Nghiên cứu sự hình thành một số chất bảo vệ ở cây lạc (arachis hypogaea l ) trong điều kiện thiếu nước

Bộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỘC Sư PHẠM HÀ NỘI VŨ THỊ VÂN NGHIÊN CỨU Sư HÌNH THÀNH MÔT SỐ CHẤT •• BẢO VỆ Ở CÂY LẠC (Arachis hypogaea L.) TRONG ĐIỀU KIỆN THIẾU NƯỚC m Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số: 60 42 0114 • •• LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Ngưòi hướng dẫn khoa học: PGS. TS NGUYỄN VĂN MÃ HÀ NỘI, 2014 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Nguyễn Văn Mã người trực tiếp hướng dẫn tận tình giúp đỡ hoàn thành luận văn này. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2; khoa Sinh KTNN; Trung tâm Hỗ trợ nghiên cứu khoa học Chuyển giao công nghệ trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2; thầy, cô giáo giúp đỡ tạo điều kiện tốt để hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn người thân gia đình anh, chị, em, bạn bè giúp đỡ, chia sẻ, động viên, khích lệ suốt trình thực luận văn này. Hà Nội, tháng năm 2014 Học viên ■ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài thực Trung tâm Hỗ trợ nghiên cứu khoa học Chuyển giao công nghệ trường Đại học trường Đại học Sư phạm Hà Nội hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Văn Mã. Những kết quả, số liệu luận văn trung thực, riêng chưa công bố công trình khoa học khác. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nội dung khoa học đề tài. Hà Nội, tháng năm 2014 Học viên Vũ Thị Vân MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1. Lí chọn đề tài Lạc (Arachis hypogaea L.), có nguồn gốc vùng nhiệt đới châu Mỹ (Braxin, Boolivia, Paragoay .). Cây lạc công nghiệp ngắn ngày, lấy dầu có giá tn kinh tế cao, trồng nhiều nước vùng nhiệt đới nóng ẩm, nóng khô đến nhiệt đới số vùng ôn đới có nhiều mưa Ấn Độ, Trung Quốc, Hoa Kỳ, Thái Lan, Xu Đăng . Cây lạc lấy dầu quan trọng giới. Ở Việt Nam, lạc đứng đầu công nghiệp ngắn ngày tham gia vào thị trường xuất với đậu tương mười chương trình ưu tiên phát triển nhà nước. Mỗi năm nước ta xuất khoảng 80 - 127 nghìn lạc hạt, chiếm 30 50% tổng sản lượng, lạc đem lại nguồn lợi kinh tế lớn cho đất nước. Ở nhiều vùng sản xuất, lạc nguồn thu nhập cho người nông dân [12]. Hạn hán vấn đề hạn chế suất chất lượng lạc. Ở nước ta đa số vùng trồng lạc bị khô hạn. Trong tổng diện tích gieo trồng lạc nước có khoảng gần 2/3 diện tích trồng lạc điều kiện phụ thuộc nước tròi, riêng vùng trung du miền núi phía Bắc lạc chủ yếu trồng vùng đất bị hạn bán khô hạn, chiếm 70 80% dẫn đến suất chất lượng lạc Việt Nam thấp. Khô hạn thường làm cân áp suất thẩm thấu. Trong lúc phản ứng thường gặp chế liên quan đến thay đổi hóa sinh ttong tế bào nhằm nhanh chóng bù lại thiếu nước, tích lũy chất bảo vệ chất hòa tan; protein sốc thẩm thấu; proline, alanine, glycine betaine, polyamine; đường khử; mannitol; fructane; ion K+ . Chúng có vai trò bảo vệ phức ezyme, cấu trúc tế bào, đồng thời làm tăng cường áp suất thẩm thấu cho tế bào gặp yếu tố cực đoan [36]. Trên giới Việt Nam việc nghiên cứu tính chịu hạn tiến hành nhiều mức độ khác nhau, nhiều loại trồng khác ừong có lạc. Trước đây, nhà nghiên cứu chủ yếu nghiên cứu theo hướng sinh lý, tập trung dinh dưỡng khoáng, hàm lượng diệp lục, huỳnh quang diệp lục, cường độ quang hợp . điều kiện stress nước. Những năm gần nhà nghiên cứu tập trung sâu nghiên cứu ảnh hưởng hạn hán số yếu tố stress môi trường khác, hình thành họp chất thứ cấp có vai trò bảo vệ tế bào điều kiện stress, hoạt động enzyme điều kiện khắc nghiệt, truyền tín hiệu stress môi trường Riêng chất bảo vệ có nhiều công trình nghiên cứu riêng lẻ, tản mạn chưa có nghiên cứu hình thành chất bảo yệ lạc bị thiếu nước. Chính vậy, chọn đề tài “Nghiên cứu hình thành số chất bảo vệ lạc (Arachis hypogaea L.) điều kiện thiếu nước”, để làm rõ mức độ hình thành số chất bảo vệ thường gặp thực vật nói chung lạc nói riêng bị thiếu nước. 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu hình thành số chất bảo vệ lạc ừong điều kiện bị khô hạn. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu Xác định hàm lượng proline, đường khử, glycine betaine giai đoạn nảy mầm, giai đoạn non, giai đoạn hoa giai đoạn tạo quả. 4. Đổi tượng phạm vi nghiên cứu 4.1. Đối tượng Đối tượng nghiên cứu giống lạc L24 (chịu hạn tốt) Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam cung cấp. 4.2. Pham vi Nghiên cứu số chất bảo vệ (proline, đường khử, glycine betaine) ừong điều kiện phòng thí nghiệm (giai đoạn nảy mầm) điều kiện nhà lưới (giai đoạn non, hoa tạo quả). 5. Ý nghĩa lí luận thực tiễn Bổ sung tài liệu ảnh hưởng khô hạn tới hình thành số chất bảo vệ trồng. NỘIDUNG CHƯƠNG 1: Cơ SỞ LÍ LUẬN CỦA VẤN ĐÈ NGHIÊN cứu 1.1. 1.1.1. Đặc điểm sinh trưởng, phát triển nhu cầu nước lạc. Đặc tính sinh học lạc Cây lạc (còn có tên gọi khác đậu phộng, đậu nụ) có tên khoa học Arachis hypogaea L. thực phẩm, công nghiệp lấy dầu nhóm trồng cạn. Mặc dù lạc có từ lâu đời vài trò lạc công bố từ khoảng 100 năm trở lại đây. Trồng lạc mang lại nguồn lợi có giá trị kinh tế dinh dưỡng, đồng thời để cải tạo đất tốt nhờ khả cộng sinh với vi khuẩn Rhizobium [3]. Lạc thân thảo hàng năm, có thân cao khoảng 25 - 50cm, thân sinh trưởng nhanh từ sau mọc đến có lá, sau sinh trưởng chậm dàn. Từ bắt đàu hoa tắt hoa tốc độ sinh trưởng lạc lại nhanh. Cây lạc có loại cành cành cap I (mọc từ thân ra, phát sinh từ đốt thứ đến đốt thứ thân chính) cành cấp n, tốc độ sinh trưởng cành cấp II nhanh cành cấp I. Khi bắt đầu nở hoa cành gàn đạt mức tối đa. Lá lạc loại kép lông chim, có bốn chét hình trái xoan ngược mọc đối nhau, gốc tù, đầu tròn lõm, mỏng màng. Lạc có hai kèm làm thành bẹ bao quanh thân, hình dải nhọn. Trên thân thường có khoảng 20 - 30 lá. Sau mọc, diện tích tăng dần tăng nhanh vào thời kì hoa rộ. Khi lạc có - thân bắt đầu có phân hóa mầm hoa từ mắt cành. Hoa lạc màu vàng, mọc thành chùm nách gồm 2-4 hoa nhỏ. Hoa lạc hoa lưỡng tính, tự thụ phấn nghiêm ngặt (tỷ lệ ngoại phấn khoảng 0,25%). Khi hoa nở tự thụ phấn xong rồi. Tuy hoa lạc nở hoa cành cuống hoa dài đưa xuống đất hình thành đất (nên người ta gọi củ lạc), hoa muộn, cao không thành được. Quả lạc có hình trụ thuôn, thắt lại hạt. vỏ cứng, phân mạng, có - hạt. Hạt hình trứng, có rãnh dọc, bên hạt có lớp Yỏ lụa màu đỏ, vàng cánh sen ttắng. Cây lạc có hai loại rễ rễ cọc rễ con. Khi hạt lạc nảy mầm phôi rễ phát triển trước chui khỏi Yỏ hạt sớm nhất. Sau rễ lạc tăng dần chiều dài đến hết thời kì hoa nở rộ tăng nhanh vào lúc nở hoa, sau tăng chậm lại. Đặc biệt rễ cắm sâu nhanh trước bắt đầu nở hoa rộ sau chậm dần lại. Trên rễ lạc có nhiều nốt sần, bên nốt sần chứa nhiều vi khuẩn Rhizobium sống cộng sinh với rễ lạc, chúng có khả cố định nitơ tự không khí tạo đạm cung cấp cho đất [1], [4] , [5]. 1.1.2. Các thòi kì sinh trưởng, phát triển nhu cầu nước lạc Cây lạc sinh trưởng phát triển kéo dài khoảng 95-135 ngày tùy vào giống chia làm thời kì: [1], [4], [5]. • Thời kì nảy mầm thời kì diễn thời gian ngắn từ - ngày tùy giống phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh.Với điều kiện hạt giống tốt, ẩm độ, nhiệt độ không khí đầy đủ, từ 3-5 ngày sau gieo hạt nảy mầm. Khi bắt đầu gieo, hạt hút nước đến đủ nước hạt trương lên nhanh, enzyme bắt đầu phân giải chuyển hóa hợp chất hữu tạo nguyên liệu cho trình sinh trưởng rễ mầm. Khi hạt nứt, rễ mầm nhú chui khỏi hạt cắm xuống đất, sau mầm phát triển nhanh, phôi mầm mọc hình thành lạc. Ở thời kì đòi hỏi nhu càu nước cao, hạt lạc phải hút đủ nước nảy mầm được. Nếu bị thiếu nước thời tiết lạnh khả nảy mầm hạt lạc gặp khó khăn dẫn đến tỷ lệ nảy mầm thấp. • Thời kỳ trước hoa thời kì tính từ lạc bắt đầu mọc mầm đến trước bắt đầu trổ hoa, kéo dài 25 - 45 ngày tùy vào giống, điều kiện nhiệt độ, ẩm độ. Thời kỳ chia làm giai đoạn nhỏ giai đoạn non giai đoạn trước hoa. Giai đoạn non tính từ lúc xòe mầm đến có thật. Giai đoạn rễ bắt đầu phát triển hoàn chỉnh khả hoạt động yếu, vi khuẩn nốt sần hình thành. Giai đoạn trước hoa tính từ có thật đến lúc trước hoa, lúc sinh trưởng tăng dần hoàn thiện rễ lá. Thòi kỳ cần đạm chất dinh dưỡng để sinh trưởng, nhu cầu nước thòi kì bình thường lại cần thiết nước vừa môi trường cho phản ứng sinh hóa cây, vừa nguồn nguyên liệu cho quang họp để tổng hợp chất hữu cho sinh trưởng. Nếu thiếu nước, sinh trưởng chậm, còi cọc chuyển sang trạng thái phát triển sớm. • Thời kỳ hoa, đâm tia làm thời kì diễn đồng thòi trình sinh trưởng sinh dưỡng (thân, cành, lá) sinh trưởng sinh thực (ra hoa, đâm tia). Hoa nở từ lên từ ngoài. Trong thời gian có đợt hoa nở rộ. Hoa hình thành 2-5 tuần đàu có độ hữu dụng cao nhất. Sau thụ tinh ngày tia củ dài ra, - 10 ngày sau tia củ chui xuống đất phát triển độ sâu 2-7cm. Sau thòi kỳ đâm tia, thân phát triển chậm dần điều kiện tốt cho đậu quả, chắc. Trong thời kỳ mẫm cảm với điều kiện ngoại cảnh, nhiệt độ nhỏ 24°c hoa không tập trung. Thời kì lạc cần đủ nước không càn độ ẩm cao, độ ẩm cần thiết 60-70%, độ ẩm lớn 80% thân bị đổ ngã, hoa ít, bị vống thiếu nước thời kỳ tạo điều kiện hình thành tầng rời cuống hoa, gây rụng hoa, giảm suất sản phẩm. • Thời kỳ hình thành quả, hạt chín kéo dài 60 - 70 ngày, chiếm khoảng nửa thời gian sinh trưởng phát triển lạc. Khi tia (bầu hoa) đâm vào đất lớn dần hình thành hạt. Lúc phát triển chậm dần đi, tập trung dinh dưỡng phát triển hình thành hạt. Quả hạt lạc có biến đổi hình thái sinh lí nhanh chóng, hàm lượng nước giảm dần, chất khô lipit ttong tăng lên. Thòi kì lạc có nhu cầu nước không cao, độ ẩm lớn gây thối tia, thối gây nảy mầm cho hạt. Nhưng thiếu nước bầu hoa bị héo thiếu trầm trọng bầu hoa ngừng sinh trưởng. Như vậy, thời kì sinh trưởng phát triển khác lạc nhu cầu nước khác nhau. Tuy nhiên, cần tưới đủ nước cho tất thời kì nảy mầm, con, hoa tạo quả. Mặc dù lạc cần nước, lại không ưa ẩm. Vì vậy, để sinh trưởng tốt, cho suất chất lượng cao cần tưới nước lúc trì độ ẩm đồng ruộng thường xuyên khoảng 65 - 70%, thừa nước làm dễ mắc bệnh, hoa rụng, tia thối, hạt dễ nảy mầm gây giảm suất. 1.2. 1.2.1. Ảnh hưởng thiếu nước đến thực vật nói chung lạc nói riêng • Hạn • •và tác hại hạn hán Hạn thực vật khái niệm để thiếu nước suốt trình hay thời kỳ làm ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển. Có nhiều nguyên nhân gây nên hạn thiếu nước mưa không tưới nước thòi gian dài làm cạn kiệt độ ẩm đất đủ nước môi trường áp suất thẩm thấu cao không lấy nước. Trong thiên nhiên, hạn hán tượng thường xuyên xảy liên quan trực tiếp đến vấn đề nước cây. Hạn hán nguyên nhân quan trọng làm giảm suất chất lượng sản phẩm trồng. Khi môi trường hạn hán bị stress nước dẫn đến nhiều hậu nghiêm trọng như: gây nên tượng co nguyên sinh làm cho nước tế bào thất thoát nên khối nguyên sinh chất tế bào co lại, thể tích không bào bị thu hẹp dẫn đến bị héo tạm thòi vĩnh viễn thiếu nước xảy nghiêm trọng thời gian dài; cản trở vận chuyển nước ttong mạch gỗ cung cấp nước cho rễ đêm không đủ để thủy hóa mô bị thiếu nước ban ngày, dẫn đến lông hút bị tổn thương, lớp vùng vỏ bị phủ chất sáp (suberin) làm giảm áp suất rễ hình thành nhiều bọt khí mạch gỗ dẫn đến phá vỡ tính liên tục cột nước mạch gỗ; lớp cutin bề mặt dày lên làm giảm thoát nước qua biểu bì; làm giảm cường độ quang họp (khi hàm lượng nước khoảng 40 -50% quang họp bị đình trệ); cản trở sinh trưởng trồng ảnh hưởng đến hoạt động sinh lý, quang họp dẫn đến giảm suất trồng nghiêm trọng [37] , [42]. Thiếu nước gây nhiều mức độ tổn thương khác cho trồng như: phát triển không bình thường, chậm phát triển, gây chết. Những trồng có khả trì phát triển cho suất ổn định điều kiện thiếu nước gọi chịu hạn khả thực vật giảm mức độ tổn thương thiếu hụt nước gây gọi tính chịu hạn (tính chịu thiếu nước). Mức độ hạn môi trường gây nên ảnh hưởng trực tiếp đến phát triển cây, nhẹ làm giảm suất, nặng dẫn đến hủy hoại cối mùa màng thường gặp dạng hạn sau: * Hạn đất xảy lượng nước đất bị cạn kiệt làm cho rễ hút đủ nước để bù đắp lại lượng nước bị qua đường thoát nước lá, dẫn tới cân nước xuất dấu hiệu héo. Mức độ khô hạn đất tùy thuộc vào bốc nước bề mặt khả giữ nước đất. Hạn đất kéo dài làm cho áp suất thẩm thấu đất tăng lên đến mức cạnh tranh nước đất để lấy vào thể qua rễ. Chính hạn đất thường gây tượng héo lâu dài. Đối với họ đậu có lạc bị hạn đất giai đoạn sinh sản làm cho hạt bị héo, nhăn nheo, phẩm chất kém, chí không cho thu hoạch [59] , [65]. * Hạn không khí xuất mưa thời gian dài thời kì khô hạn, độ ẩm tương đối không khí giảm xuống 65%. Hạn không khí làm gia tăng gradient nước khoảng không gian dưói khí khổng khoảng không gian bên dẫn đến thoát nước tăng nhanh gây nên cân nước mô bị héo. Hạn không khí thường tác động chủ yếu đến phận mặt đất hoa, lá, chồi non. Ở trồng, hạn không khí có tác hại xấu thời kì nảy mầm thời kỳ hoa làm cho hạt phấn không nảy mầm khô mà chết, trình thụ tinh không xảy làm không hình thành. Trong nhiều trường hợp, hạn không khí hạn đất xảy làm gia tăng nước qua trình thoát nước, tăng bốc nước mặt đất vốn cạn kiệt lúc khô hạn trở nên nghiêm trọng hơn. Trong điều kiện đó, hạn gây khó khăn nhiều cho trồng dẫn đến nhiều giống trồng dễ bị chết. Đặc biệt hạn sinh lí xuất trạng thái sinh lí không cho phép hút nước đất, không khí khô hạn môi trường không thiếu nước đất khị khí thiếu oxi rễ không đủ lượng cho hút nước nồng độ dung dịch đất cao làm áp suất thẩm thấu đất tăng làm cho rễ không hút nước. Khi đó, trình thoát nước diễn nên cân nước. Mức độ hạn sinh lý phụ thuộc vào thoát nước bề mặt khả giữ nước tế bào. Hạn sinh lí kéo dài gây ảnh hưởng nhiều đến chất lượng suất nông phẩm. 1.2.2. Tính chiu han thưc vât • ••• Tính chịu hạn thực vật khả thích nghi hình thành ttong đời sống để chống chịu vói điều kiện hạn hán môi trường. Theo nhận định Nguyễn Huy Hoàng [7] thích nghi thực nhờ thể điều chỉnh cấu trúc chức mức độ tổ chức khác như: tạo thành hệ thống rễ rộng lớn, giảm diện tích lá, đóng khí khổng, tạo thành kho chứa nước, hình thành tuyến muối, tập trung chất hòa tan. Trong điều kiện đất bị khô, độ ẩm không khí thiếu, giống chịu hạn giống có hàm lượng nước liên kết nồng độ dịch bào tăng, áp suất thẩm thấu cao. Chúng có khả bảo tồn trình trao đổi chất bình thường có tốc độ thiết lập phản ứng bảo vệ trình trao đổi đoạn non cao gấp 189% , giai đoạn hoa cao gấp 175%, giai đoạn tạo cao gấp 134%. Ở lô thí nghiệm lô đối chứng hàm lượng glycỉne betaine chênh lệch hàm lượng glycine betaỉne lô thí nghiệm lô đối chứng cao ữong giai đoạn non thấp ữong giai đoạn tạo quả. Do glycine betaiii có hiệu lớn liên quan mật thiết đến khả sinh trưởng ưồng đỉều kiện môỉ trường hạn hán nhiễm mặn. Mức độ tích lũy glycỉne betaỉne tương quan với khả chống chịu điều kiện bất lợi. Glycine betaine tích lũy chủ yếu lục lạp, đóng vai trò quan trọng điều chỉnh trì màng thylacoid, đố trì hiệuquả quang hợp [78]. Mà giai đoạn non giai đoạn bắt đầu sử dụng hoàn toàn chất dinh dưỡng lấy từ đất chất hữu tự tổng họp mà không sử dụng nội nhũ hạt giai đoạn nảy mầm. Tức giai đoạn bắt đầu quang họp mạnh. Mặt khác, giai đoạn non yếu mẫm cảm với điều kiện bất lợi môi trường so với giai đoạn hoa tạo nên cần tích lũy glycine hàm lượng betaine nhiều để giúp tế bào chống chịu với môi trường. KẾ T LU ẬN VÀ KI ẾN N G HỊ Qua kết nghiên cứu hàm lượng proline, đường khử glycine betaine giai đoạn nảy mầm, non, hoa tạo điều kiện đủ nước điều kiện thiếu nước cho phép rút số kết luận sau: 1. Khi thiếu nước hàm lượng proline hạt mầm, giai đoạn non, hoa tạo tăng lên rõ rệt. Khi điều kiện thiếu nước kéo dài đến có dấu hiệu héo hàm lượng proline tích lũy nhiều hơn. Ở giai đoạn sinh trưởng nghiên cứu giai đoạn hoa tích lũy nhiều proline giai đoạn nảy mầm tích lũy proline thiếu nước. 2. Hàm lượng đường khử mầm hạt giai đoạn sinh trưởng tích lũy cao thiếu nước. Điều kiện thiếu nước kéo dài đến có dấu hiệu héo hàm lượng đường khử tích lũy nhiều hơn. Ở giai đoạn tạo tích lũy nhiều đường khử nhất. 3. Hàm lượng glycine betaine mầm hạt giai đoạn sinh trưởng tăng cường điều kiện thiếu nước. Khi điều kiện thiếu nước kéo dài đến có dấu hiệu héo hàm lượng glycine betaine tích lũy cao hơn. Hàm lượng glycine betaine tăng cường mạnh trình nảy mầm thiếu nước. 4. Khi thiếu nước, mức độ gia tăng glycine betaine cao đường khử proline, đồng thòi gia tăng mạnh xảy từ ngày đầu gây hạn. Trong trình gây hạn kéo dài, hàm lượng đường khử biến động (tăng) nhiều so với proline glycine betaine. * Kiến nghị: Tiếp tục nghiên cứu hình thành biến đổi chất bảo vệ khác bị thiếu nước để có nhìn rõ toàn diện chất bảo vệ toàn trình sinh trưởng, phát triển thực vật nói chung lạc nói riêng. TÀI LIỆU THAM KHẢO * Tài liệu nước [1] Tạ Kim Bính, Nguyễn Văn Viết,Nguyễn Thị Yến (2002), Kỹ thuật trồng sổ lạc đậu tương đất cạn miền núi, NXB Nông Nghiệp. [2] Phạm Thị Trân Châu (chủ biên), Nguyễn Thị Hiền, Phùng Gia Tường (1997), Thực hành Hóa sinh học, Nxb Giáo dục, Hà Nội. [3] Nguyễn Thị Chinh (2005) “ Kỹ thuật thâm canh lạc suất cao”, Nxb Nông Nghiệp, tr. 25-47. [4] Ngô Thế Dân, Nguyễn Xuân Hồng, Đào Thị Dung, Nguyễn Thị Dung, Nguyễn Thị Chinh, Vũ Thị Đào, Phạm Văn Toản, Tràn Đình Long, Gowda C.L. (2000), Kỹ thuật đạt suất cao Việt Nam, NXB Nông Nghiệp Hà Nội. [5] Nguyễn Danh Đông (1984), lạc, NXB Hà Nội. [6] Lê Thu Hà, Nguyễn Văn Mã: “Sự ừao đổi nước giống lạc chịu hạn khác nhau”, Thông báo khoa học, Trường ĐHSP Hà Nội 2, số 2/2005, tr. 184 [7] Nguyễn Huy Hoàng (1992), Nghiên cứu đánh giá khả chịu hạn mẫu giống đậu tương nhập nội miền Bắc Việt Nam, Luận án PTS Khoa học Nông Nghiệp, Viện khoa học kỹ thuật Nông Nghiệp Việt Nam. [8] Điêu Thị Mai Hoa, Tràn Thị Thanh Huyền (2007), “Sự biến đổi hàm lượng amino acidproline rễ đậu xanh tác động stress muối NaCl”, Những vẩn đề nghiên cứu khoa học sống, Nxb Khoa học kỹ thuật, tr. 482 - 485. [9] La Việt Hồng (2008), “ Ảnh hưởng thiểu nước đến hàm lượng prolỉne cày đậu tương” ,Kỷ yếu hội nghị nghiên cứu khoa học sinh viên trường đại học Sư phạm lần thứ IV, Nxb Đại học Huế, tr. 215 - 223. [10] Nguyễn Thị Thuý Hường, Chu Hoàng Mậu, Lê Văn Sơn, Nguyễn Hữu Cường, Chu Hoàng Hà (2010). Tạo thuốc chuyển gen P5CS đột biến loại bỏ hiệu ứng phản hồi nguợc, làm tăng hàm lượng protein khả chống chịu khô hạn. Tạp chí công nghệ sinh học (ЗА), tr. 539 -544. [11] Trần Thị Phương Liên, Lê Thị Muội (2005), “ Nghiên cứu gen mã hóa dehydrin - protein chống nước ngô đậu tương”, Những vẩn đề nghiên cứu khoa học sổng, Nxb Khoa học kỹ thuật, tr. 1288 - 1291. [12] Nguyễn Văn Liễu (1998), Xác định nguồn gen kháng bệnh héo xanh vi khuẩn tập đoàn giống lạc Việt Nam bước đầu sử dụng công tác chọn tạo giống chống bệnh. Luận án tiến sĩ nông nghiệp. [13] Nguyễn Hoàng Lộc, Trương Thị Bích Phượng, Trương Thi Phương Lan, Đặng Thị Thu Thủy, Nguyễn Hữu Đống (2002), “Ảnh hưởng mannito đến tích lũy glucose proline liên quan đến khả điều thẩm thấu nuôi cấy callus mía ( Saccharum Oficỉnarum K.), Tạp Nông nghiệp - Nông thôn - Môi trường, số 8, tr. 664 - 666. [14] Trần Văn Lài, Tràn Nghĩa Quang Thắng, Lê Tràn Tùng, Ngô Đức Dương (1993), Kỹ thuật gieo trồng lạc, đậu, vừng, NXB Nông Nghiệp. [15] Nguyễn Văn Mã, Cao Bá Cường (2006), “ Quang hợp số giống lạc chịu hạn khác nhau”, Tạp chí sinh học, số 4, ữ. 47 - 77. [16] Nguyễn Văn Mã, Phan Hồng Quân (2000), “ Nghiên cứu số tiêu sinh lí, sinh hóa đậu tương ừong điều kiện gây hạn”, Tạp chí Sinh học , Số 4, tr. 47 - 52. [17] Nguyễn Văn Mã (2002), “ Phản ứng đậu xanh thiếu nước”, Báo cáo khoa học bảo vệ môi trường sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên, Nxb Nông Nghiệp, tr. 73 - 77. [18] Nguyễn Văn Mã (2004), “Anh hưởng thiếu nước tới khả năg quang hợp lạc ”, Những vẩn đề nghiên cứu khoa học sống, Nxb Khoa học kĩ thuật, tì-. 504 - 506. [19] Nguyễn Văn Mã, Nguyễn Minh Điệu (2006), “ Sử dụng huỳnh quang diệp lục nghiên cứu khả chịu hạn lạc”, Tạp chí Nông Nghiệp công nghiệp thựcphấm, số 6, ừ. 314 - 317. [20] Nguyễn Văn Mã, Nguyễn Đình Điệu (2006), “Sử dụng huỳnh quang diệp lục nghiên cứu khả chịu hạn lạc”, Tạp Khoa học công nghệ, tập 44(6), tr. 61 - 66. [21] Nguyễn Văn Mã: “Ảnh hưởng thiếu nước tới khả quang họp, hoa, tạo phẩm chất lạc”, Thông báo khoa học, Trường ĐHSP Hà Nội 2, số 1/2003, Khoa học tự nhiên, tr. 165. [22] Nguyễn Văn Mã, Nguyễn Thị Thủy: “Nghiên cứu đánh giá khả chịu hạn số mẫu giống lạc điều kiện phòng thí nghiệm”, Thông báo khoa học, Trường ĐHSP Hà Nội 2, số 1/2003, Khoa học tự nhiên, tr. 169. [23] Nguyễn Văn Mã, Cao Bá Cường, Nguyễn Thị Thanh Hải: “Một số tiêu sinh lý giống lạc chịu hạn”, Những vấn đề nghiên cứu khoa học sống, Tuyển tập báo cáo khoa học Hội nghị toàn quốc 2005, NxbKhoa học Kỹ thuật, tì-. 975, 2005. [24] Nguyễn Văn Mã, Hoàng Việt Hưng: “Nghiên cứu quang hợp giống lạc chịu hạn khác nhau”, Thông báo khoa học, Trường ĐHSP Hà Nội 2, số 2/2005, tr. 184. [25] Nguyễn Văn Mã: Sự trao đổi nước quang hợp lạc điều kiện thiếu nước, Đề tài KHCN cấp Bộ, Bộ GD&ĐT, mã số: B.2002 - 41 - 19. [26] Nguyễn Văn Mã: Nghiên cứu sổ tiêu sinh lý, sinh hóa giống lạc có khả chịu hạn khác nhau, Đề tài KHCN cấp Bộ, Bộ GD&ĐT, mã số: B.2005 - 41 - 56. [27] Nguyễn Văn Mã, La Việt Hồng, Ong Xuân Phong (2013), Phương pháp nghiên cứu sinh lý thực vật, Nxb Đại học quốc gia Hà Nội. [28] Nguyễn Văn Mã: Phản ứng hạt đậu tương nảy mầm điều kiện áp suất thẩm thấu khác nhau. Đe tài KHCN cấp Bộ, mã số B2009 - 18 - 51. [29] Chu Hoàng Mậu, Nguyễn Thị Hoa Lan, “ Nghiên cứu đặc điểm hóa sinh hạt tiềm sinh hạt nảy mầm số giống lạc có khả chịu hạn”, Tạp chí Nông nghiệp phát triển Nông thôn kì 1, Tháng - 2005. [30] Đinh Thị Phòng (2001), Nghiên cửu khả chọn dòng chịu hạn lúa công nghệ tể bào thực vật , Luận án tiến sĩ Sinh học, Viện công nghệ sinh học. [31] Bùi văn Thắng (2013) Nghiên cứu tăng cường khả chống chịu điều kiện bất lợi môi trường đổi tượng Xoan ta (Melia azedarach L.) công nghệ gen thực vật. Luận án tiến sĩ Sinh học, Viện công nghệ sinh học. [32] Nguyễn Thị Hồng Thắm, Ong Xuân Phong, Nguyễn Văn Mã. Phản ứng hạt ngô nảy mầm ảnh hưởng áp suất thẩm thấu môi trường. Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP Hà Nội 2, (21), 2012, tr.172-179. [33] Bùi Huy Thiện (1979), Sự tập trung proline phản ứng thực vật trước môi trường khắc nghiệt, nghiên cứu ngô lúa non, Luận án PTS Sinh học. [34] Chu Thị Thơm, Phan Thị Lài, Nguyễn Văn Tó (2006), Kỹ thuật trồng chăm sóc lạc, Nxb Lao Động, Hà Nội, tr. - 86. [35] Đào Thị Tiền, Nguyễn Văn Mã: “Khả huỳnh quang giống lạc chịu hạn”, Kỷ yếu hội nghị NCKH sinh viền trường ĐHSP toàn quốc lần thứ 3, tr. 541, 2005. [36] P.S.Reldy, Cây lạc, ( GS Vũ Công Hậu, Ngô Thế Dân , Trần thị Dung biên dịch), NXB Nông Nghiệp thành phố Hồ Chí Minh, 1995, tr. 371. * Tài liệu nước [37] Abdullah F., Hareri F., Naaesan M., Ammar M.A., ZuherKanbar o., 2011. Effect of drought on different physiological characters and yield component in different varieties of Syrian durum wheat. J Agr Sci., 3(3), 127-133. [38] Aktan, N., N. Palavan-Unsal, 1994. “The effect of lead on polyamine content in Helianthus annuus plant”. Biol. Plant., Suppl., 36, 257. [39] Arora, A.and Pardha Haradhi, A., 1995. Light induced enhancement in proline levels in Vigna radiata exposed to environmental stresses. Aust. J. Plant Physiol., 22, 383 - 386. [40] Balibrea M.E., Dell Amico J., Bolarin M.C., Perez - Alfocea F., 2000. “Carbon partitioning and surose metabolism in tomato plants growing under salinity”, Phy siol plant., 110, 503 - 511. [41] Bates L.S., 1973. “ Rapid determination of free proline for water stress sutdies”, Plant Soil., 39, 205 - 207. [42] Belkheiri o. and Mulas M., 2013. Effect of water stress on growth, water use efficiency and gas exchange as related to osmotic adjustment of two halophytes Atriplex spp. Functional Plant Biology., 40(5): 466-474. [43] Bohnert H.J., Nelson D.E., Jensen R.G., 1995. Adaptations to environmental stresses. Plant Cell., 7, 1099 - 1111. [44] Cengiz Kaya, A. Levent Tuna, Muhammad Ashraf, Hakan Altunlu, 2007. “ Improved salt tolerance of melon ( Cucumis melo L. ) by the addition of proline and potassium nitrate”, Environmental anh Experimental Botany., 60, 397 - 403. [45] Chen T.H.H., Murata N., 2002. Enhancement of tolerance to abiotic stress by metabolic engineering of betaines and other compatible solutes. Curr Opin Plant Biol., 5, 250 - 257. [46] Iqbal N., Ashraf M.Y., Ashraf M., 2005. Influence of water stress and exogenous glycinebetaine on sunflower achene weight and oil percentage. Int J Environ Sci Tech., 2, 155 - 160. [47] Farooq M., Wahid A., Kobayashi N., Fujita D., Basra S.M.A., 2009. “Plant drought stress, effect, mechanisms and management”, Agron.Sustain Dev., 29(1), 185 - 212. [48] Fedina, I.S. and Popova, A.V., 1996. Photosynthesis, respiration and proline accumulation in water stress pea leaver. Photosynthetica., 32, 312-320. [49] Flores, H., 1983. Studies on the Physiology and Biochemistry of Polyamines in Higher Plants. Ph.D.Thesis, Yale University, New Haven, Conn. [50] Flores, H.A.W. Galston, 1982.Polyamines and plant stress: activation of putrescine biosyn- thesis by osmotic shock. Science., 217, 1259 - 1261. [51] Flore H., A.W.Galston, 1984. Osmotic stress - induced polyamine accumulation in cereal leaves. I.Physiological parameters of the response. Plant Physiol.,75, 102 - 109. [52] J.A.de Ronde, R.N.Larie, T. Caetano. M.M. Greyliny, I. Kerepessi, 2004. “Comparative study between transgenic and non - transgenic soybean lines proved transgenic lines to be more drought tolerant”, Ephyticavol., 138, 123 132. [53] .Jin Su, Ray Wu, 2004. “ Stress - inducible synthesis of proline transgenic rice confers faster growth under stress conditions than that with constitutive synthesis”, Plant Science., 166, 941 -948. [54] Kishor P.B.K, Hong Z., Miao G.H., C.A.A. Verma D.P., 1995. “Overexpression of pirroline -5- carboxylate synthetase increase proline production and confers osmotolerance in transgenic plants” , Plant physiol., 108, 138 - 139. [55] Kuehn, G.D.,B.Rodriguez - Garay, S.Bagga, G.C.Phillips,1990.Novel occurrence of com-mon polyamines in higher plants. Plant Physiol., 94, 855 857. [56] LeRudulier D., G.Goas, 1975. Influence des ions ammonium et potassium sur l’accumulation de la purtrescine chez les jeunes plantes de Soja hispida Moench., privees de leurs cotyledones. Physiol. Veg., 13, 125 - 136. [57] LeRudulier D., GGoas, 1971. Mise en evidence et dosage de quelques amines amines dans les plantules de Soja hispida Moench., privees de leurs cotyledones et cultivees en pres-ence de nitrates,d’ uree et de chlorure d’ammonium. C.R.Acad. Sci.Ser D., 279,161 - 165. [58] Lu S., Young A., Zhang K., Wang L., Zhang J., 2007. Increase of glycinebetaine synthesis improves drought tolerance in cotton. Mol Breed., 20, 233 - 248. [59] Mark E. Westgate, J.R. Schussler, D.C. Reicosky and M.L. Brenner, 1989. “Effect of water deficits on seed development in soybean”, Plant physiology., 91, 975 - 985. [60] Mattioli R., Falasca G, Sabatini S., Altamura M.M., Costantino P., Trovato M., 2009. The proline biosynthetic genes P5CS1 and P5CS2 play overlapping roles in Arabidopsis flower transition but not in embryo development. Physiol Plant., 137,72-85. [61] Ma X.L., Wang Y.J., Xie S.I., Wang C., Wang W., 2007. Glycinebetaine application ameliorates negative effects of drought stress in tobacco. Russ J. Plant Physiol., 54, 472 - 479. [62] McCue K.F., Hanson A.D., 1990. Drought and salt tolerance: towards understanding and application. Trends Biotechnol., 8, 358 - 362. [63] Nages Warn Rao, R.C. and Wright G.C., 1994. Stability of the cross environment in peanut. Crop Sci., 34,98- 103. [64] Naidoo G., Naidoo Y. (2001), “Effects of salinity and nitrogen on growth, ion relations and proline accumulation in Triglochin bulbosa ”, Wetlands Ecol.Manag., 9, 491 - 497. [65] Nunez - Barrious A., 1991. “Effect of soil water deficits on the growth and development of dry beans (Phaseouls vulgaris L.) at different stage of growth of growth”, Dissertaion abstracts International Sciences and engineering., 450 - 456. [66] Ormrod, D.P., D.W.Beckerson, 1986. Polyamines as antiozonants for tomato. Hort. Sci., 21, 1070 - 1071. [67] Papageorgiou GC., Murata N., 1995. The unusually strong stabilizing effects of glycine betaine on the structure and function of the oxygen- evolving Photosystem II complex. Photosynth Res., 44, 243 - 252. [68] Priebe A., H.Klein, HJJager, 1978. Role of polyamines in S02-polluted pea plants. J.Exp. Bot., 29, 1045 - 1050. [69] Quan R., Shang M., Zhang H., Zhao Y., Zhang J., 2004. Engineering of enhanced glycinebetaine synthesis improves drought tolerance in maize. Plant Biotechnol J., 2, 477 - 486. [70] Rathinasbapathi B., Burnet M., Russell B.L., Gage D.A., Liao PC., Nye GJ., Scott P, Golbeck J.H, Hanson A.D., 1997. Choline monoxygenase, an unusual ironsulfur enzyme catalyzing the first step of glycine betaine synthesis in plants: Prosthetic group characterization and cDNA cloning. Proc Natl Acad Sci USA., 94, 3454 - 3458. [71] Rhodes D., Handa S., 1989. “ Amino acid metabolism in relation to osmotic adjustment in plant cell, in environmental stress in plant: biochemical and physiological mechanisms” NATO ASI Series., 19, 41- 62. [72] Sawahel W., 2003. Improved performance of transgenic glyciene betaine accumulating rice plants under drought stress. Biologia Plantarum., 47, 39 - 44. [73] Serpil Unyayar, Yiiksel Kiles and Elif Unal, 2004. “Proline and ABA levels in two sunflower genotypes subjected to water stress”, Plant physiol., 30, 34 - 47. [74] Smith T.A., 1973. Amine levels in mineral-deficient Hordeum vulgare leaves. Phytochem., 12, 2093 - 2095. [75] Smith, T.A., C.Sinclair, 1967. The effect of acid feeding on amine formation in barley. Ann. Bot., 31, 103-111. [76] Weinstein, L. H., R. Kaur-Sawhney, M.V. Rajam, S. H. Wettlaufer, A.W. Galston, 1986. Cadmium-induced accumulation of putrescine in oat and bean leaves. Plant Physion., 82, 641- 645. [...]... được bảo tồn khỏi sự hư hại trong thời gian khô hạn .Trong điều kiện hạn hán, áp suất thẩm thấu của tế bào được điều chỉnh tăng l n giúp cho tế bào có thể duy trì l ợng nước Tuy nhiên, ở cùng một thời điểm bị hạn thực vật sử dụng nhiều hơn một cơ chế chống hạn [47] 1.3 1.3.1 Một số chất bảo vệ liền quan đến tính chịu hạn ở thực vật Proline Proline hay a - pirolidin cacboxylic l một a - aminoacid ưa nước, ... chế này l sự tạo thành những “u thịt” ở những cơ quan của cây, nó có vai ừò như những cái kho chứa nước, chứa oxi [33] Cơ chế bên trong (cơ chế chịu mất nước) liên quan đến những thay đổi hóa sinh trong tế bào nhằm sinh tổng hợp ra các chất bảo vệ, hoặc nhanh chóng bù l i sự thiếu nước bằng cách tích l y các chất hòa tan như các protein sốc thẩm thấu, các acid amine (proline, alanine ), mannitol, fractane,... điều hòa áp suất thẩm thấu của tế bào chất Hàm l ợng proline và sự sinh trưởng của cây có mối liên quan với nhau thể hiện qua sự tăng hàm l ợng proline có liên quan chặt chẽ với sự bắt đầu giảm bớt sinh trưởng của thực vật [63], [73] Như vậy, proline có ảnh hưởng l n đến tính chịu hạn ở thực vật Sự tổng hợp proline ở thực vật hay cây trồng diễn ra khi chúng sống trong môi trường khắc nghiệt Những nghiên. .. trò trong điều chỉnh áp suất thẩm thấu trong dịch bào Đường khử thuộc các chất có hoạt tmh thẩm thấu, nógiúp tăng cường khả năng giữ nước cho tế bào, tăng khả năng chống chịu của cây đối với các điều kiện bất l i của mồi trường Ở điều kiện thiếu nước hạt mầm và cây con thường bị chết do mất nước và không l y nước được từ môi trường, vì thế sự tổng hợp và tích l y đường chính l phản ứng của cây với điều. .. stress (Balibrea et all, 2000 [40]; Naidoo G and Naidoo Y 2001 [64] Prol ine được tổng hợp từ L. glutamat e bởi enzyme chìa khóa ỗ - pyrroline carboxilate synthentas e (P5CS), enzyme này được điều hòa bởi proline thông qua cơ chế ức chế ngược Đối Dhững với thực vật chịu được sừess nước thì sự điều hòa ngược này đã biến mất và đây có thể l nguyên nhân l m tăng tích l y proline dưới các điều kiện stress... chống chịu stress ở thực vật do proline tham gia điều chỉnh áp suất thẩm thấu nội bào và tham gia vào chức năng bảo vệ màng và protein Proline được l y tích trong mô l , mô phân sinh chóp rễ của những thực vật được rèn luyện trong điều kiện stress nước, tích l y trong hạt phấn bị l m khô, tích l y ở vùng chóp rễ đang sinh trưởng nơi thế năng nước thấp và những tế bào thực vật nuôi cấy trong môi trường... L- GalHctose Hình 1.5 Cấu trúc phân tử và cấu trúc không gian của galactose [85] Fructose l một chất giữ nước tuyệt vời trong một thời gian dài thậm chí cả khi độ ẩm tương đối thấp Fructose l m tăng độ nhớt nhanh hơn và đạt được độ nhớt khá cao vì fructose l m giảm nhiệt độ cần thiết, gây ra một độ nhớt l n hơn [80] Vì vậy, hàm l ợng đường khử trong cây cũng l một chỉ tiêu phản ánh khả năng giữ nước. .. thể hoàn thành chu kỳ sống sớm hơn trước khi sự thiếu nước xảy ra, muốn yậy cây phải có sức sinh trưởng và phát triển mạnh để có thể ra hoa và tạo quả sớm dẫn đến thời điểm thiếu nước không ảnh hưởng đên chu kỳ sống của cây; hoặc thực vật có thể nhanh chóng bù l i sự thiếu nước thông qua những biến đổi về hình thái như thay đổi độ mở khí khổng, giảm diện tích l , định hướng sự phát triển của l theo... cứu về proline trên các đối tượng khác nhau cho thấy sự tương quan thuận giữa gia tăng hàm l ợng proline với tính chống chịu sự thiếu hụt nước hay stress muối Do đó, có thể xem proline như một chất chỉ thị về khả năng chịu hạn và l biểu hiện của phản ứng thích nghi của thực vật với điều kiện stress nước môi trường 1.3.2 Đường khử Đư ờng khử l các loại monosacch aride (hay còn gọi l đường đơn), l ...1 chất l n khi tác động của hạn vượt quá giới hạn cho phép Để chống l i sự mất nước do nguyên nhân tò các tác động của bên ngoài, ở thực vật có hai cơ chế sinh l chủ yếu được thảo luận, đó l cơ chế bên ngoài liên quan đến hình thái, giải phẫu và cơ chế bên trong liên quan đến quá trình ừao đổi chất, hoạt động của enzim, các chất bảo vệ hay protein sốc thẩm thấu Các cơ chế bên ngoài như l : thực . riêng l , tản mạn và chưa có nghiên cứu nào về sự hình thành các chất bảo yệ ở cây l c khi bị thiếu nước. Chính vì vậy, chúng tôi chọn đề tài Nghiên cứu sự hình thành một số chất bảo vệ ở cây l c. l c (Arachis hypogaea L. ) trong điều kiện thiếu nước , để l m rõ mức độ hình thành một số chất bảo vệ thường gặp ở thực vật nói chung và cây l c nói riêng khi bị thiếu nước. 2. Mục đích nghiên. NỘI 2 VŨ THỊ VÂN NGHIÊN CỨU Sư HÌNH THÀNH MÔT SỐ CHẤT • • BẢO VỆ Ở CÂY L C (Arachis hypogaea L. ) TRONG ĐIỀU KIỆN THIẾU NƯỚC m Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số: 60 42 0114 LUẬN VĂN THẠC SĨ