ĐẶC ĐIỂM GIẢI PHẪU VÀ SINH LÝ LOÀI VẠNG TRỨNG (Endospermum chinense Benth.)

L©m sinh ĐẶC ĐIỂM GIẢI PHẪU VÀ SINH LÝ LỒI VẠNG TRỨNG (Endospermum chinense Benth.) Nguyễn Thị Thơ1, Vũ Quang Nam2 ThS Trường Đại học Lâm nghiệp TS Trường Đại học Lâm nghiệp TÓM TẮT Vạng trứng (Endospermum chinense Benth.) thuộc họ Thầu dầu (Euphorbiaceae) gỗ lớn, có thân trịn, thẳng sinh trưởng nhanh Gỗ lồi dùng nhiều ngành cơng nghiệp nhẹ, vỏ thân dùng thuốc đông y Bằng phương pháp nghiên cứu chuyên ngành sinh học sinh lý thực vật đối tượng Vạng trứng 7-8 tuổi trồng rừng thực nghiệm núi Luốt, Xuân Mai, công trình xác định được: mẫu Vạng trứng có nhu cầu ánh sáng không cao Tỷ lệ mô đồng hóa/chiều dày 83%, mơ dậu/mơ khuyết 0,41 Hàm lượng diệp lục a 6,607, tỷ lệ diệp lục a/b 1,007 cường độ quang hợp 1,57 Lá Vạng trứng có tầng cutin (7,15µm) biểu bì (36,71 µm) dày, mật độ khí khổng 293/mm2, biểu bì cólơng đa bào, cường độ nước thấp; sức hút nước tế bào 17,12 Từ đặc điểm số liệu cho thấy Vạng trứng có khả chịu hạn, mức độ không cao Lá Vạng trứng bị tổn thương nặng (90%) nhiệt độ 50oC chết hoàn toàn 55-60oC, 45oC mức độ tổn thương 35-40% Như vậy, khả chịu nhiệt (chịu nóng) Vạng trứng không cao, song với nhiệt độ cao núi Luốt 43oC, Vạng trứng chống chịu phát triển tốt Từ khóa: Giải phẫu, mô thực vật, quang hợp, sinh lý, Vạng trứng I ĐẶT VẤN ĐỀ Vạng trứng (Endospermum chinense Benth.), gọi Vạng còng hay Nội châu, thuộc họ Thầu dầu (Euphorbiaceae), gỗ lớn, có thân trịn, thẳng sinh trưởng nhanh; to, hình xoan rộng với gân đáy, tuyến mắt cua to gốc Gỗ lồi có màu trắng, nhẹ, có giá trị kinh tế cao thường dùng sản xuất diêm, bút chì; vỏ thân dùng làm thuốc chữa trị gãy xương, phong hàn tê thấp, khớp xương buốt đau, đau lưng đùi, tay chân tê liệt, Vạng trứng có phân bố rộng, tập trung chủ yếu vùng rừng nhiệt đới châu Á Trung Quốc, Thái Lan, Malaysia, Campuchia, Lào Ở nước ta, Vạng trứng thường gặp tỉnh từ Tun Quang, n Bái, Hịa Bình, Phú Thọ, Quảng Ninh, Thái Nguyên, vào Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Trị Kon Tum Gia Lai Vạng trứng tái sinh hạt tốt, sinh trưởng nhanh, dễ trồng, có nhu cầu xuất lớn Đến có số cơng trình nghiên cứu đặc điểm phân bố cấu trúc rừng nơi có Vạng trứng phân bố, chưa có cơng trình nghiên cứu sâu đặc điểm cấu tạo giải phẫu sinh lý lồi, để từ đề số giải pháp gây trồng phát triển loài cách thích hợp Nghiên cứu cung cấp số thông tin cấu tạo giải phẫu lá, nhu cầu ánh sáng, cường độ quang hợp, cường độ nước, sức hút nước mơ thực vật khả chịu nóng lồi II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng vật liệu nghiên cứu Cành loài Vạng trứng (Endospermum chinense) có độ tuổi 7-8, rừng thực nghiệm núi Luốt, trường Đại học Lâm nghiệp 2.2 Phương pháp nghiên cứu - Giải phẫu lá: 30 mẫu bánh tẻ cá thể khác lấy ngẫu nhiên, phiến lá, chọn vị trí phần thịt để giải phẫu Giải phẫu theo bề mặt để đo đếm số lượng khí khổng theo độ dày để đo đếm độ dày mô bên thịt [3] Các mẫu giải phẫu chụp ảnh, thông số đo đếm kính hiển vi OPTIKA TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ - 2013 L©m sinh microscopes, M-699 có gắn Optikam PRO Digital Camera, độ phóng đại 150 lần - Xác định hàm lượng tỷ lệ diệp lục a b: Theo phương pháp so màu (Lichtenthaler, H.K & Wellburn, A.R 1983); Xác định cường độ thoát nước theo phương pháp cân nhanh L A Ivanov et al, 1950 [6]; - Xác định cường độ quang hợp theo phương pháp Ivanov – Kossovici [6]: Cường độ quang hợp xác định bình cầu quang hợp (bình 1: đối chứng, bình 2: quang hợp) Sau làm thí nghiệm với cành lá, cho vào bình (qua lỗ nút bình) 20 ml dung dịch Ba(OH)2 0,025N - giọt phenolphtalein; nghiêng bình để Ba(OH)2 tiếp xúc với tồn khơng khí bình (tránh Ba(OH)2 tiếp xúc với nút bình), lắc bình đều, nhẹ 30 phút Dùng HCl 0,025N chuẩn độ lượng Ba(OH)2 dư loại màu hồng bình Ghi kết lại tính cường độ quang hợp I theo công thức: I ( A  B).K 0,55.60 S t Trong đó: A: lượng HCl chuẩn bình quang hợp; B: lượng HCl chuẩn bình kiểm tra (bình đối chứng); K: hệ số điều chỉnh chuẩn độ theo chuẩn độ HCl (1 ml HCl 0,025N tương ứng với 0,55 mg CO2); S: diện tích (dm2); t: thời gian thí nghiệm; 60: số chuyển đối phút sang - Xác định sức hút nước mô thực vật theo phương pháp so sánh tỷ trọng Shacdacov: Chuẩn bị dãy ống nghiệm đôi (đối chứng thí nghiệm) có nồng độ NaCl từ 0,1 M đến 1M (cách 0,1M) Lần lượt lấy vào ống đối chứng 3ml NaCl có nồng độ trên, cịn ống thí nghiệm lấy ml Lấy khoan nút chai khoan 50 mảnh cây, cho chúng vào ống thí nghiệm ống mảnh Ngâm mảnh khoảng 30 - 40 phút (thỉnh thoảng lắc đều) Sau đó, vớt mảnh thêm vào ống thí nghiệm vài giọt xanh metylen, lắc Dùng pipet mũi nhỏ hút giọt 10 dung dịch thí nghiệm có màu xanh thả từ từ vào dung dịch đối chứng có nồng độ tương ứng Mỗi lần thả dung dịch phải rửa pipet lau khô Quan sát chuyển động giọt dịch màu xanh, tìm nồng độ mà giọt dịch màu xanh đứng yên, tức nồng độ tế bào nồng độ dung dịch (Ctb = Cdd) sức hút nước tế bào sức hút nước dung dịch (Stb = Sdd) Sức hút nước tế bào tính theo cơng thức: Stb = Sdd = R T Ci – Stb: Sức hút nước tế bào; Sdd: Sức hút nước dung dịch; R = 0,0821 = số khí; C: nồng độ dịch bào; i: số đẳng trương; i = +  (n-1);: bậc điện ly; n: hệ số ion điện ly - Xác định tính chịu nóng theo phương pháp Maxcop [6]: Đun nước sôi, pha nước vào cốc sứ (xô, chậu) nhiệt độ khác nhau: 35oC, 40oC, 45oC, 50oC, 55oC, 60oC Dùng nhiệt kế điều chỉnh để nhiệt độ cốc sứ ln ổn định Cho vào cốc có nhiệt độ khác Ngâm cốc nước nóng 30 phút, vớt cho vào cốc nước nhiệt độ thường Sau đó, thay nước cốc dung dịch HCl 0,2N, sau 20 phút vớt tính mức độ tổn thương theo số lượng vết nâu xám xuất Tính tỷ lệ % diện tích bị tổn thương III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Cấu tạo giải phẫu Ở Vạng trứng, khơng thấy có xuất biểu bì nhiều lớp mặt mặt Tuy nhiên, độ dày lớp biểu bì lớn (36,71 µm), lớn nhiều so với loài rộng bảng 01, khơng có chứa lục lạp, màu sáng có khả phản xạ ánh sáng cao Lớp cutin dày (7,15 µm) chứng tỏ tính chống chịu điều kiện bất lợi từ mơi trường cao Các số tỷ lệ chiều dày biểu bì biểu bì (36,71/7,88) cutin với cutin (7,15/3,96) chênh lệch phản ánh tiếp nhận không đồng điều kiện ngoại cảnh (ánh TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ - 2013 L©m sinh sáng) đến hai mặt lá; phần non thân mặt xuất lơng che chở đa bào hình sao, Điều thể Vạng trứng có khả chống chịu với mơi trường nắng nóng định (hình 01, bảng 01) Hình 01 Hình thái lơng che chở (trái) giải phẫu thịt (phải) Vạng trứng - Nằm hai lớp biểu bì biểu bì lớp mơ đồng hóa Ở Vạng trứng, lớp mơ biệt hóa rõ rệt thành hai loại mơ chun hóa mơ dậu mơ khuyết Lớp mơ dậu biệt hóa thường thành lớp có dạng hình trụ kéo dài, xếp sít nhau, nằm sát lớp biểu bì Mơ khuyết chiếm đa số tổng chiều dày phần mô đồng hóa, gồm tế bào hình trứng, xếp lỏng lẻo chừa nhiều khoảng gian bào chứa khí, phục vụ trình quang hợp (hình 01) Tỷ lệ mô dậu/mô khuyết 0,41, thấp so sánh với loài bảng 01 điều chứng tỏ sản phẩm đồng hóa tạo Vạng trứng không cao Tỷ lệ mô dậu/mô khuyết cho thấy Vạng trứng tuổi có nhu cầu ánh sáng khơng cao Bảng 01 Đặc điểm cấu tạo giải phẫu Vạng trứng số loài Đối tượng Vạng trứng Gội trắng Lòng mang xẻ Mò tròn Chỉ tiêu giải phẫu (mm) CTT BBT MD MK MD/ MK 7,15 36,71 66,17 161,80 0,41 7,88 3,96 275,00 227,97 2,40 17,68 37,05 67,40 0,77 16,40 2,28 125,84 104,45 3,96 7,40 51,00 66,60 0,72 7,08 3,20 141,20 117,60 3,44 8,44 37,89 52,72 0,55 8,48 3,24 111,99 90,61 BBD CTD BDL MDH Ghi chú: CTT: cutin trên; BBT: biểu bì trên; MD: mơ dậu; MK: mơ khuyết; BBD: biểu bì dưới; CTD: cutin dưới; BDL: bề dày - Khí khổng: Kích thước mật độ khí khổng đơn vị diện tích thể tính thích nghi lồi với điều kiện ánh sáng khác Mật độ trung bình 100-300/mm2 lá, có lên tới hàng nghìn [1] Ở Vạng trứng, khí khổng xuất bề mặt nằm mặt phẳng với lớp biểu bì, số lượng khí khổng 293/mm2 lá, nằm ngưỡng trung bình, xa so với Lim xanh (464), Bạch đàn đỏ (486), Xà cừ (929) [1] Từ dẫn liệu giải phẫu (bảng1) cho thấy Vạng trứng có khả chống chịu TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ - 2013 11 L©m sinh điều kiện bất lợi mơi trường, mức độ ánh sáng thấp Điều hoàn toàn phù hợp với thực trạng sinh trưởng Vạng trứng núi Luốt, trường Đại học Lâm nghiệp chúng thường có thân mọc thẳng, số cành cành ít, thường sớm rụng tạo tán thưa, thường mọc nằm ngang Mặt chịu tác động trực tiếp ánh sáng mặt trời, mặt chịu tác động ánh sáng tán xạ, nên biểu bì cutin Vạng trứng dày thêm lên đáng kể để tăng khả bảo vệ, giảm cường độ thoát nước từ biệt hóa thích nghi mô dậu mô khuyết 3.2 Hàm lượng diệp lục a, b cường độ quang hợp Diệp lục sắc tố quang hợp cây, chúng tạo sản phẩm hữu cho Những ưa sáng có hàm lượng diệp lục thấp, tỷ lệ diệp lục a/b cao; chịu bóng có hàm lượng diệp lục cao, tỷ lệ diệp lục a/b thấp Hàm lượng diệp lục, đặc biệt tỷ lệ diệp lục a/b xem tiêu quan trọng đánh giá nhu cầu ánh sáng Kết phân tích cho thấy hàm lượng diệp lục a, b Vạng trứng không cao, đặc biệt tỷ lệ a/b (1,007) thấp (bảng 02) (cây chịu bóng có tỷ lệ diệp lục a/b nhỏ 2,3 [4]) Điều hoàn toàn phù hợp với đặc điểm giải phẫu tỷ lệ MD/MK Vạng trứng 0,41 cho thấy nhu cầu ánh sáng Vạng trứng không cao, tương ứng với dày lên lớp biểu bì lớp sáp bề mặt để phản xạ lại lượng ánh sáng tự nhiên Bảng 02 Hàm lượng sắc tố quang hợp cường độ quang hợp Đối tượng NC Hàm lượng tỷ lệ diệp lục a/b Cường độ quang hợp Ca (mg/l) Cb (mg/l) a/b (mg/dm2/h) 6,607 6,559 1,007 1,57 Vạng trứng Kết phân tích ghi nhận cường độ quang hợp Vạng trứng 1,57 mg/dm2/h Như vậy, khả quang hợp Vạng trứng không cao Điều giải thích phù hợp với tỷ lệ diệp lục a/b Vạng trứng 1,007 các dấu hiệu giải phẫu phân tích Từ dẫn liệu nhận định rằng: Ở tuổi nghiên cứu (tuổi 7-8), Vạng trứng có nhu cầu ánh sáng khơng cao Hầu hết rừng nhỏ chịu bóng tốt, tuổi trưởng thành ưa sáng điều phù hợp với kết phân tích giải phẫu phân tích số liên quan Vạng trứng 3.3 Cường độ thoát nước, sức hút nước tế bào khả chịu nóng Thực vật chống lại khơ hạn cách hạn chế nước bù lại thiếu hụt nước thơng qua biến đổi hình thái, giải phẫu Nhiều lồi thực vật có khả chịu hạn nhờ tế bào biểu bì tăng cường độ dày vách tế bào, tích lũy thêm nhiều chất sáp 12 cutin Kết phân tích cho thấy cường độ thoát nước Vạng trứng 0,058 Điều cho thấy q trình nước đối tượng nghiên cứu diễn chậm phù hợp với kết giải phẫu xuất tầng cutin dày bề mặt với số quang hợp, hàm lượng diệp lục Khả chịu hạn liên quan mật thiết đến nồng độ dịch bào, nồng độ dịch bào tạo nên lực hút cho rễ Qua việc xác định sức hút nước mô thực vật theo phương pháp tỷ trọng cho thấy Vạng trứng 17,12 atm Như vậy, Vạng trứng có khả chịu hạn khá, thấp so với chịu hạn điển hình Phi lao (19,86 atm) Nhiệt độ, ánh sáng độ ẩm có tác động đáng kể đến tập tính hoạt động theo chu kỳ mùa, theo chu kỳ ngày đêm sinh vật Nhiệt độ tạo nên vùng phân bố phân tầng thực vật, sinh vật nói chung thực vật nói riêng mẫn cảm với yếu tố nhiệt độ TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ - 2013 L©m sinh Bảng 03 Khả chịu nóng Vạng trứng Mức độ tổn thương (%) Loài Vạng trứng 35oC 40oC 45oC 50oC 55oC 60oC 10-15 35-40 75-90 95-100 100 Kết bảng 03 hình 02 cho thấy: 35 C Vạng trứng chưa bị tổn thương, mức độ tổn thương tăng dần tăng nhiệt độ Ở 45oC tỷ lệ tổn thương Vạng trứng 35-40%, 50oC mức độ tổn thương lên tới 90%, có nhiều chỗ chuyển sang màu nâu; điều cho thấy mức độ tổn thương cao Theo số liệu kế thừa nghiên cứu thống kê nhiệt độ khu vực núi Luốt cho thấy: vùng có nhiệt độ cao 43oC vào tháng 6, nhiệt độ trung bình năm 23,1oC Với kết chịu nóng Vạng trứng nói trên, khẳng định Vạng trứng có khả thích ứng với nhiệt khu vực núi Luốt; thời điểm nóng năm, chúng bị tổn thương mức độ thấp o Hình 02 Khả chịu nóng Vạng trứng IV KẾT LUẬN - Vạng trứng trồng núi Luốt có nhu cầu ánh sáng khơng cao Tỷ lệ mô dậu/mô khuyết 0,41; hàm lượng diệp lục a 6,607 mg/l; tỷ lệ diệp lục a/b 1,007, cường độ quang hợp (1,57 mg/dm2/h) Vì vậy, gây trồng Vạng trứng điều kiện lập địa mới, đặc biệt giai đoạn cần ý đến nhu cầu ánh sáng chúng - Lá Vạng trứng có tầng cutin trên, biểu bì dày, mật độ khí khổng (293/mm2), biểu bì cólơng đa bào, cường độ thoát nước thấp; sức hút nước tế bào 17,12 Từ đặc điểm số liệu cho thấy Vạng trứng có khả chịu hạn, mức độ không cao - Lá Vạng trứng bị tổn thương 35-40% (ở nhiệt độ 45oC); mức độ tổn thương nặng (90%) nhiệt độ 50oC chết hồn tồn 55-60oC Như vậy, khả chịu nhiệt (chịu nóng) Vạng trứng không cao, song với nhiệt độ cao núi Luốt 43oC, Vạng trứng chống chịu TÀI LIỆU THAM KHẢO Cao Thúy Chung (1975), Hình thái giải phẫu thực vật, Nxb Nông thôn, tr 61 Trần Ngọc Hải (2011), “Đặc điểm giải phẫu hàm lượng sắc tố Vầu đắng”, Tạp chí Nơng nghiệp PTNN, 11: 115-119 Trần Cơng Khánh (1981), Thực tập hình thái giải phẫu thực vật, Nxb Đại học trung học chuyên nghiệp Hà Nội, tr 21-30 Vũ Thị Lan, Nguyễn Văn Thêm, “Ảnh hưởng độ tàn che hỗn hợp ruột bầu đến sinh trưởng Gõ đỏ (Afzelia xylocarpa Craib) tháng tuổi điều kiện vườn ươm”, www2.hcmuaf.edu.vn Vũ Văn Vụ & et al (2000), Sinh lý học thực vật, Nxb Giáo dục, Hà Nội Vũ Văn Vụ & et al ( 2004), Thực tập sinh lý thực vật, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội Cutler D.F et al (2008) Plant Anatomy: An applied approach Blackwell Publishing Fahn A.(1982) Plant Anatomy Pergamon Press Lichtenthaler, H.K & Wellburn, A.R (1983) “Determination of total carotenoids and chlorophyll a and b of leaf extracts in different solvents” Biochemical Society Transactions, 11:591-592 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ - 2013 13 L©m sinh ANATOMICAL AND PHYSIOLOGICAL CHARACTERISTICS OF Endospermum chinense Benth Nguyen Thi Tho, Vu Quang Nam SUMMARY Endospermum chinense Benth belonging to the family Euphorbiaceae is a big tree with straightly circular trunk and fast growing Its wood is used in light industry and its bark and leaves are used in oriental medicines By using biological and physiological methods on Endospermum chinense with 7-8 years old planted in the experimental forest at the Luot mountain, Xuanmai showed that Endospermum chinense's light demand is not high Rate of mesophyll and whole thick-leaves is 83% andrate of palisade and spongy parenchyma is 0,41.Chlorophyll a is 6,607 and rate of a/b chlorophylls in leaves is 1,007 Photosynthetic intensity is 1,57 Cutin layer in leaves of Endospermum chinense is 7,15 µm and upper epidermis is 36,71µm The number of stomata is 293/mm2 and the lower epidermis attached multicellular hairs Magnitude of evapotranspiration is low and water attraction is 17,12 From all above evidences to conclude that Endospermum chinense can be able to adapt the light dought Its leaf tissues come to harm of 90% at 500C and die completely at 55-600C At 450C their harm are 35-40%, so Endospermum chinense can be growing well at the experimental forest of the Vietnam Forestry University at the Luot mountain Keywords: Anatomy, Endospermum chinense, photosynthesis, physiology, plant tissues Người phản biện: PGS.TS Phạm Văn Điển Ngày nhận bài: 21/5/2013 Ngày phản biện: 15/9/2013 Ngày định đăng:10/12/2013 14 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ - 2013 ... đồng hóa tạo Vạng trứng không cao Tỷ lệ mô dậu/mô khuyết cho thấy Vạng trứng tuổi có nhu cầu ánh sáng khơng cao Bảng 01 Đặc điểm cấu tạo giải phẫu Vạng trứng số loài Đối tượng Vạng trứng Gội trắng... 1,007 1,57 Vạng trứng Kết phân tích ghi nhận cường độ quang hợp Vạng trứng 1,57 mg/dm2/h Như vậy, khả quang hợp Vạng trứng không cao Điều giải thích phù hợp với tỷ lệ diệp lục a/b Vạng trứng 1,007... lệ diệp lục a/b nhỏ 2,3 [4]) Điều hoàn toàn phù hợp với đặc điểm giải phẫu tỷ lệ MD/MK Vạng trứng 0,41 cho thấy nhu cầu ánh sáng Vạng trứng không cao, tương ứng với dày lên lớp biểu bì lớp sáp