1
MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn 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 hợp. Nghiên cứu tính
chống chịu của cây trồng ở Việt Nam được trồng trên diện rộng ở các đối
tượng lúa, đậu tương, lạc, thuốc lá…trong 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 hợp
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 Nẵng 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]. iện tích đất nhi m
mặn ở
iệt Nam không uá 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 đậu tương”.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu ảnh hưởng của sự nhi m 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 tươi 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 hợp: hàm lượng diệp lục, cường độ quang hợp.
Xác định hàm lượng prolin của lá.
Xác định số hoa, số qủa trên cây, tỉ lệ đậu quả, khối lượng của hạt/cây.
3
4. Đối tượng và phạm vi 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 trong 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 trồng.
Thấy rõ ảnh hưởng của nhi m 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.
4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Đặc điểm sinh trưởng của cây đậu tương
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 – 300C, độ ẩm không khí 81 – 85%. Đậu tương có bộ r
đặc biệt có khả năng hình thành các nốt sần với sự xâm nhập của vi khuẩn
Rhizobium có khả năng cố định nitơ từ không khí [12].
Trong quá trình nảy mầm ở hạt di n 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 enzim; 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
uá trình này enzim α - 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].
5
Lá: gồm lá đơn và lá kép. Lá đơn xuất hiện sau khi cây mọc từ 2 - 3
ngày và mọc phía trên 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 thời gian hoa nở rất ngắn, sáng nở chiều tàn.
[1], [6], [18], [19].
Quả và hạt: số uả biến động từ 2 đến 20 uả ở mỗi chùm hoa và có
thể đạt tới 400 uả trên một cây. Một uả chứa từ 1 - 5 hạt, nhưng hầu hết các
giống uả 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 r cái và nhiều r 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 sần 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. ựa 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 lợi cho
năng suất của các giống đậu tương.
6
* Qúa 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, r 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 đầu tiên cho đến khi ra
hoa cuối cùng. Khác với một số cây khác, cây đậu tương khi đã ra hoa thì
các bộ phận khác như r , 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 l là quả phát triển đầy 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, uả đã đủ mẩy thì cây ngừng sinh trưởng. Thời kì này
xảy ra ngắn hơn so với các thời kì trên và chịu tác động nhiều của các yếu tố
môi trường. Thời kì quả chắc thường sau khi quả hình thành 21 - 25 ngày
[1], [6], [18], [19].
7
1.2. Ảnh hưởng của sự nhiễm mặn đến sự sinh trưởng, phát triển của
thực vật
1.2.1. Tình hình nhiễm mặn đất trồng ở Việt Nam và thế giới
Theo một số nghiên cứu đất nhi m mặn chiếm khoảng 7% (952,1 triệu
ha) diện tích đất trên toàn thế giới và phân bố trên 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 nhi m mặn, ở ĐBSCL có tới 1,4 triệu ha nghĩa là hơn 1/3 đất
ĐBSCL nhi m 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 Cl- (%)
Đất mặn nhiều
>1
>0,25
Đất mặn trung bình
0,5 - 1,0
0,15 - 0,25
Đất mặn ít
0,25 - 0,50
0,05 - 0,15
Đất mặn ít và không mặn
<0,25
<0,005
Ðất mặn thường có tổng số muối tan > 0.5%, trong đó lượng Cl- >
0,25%. Ðất mặn nhiều thường chứa các chất dinh dưỡng từ mức trung bình đến
khá. Ðất mặn ở miền Bắc thường có thành phần cơ giới 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
ương là tỉnh có diện
tích đất mặn ít nhất, với 2.464,40 ha; chỉ chiếm 1,86% tổng diện tích đất mặn.
8
Đất 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 uai 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 với 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 với 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), Bến 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), ĩnh 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 trong
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 nhi m mặn vào mùa khô trong thời gian ngắn, nên thích
9
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 với bón vôi và biện pháp thủy lợi để rửa mặn [13], [8].
Hiện tượng nhi m mặn trong 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 uá trình khai thác sử dụng
nước ngầm uá mức khiến cho mực nước ngầm hạ thấp, dẫn đến sự dịch
chuyển của biển mặn về phía đất liền. Nghiên cứu nhi m mặn nguồn nước
không thể tách rời uá trình hình thành mặn. Đánh giá uá trình hình thành sự
nhi m mặn của một vùng đất sẽ giúp xác định nguyên nhân của sự nhi m mặn
nguồn nước trong vùng [8].
Nhiễm mặn nguồn nước ngầm: Nguyên nhân của sự nhi m mặn tầng
nước ngầm không phải từ các lớp đất nằm trên tầng nước ngầm mà được hình
thành từ uá 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 ua những đợt biển tiến trong uá khứ xa xưa,
nhất là trong kỷ đệ tứ, đã có những biểu hiện nhi m 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,
10
hàm lượng d 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 trồng thích nghi
tốt với từng điều kiện cụ thể thông ua 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 nhi m 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 %Cl- 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 tranh nước với môi trường nhi m muối và chống lại hiện tượng hạn sinh
lý. Hàm lượng NaCl cao trong đất nhi m 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 hợp 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 di n
11
ra chủ yếu trong dịch bào. o 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 với
cây nông nghiệp. Độ mặn cao gây sức ảnh hưởng bất lợi 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 uan đến uá 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
chịu mặn của đậu 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 với 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 với
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 thời 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].
12
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 với 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 gần 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 hợp, chuyển
hóa prolin,….liên uan đến vai trò của prolin đối với 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
13
nước của nội bào, kết quả được xác định axit amin tại thời điểm này vượt quá
129mM. Sự tích lũy prolin nội bào ở các tế bào Distichlis 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 uan 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 [34], [42].
Nghiên cứu sự tổng hợp của protein trên màng tilacoit ở cây lúa mì
trong môi trường muối cho thấy: phản ứng của lúa mì (Triticum 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 hợp 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
hợp của lá củ cải đường giảm nhiều trong thời gian bị nhi m 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 hợp [36]. Khả năng uang hợp
14
của cây trồng trong điều kiện mặn là tùy thuộc vào mức độ mặn, thời gian
nhi m 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 hợp của tảo. Trong bèo tấm tham số này
là nhiều nhạy cảm với 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 PSII phản ánh rằng nồng độ
muối cao hay thấp đều ảnh hưởng tiêu cực tới sự sinh trưởng và phát triển của
bèo tấm [37], [44].
1.3.2. Ở Việt Nam
Nghiên cứu tính chống chịu của cây trồng ở Việt Nam được trồng 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 r và lá đậu xanh dưới tác
động của stress 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 r , 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 hợp các chất để bảo vệ, điều chỉnh các chất trong
tế bào như axit amin prolin …(Điêu Thị Mai Hoa, Trần Thị Thanh Huyền)
[10]. Các kết quả nghiên cứu đã được ứng dụng trong sản xuất và chọn tạo
15
được nhiều giống đậu tương mới có năng suất cao, phẩm chất tốt phù hợp 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 uả
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 uả to, đều và có khả năng
chịu hạn được tới trên 10/1.000 (T.S. Bùi ăn Nhân, Trung tâm dừa Đồng Gò
– Bến Tre) [51].
16
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. 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.
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
Để 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 130oC trong vòng 1 giờ,
hạt được khử trùng bằng dung dịch KMnO4 5% trong 5 phút.
Gieo trên khay có giấy thấm, chia thành 2 phần:
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, M1, M1.5, 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 với nồng độ
tương ứng ở các lô như nhau.
17
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 + ½ 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 thì làm cỏ đợt 1. Cần kết hợp cả việc tỉa
cây với xới xáo, làm cỏ, lúc này cây còn nhỏ nên chỉ cần 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 nhặm (5 – 7 ngày sau khi gieo). Xới
xáo làm cỏ nhẹ nhàng khi cây có lá thật (lá nhặm 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 tra 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 uá trình sinh trưởng theo dõi những biến đổi bất thường của cây
trồng để có biện pháp khắc phục kịp thời như phun thuốc sâu hại cây trồng.
18
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 r mầm đạt 3 mm trở lên. Tỷ lệ
nảy mầm (N) trong dung dịch muối NaCl được tính theo công thức:
a
N .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, r mầm (mm/mầm): sử dụng thước chia đơn vị đến mm
để đo chiều dài của thân, r 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].
19
Lấy 2 bình nón (V = 100ml) cho vào mỗi bình 2g hạt đậu tương đã nảy
mầm, nghiền nát và 10ml KH2PO4 0,1N, lắc nhẹ để tạo môi trường pH thích
hợp với 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
37º C thời 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 ).2,82.V . f
V3.g
X: Hàm lượng nitơamin trong mẫu nghiên cứu (mg);
V1: 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 30oC trong 20 – 24 giờ. Bình kiểm tra phải đun sôi dịch
20
enzim 3 – 5 phút để làm mất hoạt động của enzim trước khi cho tiếp xúc với
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 với 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 10g 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 trọng lượng [23]
Trình tự phân tích:
Cân 20g đất mịn
Thêm 100ml nước cất chứa CO2. Lắc 5 phút
Để yên 30 phút. Lọc
Lấy 50ml dịch lọc vào hộp nhôm (đã sấy, cân trọng lượng (M1)
Sấy ở nhiệt độ 105oC đến khi trọng lượng không đổi (M2)
M=
Trong đó:
( M 2 M 1) x100
xk
10
M: % muối trong đất
M2: Trọng lượng cặn
M1: Trọng lượng khay sấy chưa cho dịch lọc
k: Hệ số khô kiệt của đất (= 1)
- Xem thêm -