#%kt set tt % ()(|()————# # # % É % &%
VŨ THỊ VÂN
NGHIÊN CỨU MOT SO CHI TIEU SINH LÝ,
HOA SINH CUA 2 GIONG LUA NEP N97 VA BN4 KHI NAY MAM O NHIET DQ KHAC NHAU
KHOA LUAN TOT NGHIEP DAI HOC CHUYEN NGANH: SINH LY THUC VAT Người hướng dẫn: PGS.TS NGUYÊN VAN MA
HÀ NỘI - 2011
Trang 2
LỜI CẢM ƠN
Với tắm lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn thay gido, PGS - TS Nguyễn Văn Mã là người trực tiếp hướng dẫn và đã tận tình giúp đỡ em
hoàn thành tốt khoá luận tốt nghiệp này
Tôi xin trân trọng cảm ơn tới Ban Giám hiệu trường Đại học Sự phạm
Hà Nội 2; Ban chủ nhiệm khoa Sinh — KTNN; các thây, cô giáo trong tổ bộ
môn Sinh lý thực vật; Trung tâm Hỗ trợ Nghiên cứu khoa học và Chuyển giao
công nghệ trường đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện
tốt nhất để tơi hồn thành khóa luận
Trang 3LỜI CAM ĐOAN
Tôi đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu một số chỉ tiêu sinh lý, hóa sinh của hai giỗng lúa nếp N97 và BN4 trong giai đoạn nảy mầm ở nhiệt độ khác nhau” tại Trung tâm Hỗ trợ Nghiên cứu khoa học và Chuyên giao công nghệ
trường đại học Sư phạm Hà Nội 2
Tôi xin cam đoan các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực, của
riêng tôi và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào khác Nếu sai tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm
Ha Noi, thang 5 nam 2011 Sinh vién
Trang 4MỤC LỤC
MỞ ĐẦU -.2 -222<ccECEEEEAA.EEEEEE-EA EEEEEEE- EEREEEEEE errrreiirii 1 1 Lý do chon d€ tai ooeceeccecccecccecsccssssssecscsuessecssecssessecssecssessnessessseeseessecsseesseenees 1
P0 0à 06 j0 (i00 0n 2
3 Nhiệm vụ và phạm vi nghiên CỨU . 5-5-5 + ++ + E+E£+eExeeeeereereexee 2
4.Ý nghĩa lí luận và thực tiễn ¿2252 ©2+2+++E++E++Exerxerxerxrrkerreereee 3
)9)8000 i67 ~ ÔỎ 4
Chương 1 TƠỐNG QUAN TÀI LIỆU . -2-©2222522EE22£E+EE£2EEvzEEzEesrseẻ 4
1 Giới thiệu khái quát về cây lúa -¿ 2 ©++22+£+2Ext+EEetEEEtrErrrrrkerrkee 4
1.1 Nguồn gốc và lịch sử phát triển của cây lúa . ¿©c-<ccccccxee¿ 4 1.2 Đặc điểm sinh trưởng của cây lúa ¿©25¿©2++2x2+2x222xczxecrsesree 5 1.3 Vai trò của cây lúa và tinh hình sản xuất lúa gạo -2 -©c5¿ 6 L.B.1 Vai tro cla Cay na 6
1.3.2 Tình hình san xudt Wa 20 o eeceesseesseesseesesseessesseessessesssesseessesesessseesees 8
2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự nảy mầm của hạt lúa . 10
2.1 Tác hại của nhiệt độ đến sự nảy mam cua hat lia
2.2 Tình hình nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến cây lúa 12
3 Prolin, enzyme amylase và vai trò của chúng đôi với sự nảy mâm của hạt
Pa 13:az.,.,.,., )H,HẬH, , 14
Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18
Trang 52.2 Phương pháp xác định các chỉ tiêu sinh lí 5 «s5 <s+<<s<s++xs+ 19 2.3 Phương pháp xác định các chỉ tiêu hóa sinh . - +5 s<<+s>+s+ 19
2.4 Phương pháp xử lí số liệu thống kê 2 52+E2+Ee+zEe+rsezrerrrree 23
Chương 3: KÉT QUÁ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 24
1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự nảy mam sinh trưởng của mầm lúa 24
1.1 Tỉ lệ nảy mầm của hạt lúa 5-5 St SESEESEEEEEEEESEEEEkerkerkerkesrree 24 1.2 Thời gian sinh trưởng của mầm lúa -2-22- 22 +2++s2+xe+rxz+rssrez 25 1.3 Khối lượng tươi khô của mầm lúa . .2- 2+2 £E+EEe+Ee+zxcrerrx 26 2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt độ enzim amylaza của mắm lúa 28
3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng đường khử của mầm lúa 29
4 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng tinh bột của mầm lúa 31
5 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng prolin của mầm lúa 32
KẾT LUẬN .s.-52s< se EseEEseEeeerseerseteeersetrserserseerseorsersserseoree 35
Trang 6MO DAU
1 Lý do chọn đề tài
Lúa gạo gắn bó mật thiết với đời sống của con người bởi nó có ý nghĩa vô cùng to lớn Nó là nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu để duy trì sự sống cho con người, cung cấp các chất đinh dưỡng như: protein, chất béo,
vitamin Gạo còn dùng để sản xuất bia, rượu, cồn, bánh kẹo, axeton, thuốc
chữa bệnh; cám được sử dụng nhiều trong chăn nuôi gia súc, nuôi trồng thủy
sản, dùng trong dược phẩm (sản xuất thuốc BI), mĩ phẩm, sơn Ngoài ra,
các bộ phận khác của cây lúa cũng có thể làm vật liệu xây dựng, sản xuất
giấy, làm chất đốt Hơn một nửa dân số thế giới đã sử dụng 25 — 50% lúa
gạo trong lương thực hàng ngày của họ [35] Với những lợi ích to lớn mà cây
lúa mang lại, cây lúa đã trở thành cây trồng phổ biến và chủ lực của nhiều nước trên thế giới Ngày nay, với những tiễn bộ của các kỹ thuật phong phú,
hiện đại đã tạo ra hàng vạn giống lúa khác nhau đáp ứng nhu cầu của xã hội,
trong đó phải kể đến sự có mặt của cả các giống lúa đặc sản như lúa nếp, lúa
thơm, lúa dẻo
Tuy nhiên, lúa lại rất nhạy cảm với nhiệt độ nhất là nhiệt độ thấp vào
thời kỳ nảy mầm, cây mạ, làm đòng và trổ bông Ở Việt Nam có khí hậu nhiệt
đới gió mùa, nóng ấm nên rất thuận lợi cho nghề trồng lúa Tuy nhiên, diễn biến khí hậu nước ta những năm gần đây rất khắc nghiệt, đặc biệt là điều kiện nhiệt độ Vào mùa hè thì nhiệt độ thường tăng cao, hay có những đợt nắng nóng kéo đài, còn vào mùa đông thì nhiệt độ thường hạ thấp và có nhiều đợt
Trang 7Do vậy, nghiên cứu về ảnh hưởng của nhiệt độ cũng như khả năng chịu nhiệt độ, tăng cường tính chống chịu nhiệt độ của cây lúa là một đòi hỏi thực
tiễn quan trọng trong ngành trồng lúa Thực tế trên thế giới nói chung cũng như ở Việt Nam nói riêng đã có nhiều nghiên cứu tìm hiểu về tác động của nhiệt độ thấp đến cây lúa Chẳng hạn như nghiên cứu về những tốn thương đo nhiệt độ thấp gây ra ở nhiều giai đoạn tăng trưởng khác nhau của cây lúa [30],
nghiên cứu về hiện tượng giảm năng suất của lúa khi gặp nhiệt độ thấp [29],
[32] [34], [35], hay nghiên cứu của về ảnh hưởng của gibberellin và kinetin đến sinh trưởng của cây mạ lúa ở điều kiện nhiệt độ khác nhau [1 I], nghiên cứu ảnh hưởng của một số chất điều hòa sinh truéng (a — NAA, GA; Kinetin)
đến sự nảy mầm và một số chỉ tiêu sinh lý của cây mạ lúa CRạ;[12], nghiên
cứu về việc bổ sung các hoocmon kích thích sinh trưởng để tăng khả năng chịu rét cho cây mạ [13], nghiên cứu về việc bổ sung nguyên tố khoáng kali trước khi gieo hạt, việc thực hiện các biện pháp che rét cho mạ [15], [10] Tuy nhiên việc nghiên cứu những diễn biến sinh lý, hóa sinh xảy ra trong quá trình
nay mam cua hat dưới tác động của nhiệt độ cũng là một đòi hỏi cần thiết Vì vậy, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu một số chỉ tiêu sinh lý, hóa
sinh của hai giống lia nép N97 va BN4 trong giai doan nay mâm ở nhiệt độ khác nhau” nhằm tìm hiểu sâu hơn về sự chuyển hóa sinh lý, hóa sinh vào
pha nảy mầm của hai giống lúa nếp ở những nhiệt độ khác nhau
2 Mục tiêu nghiên cứu
Xác định một số chỉ tiêu sinh lý, hóa sinh điễn ra trong quá trình nảy
mam của hạt lúa ở 30C, 25°C, 20°C, 15°C
3 Nhiệm vụ nghiên cứu
Trang 8lượng đường khử, hàm lượng tinh bột còn lại trong hạt, hoạt độ của enzym ơ -
amylaza) của mầm lúa ở các mức nhiệt d6 30°C, 25°C, 20°C, 15°C
4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là 2 giống lúa nếp: N97 và BN4
Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu một số chỉ tiêu sinh lý, hóa sinh trong
giai đoạn nảy mầm của hạt lúa 5 Ý nghĩa lí luận và thực tiễn
Nghiên cứu sâu các biến đối sinh lý, hóa sinh trong giai đoạn nảy mầm ở
nhiệt độ bat loi để làm cơ sở cho việc nghiên cứu tăng cường tính chống chịu
Trang 9NỘI DUNG
Chương I TỎNG QUAN TÀI LIỆU
1 Giới thiệu khái quát về cây lúa
1.1 Nguồn gốc và lịch sử phát triển của cây lúa
Lúa là loại cây trồng đầu tiên của loài người Nhiều tài liệu khảo cổ học và nghiên cứu của các nhà khoa học đã đi đến một quan điểm thống nhất là, cây lúa có nguồn gốc ở Đông Nam Á, tổ tiên các loài lúa trồng hiện nay là các dang lta dai Oryza fatua, Oryza offcinalis, Oryza minuta [3]
Lúa thuộc bộ Hòa thảo (Graminales), họ Hòa thảo (Gramineae), chi
Oryza Chi Oryza phan bé réng trên thế giới có 21 loài hoang dai va 2 loài lúa
được đã thuần hoá là lúa châu Á (Oryza safiva L.) va laa chau Phi (Oryza
glaberrima) [2S], trong đó có loài Óryza safiva L (2n = 24) được trồng phô
biến ở khắp các nước trồng lúa trên thế giới [3], [1] Dựa vào đặc điểm hình
thai, Kato va céng su (1928) da dé nghi phan chia lia Oryza sativa L thanh
hai loai phu: Indica va Japonica Gustrin dig trén quan điểm thực vật học lại
chia thanh ba loai phu: Jndica, Japonica va Javanica |4}], [37]
Ngoài ra, dựa theo cấu tạo tỉnh bột của hạt gao còn phân biệt thành lúa nếp (glutinosa) và lúa tẻ (utilissma) Ở Việt Nam, cây lúa còn phân chia theo
thời vụ trồng như: lúa chiêm, lúa xuân và lúa hè thu [3] Trong đó lại được
phân theo các trà: sớm, trung, muộn
Về trung tâm phát sinh của cây lúa, mặc đù còn có những quan điểm khác nhau nhưng nói chung ý kiến của nhiều nhà khoa học trên thế giới đã thống nhất như sau: cây lúa trồng có thể được thuần hóa từ nhiều nơi khác nhau
thuộc châu Á trong đó phải kể đến các nước Trung Quốc, Việt Nam, Thái Lan,
Trang 10Soldheim (1969), Chester Gorman (1970) đã lập luận vững chắc và đưa ra những giả thuyết cho rằng vùng Đông Nam Á là nơi khai sinh nền nông
nghiệp đa dạng rất sớm của thế giới) [40], tại đây ở thời kì đồ đồng nghề trồng
lúa đã rất phát triển Ở những nơi được coi là phát sinh cây lúa hiện còn có nhiều loài lúa hoang dại và ở đó người ta có thể dễ dàng tìm thấy được bộ gen của cây lúa Từ nơi phát sinh, cây lúa được lan ra các vùng lân cận cũng như di thực đi khắp thế giới cùng với sự giao lưu đi lại của con người Cây lúa được trồng trong điều kiện sinh thái mới cộng với sự can thiệp của con người thông qua con đường chọn tạo và nhân giống mà ngày nay cây lúa đã có hàng vạn giống với nhiều đặc trưng đặc tính đa dạng đáp ứng cho những mục đích khác nhau của con người [4], [28]
1.2 Đặc điểm sinh trướng của cây lúa
Cay lua tréng (Oryza sativa L.) thuộc loại cây thân thảo, là loài thực vật
sống một năm, có thể cao 1 - 1,8m, đôi khi cao hơn, bao gồm các bộ phận chính: rễ, thân, lá, bông, hạt Hạt lúa khi được ngâm nước sẽ trương lên, sau khi hút đủ nước và được ủ hạt sẽ nảy mầm, mầm nhú ra trước rễ nhú ra sau
Cây lúa mọc ra một rễ con (rễ phôi), các rễ trụ gian lá mầm và các rễ nút (hay
rễ bất định) Hệ rễ lúa thuộc loại rễ chùm bao gồm chủ yếu là các rễ bất định
Thân lúa phát triển từ thân mầm, có hình ống tròn, được cấu tạo bởi nhiều ống
rỗng và đốt đặc, nó được bẹ lá bao bọc cho đến lúc trổ bông Lá lúa mỏng,
hẹp bản (2 - 2,5cm) và dài 50 - 100cm, lá lúa hoàn chỉnh bao gồm: bẹ lá,
phiến lá, tai lá, lưỡi lá và gân lá Nơi tiếp giáp giữa bẹ lá và phiến lá là gốc lá
Hoa lúa là các hoa nhỏ tự thụ phan moc thanh cac cum hoa phan nhanh cong hay ru xuống, dai 30 - 50cm, 1 hoa nho bao gồm: cuống hoa, dé hoa va hoa
lưỡng tính Các phần chính của bông lúa gồm có: đáy bông, trục bông, gié chính và gié phụ Hạt thóc dai 5 - 12mm va day 2 - 3mm, bao gồm hạt gạo và vỏ trấu bao bọc lấy hạt gạo Hạt gạo gồm một phôi và nội nhũ [24], [40]
Trang 11Quá trình sinh trưởng và phát triển của cây lúa kể từ khi hạt nảy mầm tới
khi hạt chín hoàn toàn kéo dài từ 60 đến 250 ngày phụ thuộc vào rất nhiều
điều kiện Trong thời gian đó, cây lúa trải qua các thời kì sinh trưởng và các giai đoạn phát triển khác nhau Tùy từng giai đoạn sinh trưởng, phát triển của
cây lúa mà nhiệt độ giới hạn thấp biến động từ 10 - 20°C; nhiệt độ giới hạn cao biến động từ 30 - 45°C và nhiệt độ tối thích biến động từ 20 - 30°C [37]
Trong mỗi thời kỳ, giai đoạn không chỉ có những biến đổi về lượng mà còn
có cả biến đối về chất để hoàn thành chu ky sinh trưởng, phát triển của nó
Trước đây, có một số cách phân chia thời kỳ sinh trưởng của cây lúa
khác nhau nhưng đến nay các nhà khoa học thống nhất chia thời kì sinh
trưởng của cây lúa làm 3 thời kỳ:
- Thời kỳ sinh trướng dinh dưỡng (nảy mầm, mạ, bén rễ hồi xanh, đẻ
nhánh, làm đốt)
- Thời kỳ sinh trưởng sinh thực (lam dong, trổ bông, nở hoa, thụ phấn, thụ tinh)
- Thời kỳ hình thành hạt và chín (hạt chín hoàn toàn) [37], [39]
1.3 Vai trò của cây lúa và tình hình sản xuất lúa gạo
1.3.1 Vai trò của cây lúa
Cây lúa là cây lương thực lâu đời nhất, phổ biến nhất Trên thế giới, về
mặt diện tích gieo trồng, lúa đứng thứ 2 sau lúa mì; về tổng sản lượng, lúa
đứng thứ ba sau lúa mì và ngô [5]
Sản phâm thu được từ cây lúa là thóc Sau khi xát bỏ lớp vỏ ngoài thu được sản phẩm chính là gạo và các phụ phẩm là cám và trấu Gạo là nguồn
lương thực chủ yếu của hơn một nửa dân số thế giới (chủ yếu ở châu Á và
chau My La Tinh) Ở một số nước chau A như Băng-la-det, Sri-lan-ca, Việt
Nam, Cam-pu-chia lúa là lương thực chính hàng ngày của 90% dân số cả
Trang 1275%, Án Độ là 65% và Trung Quốc là 63% Điều này làm cho nó trở thành
loại lương thực được con người tiêu thụ nhiều nhất [36], [40]
Tỉnh bột gạo là nguồn cung cấp calo chủ yếu để duy trì sự sống cho con người Nguồn cung cấp calo từ gạo đã duy trì sự sống cho khoảng 40% dân số thế giới Tổng lượng calo trung bình trên thế giới cần khoảng 3119 calo/người/ngày, trong đó lúa gạo cung cấp 552 calo/người/ngày chiếm 18% tổng lượng calo cung cấp cho con người [36]
So với loại ngũ cốc khác, hạt gạo có ưu thế về lượng chất dinh đưỡng trong việc cung cấp năng lượng cho con người và các động vật khác Gạo chứa khoảng 90% gluxit, đây là chất cung cấp năng lượng chủ yếu cho các hoạt động của con người Trong hạt gạo protein đứng ở vị trí thứ 2 trong số
những chất dự trữ của hạt (chiếm 7 —- 10%) Đó là những hợp chất đơn giản
gồm các axit amin, glutation hoặc những hợp chất phức tạp như albumin, globulin, glutelin, promalin [1] Ham luong xenlulozo trong gạo cao làm cho
gạo là loại thức ăn dễ tiêu hóa, hệ số tiêu hóa cao Hạt lúa có hàm lượng lipit
thấp (chiếm 1 — 3%) Ngoài ra nội nhũ của hạt lúa còn chứa các vitamin như:
các vitamin nhóm B, vitamin PP và các loại khoáng chất cần thiết cho co thé như Ca, P, Fe [15] Ngoài ra, các bộ phận khác của cây lúa cũng có rất
nhiều lợi ích: rơm, rạ làm chất đốt hoặc thức ăn dự trữ cho chăn nuôi trâu bò;
thân cây sau khi thu hoạch được cày vùi làm phân bón; trau ding để độn
chuồng và là nguyên liệu giá thé dé giam canh cac loai hoa; rom ra dung để làm giá thể nuôi nắm (nắm rom, nam sò), vật liệu xây dựng, sản xuất giấy *
Gạo còn dùng để sản xuất bia, rượu, cồn, làm bánh kẹo, axeton, thuốc
Trang 13Ở Việt Nam, lúa là cây lương thực hàng đầu cung cấp năng lượng duy trì sự sống cho người dân Nó giữ vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn lương thực Ngoài ra, còn là cây trồng đóng góp giá trị lớn nhất trong ngành nông nghiệp Theo số liệu của FAO (1999) cho thấy trong 7,3 triệu ha được sử dụng cho nông nghiệp thì có 3,4 triệu ha dành cho trồng lúa Lúa vẫn là cây trồng chủ lực chiếm tới 82% diện tích đất canh tác và cung cấp 93% tổng cộng hạt lương thực và lúa gạo được sản xuất chủ yếu ở đồng bằng sông Cửu Long và đồng bằng sông Hồng Chỉ riêng đồng bằng sông Cửu Long đã cung cấp hơn 50% sản lượng gạo cả nước và 90% sản lượng gạo xuất khẩu (FAO,
1999) [38]
1.3.2 Tình hình sản xuất lúa gạo
Cây lúa có khả năng thích ứng rộng với những điều kiện sinh thái khác nhau nên phạm vi trồng lúa trên thế giới phân bố rất rộng, từ 53” vĩ Bắc đến 53° vi Nam, từ vùng thấp đến vùng cao, từ những vùng nóng âm của Án Độ
đến các vùng sa mạc có tưới ở Pakistan và ở độ cao 2500m so với mặt nước
biển Lúa có thể trồng trên nhiều loại đất khác nhau và độ pH từ 3 — 10 [6]
Hiện nay, trên thế giới có 114 nước trồng lúa, phân bố trên tất cá các châu lục nhưng tập trung nhiều nhất vẫn là châu Phi với 41 nước và châu Á với 30 nước, tiếp đến là Bắc Trung Mỹ có 14 nước, Nam Phi có 13 nước, châu Âu có 11 nước và châu Đại Dương có 5 nước (FAO, 2006) [38]
Về sản lượng, theo nguồn số liệu của FAO năm 2006, sản lượng lúa toàn
thế giới đạt trên 600 triệu tấn (2005) trong đó nhiều nhất là châu Á (xấp xỉ 560 triệu tan) va it nhất là châu Đại Dương (1,344 triệu tan) [38]
Trang 14năm 2009), nhưng sản lượng thóc đã tăng từ 10,3 triệu tấn (1975) tăng lên
38,729 triệu tắn (2008) nên nguồn lương thực của xã hội rất dồi dào, đảm báo
an toàn lương thực cho xã hội, còn làm thức ăn cho chăn nuôi và dư thừa để xuất khẩu [19] Báng 1.1 Diện tích năng suất và sản lượng lúa qua các năm Năm | Diệntích | Năng suất | Sản lượng (nghìn ha) (tạ/ha) (nghìn tấn) 2000 7666,3 - 32529,5 2001 7492,7 - 32108,4 2002 7505,3 - 34447,2 2003 7452,2 - 34568,8 2004 7445,3 - 36148,9 2005 7329,2 48,90 35832,9 2006 7324,8 48,90 35849,5 2007 7207,4 49,90 35942,7 2008 7400,2 52,30 38729,8
Nguôn: niên giám thông kê 2009 [19]
Như vậy, từ năm 2000 đến năm 2008 năng suất và sản lượng lúa ở nước ta có chiều hướng gia tăng, năm sau cao hơn năm trước
Tuy nhiên, tỉ lệ tăng và sự phân bố ở các vùng kinh tế khác nhau là khác
nhau Vùng có diện tích lớn nhất là Đồng bằng Sông Cửu Long, chiếm tới 52,15% tổng diện tích trồng lúa cả nước và do đó cũng chiếm tới 53,37% sản
lượng cả nước Vùng có diện tích thấp nhất là các vùng Tây Nguyên và Đông
Nam Bộ có diện tích 211300 — 307700 ha và sản lượng chỉ đạt 935200 — 1313100 tấn Về năng suất, trung bình cả nước đạt 52,3 tạ/ha trong đó vùng có năng suất bình quân cao nhất là Đồng Bằng Sông Hồng (58,9 tạ/ha) Tiếp đó là vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long (53,6 tạ/ha), rồi lần lượt đến Bắc
Trang 15Trung Bộ và duyên hải miền Trung (50,5 tạ/ha), Tây Nguyên (44,3 tạ/ha), trung du miền núi phía Bắc (44,1 tạ/ha) Và vùng có năng suất thấp nhất là
Đông Nam Bộ (42,8 tạ/ha) [19] Theo số liệu thống kê của tổng cục thống kê,
tính đến năm 2008 nước ta xuất khẩu khoảng 4.5 triệu tấn gạo [19]
Tuy nhiên nông nghiệp Việt Nam cũng đang đứng trước những thách
thức lớn Sản lượng lương thực bình quân năm 2008 là 508,7 kg/người nhưng
ở những vùng sâu, vùng xa, vùng đồng bảo dân tộc ít người có nhiều khó khăn bình quân lương thực vẫn còn thấp dưới 100 kg/người [19] Bởi vậy, trong tương lai gần sản xuất lương thực nhất là lúa ở nước ta cũng đang là một yêu cầu cần được quan tâm đúng mức để lúa gạo trở thành sản phẩm
hàng hóa có chất lượng cao
2 Anh hưởng của nhiệt độ đến cây lúa
2.1 Tác hại của nhiệt độ đến sự nảy mầm của hạt lúa và quá trình phát triển của cây lúa
Trong điều kiện bảo quản, độ am trong hat khoang 13 — 13,5% hạt lúa ở
trong trang thái ngủ nghỉ Khi ngâm hạt giống vào nước, hạt hút nước, độ âm trong hạt tăng lên Hạt hút no nước thì mới có thể nảy mầm (hạt no nước là hạt hút lượng nước khoảng 25 — 30% khối lượng khô của hạt) [7] Ngay sau
đó một loạt các quá trình trao đổi chất xảy ra, các enzyme bắt đầu hoạt động
phân hủy các chất dự trữ trong hạt như hydratcacbon, lipid, protein tạo ra
năng lượng cung cấp cho quá trinh nay mam
Khi hạt nảy mầm, đầu tiên là một khối trắng (tiền thân của mầm và rễ
phôi) xuất hiện phá vỏ trấu ra ngoài (gọi là hạt nứt nanh) tiếp đến là mầm xuất
hiện và cuối cùng là rễ phôi (còn gọi là rễ mầm, rễ mộng) Mầm xuắt hiện
Trang 16mầm, từ khi hạt nứt nanh cho đến khi hạt có 3 lá thật là thời kỳ cây lúa non sử
dụng chất dự trữ trong hạt; chỉ từ khi cây có 4 lá thật trở lên, có 4 — 5 rễ phụ
thì mới có thể sống hoàn toàn tự lập [37]
Quá trình nây mầm của hạt lúa có liên quan mật thiết tới các yếu tố khí
hậu như: nước, oxy đặc biệt là nhiệt độ Hạt lúa muốn nảy mầm cần có
nhiệt độ thích hợp Nhiệt độ thấp nhất để hạt lúa có thể nảy mầm được là
12°C: nhiệt độ tối thích là 30 — 35°C hạt lúa nảy mầm tốt nhất, nảy mầm nhanh và tập trung: tối cao là 40°C Tuy nhiên nhiệt độ 12 — 20°C hạt lúa nay
mầm rất chậm và không đều [5] do nhiệt độ hạ thấp mầm không lấy được nước, bị mất cân bằng nước và bị héo sinh lý, các phản ứng hóa sinh khác
nhau trong mỗi tế bào của cơ thể cũng bị thay đổi gây rối loạn trao đổi chất,
cây có thể tích lũy các chất độc hại đối với tế bào Hơn nữa nhiệt độ thấp
cũng làm hủy hoại một số chất trong tế bào, từ đó cũng ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống của cây Còn nếu nhiệt độ cao, trong phạm vi từ 28 — 35°C thi lúa sinh trưởng nhanh, nảy mầm nhanh nhưng chất lượng kém [5]
Tùy từng giai đoạn phát triển của cây và tùy từng giống lúa mà ảnh
hưởng của nhiệt độ có khác nhau Phạm vi thích ứng của cây lúa đối với nhiệt
độ tối thấp (nhiệt độ giới hạn thấp: từ 10 — 20°C) và tối cao (nhiệt độ giới hạn
cao: 30 — 45°C) cũng như nhiệt độ tối thích (20 — 30°C) qua từng giai đoạn phát triển của cây lúa cũng khác nhau
Nhiệt độ giới hạn thấp và nhiệt độ giới hạn cao là ngưỡng nhiệt độ mà
nếu vượt khỏi ngưỡng đó thì quá trình sinh trưởng của cây lúa bị đừng lại, cây
có thể bị chết Nhiệt độ tối thích là ngưỡng nhiệt độ mà ở khoảng nhiệt độ đó
cây lúa sinh trưởng phát triển tốt nhất
Trang 17Báng 1.2 Phán ứng của cây lúa đối với nhiệt độ ở các giai đoạn phát triển khac nhau (Yoshida 1977) [6]
Giai doan phat Nhiệt độ giới hạn (0C)
triển Thấp Cao | Tối thích Nay mam 10 45 30-35 Ma 12-13 35 25 — 30 Ra ré 16 35 25-28 Ra lá 7-12 45 31 Dé nhanh 9-16 33 25-31 Phan hoa dong | 15-20 38 25 — 30 Nở hoa 22 35 30-33 Chin 12-18 30 20—25
Như vậy, nhiệt độ là yếu tố quan trọng quyết định đến sự nảy mầm của hạt lúa và các giai đoạn sinh trướng phát triển của cây lúa, qua đó cũng ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng của lúa gạo, đặc biệt là ảnh hưởng của
nhiệt độ thấp
2.2 Tình hình nghiên cứu ảnh hướng của nhiệt độ đến cây lúa
Tính chống chịu của cây nói chung và cây lúa nói riêng thường liên quan tới nguồn gốc địa lý, tùy theo giống, loài và theo pha phát triển của cây Lúa
là cây không chịu rét nên bị tốn thương, đôi khi bị chết ở nhiệt độ dương thấp
Chúng có thé bị tổn thương vì rét ngay cả trong điều kiện khí hậu nhiệt đới và
cận nhiệt đới ôn hòa lúc nhiệt độ bị giảm thấp trong thời gian ngắn
Héo và khô là dấu hiệu bên ngoài chung nhất của sự cảm lạnh ở cây ưa nóng Năm 1973 Kaneda và Beachell [30] đã quan sát được những tốn thương do nhiệt độ thấp gây ra ở nhiều giai đoạn tăng trưởng khác nhau của cây lúa
Trang 18tượng cây lùn, can cdi, hién tuong cay đổi màu sắc, thối hóa đỉnh bơng lúa,
gia tăng tỉ lệ hạt nép và hiện tượng hạt chín bắt thường Hay hiện tượng giảm
năng suất của lúa khi gặp nhiệt độ thấp có nguyên nhân từ việc nhiệt độ thấp gây ra hiện tượng bắt thụ làm giảm năng suất lúa [29], [32], [34], [35]
Riêng ở Việt Nam, lúa là cây trồng chủ lực của ngành nông nghiệp vì
vậy nó là đối tượng của nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác nhau Việc nghiên
cứu về ảnh hưởng của nhiệt độ đến đời sống của cây lúa cũng được đề cập tới
nhiều Trong đó có các nghiên cứu về ảnh hưởng của nhiệt độ thấp đến đời
sống của cây lúa như: nghiên cứu của Nguyễn Như Khanh về ảnh hưởng của
gibberellin và kinetin đến sinh trưởng của cây mạ lúa ở điều kiện nhiệt độ khác nhau [I1] Nghiên cứu về sự ảnh hưởng tích cực của các chất điều hòa
sinh truong (a — NAA, GAs, kinetin) dén su nay mầm và một số chỉ tiêu sinh
lý của cây mạ lúa CR203 [12]; nghiên cứu về hiệu ứng của axit gibberelic
(GA3) nồng độ thấp đối với mạ non các giống lúa kém chịu rét ở điều kiện
nhiệt độ thấp [13] cũng cho thấy hiệu quả tăng cường khả năng chịu rét của các hooemon này
Ngoài ra còn có các nghiên cứu khác về sự động viên chất dự trữ tỉnh bột
trong cây mạ 4 ngày tuổi thuộc 3 giống lúa chịu rét khác nhau dưới tác động
của nhiệt độ thấp và KCI [14]; các nghiên cứu về tác động của KCI đến các
chuyển hóa sinh lý hóa sinh ở pha nảy mầm và cây mạ trong điều kiện nhiệt
độ thấp cũng cho thấy vai trò tích cực của KCI đối với cây trong điều kiện nhiệt độ thap[10], [14]; nghiên cứu về việc bổ sung nguyên tố khoáng kali trước khi gieo hạt, việc thực hiện các biện pháp che rét cho mạ [10], [14]; nghiên cứu về việc bổ sung các hoocmon kích thích sinh trưởng để tăng khả năng chịu rét cho cay ma [13]
Như vậy, có thê thấy nhiệt độ thấp gây ảnh hưởng tới toàn bộ các hoạt động sinh lý, hóa sinh trong tế bào của co thé thực vật từ đó mà ảnh hưởng tới
Trang 19năng suất chất lượng sản phẩm như: dòng vận chuyển chất hữu cơ bị kìm hãm làm giảm năng suất kinh tế Nhiệt độ thấp cũng làm chậm sự nảy mầm của hạt, chậm sinh trưởng, giảm khả năng đẻ nhánh Hạt phấn không nảy mầm
được, ống phan không sinh trưởng được nên thụ tinh không thực hiện được,
hạt lép và giảm năng suất nghiêm trọng
3 Prolin, enzyme amylase và vai trò của chúng đối với sự nắy mầm của hạt lúa
Quá trình nảy mầm của hạt lúa được bắt đầu khi hạt hút no nước Ngay
sau đó một loạt các quá trình trao đối chất xảy ra, các enzyme bắt đầu hoạt
động phân hủy các chất dự trữ trong hạt như hydratcacbon, lipid, protein tao ra năng lượng cung cấp cho quá trình nảy mầm Trong hạt lúa chất dự chữ chủ yếu là tỉnh bột nên enzyme chủ yếu xúc tác chuyên hóa tỉnh bột thành đường cung cấp cho quá trình hô hấp và sinh trưởng của mầm là œ - amylase
sẽ hoạt động mạnh
Enzyme ơ - amylase là enzyme xúc tác cho quá trình thủy phân tinh bột,
glycogen, và các polixacaride tương tự Chúng phân giải các liên kết 1,4-
glucozit ở giữa chuỗi mạch polixacarit tạo thành các đextrin phân tử thấp Do
đó dưới tác dụng của enzyme này dung dịch tinh bột nhanh chóng bị mắt khả
năng tạo màu với dung dịch Iot và bị giảm độ nhớt mạnh Enzyme o -
amylaza tương đối bền với nhiệt nhưng kém bền với axit
Trong điều kiện thuận lợi cho enzyme ơ - amylase hoạt động mạnh thì
quá trình phân giải tỉnh bột thành đường sẽ diễn ra mạnh tạo nhiều năng lượng cho hoạt động nảy mầm và sự phát triển của mầm và ngược lại trong điều kiện bất lợi cho enzyme ơ - amylase hoạt động thì sự nảy mam bi kim hãm và mầm sinh trưởng, phát triển chậm
Quá trình nảy mầm của hạt lúa có liên quan mật thiết đến các yếu tố khí
Trang 20bat lợi gây ra rối loạn chất trong mỗi tế bào, cây có thê tích lũy các chất độc hại làm ảnh hướng nghiêm trọng đến đời sống của cây Để thích nghi được
với điều kiện nhiệt độ thấp, thực vật sẽ có những đặc điểm thích nghi về hình
thái bên ngoài và những thay đổi về hóa sinh ở bên trong tế bào dẫn đến sự
xuất hiện và tích lũy các chất hòa tan, protein, axit amin đặc hiệu Trong đó
phải kế đến đầu tiên là prolin
Prolin hay pirolidin cacboxylic là một amoniaxit ưa nước có công thức
phân tử C;HạNO; Trong phân tử prolin có chứa vòng pirolidin được tạo thành đo sự kết hợp của nhóm amin bậc I với cacbon ở mạch bên Prolin
được tổng hợp từ glutamine Quá trình này được kích thích bởi axit Abxixic
và stress về thiếu nước [23] Hiện nay, con đường tổng hợp prolin đã được mô
tả khá đầy đủ, nhưng sự phân giải prolin mới chỉ được hiểu biết rất ít Tỷ lệ
prolin trong cây được điều khiển bởi enzyme P5CS (delta 1 - pyrrolin - 5 - cacboxylat synthetase) và enzyme phân giải PDH (prolin dehydrogennase)
[22]
Prolin thuộc nhóm các chất điều hòa thâm thấu, chúng có khối lượng
phân tử nhỏ Ngoài ra còn có nhóm hợp chất các amon bậc 4 (glyxinebetain, prolinbetain, beta - alaninbetain và choline - oxy - sulfat) và nhóm hợp chất 3 - dimethylsunfulfomo propionate (DMSP) cũng là nhóm có khả năng tạo áp suất thầm thấu cao [19] Nhóm hợp chất amin bậc 4 và DMSP đều là dẫn xuất của các tiền chất là axit amin Các hợp chất trên cùng có chung tính chất không tích điện ở pH trung tính (như các ion vô cơ) và có khả năng tan tốt
trong nước, không độc khi tập trung với nồng độ cao và làm ốn định cấu trúc
các đại phân tử protein, giúp thành tế bào chống lại ảnh hưởng làm biến tính
của sự tập trung muối cao và các chất hòa tan khác có hại cho tế bảo, [35]
Trang 21nòng cốt trong việc duy trì sức trương của tế bảo và hấp thụ nước ngược
gradient nồng độ dưới tác động của stress
Như vậy, vai trò của prolin chống chịu stress ở thực vật thể hiện: prolin tham gia điều chỉnh áp suất thâm thấu của nội bào và tham gia cấu trúc bảo vệ mảng và protein
Khi nghiên cứu chức năng của prolin, biểu hiện hình thái và chống chịu
áp suất thâm thấu, Nanjo và cộng sự đã phát hiện: những cây bị đột biến về
hình dạng (có sự bất thường về biểu bì, tế bào mô mềm và hệ mạch) có hàm
lượng P5CS thấp, rất mẫn cảm với áp lực thẩm thấu Nhưng những sự biến đổi đó có thể ức chế được bằng cách tăng cường hàm lượng prolin ngoại bào
[8]
Nhiều kết quả nghiên cứu khác cũng cho thấy sự tích lũy prolin là một phản ứng thông thường của thực vật sống ở nơi có nồng độ muối cao (Stewort va Lee 1974; Treichel 1975; Briens va Larther 1982) và trong mô lá, mô phân sinh chồi của thực vật chịu áp lực nước (Barnet và Taylor 1996; Baggess 1976), trong vùng đính của thực vật sống ở nơi có thế năng nước thấp (Voet Berg và Shorp 1991)
Theo những cách thức khác nhau, những nghiên cứu ứng dụng công nghệ gen với tính chống chịu các điều kiện bất lợi về nước, đang tập trung vào nhóm gen thuộc chu trình tổng hợp prolin Các gen này mã hóa cho enzyme P5CS và P5CR (gen tham gia vào quá trình tông hợp prolin) đã được Kishor
chuyên thành công vào thuốc lá và nhận kết quả tốt, lượng prolin tăng từ § —
10 lần so với cây đối chứng [31]
Ở Việt Nam có một số nghiên cứu liên quan đến enzyme và prolin với cây lúa Đó là nghiên cứu về ảnh hưởng của gibberellin và kinetin đến sinh
Trang 22một số chỉ tiêu sinh lý, sinh hóa của cây mạ 3 giống lúa DTs, RC¿¿; và thơm
đỏ (Bình Định) đưới ảnh hưởng của nhiệt độ thấp [16]; nghiên cứu một số chỉ
tiêu sinh lý, hóa sinh của 3 giống lúa chịu rét khác nhau đưới ảnh hưởng của
rét và của KCI xử lý trước khi gieo hạt ở điều kiện vụ đông xuân tại Thái
Nguyên [15]
Như vậy, prolin và enzyme amylase có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình nảy mầm cũng như quá trình sinh trưởng, phát triển của thực vật nói chung và cây lúa nói riêng
Trang 23Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1 Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là 2 giống lúa nếp: BN4, N97 do công ty Cổ phần giống cây trồng Bắc Ninh cung cấp
Tên giống Đặc điểm
Lúa nêp BN4 được tạo ra băng phương pháp chiêu xạ tia gamma Co60 vào hạt lúa nếp Bắc Giang nảy mầm ở thời
điểm 72h tạo ra dòng đột biến cho lai với nhau, rồi tiến hành
chọn tạo thu được giống lúa nếp thơm BN4 Giống có thời BA gian sinh trưởng vụ mùa là 105 - 110 ngày, vụ xuân muộn
135 - 140 ngày Chiều cao cây 95 - 105cm Khối lượng 1000
hạt là 29 (ø), năng suất trung bình 50 - 55 tạ/ha, năng suất cao
có thể đạt tới 65 tạ/ha Xôi dẻo, thơm, chịu nóng tốt [21] Giống nếp N97 đo Tiến sĩ Lê Vĩnh Thảo - Viện KHKT nông
nghiệp Việt Nam chọn tạo Giống có thời gian sinh trưởng vụ mùa là 108 - 113 ngày, vụ xuân muộn 125 - 130 ngày Cây Nov cao 90cm, cứng cây, khối lượng 1000 hạt là 25 - 26 (g), xôi dẻo Năng suất trung bình 55 — 60 tạ/ha, năng suất cao đạt 70 - 80 tạ/ha [9] 2 Phương pháp nghiên cứu 2.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm
Chúng tôi tiến hành thí nghiệm tại Trung tâm Hỗ trợ nghiên cứu khoa học và chuyên giao công nghệ, trường ĐHSP Hà Nội 2
Trang 24khay đựng, bình, tay bằng cồn; cát rửa sạch rồi cho khử trùng ở nhiệt độ
150°C trong thời gian 1 giờ; hạt được khử trùng bằng nước nóng 54°C trong thời gian 10 phút, rồi lại tiếp tục khử trùng bằng dung dịch KMnO/ 1% trong 5 phút Sau đó cho hạt vào ngâm trong dung dịch nước cất rồi đặt vào buồng
khí hậu nhân tạo ở mức nhiệt độ cần nghiên cứu, mỗi ngày thay nước một lần
để loại bỏ địch nhớt tiết ra trong quá trình hạt hô hấp nảy mầm Khi hạt nhú
mầm thì thực hiện gieo hạt sang khay cát và vẫn đặt hạt ở điều kiện buồng khí
hậu nhân tạo như lúc ngâm hạt Hằng ngày, tưới đủ nước cho hạt nảy mầm
Thí nghiệm được tiễn hành 6 4 mirc nhiét d6 30°C, 25°C, 20°C, 15°C va 6 thời điểm mầm nhú lên được lem
Các thí nghiệm hay các mẫu nghiên cứu ở 30°C thi ta đặt là T30, tương
tự ở 25°C, 20°C, 15”C lần lượt đặt là T25, T20, T15
2.2 Phương pháp xác định các chỉ tiêu sinh lí
Ty lé nay mam cia hat: Ty lệ nảy mầm của hạt được xác định theo công thức sau: P = 7100
Trong đó: P là tỷ lệ nảy mầm của hạt; a là số hạt nảy mầm trong mỗi khay cát; b là số hạt đem gieo
Khối lượng tươi, khô (mg/cây): Cân khối lượng tươi bằng cân phân tích Cân khối lượng khô: Rửa mầm bằng nước cất, sau đó sấy trong 3 giờ ở nhiệt
độ 105°C Xác định khối lượng khô của mầm bằng cân phân tích
Thời gian sinh trưởng (ngày): Thời gian sinh trưởng được tính từ ngày bắt
đầu ngâm hạt thóc đến thời điểm mầm duoc Icom
2.3 Phương pháp xác định các chỉ tiêu hóa sinh
Ham lwong axit amin prolin: Hàm lượng prolin được xác định theo phương pháp của Bates [25] và cải tiến của Đinh Thị Phòng
Trang 25Cân 0,5g mẫu nghiền kỹ, thêm 10ml dung dịch axit sulfosalycylic 3% Ly tâm 7000 vòng/phút trong vòng 20 phút, lọc lấy dịch trong Lấy 2ml dịch
chiết cho vào bình (hoặc ống nghiệm), thêm 2ml axit axetic và 2ml dung dịch
ninhydrin (dung dịch này gồm 30ml dung dich axit axetic + 1,25g ninhydrin), day kin, U bình trong nước nóng 100°C trong 1 giờ Sau đó, ủ đá 5 phút Bố sung vào bình phản ứng 4ml toluen, lắc đều Lấy phần dịch hồng ở trên đem đo mật độ quang học ở bước sóng 520nm trên máy quang phô tử ngoại khả
kiến UV - 2450, Japan
Hàm lượng axit amin prolin được tính theo công thức suy ra từ việc lập đường chuẩn prolin:
_YW
P
Y = 1,4083 X + 0,014 A
Trong đó: Y là hàm luong prolin (mg/l); X 1a gia tri mat d6 quang hoc do được ở bước sóng 520nm; A là hàm lượng prolin (ug/g); P là khối lượng mẫu (g); V là thể tích định prolin chiết được (ml)
Hoat d6 enzyme a — amylase: Hoat độ của enzyme ơ - amylase được xác định theo phương pháp Rukhliadeva Geriacheva [ I §]
Lượng tinh bột bị thủy phân (C) được tính theo công thức:
c=.=9,) 0 1
Trong dd: OD, là mật độ quang của dung dịch đối chứng; OD; là mật độ
quang cua dung dịch nghiên cứu; 0,1 là lượng tính bột phân tích (g)
Hoạt độ của enzyme ơ — amylase (tinh theo don vi/gam) của hạt lúa được
tính theo công thức sau:
— (6,889.c — 0,029388).100 w
X
Trang 26(g); 1000 là hệ số chuyển mg thành gam; 0,029388 là hệ số của phương trình tính hoạt độ thu được bằng phương pháp xử lý toán học số liệu thực nghiệm về sự phụ thuộc của lượng tỉnh bột bị thủy phân vào lượng enzyme lay dé nghiên cứu Trong các hệ số này có đưa vào thừa số tính chuyển ra l giờ tác dụng của enzyme
Đơn vị hoạt độ amylase là lượng enzyme xúc tác thủy phân được lg tính
bột thành dextrin có phân tử lượng khác nhau 6 30°C trong 1 giờ
Hàm lượng đường khiv: Ham lượng đường khử được xác định theo phương pháp vi phân tích được mô tả trong tài liệu của Phạm Thị Trân Châu và cộng sự [2]
Trong môi trường kiềm, đường khử kaliferixianua thành kaliferoxianua
Voi su co mat cua gelatin kaliferoxianua két hop voi sat sunfat axit tao thanh
phitc chat mau xanh bén
* Xây dựng đường đồ thị chuẩn glucozơ
Chuẩn bị 5 ống nghiệm đánh số thứ tự từ 1 đến 5, cho vào từng ống khối
lượng đường tương ứng như sau: 20, 40, 60, 80, 100mg Sau đó dẫn nước cất
đến 2ml Tiếp đó cho thêm vào mỗi ống 2ml dung dịch kaliferixianua khuấy đều, đun trên nồi cách thủy sôi trong 15 phút, vừa đun vừa khuấy Sau đó, để nguội, thêm vào ống nghiệm 4ml dung dịch sắt sunfat axit, khuấy đều và dẫn đến mức 20ml Đo cường độ màu dung dịch trên máy so màu UV - 2450, Japan với phin lọc ánh sáng 585nm Qua 3 lần lặp lại, kết quả được xử lý theo phương pháp thống kê, sau đó lập đường chuân bằng phần mềm Excel
Trang 27Bảng 2.1: Xác định đồ thị chuẩn glucozơ Glucozơ OD 20 0.93 40 1.45 60 1.99 80 2.53 100 3.07 y = 0.0268x + 0.386 0 20 40 60 80 100 120 glucozơ (mg)
Hình 2.1: Đường đồ thị chuẩn glucozo
Hàm lượng đường khử được tính theo công thức suy ra từ việc lập đường chuẩn đường khử
Y = 0,0268.X + 0,386 A= aN H=A.100%
Trong đó: Y là hàm lượng đường khử (mg/ml); X là giá trị mật độ quang học đo được ở bước sóng 585nm; A là hàm lượng đường khử (mg/mg); P là khối lượng mẫu nghiên cứu (mg); V là thể tích dịch chiết; H là % hàm lượng
đường khử (% khối lượng tươi)
Hàm lượng tỉnh bội: Hàm lượng tính bột được xác định theo phương
pháp so màu mô tả trong tài liệu của Phạm Thị Trân Châu và cộng sự [2]
Trang 28Nguyên tắc: Dưới tác dụng của axit, thủy phân hoàn toàn tỉnh bột thành
glucozơ Định lượng đường khử theo phương pháp vi phân tích suy ra hàm
lượng tĩnh bột có trong nguyên liệu
Sau khi xác định được khối lượng glucozơ có trong dung dịch phân tích (mg) tính hàm lượng tinh bột (%) trong nguyên liệu theo công thức sau:
%X = 0,9.aV,.100
V8
Trong đó: X là hàm lượng tinh bột (%); a là lượng glucozơ (mg) có trong dung dịch phân tích; Vị là số ml dung dịch thủy phân (250ml); V; - sé ml dung dịch thủy phân đem phân tích (2ml); g là lượng nguyên liệu đem phân
tích (2000mg); 0,9 là hệ số tính chuyền từ glucozơ thành tỉnh bột
2.4 Phương pháp xứ lí số liệu thống kê
Các kết quả nghiên cứu được đánh giá theo phương pháp toán thống kê sinh học qua các thông số: Giá trị trung bình mẫu ( x ), độ lệch chuẩn (8), sai số trung bình (m), Ftest và Ttest
Trung bình mẫu: ¥ = =!— Xi: Giá trị đo được
n
Xăi-X)
Độ lệch chuân: 5 = — n- n<30
ok ổ
Sai sô trung bình: m =+-— eo Tn
Các thông số này được xử lý bằng phần mềm Microsoft Office Excel
Trang 29Chương 3: KÉT QUÁ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
1 Ảnh hướng của nhiệt độ đến sự nảy mầm và sinh truéng của mầm lúa 1.1 Tí lệ náy mầm của hạt lúa
Nảy mầm là một quá trình sinh lý quan trọng để đảm bảo duy trì sự sống
và tạo cơ sở ban đầu cho cơ thể mới Ở giai đoạn này nhiệt độ là một nhân tố
quan trọng quyết định đến khả năng nảy mầm của hạt Khả năng nảy mầm của
hạt lúa trong điều kiện nhiệt độ bất lợi phản ánh một hệ thống các đặc điểm sinh lý, hóa sinh quan trọng của hạt phản ứng với điều kiện nhiệt độ bắt lợi
Quá trình nảy mầm của hạt lúa được bắt đầu bằng sự hút no nước của
hạt Khi gieo hạt ở điều kiện nhiệt độ bắt lợi hạt không lấy được đủ nước để
đảm bảo cho sức nảy mầm của hạt, vì vậy sự nảy mầm bị kìm hãm Do vậy, tỷ lệ nảy mầm cao hay thấp cũng thê hiện khả năng thích ứng với điều kiện
nhiệt độ bất lợi của cây
Kết quả về khả năng nảy mầm của hạt 2 giống lúa nếp khi gieo ở các ngưỡng nhiệt độ khác nhau được trình bày 6 bang 3.1.1 va hinh 3.1.1
Bảng 3.1.1: Tỷ lệ nay mầm của 2 giống lúa nếp „ Tỉ lệ nảy mầm (%) Giong T30 T25 T20 T1ã BN4 97.74 95.46 92.17 85.69 N97 94.48 92.57 88.38 80.19
Kết quả nghiên cứu cho thấy: ở 30°C tỷ lệ nảy mầm của hạt lúa cả 2 giống là cao nhất, nhiệt độ càng hạ thấp tỷ lệ nảy mầm của 2 giống càng
giảm Trong 2 giống nghiên cứu thì giống BN4 có tỷ lệ nảy mầm cao hơn
trong tất cả các mức nhiệt độ nghiên cứu Và khi nhiệt độ hạ thấp thì giống BN4 có tỷ lệ nảy mầm giảm ít hơn giống N97 (giống BN4 ở 15°C giảm
Trang 30các kết quả này cho thấy có thể giống BN4 dễ thích nghỉ với điều kiện bắt lợi
về nhiệt độ nhất là nhiệt độ thấp của môi trường hơn giống N97 120 O BN4 100 HN97 804 60 4 404 20 3 0 T T T 30 độ 25 độ 20 độ 15 độ
Hình 3.1.1: Tỷ lệ nảy mầm của 2 giống lúa nếp 1.2 Thời gian sinh trưởng của mầm lúa
Kết quả nghiên cứu thời gian sinh trưởng của mầm hạt lúa được trình bày ở bảng 3.1.2 và hình 3.1.2 Bang 3.1.2: Thời gian sinh trướng của hạt 2 giống lúa nếp Thời gian sinh trưởng (ngày) T30 T25 T20 T15 BN4 | 7,64+0,26* | 8,57+0,73* | 12,58+0,46* | 19,25+0,48* N97 | 7,37£0,62' | 8,27+0,38' | 12,81+0,34' | 19,74+0,43' Giống
Ghỉ chú: , *, ` '", "* *^ thê hiện sự sai khác giữa 2 giống, giữa các mức nhiệt độ và giữa 2 thời điểm với mức ý nghĩa > 95%, trong đó các kí hiệu giống nhau thể hiện sự có ý nghĩa
Kết quả nghiên cứu cho thấy: Ở 30°C thời gian sinh trưởng của cả 2 giống là ngắn nhất Sau đó nhiệt độ càng hạ thấp, thời gian sinh trưởng của
càng kéo đài Từ 30°C xuống 25°C ở cá 2 giống thời gian sinh trưởng hơn
kém nhau không đáng kể Ở 20C thời gian sinh trưởng lâu hơn 25C bình quân 3 ngày, ở 15°C thời gian sinh trưởng lâu hơn 20°C 7 ngày Và ở 15°C
Trang 31thời gian sinh trưởng lâu hơn 30°C khoảng 2,5 lần Điều này sẽ kéo theo rất nhiều biến đổi hóa sinh gây bất lợi cho mầm hạt lúa và ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng, phát triển sau này của cây lúa 25 20 O BN4 N97 15 10 NI: 30 độ 25 độ 20 độ nhiệt độ 15 độ
Hình 3.1.2: Thời gian sinh trưởng của mầm 2 giống lúa nếp BN4 và N97
Cả 2 giống nghiên cứu đều có thời gian sinh trưởng tương đương nhau ở
tất cá mức nhiệt độ Kết quả này cho thấy thời gian nảy mầm của cá hai giống
lúa BN4 và N97 đều chịu ảnh hưởng của nhiệt độ như nhau
1.3 Khối lượng tươi, khô của mầm lúa
Kết quả số liệu nghiên cứu về khối lượng tươi, khô của mầm lúa được thể hiện ở bảng 3.1.3 và hình 3.1.3a, 3.1.3b Bảng 3.1.3: Khối lượng tươi, khô của hai giống lúa nếp Khối lượng tươi và khô của mầm hạt lúa (mg/mầm) Giống T30 T25 T20 T15 tươi | khô | tươi | khô | tươi | khô | tươi | khô BN4 |72,61 | 22,23 |79,05| 24,66 | 70,76 | 20,90 | 59,30 | 16,55 N97 _ | 57,72 | 16,45* | 62,91 | 16,73* | 56,59 | 15,06 | 45,64 | 13,91
Trang 32Từ số liệu ở bảng trên cho thấy: ở nhiệt độ 25°C khối lượng tươi và khô
của mầm đạt giá trị lớn nhất Khi tăng nhiệt độ từ 25°C lên 30°C thì khối
lượng tươi và khô của giống BN4 giảm còn giống N97 thì chỉ giảm khối lượng tươi, khối lượng khô gần như không giảm Điều này có thể do nhiệt độ
tăng cao mầm giữ được ít nước Từ nhiệt độ 25°C trở xuống khối lượng tươi
và khô của mầm càng giảm dần và giảm với tốc độ khác nhau ở mỗi ngưỡng
nhiệt độ và mỗi giống Khi nhiệt độ giám từ 25°C xuống 20°C khối lượng tươi và khô của cả 2 giống giảm ít hơn là khi nhiệt độ giảm từ 20°C xuống 15°C (hình 3.1.3a và 3.1.3b) Nhiệt độ càng hạ thấp thì khối lượng khô của giống
BN4 giảm với tốc độ nhanh hơn giống N97 Điều này có thể do giống BN4 có
quá trình quang hợp, tổng hợp vật chất hữu cơ của mầm mạnh hơn quá trình
phân hủy chất dinh dưỡng trong nội nhũ của hạt cho việc nuôi mầm và tiêu hao vào môi trường qua thải nhiệt và mạnh hơn giống N97 Kết quả này cho
Trang 3330 OBN4 25 N97 30 độ 25 độ 20 độ 15 độ nhiệt độ
Hình 3.1.3b: Khối lượng khô của mầm 2 giống lúa BN4 và N97
2 Ánh hưởng của nhiệt độ đến hoạt độ enzyme ơ - amylase của mầm lúa Trong quá trình hạt lúa nảy mầm sẽ sử dụng chất dự trữ là nội nhũ của
hạt, ở lúa tinh bột là chất dự trữ chủ yếu trong nội nhũ của hạt, là nguyên liệu
được sử dụng để chuyên hóa dễ dàng thành các dextrin và đường glucozơ Enzyme chủ yếu xúc tác chuyền hóa tinh bột thành các dextrin và đường cung cấp cho quá trình hô hấp và sinh trưởng của mầm khi chưa có lá và rễ hoàn thiện là ơ - amylase
Kết quả nghiên cứu về hoạt độ của enzyme œ - amylase trong hạt mầm
lúa ở các điều kiện nhiệt độ khác nhau được trình bày ở bảng 3.2 và hình 3.2
Bảng 3.2: Hoạt độ amylase của mầm 2 giống lúa nếp Hoạt độ amylase (đơn vi/gam) T30 T25 T20 T15 BN4 | 4.84+0.02* | 4.78 + 0.06* | 4.43+0.06 | 4.07 + 0.07 N97 | 4.50+0.05' | 4.46+40.02' | 4.25+0.02 | 3.62 + 0.07 Giống
Trang 34Kết quả thu được ở bảng 3.2 cho thấy: hoạt độ của enzyme ơ - amylase ở
30°C đạt giá tri cao nhất, khi nhiệt độ càng hạ thấp thì hoạt độ của enzyme a -
amylase càng giảm ở cả 2 giống Điều này có thể giải thích là do hoạt động
phân giải tinh bột của hạt ở 30°C mạnh nhất và giảm dần khi nhiệt độ giảm O BN4| HN97 30 độ 25 độ 20 độ 15 độ nhiệt độ Hình 3.2: Hàm lượng enzyme ơ - amylase trong mầm 2 giống lúa BN4 và N97
Trong 2 giống nghiên cứu thì giống BN4 luôn có hoạt độ enzyme a — amylase cao hơn và tốc độ giảm chậm hơn giống N97 Điều này có thể chứng tỏ hạt mầm của giống BN4 hoạt động hô hấp mạnh hơn giúp mầm sinh trưởng
tốt hơn
3 Ánh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng đường khử của mầm lúa Hàm lượng đường khử trong cây cũng là một chỉ tiêu phản ánh khả năng giữ nước của tế bào Đường khử thuộc các chất có hoạt tính thâm thấu Ở
nhiệt độ cao hạt mầm và cây con thường bị chết do mắt nước, ở nhiệt độ thấp
hạt mầm và cây con thường bị chết do mắt nước và không lấy được nước từ môi trường, vì thế sự tổng hợp và tích lũy đường chính là phản ứng của cây
với điều kiện ngoại cảnh bắt lợi
Kết quả hàm lượng đường khử trong hạt mầm của 3 giống lúa được trình bày ở bảng 3.3 và hình 3.3
Trang 35Bảng 3.3: Hàm lượng đường khử của mầm 2 giống lúa Hàm lượng đường khứ (% khối lượng tươi) T30 T25 T20 T15 BN4 | 2.222+0.002 | 2.214+0.003 | 2.174 + 0.002 | 2.145 + 0.003 N97 | 2.231 +0.002' | 2.227 + 0.003' | 2.148 + 0.003 | 2.127 + 0.002 Giống
Ghỉ chú: ` thê hiện sự sai khác giữa 2 giống, giữa các mức nhiệt độ với mức ý nghĩa > 95%, trong đó các ki hiệu giống nhau thể hiện sự không có ý nghĩa
Kết quả thu được ở bảng 3.3 cho thấy: hàm lượng đường khử trong hạt
của cả 2 giống ở nhiệt độ 30°C đạt giá trị cao nhất Từ nhiệt độ 30°C xuống
25°C hàm lượng đường khử của giống BN4 có chiều hướng giảm, giống N97
thì gần như không giảm, còn từ 25°C trở xuống thì hàm lượng đường khử của
cả 2 giống giảm dần khi nhiệt độ xuống thấp 2.24 2.22 22 2.18 2.16 2.14 2.12 2.1 2.08 2.06 OBN4 N97 30 độ 25 độ 20 độ 15 độ nhiệt độ
Hình 3.3: Hàm lượng đường khử của mầm 2 giống lúa BN4 và N97
Trong 2 giống nghiên cứu cho thấy hàm lượng đường khử trong hạt của giống N97 thường thấp hơn giống BN4 Kết quả này một lần nữa cho thấy
hoạt động trao đổi gluxit cua N97 chiu ảnh hưởng của nhiệt độ thấp mạnh hơn
giống BN4
Trang 364 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng tỉnh bột còn lại trong hạt lúa
nảy mầm
Trong quá trình nảy mầm tỉnh bột bị phân giải thành các đuờng dễ hòa tan, các đường này được sử dụng trong quá trình hô hấp để cung cấp năng lượng đồng thời được vận chuyên tới các tế bào trụ phôi làm nguyên liệu cho các quá trình sinh tống hợp chất hữu cơ mới Hàm lượng còn lại trong cây mạ thể hiện mức độ thủy phân mạnh hay yếu, tương ứng với lượng tinh bột được sử dụng nhiều hay ít Kết quả hàm lượng tỉnh bột còn lại trong hạt mầm của 2 giống lúa được trình bày ở bảng 3.4 và hình 3.4 Bảng 3.4: Hàm lượng tỉnh bột còn lại trong hạt náy mầm 2 giống lúa nếp Hàm lượng tỉnh bột (% khối lượng tươi) T30 T25 T20 T15 BN4 | 43.13 + 0.45* | 43.90 + 0.27* | 45.26 + 0.42 | 47.03 + 0.39 N97 | 36.22+0.15" | 36.76 + 0.44" | 38.36 + 0.41 | 39.98 + 0.33 Giống
Ghỉ chú: *, " thê hiện sự sai khác giữa các mức nhiệt độ, giữa 2 giống với mức ý nghĩa > 95%, trong đó các kí hiệu giống nhau thể hiện sự không có ý nghĩa
Từ bảng kết quả nghiên cứu trên chúng ta thấy khi nhiệt độ càng hạ thấp thì hàm lượng tỉnh bột còn lại trong mầm hạt lúa càng cao đo nhiệt độ càng hạ
thấp thì mầm lúa càng khó thực hiện hô hấp đề phân giải tinh bột tạo chất
dinh dưỡng nuôi mầm Kết quả này cũng phù hợp với sự giảm hoạt độ enzyme a-amylase và hàm lượng đường khử trong mầm lúa khi nhiệt độ hạ
thấp Chỉ có giữa 30°C và 25°C hàm lượng tinh bột còn lai trong mam ca 2
giống cao hơn nhau không đáng kể, có thể do ở nhiệt độ 30°C là điều kiện
thuận lợi cho hạt nảy mầm, phát triển và ở 25°C chưa phải là điều kiện bất lợi
cho mầm
Trang 37Khi so sánh giữa 2 giống nghiên cứu thì hàm lượng tỉnh bột còn lại trong giống BN4 luôn cao hơn trong giỗng N97 có thể do ngay từ ban đầu lượng
tỉnh bột có sẵn của giống BN4 lớn hơn của giống N97 50 O BN4 45 N97 40 35 30 25 20 15 10 0 30 độ 25 độ 20 độ 15 độ nhiệt độ
Hình 3.4: Hàm lượng tỉnh bột còn lai trong hat nay mam
5 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng prolin của mầm lúa
Prolin là một trong những axit amin thuộc nhóm hợp chất amon bậc 4
phân tử nhỏ Những hợp chất này đóng vai trò then chốt trong việc điều chỉnh áp suất thẩm thấu trong tế bao chat thực vật dé phản ứng lại với điều kiện môi
trường bắt lợi [27] Do đó định lượng prolin trong điều kiện nhiệt độ khác
Trang 38Ghỉ chú: *, ", ‘ thé hiện sự sai khác giữa 2 giống, giữa các mức nhiệt độ và giữa 2 thời điểm với mức ý nghĩa > 95%, trong đó các kí hiệu giống nhau thể hiện sự không có ý nghĩa
Kết quả nghiên cứu thu được ở bảng 3.5.1 cho thấy hàm lượng prolin ở rễ của mầm hạt lúa cả 2 giống ở nhiệt độ 30°C và 25°C gần như không thay
đổi, còn từ 25°C trở xuống thì nhiệt độ càng thấp hàm lượng prolin càng cao
và tốc độ tăng hàm lượng prolin cũng càng mạnh ở nhiệt độ thấp
Hàm lượng prolin của giống BN4 ở 30°C và 25°C thấp hơn giống N97 nhung 6 20°C va 15°C thi cao hơn 12 OBN4 lo [1 N97 30 độ 25 độ 20 độ 15 độ nhiệt độ
Hình 3.5.1: hàm lượng prolin của rễ mầm 2 giống lúa BN4 và N97
5.2 Hàm lượng prolin ở thân mầm
Trang 39Kết quả nghiên cứu cho thấy: hàm lượng prolin ở thân mầm của cả 2
giống đều thấp nhất ở 30°C và khi nhiệt độ càng hạ thấp thì hàm lượng prolin càng tăng cao với tốc độ càng nhanh
Giữa 2 giống nghiên cứu thì giống BN4 luôn có hàm lượng prolin cao hơn giống N97 ở tất cả các ngưỡng nhiệt độ nghiên cứu 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 L] BN4 GN97 30 độ 25 độ 20 độ 15 độ nhiệt độ
Hình 3.5.2: Hàm lượng prolin ở thân mầm 2 giống lúa BN4 va N97
Như vậy, qua kết quả nghiên cứu hàm lượng prollin ở rễ và thân mầm
cho thấy: khi nhiệt độ càng hạ thấp thì hàm lượng prolin ở cả rễ và thân mam của hạt đều tăng đề thích nghi với điều kiện bat loi
Đường khử và prolin là 2 chất có hoạt tính thẩm thấu cao, giúp tăng khả năng giữ nước cho tế bảo, tăng khả năng chống chịu của cây đối với các điều
kiện bất lợi của môi trường, trong đó có nhiệt độ Theo nghiên cứu của nhiều
tác giả hàm lượng đường tan và axit amin prolin trong cây liên quan trực tiếp
đến kha năng chống chịu hạn, chịu lạnh (Borhnert và cs, 1996; Nguyễn
Hoàng Lộc và cs, 1993) [20] Kết quả nghiên cứu của 2 giống lúa nếp ở các
mức nhiệt độ cho thấy: khi nhiệt độ càng giảm thì hàm lượng prolin càng tăng trong khi đó hàm lượng đường khử cũng như hoạt độ enzyme ơ-amylase càng giảm và giống BN4 thường có hàm lượng cao hơn Như vậy, có thé thay rang
giống BN4 có khả năng chống chịu với nhiệt độ tốt hơn giống N97
Trang 40KẾT LUẬN
1 Tỷ lệ nảy mầm của hạt lúa, sinh khối tươi, khô của mầm lúa giảm sút,
trong khi đó thời gian nảy mầm và sinh trưởng của mầm càng kéo dài khi
nhiệt độ giảm xuống Đặc biệt khi nhiệt độ giảm từ 30°C xuống 15°C thời
gian nảy mầm của hạt và sinh trưởng của mầm tăng gấp khoảng 2,5 lần Trong 2 giống nghiên cứu thì giống BN4 có tỷ lệ nảy mầm, sinh khối tươi,
khô cao hơn giống N97 nhưng tốc độ giảm các chỉ tiêu sinh lý đó lại thấp hơn giống N97 khi nhiệt độ hạ thấp
2 Các chỉ tiêu sinh hóa đều phụ thuộc rõ rệt vào nhiệt độ Khi nhiệt độ hạ
thấp, hoạt độ enzyme ơ - amylase giảm sút, quá trình phân giải gluxit trong nội nhũ của hạt bị kìm hãm, hàm lượng tinh bột còn lại trong hạt càng tăng, theo đó hàm lượng đường khử ở mỗi thời điểm cũng giảm khi nhiệt độ giảm
3 Hàm lượng prolin ở cả rễ và thân cũng phụ thuộc rõ rệt vào nhiệt độ Ở điều kiện nhiệt độ thuận lợi cho hạt nảy mam (30°C) hàm lượng prolin ở cả rễ
và thân mầm thấp nhất Khi nhiệt độ giảm hàm lượng prolin ở cả rễ và thân
tăng dần nhưng từ 25°C xuống 20°C thì hàm lượng prolin tăng ít hơn so với từ 20°C xuống 15°C Hàm lượng prolin ở thân mầm luôn nhiều hơn ở rễ và tốc độ tăng cũng thường cao hơn ở rễ Khi nhiệt độ hạ thấp hàm lượng prolin của
giống BN4 luôn tăng mạnh hơn giống N97
4 Trong 2 giống lúa nghiên cứu cho thấy phản ứng của mỗi giống ở mỗi
chỉ tiêu là khác nhau Điều này có thể do đặc điểm sinh lý của từng giống
Tuy nhiên, nhìn chung qua kết quá nghiên cứu của các chỉ tiêu đưới tác động
của nhiệt độ, chúng tôi nhận thấy giống BN4 thể hiện khả năng chống chịu với nhiệt độ tốt hơn giống N97