt đậu tương DT2008 nảy mầm trong điều kiện dung dịch NaCl có áp suất thẩm thấu khác nhau [2]. Điêu Thị Mai Hoa, Trần Thị Thanh Huyền nghiên cứu sự biến đổi hàm lượng prolin ở rễ và lá đậu xanh trong điều kiện stress muối [3]. La Việt Hồng, Ngô Thị Anh, Bùi Thị Thu Hương, Nguyễn Văn Mã (2014) nghiên cứu sự tương quan giữa hàm lượng prolin và GB ở lá đậu tương ở giai đoạn ra hoa trong điều kiện nhiệt độ thấp, mặn và hạn [4]. Lê Thị Kim Lành (2013) nghiên cứu ảnh hưởng của dinh dưỡng khoáng đến quá trình sinh trưởng, phát triển cây đậu xanh trong điều kiện sinh thái đất nhiễm mặn tại xã Cẩm Thanh, Tp Hội An, tỉnh Quảng Nam [5]. TrÞnh V¨n B¶o vµ céng sù đã nghiªn cøu tÝnh chèng «xi ho¸ cña mét sè loµi ®Ëu ViÖt Nam trong điều kiện mặn. C¸c t¸c gi¶ ®· chøng minh ®ược kh¶ năng chèng l¹i c¸c chÊt «xi ho¸ cña ®Ëu xanh 1 . 1.6. Prolin Prolin hay α-pirolidin cacboxylic là một α-iminoaxit ưa nước có công thức phân tử C5H9NO2, có mạch bên là hidrocacbua khác với các axit amin khác ở chỗ nhóm amin bậc 1 ở Cα liên kết với cacbon của mạch bên tạo thành vòng pirolidin [26]. Công thức cấu tạo [26] Cấu trúc không gian của proline [26] 9 Prolin là axit amin ưa nước trong cơ thể thực vật, được tổng hợp từ glutamat bởi enzim cảm ứng stress P5CS. Prolin tự do và prolin trong phân tử protein là các thành phần bắt buộc của tế bào thực vật. Khi cây gặp mặn, hạn, nhiệt độ thấp hoặc các tác nhân bất lợi khác gây giảm thế nước của dịch bào thì hàm lượng prolin tự do tăng lên nhiều lần có thể tới hàng chục, hàng trăm lần [7]. Đó như là một cơ chế giúp cây tránh được tác hại của môi trường.Vì thế, việc nghiên cứu hàm lượng prolin trong quá trình sinh trưởng của hạt đậu cô ve khi nảy mầm trong điều kiện mặn có thể giúp chúng ta tìm hiểu sâu hơn sự điều tiết quá trình trao đổi nước trong tế bào thực vật và khả năng của chúng chống lại sự thiếu hụt nước. Khi nghiên cứu chức năng của prolin, Nanjo và cộng sự đã phát hiện: những cây bị đột biến về hình dạng (có sự bất thường về biểu bì, tế bào mô mềm và hệ mạch) có hàm lượng P5CS thấp, rất mẫn cảm với áp lực thẩm thấu. Nhưng những sự biến đổi kiểu hình đó có thể ức chế được bằng cách tăng cường hàm lượng prolin ngoại bào [21]. Nghiên cứu sự thay đổi hàm lượng prolin và axit abscicis của những đối tượng mẫn cảm và chống chịu điều kiện áp suất thẩm thấu Zheng Yi - Zhi và Litian cũng khẳng định rằng: phản ứng với áp lực nước và nồng độ muối cao, cây đậu côve tích lũy hàm lượng prolin cao, đó được xem như phản ứng thích nghi với điều kiện khô hạn [25]. Theo quan điểm của một số nhà khoa học: prolin làm tăng khả năng giữ nước của cơ quan sinh sản và tăng cường hô hấp ở giai đoạn chu trình Creps (đi vào chu trình sau khi loại nhóm amin) hoặc được sử dụng để tái tạo aminoacid khác. Như vậy, vai trò của prolin chống chịu stress ở thực vật thể hiện: prolin tham gia điều chỉnh áp suất thẩm thấu của nội bào, tham gia bảo vệ màng tế bào, chống oxy hóa, tạo năng lượng và các chức năng khác đảm bảo sự ổn định tế bào và chuyển nó sang trạng thái thích nghi mới [7]. Trong khi đánh giá vai trò của prolin đảm bảo thẩm thấu của dịch bào 10 cần lưu ý rằng prolin tích tụ chủ yếu ở trong chất nguyên sinh, nơi chỉ chiếm 510% thể tích tế bào thực vật, chính vì thế càng cho thấy rõ vai trò của prolin đối với thế thẩm thấu của toàn bộ tế bào . Người ta cũng đã đo được hàm lượng prolin rất cao (11µM/ ngày đêm/1g mô thực vật tươi) trong điều kiện stress nước làm tăng áp suất thẩm thấu dịch bào và tăng cường khả năng chịu hạn. Prolin cũng có thể có chức năng như protein thẩm thấu ưa nước và như một gốc hydroxyl. Ngoài vai trò điều chỉnh thẩm thấu, prolin còn có tác động chống stress thể hiện ở khả năng trực tiếp hay gián tiếp tác động tới các chất phân tử lớn tạo điều kiện giữ gìn cấu trúc nguyên bản trong điều kiện stress. Do đó, sự tích lũy prolin được coi là một phản ứng thích nghi thông thường của thực vật bậc cao trong điều kiện bất lợi và được xem như một chất chỉ thị về khả năng chịu hạn, là chỉ số tốt đánh giá khả năng chịu mặn của thực vật [7]. 11 CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu Một số giống đậu cô ve được trồng phổ biến hiện nay: Giống PA 4, GS 103, Homico, TLP 68, VA 007. Giống PA- 4 Đặc điểm Giống đậu cô ve lùn, không cần giàn. Sinh trưởng mạnh, chống chịu tốt, thích hợp canh tác quanh năm ở vùng cao và vụ đông xuân ở đồng bằng. Thu hoạch trái sau 40 ngày gieo, năng suất đạt 18- 25 tấn/ha. TLP 68 Giống cây leo, cần bắc giàn khi canh tác. Thu hoạch sau 50-55 ngày khi gieo. Homico Cây dạng bụi, không cần giàn khi canh tác. Thu hoạch sau 45-50 ngày khi gieo. GS 103 Cây dạng bụi, lùn, cao 50-60 cm. Cây sinh trưởng, phát triển mạnh kháng sâu bệnh tốt. Thu hoạch sau 45-50 ngày khi gieo. VA 007 Cây dạng leo. Thu hoạch sau 50 -55 ngày sau khi gieo. 2.2. Thời gian nghiên cứu Từ tháng 12/2015 đến 04/2016 2.3. Phương pháp nghiên cứu 2.3.1. Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm được thực hiện tại phòng Sinh lý thực vật - Khoa sinh KTNN và Trung tâm Hỗ trợ nghiên cứu Khoa học và Chuyển giao công nghệ trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2. 12 Bố trí thí nghiệm gieo hạt: tiến hành gieo hạt trong dung dịch muối NaCl theo phương pháp của Volcova [6]. Thí nghiệm gieo hạt trong các khay trên có giấy thấm gấp nếp. Chúng tôi chọn hạt giống rồi đặt thí nghiệm thăm dò nồng độ NaCl thích hợp cho nghiên cứu này. Trước đây Kim Thị Duyên và cộng sự cũng đã nghiên cứu về ảnh hưởng của nồng độ NaCl tới sự nảy mầm của đậu tương [2], kết quả này cũng được chúng tôi tham khảo để tiến hành nghiên cứu này trên cây đậu cô ve. Chọn hạt giống đều, mẩy, có khả năng nảy mầm trên 80%, đưa vào làm thí nghiệm thăm dò nồng độ từ 0,1%; 0,3%; 0,6%; 0,9%; 1,2%; 1,5%, 1,8% và đối chứng để xác định khoảng nồng độ NaCl nghiên cứu. Qua thăm dò tôi quyết định chọn các nồng độ sau để nghiên cứu: 0,3%; 0,6%, 0,9%, 1,2% do từ nồng độ 1,5% trở lên hạt không nảy mầm được. Gieo hạt vào các khay có để giấy thấm, mỗi khay 100 hạt với 3 lần nhắc lại và chia thành các mẫu: ĐC: Cho hạt nảy mầm trong nước cất. M1: Cho hạt nảy mầm trong dung dịch NaCl 0,3% M2: Cho hạt nảy mầm trong dung dịch NaCl 0,6% M3: Cho hạt nảy mầm trong dung dịch NaCl 0,9% M4: Cho hạt nảy mầm trong dung dịch NaCl 1,2% 2.3.2. Thiết bị nghiên cứu - Máy UV-Vis 2505/ 24RS của phòng sinh lý thực vật. - Máy ly tâm, tủ sấy, cân điện tử. - Các hóa chất: ninhydrin, axit sulphosalyxilic, axit photphoric, axit axetic, toluen... được cung cấp bởi Trung tâm Hỗ trợ Nghiên cứu khoa học và Chuyển giao công nghệ Trường ĐHSP Hà Nội 2. 13