Báo cáo nghiên cứu khoa học: "ẢNH HƯỞNG CỦA GIBBERELLIN ĐẾN SỰ SINH TRƯỞNG PHÁT TRIỂN VÀ NĂNG SUẤT CỦA CÂY VỪNG TRONG ĐIỀU KIỆN NHIỆT ĐỘ CAO VÀO VỤ HÈ TẠI ĐÀ NẴNG" potx

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(38).2010 111 ẢNH HƯỞNG CỦA GIBBERELLIN ĐẾN SỰ SINH TRƯỞNG PHÁT TRIỂN VÀ NĂNG SUẤT CỦA CÂY VỪNG TRONG ĐIỀU KIỆN NHIỆT ĐỘ CAO VÀO VỤ HÈ TẠI ĐÀ NẴNG INFLUENCES OF GIBBERELLIN ON THE GROWTH, DEVELOPMENT AND PRODUCTIVITY OF THE SESAME IN HIGH-TEMPERATURE CONDITIONS IN THE SUMMER CROP IN DANANG Nguyễn Tấn Lê Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng TÓM TẮT Trong điều kiện nhiệt độ cao vào vụ hè tại Đà Nẵng, bằng biện pháp sử dụng dung dịch gibberellin để ngâm hạt giống trước khi xử lý ở nhiệt độ cao và phun dung dịch vào lá đã làm tăng tính chịu nóng của cây vừng thông qua các yếu tố sinh hóa như tăng hoạt tính của enzim catalaz, tăng hàm lượng axit hữu cơ tổng số, tăng hàm lượng vitamin C trong lá. Điều này làm cho quá trình sinh trưởng phát triển của cây vừng tiến hành thuận lợi so với đối chứng: tăng chiều cao cây, tăng diện tích lá, tăng trọng lượng tươi, tăng trọng lượng khô, ra hoa sớm hơn. Năng suất thu hoạch cho kết quả tốt hơn: tăng số quả/cây, tăng số hạt chắc/quả, tăng trọng lượng hạt chắc/cây, tăng năng suất trên đồng ruộng. Hiệu quả kinh tế được cải thiện so với đối chứng. ABSTRACT By using the gibberellin solution to soak the seeds before treating them with high temperatures and spraying this solution on the leaves of the sesame in high-temperature conditions in the summer crop in Danang, we obtained some of the following results in comparison with the controlled lot. The tolerance of heat of the sesame increased with some biochemical element change on the leaves: a rise in the activity of the catalase enzyme, in the content of the total organic acids and in vitamin C. Consequently, there were some favourable growth and development of the experimental lot: an increase in the plant height, in assimilation surface, in fresh and dry weight and the premature of flowerage. The experimental sesame yielded better productivity: a rise in the total number of fruits on a plant, in the total number of grains of a fruit and in the weight of grains of a plant. The productivity on the field was higher. Therefore, the economic value of the experimental sesame was improved compared with the controlled lot. 1. Đặt vấn đề Trong đời sống cây trồng, nhiệt độ là yếu tố sinh thái vô cùng quan trọng. Khi nhiệt độ môi trường cao quá vượt ngưỡng chịu đựng, các quá trình sinh lý của cây sẽ bị tổn thương, màng tế bào giảm tính bền, phức hệ lipoproteit bị phá hủy làm biến dạng ty lạp thể gây giảm sút quang hợp và hô hấp, tích lũy các sản phẩm độc hại trong cơ thể; từ đó làm giảm sút quá trình sinh trưởng phát triển, sinh lý hóa sinh, năng suất và phẩm chất [4], [9]. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(38).2010 112 Thực vật có khả năng thích nghi khác nhau để chống lại tác hại của nóng như tăng cường sự thoát hơi nước để hạ nhiệt độ cơ thể, tăng độ nhớt và độ bền vững của chất nguyên sinh trong tế bào, tăng cường các phản ứng sinh hóa trong tế bào nhằm nhanh chóng khử độc và phục hồi nhanh những tổn hại do nhiệt độ cao như xuất hiện các protein sốc nhiệt [2]. Theo hướng nghiên cứu sử dụng các biện pháp can thiệp giúp cây sinh trưởng phát triển thuận lợi trong điều kiện nhiệt độ cao, một số giải pháp đã được đề ra như rèn luyện hạt giống, bón bổ sung các chất khoáng và hóa chất [7]. Trên cơ sở vai trò tích cực của các chất kích thích sinh trưởng trong sự tác động trực tiếp lên chất nguyên sinh của tế bào, Leopol và Went (1952) đã sử dụng phytohoocmon ngoại sinh xử lý cho cây và thu được kết quả tốt. Nguyễn Bá Lộc (1993) đã dùng auxin và gibberellin tác động vào giai đoạn nảy mầm của hạt đậu phộng và hạt đậu Cowpea, làm giảm tác hại của nhiệt độ cao đối với cây [3]. Cây vừng (Seasamum indicum L.) là loại cây tuy có khả năng chịu nóng và chịu hạn, sinh trưởng và phát triển tốt ở nhiệt độ từ 25-30 0 C [6], nhưng tại khu vực miền Trung, vào vụ hè nhiệt độ không khí thường quá cao, vượt ra khỏi khả năng chịu đựng của cây vừng làm cho quá trình sinh trưởng chậm, năng suất không cao [8]. Trên cơ sở đó, chúng tôi nghiên cứu thăm dò ảnh hưởng của chất kích thích sinh trưởng gibberellin (GA 3 ) đến sự sinh trưởng và phát triển của cây vừng trong điều kiện nhiệt độ cao vào vụ hè tại khu vực Đà Nẵng thông qua việc tăng khả năng chịu nóng, nhằm góp phần tìm biện pháp tăng hiệu quả trồng vừng vụ hè ở địa phương. 2. Phương pháp nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu là giống vừng đen Đồng Nai có đặc điểm ít phân cành, thời gian sinh trưởng ngắn [5]. - Nồng độ GA 3 xử lý được theo dõi với thang nồng độ khác nhau tác dụng qua tỉ lệ nảy mầm của hạt, chọn ra nồng độ phù hợp ứng với nồng độ GA 3 cho tỉ lệ nảy mầm cao nhất. - Tiến hành xử lý hạt giống với dung dịch GA 3 ở nồng độ phù hợp (1,5 ppm) trong thời gian 2 giờ trước khi gieo, tiếp tục xử lý hạt giống trong điều kiện nhiệt độ 40 0 C với thời gian 30 phút. Sau đó phun dung dịch vào lá ở các giai đoạn cây vừng được 3 lá, 5 lá, ra hoa. Cây vừng đối chứng được chăm sóc bình thường, không xử lý, - Các cây vừng thí nghiệm được trồng trong chậu trong điều kiện thổ nhưỡng, khí hậu của vụ hè năm 2009 tại Đà Nẵng với nền phân đại lượng được bón lót và bón thúc với thành phần NPK theo tỉ lệ 4,5:1: 4,5 và bổ sung thêm phân chuồng. Ngoài ra còn thăm dò thêm kết quả trồng trên đồng ruộng. - Các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển, năng suất được xác định theo phương pháp cân, đo, đếm. Hoạt độ của enzim catalaz: xác định theo Bakh và Oparin. Hàm lượng axit hữu cơ ở lá: xác định theo phương pháp Ermacov. Hàm lượng vitamin C ở lá: xác định theo phương pháp Plescov. Hàm lượng chất béo: phân tích theo phương pháp chiết Soxlet. Hàm lượng protein tổng số: phân tích theo phương pháp Microkjeldhal. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(38).2010 113 - Xử lý số liệu theo phương pháp thống kê sinh học. 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận 3.1. Yếu tố nhiệt độ môi trường không khí trong thời gian thực nghiệm Nhiệt độ không khí tại khu vực trồng vừng thí nghiệm (Đà Nẵng) vào vụ hè được trình bày ở bảng 1: Bảng 1. Nhiệt độ không khí tại Đà Nẵng trong thời gian thí nghiệm (từ tháng 5 đến tháng 9 năm 2009) (Nguồn: Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Trung Trung Bộ - Đà Nẵng) Tháng Nhiệt độ TB ( 0 C) Nhiệt độ tối đa ( 0 C) Nhiệt độ tối thiểu ( 0 C) Tháng 5 28,3 36,2 26,5 Tháng 6 30,6 35,6 27,2 Tháng 7 29,2 34,1 25,9 Tháng 8 29,1 33,6 25,9 Số liệu cho thấy nhiệt độ không khí tối đa trong vụ hè tại Đà Nẵng trong thời gian thực nghiệm đã vượt ra khỏi ngưỡng nhiệt độ thích hợp của cây vừng. 3.2. Xác định nồng độ xử lý Pha loãng dung dịch GA 3 với các nồng độ 0,5 ppm, 1 ppm, 1,5 ppm, 2 ppm để ngâm hạt vừng trong thời gian 2 giờ trước khi gieo vào đĩa petri. Sau 24 giờ thu được tỉ lệ nảy mầm ứng với các nồng độ khác nhau được trình bày ở biểu đồ 1. 0 10 20 30 40 50 60 70 0,5 1 1,5 2 Biểu đồ 1. Ảnh hưởng của các nồng độ GA 3 đến tỉ lệ nảy mầm của hạt vừng sau 24 giờ gieo hạt. Dựa vào kết quả thu được, chúng tôi đã chọn nồng độ GA 3 1,5 ppm làm nồng độ thích hợp để xử lý ngâm hạt và phun vào lá trong suốt quá trình thí nghiệm. 3.3. Các chỉ tiêu đánh giá sự tăng tính chịu nóng của cây vừng khi xử lý GA 3 Chúng tôi tiến hành phân tích các chỉ tiêu có liên quan chặt chẽ đến tính chịu nóng của cây, đó là hoạt độ enzim hô hấp, hàm lượng axit hữu cơ, hàm lượng vitamin C. Nồng độ GA 3 (ppm) T ỉ lệ nảy mầm (%) TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(38).2010 114 3.3.1. Ảnh hưởng của GA 3 đến hoạt độ của enzim catalaz: Trong hoạt động hô hấp của thực vật, enzim catalaz có vai trò phân giải H 2 O 2 , oxy hóa rượu etylic, metylic, formaldehyt nhằm giải độc cho cây dưới tác dụng của nhiệt độ cao. Chúng tôi xác định hoạt tính của enzim catalaz ở lá cây vừng ở giai đoạn 5 lá. Kết quả được trình bày ở bảng 1: Bảng 1. Ảnh hưởng của GA 3 đến hoạt độ của enzim catalaz (µM H 2 O 2 /g/phút) ở lá của cây vừng (giai đoạn 5 lá) (thí nghiệm trong chậu) Công thức thí nghiệm x  m CV% % so với ĐC Đối chứng 84,7  2,3 4,70 100,00 Xử lý GA 3 93,8  3,1 5,40 110,74 3.3.2. Ảnh hưởng của GA 3 đến hàm lượng axit hữu cơ tổng số: Trong cơ thể thực vật, axit hữu cơ đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình trao đổi chất và năng lượng. Đó là những hợp chất trung gian được tạo ra trong quá trình oxi hoá các cơ chất, là mắc xích nối liền trong sự trao đổi và chuyển hoá các hợp chất; trong trao đổi amin là chất nhận, giải độc NH 3 , đặc biệt khi cây sống trong điều kiện nhiệt độ cao. Kết quả xác định hàm lượng axit hữu cơ tổng số trong lá của cây vừng được trình bày ở bảng 2: Bảng 2. Ảnh hưởng của GA 3 đến hàm lượng axit hữu cơ tổng số (mN/g) trong lá của cây vừng (giai đoạn 6 lá ) (thí nghiệm trong chậu) Công thức thí nghiệm x  m CV% % so với ĐC Đối chứng 31,22  1,73 9,60 100,00% Xử lý GA 3 39,46  2,05 7,34 126,39% 3.3.3. Ảnh hưởng của GA 3 đến hàm lượng vitamin C: Trong sự chống chịu của cơ thể dưới tác hại của nhiệt độ cao, vitamin C cũng được xem như là một yếu tố giải độc, giúp cơ thể nhanh chóng khắc phục được những bất lợi đối với cơ thể. Kết quả được trình bày ở bảng 3: Bảng 3. Ảnh hưởng của GA 3 đến hàm lượng vitamin C (mg/100g) trong lá của cây vừng (giai đoạn ra hoa ) (thí nghiệm trong chậu) Công thức thí nghiệm x  m CV% % so với ĐC Đối chứng 22,17  1,24 9,69 100,00% Xử lý GA 3 28,56  1,81 9,35 128,82% Các kết quả phân tích hóa sinh đã chứng tỏ được hiệu lực nâng cao tính chịu nóng của cây vừng so với đối chứng. Kết quả phân tích của chúng tôi hoàn toàn phù hợp với công trình nghiên cứu của Nguyễn Như Khanh trên đối tượng bèo hoa dâu (1978), cà chua (1996) [1] và của Nguyễn Bá Lộc (1993) trên đối tượng cây lạc và cây đậu Cowpea [3]. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(38).2010 115 3.4. Sự sinh trưởng và phát triển của cây vừng GA 3 là chất kích thích sinh trưởng có vai trò thúc đẩy sự sinh trưởng kéo dài, sự phân chia tế bào làm cho tế bào có kích thước lớn hơn và số lượng tế bào nhiều hơn; đồng thời là nhân tố khởi động sự tạo hoa, tạo quả, phá bỏ trạng thái ngủ nghỉ của hạt. Chính vì vậy trong điều kiện nhiệt độ cao ở vụ hè, GA 3 ngoài khả năng làm tăng tính chịu nóng, còn có tác dụng làm gia tăng các yếu tố sinh trưởng: chiều cao thân, diện tích lá, trọng lượng tươi và trọng lượng khô của cây vừng so với đối chứng. Kết quả được trình bày trong bảng 4: Bảng 4. Ảnh hưởng của GA 3 đến các chỉ tiêu sinh trưởng của cây vừng (giai đoạn ra hoa) (thí nghiệm đồng ruộng) Đối chứng Thực nghiệm Chỉ tiêu theo dõi x  m CV% x  m CV% % so với ĐC Chiều cao thân (cm) 70,26  2,33 8,32 85,36  2,98 9,14 121,49% Diện tích lá (dm 2 ) 9,15  0,87 6,63 11,34  0,47 7,25 123,93% Trọng lượng tươi (g) 15,61  0,76 7,59 19,08  0,63 6,18 122,23% Trọng lượng khô (g) 2,24  0,09 8,13 2,63  0,07 5,70 117,41% Ngoài ra, chúng tôi cũng còn nhận thấy tác dụng của GA 3 đến sự ra hoa của cây vừng: trong khi cây vừng đối chứng ra hoa tại thời điểm 27 ngày sau khi gieo thì cây vừng thực nghiệm có xử lý GA 3 đã ra hoa sớm hơn từ 3 đến 4 ngày. 3.5. Các yếu tố năng suất của cây vừng Để xác định năng suất trồng vừng thí nghiệm, chúng tôi đã xác định các yếu tố định lượng qua tổng số quả/cây, tổng số hạt chắc/quả, trọng lượng hạt chắc/cây, trọng lượng 1.000 hạt và năng suất trên đồng ruộng. Kết quả được trình bày ở bảng 5: Bảng 5. Ảnh hưởng của GA 3 đến năng suất của cây vừng Đối chứng Thực nghiệm Chỉ tiêu theo dõi x  m CV% x  m CV% % so với ĐC Số quả chắc/cây 11,6  0,8 7,41 14,7  1,7 8,23 126,72% Số hạt chắc/quả 45,8  2,4 5,19 53,1  3,2 7,57 115,94% Trọng lượng 1.000 hạt (g) 2,57  0,06 6,32 2,58  0,04 6,25 100,39% Năng suất trên đồng ruộng (quy ra tạ/ha) 6,33  0,12 5,22 7,41  0,27 5,16 117,06% Số liệu ở bảng 5 cho thấy năng suất trồng vừng trong điều kiện nhiệt độ cao của mùa hè tại Đà Nẵng, khi xử lý với dung dịch GA 3 đã có tác dụng tăng năng suất ở thí nghiệm trong chậu cũng như ngoài đồng ruộng. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(38).2010 116 3.6. Hiệu quả kinh tế Xét về hiệu quả kinh tế, trong thí nghiệm của chúng tôi so với canh tác vừng ở điều kiện bình thường ngoài đồng ruộng vào vụ hè đã có triển vọng tốt. Nếu tính trên đơn vị diện tích 1 sào Trung bộ (500m 2 ), có thể đưa ra mức tính cụ thể như sau: - Lượng GA 3 (10%) xử lý và chi phí quy ra kg hạt vừng: (3g) = 1,5 kg - Công lao động quy ra kg hạt vừng: 2,0 kg - Số lượng kg hạt vừng tăng được: 5,4 kg - Số lượng kg hạt vừng lãi được: 1,9 kg - Tỉ lệ % lãi được so với chi phí: 54% 4. Kết luận Trong điều kiện nhiệt độ cao ở vụ hè tại Đà Nẵng khi trồng vừng có thể sử dụng dung dịch gibberellin với nồng độ 1,5 ppm để ngâm hạt giống và phun vào lá. Sự tăng cường tính chịu nóng thông qua tác động thuận lợi đến hoạt độ của enzim catalaz, tăng hàm lượng axit hữu cơ tổng số và hàm lượng vitamin C trong lá đã làm cho quá trình sinh trưởng phát triển (chiều cao cây, diện tích lá, trọng lượng tươi, trọng lượng khô, thời điểm ra hoa), năng suất (số quả/cây, số hạt chắc/cây, trọng lượng 1.000 hạt, năng suất trên đồng ruộng) và hiệu quả kinh tế của cây vừng tăng lên so với đối chứng. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Như Khanh, Mã Ngọc Cẩm (1996), "Nghiên cứu bước đầu ảnh hưởng của xitokinin và KClO 3 đến năng suất và một số chỉ tiêu phẩm chất của quả cà chua giống CS1 vào vụ hè ở Hà Nội", Thông báo Khoa học, trường Đại học Sư phạm, Đại học Quốc gia Hà Nội, 5, tr.55-59. [2] Nguyễn Như Khanh, Cao Phi Bằng (2008), Sinh lý học thực vật, NXB Giáo dục, Hà Nội. [3] Nguyễn Bá Lộc (1993), "Ảnh hưởng của các chất kích thích sinh trưởng thực vật (auxin và gibberellin) đến tính chịu nóng của cây lạc và đậu Cowpea), Tập san Khoa học - Sinh học, trường Đại học Sư phạm Huế, 2, tr. 15-19. [4] Hoàng Minh Tấn, Vũ Quang Sáng, Nguyễn Kim Thanh (2003), Giáo trình Sinh lý thực vật, NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội. [5] Phạm Văn Thiều (2003), Cây vừng - Kỹ thuật trồng, năng suất và hiệu quả kinh tế, NXB Nông nghiệp, Hà Nội. [6] Tạ Quốc Tuấn, Trần Văn Lợt (2006), Cây mè (cây vừng) - Kỹ thuật trồng & thâm canh, NXB Nông nghiệp, thành phố Hồ Chí Minh. [7] Bùi Trang Việt (2002), Sinh lí thực vật đại cương, NXB Đại học Quốc gia, thành phố Hồ Chí Minh. [8] Nguyễn Vy (2003), Cây vừng, NXB Nghệ An. [9] Win, I.R.; Ting, P. (1982), Plant Physiology, University of California Riverside - Addision - Wesley Publishing company. . CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(38).2010 111 ẢNH HƯỞNG CỦA GIBBERELLIN ĐẾN SỰ SINH TRƯỞNG PHÁT TRIỂN VÀ NĂNG SUẤT CỦA CÂY VỪNG TRONG ĐIỀU KIỆN NHIỆT ĐỘ CAO VÀO VỤ HÈ TẠI ĐÀ. ảnh hưởng của chất kích thích sinh trưởng gibberellin (GA 3 ) đến sự sinh trưởng và phát triển của cây vừng trong điều kiện nhiệt độ cao vào vụ hè tại khu vực Đà Nẵng thông qua việc tăng khả năng. Nẵng TÓM TẮT Trong điều kiện nhiệt độ cao vào vụ hè tại Đà Nẵng, bằng biện pháp sử dụng dung dịch gibberellin để ngâm hạt giống trước khi xử lý ở nhiệt độ cao và phun dung dịch vào lá đã làm