Nghiên cứu một số đáp ứng sinh lý, hóa sinh liên quan đến phản ứng tự bảo vệ của cây đậu tương nam đàn (glycine max (l ) merr ) đối với rệp muội đen (aphis craccivora koch)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI i i i i i i i i i i i NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐÁP ỨNG SINH LÝ, HÓA SINH i i i i i i i i i i LIÊN QUAN ĐẾN PHẢN ỨNG TỰ BẢO VỆ CỦA CÂY i i i i i i i i i ĐẬU TƯƠNG NAM ĐÀN (Glycine max (L.) Merr.) i i i i i i i i ĐỐI VỚI RỆP MUỘI ĐEN (Aphis craccivora Koch) i i i i i i i LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC i i i i HÀ NỘI - 2023 I I I i i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI i i i i i i i i i i i NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐÁP ỨNG SINH LÝ, HÓA SINH i i i i i i i i i i LIÊN QUAN ĐẾN PHẢN ỨNG TỰ BẢO VỆ CỦA CÂY ĐẬU i i i i i i i i i TƯƠNG NAM ĐÀN (Glycine max (L.) Merr.) i i i i i i i i ĐỐI VỚI RỆP MUỘI ĐEN (Aphis craccivora Koch) i i i i i i i Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật i i i i i i Mã số: 9420112 i i LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC i i i i i NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: i i i HÀ NỘI - 2023 I I I i i i LỜI CAM ĐOAN i i Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng i i i i i i i i i i i i tơi Các kết có luận án trung thực Các tài liệu tham i i i i i i i i i i i i i i i khảo, trích dẫn có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng Tôi xin chịu trách i i i i i i i i i i i i i nhiệm hồn tồn cơng trình nghiên cứu i i i i i i i i i Tác giả i i LỜI CẢM ƠN i i Luận án hồn thành phịng thí nghiệm trường Đại học Vinh i i i i i i i i i i i i i i i i số đơn vị phối hợp Trong trình nghiên cứu, nhận giúp i i i i i i i i i i i i i i i i i i đỡ vô quý báu từ tập thể cá nhân i i i i i i i i i i i Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy cô hướng dẫn khoa học: i i i i i i i i i i i i i i i i i PGS.TS tận tâm giúp đỡ, hướng dẫn tơi q trình nghiên cứu, thực đề i tài i i i i i i i i i i i i i i i i i Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô, nhà khoa học Tổ Bộ môn i i i i i i i i i i i i i i i i i Sinh lý thực vật ứng dụng, Ban Chủ nhiệm Khoa Sinh học; Phòng Sau đại học i i i i i i i i i i i i i i i i i Trường Đại học Sư phạm Hà Nội giúp đỡ trình học tập hồn thành i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i luận án i Tôi xin chân thành cảm ơn Viện Hóa học hợp chất thiên nhiên Viện i i i i i i i i i i i i i i i Công nghệ Sinh học trực thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam; i i i i i i i i i i i i i i i i i Trường Đại học Khoa học sống POZNAN (Ba Lan) phối hợp phân tích i i i i i i i i i i i i i i i i số tiêu sinh hóa i i i i i Tơi xin chân thành cảm ơn Trung tâm khuyến nông huyện Nam Đàn; Viện i Sinh thái Tài nguyên Sinh vật (Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam) i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i cung cấp giống đậu tương Nam Đàn nguồn rệp muội đen làm vật liệu nghiên cứu i i i i i i i i i i i i i i i i i cho thí nghiệm liên quan đến đề tài i i i i i i i i Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo Viện Nông nghiệp Tài nguyên; i i i i i i i i i i i i i i Trung tâm thực hành thí nghiệm thuộc trường Đại học Vinh thầy cô giáo i i i i i i i i i i i i i i i i i giúp đỡ, động viên suốt trình học tập nghiên cứu đề tài i i i i i i i i i i i i i i i Cuối cùng, xin bày tỏ lịng biết ơn tới gia đình, người thân, em cựu sinh viên i i i i i i i i i i i i i i i i i bạn bè giúp đỡ, động viên q trình học tập hồn thành luận án i i i i i i i i i i i i i i i i i i Hà Nội, tháng năm 2023 Tác giả luận án i i iiiii i i i i i i MỤC LỤC i Trang MỞ ĐẦU i Tính cấp thiết đề tài i i i i i i Mục tiêu nghiên cứu .2 i i i i Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài i i i i i i i i i i Đóng góp luận án i i i i i i Cấu trúc luận án .4 i i i i i CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU i i i i i i i i 1.1 Cây đậu tương i i i 1.1.1 Đặc điểm sinh học i i i i 1.1.2 Giá trị kinh tế đậu tương .7 i i i i i i i i 1.1.3 Tình hình sản xuất đậu tương giới Việt Nam .8 i i i i i i i i i i i i i 1.1.4 Giống đậu tương Nam Đàn 12 i i i i i 1.2 Rệp muội đen ảnh hưởng sản xuất nông nghiệp 14 i i i i i i i i i i i 1.2.1 Rệp muội đen (Aphis craccivora Koch) 14 i i i i i i 1.2.2 Ảnh hưởng rệp lồi trùng chích hút khác đối i i i i i i i i i i i i i i với trồng .15 i i 1.3 Sự tương tác chế tự bảo vệ trồng rệp 18 i i i i i i i i i i i i i i i 1.3.1 Tác động rệp lên trồng 18 i i i i i i i 1.3.1.1 Qúa trình xâm nhập .18 i i i i 1.3.1.2 Thành phần nước bọt rệp 19 i i i i i i 1.3.2 Các phân tử tín hiệu chế tự bảo vệ trồng rệp tác động 21 i i i i i i i i i i i i i i i i i i 1.3.2.1 Các chất kích kháng nước bọt rệp 21 i i i i i i i i i 1.3.2.2 Các gen kháng .21 i i i 1.3.2.3 Phản ứng thực vật trước công rệp 24 i i i i i i i i i i i 1.3.2.4 Các chế phòng vệ họ Đậu .26 i i i i i i i i i 1.3.3 Q trình chuyển hóa/tổng hợp phân tử tín hiệu trồng rệp i i i i i i i i i i i i i i i i tác động 28 i 1.3.3.1 Jasmonic acid 28 i i 1.3.3.2 Salicylic acid 32 i i 1.3.3.3 Hydrogen peroxide .37 i i 1.3.3.4 Gốc tự superoxide .42 i i i i CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP i i i i i i i i i i i NGHIÊN CỨU .44 i 2.1 Vật liệu nghiên cứu 44 i i i i 2.1.1 Cây giống đậu tương Nam Đàn .45 i i i i i i 2.1.2 Rệp muội đen .45 i i i 2.2 Phạm vi nghiên cứu .46 i i i i 2.3 Nội dung nghiên cứu 47 i i i i 2.4 Phương pháp nghiên cứu 47 i i i i 2.4.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 47 i i i i i i 2.4.2 Phương pháp phân tích tiêu .48 i i i i i i i 2.4.2.1 Phương pháp phân tích tiêu ảnh hưởng rệp muội đen i i i i i i i i i i i i i i i đến tế bào đậu tương Nam Đàn 48 i i i i i i i i 2.4.2.2 Phương pháp phân tích tiêu hàm lượng phân tử tín i i i i i i i i i i i i i i i i hiệu đậu tương Nam Đàn rệp muội đen tác động 49 i i i i i i i i i i i i 2.4.2.3 Phương pháp phân tích tiêu hoạt độ số enzyme tổng i i i i i i i i i i i i i i i i hợp/chuyển hóa phân tử tín hiệu đậu tương Nam Đàn rệp muội i i i i i i i i i i i i i i i i đen tác động .52 i i 2.4.2.4 Phương pháp xác định protein .56 i i i i i 2.4.2.5 Hóa chất dùng cho phân tích 56 i i i i i i i 2.4.3 Xử lý số liệu 56 i i i i CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .56 i i i i i i i i 3.1 Ảnh hưởng rệp muội đen đến tế bào đậu tương Nam Đàn .56 i i i i i i i i i i i i i i i 3.1.1 Tổn thương tế bào đậu tương Nam Đàn rệp muội đen tác động 57 i i i i i i i i i i i i i i i i i 3.1.2 Sự peroxide hóa lipid màng tế bào đậu tương Nam Đàn tác i i i i i i i i i i i i i i i i i động rệp muội đen 62 i i i i 3.2 Sự thay đổi hàm lượng phân tử tín hiệu đậu tương Nam i i i i i i i i i i i i i i i i i Đàn rệp muội đen tác động 68 i i i i i i 3.2.1 Các dạng oxy hoạt hóa đậu tương Nam Đàn rệp muội đen tác động i i i i i i i i i i i i i i i i i 68 3.2.1.1 Gốc tự superoxide đậu tương Nam Đàn rệp muội đen i i i i i i i i i i i i i i i tác động .68 i 3.2.1.2 Hydrogen peroxide đậu tương Nam Đàn rệp muội đen tác i i i i i i i i i i i i i i động 73 3.2.2 Salicylic acid đậu tương Nam Đàn rệp muội đen tác động 78 i i i i i i i i i i i i i i 3.2.3 Jasmonic acid đậu tương Nam Đàn rệp muội đen tác động .82 i i i i i i i i i i i i i i 3.3 Hoạt độ số enzyme tổng hợp/chuyển hóa phân tử tín hiệu i i i i i i i i i i i i i i i đậu tương Nam Đàn rệp muội đen tác động 87 i i i i i i i i i i i 3.3.1 Enzyme chuyển hóa dạng oxy hoạt hóa đậu tương Nam Đàn i i i i i i i i i i i i i i i rệp muội đen tác động .87 i i i i i 3.3.1.1 Enzyme superoxide dismutase đậu tương Nam Đàn rệp i i i i i i i i i i i i muội đen tác động 87 i i i 3.3.1.2 Enzyme catalase đậu tương Nam Đàn rệp muội đen tác động i i i i i i i i i i i i i i 91 3.3.2 Enzyme tổng hợp salicylic acid đậu tương Nam Đàn rệp muội i i i i i i i i i i i i i i i đen tác động 96 i i 3.3.2.1 Enzyme phenylalanine ammonia-lyase biểu gene PAL 96 i i i i i i i i i i 3.3.2.2 Enzyme benzoic 2-hydroxylase đậu tương Nam Đàn rệp i i i i i i i i i i i i muội đen tác động 100 i i i 3.3.3 Enzyme tổng hợp jasmonic acid đậu tương Nam Đàn rệp muội i i i i i i i i i i i i i i i đen tác động (enzyme lipoxygenase) 106 i i i i KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 113 i i i i KẾT LUẬN 113 i DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CÔNG BỐ 115 i i i i i i i i TÀI LIỆU THAM KHẢO 115 i i i PHỤ LỤC 1.PL i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT i Viết tắt ABA BA2H CAT CT ET FW GA HR JA KH & CN LOX MeJA O2.OPDA PAL i i i i PFI POX ROS R (R1 … Rn) SA SAR i i i VC NBT i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i Salicylic acid Systemic acquired resistance Superoxide dismutase Thời gian Ủy ban nhân dân Vegetative stages i Nghĩa tiếng Việt i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i Côn trùng chích hút nhựa Enzyme peroxidase Các dạng oxy hoạt hóa Giai đoạn sinh trưởng sinh thực i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i Enzyme superoxide dismutase Thời gian Ủy ban nhân dân Giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng từ V1 đến Vn Giai đoạn nảy mầm (xuất mầm) Giai đoạn mọc (xuất đơn nguyên) Dung dịch nitro blue tetrazolium chloride i i i i i i i i i i i i i i i Vegetative stage emerges i i Vegetative stage cotyledon Nitro blue tetrazolium chloride Thiobarbituric Trichloroacetic i i i i i i i i i i i i i i i i i i i TBARS TCA i Abscisic acid Enzyme benzoic 2-hydroxylase Enzyme catalase Công thức Ethylene Khối lượng tươi Gibberellin Phản ứng siêu nhạy cảm Jasmonic acid Khoa học công nghệ Enzyme lipoxygenase Methyl jasmonate Gốc tự superoxide 12-oxo – phytodienoic acid Enzyme phenylalanine ammonia-lyase i i i i i i i i Salicylic acid Tính kháng tập nhiễm hệ thống i i i i i i SOD TG UBND V (V1 … Vn) VE i Viết đầy đủ Abscisic acid Benzoic 2-hydroxylase Catalase Công thức Ethylene Fresh weight Gibberellic acid Hypersensitive response Jasmonic acid Khoa học & Công nghệ Lipoxygenase Methyl jasmonate Superoxide anion 12-oxo – phytodienoic acid Phenylalanine ammonialyase Phloem feeding insects Peroxidase Reactive oxygen species Reproductive stages i i i Thiobarbituric acid Trichloroacetic acid i i i i i i i i i i i DANH MỤC CÁC BẢNG i i i Trang Bảng 1.1 i Sản xuất đậu tương giới theo khu vực (năm 2020) Bảng 1.2 i Một số quốc gia sản xuất đậu tương lớn giới (năm 2020) 10 Bảng 1.3 i Nhập đậu tương Việt Nam qua năm 10 Bảng 1.4 i Diện tích, suất sản lượng đậu tương Việt Nam (từ 2015 i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i đến 2020) 11 i Bảng 1.5 i Bảng 3.1 i Diện tích, suất sản lượng đậu tương Nghệ An 12 i i i i i i i i i i i i Tổn thương tế bào đậu tương Nam Đàn rệp muội đen tác i i i i i i i i i i i i i i i i i động 57 Bảng 3.2 i Hàm lượng thiobarbituric acid đậu tương Nam Đàn .63 Bảng 3.4 i Hàm lượng hydrogen peroxide đậu tương Nam Đàn .74 Bảng 3.5 i Hàm lượng salicylic acid đậu tương Nam Đàn rệp muội i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i đen tác động 78 i i Bảng 3.6 i Hàm lượng jasmonic acid đậu tương Nam Đàn .83 Bảng 3.7 i Hoạt độ enzyme superoxide dismutase đậu tương Nam Đàn .88 Bảng 3.8 i Hoạt độ enzyme catalase đậu tương Nam Đàn 92 Bảng 3.9 i Hoạt độ enzyme phenylalanine ammonia-lyase đậu tương i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i Nam Đàn rệp muội đen tác động 96 i i i i i i i Bảng 3.10 Hoạt độ enzyme benzoic 2-hydroxylase đậu tương Nam Đàn i i i i i i i i i i i i i rệp muội đen tác động 101 i i i i i Bảng 3.11 Hoạt độ enzyme lipoxygenase đậu tương Nam Đàn rệp i i i i i i i i i i i i i i muội đen tác động .106 i i i DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ i i i i Trang Biểu đồ 3.1 i i i Tổn thương tế bào đậu tương Nam Đàn gây nhiễm 20 rệp giai đoạn sinh trưởng 60 Tổn thương tế bào đậu tương Nam Đàn gây nhiễm 30 rệp giai đoạn sinh trưởng 61 Sự peroxide hóa lipid tế bào đậu tương Nam Đàn gây nhiễm 10 rệp giai đoạn sinh trưởng 65 Sự peroxide hóa lipid tế bào đậu tương Nam Đàn gây nhiễm 20 rệp giai đoạn sinh trưởng 66 Sự peroxide hóa lipid tế bào đậu tương Nam Đàn gây nhiễm 30 rệp giai đoạn sinh trưởng 67 Hàm lượng gốc tự superoxide tế bào đậu tương Nam Đàn gây nhiễm 10 rệp giai đoạn sinh trưởng .72 Hàm lượng gốc tự superoxide tế bào đậu tương Nam Đàn gây nhiễm 20 rệp giai đoạn sinh trưởng .72 Hàm lượng gốc tự superoxide tế bào đậu tương Nam Đàn gây nhiễm 30 rệp giai đoạn sinh trưởng .73 Hàm lượng hydrogen peroxide tế bào đậu tương Nam Đàn gây nhiễm 10 rệp giai đoạn sinh trưởng .76 Hàm lượng hydrogen peroxide tế bào đậu tương Nam Đàn gây nhiễm 20 rệp giai đoạn sinh trưởng .76 Hàm lượng hydrogen peroxide tế bào đậu tương Nam Đàn gây nhiễm 30 rệp giai đoạn sinh trưởng .77 Hàm lượng salicylic acid tế bào đậu tương Nam Đàn gây nhiễm 10 rệp giai đoạn sinh trưởng 80 Hàm lượng salicylic acid tế bào đậu tương Nam Đàn gây nhiễm 20 rệp giai đoạn sinh trưởng 81 Hàm lượng salicylic acid tế bào đậu tương Nam Đàn gây nhiễm 30 rệp giai đoạn sinh trưởng 81 Hàm lượng jasmonic acid tế bào đậu tương Nam Đàn gây nhiễm 10 rệp giai đoạn sinh trưởng 85 Hàm lượng jasmonic acid tế bào đậu tương Nam Đàn gây nhiễm 20 rệp giai đoạn sinh trưởng 85 i i i Biểu đồ 3.2 i i i i i i i i i i i i i i i Biểu đồ 3.5 i i i i Biểu đồ 3.6 i i i i i i Biểu đồ 3.8 i i i Biểu đồ 3.9 i i Biểu đồ 3.10 i i Biểu đồ 3.11 i i i Biểu đồ 3.12 i i i Biểu đồ 3.13 i i i Biểu đồ 3.14 i i i Biểu đồ 3.15 i i i Biểu đồ 3.16 i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i Biểu đồ 3.7 i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i Biểu đồ 3.4 i i i i i i Biểu đồ 3.3 i i