Nghiên cứu khả năng chịu mặn ở giai đoạn nảy mầm và cây con của ngô (zea mays l )

LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Nguyễn Văn Mã đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và tạo mọi điều kiện giúp tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này. Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các cán bộ của Viện nghiên cứu Ngô – Viện Khoa Học Kỹ Thuật Nông nghiệp Việt Nam đã giúp đỡ và hướng dẫn tôi thực hiện nhiều thí nghiệm của luận văn. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy, cô thuộc khoa Sinh – Kỹ thuật Nông nghiệp – Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập tại trường. Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các cán bộ của Viện nghiên cứu Ngô thuộc Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Nhân dịp này, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, tập thể lớp Sinh học thực nghiệm K14 đã động viên giúp đỡ tôi trong suốt thời gian vừa qua. Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 12 tháng 12 năm 2012 Đào Quang Thắng LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và không trùng lặp với các đề tài khác. Tôi cũng xin cam đoan mọi thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 12 tháng 12 năm 2012 Đào Quang Thắng MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài 1 2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu 2 3. Ý nghĩa lí luận và ý nghĩa thực tiễn 2 Chương 1 . TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Giới thiệu về cây ngô 1.1.1. Nguồn gốc phân loại của cây ngô 3 1.1.2. Đặc điểm sinh học của cây ngô 3 1.1.3. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam 5 1.1.3.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới 5 1.1.3.2. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam 6 1.2. Đất mặn và cơ chế chống chịu mặn 1.2.1. Đất mặn 8 1.2.2. Tác hại của mặn với thực vật 9 1.2.3. Ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu đến thực vật 13 1.2.4. Cơ sở sinh lý, sinh hóa của tính chịu mặn ở thực vật 15 1.2.3.1. Cơ sở sinh lý của tính chịu mặn 15 1.2.3.2. Cơ sở sinh hóa của tính chịu mặn 15 1.3. Một số nghiên cứu về ảnh hưởng của mặn đến cây ngô và một số loại cây trồng 17 Chương 2 . VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu nghiên cứu 19 2.2. Hóa chất, thiết bị, địa điểm nghiên cứu 19 2.2.1. Hóa chất 19 2.2.2. Thiết bị nghiên cứu 19 2.2.3. Địa điểm nghiên cứu 19 2.3. Phương pháp nghiên cứu 21 2.3.1. Phương pháp xác định các chỉ tiêu hóa sinh 21 2.3.1.1. Xác định hoạt độ catalase bằng phương pháp chuẩn độ 21 2.3.1.2. Xác định hàm lượng đường khử bằng phương pháp vi phân tích 23 2.3.1.3. Xác định hoạt độ của enzyme a - amylase theo phương pháp Heinkel 25 2.3.1.4. Xác định hàm lượng proline 26 2.3.2. Phương pháp đánh giá khả năng chịu mặn của các giống ở giai đoạn nảy mầm và cây con 3 lá 27 2.3.2.1. Đánh giá khả năng chịu mặn của hạt ở giai đoạn ngâm ủ nảy mầm 27 2.3.2.2. Đánh giá khả năng chịu mặn ở giai đoạn cây con đến 3 lá 28 2.2.3. Phương pháp xử lý số liệu 28 Chương 3 . KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Hàm lượng protein và lipit của các giống ngô nghiên cứu 29 3.2. Khả năng chịu mặn của các giống V98-1 và CP333 29 3.2.1. Khả năng chịu mặn của các giống V98-1 và CP333 ở giai đoạn hạt nảy mầm 29 3.2.1.1. Ảnh hưởng của mặn đến giai đoạn ngâm ủ nảy mầm 29 3.2.1.2. Ảnh hưởng của mặn đến sự sinh trưởng của rễ mầm 32 3.2.1.3. Ảnh hưởng của mặn đến sự sinh trưởng của thân mầm 35 3.2.1.4. Ảnh hưởng của mặn đến khối lượng tươi của mầm 38 3.1.2.4. Khối lượng khô của cây mầm 41 3.2.2. Ảnh hưởng của mặn đến một số chỉ tiêu sinh hóa của hạt nảy mầm 43 3.2.2.1. Ảnh hưởng của mặn đến sự biến động hàm lượng đường tan giai đoạn nảy mầm 43 3.2.2.2. Ảnh hưởng của mặn đến hoạt độ enzyme α - amylase của các giống ngô nghiên cứu ở giai đoạn hạt nảy mầm 47 3.2.2.3. Ảnh hưởng của mặn đến hoạt độ enzyme catalase của các giống ngô nghiên cứu ở giai đoạn hạt nảy mầm 49 3.2.2.4. Ảnh hưởng của mặn đến hoạt độ proline trong thân và lá ở giai đoạn cây con 3 lá 52 3.2.2.5. Ảnh hưởng của mặn đến hoạt độ proline trong rễ ở giai đoạn cây con 3 lá 54 KẾT LUẬN 58 KIẾN NGHỊ 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1. Diện tích, năng suất, sản lượng ngô toàn thế giới năm 2005 -2010 5 Bảng 1.2. Các quốc gia có sản lượng ngô lớn nhất trên thế giới năm 2010 5 Bảng 1.3. Diện tích, năng suất, sản lượng ngô Việt Nam năm 2005 - 2010 7 Bảng 2.1. Nồng độ glucoz và giá trị OD 585nm 20 Bảng 3.1. Hàm lượng protein, lipit của các giống ngô nghiên cứu 25 Bảng 3.2. Tỷ lệ nảy mầm của hai giống ngô V98-1 vàCP333 sau khi ủ 6h ở các ngưỡng mặn 26 Bảng 3.3. Chiều dài của rễ mầm 28 Bảng 3.4. Chiều dài thân mầm của hai giống ngô V98-1 và CP333 trong các môi trường mặn khác nhau 30 Bảng 3.5. Khối lượng tươi của mầm ngô 33 Bảng 3.6. Khối lượng khô của mầm ngô khác nhau 35 Bảng 3.7. Hàm lượng đường tan trong hạt nảy mầm ở các nồng độ NaCl 37 Bảng 3.8. Hoạt độ α – amylase trong hạt nảy mầm ở các ngưỡng mặn 39 Bảng 3.9. Hoạt độ enzym catalase ở trong mầm của hai giống ngô V98-1 và CP333 trong điều kiện áp suất thẩm thấu môi trường khác nhau 41 Bảng 3.10. Hàm lượng proline ở thân và lá cây ngô trong điều kiện mặn nhân tạo 43 Bảng 3.11. Hàm lượng proline ở rễ cây ngô trong điều kiện mặn nhân tạo 45 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Hình 3.1. Biểu đồ tỷ lệ nảy mầm của hai giống ngô V98-1, CP333 trong các điều kiện mặn khác nhau 26 Hình 3.2. Sự sinh trưởng của rễ mầm giống V98-1 28 Hình 3.3. Sự sinh trưởng của rễ mầm giống CP333 29 Hình 3.4. Sự sinh trưởng của thân mầm giống V98-1 trong điều kiện mặn 31 Hình 3.5. Sự sinh trưởng của thân mầm giống CP333 trong điều kiện mặn 31 Hình 3.6. Khối lượng tươi của mầm trong các ngưỡng mặn của giống V98-1 34 Hình 3.7. Khối lượng tươi của mầm trong các ngưỡng mặn của giống CP333 34 Hình 3.8. Hàm lượng đường tan của giống V98-1 37 Hình 3.9. Hàm lượng đường tan của giống CP333 38 Hình 3.10. Hoạt độ α – amylase trong hạt nảy mầm của giống V98-1 39 Hình 3.11. Hoạt độ α – amylase trong hạt nảy mầm của giống cp333 40 Hình 3.121. Hoạt độ catalase trong mầm của giống V98-1 trong điều kiện áp suất thẩm thấu môi trường khác nhau 41 Hình 3.13. Hoạt độ catalase trong mầm của giống CP 333 trong điều kiện áp suất thẩm thấu môi trường khác nhau 42 Hình 3.14. Hàm lượng proline ở thân và lá giống ngô V98-1 43 Hình 3.15. Hàm lượng proline ở thân và lá giống ngô CP333 44 Hình 3.16. Hàm lượng proline ở rễ giống ngô V98-1 45 Hình 3.17. Hàm lượng proline ở rễ giống ngô CP333 46 1 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Cây ngô (Zea mays L.) là loại cây lương thực, có vai trò quan trọng trong vấn đề đảm bảo an ninh lương thực của mỗi quốc gia. Hạt ngô là nguồn cung cấp chất dinh dưỡng cho con người, là nguồn cung cấp tinh bột chính cho quá trình sản xuất thức ăn trong chăn nuôi. Tuy nhiên, vấn đề sản xuất ngô hiện nay đang gặp nhiều khó khăn dẫn đến suy giảm về sản lượng và năng suất. Và một trong những nguyên nhân dẫn đến tình trạng đó là do chất lượng đất canh tác bị biến đổi do nhiễm mặn. Theo thống kê của tổ chức Nông lương Liên hợp quốc FAO hàng năm diện tích đất nông nghiệp giảm mạnh do bị nhiễm mặn là 3% trên toàn thế giới, 6% ở Việt Nam và các nước Đông Nam Á khác [46]. Đất mặn có tác động làm ức chế đến sự sinh trưởng qua đó làm giảm năng suất của cây trồng. Trong các giai đoạn sinh trưởng của cây thì sự sinh trưởng ở giai đoạn hạt nảy mầm và cây con rất nhạy cảm với nồng độ mặn trong môi trường [37]. Sự sinh trưởng của cây trong điều kiện đất bị nhiễm mặn sẽ tác động tới các thông số về mặt sinh lí và hóa sinh của cây như: diện tích lá giảm, mật độ lỗ khí giảm, sự đóng mở của lỗ khí bị ảnh hưởng, làm tăng hàm lượng của axit amin prolin, protein tan, axit amin, giảm hàm lượng nước tương đối [44], làm tăng sự biểu hiện của gen (chẳng hạn như gen mã hóa enzym tham gia sinh tổng hợp prolin, …) [42]. Ở Việt Nam, đã có một số công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của NaCl trên các đối tượng như lúa, đậu xanh, đậu tương [8] gây áp suất thẩm thấu bằng muối NaCl, tuy nhiên các công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của NaCl trên cây ngô để qua đó làm căn cứ đề ra các biện pháp phát triển loại cây này ở các vùng đất ven biển nhiễm mặn vẫn còn nhiều hạn chế. [...]... phát từ l do trên, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: Nghiên cứu khả năng chịu mặn ở giai đoạn nảy mầm và cây con của ngô (Zea mays L. ) 2 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu 2.1 Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu khả năng chịu mặn của giống ngô V98-1, CP333 ở giai đoạn nảy mầm và cây con 3 l trong các ngưỡng mặn khác nhau 2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu - Đánh giá khả năng chịu mặn ở giai đoạn nảy mầm của hạt:... Tỉ l nảy mầm, sự sinh trưởng của rễ mầm, thân mầm, khối l ợng tươi và khối l ợng khô, hàm l ợng đường khử, enzym α-amylase, enzym catalase - Đánh giá khả năng chịu mặn ở giai đoạn cây con 3 l bằng phương pháp gây mặn nhân tạo thông qua đánh giá hàm l ợng prolin 3 Ý nghĩa l luận và ý nghĩa thực tiễn - Bổ sung các phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của mặn đến thực vật - Đánh giá được khả năng chịu mặn. .. 520 nm Hàm l ợng proline được tính theo công thức: X  Trong đó: AxHSPL x100% m X: Hàm l ợng proline ( %) A: Nồng độ thu được khi đo trên máy (mg/ml) HSPL: Hệ số pha loãng m: Khối l ợng mẫu (mg) 27 2.3.2 Phương pháp đánh giá khả năng chịu mặn của các giống ở giai đoạn nảy mầm và cây con 3 l 2.3.2.1 Đánh giá khả năng chịu mặn của hạt ở giai đoạn ngâm ủ nảy mầm Pha dung dịch gây mặn nhân tạo ở các nồng... (199 4) tiến hành đánh giá khả năng chịu muối (NaCl) của các giống l a CR203, L c, C8, Co ở mức độ mô sẹo, sau khi chuyển vào môi trường có bổ sung NaCl 1% và 2% Sau 12 tuần theo dõi cho thấy khả năng chịu muối của giống Co l cao nhất và giống CR203 có khả năng chịu muối thấp nhất 19 Chương 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu Sử dụng hai giống ngô V98-1 và CP 333 do Viện Nghiên. .. khối l ợng khô của rễ mầm và thân mầm khi cây ngô được thực nghiệm trên môi trường NaCl Cũng trên đối tượng cây cà chua giai đoạn nảy mầm và cây con trồng trong điều kiện môi trường chứa NaCl, tác giả Kulkarni và cộng sự cũng thông báo kết quả tương tự [34] Trên đối tượng cây đậu xanh, tác giả Al-Rawi IMT và cộng sự [13] khi nghiên cứu về phản ứng nảy mầm của đậu xanh giai đoạn nảy mầm cũng kết luận... độ của enzym α-amylase Ở Việt Nam, tác giả Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang nghiên cứu khả năng chịu mặn của một số giống l a tại Đồng bằng sông Cửu Long tiến hành tạo môi trường mặn bằng cách hòa tan NaCl trong nước cất và xử l mặn trong 3 tuần, sau đó theo dõi các chỉ tiêu và thấy rằng các chỉ tiêu: Khối l ợng khô của thân mầm, rễ mầm đều chịu ảnh hưởng của mặn [1] Nguyễn Tường Vân, L Trần Bình, L ... rễ tuy nhiên vào những ngày đầu thì áp suất thẩm thấu không ảnh hưởng tới hoạt động của enzym nitrogenase [14] Theo Basalah MO (201 0) áp suất thẩm thấu tạo ra bởi NaCl có ảnh hưởng tới tỉ l nảy mầm, chiều dài rễ mầm, thân mầm, trọng l ợng tươi (rễ mầm và thân mầm) , ít ảnh hưởng tới trọng l ợng khô (rễ mầm và thân mầm) , cùng với sự tăng l n của áp suất thẩm thấu thì l m tích l y thêm hàm l ợng đường... axit amin proline ở thân l và rễ cây non 3 l trước và sau xử l mặn nhân tạo Hàm l ợng proline được xác định theo phương pháp của Bates và cộng sự (197 3) [4] Tách chiết proline: Nghiền 0,5 gam thân, l cây ngô đã xử l mặn ở các ngưỡng trong cốc và đũa thuỷ tinh bằng nitơ l ng, thêm 10 ml dung dịch axit sunfosalixilic 3%, li tâm 8000 vòng/phút Thu dịch l m thí nghiệm Đo quang phổ hấp phụ ở bước sóng... mặn của ngô ở các ngưỡng khác nhau, qua đó cung cấp thêm tư liệu về phương pháp trồng, canh tác giống ngô trong các khu vực đất bị nhiễm mặn 3 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu về cây ngô 1.1.1 Nguồn gốc phân loại của cây ngô Cây ngô (Zea mays L. ) l cây nông nghiệp một l mầm thuộc chi Zea, họ hòa thảo (Poaceae), có bộ nhiễm sắc thể (2n=2 0) Cây ngô có nguồn gốc từ Trung Mỹ (Mexico ) và được... sinh trưởng Ví dụ: Aziz và Khan (200 1) [16] tìm thấy rằng sự tăng trưởng tối ưu của cây Đưng (thuộc chi Đước) ở môi trường chứa 50% nước biển và nếu tăng l ợng muối l n thì sinh trường bị giảm trong khi đó Alhagi pseudoalhagi (một loại cây họ Đậu), khối l ợng tổng tăng khi nồng độ muối thấp (50 mM NaCl) nhưng l i giảm khi độ mặn cao (100 và 200 mM NaCl) Ở cây củ cải đường, diện tích l , khối l ợng tươi, . giá khả năng chịu mặn của các giống ở giai đoạn nảy mầm và cây con 3 l 27 2.3.2.1. Đánh giá khả năng chịu mặn của hạt ở giai đoạn ngâm ủ nảy mầm 27 2.3.2.2. Đánh giá khả năng chịu mặn ở giai. nghiên cứu - Nghiên cứu khả năng chịu mặn của giống ngô V98-1, CP333 ở giai đoạn nảy mầm và cây con 3 l trong các ngưỡng mặn khác nhau. 2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu - Đánh giá khả năng chịu mặn ở. từ l do trên, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: Nghiên cứu khả năng chịu mặn ở giai đoạn nảy mầm và cây con của ngô (Zea mays L. ) 2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu 2.1. Mục đích nghiên