Nghiên cứu sự biến đổi huỳnh quang diệp lục và hàm lượng diệp lục của một số giống đậu tương trong pha hạn và pha phục hồi trên đất bạc màu

Từ những lý do trên, tôi đã tiến hành đề tài: “Nghiên cứu sự biến đổihuỳnh quang diệp lục và hàm lượng diệp lục của một số giống đậu tươngtrong pha hạn và pha phục hồi trên đất bạc màu”

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Cây đậu tương (Glycine max (L) Merill) là cây công nghiệp ngắn ngày

có tác dụng rất nhiều mặt và là cây có giá trị kinh tế cao Sản phẩm của nóđược sử dụng hết sức đa dạng như sử dụng trực tiếp bằng hạt thô hoặc quachế biến ép thành dầu, làm bánh kẹo, đậu phụ, sữa… đáp ứng nhu cầu tăngthêm chất đạm trong cơ cấu bữa ăn hàng ngày của nhân dân và tham gia xuấtkhẩu Ngoài ra, đậu tương là cây trồng ngắn ngày rất thích hợp trong luâncanh, xen canh, gối vụ với nhiều loại cây trồng khác và có tác dụng cải tạo đấtrất tốt [1], [2], [16]

Sản xuất đậu tương phát triển mạnh tại Mỹ, Brazil, Trung Quốc và nhiềunước khác Sản lượng đậu tương trên thế giới đạt hàng trăm triệu tấn/năm.Trong khi đó, ở Việt Nam sản lượng mới chỉ đạt trăm nghìn tấn/năm [1], [5].Điều đó chứng tỏ tình hình sản xuất đậu tương ở nước ta so với khu vực vẫncòn ở mức thấp Để thúc đẩy sản xuất đậu tương vấn đề quan trọng là chọntạo được những giống không chỉ cho năng suất cao, phẩm chất tốt mà cònphải thích hợp với điều kiện địa hình khí hậu

Nước ta có hệ sinh thái rất đa dạng, khí hậu giữa các vùng, miền lạikhông giống nhau Địa hình có đến ¾ là đồi núi bạc màu thường có mùa khôhanh ở miền Bắc, mùa khô nóng ở Tây Nguyên… Hơn thế nữa, những nămgần đây diễn biến khí hậu ngày càng phức tạp, lượng mưa phân bố không đềugiữa các vùng và giữa các thời kỳ trong năm nên hạn hán và nắng nóng kéodài Hạn hán ở đất bạc màu đã gây không ít khó khăn cho sinh trưởng của đậutương và của các vi sinh vật cộng sinh với chúng Hạn hán ảnh hưởng đến cácquá trình sinh lý, sinh hóa trong cây như ảnh hưởng đến hoạt động củaenzyme, gia tăng phân giải các hợp chất phân tử cao, đặc biệt gây tổn thương

bộ máy quang hợp làm quá trình quang hợp giảm… do đó hạn hán là yếu tốhạn chế năng suất chủ yếu của đậu tương ở vùng đất này.

Bên cạnh đó, nhu cầu của xã hội về đậu tương ngày càng lớn Vì vậy,việc lai tạo, đánh giá, tuyển chọn các giống đậu tương có năng suất và chấtlượng, có khả năng chống chịu cao là yêu cầu thực tiễn đặt ra cho ngành chọngiống Từ những lý do trên, tôi đã tiến hành đề tài: “Nghiên cứu sự biến đổihuỳnh quang diệp lục và hàm lượng diệp lục của một số giống đậu tươngtrong pha hạn và pha phục hồi trên đất bạc màu” nhằm đánh giá khả năngchịu hạn của một số giống đậu tương

2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

2.1 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu sự biến đổi huỳnh quang diệp lục và hàm lượng diệp lục của

3 giống đậu tương khi gây hạn nhân tạo và phục hồi trồng trên đất bạc màu

2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Xác định huỳnh quang diệp lục và hàm lượng diệp lục a, diệp lục b,diệp lục tổng số của lá đậu tương khi gây hạn và phục hồi ở giai đoạn ra hoa

- Xác định huỳnh quang diệp lục và hàm lượng diệp lục a, diệp lục b,diệp lục tổng số của lá đậu tương khi gây hạn và phục hồi ở giai đoạn quảnon

3 Ý nghĩa lý luận và thực tiễn

Nghiên cứu góp phần tìm hiểu sự biến đổi hàm lượng diệp lục a, diệp lục

b và diệp lục tổng số trong điều kiện thiếu nước và phục hồi sau hạn

Nghiên cứu góp phần tìm hiểu sự biến đổi huỳnh quang diệp lục trongđiều kiện thiếu nước và phục hồi sau gây hạn

NỘI DUNGCHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Giới thiệu về cây đậu tương

Đậu tương có tên la tinh là Glycine max (L) Merr thuộc bộ Phaseoleae.

Đậu tương được thuần hóa ở Trung Quốc từ những năm 1700 – 1100 trướcCông nguyên Đậu tương có tổ tiên hoang dại là Glycine Soja Trong bộPhaseoleoe, chi Glycine là chi duy nhất mà các loài của nó có số nhiễm sắcthể nhị bội 2n = 40 và 80, mà không phải là 20 như các chi khác [2]

Đậu tương là một cây trồng cạn ngắn ngày có giá trị kinh tế cao Khó cóthể có tìm thấy một cây trồng nào có tác dụng nhiều mặt như cây đậu tương.Sản phẩm của nó làm thực phẩm cho con người, thức ăn cho gia súc, nguyênliệu cho công nghiệp, hàng xuất khẩu và là cây cải tạo đất tốt Vì thế cây đậutương được gọi là "Ông Hoàng trong các loại cây họ Đậu" Sở dĩ cây đậutương được đánh giá như vậy bởi lẽ cây đậu tương có giá trị rất toàn diện [5].Hạt đậu tương có thành phần dinh dưỡng cao, hàm lượng protein trungbình khoảng 38 - 40%, lipid từ 18 - 20%, giàu sinh tố và muối khoáng Đậutương là loại hạt duy nhất mà giá trị của nó được đánh giá đồng thời cảprotein và lipid Protein của đậu tương có phẩm chất tốt nhất trong số cácprotein của thực vật Hàm lượng protein từ 38 – 40% là cao hơn cả ở cá, thịt

và cao gấp hai lần hàm lượng protein có trong các loại đậu đỗ khác Hàmlượng của các axit amin có chứa lưu huỳnh như methionine, cysteine, serin…của đậu tương rất gần với hàm lượng của các chất này trong trứng Hàmlượng của cazein, đặc biệt là của lizin rất cao, gần gấp rưỡi của trứng Vì thếkhi nói giá trị của protein ở đậu tương cao là nói hàm lượng lớn của nó với cả

sự đầy đủ và cân đối của các loại axit amin cần thiết Protein của đậu tương

dễ tiêu hóa hơn thịt và không có thành phần tạo thành colesteron, có các dạng

axit uric… Hàm lượng dầu béo trong đậu tương cao hơn các loại đậu đỗ khácnên được coi là cây cung cấp dầu thực vật Ngoài ra hạt đậu tương còn có khánhiều loại vitamin, đặc biệt là hàm lượng của các vitamin B1 và B2, cùng cácloại vitamin PP, A, E, K, D, C… và các loại muối khoáng khác.

Không những đậu tương có thành phần dinh dưỡng cao, là nguồn cungcấp thực phẩm và nguyên liệu cho công nghiệp chế biến, đậu tương còn cókhả năng tích lũy đạm của khí trời để tự túc và làm giàu đạm cho đất nhờ vào

sự cộng sinh giữa vi khuẩn nốt sần ở rễ Trong điều kiện thuận lợi, các vikhuẩn nốt sần này có thể tích lũy được một lượng đạm tương đương từ 20 –

25 kg ure/ha Do vậy có thể nói mỗi nốt sần như một “nhà máy phân đạm tíhon”, bởi vậy nên trồng đậu tương không những tốn ít phân đạm mà còn làmcho đất tốt lên, có tác dụng tích cực trong việc cải tạo và bồi dưỡng đất [1],[2], [5], [16]

1.2 Nghiên cứu khả năng chịu hạn của đậu tương

1.2.1 Tác hại của hạn hán đối với cơ thể thực vật

Nước là thành phần bắt buộc của tế bào sống, không có nước thì không

có sự sống Lượng nước cần thiết cho từng giai đoạn, từng loài thực vật làkhác nhau Hạn đối với thực vật là sự thiếu nước của cây do môi trường gây

ra trong suốt quá trình sống hay trong từng giai đoạn làm ảnh hưởng đến sinhtrưởng và phát triển của cây Có ba dạng hạn đối với cây:

Hạn đất: Xảy ra khi lượng nước dự trữ cho cây hấp thu trong đất bị cạnkiệt nên cây không đủ nước và mất cân bằng nước Hạn đất thường xảy ra vớicác vùng có lượng mưa trung bình rất thấp và kéo dài nhiều tháng trong nănnhư các tỉnh miền Trung, Tây Nguyên… vào mùa khô

Hạn không khí: Xảy ra khi độ ẩm tương đối của không khí giảm xuốngquá thấp, làm cho quá trình thoát hơi nước của cây quá mạnh và dẫn đến mấtcân bằng nước trong cây Hạn không khí thường xảy ra ở các vùng có gió khô

và nóng như mùa có gió Tây Nam của các tỉnh miền Trung, mùa khô ở TâyNguyên hoặc đôi lúc gió mùa Đông Bắc cũng có độ ẩm không khí thấp…Hạn sinh lý: Xảy ra khi trạng thái sinh lý của cây không cho phép câyhút nước được mặc dù trong môi trường không thiếu nước Do rễ cây khônglấy được nước nhưng quá trình thoát hơi nước vẫn diễn ra nên cây mất cânbằng nước Ví dụ như khi đất yếm khí, rễ cây thiếu oxi để hô hấp nên không

có đủ năng lượng cho hút nước… Hạn sinh lý nếu nghiêm trọng và kéo dài thìcũng tác hại như hạn đất và hạn không khí

Hạn hán có thể gây nhiều mức độ tổn thương khác nhau cho cây trồngnhư chậm phát triển, phát triển không bình thường, thậm chí gây chết Hạnhán làm giảm hàm lượng nước tự do, lớp nước màng bao quanh các gốc mangđiện tích của phân tử protein trong tế bào chất bị giảm sút gây ảnh hưởng đếnhoạt động của các protein – enzym Hạn kéo dài làm giảm hoạt tính của cácenzym tổng hợp và hoạt hóa các enzym thủy phân, gia tăng sự phân giải cáchợp chất phân tử cao như protein, cacbohydrat [4], [12] Hệ thống các màng(màng sinh chất, màng ty thể, màng lục lạp…) bị hư hại, bộ máy quang hợp,

hô hấp bị tổn thương, quang hợp giảm hoặc bị ngưng trệ, hô hấp trở nên vôhiệu về mặt năng lượng, rối loạn trao đổi chất, tích lũy nhiều các hợp chấttrung gian độc hại đối với tế bào như NH3, oxalat…[7], [10], [11] Khi màng

tế bào bị tổn thương, vai trò bảo vệ của không bào bị ảnh hưởng, gây hư hạicho tế bào Khi bị hạn kéo dài, hàm lượng ARN giảm xuống, dòng vậnchuyển chất đồng hóa ra khỏi lá bị chậm lại Polyriboxom trong tế bào bịphân rã Nếu hạn nặng và kéo dài, ADN cũng bị hư hại Hư hại do hạn gâynên làm giảm năng suất, phẩm chất nông phẩm và thậm chí làm cây chết.Những cây trồng có khả năng duy trì sự phát triển và cho năng suất khá ổnđịnh trong điều kiện khô hạn được gọi là cây chịu hạn và khả năng thực vật cóthể giảm mức độ tổn thương do thiếu hụt nước gây ra gọi là tính chịu hạn

1.2.2 Tính chịu hạn của đậu tương

Nghiên cứu nhu cầu sử dụng nước cho thấy: Quá trình sinh trưởng pháttriển của đậu tương cần rất nhiều nước, trong cả vụ, nhu cầu về nước của câyđậu tương dao động từ 330 – 766mm Nhu cầu về nước của cây đậu tươngphụ thuộc vào độ dài của thời gian sinh trưởng và phát triển của cây trước khiphủ kín mặt đất và lượng nước có sẵn trong đất [1] Khả năng chịu hạn củacác giống đậu tương là khác nhau Khả năng này của các giống liên quan đến

sự phát triển nhanh của bộ rễ, tính chín sớm cũng như bản chất di truyền vềkhả năng sử dụng nước một cách tiết kiệm trong quá trình sinh trưởng pháttriển của cây

Bộ rễ phát triển là một điều kiện để tăng tính chịu hạn của cây, các rễphụ với bề mặt hút phát triển mạnh có khả năng hút nước tốt hơn Diện tích lácủa cây đậu tương giảm khi gặp hạn là nhằm giảm sự thoát hơi nước ở lá [5]

Ở cây đậu tương, phản ứng đầu tiên khi gặp hạn là khí khổng đóng lại đểngăn chặn sự thoát hơi nước ra ngoài Sự đóng mở của khí khổng liên quanđến nhiều quá trình như quang hợp, hô hấp, trao đổi ion, hấp thu dinhdưỡng… Do vậy cũng như các cây trồng khác, ở đậu tương cùng với nhữngbiến đổi hình thái, các phản ứng sinh lý về hô hấp, cường độ quang hợp,cường độ thoát hơi nước của lá cây đậu tương cũng biến đổi phù hợp để giảmthế nước trong lá khi cây gặp hạn

Các thay đổi hóa sinh thường liên quan đến cơ chế chịu mất nước nhằmsinh tổng hợp các chất bảo vệ hoặc nhanh chóng bù đắp lại sự thiếu nước.Điều chỉnh áp suất thẩm thấu nội bào thông qua tích lũy các chất hòa tan, cácprotein và axit amin như proline, glycine, các enzyme thủy phân… là cơ chếduy trì lượng nước tối thiểu

Cơ chế phân tử của khả năng chịu hạn ở đậu tương có liên quan đến cácchất và gen tương ứng Chúng có vai trò bảo vệ các phức enzyme, cấu trúc

trong tế bào, đồng thời đào thải các chất bị biến tính có khả năng gây độc khigặp yếu tố cực đoan Những nhóm được quan tâm là protein sốc nhiệt (HSP –heat shock protein), protein dehydrin (LEA – D11) Các gen liên quan đếntính chịu hạn đã được nghiên cứu và phân lập, bản chất của tính chịu hạn củađậu tương đang dần được sáng tỏ.

Ở Việt Nam, trong những năm qua đã có rất nhiều công trình nghiên cứutính chịu hạn của cây trồng như lạc, lúa, đậu tương, đậu xanh… Chẳng hạnnhư Nguyễn Văn Mã, Cao Bá Cường đã nghiên cứu sự quang hợp ở một sốgiống lạc chịu hạn [10], Vũ Thị Thu Thủy đã phân lập gen cystatin liên quanđến tính chịu hạn của cây lạc [19], Lê Thị Bích Thủy, Nguyễn Đức Thành đãnghiên cứu đặc điểm phân tử và tính chịu hạn của các dòng lúa đột biến vànghiên cứu sự liên kết giữa một số chỉ thị phân tử với các yếu tố cấu thànhnăng suất lúa trong điều kiện hạn [17], [18], Phạm Xuân Hội, Trần Tuấn Tú

đã phân lập và phân tích trình tự gen mã hóa nhân tố phiên mã thuộc phânnhóm Dreb ở lúa liên quan đến tính chịu hạn [8], Phạm Thu Hằng, PhạmXuân Hội đã phân lập và thiết kế vector chuyển gen mang gen điều khiển chịuhạn OsNAC1 ở lúa [6], Chu Hoàng Mậu đã đánh giá năng suất, chất lượnghạt và khả năng chịu hạn của các dòng đậu xanh đột biến [13]… Tính chịuhạn của đậu tương cũng được quan tâm nghiên cứu như Nguyễn Huy Hoàng

đã nghiên cứu về đặc tính giải phẫu hình thái lá, thời gian sinh trưởng, diệntích lá, chiều cao cây đậu … [7], Nguyễn Văn Mã đã nghiên cứu khả năngchịu hạn của đậu tương năng suất cao trên đất bạc màu [11], Nguyễn Văn Mã,Phan Hồng Quân nghiên cứu một số chỉ tiêu sinh lý, sinh hóa của đậu tươngtrong điều kiện gây hạn [12], Trần Thị Phương Liên và CS nghiên cứu vềhoạt độ của enzyme trong hạt ở một số giống đậu tương chịu nóng và một sốgiống đậu tương chịu hạn [9], Chu Hoàng Mậu, Nguyễn Thu Hiền đã đánh

giá khả năng chịu hạn và tách dòng gen mã hóa protein dehydrin của một sốdòng đậu tương [14],…

Như vậy với sự tiến bộ của các ngành khoa học cơ bản, sinh học cũng cónhững bước tiến dài trong nghiên cứu bản chất tính chịu hạn Những côngtrình nghiên cứu về tính chịu hạn của đậu tương ở Việt Nam chủ yếu đi sâu vềphương diện hình thái, di truyền, chọn giống, sinh học phân tử, khả năng cộngsinh cố định đạm của một số dòng vi khuẩn ở đậu tương Kết quả nghiên cứu

đã được ứng dụng trong sản xuất và chọn tạo ra nhiều giống đậu tương mới cónăng suất cao, phẩm chất tốt, phù hợp với điều kiện khí hậu như DT84, ĐT96,AK02…

1.3 Diệp lục

Thực vật bậc cao có hai nhóm sắc tố tham gia quang hợp là diệp lục(chlorophyll) và carotenoit, trong đó diệp lục là sắc tố chính có vai trò quantrọng nhất trong quang hợp vì nó có khả năng hấp thụ năng lượng ánh sángmặt trời và biến năng lượng đó thành dạng năng lượng hóa học, trong khi đócác sắc tố khác không làm được chức năng đó một cách đầy đủ và trực tiếpnhư vậy

Diệp lục có 5 loại là a, b, c, d, e, nhưng ở thực vật bậc cao chỉ có hai loạidiệp lục a và b Các loại diệp lục đều có phần cấu trúc giống nhau, đó là nhânporphyrin và 2 gốc rượu Mỗi loại diệp lục được đặc trưng riêng bởi các nhómbên khác nhau tạo nên một số tính chất khác nhau

Công thức hóa học của diệp lục a và b:

Diệp lục a: C55H7205N4Mg

Diệp lục b: C55H70O6N4Mg

Hình 1 Cấu tạo của diệp lục

Về công thức cấu tạo, phân tử diệp lục có thể được chia làm hai phần:nhân diệp lục (vòng Mg - porphirin) và đuôi diệp lục

+ Nhân diệp lục là phần quan trọng nhất trong phân tử diệp lục, gồm 1nguyên tử Mg ở trung tâm liên kết với 4 nguyên tử N của 4 vòng pyrol tạonên vòng Mg - porphirin rất linh hoạt Đặc biệt hệ thống nối đôi cách đều (nốiđôi liên hợp) tạo nên phân tử diệp lục có hoạt tính quang hóa mạnh Khả nănghấp thu ánh sáng phụ thuộc số lượng liên kết đôi trong phân tử

+ Đuôi diệp lục rất dài, gồm các gốc rượu phytol có 20 nguyên tửcacbon Nó có tính ưa lipit nên có vai trò định vị phân tử diệp lục trên màngthilacoit vì màng quang hợp có tính lipid

Các sắc tố diệp lục thường không tồn tại biệt lập mà trong phức hợp diệplục - protein Do đó làm cho sắc tố bền hơn trong môi trường, nhưng ở nhiệt

độ cao, ánh sáng mạnh, hạn hán cũng ảnh hưởng nặng nề đến cấu trúc proteinlàm phức hợp diệp lục - protein bị suy yếu và khi đó có thể cấu trúc diệp lục

bị phá vỡ

Diệp lục có tính huỳnh quang và lân quang, đây là biểu hiện hoạt tínhquang hóa của phân tử diệp lục và là giai đoạn đầu tiên của quá trình hấp thunăng lượng ánh sáng của phân tử diệp lục trong quang hợp Huỳnh quangdiệp lục là một thông số phản ánh trạng thái sinh lý của bộ máy quang hợptrong điều kiện môi trường bất lợi Phương pháp phân tích huỳnh quang diệplục có ưu điểm là cho phép xác định nhanh tính chống chịu của thực vật dướitác động của điều kiện bất lợi ở trạng thái invitro mà không gây tổn thươngcho cây trồng trong quá trình nghiên cứu Nghiên cứu về huỳnh quang diệplục của thực vật trong điều kiện căng thẳng nước khẳng định: thiếu nước trầmtrọng có ảnh hưởng tiêu cực đến hàm lượng diệp lục, làm hư hại các proteincủa quang hệ II và trực tiếp làm biến đổi tham số huỳnh quang diệp lục [4] ỞViệt Nam, đã có nhiều công trình nghiên cứu về huỳnh quang diệp lục trongđiều kiện môi trường bất lợi ở một số loài như: lạc, lúa, đậu xanh … [7], [10],[28] Trên đối tượng đậu tương cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu vềhuỳnh quang diệp lục [4], [11], [12]

Chất diệp lục hấp thu mạnh nhất vùng ánh sáng xanh tím (λ = 430 460nm) và vùng ánh sáng đỏ (λ = 620 - 700nm) Ánh sáng xanh lục do diệplục không hấp thu mà phản xạ lại nên ta thấy cây có màu xanh lá Trong ánhsáng mặt trời thì chỉ có ánh sáng được diệp lục hấp thu – ánh sáng đỏ và xanhtím mới có khả năng biến đổi thành năng lượng hóa học trong quang hợp màthôi Để xác định hàm lượng diệp lục trong lá, có thể đo quang phổ hấp thụcủa lá ở bước sóng xanh tím và đỏ Nhưng do carotenoit hấp thụ ánh sáng tốt

-nhất ở vùng ánh sáng xanh (λ = 451 - 48nm) nên để xác định riêng hàm lượngdiệp lục người ta thường đo quang phổ của ánh sáng đỏ.

Khi hấp thụ năng lượng từ các lượng tử ánh sáng, năng lượng của cáclượng tử đã làm biến đổi cấu trúc của diệp lục làm cho phân tử diệp lục trởthành trạng thái giàu năng lượng – trạng thái kích động điện tử Ở trạng thái

đó phân tử diệp lục thực hiện các phản ứng quang hoá tiếp theo

Như vậy diệp lục có vai trò quan trọng bậc nhất đối với quang hợp, hàmlượng diệp lục trong lá quyết định trực tiếp đến hiệu suất quang hợp từ đó ảnhhưởng đến sinh trưởng, phát triển và năng suất cây trồng Việc xác định hàmlượng diệp lục là một tiêu chí đáng tin cậy để đánh giá phản ứng của cơ thểthực vật với những căng thẳng của ngoại cảnh Vì vậy sự biến động của hàmlượng diệp lục đã được nhiều tác giả quan tâm để xác định ảnh hưởng của hạnđến cây trồng [11], [26], [27], …

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Trong đề tài này tôi chọn một số giống đậu tương đang được gieo trồng

và thử nghiệm ở phía Bắc do Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam cungcấp:

- DT84: Do Mai Quang Vinh tạo bằng đột biến dòng 33 - 3 (tổ hợp laiĐT80 x ĐH4) bằng tia gamma Co60 18Kr, đến M9 thu dòng 84 - 9 ổn định.Được công nhận giống quốc gia 1995 Sinh trưởng khỏe, cao trung bình 50 -60cm Hạt to, vàng, sáng P1000: 150 – 160g Năng suất trung bình 13 - 18tạ/ha, thâm canh có thể đạt 30 tạ/ha

- ĐT12: Nhập nội từ Trung Quốc năm 1996 Được công nhận là giốngtiến bộ kỹ thuật năm 2002 Thời gian sinh trưởng cực ngắn 71 - 75 ngày Hoatrắng, lông phủ màu trắng, hạt vàng, rốn nâu, quả chín có màu xám Chiềucao cây 35 - 50cm, phân cành trung bình, số quả chắc trung bình 18 - 30, tỷ lệquả 3 hạt cao (19 - 40%) P1000: 150 - 177g Năng suất từ 14 - 23 tạ/ha

- ĐT22: chọn tạo từ dòng đột biến hạt lai của tổ hợp ĐT95 x ĐT12.Giống được công nhận chính thức năm 2006 Thời gian sinh trưởng trungbình 85 - 90 ngày Chiều cao cây 45 - 70cm, ĐT22 có hoa màu trắng, phâncành trung bình, số quả chắc trung bình đạt 25 - 45 quả/cây, có khoảng 16 -20% số quả 3 hạt P1000: 140 - 150g, hạt màu vàng sáng, rốn hạt màu nâu, nâuđen Năng suất 15 - 27 tạ/ha

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp thí nghiệm

* Bố trí thí nghiệm

Hạt đậu tương được gieo trong chậu có kích thước: cao 45cm, đườngkính 35cm Mỗi giống trồng trong 6 chậu, giai đoạn cây non chỉ để lại 6 cây

trong mỗi chậu Giữa các chậu thí nghiệm cần đảm bảo đất, phân, tưới tiêu,chăm sóc đồng đều.

Chia chậu thí nghiệm thành 2 phần:

- Phần 1: xác định hàm lượng diệp lục trong lá cây thí nghiệm thời kỳ rahoa

- Phần 2: tiếp tục chăm sóc bình thường đến khi cây ra quả tiến hành gâyhạn và xác định hàm lượng diệp lục trong lá cây thí nghiệm

Thí nghiệm được tiến hành theo sơ đồ:

* Phương pháp gây hạn nhân tạo

Khi cây sinh trưởng đến giai đoạn nhất định tương đương với các côngthức thí nghiệm trên thì ngừng tưới nước và che chắn ngăn cản nước mưa,sương Lô đối chứng vẫn tưới nước bình thường, còn lô thí nghiệm ngừngtưới nước đến khi 2 lá dưới cùng có triệu chứng héo Trong quá trình gây hạn,tiến hành thu mẫu (lá thứ 3 tính từ đỉnh sinh trưởng – lá trưởng thành của cây

Hạt đậu tương trong chậu

Thời kỳ ra hoa Thời kỳ quả non

Thu mẫu

Đo huỳnh quang diệp lục và xác định

hàm lượng diệp lục

Đánh giá, kết luận

thể hiện đầy đủ chức năng quang hợp, sinh tổng hợp và chuyển hóa các chấttrong cây) và xác định hàm lượng diệp lục của lá.

2.2.2 Phương pháp xác định các chỉ tiêu nghiên cứu

2.2.2.1 Xác định huỳnh quang diệp lục

Huỳnh quang diệp lục được đo trên máy Chlorophyll Fluorometer OS30-ADC (Anh) Hệ thống gồm thân máy có màn hình hiển thị dữ liệu gắn vớiđầu đo gọn nhẹ, dễ tiến hành tại thực địa và hệ thống kẹp phân tích adaptionclip cho phép đo nhiều mẫu cùng một lúc Ánh sáng của máy được cung cấpbằng đèn halogel 35W, ánh sáng điều biến Máy sử dụng đầu dò PINphotodioe với kính lọc 700 – 750W Dùng adaption clip kẹp nhẹ vào mẫu đotrước 7 phút, sau đó dùng đầu đo khớp với adaption clip, ấn nút đo Mode trênthân máy hoặc trên đầu đo, các tham số F0, Fm, Fvm hiển thị trên màn hình thânmáy và lưu trữ trong card dữ liệu

2.2.2.2 Xác định hàm lượng diệp lục

- Cân 0,01g mẫu lá, nghiền trong cối sứ

- Thêm vào cối sứ 10ml ethanol 96%, nghiền tiếp

- Quay ly tâm bằng máy ly tâm lạnh Universal 320R (Hettich, Đức) đểtách bỏ phần bã, được dung dịch sắc tố

- Đo sự hấp thụ của dịch chiết ở bước sóng 649nm và 665nm trên máySpectrophotometer, UV – 2450 (Shimazu, Nhật Bản)

* Tính hàm lượng diệp lục

Nồng độ của diệp lục a (Ca) và diệp lục b (Cb) và diệp lục tổng số (Ca+b)được tính theo phương pháp Wintermans, De Mots (1965) - Theo mô tả củaNguyễn Duy Minh và Nguyễn Như Khanh [15]:

Ca (mg/l) = 13,7.E665 - 5,76.E649

Cb (mg/l) = 25,8.E649 - 7,60.E665

Ca+b (mg/l) = 6,10.E665 + 20,04.E649

Hàm lượng diệp lục được tính theo công thức:

Có thể lấy số liệu qua menu File bằng 4 cách khác nhau:

+ New: Vào số liệu trực tiếp bằng Data Editor

+ Open: Mở file có sẵn với đuôi SYS

+ Reopen: Mở những file vừa mới được làm gần nhất

+ Import: Nhập file từ Excel, text hoặc Dbase file

Hình 2a Nhập số liệu trong IRRISTATNhập số liệu qua Data Editor: Chọn file  new từ cửa sổ Data Editor sẽđược một worksheet mới.

Thêm hàng hoặc cột bằng cách dịch chuyển các mũi tên trên bàn phímhay sang ngang, thể hiện các ô bằng dấu chấm, đó là các cell trống sẵn sàngcho nhập số liệu Tạo tên biến trên mỗi cột, khi ấn định tên biến cho mỗi cộtkhông ghi tên biến dài hơn 8 ký tự (không kể dấu $ - đưa vào sau tên biến khimuốn biến đó nhận ký tự là chữ)

Tạo biến mới từ biến đã có: Options  recode

Trong hộp thoại Recode, dùng Numeric Keypad đánh toàn bộ công thứcvào hộp Commands (hình 2b)

Hình 2b Nhập số liệu trong IRRISTATSau khi được hình, nhấn chuột vào Run để chạy chương trình, ta sẽ thuđược kết quả như hình 2c

Hình 2c Nhập số liệu trong IRRISTATSave file số liệu này với đuôi SYS cho xử lý tiếp

* Tiến hành phân tích

Từ cửa sổ chính Window, chọn Analysis  Balanced Analysis

Khi hộp Open mở, đặt tên file ghi kết quả phân tích vào hộp nhỏ Filename, xong kích chuột vào open sẽ có hộp thoại xuất hiện hỏi Create newCommands File, ta kích chuột vào Yes.

Kích đúp chuột vào file số liệu cần phân tích, ta được hình 3

Hình 3 Phân tích ANOVA trong IRRISTAT

Từ hình 3, chọn biến số liệu phân tích AA, AB, A A+B trong hộp DataFile Variables, xong kích vào Add dưới hộp Analysis Variates để đưa biếnnày vào (nếu chọn nhầm thì kích Remove để đưa ra) Biến cần phân tích vàNLAI đưa vào hộp Fator Tiếp tục đưa biến GIONG$, NGAY$ vàNGAY$xGIONG$ (chọn NGAY$ và GIONG$ kích Product) từ hộp Factorvào hộp ANOVA Model Specification

Từ hình 3 vào menu Options để hộp Heading mở và đánh tên vào “Anhhuong cua han den ham luong diep luc thoi ky ra hoa”, xong kích chuột vào

OK để chạy kết quả trong file text (hình 4)

Hình 4 Phân tích kết quả trong IRRISTAT

* Phân tích kết quả

- Từ bảng phân tích cho thấy FPROB (xác suất nhận H0) rất bé cho thấy cácgiống khác nhau, trong các ngày khác nhau đều dẫn tới hàm lượng diệp lụckhác nhau có ý nghĩa thống kê cao

- Phần cuối cùng ở cột C OF V SD/MEAN (CV%) của các chỉ tiêu cũngrất thấp, nhỏ hơn 5% Như vậy độ chính xác của thí nghiệm rất cao

- Để kiểm tra cụ thể các giống khác nhau thì khác nhau có ý nghĩa haykhông, ta so sánh chênh lệch hàm lượng diệp lục giữa các giống và giữa cácngày của các chỉ tiêu tương ứng với LSD0,05

Nếu chênh lệch lớn hơn LSD0,05 thì các giống khác nhau và các ngàykhác nhau cho hàm lượng diệp lục khác nhau một cách có ý nghĩa thống kêvới độ tin cậy 95% Và ngược lại, nếu chênh lệch nhỏ hơn LSD0,05 thì cácgiống khác nhau và các ngày khác nhau cho hàm lượng diệp lục không khácnhau

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Huỳnh quang diệp lục của lá đậu tương khi gây hạn

Khi phân tử diệp lục nhận năng lượng ánh sáng, chúng sẽ trở nên giàunăng lượng Trạng thái kích thích này rất không bền và diệp lục nhanh chóngtrở lại trạng thái cơ bản bằng cách giải phóng năng lượng theo các con đường:tỏa nhiệt, vận chuyển năng lượng để khởi động phản ứng quang hóa và pháthuỳnh quang Các quá trình này có mối quan hệ với nhau: những thay đổihiệu suất quang hợp, sự hao phí dưới dạng nhiệt sẽ gây ra những thay đổi bổsung của bức xạ huỳnh quang Như vậy, phương pháp huỳnh quang sẽ cungcấp thông tin về nhiều phương diện của quá trình quang hợp và nhất là vềphản ứng của thực vật đối với điều kiện môi trường bất lợi và sự thiếu dinhdưỡng [11]

3.1.1 Huỳnh quang ổn định (F 0 )

Cường độ huỳnh quang ổn định phản ánh sự mất đi năng lượng kíchthích bằng bức xạ trong khoảng thời gian vận chuyển chúng về tâm phản ứngPSII ở trạng thái “mở”

* Thời kỳ ra hoa

Kết quả đo huỳnh quang diệp lục ổn định (F0) trong thời kỳ ra hoa đượctrình bày ở bảng 1, 2 và hình 5

Bảng 1 Biến động huỳnh quang diệp lục của từng giống đậu tương thời kỳ ra hoa

Bảng 2 Biến động huỳnh quang diệp lục của các giống đậu tương theo từng ngày thời kỳ ra hoa

Bảng 3 Biến động huỳnh quang diệp lục của từng giống đậu tương thời kỳ quả non

Bảng 4 Biến động huỳnh quang diệp lục của các giống đậu tương theo từng ngày thời kỳ quả non

Pha Ngày Giống Huỳnh quang ổn định Huỳnh quang cực đại Huỳnh quang biến đổi

Hình 5 Biểu đồ huỳnh quang ổn định của các giống đậu tương

trong thời kỳ ra hoaHuỳnh quang ổn định của các giống đậu tương có sự thay đổi rõ rệt trongcác ngày của pha gây hạn Giá trị F0 trong ngày gây hạn đầu tiên của các giống làtương đương nhau Các ngày tiếp theo có sự tăng dần F0 và đạt cực đại vào ngàygây hạn thứ ba ở DT84 Giống ĐT12 cũng đạt cực đại trong ngày 3 nhưng trongngày 2 huỳnh quang ổn định của giống này lại giảm hơn so với ngày đầu, có thể

do điều kiện thiếu nước làm rối loạn hoạt động sinh lý, bình thường số lượng tâmPSII ở trạng thái mở giảm đi trong điều kiện hạn thì lại tăng lên Tuy nhiên sựgiảm F0 của ĐT12 là không đáng kể và nhanh chóng tăng lên trong ngày 3 CònĐT22 có sự gia tăng huỳnh quang diệp lục đến ngày 4 Giá trị huỳnh F0 tăngđược giải thích là do ảnh hưởng của hạn hán làm số lượng tâm PSII ở trạng thái

mở giảm đi, năng lượng dùng cho quang hóa giảm dẫn đến cường độ huỳnhquang ổn định tăng Đến khi tưới nước trở lại vào những ngày tiếp theo, huỳnhquang ổn định dần giảm và không đổi khi cây phục hồi hoàn toàn

100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00

Ngày 1 Ngày 2 Ngày 3 Ngày 4 Ngày 5 Ngày 6 Pha gây hạn Pha phục hồi

* Thời kỳ quả non

Huỳnh quang ổn định F0 của các giống đậu tương trong thời kỳ quả nonđược biểu diễn ở bảng 3, 4 và hình 6

Hình 6 Biểu đồ huỳnh quang ổn định của các giống đậu tương

trong thời kỳ quả nonKết quả cho thấy các giống đậu tương trong thời kỳ này cũng có sự gia tăngtrong pha gây hạn Sự gia tăng có thể kéo dài đến ngày đầu của pha phục hồi như

ở giống DT84 và ĐT12, sau đó giá trị F0 giảm dần Trong giai đoạn này, sự giatăng F0 của các giống đậu tương ít khác nhau Sau đó huỳnh quang ổn định củacác giống giảm dần trong pha phục hồi Huỳnh quang ổn định F0 của lá đậutương pha phục hồi có xu hướng giảm sau mỗi lần đo chứng tỏ năng lượng được

sử dụng trong các phản ứng quang hóa ngày càng lớn hơn sự mất mát nănglượng bằng huỳnh quang giảm sút Các giống có xu hướng phục hồi hoạt độngsinh lý, sinh hóa khi được cung cấp nước trở lại

100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00 400.00

Ngày 1 Ngày 2 Ngày 3 Ngày 4 Ngày 5 Ngày 6 Pha gây hạn Pha phục hồi