Nghiên cứu khả năng chịu mặn của một số giống cà chua (licopersicum esculentum mill ) năng suất cao trong điều kiện mặn nhân tạo (LV01705)

Mục tiêu nghiên cứu - Thấy được sự khác biệt của một số chỉ tiêu sinh trưởng, sinh lý, hóa sinh của 4 giống cà chua năng suất cao khi trồng trong dung dịch NaCl có nồng độ khác nhau.. -

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

-*** -

VƯƠNG THỊ LAN HƯƠNG

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỊU MẶN CỦA MỘT SỐ GIỐNG CÀ CHUA (Lycopersicum esculentum Mill.) NĂNG SUẤT CAO, TRONG ĐIỀU KIỆN MẶN NHÂN TẠO

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

Hà Nội, 2015

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đề tài luận văn này, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết

ơn sâu sắc tới TS Điêu Thị Mai Hoa đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong Ban Chủ nhiệm khoa Sinh - KTNN, Ban giám hiệu, Phòng Sau đại học, Cán bộ thư viện trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập, nghiên cứu

và hoàn thành luận văn này

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn ThS La Việt Hồng và ThS Ong Xuân Phong - Phòng thí nghiệm Sinh lí thực vật, Trung tâm Hỗ trợ Nghiên cứu Khoa học và Chuyển giao Công nghệ - Trường ĐHSP Hà Nội 2 đã tạo điều kiện thuận lợi về thiết bị, phương tiện để tôi có thể hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, những người đồng nghiệp đã luôn động viên, góp ý cho tôi trong thời gian qua

Một lần nữa cho phép tôi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất cả những

sự giúp đỡ quý báu trên

Hà Nội, ngày tháng 7 năm 2015

Học viên

Vương Thị Lan Hương

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

-*** -

VƯƠNG THỊ LAN HƯƠNG

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỊU MẶN CỦA MỘT SỐ

GIỐNG CÀ CHUA (Lycopersicum esculentum Mill.) NĂNG

SUẤT CAO, TRONG ĐIỀU KIỆN MẶN NHÂN TẠO

Chuyên ngành : Sinh học thực nghiệm

Mã số: 60 42 01 14

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS Điêu Thị Mai Hoa

Hà Nội, 2015

LỜI CAM ĐOAN

Đây là đề tài nghiên cứu khoa học do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn

khoa học của TS Điêu Thị Mai Hoa

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực, chưa từng được công bố trong bất

kỳ công trình khoa học nào khác và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 1

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

4 Ý nghĩa của đề tài 3

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Giới thiệu chung về cây cà chua 4

1.1.1 Nguồn gốc, phân loại 4

1.1.2 Đặc điểm thực vật học của cây cà chua 5

1.1.3 Yêu cầu ngoại cảnh của cây cà chua 6

1.1.4 Giá trị dinh dưỡng và giá trị kinh tế của cây cà chua 8

1.1.5 Tình hình gieo trồng cà chua trên thế giới và ở Việt Nam 10

1.2 Đất mặn và tính chống chịu tác nhân mặn của thực vật 11

1.2.1 Tình hình nhiễm mặn 11

1.2.2 Tác động của mặn lên thực vật 12

1.2.3 Tính chống chịu với tác nhân mặn của thực vật 15

1.2.3.1 Cơ chế chịu mặn ở cấp độ phân tử, tế bào 15

1.2.3.2 Cơ chế chịu mặn ở mức độ cơ thể 19

1.3 Một số nghiên cứu về ảnh hưởng của mặn đến cây cà chua và một số loại cây trồng 21

1.3.1 Một số nghiên cứu trên thế giới 21

1.3.2 Một số nghiên cứu ở Việt Nam 23

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

2.1 Đối tượng nghiên cứu 25

2.2 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 26

2.3 Phương pháp nghiên cứu 26

2.3.1 Bố trí thí nghiệm trồng cà chua trong dung dịch 26

2.3.2 Phương pháp xác định các chỉ tiêu sinh lý, hóa sinh 29

2.3.2.1 Xác định hàm lượng nước liên kết trong lá cây cà chua 29

2.3.2.2 Xác định hàm lượng diệp lục tổng số trong lá cây cà chua 30

2.3.2.3 Xác định hàm lượng diệp lục liên kết trong lá cây cà chua 31

2.3.2.4 Xác định hàm lượng đường khử trong lá cây cà chua 33

2.3.2.5 Xác định hàm lượng axit amin prolin trong lá cây cà chua 34

2.3.2.6 Xác định hoạt độ một số enzim trong lá cây cà chua trồng trong điều kiện mặn 35

2.3.3 Một số chỉ tiêu sinh trưởng của cây cà chua trồng trong điều kiện mặn 38

2.3.3.1 Đo chiều cao thân 38

2.3.3.2 Đo chiều dài rễ 38

2.3.3.3 Xác định khối lượng tươi toàn cây 38

2.3.3.4 Xác định khối lượng khô toàn cây 38

2.3.3.5 Xác định số lượng lá chết/ cây 39

2.3.4 Phương pháp xử lý thống kê số liệu 39

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 40

3.1 Các chỉ tiêu sinh lý, hóa sinh của cây cà chua trồng trong điều kiện mặn 40

3.1.1 Ảnh hưởng của mặn đến hàm lượng nước liên kết trong lá cây cà chua 40

3.1.2 Ảnh hưởng của mặn đến hàm lượng diệp lục tổng số trong lá cây cà chua 43

3.1.3 Ảnh hưởng của mặn đến hàm lượng diệp lục liên kết trong lá cây cà chua 47

3.1.4 Ảnh hưởng của mặn đến hàm lượng đường khử trong lá cây cà chua 50

3.1.5 Biến động hàm lượng axit amin prolin trong lá cây cà chua dưới tác động của mặn 52

3.1.6 Hoạt độ một số enzim trong lá cây cà chua trong điều kiện mặn 56

3.1.6.1 Hoạt độ của enzim catalaza 56

3.1.6.2 Hoạt độ enzim peroxydaza 59

3.2 Một số chỉ tiêu sinh trưởng của cây cà chua trồng trong điều kiện mặn 63

3.2.1 Sinh trưởng chiều cao của thân cây cà chua trồng trong điều kiện mặn 63

3.2.2 Sinh trưởng chiều dài của rễ cây cà chua trồng trong điều kiện mặn 66

3.2.3 Khối lượng tươi toàn cây 68

3.2.4 Khối lượng khô toàn cây 71

3.2.5 Số lượng lá chết/ cây ở các nồng độ gây mặn khác nhau 73

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 PHỤ LỤC HÌNH

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Diện tích, sản lượng, năng suất cà chua các châu lục năm 2010 10

Bảng 1.2 Diện tích, năng suất, sản lượng cà chua của Việt Nam 11

Bảng 3.1 Hàm lượng nước liên kết trong lá cây cà chua 41

Bảng 3.2 Hàm lượng diệp lục tổng số trng lá cây cà chua (mg/g lá tươi) 45

Bảng 3.3 Hàm lượng diệp lục liên kết trong lá cây cà chua (mg/g lá tươi) 48

Bảng 3.4 Hàm lượng đường khử trong lá cây cà chua sau gây mặn (mg/g lá tươi) 51

Bảng 3.5 Hàm lượng axit amin prolin trong lá cây cà chua sau gây mặn (µg/g lá tươi) 55

Bảng 3.6.Hoạt độ của enzim catalaza trong lá cây cà chua (mgH2O2/g/phút) 57 Bảng 3.7 Hoạt độ của enzim peroxydaza trong lá cây cà chua (U/g/15s) 61

Bảng 3.8 Khả năng sinh trưởng chiều cao của thân cây (cm) 64

Bảng 3.9 Khả năng sinh trưởng chiều dài của rễ sau 15 ngày gây mặn (cm) 67 Bảng 3.10 Khối lượng tươi toàn cây sau 15 ngày gây mặn (g) 69

Bảng 3.11 Khối lượng khô toàn cây cà chua (g) 72

Bảng 3.12 Số lượng lá chết ở các mức độ gây mặn khác nhau (lá/cây) 75

DANH MỤC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ VÀ HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Giá thể GT5 27 Hình 2.2 Rọ nhựa 27 Hình 2.3 Cây con được chuyển vào rọ nhựa chứa giá thể GT5 28 Hình 2.4 Cây cà chua được trồng theo phương pháp thuỷ canh sử dụng dung dịch

TC - Mobi 28 Hình 2.5 Thí nghiệm trồng cà chua trong dung dịch thuỷ canh 29 Hình 3.1 Biến động hàm lượng nước liên kết trong lá cây cà chua sau 10 ngày gây mặn 42 Hình 3.2 Biến động hàm lượng nước liên kết trong lá cây cà chua sau 15 ngày gây mặn 43 Hình 3.3 Biến động hàm lượng diệp lục tổng số trong lá cây cà chua sau

10 ngày gây mặn 46 Hình 3.4 Biến động hàm lượng diệp lục tổng số trong lá cây cà chua sau

15 ngày gây mặn 46 Hình 3.5 Biến động hàm lượng diệp lục liên kết trong lá cây cà chua sau

5 ngày gây mặn 49 Hình 3.6 Biến động hàm lượng diệp lục liên kết trong lá cây cà chua sau

10 ngày gây mặn 49 Hình 3.7 Biến động hàm lượng diệp lục liên kết trong lá cây cà chua sau

15 ngày gây mặn 50 Hình 3.8 Biến động hàm lượng đường khử trong lá cây cà chua sau 10 ngày

gây mặn 52 Hình 3.9 Biến động hàm lượng đường khử trong lá cây cà chua sau 15 ngày

gây mặn 52 Hình 3.10 Biến động hoạt độ ezim catalaza trong lá cây cà chua sau 10 ngày

gây mặn 58 Hình 3.11 Biến động hoạt độ ezim catalaza trong lá cây cà chua sau 15 ngày

gây mặn 58 Hình 3.12 Biến động hoạt độ ezim peroxydaza trong lá cây cà chua sau 10 ngày gây mặn 62

Hình 3.13 Biến động hoạt độ ezim peroxydaza trong lá cây cà chua sau 15 ngày

gây mặn 62

Hình 3.14 Biến động khả năng sinh trưởng chiều cao của thân cây sau 5 ngày gây mặn 65

Hình 3.15 Biến động khả năng sinh trưởng chiều cao của thân cây sau 10 ngày gây mặn 65

Hình 3.16 Biến động khả năng sinh trưởng chiều cao của thân cây sau 15 ngày gây mặn 66

Hình 3.17 Biến động khả năng sinh trưởng chiều dài rễ cây cà chua sau 15 ngày gây mặn 68

Hình 3.18 Biến động khối lượng tươi toàn cây cà chua sau 15 ngày gây mặn 70

Hình 3.19 Biến động khối lượng khô toàn cây cà chua sau 15 ngày gây mặn 73

Hình 3.20 Biến động số lượng lá chết trên cây cà chua sau 15 ngày gây mặn 74

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Cây cà chua (Lycopersium esculentum Mill.) thuộc họ Cà (Solanaceae) [2] có

nguồn gốc từ Nam Mỹ, là loại cây rau phổ biến trên thế giới và được nhiều người ưa chuộng Quả cà chua có giá trị dinh dưỡng cao, thành phần dinh dưỡng trong quả chín

có nhiều đường glucoza, vitamin C, vitamin K, Caroten, vitamin PP, axit amin, một

số axit hữu cơ rất cần thiết cho cơ thể con người [64] Quả cà chua được sử dụng làm salat, chế biến các món ăn, làm quả tươi ở các món tráng miệng Ngoài giá trị dinh dưỡng cà chua còn cho hiệu quả kinh tế cao và là mặt hàng xuất khẩu quan trọng của nhiều nước Ở Mỹ tổng giá trị xuất khẩu một hecta cà chua cao hơn 4 lần so với lúa nước, 20 lần so với lúa mỳ [5] Đặc biệt một năm có thể trồng 4 vụ nên ở Việt Nam cây cà chua được xem là cây có giá trị kinh tế Diện tích cà chua đang được

mở rộng ở một số địa phương như Hưng Yên, Thái Bình, Nam Định,… Tuy nhiên việc mở rộng diện tích cà chua còn gặp nhiều khó khăn do điều kiện tự nhiên không thuận lợi

Trong điều kiện môi trường sinh thái như hiện nay sự nóng lên của Trái Đất dẫn đến hiện tượng mực nước biển dâng cao làm cho hàng ngàn hecta (ha) đất bị 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 [68] Đất bị nhiễm mặn làm ức chế đến

sự sinh trưởng, qua đó làm giảm năng suất của cây trồng

Ở các giai đoạn sinh trưởng của cây thì sự sinh trưởng ở giai đoạn cây con nhạy cảm với nồng độ mặn trong môi trường [58] Đất nhiễm mặn có áp suất thẩm thấu cao cho nên cây không thể hút được nước nếu không có cơ chế thích nghi, do

đó gây nên hiện tượng hạn sinh lý Một tác hại khác của đất mặn là trong dung dịch đất chứa nhiều ion độc, các ion độc sẽ ức chế hoạt động các enzym, các chất kích thích sinh trưởng cho nên làm rối loạn hoạt động trao đổi chất năng lượng, các hoạt động sinh lý bình thường của tế bào Các chất độc còn ảnh hưởng theo chiều hướng bất lợi đến chất nguyên sinh như làm giảm mạnh độ nhớt, tính thấm của chất

bị chết Việc nghiên cứu những vấn đề liên quan đến tính chịu mặn của thực vật nói chung và cây cà chua nói riêng góp phần tìm kiếm các giống cà chua chịu mặn tốt

Ở Việt Nam, đã có một số công trình nghiên cứu về khả năng chịu mặn trên các đối tượng như lúa, đậu xanh, đậu tương, tuy nhiên các công trình nghiên cứu về khả năng chịu mặn của cây cà chua để làm căn cứ đề ra các biện pháp phát triển loại cây này ở vùng đất ven biển nhiễm mặn vẫn còn hạn chế Xuất phát từ ý nghĩa lý luận và thực tế đó, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài:

“Nghiên cứu khả năng chịu mặn của một số giống cà chua

(Lycopersicum esculentum Mill.) năng suất cao, trong điều kiện mặn nhân tạo”

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Thấy được sự khác biệt của một số chỉ tiêu sinh trưởng, sinh lý, hóa sinh của

4 giống cà chua năng suất cao khi trồng trong dung dịch NaCl có nồng độ khác nhau

- Dựa vào các chỉ tiêu nghiên cứu để so sánh mức độ chịu mặn của 4 giống

cà chua XH5, MV1, Savior, HT144 Đây là cơ sở khoa học cho việc chọn giống cà chua chịu mặn

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Thu thập các giống cà chua, gieo hạt và thu lấy cây con ở giai đoạn 4 lá thật Chuyển cây con vào rọ nhựa chứa giá thể và gây mặn nhân tạo

- Thu mẫu ở các giai đoạn nghiên cứu để xác định một số chỉ tiêu sinh lý, hóa sinh và khả năng sinh trưởng của 4 giống cà chua ở giai đoạn cây con

4 Ý nghĩa của đề tài

- Ý nghĩa lí luận: Bổ sung thêm những dẫn liệu khoa học về mối liên quan

giữa tính chịu mặn và một số đặc điểm sinh lý, hóa sinh làm cơ sở khoa học cho các nghiên cứu sâu sắc hơn về khả năng chịu mặn của cây cà chua

- Ý nghĩa thực tiễn: Đề tài nghiên cứu nhằm tìm hiểu bằng chứng về giống cà

chua năng suất cao, chịu mặn để phục vụ công tác chọn giống Đề xuất giống có khả năng chịu mặn tốt hơn cả trong các giống nghiên cứu để trồng thử nghiệm ở khu vực đất nhiễm mặn

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Giới thiệu chung về cây cà chua

1.1.1 Nguồn gốc, phân loại

* Nguồn gốc

Học thuyết về trung tâm phát sinh cây trồng của N.I.Valilov đề xướng và P.M.Zukovxki bổ sung, cho rằng quê hương của cây cà chua là vùng vùng Andes (Peru, Ecuado, Bolivia) thuộc Nam Mỹ [2] Tại đây, ngày nay còn tìm thấy nhiều loài cà chua hoang gần gũi với loài cà chua trồng Các nghiên cứu sinh học phân tử

và di truyền phân tử (nghiên cứu các izoenzym, các chỉ thị phân tử, nghiên cứu khoảng cách di truyền) cũng đã xác định được điều đó, đồng thời khẳng định rằng Mehico là nơi đầu tiên thuần hoá, trồng trọt cà chua (dẫn theo Mai Thị Phương Anh, 2003) [1]

Vào thế kỉ 18, cà chua được đưa vào Châu Á nhờ các lái buôn người Châu

Âu và thực dân Hà Lan, Bồ Đào Nha, Tây Ban Nha Đầu tiên là Philippin, đảo Java, sau đó là đến các nước khác và trở nên phổ biến [50] Cà chua du nhập vào Việt Nam từ thời thực dân Pháp chiếm đóng, tức là vào khoảng 100 năm trước đây và được người dân thuần hoá thành cây bản địa

Hiện nay, ở Việt Nam cà chua được trồng quanh năm và rộng rãi trên phạm vi cả nước, đặc biệt là các tỉnh thuộc đồng bằng sông Hồng như Thái Bình, Nam Định, Hải Phòng, Hải Dương, Vĩnh Phúc, Bắc Ninh…

* Thân

- Thân cây cà chua tròn, thẳng đứng, mọng nước, phủ nhiều lông, khi cây lớn gốc thân dần dần hóa gỗ Thân mang lá và chồi nách Chồi nách ở các vị trí khác nhau có tốc độ sinh trưởng và phát dục khác nhau, thường chồi nách ở ngay dưới chùm hoa thứ nhất có khả năng tăng trưởng mạnh và phát dục sớm so với các chồi nách gần gốc

* Lá

Lá cà chua là đặc trưng hình thái để phân biệt giống này với giống khác Đa số

lá cà chua thuộc lá kép lông chim lẻ, mỗi lá hoàn chỉnh gồm 3 - 4 đôi lá chét Ở giữa các đôi lá chét còn có lá giữa, trên gốc lá chét có những lá nhỏ gọi là lá bên Bộ lá có ý nghĩa quan trọng với năng suất, số lá trên cây ít, khi lá bị bệnh hại sẽ ảnh hưởng đến năng suất quả Tuỳ thuộc vào giống mà lá cà chua có màu sắc và kích thước khác nhau

* Hoa

Hoa cà chua thuộc loại hoa hoàn chỉnh Cà chua tự thụ phấn là chủ yếu, do đặc điểm cấu tạo của hoa Các bao phấn bao quanh nhụy, thông thường vị trí của nhụy thấp hơn nhị Núm nhụy thường thành thục sớm hơn phấn hoa Hoa cà chua nhỏ, màu sắc không sặc sỡ, không có mùi thơm, tiết nhiều alkaloid độc nên không hấp dẫn côn trùng Màu sắc cánh hoa thay đổi theo quá trình phát triển từ vàng xanh, vàng tươi rồi đến vàng úa Hoa cà chua mọc thành chùm, hoa đính vào chùm bởi cuống ngắn

Cà chua có ba dạng chùm hoa: dạng chùm hoa đơn giản, dạng chùm hoa trung gian và dạng chùm hoa phức tạp Số chùm hoa trên cây dao động từ 4 - 20, số hoa/ chùm dao động từ 2 - 26 hoa Màu sắc cánh hoa thay đổi theo quá trình phát triển từ vàng xanh, vàng tươi rồi đến vàng úa Hoa lưỡng tính, nhị đực liên kết với nhau thành bao hình nón, bao quanh nhuỵ

* Quả

Quả cà chua thuộc loại quả mọng, bao gồm: vỏ, thịt quả, vách ngăn, giá noãn Quả thường có 2, 3 hay nhiều hạt Hình dạng và màu sắc quả phụ thuộc vào từng giống Ngoài ra, màu sắc quả chín còn phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ, hàm lượng caroten và lycopen Ở nhiệt độ 30oCtrở lên, sự tổng hợp lycopen bị ức chế trong khi đó sự tổng hợp β - caroten không mẫn cảm với tác động của nhiệt, vì thế trong mùa nóng, cà chua có màu quả chín vàng hoặc đỏ Trọng lượng quả cà chua dao động từ 3 - 200g tuỳ giống [6]

1.1.3 Yêu cầu ngoại cảnh của cây cà chua

Cây trồng nói chung và cây cà chua nói riêng, trong suốt quá trình sinh trưởng và phát triển của mình, cây cà chua chịu rất nhiều tác động của các điều kiện ngoại cảnh như đất đai, nhiệt độ, ánh sáng…

* Đất và dinh dưỡng

Cà chua yêu cầu chế độ luân canh rất nghiêm ngặt, không được trồng cà chua trên đất mà cây trồng trước là cây họ cà Đất phù hợp với cây cà chua là đất thịt nhẹ, đất cát pha, tơi xốp, tưới tiêu dễ dàng, độ pH từ 5,5 - 7,5 Trên đất có độ pH < 5, cây

cà chua bị bệnh héo xanh gây hại Cà chua là cây thân lá sinh trưởng mạnh, khả năng ra hoa quả rất lớn, vậy cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng là yếu tố có tính chất quyết đinh đến năng suất, chất lượng quả Cà chua sử dụng 60% trọng lượng N, 50 - 60% K2O và 15 - 20% P2O5 tổng lượng phân bón vào đất suốt vụ trồng (theo Tạ Thu Cúc, Hồ Hữu An, Nghiêm Bích Hà) [7]

Nitơ: có tác dụng thúc đẩy sinh trưởng thân lá, phân hoá hoa sớm, số lượng hoa/ cây nhiều, hoa to làm tăng khối lượng quả và tăng năng suất quả

Photpho: Lân có tác dụng kích thích hệ rễ cà chua sinh trưởng nhất là thời kì

7cây con Bón lân đầy đủ rút ngắn thời gian sinh trưởng, cây ra hoa sớm, tăng tỉ lệ đậu quả, quả chín sớm, tăng chất lượng quả

Để có thể đáp ứng đầy đủ và đúng lúc cho cây cà chua, chúng ta cần phải hiểu rõ nhu cầu dinh dưỡng của cây và khả năng cung cấp dinh dưỡng của đất định trồng cà chua Có như vậy năng suất cà chua mới cao và ổn định

sự hình thành các sắc tố quả, chủ yếu là caroten và lycopen Nhiệt độ thích hợp nhất cho quả chín là 22oC Nhiệt độ nhỏ hơn 10oC quả không phát triển, màu đỏ và vàng, nhiệt độ trên 35o

C sắc tố bị phân giải, trên 40oC quả không có màu đỏ (theo Tạ Thu Cúc, Hồ Hữu An, Nghiêm Bích Hà) [7]

* Ánh sáng

Theo một số kết quả nghiên cứu thì cà chua là cây trồng không phản ứng chặt chẽ với thời gian chiếu sáng trong ngày Vì vậy nhiều giống cà chua có thể ra hoa trong điều kiện thời gian chiếu sáng dài hoặc ngắn Tuy cây cà chua không phản ứng chặt chẽ với thời gian chiếu sáng nhưng đòi hỏi cường độ chiếu sáng mạnh trong suốt thời kì sinh trưởng, nếu thiếu ánh sáng cây sẽ sinh trưởng yếu, thời gian sinh trưởng kéo dài, năng suất thấp, chất lượng quả giảm, hương vị kém Cường độ ánh sáng thích hợp cho cà chua sinh trưởng, phát triển từ 4.000 - 10.000 lux (theo Tạ Thu Cúc, Hồ Hữu An, Nghiêm Bích Hà, 2000) [7] Ánh sáng có cường

độ thấp sẽ tạo nên những hạt phấn không có sức sống và vòi nhuỵ vươn dài, gây khó khăn cho sự thụ phấn, giảm khả năng thụ tinh dẫn đến năng suất giảm và quả

thường bị dị hình (Kallo, 1993) [50] Trong điều kiện thiếu ánh sáng có thể điều khiển sự sinh trưởng, phát triển của cây thông qua chế độ dinh dưỡng khoáng Chất lượng cà chua phụ thuộc nhiều bởi chất lượng, thời gian và cường độ ánh sáng Cần

bố trí mật độ thích hợp để cây sử dụng ánh sáng có hiệu quả nhất

* Nước, độ ẩm

Chế độ nước trong cây là yếu tố rất quan trọng ảnh hưởng đến cường độ các quá trình sinh lý cơ bản: quang hợp, hô hấp, sinh trưởng và phát triển… Theo cấu tạo của lá và hệ rễ thì cây cà chua là loại cây trồng tương đối chịu hạn nhưng không

có khả năng chịu úng Tuy vậy, do cà chua sinh trưởng trong thời gian dài, trong quá trình phát triển hình thành khối lượng thân lá lớn, năng suất sinh vật học và năng suất kinh tế khá cao nên yêu cầu độ ẩm của cây cà chua là rất lớn

Do thân lá phát triển mạnh, ra hoa, ra quả nhiều, năng suất cao nên trong quá trình sinh trưởng của cây cà chua không thể thiếu nước Độ ẩm thích hợp cho cây cà chua sinh trưởng và phát triển là 70 - 80% Thời kì khủng hoảng nước là thời kì hình thành hạt phấn ra hoa đến khi hình thành quả Thiếu nước cây sinh trưởng kém, lóng ngắn, lá nhỏ, rụng hoa, rụng quả Nhưng nước dư thừa cũng gây ảnh hưởng xấu đến sinh trưởng, phát triển của cà chua Độ ẩm đất thuận lợi cho cà chua

là 60 - 70%, độ ẩm đồng ruộng, độ ẩm không khí thích hợp 44 - 55% Độ ẩm cao làm giảm khả năng chống chịu sâu bệnh, điều kiện bất thuận, hàm lượng nước trong quả cao, giảm hàm lượng chất hoà tan, quả chín có khả năng bảo quản và vận chuyển kém (Tạ Thu Cúc, Hồ Hữu An, Nghiêm Thị Bích Hà) [7]

1.1.4 Giá trị dinh dưỡng và giá trị kinh tế của cây cà chua

* Giá trị dinh dưỡng

Cà chua là loại rau ăn quả giá trị dinh dưỡng cao Trong số các loại rau, củ, quả dùng làm rau thì cà chua là thực phẩm chứa vitamin, chất khoáng và nhiều chất

có hoạt tính sinh học, là thực phẩm có lợi cho sức khoẻ

Theo các nhà dinh dưỡng, hàng ngày mỗi người sử dụng 100 - 200g cà chua

sẽ thoả mãn nhu cầu các vitamin cần thiết và chất khoáng thiết yếu

Theo Ersakov và Araximovich, thành phần cà chua như sau: khối lượng chất khô là 5 - 6%, trong đó đường dễ tan chiếm 3%, axit hữu cơ 0,5%, xenlulo 0,84%,

9chất keo 0,13%, protein 0,95%, lipit thô 0,2%, chất khoáng 0,6% Hàm lượng VTMC trong quả tươi chiếm 17 - 35,7 mg (dẫn theo Tạ Thu Cúc, 1985) [6]

Bên cạnh những giá trị dinh dưỡng đó thì cà chua còn có ý nghĩa rất lớn về mặt y học Theo Võ Văn Chi, cà chua có vị ngọt, tính mát, có tác dụng tạo năng lượng, tăng sức sống, làm cân bằng tế bào, giảm nhiệt, chống hoại huyết, kháng khuẩn, chống độc, kiềm hoá máu có dư axit, hoà tan ure, điều hoà bài tiết, giúp tiêu hoá dễ dàng các loại bột và tinh bột Dùng bên ngoài để chữa trứng cá, mụn nhọt, viêm tấy và dùng lá để trị vết đốt của sâu bọ Chất tomarin chiết suất từ lá cà chua khô có tác dụng kháng khuẩn, chống nấm, diệt một số bệnh hại cây trồng [22]

Có nhiều nghiên cứu trên thế giới đã chứng minh được tác dụng đặc biệt của cà chua đối với sức khoẻ Quả cà chua có nhiều vitamin, chất khoáng và vi khoáng dễ hấp thu, giúp cơ thể tăng cường khả năng miễn dịch, phòng chống nhiễm trùng Chế độ ăn tăng cường cà chua đã góp phần làm chậm quá trình lão hoá và giảm nguy cơ ung thư

vú, ung thư tuyến tiền liệt [4], ung thư đại tràng, ung thư vòm họng…

* Giá trị kinh tế

Cà chua là loại rau ăn quả có giá trị dinh dưỡng và có nhiều cách sử dụng Có thể dùng ăn tươi thay hoa quả, trộn salat, nấu canh, xào, nấu sốt vang và cũng có thể chế biến thành các sản phẩm như cà chua cô đặc, tương cà chua, nước sốt nấm, cà chua đóng hộp, mứt hay nước ép Ngoài ra, có thể chiết tách hạt cà chua để lấy dầu

Quả cà chua vừa có thể để ăn tươi, nấu nướng, vừa là nguyên liệu cho chế biến công nghiệp với các loại sản phẩm khác nhau Do đó, với nhiều nước trên thế giới thì cây cà chua là một cây trồng mang lại hiệu quả kinh tế rất cao và là mặt hàng xuất khẩu quan trọng

Cà chua là một trong những mặt hàng có giá trị xuất khẩu cao kể cả dạng tươi và dạng chế biến Lượng cà chua trao đổi trên thị trường quốc tế là 32,7 triệu tấn, trong đó 10% dạng quả tươi Ở Việt Nam, cà chua được trồng trên 100 năm nay, diện tích gieo trồng cà chua hàng năm biến động từ 15 - 17 ngàn ha, sản lượng 280 ngàn tấn Mức tiêu thụ bình quân đầu người của nước ta là 3kg/người/năm [5]

1.1.5 Tình hình gieo trồng cà chua trên thế giới và ở Việt Nam

* Tình hình gieo trồng cà chua trên thế giới

Cà chua là loại cây trồng tuy được chấp nhận như một loại thực phẩm và có lịch sử phát triển tương đối muộn nhưng do nó có khả năng thích ứng rộng nên hiệu quả kinh tế và giá trị sử dụng cao Trên thế giới đã có nhiều giống mới được

ra đời nhằm đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của con người cả về số lượng và chất lượng

Bảng 1.1 Diện tích, sản lƣợng, năng suất cà chua các châu lục năm 2010 Tên Châu lục Diện tích (1000 ha) Năng suất (tấn/ha) Sản lượng (1000 tấn)

(Nguồn: FAO Database Static 2011 [37])

Theo bảng trên, năm 2010, châu Á có diện tích trồng cà chua (2.436,49 nghìn ha) và sản lượng (81.812,01 nghìn tấn) lớn nhất thế giới Tuy nhiên, Châu Úc và Châu Mỹ có năng suất lớn nhất: Châu Úc là 63,82 tấn/ha, Châu Mỹ là 50,86 tấn/ha

Cà chua là loại rau cho hiệu quả kinh tế cao và là mặt hàng xuất khẩu quan trọng của nhiều nước ở cả hai dạng ăn tươi và chế biến

Đứng đầu về tiêu thụ cà chua là nước Mỹ, sau đó là các nước Châu Âu Lượng cà chua trao đổi trên thế giới năm 1999 là 36,7 triệu tấn, trong đó cà chua dùng ở dạng ăn tươi chiếm 5 - 7% Điều đó cho thấy cà chua sử dụng chủ yếu ở dạng đã qua chế biến

* Tình hình gieo trồng cà chua tại Việt Nam

Cà chua được du nhập và Việt Nam mới được hơn 100 năm nay nhưng đã trở thành một loại cây rau phổ biến và sử dụng ngày càng rộng rãi Cà chua ở nước ta trồng chủ yếu vào vụ đông với diện tích khoảng 6800 - 7300 ha và thường tập trung

ở các tỉnh thộc đồng bằng và trung du Bắc Bộ (Hà Nội, Hải Dương, Vĩnh Phúc…), còn ở miền Nam tập trung ở An Giang, Tiền Giang, Lâm Đồng… [1]

Ở Việt Nam, giai đoạn từ 1996 - 2001, diện tích trồng cà chua tăng trên 10.000 ha (từ 7.509 ha năm 1996 lên 17.834 ha năm 2011) Đến năm 2008, diện tích đã tăng lên 24.850 ha Năng suất cà chua nước ta trong những năm gần đây tăng đáng kể Năm 2008, năng suất cà chua cả nước là 216 tấn/ha bằng 87,10% năng suất trên thế giới (247,996 tạ/ha) Vì vậy, sản lượng cả nước đã tăng rõ rệt (từ 118.523 tấn năm 1996 đến 535.438 tấn năm 2008)

Bảng 1.2 Diện tích, năng suất, sản lƣợng cà chua của Việt Nam

Năm Diện tích (ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lƣợng (tấn)

(Nguồn: Số liệu của tổng cục thống kê 2008)

Cà chua là một loại rau ăn trái đã và đang nắm giữ vị trí quan trọng và là tâm điểm nghiên cứu của các nhà chọn tạo giống cây trồng trong tương lai Nhờ vậy mà hàng loạt các giống cà chua mới, năng suất cao, phẩm chất tốt được ra đời để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường Để phục vụ công tác đó cần sử dụng rất nhiều phương pháp như lai tạo, chọn lọc, xử lí đột biến, nuôi cấy in vitro…

1.2 Đất mặn và tính chống chịu tác nhân mặn của thực vật

1.2.1 Tình hình nhiễm mặn

Hàm lượng muối cao trong đất là một trong những nguy cơ lớn nhất hạn chế năng suất và phẩm chất cây trồng ở nhiều nơi trên thế giới Hiện nay có khoảng 230 triệu ha đất (sản xuất gần 50% sản lượng lương thực trên thế giới) bị nhiễm mặn Riêng ở Nam và Đông Nam Á ước tính có khoảng 54 triệu ha đất bị nhiễm mặn và

27 triệu ha đất có tiềm năng trồng lúa ở vùng nhiệt đới, nóng ẩm Châu Á không thể canh tác vì nhiễm mặn [50]

Việt Nam chỉ có 21% đất canh tác trên tổng số diện tích đất Tại khu vực Châu thổ các dòng sông có hơn 3 triệu ha đất bị nhiễm mặn, kiềm hoá và ngập lụt

1.2.2 Tác động của mặn lên thực vật

Các loài thực vật nói chung và cà chua nói riêng, đều chịu tác động của mặn Theo tác giả Frova, Grattan và Grieve [42] ảnh hưởng trực tiếp của muối lên quá trình sinh trưởng của cây là do:

Làm giảm thế năng thẩm thấu của dung dịch đất từ đó làm giảm nước tự do trong đất

Phá huỷ cấu trúc vật lí của đất do đó ảnh hưởng đến tính thấm nước và sự thông khí của đất bị giảm

Tăng nồng độ các ion có thể sẽ ức chế trao đổi chất ở thực vật (đặc biệt là các ion gây độc và sự thiếu hụt chất khoáng) Ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu và các ion gây độc đến năng suất cây trồng rất khó để định lượng Tuy nhiên, với hầu hết các loại cây trồng, sự suy giảm năng suất do áp suất thẩm thấu có thể rất nặng

nề trước khi biểu hiện ra thành các hư hại trên bộ lá

Theo Dubey [36], mặn là nguyên nhân gây ra ảnh hưởng của ion và áp suất thẩm thấu lên cơ thể thực vật và gần như các phản ứng của thực vật được biết đều liên quan đến hai quá trình này Phản ứng chung nhất của thực vật đối với muối là giảm sinh trưởng [41] Các tác động áp suất thẩm thấu của muối lên thực vật thể hiện là giảm thế năng của đất và làm tăng nồng độ của các chất tan xung quanh vùng rễ Khi thế năng nước của đất quá thấp, thực vật sẽ không có khả năng lấy nước từ đất Vì vậy, một số loại khi bị stress muối cũng giống như stress hạn Tuy nhiên, ở nồng độ muối trung hoặc thấp, thực vật điều chỉnh áp suất thẩm thấu (bằng cách tích luỹ các chất tan nội bào) để lấy nước vào tế bào [41]

Khi nồng độ muối cao, một số triệu chứng mà thực vật gặp phải như hoại tử, đầu lá bị cháy do ion Na+ và Cl- [39] Khi nồng độ ion cao có thể phá vỡ tính toàn vẹn và chức năng của màng sinh chất, ảnh hưởng đến sự cân bằng của chất tan nội bào và sự hấp thu dinh dưỡng, gây ra triệu chứng thiếu hụt dinh dưỡng tương tự xảy

ra khi cây thiếu dinh dưỡng [66]

Một số nghiên cứu cho thấy dưới tác động của stress muối, sinh trưởng của một số cây trồng bị giảm như cà chua [61], bông [57] và củ cải đường [41] Tuy

13nhiên, có sự khác nhau về khả năng chịu muối cũng như các thông số sinh trưởng giữa các loài Ví dụ: Aziz và Khan [29] tìm thấy rằng sự tăng trưởng tối ưu của cây Đưng (thuộc chi Đước) ở môi trường chứa 50% nước biển và nếu tăng lượng muối

lên thì sinh trưởng bị giảm, trong khi đó Alhagi pseudoalhagi (một loại cây họ

Đậu), khối lượng tổng tăng khi nồng độ muối thấp (50mM NaCl) nhưng lại giảm khi độ mặn cao (100 và 200mM NaCl) Ở cây củ cải đường, diện tích lá, khối lượng tươi, khối lượng khô của lá, rễ nhìn chung cũng giảm xuống khi nồng độ NaCl đạt 200mM, nhưng số lá lại ít bị ảnh hưởng [40], [41] nghiên cứu trên đối tượng cây nho thấy rằng có sự giảm tích luỹ chất khô trong chồi nhiều hơn so với trong rễ, đặc biệt khi nồng độ muối cao cho thấy quá trình quang đồng hoá vẫn diễn ra Đó có thể

là do hệ rễ có khả năng điều chỉnh áp suất thẩm thấu

Nguyên nhân chủ yếu làm giảm sinh trưởng của thực vật có thể do muối ảnh hưởng đến chế độ nước ở cây Theo Sohan et al [62] và Romero - Aranda at al (2001) [61] khi tăng muối trong môi trường rễ có thể dẫn đến suy giảm thế năng nước của lá, vì vậy có thể ảnh hưởng đến nhiều quá trình trong cây Một số tác giả thấy rằng thế năng nước và thế năng thẩm thấu của thực vật trở lên âm hơn khi tăng nồng độ muối, dẫn đến áp suất trương tăng lên [44], [57], [61] Ở cây chịu mặn

Suaeda salsa, tác giả Lu và cộng sự quan sát thấy thế năng nước của lá và tỉ lệ thoát

hơi nước giảm đáng kể với sự gia tăng nồng độ muối Ashraf [28] thông báo sự giảm tương tự về thế năng nước của lá với sự tăng nồng độ muối ở 6 loài cây thuộc

họ Cải, kết quả tương tự trên đối tượng cây hướng dương [62] Theo các nhà nghiên cứu có hai nguyên nhân:

+ Ở nồng độ muối cao, thực vật cô lập NaCl trong mô lá nhiều hơn mức bình thường Sự gia tăng muối NaCl trong mô lá dẫn đến làm tăng thế năng thẩm thấu thấp hơn và âm hơn so với thế năng nước

+ Giảm độ dẫn thuỷ lực trong rễ làm giảm lượng nước từ rễ cung cấp cho các

bộ phận trên mặt đất, gây ra stress nước ở các mô lá Xử lí muối làm giảm đáng kể hàm lượng nước tương đối ở củ cải đường [41] Theo tác giả Katerji và cộng sự [52] giảm lượng nước làm mất sức trương và dẫn đến thiếu nước cho quá trình kéo dài tế bào

14Các nghiên cứu cũng cho thấy, muối là nguyên nhân gây ra các thay đổi về hình thái của cây Ví dụ, bộ lá của đậu, bông tăng chiều dày của biểu bì, độ dày của

mô mềm, chiều dài và đường kính của tế bào mô giậu, đường kính của tế bào mô xốp khi tăng nồng độ muối [56] Ngược lại, cả biểu bì, độ dày của mô mềm và

khoang gian bào đều giảm đáng kể khi xử lí muối ở cây vẹt (Brugueira parviflora)

Ở lá của cây Spinach thấy có sự giảm xuống khoang gian bào [35] còn ở cây cà chua thấy có sự giảm mật độ khí khổng [61] Sinh trưởng của thực vật phụ thuộc vào quang hợp và do vậy các stress môi trường ảnh hưởng đến sinh trưởng thường ảnh hưởng đến quang hợp [64] Nghiên cứu của các tác giả khác cũng cho thấy các loài khác nhau thì quá trình quang hợp bị ức chế là khác nhau bởi muối [28], [51], [61] và có sự tương quan thuận giữa tỉ lệ quang hợp và năng suất dưới điều kiện muối, các tác giả [39], [40], [59] cho rằng sự ức chế sinh trưởng sinh dưỡng ở thực vật bởi muối liên quan đến việc ức chế quá trình quang hợp

Theo Iyengar and Reddy [47] sự suy giảm hiệu quả quang hợp liên quan đến muối là do một số nguyên nhân:

Sự mất nước của màng sinh chất tế bào dẫn đến làm giảm khả năng thấm

CO2 Nồng độ muối cao trong đất và trong nước sẽ tạo ra thế áp suất thẩm thấu cao chúng sẽ làm giảm lượng nước có lợi cho thực vật Sự giảm thế năng nước gây ra stress thẩm thấu, gây ra sự bất hoạt không thuận nghịch chuỗi vận chuyển điện tử

Ngộ độc muối đặc biệt là Na+ và Cl-, theo một số tác giả Cl- ức chế hoạt động quang hợp Sự suy giảm CO2 cung cấp có nguyên nhân là do lỗ khí đóng Theo Iyengar và Reddy [47], lỗ khí đóng làm giảm đến mức nhỏ nhất lượng nước thoát ra ngoài, quá trình này tác động lên hệ thống hấp thu và chuyển hoá năng lượng của lục lạp Thay đổi hoạt động của enzym được cảm ứng bởi những thay đổi trong cấu trúc của tế bào chất Nhiều thay đổi diễn ra trong thực vật cho phép chúng chống chịu muối và vẫn giữ được khả năng quang hợp Đây là thông tin hữu ích cho kĩ thuật di truyền trong việc tạo cây trồng chống chịu muối có sinh trưởng cao

Muối cảm ứng tăng cường sự già hoá của thực vật Lượng muối NaCl cao hấp thụ cạnh tranh với sự hấp thụ các ion khoáng khác, chẳng hạn như K+, Ca+, N, P

15dẫn đến phá huỷ quá trình hút khoáng bình thường, làm giảm năng suất và chất lượng cây trồng [41] Sự gia tăng nồng độ NaCl được thông báo là sẽ cảm ứng tăng nồng độ Na+

và Cl- trong lá và rễ của củ cải đường với sự gia tăng nồng độ NaCl trong môi trường nuôi cấy

Dưới ảnh hưởng của điều kiện stress muối, sự hấp thụ nitơ cũng bị ảnh hưởng Các nghiên cứu chỉ ra muối có thể giảm sự tích luỹ nitơ ở thực vật Ảnh hưởng của muối đến nồng độ của photpho [43] phụ thuộc vào loài cây, giai đoạn phát triển, thành phần, mức độ muối và nồng độ photpho trong cơ chất cung cấp cho cây Trong

đa số trường hợp, muối làm giảm nồng độ photpho trong mô thực vật [53]

1.2.3 Tính chống chịu với tác nhân mặn của thực vật

Thực vật chỉ có thể sống được trong một ranh giới xác định của các điều kiện ngoại cảnh bất lợi, ở ngoài ranh giới này các yếu tố đó trở thành bất lợi và có khả năng gây ra tác hại cho thực vật Tuỳ theo loài và giống mà mức độ thiệt hại khác nhau: một số bị chết, một số bị tổn thương nhưng một số hoàn toàn không bị ảnh hưởng gì [12], [15] Khả năng của thực vật ngăn ngừa thương tổn khi bị tổn thương gọi là tính chống chịu

1.2.3.1 Cơ chế chịu mặn ở cấp độ phân tử, tế bào

Đất mặn chứa nhiều ion natri, clo, sunfat, borat, liti… các ion này có thể gây độc cho cây nếu ở nồng độ cao Những đặc điểm giúp cho thực vật thích nghi với

điều kiện mặn như: phát triển tuyến muối ở Limonium sp., phát triển tế bào mô biểu

bì chứa không bào dự trữ muối ở Mesembryanthemum crystallium, dẫn đến tăng

cường lượng nước sử dụng có hiệu quả khi phát triển theo hướng quang hợp C4 Ở cây lúa nước, nồng độ muối trong đất cao sẽ làm giảm diện tích lá [27] Muối tích tụ

ở các lá già, lá già cuộn lại, héo và chết dần mang theo lượng muối nhất định Những cây lúa chịu mặn chỉ còn lại lá non có hàm lượng muối ít hơn

Nồng độ muối trong môi trường cao làm ức chế sự hấp thụ nước, ảnh hưởng đến khả năng đóng mở khí khổng và lượng khí CO2 hấp thụ vào tế bào lá cây… gây tổn thương mô tế bào thực vật Những thay đổi trong trao đổi chất thường dẫn đến

sự gia tăng một số chất liên quan đến điều chỉnh áp suất thẩm thấu trong tế bào như

16glyxin betain, prolin, ectoin… Tuy nhiên, sự điều chỉnh này chỉ đòi hỏi tăng cường của một trong những enzym trong con đường tổng hợp hoặc chuyển hóa các chất

đó Sự điều tiết các ion cũng liên quan đến một số lượng nhỏ các gen Khoảng

21000 gen ở Arabidopsis thực hiện chức năng chủ yếu trong quá trình phát triển cá

thể của thực vật, hình thành hoa, phát triển quả và hạt, nhưng chỉ có một số lượng nhỏ các gen phản ứng với điều kiện mặn [15], [17]

Trong vùng bị mặn muối kéo dài như ven biển, những cây có khả năng chịu mặn thích nghi với môi trường sống đều có những thay đổi sâu sắc trong quá trình trao đổi chất cũng như có các cơ chế chống chịu thích hợp Các biến đổi đó thường

đi theo các hướng sau đây:

- Loại bỏ các dạng ROS (reactive oxygen species - các dạng oxy hoạt hoá) sinh ra trong điều kiện mặn

- Tăng cường các chất điều chỉnh áp suất thẩm thấu

- Kiểm soát sự hấp thụ ion Na+, K+, Ca2+ và hấp thụ nước

- Sinh tổng hợp một số protein có khả năng chống chịu mặn

* Loại bỏ các dạng ROS - các dạng oxy hoạt hoá

Trong môi trường mặn, hạn và lạnh, tế bào thực vật đều bị mất nước và tạo

ra nhiều dạng oxi hoạt hóa trong tế bào Dạng oxi hoạt hóa có những tác động lớn đến tế bào và cơ thể của thực vật: làm khí khổng đóng lại; gây tổn thương cho các đại phân tử như lipit, protein trên màng tế bào; gây tổn thương ADN; làm thất thoát các chất như ion K+ và gây chết tế bào

- Dạng oxi hoạt hóa tác động lên tế bào: gây tổn thương cho các đại phân tử

như: lipit và protein trên màng tế bào, tạo ra các gốc tự do, làm tổn thương màng tế bào chất, làm thay đổi sự lưu chuyển các ion, ức chế hoạt tính bơm H+, tăng độ thấm của màng, suy giảm khả năng màng và tăng lượng ion Ca2+ vào tế bào

- Dạng oxi hoạt hóa tác động và gây tổn thương lên ADN: làm đột biến ADN

như mất đoạn hoặc những hiệu ứng di truyền bất lợi khác; tác động lên lục lạp và hệ quang hợp bằng cách làm giảm cường độ phiên mã, dịch mã của rubisco Nếu cây trồng thích nghi được với điều kiện mặn muối thì cây phát triển bình thường, ngược lại cây bị khô héo và chết

- Dạng oxi hoạt hóa tác động lên lipit: gây tổn thương cho màng, làm mất

khả năng kiểm soát tính thấm của màng

- Dạng oxi hoạt hóa tác động lên protein: làm biến đổi những điểm đặc biệt

nhạy cảm, các vị trí amino axit quyết định hoạt tính của protein, làm ngắt đoạn chuỗi peptit, thay đổi điện tích Các protein mất đi chức năng sinh học và cuối cùng chúng trở thành điểm “nóng” để cho các proteaza dễ nhận biết và phân hủy

- Tác dụng của dạng oxi hoạt hóa: tuy nhiên, không phải dạng oxi hoạt hóa

luôn có hại Dạng oxi hoạt hóa được tế bào sản sinh ra khi mầm bệnh xâm nhập để tiêu diệt các tế bào gây bệnh và nó kết hợp với enzim chống oxi hóa như một dạng tín hiệu, hoạt hóa các phản ứng của cơ thể để kháng bệnh

Như vậy, dạng oxi hoạt hóa sinh ra đa số gây hại cho cây trồng Do đó, hệ thống bảo vệ cây trồng nhằm loại bỏ dạng oxi hoạt hóa được thực hiện nhờ các chất chống oxi hóa tồn tại trong các bào quan Các chất này bao gồm các enzim và các hợp chất chống oxi hóa không có bản chất enzim Các chất chống oxi hóa không có mặt ở tất cả các vị trí trong tế bào mà phụ thuộc vào các hệ thống bảo vệ của các loài khác nhau, chúng có thể biểu hiện ở những bào quan nhất định Các enzim và các chất chống oxi hóa không có bản chất enzim hầu hết trong các bào quan nhưng phân bố khác nhau: chủ yếu tập trung trong không bào (73%) và lục lạp (17%), sau

đó đến tế bào chất (5%), apoplast (4%) và ti thể (1%), hầu như chúng không có trong nhân tế bào [15]

* Tăng cường các chất điều chỉnh áp suất thẩm thấu

Sự tăng cường áp suất thẩm thấu được phát hiện thấy trong nhiều trường hợp như hạn hán, mặn muối và lạnh giá Mặn muối bên ngoài môi trường sẽ tạo nồng độ dung dịch rất cao, giữ lại nước và nước không thể hấp thụ vào tế bào thực vật, gây

ra khan hiếm nước trầm trọng trong tế bào Sự tăng cường các chất điều chỉnh áp suất thẩm thấu như prolin, chuyển hóa các dạng mono xacarit, polyol được cảm ứng trong điều kiện này

Đặc biệt trong điều kiện mặn, thực vật còn tăng cường tổng hợp glyxin betain Glyxin betain có thể tăng đến nồng độ 45mM để chống chịu mặn Chúng dễ

18dàng được tổng hợp từ những chất có ở lượng đáng kể trong quá trình trao đổi chất

ở cây nhờ sự điều tiết các hệ enzim mới Glyxin betain được tổng hợp từ colin qua hai phản ứng được xúc tác nhờ colin monoxygenaza và betain andehyt dehydrogenaza

* Các protein kiểm soát hấp thụ ion Na + , K + , Ca 2+ và hấp thụ nước

Đối với các cây chịu mặn, việc kiểm soát sự hấp thụ các ion và nước đóng vai trò then chốt trong việc hạn chế sự xâm nhập của ion Na+ và Cl- Vận chuyển nước và ion qua màng đều do các protein hoặc các phức hệ protein đảm nhiệm Cơ chế kiểm soát việc gia tăng sự biểu hiện cũng như hoạt hóa các protein hoặc các phức hệ protein rất phức tạp và tiến hành theo nhiều bước Trên màng tế bào có hệ thống các chất làm nhiệm vụ vận chuyển các ion và các chất hữu cơ nhỏ khác qua màng Các chất vận chuyển đó bao gồm các bơm, các chất mang và các kênh vận chuyển Các bơm là các enzim dạng ATPaza vận chuyển các proton H+ và Na+ qua màng tế bào Các proton thường vận chuyển thụ động qua màng tế bào Các chất mang ion hoặc chất hòa tan nhỏ qua màng tế bào theo hướng vào nguyên sinh chất gọi là chất mang cùng chiều, hoặc ra khỏi nguyên sinh chất gọi là chất mang ngược chiều Chất mang đều là protein hoặc các phức hệ protein Các kênh vận chuyển nước và các chất ion K+, Ca2+ và ion thành dòng

Aquaporin, protein chuyển nước qua màng đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát sự hấp thụ nước qua màng tế bào trong điều kiện bình thường cũng như khi gặp hạn, lạnh, mặn…

P - ATPaza là protein có khoảng lượng phân tử khoảng 100kDa Hoạt tính của enzim này ở các cây chịu mặn đều tăng khi gặp điều kiện mặn Đây chính là bơm proton H+ qua màng sinh chất

Vận chuyển ion K+ qua màng tế bào nhờ có chất mang và kênh vận chuyển

K+ được xảy ra thường xuyên Ion K+ có lượng đáng kể trong tế bào chất và đóng vai trò quan trọng trong dinh dưỡng của cây, điều tiết sự phát triển cũng như quá trình sinh lý trong cây Ion Na+ có thể xâm nhập vào tế bào qua kênh vận chuyển K+ này Ion Na+ từ nguyên sinh chất có thể đi vào không bào nhờ có chất mang đối chiều

Na+/H+ Protein này xúc tác cho phản ứng thay thế chuyển ion Na+ bằng H+ qua màng

và đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa pH nguyên sinh chất tế bào, nồng độ

Na+ và sức căng của tế bào Hoạt tính của chất mang đối chiều Na+/H+ tăng khi gặp mặn được phát hiện thấy trong các mô tế bào, không bào song song cùng với hoạt tính của ATPaza Đây là cơ chế điều tiết nồng độ ion Na+ trong nguyên sinh chất: khi nồng độ ion Na+ lên cao, ion Na+ sẽ được vận chuyển vào không bào dự trữ, không gây độc cho tế bào và ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất khác

Enzim Ca2+ - ATPaza phân bố trên màng nguyên sinh chất, lưới nội chất, vỏ lục lạp và màng không bào Dạng Ca2+ - ATPaza trên màng nguyên sinh có khối lượng phân tử khoảng 130kDa và có vùng gắn calmodulin Calmodulin là thụ thể đơn giản gắn với ion có bản chất protein và khối lượng phân tử khoảng từ 15 - 17kDa Calmodulin hoạt hóa cho các enzim Ca2+ - ATPaza Ca2+ - ATPaza trên lưới nội chất có khối lượng phân tử khoảng 110kDa Enzim dạng này không phụ thuộc vào calmodulin Bơm Ca2+

phần lớn theo hướng chuyển ion Ca2+ ra khỏi nguyên sinh chất Ion Ca2+ còn được vận chuyển qua màng tế bào nhờ các kênh vận chuyển đặc hiệu Tăng lượng ion

Ca2+ trong tế bào cải thiện được khả năng chịu mặn của cây: làm tăng pH của không bào, hoạt hóa chất mang đối chiều Na+/H+ Việc kiểm soát nghiêm ngặt nồng độ ion

Ca2+ trong nguyên sinh chất và các bào quan như không bào, ti thể và lưới nội bào chứng tỏ vai trò quan trọng của ion này trong khả năng phản ứng chịu mặn của cây

Như vậy, yếu tố mặn muối gây ra hiện tượng hạn sinh lý cho cây Phản ứng chống chịu của cây đều được hoạt hóa qua các con đường dẫn truyền tín hiệu như trong trường hợp cây gặp hạn Các cây chịu mặn có các gen điều hòa chống chịu Các gen này được chia ra thành các nhóm khác nhau như trao đổi photphoinosit, sinh tổng hợp các chất điều hòa áp suất thẩm thấu, giải độc oxy hoạt hóa, chuyển các chất qua màng, trao đổi chất hoocmon và truyền tín hiệu phản ứng chống chịu với các điều kiện ngoại cảnh bất lợi hạn, mặn… [15]

1.2.3.2 Cơ chế chịu mặn ở mức độ cơ thể

Cơ chế chịu mặn bao gồm các nhóm sau [68]:

• Hiện tượng ngăn chặn muối: Cây không hấp thu một lượng muối dư thừa

vị Na+ trở nên ít hơn từ rễ đến chồi

• Hiện tượng ngăn cách từ lá đến lá: Lượng muối dư thừa được chuyển từ lá non sang lá già, muối được định vị tại lá già không có chức năng, không thể chuyển ngược lại

• Chống chịu ở mô: Cây hấp thu muối và được ngăn cách trong các không bào của lá, làm giảm ảnh hưởng độc hại của muối đối với hoạt động sinh trưởng của cây

• Ảnh hưởng pha loãng: Cây hấp thu muối nhưng sẽ làm loãng nồng độ muối nhờ tăng cường tốc độ phát triển nhanh và gia tăng hàm lượng nước trong chồi Tất

cả những cơ chế này đều nhằm hạ thấp nồng độ Na+ trong các mô chức năng, do đó làm giảm tỉ lệ Na+ /K+ trong chồi (< 1) [29], [32]

Axit abxixic (ABA) được xem như một yếu tố rất quan trọng của cây trồng phản ứng với những stress gây ra do mặn, do nhiệt độ cao Do đó ABA còn được xem như là tín hiệu cảm ứng (inducible genes) trong cơ chế chống chịu mặn của cây trồng [13]

G Joshi [48], Phan Nguyên Hồng [11] dựa vào khả năng điều chỉnh muối trong cơ thể đã chia thực vật chịu mặn thành ba nhóm:

- Nhóm cây cản muối (salt - excluding) gồm các họ Đước (Rhizophoraceae)

- Nhóm cây tiết muối ra ngoài (salt - excreting): có tuyến tiết muối gồm các

loài thuộc chi Mắm (Avicennia), Ôrô (Acanthus) và Sú (Aegiceras)

- Nhóm cây tích tụ muối (salt - accumulating): tích tụ muối ở lá già sắp rụng

gồm các loài thuộc chi Bần (Sonneratina), chi Cóc (Lummitzera) và Giá (Excceraria agallocha L.)… Những loài cây chịu mặn không có tuyến tiết muối thích ứng bằng

sự pha loãng dịch tế bào, không bào có nồng độ NaCl cao, có mô nước và lớp tế bào

hạ bì phát triển Sự mọng nước ở lá cây của các loài cây chịu mặn là một đặc điểm

21thích ứng chứng tỏ không thể loại trừ muối bằng rễ mà muối vẫn tích lũy trong những mô lá Thực vật chịu mặn tích lũy muối thường lắng đọng Na+ và Cl- trong thân vỏ và trong lá già Na+ và Cl- được tích lũy với nồng độ cao ở các lá già lão hóa của cây chịu mặn, sau đó lá cây rụng đi Bằng cách này, một lượng muối tích lũy trong cây được đào thải ra khỏi mô trao đổi chất Đối với loài rụng lá ở chi Xu

(Xylocarpres), sự rụng lá hàng năm có thể là cơ chế loại muối thừa trước khi bắt

đầu mùa sinh trưởng mới và mùa ra quả [11], [48]

Bằng chứng cho sự thích ứng với môi trường mặn là sự phát triển mạnh mẽ khả năng mọng nước ở hầu hết các loài cây chịu mặn Đó cũng là điều giải nghĩa cho sự cân bằng muối Quang hợp của cây bị ức chế trong điều kiện nồng độ muối cao của môi trường sống Sống trong môi trường có độ mặn cao các loài cây chịu mặn đã hình thành một số đặc điểm thích nghi theo hướng tăng áp suất thẩm thấu để tăng cường khả năng hút nước từ đất vào cây hoặc thu nhận các muối không có giá trị dinh dưỡng vào cơ thể và tự điều chỉnh bằng cách sử dụng một phần các chất hoạt động thẩm thấu để nâng cao sức hút nội tại [13], [15]

Như vậy, cơ chế chịu mặn của thực vật rất phức tạp, nó không chỉ về thành phần sinh hóa trong tế bào, sự điều chỉnh của các gen

Như vậy đất mặn làm biến đổi các quá trình sinh lý, sinh hóa làm cho sự trao đổi chất trong cây diễn ra theo chiều hướng không thuận lợi và cuối cùng làm giảm năng suất và phẩm chất của cây trồng

1.3 Một số nghiên cứu về ảnh hưởng của mặn đến cây cà chua và một số loại cây trồng

1.3.1 Một số nghiên cứu trên thế giới

Theo nghiên cứu của V D Taffouo, A.H Nouck, S.D Dibong and A Amougou (2010), hàm lượng diệp lục trong lá cà chua sau 6 tuần gây mặn giảm dần khi tăng dần độ mặn, hàm lượng diệp lục của các giống giảm xuống ở mức thấp nhất so với đối chứng ở độ mặn 200mM NaCl [63]

Theo He ZhongQun và cộng sự (2010) khi nghiên cứu trên đối tượng cây cà chua nhiễm nấm và không nhiễm nấm trồng trong môi trường mặn cũng có kết

22luận: hàm lượng prolin trong lá giảm ở mẫu nhiễm nấm và tăng cao ở mẫu không nhiễm nấm (tăng trên 200μg/g lá tươi) ở nồng độ NaCl 1% giai đoạn 10 ngày gây mặn [46]

Theo nghiên cứu của Alessandra Padiglia và cộng sự, hoạt tính của enzim catalaza trong lá kê và lá cà chua tăng lên rõ rệt trong điều kiện mặn Ở cây kê hoạt tính enzim này tăng lên mạnh trong mặn sunfat, còn cà chua tăng lên trong mặn clo Theo mức độ thích nghi của cây đối với mặn, hoạt tính catalaza ở trong lá giảm rõ rệt Sự tăng hoạt tính enzim catalaza, peroxydaza trong lá của cây thích nghi với điều kiện mặn gắn liền với sự giảm hàm lượng muối trong các mô và tạo điều kiện

thuận lợi cho sự tác động của chúng với môi trường bên trong [26]

Reda E.A Moghaieb, Akiko Nakamura, Hirofumi Saneoka and Kounosuke Fuijta (2011), tiến hành nghiên cứu trên 5 dòng cà chua khác nhau

ở nồng độ muối 0mM, 100mM, 200mM và 300mM thấy rằng: khối lượng khô của cây giảm dần khi tăng nồng độ muối Ở nồng độ muối cao 300mM, khối lượng khô của dòng SWT giảm xuống thấp nhất [60]

Tác giả Kulkarni và cộng sự [54] trong nghiên cứu của mình đã chỉ ra rằng

có sự suy giảm về tỉ lệ nảy mầm, chiều dài rễ mầm và thân mầm, khối lượng tươi và khối lượng khô của rễ mầm và thân mầm khi cây cà chua được thực nghiệm trên môi trường NaCl

Cũng trên đối tượng cây ngô giai đoạn nảy mầm và cây con trồng trong điều kiện chứa NaCl, tác giả Farsiani và cộng sự cũng thông báo kết quả tương tự [38]

Năm 1991, Davis và cộng sự nghiên cứu ảnh hưởng của kiểu gen, tuổi vật mẫu và chủng vi khuẩn đến hiệu quả chuyển gen vào 3 giống cà chua Ohio7880,

Roma và UCD82b thông qua A.tumefaciens Các tác giả này cho biết 2 giống cà

chua Ohio7870 và Roma cho hiệu quả biến nạp tốt hơn giống UCD82B; mẫu lá già

và chủng vi khuẩn A281 làm nguồn chuyển gen tốt hơn lá non [34]

Trên đối tượng cây đậu xanh, tác giả Al - Rawi IMT và cộng sự [27] khi nghiên cứu về phản ứng nảy mầm của đậu xanh giai đoạn nảy mầm cũng kết luận các chỉ tiêu tỉ lệ nảy mầm, chiều dài thân mầm, khối lượng tươi và khối lượng khô của

23cây đều bị ảnh hưởng khi áp suất thẩm thấu của môi trường nuôi cấy tăng lên

Theo Halit (2009), áp suất thẩm thấu gây ra bởi NaCl có ảnh hưởng tới tỉ lệ nảy mầm, chiều dài rễ mầm, thân mầm, khối lượng tươi của rễ mầm và thân mầm, ít ảnh hưởng tới khối lượng khô của rễ mầm và thân mầm, cùng với sự tăng lên của áp suất thẩm thấu thì làm tích lũy thêm hàm lượng đường tan, tăng hoạt độ của enzim

- amilaza [45] Một số tác giả khác đã nghiên cứu về ảnh hưởng của các nồng độ muối NaCl khác nhau đến các đặc điểm hình thái và sinh lí ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau của cây đậu xanh thấy chiều cao của cây, chiều dài của rễ, hàm lượng diệp lục a và b, cường độ quang hợp, khối lượng tươi và khối lượng khô của cây giảm khi nồng độ muối tăng

Cũng bằng cách sử dụng NaCl để tạo áp suất thẩm thấu của môi trường trồng cây keo giậu, tác giả Anthraper và cộng sự (2003) đã cho rằng áp suất thẩm thấu của môi trường làm giảm khối lượng khô của mô, làm giảm nitơ tổng số trong

lá, rễ Tuy nhiên những ngày đầu, áp suất thẩm thấu không ảnh hưởng tới hoạt động của enzim nitrogenaza [30]

1.3.2 Một số nghiên cứu ở Việt Nam

Tác giả Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang (2003) nghiên cứu khả năng chịu mặn của một số giống lúa tại Đồng bằng sông Cửu Long tiến hành tạo môi trường mặn bằng cách hòa tan NaCl trong nước cất xử lý mặn trong 3 tuần, sau đó theo dõi các chỉ tiêu và thấy rằng: khối lượng khô của rễ mầm và thân mầm đều chịu ảnh hưởng của mặn [4]

Nguyễn Tường Vân, Lê Trần Bình, Lê Thị Muội (1998) tiến hành đánh giá khả năng chịu mặn muối NaCl của các giống lúa CR203, Lốc, C8, Co ở mức độ mô sẹo, sau khi chuyển vào môi trường bổ sung NaCl 1% và 2% Sau 12 tuần theo dõi cho thấy khả năng chịu muối của giống Co cao nhất và giống CR203 có khả năng chịu muối thấp nhất [3]

Điêu Thị Mai Hoa và Trần Thị Thanh Huyền (2007), sự biến đổi hàm lượng amino axit prolin ở rễ và lá cây đậu xanh có những biến đổi rõ rệt dưới tác động của stress muối NaCl Thời gian 30 ngày tuổi, các giống đậu xanh có hàm lượng prolin trong

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là 4 giống cà chua năng suất cao: XH5, MV1, Savior, HT144

* Giống cà chua XH5

- Nguồn gốc: Là giống cà chua do Viện Nghiên cứu Rau Quả tiến hành chọn lọc từ dòng cà chua CLN1621J của Trung tâm nghiên cứu và phát triển rau châu Á (AVRDC) là giống cà chua chịu nóng Xuân hè 5 (XH), được công nhận Quốc gia năm 2006 Đây là giống được cơ quan cung cấp giống khuyến cáo là mẫn cảm với điều kiện mặn, được chọn làm đối chứng âm

- Đặc điểm: Giống cà chua XH5 là giống thuần, sinh trưởng hữu hạn Quả hình tròn cao, màu đỏ đẹp, khối lượng trung bình quả 57 - 62g

* Giống cà chua MV1

- Nguồn gốc: Là giống có nguồn gốc từ cộng hoà Mônđôva do Nguyễn Hồng Minh và cộng sự Trường Đại học Nông nghiệp I chọn lọc

- Đặc điểm: Cây cao trung bình 65cm, thuộc loại hình sinh trưởng hữu hạn

Lá có màu xanh sáng, ra hoa tập trung Khi chưa chín vai quả xanh, quả chín có màu đỏ, quả rắn chắc, ăn thơm, ngon Năng suất chính vụ có thể đạt từ 52 - 60 tấn/ha

MV1 là giống chịu nhiệt, ẩm, chống chịu tốt với bệnh virut Thời gian trồng đến khi thu hoạch khoảng từ 50 - 63 ngày, thời gian sinh trưởng khoảng 90 - 100 ngày

* Giống cà chua Savior

- Nguồn gốc: Giống cà chua Savior do Công ty TNHH XNK Syngenta nhập khẩu và phân phối

- Đặc điểm: Đây là giống cà chua chịu nhiệt tốt, có tính kháng cao với bệnh vàng xoắn lá, bệnh sương mai, bệnh đốm lá, có khả năng sinh trưởng tốt, phát triển khoẻ Giống có quả to (60 - 90 g/ quả), nhiều bột, đặc ruột, ít hạt, năng suất đạt 31,3 tấn/ha Giống cho hiệu quả kinh tế cao, thích hợp cho ăn tươi và chế biến công

nghiệp dưới dạng cà chua đóng hộp nguyên quả, cà chua bóc vỏ đóng lọ, cà chua cô đặc suất khẩu

* Giống cà chua HT144

- Nguồn gốc: Giống cà chua lai quả nhỏ HT 144 do Trung tâm Nghiên cứu

và Phát triển giống rau chất lượng cao - Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội tạo ra bằng phương pháp tạo giống ưu thế lai, được chọn làm đối chứng dương

- Đặc điểm: HT144 có chiều cao cây trung bình, các đốt ngắn (mau đốt), nhiều hoa, chín sớm, sai quả, chu kỳ sinh trưởng hợp lý với điều kiện canh tác ở miền Bắc Việt Nam HT144 có khả năng chịu nhiệt độ cao, chịu điều kiện ánh sáng

ít và đất thấp độ ẩm cao; chịu bệnh chết héo do vi khuẩn HT 144 cho năng suất cao (45 - 55 tấn/ha), quả chắc, vận chuyển và bảo quản tốt, rất phù hợp cho công nghệ đóng hộp nguyên quả HT 144 có hàm lượng đường cao, khẩu vị ngọt, hương vị thơm đậm nét - chất lượng ăn tươi cao

2.2 Thời gian và địa điểm nghiên cứu

* Thời gian

- Thời gian nghiên cứu: 10/2014 - 6/2015

* Địa điểm nghiên cứu

- Phòng thực hành bộ môn Sinh lý thực vật

- Vườn thực nghiệm khoa Sinh - KTNN, trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Bố trí thí nghiệm trồng cà chua trong dung dịch

* Tiến hành gieo hạt

- Làm đất nhỏ, tơi xốp, sạch cỏ dại

- Chọn hạt giống khỏe, đều đặn, tỉ lệ nảy mầm trên 85%, lấy hạt trong cùng một năm và cùng một nơi nhân ra Ngâm hạt trong nước ấm ở 40 - 50oC khoảng 90 phút để kích thích hạt nảy mầm, sau đó nhúng hạt vào dung dịch KMnO4 1% trong

5 phút để khử trùng Sau khi gieo hạt đều trên mặt đất, rải một lớp rơm mỏng lên trên và tưới nước để có đủ độ ẩm Chăm sóc cây đến giai đoạn cây con được 4 lá

thật thì chuyển vào rọ nhựa chứa giá thể GT5 với độ sâu khoảng 1cm (GT5 do

Trung tâm nghiên cứu phân bón và dinh dưỡng cây trồng sản xuất đã được đưa vào

Hình 2.1 Giá thể GT5

Hình 2.2 Rọ nhựa

Hình 2.3 Cây con được chuyển vào rọ nhựa chứa giá thể GT5

Hình 2.4 Cây cà chua được trồng theo phương pháp thuỷ canh

sử dụng dung dịch thuỷ canh TC - Mobi

Thí nghiệm trồng cà chua dựa theo phương pháp thủy canh cải tiến của Trung tâm nghiên cứu và phát triển rau Châu Á [19]

- Thí nghiệm gây mặn bao gồm 5 công thức:

- Dung dịch thuỷ canh TC - Mobi trong 1lít nước cần 1g TC - Mobi gồm: N -

P2O5 - K2O theo tỉ lệ 15 - 4 - 18%; Vi lượng: 250ppm B, 250ppm Mn, 28ppm Zn,

12ppm Cu, 7ppm Mo, 120ppm Fe.( Sản phẩm phân thuỷ canh TC-MOBI được

chuyển giao từ Trung tâm Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Sinh học Nhiệt đới)

- Mỗi công thức thí nghiệm lặp lại 4 lần, bố trí ngẫu nhiên hoàn toàn

- Cho dung dịch vào thùng xốp được lót nilon đen vào đáy hộp, nắp thùng xốp được khoan 6 lỗ có kích thước phù hợp với rọ nhựa Sau khi gieo hạt được 20 ngày, hạt nảy mầm và xuất hiện cây con được 4 lá thì đặt rọ vào các lỗ khoan trong nắp hộp

- Trong thời gian thí nghiệm theo dõi thường xuyên mực nước trong hộp, nếu lượng dung dịch tụt xuống 5cm so với mép hộp thì bổ sung thêm dung dịch mới

- Quan sát và thu mẫu lá đem phân tích các chỉ tiêu sinh lý, hóa sinh sau 5 ngày, 10 ngày, 15 ngày xử lý mặn

Hình 2.5 Thí nghiệm trồng cà chua trong dung dịch thủy canh

2.3.2 Phương pháp xác định các chỉ tiêu sinh lý, hóa sinh của cây cà chua trồng trong điều kiện mặn

2.3.2.1 Xác định hàm lượng nước liên kết trong lá cây cà chua

Xác định hàm lượng nước liên kết trong lá bằng cách ngâm lá trong dung dịch saccarozo [23] như sau:

Lấy mẫu: Mẫu lá được lấy ở cùng vị trí, những cây có cùng độ tuổi Mỗi công

thức lấy 4 mẫu ngẫu nhiên, số mẫu bằng số lần lặp lại của thí nghiệm

Thùng xốp chứa dung dịch thuỷ canh TC - mobi

Lỗ khoan chứa

rọ nhựa Cây cà chua

Tiến hành:

Cắt lá ngài vườn vào sáng sớm cho vào túi nilon đưa nhanh vào phòng thí nghiệm cân được khối lượng tươi ban đầu là A1 Ngâm lá trong dung dịch saccarozơ 70% trong 6 giờ ở nhiệt độ phòng, thấm khô lá, đem cân lại được khối lượng là A2 Sau đó đem sấy khô ở nhiệt độ 105°C trong 3 giờ để xác định khối lượng khô của

lá Sự chênh lệch giữa khối lượng tươi và khối lượng khô cho biết lượng nước tổng

số của lá X(g)

Công thức tính hàm lượng nước tự do:

Z = A1 - A2Trong đó:

Z - Hàm lượng nước tự do (g); A1 - Khối lượng lá tươi ban đầu (g);

A2 - Khối lượng lá sau khi ngâm trong dung dịch saccarozơ 70% (g)

Công thức tính lượng nước liên kết:

Y = X - Z Trong đó:

Y - Hàm lượng nước liên kết (g); X - Hàm lượng nước tổng số (g)

2.3.2.2 Xác định hàm lượng diệp lục tổng số trong lá cây cà chua

Xác định hàm lượng diệp lục tổng số bằng phương pháp quang phổ tính theo phương trình của Wettstein (1957) [23]

Phương pháp tiến hành :

Nguyên lý: Dùng dung môi phân cực mạnh (axeton 100%) để rút toàn bộ

diệp lục vào dung dịch So màu trên máy quang phổ để xác định được mật độ quang học, từ đó tính được diệp lục a, b và a + b

Lấy mẫu: Mẫu lá được lấy ở cùng vị trí cùng số lá, các cây có cùng độ

tuổi (lấy lá thứ 4 tính từ lá mầm đến ngọn), mỗi công thức lấy 4 mẫu ngẫu nhiên, số mẫu bằng số lần lặp lại của thí nghiệm

Phương pháp tiến hành:

Cân 40 mg lá tươi cho vào cối sứ nghiền nhỏ, thêm 1ml axeton 100% và tiếp

31tục nghiền đến khi tạo thành khối đồng thể

Chuyển dịch nghiền sang phễu lọc thủy tinh xốp gắn với bình Bunsen Nối bình với máy hút chân không để chiết lấy dịch lọc Bổ sung thêm 2ml dung dịch axeton 100% để tráng phễu và tiếp tục chiết cho đến khi giọt axeton 100% nhỏ xuống không còn màu xanh Chuyển dung dịch diệp lục vào bình định mức có dung tích 10ml sau đó dùng axeton định mức đến vạch Tiếp đó chuyển sang ống nghiệm

để thực hiện so màu trên máy quang phổ

So màu trên máy quang phổ ở bước sóng 662nm và 644nm

Nồng độ diệp lục được tính theo công thức Wettstein như sau:

Ca = 9,784 × E662 - 0,990 × E644

Cb = 21,426 × E644 - 4,650 × E662

Ca+b = 5,134 × E662 + 20,436 × E644 Hàm lượng diệp lục trong 1g lá tươi được tính theo công thức:

A =

1000

P

V C

(mg/g lá tươi) Trong đó :

E662 và E644 - Kết quả so màu diệp lục (OD) ở bước sóng 662 nm và 644 nm;

A - Hàm lượng diệp lục trong 1g lá tươi;

C - Nồng độ diệp lục trong dịch chiết (mg/l);

V - Thể tích dịch chiết sắc tố (10 ml);

P - Khối lượng mẫu (g);

1000 - Hệ số quy đổi 1 lít = 1000ml

2.3.2.3 Xác định hàm lượng diệp lục liên kết trong lá cây cà chua

Xác định hàm lượng diệp lục liên kết bằng phương pháp quang phổ tính theo phương trình của Wettstein (1957) [23]

Nguyên lý: Dùng dung môi phân cực mạnh (axeton 100%) để rút toàn bộ

diệp lục vào dung dịch So màu trên máy quang phổ để xác định được mật độ quang học, từ đó tính được diệp lục a, b và a + b