ẢNH HƯỞNG CỦA ROHEXADIONE CALCIUM LÊN HÀM LƯỢ NG GIBBERELLIN NỘI SINH TRONG CÂY VÀ CHIÊU DÀI TÊ BÀO LÓNG THÂN CÂY LÚA docx

Thông tin Khoa học ðại học An Giang Số 30 , 09/2007 2 ẢNH HƯỞNG CỦA PROHEXADIONE CALCIUM LÊN HÀM LƯỢNG GIBBERELLIN NỘI SINH TRONG CÂY VÀ CHIỀU DÀI TẾ BÀO LÓNG THÂN CÂY LÚA Ths. Võ Thị Xuân Tuyền 1 , TS. Nguyễn Minh Chơn 2 và PGS. TS. Lê Văn Hòa 3 TÓM TẮT Phân tích hàm lượng gibberellin nội sinh trong cây lúa cho thấy prohexadione calcium ức chế quá trình sinh tổng hợp gibberellin, ñặc biệt là ở giai ñoạn lúa trổ. Sự ức chế của prohexadione calcium lên sinh tổng hợp gibberellin có tác dụng làm giảm chiều dài tế bào của lóng thân, chiều cao cây và làm tăng khả năng kháng ñổ ngã trên lúa. ABSTRACT Analysis of endogenous gibberellin content in rice plant showed that prohexadione calcium inhibited gibberellin biosynthesis, especially at the blooming stage. The inhibition of prohexadione calcium on gibberellin biosynthesis led to reducing the cell length of internodes, plant height and increasing the ability of lodging resistance in rice. Key words: gibberellin, lodging, prohexadione calcium, rice 1. ðẶT VẤN ðỀ Giống lúa ST1 là giống cao cây, chiều cao trung bình 103 – 122 cm nên dễ ñổ ngã (Hồ Quang Cua, 2000). Do ñó, giống lúa này ñược chọn ñể khảo sát ảnh hưởng prohexadione calcium (Pro-Ca) lên chiều cao. Xử lý prohexadione calcium (Pro-Ca) ở thời ñiểm 5 – 10 ngày trước trổ (65 ngày sau khi gieo) hoặc xử lý 2 lần ở 5 ngày sau tượng ñòng (50 ngày sau khi gieo) và 5 – 10 ngày trước trổ cho thấy có tác dụng làm giảm chiều cao cây. Chiều cao cây giảm có thể là do Pro-Ca tác ñộng ức chế lên sự hình thành gibberellin nội sinh trong cây, làm giảm sự vươn dài lóng thân. ðể làm rõ tác ñộng của Pro-Ca lên chiều cao cây, ảnh hưởng của nó lên hàm lượng gibberellin nội sinh trong cây và chiều dài tế bào lóng thân cây lúa ñã ñược khảo sát. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Thí nghiệm ñược thực hiện tại Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, ðại học Cần Thơ. Lúa ñược trồng trong chậu ñể lấy mẫu quan sát kích thước của tế bào lóng thân và ño hàm lượng gibberellin nội sinh trong cây ở thời ñiểm 10 ngày sau khi xử lý Pro-Ca. Thí nghiệm bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại và 4 nghiệm thức gồm: P0: ñối chứng không xử lý Pro-Ca P1: xử lý Pro-Ca (10 g ai/ha) ở 50 NSKG P2: xử lý Pro-Ca (10 g ai/ha) ở 65 NSKG P3: xử lý Pro-Ca (10 g ai/ha) 2 lần, ở 50 và 65 NSKG (NSKG: Ngày sau khi gieo) Qui trình ly trích gibberellin Ly trích gibberellin ñược thực hiện theo các bước ở Hình 1.  Sắc ký trên giấy Sử dụng giấy (sắc ký) Whatman số 1, cắt dọc theo chiều di chuyển của dung môi. Chấm tất cả các dịch trích vào giấy sắc ký và ñể khô hoàn toàn trước khi cho chạy sắc ký. Chuẩn bị dung môi sắc ký: isopropanol + ammoniac + nước cất (10:1:1). Cho giấy sắc ký ñã chuẩn bị mẫu vào buồng sắc ký. Sau khi chạy sắc ký, lấy giấy sắc ký ra ñể khô và phun hỗn hợp ethanol-H 2 SO 4 (95:5), ñem sấy khô ở nhiệt ñộ 110 0 C. 1 Giảng viên BM Khoa học - Cây trồng, Khoa NN – TNTN, Trường ðại học An Giang. Email: vtxtuyen@agu.edu.vn. 2 Phó trưởng BM Sinh lý Sinh hóa, Khoa Nông nghiệp & SHƯD, Trường ðại học Cần Thơ. 3 Trưởng BM Sinh lý Sinh hóa, Khoa Nông nghiệp & SHƯD, Trường ðại học Cần Thơ. 50 g mẫu chồi lúa tươi Nghiền mẫu trong Nitơ lỏng Methanol 80% Ly tâm ở 4 0 C, 3000 rpm, trong 10 phút (Mẫu cô cạn + 10 ml nước cất), chỉnh pH = 8 Phần dịch lỏng Cô quay Phân ñoạn lần 1 với ethyl acetate Phần dịch lỏng cho qua cột lọc C18 Trích lấy Gibberellin ra khỏi cột bằng methanol 80% Sắc ký trên giấy Mẫu cô cạn Phần dịch lỏng bên dưới , chỉnh pH = 3 + (100µl MeOH + 5ml nước cất) Cô quay Phân ñoạn lần 2 với ethyl acetate Thu phần dịch lỏng bên trên Cô quay Mẫu cô cạn + 200 µl methanol - nước cất (1:1) Ly trích gibberellin Sinh trắc nghiệm ñể ước tính hàm lượng gibberellin hiện diện trong mẫu 50 g mẫu chồi lúa tươi Nghiền mẫu trong Nitơ lỏng Methanol 80% Ly tâm ở 4 0 C, 3000 rpm, trong 10 phút (Mẫu cô cạn + 10 ml nước cất), chỉnh pH = 8 Phần dịch lỏng Cô quay Phân ñoạn lần 1 với ethyl acetate Phần dịch lỏng cho qua cột lọc C18 Trích lấy Gibberellin ra khỏi cột bằng methanol 80% Sắc ký trên giấy Mẫu cô cạn Phần dịch lỏng bên dưới , chỉnh pH = 3 + (100µl MeOH + 5ml nước cất) Cô quay Phân ñoạn lần 2 với ethyl acetate Thu phần dịch lỏng bên trên Cô quay Mẫu cô cạn + 200 µl methanol - nước cất (1:1) Ly trích gibberellin Sinh trắc nghiệm ñể ước tính hàm lượng gibberellin hiện diện trong mẫu Hình 1. Qui trình ly trích gibberellin Thông tin Khoa học ðại học An Giang Số 30 , 09/2007 3 3 cm Lá sơ cấp Lá thứ 2 Lá bao mầm Lá sơ cấp Lá thứ 2 Lá bao mầm Lá thứ 1 Diệp tiêu Giấy sắc ký ñược quan sát dưới ñèn cực tím, những vùng có chứa gibberellin sẽ phát sáng. Cắt lấy phần giấy sắc ký có chứa gibberellin cho vào ñĩa petri có chứa 2 ml nước cất, lắc nửa giờ và ngâm trong phòng tối 24 giờ ñể khuếch tán chất ly trích ra, tiến hành sinh trắc nghiệm.  Sinh trắc nghiệm gibberellin Giống lúa MTL233, nhạy cảm với gibberellin ngoại sinh (Huỳnh Thị Huỳnh Mai, 2005) nên ñược dùng trong sinh trắc nghiệm với gibberellin. Lúa MTL233 sau khi rửa sạch khử trùng, ngâm trong tối khoảng 24 giờ, sau ñó rửa sạch, ủ qua ñêm cho nẩy mầm trong ñiều kiện tối. Khi diệp tiêu nhú ra khoảng 4 mm, gieo vào ñĩa petri có lót giấy thấm ẩm, ñể trong tối 96 giờ. Chọn cây mạ to khỏe có chiều cao khoảng 3 cm (Hình 2). Dung dịch gibberellin chuẩn dùng cho thử nghiệm, với dãy nồng ñộ giảm dần như sau: 10, 5, 1, 0,5, 0,1 ppm. Dùng micropipette rút dung dịch nhỏ một giọt 1µl vào ñầu lá thứ nhất. Cây mạ ñược chiếu sáng liên tục dưới ánh ñèn neon 2000 lux, nhiệt ñộ 30 0 C, ẩm ñộ không khí 75 – 80%, sau 3 ngày ño lại chiều dài của bẹ lá thứ hai. Vẽ sơ ñồ biểu diễn sự gia tăng chiều dài của bẹ lá thứ 2 theo nồng ñộ chất chuẩn ñể suy ra nồng ñộ gibberellin có trong mẫu. 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Mẫu lúa thu ở thời ñiểm 75 NSKG (10 ngày sau khi xử lý lần 2), quan sát hình chụp giấy sắc ký dưới ñèn cực tím cho thấy vùng có chứa gibberrellin sẽ phát sáng. Nghiệm thức xử lý Pro-Ca ở 65 NSKG hoặc xử lý 2 lần ở 50 và 65 NSKG cho thấy vùng chứa gibberellin nhỏ hơn so với nghiệm thức xử lý 1 lần ở 50 ngày sau sạ và nghiệm thức ñối chứng (Hình 4). 3.2.1 Hàm lượng gibberellin nội sinh trong cây Kết quả sinh trắc nghiệm gibberellin trích từ mẫu lúa tươi thu ở thời ñiểm 60 NSKG, tức 10 ngày sau khi xử lý Pro-Ca lần thứ I, cho thấy ở nghiệm thức ñối chứng (P0) có chiều dài bẹ lá thứ 2 dài hơn trung bình 3 mm so với nghiệm thức xử lý Pro-Ca ở thời ñiểm 50 NSKG (P1) (Hình 3A). Kết quả này cho phép ước tính ñược hàm lượng gibberellin nội sinh trong cây ở nghiệm thức P0 là 26 ng/g chồi lúa tươi và nghiệm thức P1 là 8 ng/g chồi lúa tươi (Hình 3B), sự khác biệt này có ý ngh ĩa thống k ê ở mức 1%. 0 5 10 15 20 25 30 P0 P1 Hàm lượng GA (ng/g chồi lúa tươi) Hình 3. Ảnh hưởng của Pro-Ca lên hàm lượng gibberellin nội sinh trong cây xử lý ở thời ñiểm 50 NSKG. (A): Ảnh hưởng của gibberellin lên chiều dài bẹ lá thứ 2, (B): Hàm lượng gibberellin trong cây P0 P1 A B P P P P Hình 5. Ảnh hưởng của gibberellin trích ñược từ mẫu lúa ST1 thu ở 75 NSKG lên chiều dài bẹ lá thứ hai c ủa mạ lúa MTL233 Hình 4. Mẫu sắc ký giấy gibberellin trích từ mẫu lúa thu ở 75 NSKG Vùng chứa gibberellin Hình 2. Cây mạ lúc 4 ngày tuổi Thông tin Khoa học ðại học An Giang Số 30 , 09/2007 4 Bảng 2. Ảnh hưởng Pro-Ca lên chiều dài tế bào lóng thứ ba thu ở thời ñiểm 75 NSKG Nghiệm thức Dài tế bào lóng thứ ba (µm) P0 182,0 a P1 178,5 a P2 130,1 b P3 121,9 c F ** CV(%) 2,4 Bảng 1. Ảnh hưởng của Pro-Ca lên hàm lượng gibberellin nội sinh trong cây, mẫu thu ở thời ñiểm 75 NSKG Nghiệm thức Dài bẹ lá (mm) Hàm lượng gibberellin (ng/g trọng lượng tươi) P0 40,1 a 42,2 P1 38,7 b 34,0 P2 33,4 c 2,6 P3 33,2 c 1,4 F ** CV 1,8 **: Khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 1% qua phép thử LSD Qua kết quả sinh trắc nghiệm cho thấy nghiệm thức xử lý Pro-Ca ở thời ñiểm 65 NSKG và nghiệm thức xử lý 2 lần (50 ngày và 65 NSKG) có hàm lượng gibberellin thấp hơn trung bình khoảng 20 lần so với ñối chứng và 19,5 lần so với nghiệm thức xử lý 1 lần lúc 50 NSKG, và giữa 2 cách xử lý này không khác biệt có ý nghĩa thống kê (Bảng 1). Sự khác biệt này thể hiện rất rõ qua sự gia tăng chiều dài bẹ lá lúa khi tiến hành sinh trắc nghiệm gibberellin trên giống lúa MTL233, ở nghiệm thức ñối chứng và nghiệm thức chỉ xử lý 1 lần 50 NSKG có chiều dài bẹ lá lúa dài hơn so với nghiệm thức xử lý Pro-Ca ở thời ñiểm 65 ngày và nghiệm thức xử lý 2 lần (Hình 5). Qua kết quả phân tích trên cho thấy thời ñiểm xử lý Pro-Ca có hiệu quả làm giảm chiều cao cây là 65 NSKG (5 – 10 ngày trước trổ). Do ở giai ñoạn này hàm lượng gibberellin hoạt ñộng tăng rất nhanh và ñạt ñỉnh cao nhất (Matsuo và ctv., 1973). 3.2.2 Chiều dài tế bào lóng thứ ba Xử lý Pro-Ca ở thời ñiểm 65 ngày sau khi sạ hoặc xử lý 2 lần ở 50 và 65 NSKG cho thấy chiều dài tế bào lóng thứ ba ngắn hơn rất nhiều so với ñối chứng và nghiệm thức chỉ xử lý 1 lần ở 50 ngày sau khi gieo, sự khác biệt này có ý nghĩa thống kê ở mức 1% (Bảng 2). Nghiệm thức ñối chứng và nghiệm thức xử lý Pro-Ca 1 lần lúc 50 NSKG có hàm lượng gibberellin nội sinh cao nên tác ñộng lên sự giãn dài tế bào làm cho tế bào dài hơn và gấp 1,5 lần so với nghiệm thức xử lý ở 65 NSKG hoặc nghiệm thức xử lý 2 lần (Hình 6). Theo Vũ Văn Vụ và ctv (1999) gibberellin là hormone tác ñộng mạnh mẽ lên sự giãn dài tế bào. Cũng theo Jones và Macmilan (1985) ñã chứng minh rằng gibberellin có thể làm tăng sự sinh trưởng của thực vật là do tác ñộng lên cả giãn dài tế bào và sự phân chia của tế bào. Như vậy xử lý Pro-Ca ở thời ñiểm 65 ngày và xử lý 2 lần có tác dụng kìm hãm sự gia tăng hàm lượng gibberellin nội sinh trong cây, kết quả là làm giảm sự giãn dài tế bào lóng thân, làm cho lóng thân ngắn, có tác dụng giảm chiều cao cây (Hình 7) và ñiều này làm tăng khả năng kháng ñổ ngã của lúa. Hình 6. Ảnh hưởng của Pro-Ca lên chiều dài tế bào lóng thứ ba Hình 7. Ảnh h ư ởng của Pro - Ca lên chi ều cao cây Thông tin Khoa học ðại học An Giang Số 30 , 09/2007 5 4. KẾT LUẬN Pro-Ca có tác dụng ức chế lên sự hình thành gibberellin nội sinh trong cây, nhất là ở giai ñoạn lúa trổ nên có tác dụng ức chế lên sự giãn dài của tế bào lóng thân, làm giảm chiều dài lóng thân, chiều cao thân và làm tăng khả năng kháng ñổ ngã trên lúa. Xử lý prohexadione calcium ở thời ñiểm 5 – 10 ngày trước trổ hoặc xử lý 2 lần ở 5 ngày sau tượng ñòng và 5 – 10 ngày trước trổ cho thấy có hiệu quả ức chế sự hình thành gibberellin nội sinh trong cây. TÀI LIỆU THAM KHẢO Hồ Quang Cua. 2000. Tóm lược các kết quả nghiên cứu và sản xuất lúa ST1 và ST2 trong 2 năm từ 1998- 2000. Thông tin khoa học công nghệ và môi trường. Quý 1/2000. Sở Khoa Học Công Nghệ & Môi Trường Tỉnh Sóc Trăng. Trang: 25-36. Huỳnh Thị Huỳnh Mai. 2005. Cải tiến quy trình sinh trắc nghiệm gibberellin với giống lúa ñịa phương. Luận văn tốt nghiệp Cử Nhân Công Nghệ Sinh Học. ðại Học Cần Thơ. Jones, R.L and J. Macmillan. 1985. Gibberellin. In Advanced Plant Physiology. p. 36. Edited by Malcolm B Wilkins. Matsuo, T., K. Kumazawa., R. Ishii., K. Ishihara and H. Hirata. 1973. Science of the rice plant. Vol. 2. Physiology. pp. 184-216. Vũ Văn Vụ, Vũ Thanh Tâm và Hoàng Minh Tấn. 1999. Sinh lý học thực vật. Nhà xuất bản Giáo Dục . . 30 , 09/2007 2 ẢNH HƯỞNG CỦA PROHEXADIONE CALCIUM LÊN HÀM LƯỢNG GIBBERELLIN NỘI SINH TRONG CÂY VÀ CHIỀU DÀI TẾ BÀO LÓNG THÂN CÂY LÚA Ths. Võ Thị. gibberellin nội sinh trong cây, làm giảm sự vươn dài lóng thân. ðể làm rõ tác ñộng của Pro-Ca lên chiều cao cây, ảnh hưởng của nó lên hàm lượng gibberellin nội sinh