Sự tương quan giữa hàm lượng prolin và glycin betain ở lá đậu tương vào giai đoạn ra hoa trong điều kiện nhiệt độ thấp, mặn và hạn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA SINH - KTNN ************* NGÔ THỊ ANH SỰ TƯƠNG QUAN GIỮA HÀM LƯỢNG PROLIN VÀ GLYCIN BETAIN Ở LÁ ĐẬU TƯƠNG VÀO GIAI ĐOẠN RA HOA TRONG ĐIỀU KIỆN NHIỆT ĐỘ THẤP, MẶN VÀ HẠN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật HÀ NỘI – 2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA SINH - KTNN ************* NGÔ THỊ ANH SỰ TƯƠNG QUAN GIỮA HÀM LƯỢNG PROLIN VÀ GLYCIN BETAIN Ở LÁ ĐẬU TƯƠNG VÀO GIAI ĐOẠN RA HOA TRONG ĐIỀU KIỆN NHIỆT ĐỘ THẤP, MẶN VÀ HẠN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật Người hướng dẫn khoa học: THS. LA VIỆT HỒNG HÀ NỘI – 2014 LỜI CẢM ƠN Khóa luận tốt nghiệp với đề tài “Sự tương quan giữa hàm lượng prolin và glycin betain ở lá đậu tương vào giai đoạn ra hoa trong điều kiện nhiệt độ thấp, mặn và hạn” đã được hoàn thành với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ tận tình của Th.S La Việt Hồng. Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến thầy giáo La Việt Hồng, người trực tiếp hướng dẫn về chuyên môn trong quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ Trung tâm Hỗ trợ và Chuyển giao Công nghệ - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã nhiệt tình giúp đỡ, truyền đạt những kinh nghiệm quý báu cho tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp. Tôi cũng xin cảm ơn các thầy cô trong khoa Sinh - KTNN trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã trang bị cho tôi những kiến thức cơ bản. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Nguyễn Văn Mã, TS. Nguyễn Văn Đính – trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, Th.S Bùi Thị Thu Hương – trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thiện khóa luận. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã không ngừng giúp đỡ và chia sẻ, động viên trong suốt quá trình thực tập cũng như thực hiện đề tài này. Trong quá trình nghiên cứu vì thời gian có hạn và bước đầu làm quen với phương pháp nghiên cứu khoa học nên đề tài không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, tôi rất mong nhận được sự đóng góp của các quý thầy cô và các bạn để đề tài này được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 05 năm 2014 Sinh viên thực hiện Ngô Thị Anh LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là đề tài của riêng tôi, do chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy giáo La Việt Hồng cũng như trên cơ sở nghiên cứu các tài liệu tham khảo. Nó không trùng với kết quả của bất kì tác giả nào từng công bố. Hà Nội, tháng 05 năm 2014 Sinh viên thực hiện Ngô Thị Anh MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 1. Lý do chọn đề tài 1 2. Mục tiêu nghiên cứu 2 3. Nội dung nghiên cứu 2 4. Ý nghĩa lý luận và thực tiễn 2 NỘI DUNG 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 1.1. Cây đậu tương 3 1.1.1. Đặc điểm sinh học của cây đậu tương 3 1.1.2. Vai trò của đậu tương 4 1.1.3. Tình hình sản xuất đậu tương trên thế giới và Việt Nam 5 1.2. Ảnh hưởng của môi trường bất lợi đến thực vật 7 1.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ thấp đến thực vật 7 1.2.2. Ảnh hưởng của điều kiện mặn đến thực vật 8 1.2.3. Ảnh hưởng của hạn hán đến thực vật 10 1.3. Prolin và vai trò của prolin trong các điều kiện bất lợi của môi trường 11 1.3.1. Vai trò của prolin với thực vật trong điều kiện nhiệt độ thấp 13 1.3.2. Vai trò của prolin với thực vật ở điều kiện mặn 14 1.3.3. Vai trò của prolin với thực vật ở điều kiện hạn 15 1.4. Glycin betain và vai trò của glycin betain trong các điều kiện bất lợi của môi trường 15 1.4.1. Vai trò của glycin betain với thực vật trong điều kiện nhiệt độ thấp 17 1.4.2. Vai trò của glycin betain với thực vật trong điều kiện mặn 17 1.4.3. Vai trò của glycin betain với thực vật trong điều kiện hạn 18 CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 2.1. Vật liệu nghiên cứu 19 2.2. Phương pháp nghiên cứu 19 2.2.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm 19 2.2.2. Phương pháp xác định chỉ tiêu nghiên cứu 20 2.2.2.1. Xác định hàm lượng prolin trong mô thực vật 20 2.2.2.2. Xác định hàm lượng glycin betain 23 2.2.3. Phương pháp xử lý số liệu 24 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26 3.1. Sự biến động hàm lượng prolin và glycin betain trong các điều kiện nhiệt độ thấp mặn và hạn 26 3.1.1. Sự biến động của hàm lượng prolin trong các điều kiện nhiệt độ thấp, mặn và hạn 26 3.1.2. Sự biến động của hàm lượng glycin betain trong các điều kiện nhiệt độ thấp, mặn và hạn 29 3.2. Sự tương quan giữa hàm lượng prolin và glycin betain ở lá đậu tương trong các điều kiện nhiệt độ thấp, mặn và hạn 32 3.2.1. Sự tương quan giữa hàm lượng prolin và glycin betain ở lá đậu tương khi xử lý nhiệt độ thấp 32 3.2.2. Sự tương quan giữa hàm lượng prolin và glycin betain ở lá đậu tương khi xử lý mặn 34 3.2.3. Sự tương quan giữa hàm lượng prolin và glycin betain ở lá đậu tương khi xử lý hạn 35 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Tình hình sản xuất đậu tương trên thế giới 6 Bảng 2.1. Nồng độ prolin và giá trị OD 23 Bảng 3.1. Hàm lượng prolin trong lá đậu tương DT 51 trong các điều kiện nhiệt độ thấp, mặn và hạn 27 Bảng 3.2. Hàm lượng glycin betain trong lá đậu tương DT 51 trong các điều kiện nhiệt độ thấp, mặn và hạn 31 Bảng 3.3. Hàm lượng prolin và glycin betain trong lá đậu tương khi xử lý nhiệt độ thấp 34 Bảng 3.4. Hàm lượng prolin và glycin betain trong lá đậu tương khi xử lý mặn 35 Bảng 3.5. Hàm lượng prolin và glycin betain trong lá đậu tương khi xử lý hạn 36 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Công thức cấu tạo 12 Hình 1.2. Cấu hình không gian 12 Hình 1.3. Công thức cấu tạo 16 Hình 1.4. Cấu hình không gian 16 Hình 2.1. Các bước chính của quá trình định lượng prolin tự do bằng phương pháp so màu 22 Hình 2.2. Biểu đồ biểu diễn đường chuẩn prolin 24 Hình 3.1. Sự biến động hàm lượng prolin trong lá đậu tương DT 51 trong điều kiện nhiệt độ thấp, mặn và hạn 28 Hình 3.2. Sự biến động của hàm lượng glycin betain trong lá đậu tương trong điều kiện nhiệt độ thấp, mặn và hạn 31 Hình 3.3. Sự tương quan giữa hàm lượng prolin và glycin betain trong lá đậu tương khi xử lý nhiệt độ thấp 34 Hình 3.4. Sự tương quan giữa hàm lượng prolin và glycin betain trong lá đậu tương khi xử lý mặn 35 Hình 3.5. Sự tương quan giữa hàm lượng prolin và glycin betain trong lá đậu tương khi xử lý hạn 36 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Đậu tương (Glycine max (L.) Merill) là cây thực phẩm quan trọng. Hạt đậu tương giàu hàm lượng protein, tới 35,5 - 40% [4], được sử dụng làm thức ăn cho người và gia súc, nguyên liệu cho các ngành công nghiệp. Đậu tương còn có tác dụng cải tạo đất, tăng năng suất cây trồng khác do hoạt động cố định nitơ của vi khuẩn Rhizobium cộng sinh trên rễ cây. Việt Nam có khí hậu nhiệt đới, gió mùa nóng ẩm thích hợp cho việc trồng đậu tương. Tuy nhiên, đậu tương lại khá nhạy cảm với các điều kiện bất lợi của môi trường đặc biệt là giai đoạn ra hoa kết quả, nếu cây đang sinh trưởng bị gặp điều kiện bất lợi của môi trường ở giai đoạn này sẽ ảnh hưởng lớn đến năng suất của cây đậu tương. Thực vật khi gặp các điều kiện bất lợi của môi trường sẽ có các đáp ứng về mặt hình thái, sinh lý, sinh hóa để thích nghi như thay đổi một số đặc điểm hình thái giải phẫu phù hợp hoặc gia tăng một số chất có khả năng bảo vệ và điều hòa áp suất thẩm thấu, trong đó quan trọng nhất là prolin và glycin betain. Nghiên cứu của Ashraf M. và Foolad M.R. (2007) [11] đã chỉ ra vai trò của glycin betain và prolin, mối quan hệ của chúng trong việc bảo vệ cây trồng cũng như các ứng dụng xử lý ngoại sinh hai chất này để tăng khả năng chịu stress của cây trồng, đặc biệt là để đáp ứng với hạn, mặn và stress nhiệt độ. Nghiên cứu trên ở đậu tằm (Gadallah MAA., 1999) [15] và cà chua (Heuer B., 2003) [17] cho thấy sự gia tăng tích lũy của prolin và glycin betain đã làm tăng khả năng chống chịu với điều kiện bất lợi của môi trường sống. Nghiên cứu mối tương quan giữa hàm lượng prolin và glycin betain ở lá đậu tương trong các điều kiện bất lợi khác nhau cho biết vai trò, tác động qua lại của chúng trong cơ chế bảo vệ thực vật. [...]... Sự tương quan giữa hàm lượng prolin và glycin betain ở lá đậu tương vào giai đoạn ra hoa trong điều kiện nhiệt độ thấp, mặn và hạn 2 Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu sự tương quan giữa prolin và glycin betain ở giống đậu tương trong các điều kiện nhiệt độ thấp, mặn và hạn vào giai đoạn ra hoa 3 Nội dung nghiên cứu - Sự tương quan giữa hàm lượng prolin và glycin betain ở lá đậu tương giai đoạn ra hoa. .. xử lý nhiệt độ thấp - Sự tương quan giữa hàm lượng prolin và glycin betain ở lá đậu tương giai đoạn ra hoa khi xử lý mặn - Sự tương quan giữa hàm lượng prolin và glycin betain ở lá đậu tương giai đoạn ra hoa khi xử lý hạn 4 Ý nghĩa lý luận và thực tiễn - Nghiên cứu góp phần bổ sung vào nguồn tài liệu về tính chống chịu của đậu tương, đặc biệt là giống đậu tương DT 51 dưới tác động của các điều kiện. .. hàm lượng prolin và glycin betain trong các điều kiện nhiệt độ thấp mặn và hạn 3.1.1 Sự biến động của hàm lượng prolin trong các điều kiện nhiệt độ thấp, mặn và hạn Prolin là một amino axit được tạo ra trong thực vật và tích lũy cao trong các phản ứng với các loại stress khác nhau như mặn, hạn, nhiệt độ thấp… Prolin đóng vai trò như chất thẩm thấu ở dạng trung tính để làm ổn định protein và màng tế... 0,82±0,02e Trong cùng một hàng, ký tự theo sau khác nhau thể hiện sự sai khác có ý nghĩa thống kê với α = 0,05 26 Hình 3.1 Sự biến động hàm lượng prolin trong lá đậu tương DT 51 trong điều kiện nhiệt độ thấp, mặn và hạn Qua bảng 3.1 và hình 3.1 có thể thấy sự biến động của hàm lượng prolin ở các điều kiện thí nghiệm khác nhau và các ngày khác nhau, cụ thể: * Ở các điều kiện thí nghiệm khác nhau: - Ở điều kiện. .. độ mặn và stress nhiệt độ thấp [16]; Samaras và cộng sự, 1995 [26]; Taylor, 1996 [29]; Rhodes và cộng sự, 1993 [25], prolin đóng vai trò quan trọng trong chống oxy hóa Ở nhiệt độ thấp, prolin tích lũy trong thực vật (Van Swaaij và cộng sự) [30] Cũng theo báo cáo này, hàm lượng prolin tăng trong lá khoai tây lai khi các cây phải chịu điều kiện lạnh [30] Trong thực vật thích nghi điều kiện lạnh hàm lượng. .. đậu tương có sự tăng không ngừng hàm lượng prolin, điều này phù hợp với một số nghiên cứu trước của nhà khoa học Samaras và cộng sự, 1995 [26], Taylor, 1996 [29] Báo cáo của Van Swaaij và CS đã chỉ ra hàm lượng prolin tăng khi nghiên cứu ở lá khoai tây lai khi các cây phải chịu điều kiện lạnh [30] Như vậy, nhiệt độ thấp có ảnh hưởng đến sự gia tăng tích lũy hàm lượng prolin trong lá đậu tương ở các... như bảo tồn năng lượng khi thực vật tiếp xúc với stress Kết quả nghiên cứu hàm lượng prolin trong các điều kiện bất lợi được thể hiện ở bảng 3.1 Bảng 3.1 Hàm lượng prolin trong lá đậu tương DT 51 trong các điều kiện nhiệt độ thấp, mặn và hạn Đơn vị: μg/g Công thức thí nghiệm Điều kiện ĐC CT 1 CT 2 CT 3 CT 4 Thí nghiệm Thí nghiệm nhiệt độ thấp Thí nghiệm mặn (NaCl 1,5%) Thí nghiệm hạn 0,09±0,01a 0,32±0,04b... kiểm tra sự sai khác giữa các giá trị trung bình bằng phương 24 pháp giới hạn sai khác nhỏ nhất LSD với α = 0,05 Phân tích sự tương quan giữa prolin và glycin betain, biểu diễn sự tương quan bằng phương trình hồi quy tuyến tính (Nguyễn Văn Mã và cộng sự, 2013) [7] có dạng y = ax + b, y: hàm lượng glycin betain (μg/g), x: hàm lượng prolin (μg/g) 25 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Sự biến động hàm lượng. .. Nhật Bản vào khoảng thế kỷ thứ 8, vào nhiều thế kỷ sau có mặt ở các nước Châu Á như Thái lan, Malaysia, Hàn Quốc và Việt Nam Cây đậu tương có mặt ở Châu Âu vào đầu thế kỷ 17 và ở Hoa Kỳ vào thế kỷ 18 Ngày nay, Hoa Kỳ là quốc gia đứng đầu sản xuất đậu tương chiếm 50% sản lượng trên toàn thế giới Về hình thái, cây đậu tương có các bộ phận chính là rễ, thân, lá, hoa và quả Rễ đậu tương là cây hai lá mầm... kiện nhiệt độ thấp, có sự gia tăng tích lũy hàm lượng prolin từ 0,09 μg/g đến 0,93 μg/g qua 4 ngày thí nghiệm Sự tăng hàm lượng prolin thể hiện rõ ngay từ những ngày 1 và ngày 2 (CT1, CT2) sau khi bắt đầu thí nghiệm, từ 0,09 μg/g lên 0,32 μg/g ở ngày thứ nhất và 0,52 μg/g ở ngày thứ 2, ngày thứ 3 sự gia tăng này ở mức ổn định và ngày thứ 4 thì lại tiếp tục tăng cao Trong điều kiện nhiệt độ thấp, ở lá đậu . lượng glycin betain trong các điều kiện nhiệt độ thấp, mặn và hạn 29 3.2. Sự tương quan giữa hàm lượng prolin và glycin betain ở lá đậu tương trong các điều kiện nhiệt độ thấp, mặn và hạn 32. Sự tương quan giữa hàm lượng prolin và glycin betain ở lá đậu tương vào giai đoạn ra hoa trong điều kiện nhiệt độ thấp, mặn và hạn . 2. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu sự tương quan giữa prolin. prolin và glycin betain ở giống đậu tương trong các điều kiện nhiệt độ thấp, mặn và hạn vào giai đoạn ra hoa. 3. Nội dung nghiên cứu - Sự tương quan giữa hàm lượng prolin và glycin betain ở lá đậu