Ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu đến một số chỉ tiêu sinh lý, hoá sinh giai đoạn nảy mầm ở hạt đậu tương(Glycine max

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI NGUYỄN THỊ LAN PHƢỢNG ẢNH HƢỞNG CỦA ÁP SUẤT THẨM THẤU ĐẾN MỘT SỐ CHỈ TIÊU SINH LÝ, HOÁ SINH GIAI ĐOẠN NẢY MẦM Ở HẠT ĐẬU TƢƠNG (Glycine mahx) Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số: 60 42 30 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS TS NGUYỄN VĂN MÃ Học viên thực hiện: NGUYỄN THỊ LAN PHƢỢNG HÀ NỘI, 2010 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Cây Đậu tƣơng (Glycine max (L) Merrill) hay gọi đậu nành, công nghiệp ngắn ngày có giá trị mặt kinh tế hàm lƣợng dinh dƣỡng cao Trong hạt đậu chứa: 40% protein, 12-25% lipid, 10-15% glucid, chất khoáng Ca, Fe, Mg, P, K, Na, S, vitamin A, B1, B2, D, E, F enzym, sáp, nhựa, cellulose , Trong đậu tƣơng có nhiều loại axit amin isoleucin, leucin, lysin, metionin, phenylalanin, tryptophan, valin Ngoài ra, đậu tƣơng đƣợc coi nguồn cung cấp protein hoàn chỉnh chứa lƣợng đáng kể amino axit không thay cần thiết cho thể ngƣời động vật Một đặc tính khác đậu tƣơng có vi khuẩn nốt sần rễ, tạo khả cố định nitơ không khí, trồng đậu tƣơng có tác dụng cải tạo đất bảo vệ môi trƣờng Ở Việt Nam, đậu tƣơng trồng quan trọng có mặt tƣơng đối sớm, sản phẩm từ đậu tƣơng đƣợc sử dụng phổ biến bữa ăn hàng ngày nhƣ: đậu phụ, sữa đậu nành, dầu ăn, nƣớc tƣơng, bột đậu Ngoài đậu tƣơng đƣợc dùng nhƣ số thuốc cổ truyền ngừa ung thƣ, giảm sỏi thận 8] Không đậu tƣơng đƣợc sử dụng cho ngƣời mà đƣợc sử dụng làm thức ăn cung cấp protein thực vật cho động vật nhƣ: khô dầu đậu tƣơng, bột đậu tƣơng Đậu tƣơng loại trồng quan trọng số nƣớc giới nhƣ Mỹ, Braxin, Achentina, Trung Quốc, Ấn Độ, Paragoay, Canađa, Inđônêsia nƣớc khác Sản lƣợng đậu tƣơng tăng theo năm Theo dự báo Bộ Nông nghiệp Mỹ, tổng xuất đậu tƣơng giới năm 2010 dự báo đạt 88,24 triệu tấn, tăng so với 86,35 triệu năm 2009 Vì tổng sản lƣợng dầu đậu tƣơng giới dự báo đạt 39,97 triệu năm 2010, tăng so với 37,98 triệu năm 2009 Tổng xuất dầu đậu tƣơng giới dự báo đạt 9,06 triệu so với 9,01 triệu năm 2009 Việc nâng cao suất đậu tƣơng mang lại nhiều lợi ích Tuy nhiên vấn đề hạn chế suất đậu tƣơng Việt Nam điều kiện khí hậu, đặc biệt hạn hán Nƣớc ta có địa hình đa dạng, diễn biến khí hậu phức tạp, lƣợng mƣa phân bố không vùng thời kỳ năm nên hạn hán xảy vùng nào, mùa nào, gặp điều kiện thiếu nƣớc suất giảm đáng kể , 10 , 14 Các nghiên cứu tìm hiểu chất khả chịu hạn trồng nói chung đậu tƣơng nói riêng ngày đƣợc mở rộng Với tiến khoa học kĩ thuật đại, nhà khoa học có điều kiện sâu tìm hiểu chế sinh lý liên quan đến tính chịu hạn thực vật nhƣ: ảnh hƣởng thiếu nƣớc đến phát triển hạt [44], [50], đến trình hô hấp [45] quang hợp [46], [48] Một số chế hóa sinh sinh học phân tử đƣợc nghiên cứu nhằm: xác định vị trí gen liên quan đến điều chỉnh áp suất thẩm thấu [17], gen tổng hợp số chất hình thành tích lũy nhiều hạn hán: prolin [3], [12], nhóm amin bậc 4, số đƣờng [27], [33], [37], [51] Trên giới có số nhà khoa học nghiên cứu nhƣ: James A.Bunce [42], Miquel Ribas Carbo [46], Sheila A.Blackman [52], tìm hiểu ảnh hƣởng thiếu nƣớc đến quang hợp, hô hấp, sinh trƣởng đạt đƣợc kết định Ở Việt Nam, số tác giả nghiên cứu đánh giá khả chịu hạn xử lý phân vi lƣợng, khả quang hợp, chất lƣợng hạt gây hạn, nâng cao khả chịu hạn đậu tƣơng: Ngô Đức Dƣơng [6], Điêu Thị Mai Hoa [11], Nguyễn Huy Hoàng [13], [16], Trần Thị Phƣơng Liên [17], Nguyễn Văn Mã [19], [20], [22], [23] Đối với thực vật, để tồn đƣợc với điều kiện bất lợi môi trƣờng phải có chế thích nghi Một phản ứng thích nghi việc tăng hàm lƣợng số chất điều hoà áp suất thẩm thấu Vì việc nghiên cứu áp suất thẩm thấu ảnh hƣởng áp suất thẩm thấu lên thực vật nói chung, đậu tƣơng nói riêng việc quan trọng, xuất phát từ vấn đề tiến hành nghiên cứu đề tài “Ảnh hưởng áp suất thẩm thấu đến số tiêu sinh lý, hoá sinh giai đoạn nảy mầm hạt đậu tương (Glycine max)” Mục đích nghiên cứu Xác định số tiêu điều kiện áp suất thẩm thấu (ASTT) khác nhau: khả nảy mầm, sinh trƣởng thân mầm, rễ mầm, khối lƣợng tƣơi, khối lƣợng khô, hàm lƣợng prolin, hoạt độ số enzym mầm đậu tƣơng Nhiệm vụ nghiên cứu - Xác định số tiêu sinh lý nhƣ: tỷ lệ nảy mầm, sinh trƣởng thân mầm, rễ mầm, khối lƣợng tƣơi, khối lƣợng khô mầm đậu tƣơng điều kiện ASTT khác - Xác định hàm lƣợng prolin mầm đậu tƣơng điều kiện ASTT khác - Xác định hoạt độ enzym proteaza, lipaza -amylaza mầm đậu tƣơng điều kiện ASTT khác Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng: Giống đậu tƣơng DT96, AK02 Phạm vi nghiên cứu: số tiêu sinh lý (tỉ lệ nảy mầm, chiều dài thân mầm, rễ mầm, khối lƣợng tƣơi, khối lƣợng khô mầm), hàm lƣợng prolin, hoạt độ enzym proteaza, lipaza -amylaza mầm đậu tƣơng Ý nghĩa lý luận thực tiễn Bổ sung nguồn tài liệu cho việc nghiên cứu số tiêu sinh lý, hoá sinh mầm đậu tƣơng điều kiện ASTT khác mối quan hệ chúng với khả chịu hạn Xác định đƣợc giống chịu đƣợc điều kiện ASTT cao phục vụ cho việc gieo trồng vùng ngập mặn vùng hạn CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu chung đậu tƣơng 1.1.1 Nguồn gốc đậu tương Cây đậu tƣơng thuộc họ Đậu (Fabaceae), Fabales trồng cổ nhân loại Năm 1948, Ricker Morse khẳng định tên thực vật đậu tƣơng Glycine max (L.) Merrill Chi phụ Soja có hai loài Glycine max (L.) Merrill Glycine soja Sieb et Zucc Glycine max (L.) Merrill trồng hàng năm, không phát thấy loài hoang dại Nó có nguồn gốc từ vùng Mãn Châu (Trung Quốc) Xuất phát từ loài đậu nành dại thân mảnh, dạng dây leo, phân nhánh, dạng bụi, xẻ chét lông chim, phiến hình ô van, chùm hoa có cuống ngắn, hoa tím trắng, thẳng cong, thƣờng có nhiều lông Mỗi thƣờng có ba hạt hình tròn cầu Vỏ hạt có màu sắc biến đổi từ vàng sáng đến nâu, đen, xanh Khối lƣợng hạt dao động từ 10g đến 20g [1], [4], [10] Từ Trung Quốc, đậu nành đƣợc nhân rộng khắp giới Theo nhà nghiên cứu Nhật Bản vào khoảng 200 năm trƣớc công nguyên, đậu nành đƣợc đƣa vào Triều Tiên sau phát triển sang Nhật Giữa kỷ 17, đậu nành đƣợc nhà thực vật học ngƣời Đức Engelbert Caempfer đƣa Châu Âu đến năm 1954, đậu nành đƣợc du nhập vào Hoa Kỳ [28] Những nghiên cứu nguồn gốc đậu tƣơng chứng tỏ bắt nguồn từ Trung Quốc, kết nghiên cứu tế bào học, hình thái học, protein hạt ADN ty thể chứng tỏ G soj2a tổ tiên hoang dại đậu tƣơng trồng [4] 1.1.2 Tình hình gieo trồng đậu tương Cây đậu tƣơng có ý nghĩa mặt kinh tế môi trƣờng Nó có tác dụng cải tạo đất Trên giới, diện tích đậu tƣơng ngày đƣợc mở rộng, suất ngày tăng Đậu tƣơng có mặt khắp châu lục, tập trung nhiều châu Mỹ, tiếp đến châu Á số nơi khác giới Ở Việt Nam, đậu tƣơng đƣợc trồng tƣơng đối sớm nhƣng tập quán canh tác nên đậu tƣơng chƣa phát triển diện tích suất So với bình quân chung giới, suất đậu tƣơng Việt Nam đạt 57% Cả nƣớc hình thành vùng sản xuất đậu tƣơng: vùng Đông Nam Bộ có diện tích lớn chiếm 26,2% diện tích đậu tƣơng nƣớc, miền núi Bắc Bộ 24,7%; Đồng sông Hồng 17,5%; Đồng sông Cửu Long 12,4%; lại vùng đồng ven biển miền Trung Tây Nguyên chiếm 33,4% Về sản lƣợng: vùng Đồng sông Hồng, Đông Nam Bộ, Đồng sông Cửu Long chiếm 63% sản lƣợng đậu tƣơng nƣớc Đặc biệt vùng Đồng sông Cửu Long với 12,4% diện tích nhƣng lại chiếm 20,9% sản lƣợng đậu tƣơng nƣớc, suất bình quân đạt 16 tạ/ha [4] 1.2 Các giai đoạn sinh trƣởng phát triển đậu tƣơng 1.2.1 Giai đoạn nảy mầm Sau trồng, hạt đậu tƣơng ngấm nƣớc nhanh, trừ vài giống đặc biệt loại hoang dại, khả ngấm nƣớc chậm Trong điều kiện thuận lợi rễ xuất sau trồng từ đến ngày Rễ gọi rễ phát triển nhanh xuống phía dƣới đến ngày thứ 4, ngày thứ rễ phụ bắt đầu xuất Sau 3-4 ngày mầm xuất đẩy lên khỏi mặt đất sinh trƣởng mạnh phần trụ mầm dƣới Lúc đầu mầm có màu vàng nhạt, sau có màu xanh, sau chuyển sang vàng rụng xuống [1], , [15] Thực chất trình nảy mầm chuỗi biến đổi sinh lý, sinh hoá mạnh mẽ diễn hạt, chuẩn bị cho hình thành non Đậu tƣơng thuộc hai mầm nên nảy mầm gồm pha nhƣ nảy mầm hai mầm, là: + Pha trƣơng hạt: Tính từ bắt đầu nảy mầm, hạt hút nƣớc mạnh làm trƣơng hạt + Pha hình thành hoạt hoá enzym: Hạt có lƣợng enzym định nhƣng chủ yếu dạng liên kết, hạt hút nƣớc enzym đƣợc giải phóng dạng tự bắt đầu hoạt động mạnh + Pha tích luỹ chất dinh dƣỡng: Ngay phút ngâm nƣớc, độ hấp thụ oxi hạt tăng lên, đặc biệt chu trình hexozomonophotphat tăng lên nhiều lần, lƣợng ATP tích luỹ nhiều + Pha động viên chất dự trữ xây dựng chất hữu đặc trƣng cho thể giai đoạn nảy mầm: chất dinh dƣỡng hạt chủ yếu thuộc nhóm chất hữu là: gluxit, protein, lipit Trong trình nảy mầm enzym -amilaza tác động vào liên kết 1,4- glucozit phân giải tinh bột thành đextrin tham gia vào trình hô hấp dạng saccarôzơ tích luỹ tế bào trụ phôi Protein đƣợc phân giải enzym proteaza thành axit amin amít Phần lớn axit amin tạo thành đƣợc vận chuyển vào trụ phôi để tổng hợp phân tử protein đặc trƣng cho thể Enzym lipaza phân giải lipit thành axit béo glixerol Ngoài lipit đƣợc tái chuyển hoá thành gluxit cung cấp lƣợng cho hạt nảy mầm Sự nảy mầm bắt đầu hấp thụ nƣớc, nhờ chế hút trƣơng hạt làm hạt trƣơng lên Sau kết thúc ngủ nghỉ, hạt bắt đầu tăng tính thuỷ hoá keo nguyên sinh chất, giảm tính ƣa mỡ độ nhớt keo, dẫn đến biến đổi sâu sắc đột ngột trình trao đổi chất hạt liên quan đến nảy mầm Đặc trƣng tăng mạnh mẽ hoạt tính enzym thuỷ phân, polisaccarit, protein chất phức tạp khác thành chất đơn giản dẫn đến thay đổi hoạt động thẩm thấu Các sản phẩm thuỷ phân dùng làm nguyên liệu cho trình hô hấp tăng lên mạnh mẽ phôi hạt, vừa làm tăng ASTT hạt, giúp cho trình hút nƣớc vào hạt nhanh chóng 1.2.2 Giai đoạn Sau gieo 5-7 ngày, thân rễ vƣơn dài đƣa hai mầm lên khỏi mặt đất, hai mầm mở ra, thân mầm phát triển thành thân Lúc này, sống chủ yếu nhờ vào thức ăn dự trữ mầm Khi rễ phát triển hút chất dinh dƣỡng từ đất nuôi lúc mầm chuyển thành màu vàng, rụng xuống đất (sau gieo 15-20 ngày) [15] Nhu cầu nƣớc giai đoạn lớn Để đảm bảo hạt nảy mầm, hàm lƣợng nƣớc hạt phải đạt 50% so với khối lƣợng hạt [4], [15] Thiếu nƣớc thời kỳ làm giảm trình tăng trƣởng, nhƣng ảnh hƣởng nghiêm trọng đến suất hạn không cản trở khép tán hoàn toàn [10] 1.2.3 Giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng Thân phát triển nhanh từ mọc đến hoa Có hai loại đặc tính đậu tƣơng sinh trƣởng thân hoa Đối với đặc tính sinh trƣởng vô hạn, tiếp tục sinh trƣởng sinh dƣỡng hầu nhƣ suốt vụ trồng Đặc tính sinh trƣởng hữu hạn, ngừng sinh trƣởng hoa Ở giai đoạn này, rễ phát triển nhanh chiều rộng chiều sâu Nốt sần hình thành nhiều bắt đầu hoạt động cố định đạm, cung cấp dinh dƣỡng cho [4 , [28] Sự sinh trƣởng, phát triển kết trình trao đổi chất nhƣ quang hợp, hô hấp, vận chuyển chất đồng hoá… Tất trình bị kìm hãm thiếu nƣớc Vì vậy, giai đoạn nhu cầu nƣớc cho sinh trƣởng, phát triển tăng so với giai đoạn 1.2.4 Giai đoạn sinh trưởng sinh thực * Giai đoạn hoa Thời gian hoa đến hoa cuối kéo dài từ đến tuần, tùy thuộc vào giống chín sớm hay chín muộn Ở giống sinh trƣởng hữu hạn, có chùm hoa nách lá, hình thành phân bố dọc theo thân, phía có phần nhiều Cây đậu tƣơng nhiều hoa nhƣng tỷ lệ hoa không đậu chiếm khoảng 20 - 80% [6], [10], [15] Hoa rụng nhiều nguyên nhân nhƣng chủ yếu ảnh hƣởng bất lợi từ môi trƣờng, đặc biệt hạn hán Các nghiên cứu nhu cầu nƣớc đậu tƣơng cho thấy cần nhiều nƣớc giai đoạn Thiếu nƣớc dẫn đến giảm số chùm hoa, rụng hoa giảm số [37] * Giai đoạn hình thành hạt Quả hình thành phạm vi - ngày sau hoa nở Trong điều kiện bình thƣờng, phát triển đầy đủ sau khoảng 20 ngày, chất dinh dƣỡng đƣợc vận chuyển vào hạt, mẩy dần [15] Nhu cầu nƣớc giai đoạn tăng cao, thiếu nƣớc làm rụng quả, giảm kích thƣớc hạt, ảnh hƣởng nghiêm trọng đến suất phẩm chất hạt [37] * Giai đoạn chín Hạt phình to, kín khoang hạt, mẩy đều, ngừng sinh trƣởng, độ ẩm hạt giảm dần 13 - 15% Lá đậu chuyển sang mầu vàng rụng xuống đất [13] Nhu cầu nƣớc đậu tƣơng giai đoạn giảm so với giai đoạn trƣớc Khi chín, để trì chất dinh dƣỡng, tránh bị nhiễm bệnh nẩy mầm sớm cần phải điều chỉnh độ ẩm đất giảm dần Tính mẫn cảm đậu tƣơng thiếu hụt nƣớc giai đoạn sinh trƣởng khác Giá trị tính mẫn cảm giai đoạn đƣợc cho phần suất bị giảm thiếu nƣớc nghiêm trọng giai đoạn Kết cho thấy giá trị mẫn cảm đậu tƣơng giai đoạn sinh dƣỡng 0,12; thời kì hoa 0,24; cuối hoa hình thành 0,35 giai đoạn chín 0,13 [4] Sử dụng giá trị để có kế hoạch tƣới tiêu hợp lý cho giai đoạn sinh trƣởng đậu tƣơng Theo cần tƣới nƣớc suy kiệt nƣớc đất đạt tới 80% giai đoạn sinh trƣởng sinh dƣỡng, 45% giai đoạn hoa, 30% giai đoạn cuối hoa, làm 80% giai đoạn chín Nhƣ vậy, không nên để thiếu nƣớc giai đoạn hoa, tạo mà tƣới nƣớc cần thiết giai đoạn 1.3 Ảnh hƣởng áp suất thẩm thấu đến khả nảy mầm hạt ASTT lực gây chuyển dịch dung môi vào tế bào qua màng sinh chất Nó không phụ thuộc vào chất chất tan, mà phụ thuộc vào nồng độ phân tử chất tan, nhiệt độ, phân li dung dịch ASTT bao gồm ASTT bên (ASTT thấu nội bào) bên (ASTT môi trƣờng) ASTT bên trong: Dịch tế bào có chứa hàm lƣợng lớn chất hữu sản phẩm trình trao đổi chất Các chất dịch tế bào tạo nên ASTT cao, giúp cho trình xâm nhập nƣớc vào tế bào đƣờng thẩm thấu ASTT bên chủ yếu tính mặn môi trƣờng gây nên Đất bị nhiễm mặn chứa hàm lƣợng muối cao, đặc biệt NaCl Điều hạn chế khả hút nƣớc, dẫn đến khó khăn việc hút chất dinh dƣỡng [11] Nếu sinh trƣởng môi trƣờng muối, nƣớc dễ dàng thấm qua màng bán thấm để vào tế bào chất nhờ tƣợng thẩm thấu Đất bị nhiễm mặn gây nên tác hại thực vật: Tác hại thứ nhất, gây tƣợng hạn sinh lí Hàm lƣợng muối cao đất làm cho ASTT môi trƣờng lớn Nếu ASTT nội bào không thắng áp suất môi trƣờng, bị khô héo nƣớc từ tế bào Thiếu nƣớc nhẹ làm giảm tốc độ sinh trƣởng, thiếu nƣớc trầm trọng dẫn đến biến đổi hệ keo nguyên sinh chất làm tăng trình già hoá tế bào Khi bị 56 KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu số tiêu sinh lý, prolin hoạt độ số enzym giai đoạn nảy mầm giống đậu tƣơng AK02 DT96 điều kiện ASTT khác nhau, rút số kết luận nhƣ sau: Sự sinh trƣởng mầm đậu tƣơng chịu ảnh hƣởng ASTT từ bên môi trƣờng thể qua tiêu: tỷ lệ nảy mầm, sinh trƣởng thân mầm, rễ mầm giảm dần ASTT tăng Khối lƣợng tƣơi khối lƣợng khô có xu hƣớng ngƣợc lại ASTT tăng tích luỹ chất tăng Mức sinh trƣởng mầm tƣơng đối tốt vùng ASTT thấp từ 1- atm, vùng ASTT cao 5-10 atm sinh trƣởng mầm giảm yếu 11 atm 12 atm ASTT môi trƣờng làm tăng cƣờng tổng hợp prolin mầm đậu tƣơng Mức ASTT tƣơng đối thấp từ 1-4 atm ảnh hƣởng không nhiều đến tích luỹ hàm lƣợng prolin Ở mức ASTT 5-9 atm hàm lƣợng prolin tăng tƣơng đối cao từ 10-11 atm hàm lƣợng prolin có xu giảm dần Đến ASTT 12 atm không đo đƣợc hàm lƣợng prolin Trong điều kiện ASTT tăng, hoạt độ enzym phân giải chất dự trữ hạt tăng đến mức độ định sau giảm sút tuỳ vào giống Hoạt độ enzym proteaza, lypaza cao mức atm atm, enzym - amilaza tăng cao đến atm atm giảm dần ASTT môi trƣờng tăng Giống DT96 hoạt độ enzym cao so với giống AK02 Ở điều kiện TN, ASTT từ atm đến 12 atm, giống đậu tƣơng DT96 có TLNM, sinh trƣởng mầm, hàm lƣợng prolin, hoạt độ enzym phân huỷ cao so với giống AK02 Ƣu thƣờng đƣợc thể rõ mức ASTT môi trƣờng tăng cao Chứng tỏ, giống đậu tƣơng DT96 có khả chịu đƣợc ASTT cao so với giống đậu tƣơng AK02 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tài liệu tiếng Việt [1] Phạm Văn Biên, Hà Hữu Biên, Phạm Ngọc Quý, Trần Minh Tâm, Bùi Việt Nữ (1990), Cây đậu nành, NXB Nông nghiệp [2] Phạm Thị Trân Châu (chủ biên), Nguyễn Thị Hiền, Phùng Gia Tƣờng (1997), Thực hành hoá sinh, Nxb Giáo dục, Hà Nội [3] Nguyễn Hữu Cƣờng, Nguyễn Thị Kim Anh, Đinh Thị Phòng, Lê Thị Muội, Lê Trần Bình (2003), ―Mối tƣơng quan hàm lƣợng prolin tính chống chịu lúa‖, Tạp chí Công nghệ sinh học, Số trang 85-93 [4] Ngô Thế Dân, Trần Đình Long, Trần Văn Lài, Đỗ Thị Dung, Phạm Thị Đào (1999), Cây đậu tương, NXB Nông nghiệp [5] Lê Doãn Diên, Trƣơng Văn Đến, Nguyễn Bá Trinh (1980), Nâng cao chất lượng nông sản, tập 2; Đậu tương, Nxb Nông nghiệp [6] Ngô Đức Dƣơng, Nguyễn Huy Hoàng (1995), ―Xác định khả chịu hạn giống đậu tƣơng ĐT80‖, Tạp chí Sinh học, 17(3) trang 85-87 [7] Nguyễn Hữu Đống, Bùi Thị Kim Khánh, Trƣơng Thị Bích Phƣơng (2003) ―Ảnh hƣởng manitol đến tích luỹ prolin glucose liên quan đến khả điều chỉnh thẩm thấu nuôi cấy callus cà chua”, Tạp chí Di truyền học Ứng dụng [8] Tác dụng chữa bệnh đậu nành, http:// sức khoẻ, gia đình net.VN [9] Giống đậu tƣơng AK02, http:// khuyennong.mard.gov.vn [10] Hinson K., E E Hartwig (1990), Sản xuất đậu tương vùng nhiệt đới, Nxb Đại học Giáo dục chuyên nghiệp [11] Điêu Thị Mai Hoa, Trần Thị Thanh Huyền, (2007), Sự biến đổi hàm lƣợng amino acid, prolin rễ đậu xanh dƣới tác động stress 58 muối NaCl, Những vấn đề KHSS Báo cáo khoa học hội nghị toàn quốc, NXB Khoa học kỹ thuật, tr 483-486 [12] La Việt Hồng, (2008), Ảnh hƣởng thiếu nƣớc đến hàm lƣợng prolin đậu tƣơng, Báo cáo khoa học hội nghị NCKH sinh viên trường Đại học sư phạm toàn quốc lần thứ 4, NXB Đại học Huế, tr 215 [13] Nguyễn Huy Hoàng (1992), Nghiên cứu đánh giá khả chịu hạn số giống đậu tƣơng nhập nội miền Bắc Việt Nam, Luận án Phó tiến sĩ, Hà Nội [14] Nguyễn Huy Hoàng, Trần Đình Long (1995), Đánh giá khả chịu nóng tập đoàn đậu tƣơng nhập nội miền Bắc Việt Nam, Tạp chí Sinh học, 17(3), tr 45 - 48 [15] Trần Văn Lài, Trần Nghĩa Quang Thắng, Lê Trần Tùng, Ngô Đức Dƣơng (1993), Kỹ thuật gieo trồng, lạc, đậu, vừng, NXB Nông nghiệp [16] Đoàn Kim Long (1998), ―Kết khảo nghiệm giống đậu tƣơng hai năm 1996 – 1997‖, Tạp chí Nông Nghiệp Công nghiệp thực phẩm, số 431, trang 200 – 202 [17] Trần Thị Phƣơng Liên (1999), Nghiên cứu đặc tính hóa Sinh sinh học phân tử số giống đậu tương có khả chịu nóng, chịu hạn Việt Nam, Luận án tiến sỹ Sinh học [18] Trần Thị Phƣơng Liên, Ngô Thu Huyền, Nguyễn Huy Hoàng, Nông Văn Hải, Lê Thị Muội (1999), ―Hàm lƣợng protein, lipit thành phần axit amin hạt số giống đậu tƣơng chịu hạn, chịu nóng‖, Tạp chí Sinh học, số 2, tr 17 - 20 [19] Nguyễn Văn Mã (1995), “Khả chịu hạn đậu tƣơng đƣợc xử lý phân vi lƣợng thời điểm sinh trƣởng khác nhau”, Tạp chí Sinh học, 17 (3), tr 100 - 102 59 [20] Nguyễn Văn Mã, Nguyễn Văn Đính, Nguyễn Thị Thuỳ Dƣơng, Nguyễn Thị Hồng Thắm (1999), Khả chịu hạn số giống đậu tƣơng, Thông báo Khoa học trường Đại học, tr 35 - 38 [21] Nguyễn Văn Mã, Phan Hồng Quân, (2000), Nghiên cứu số tiêu sinh lý, sinh hoá đậu tương điều kiện gây hạn, Tạp chí Sinh học, 22 (4), tr 47 – 52 [22] Nguyễn Văn Mã (2001), Khả chịu hạn đậu tƣơng đất bạc màu, Báo cáo tổng kết đề tài Khoa học Công nghệ cấp Bộ, số B96 - 41- 01 [23] Nguyễn Văn Mã, Cao Bá Cƣờng (2006), ―Quang hợp số giống lạc chịu hạn khác nhau‖, Tạp chí Sinh học, 28(4), tr 59-62 [24] Nguyễn Văn Mã, Nguyễn Thị Minh Ngọc, (2007), Những vấn đề nghiên cứu KGSS, Báo cáo hội nghị toàn quốc ―Nghiên cứu KHSS’’, tr 342 [25] Nguyễn Văn Mùi (2001), Thực hành hoá sinh, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội [26] Nguyễn Văn Mùi (2002), Xác định hoạt độ enzym, Nxb khoa học kỹ thuật [27 Đinh Thị Phòng (2001), Nghiên cứu chọn dòng chịu hạn lúa công nghệ tế bào thực vật, Luận án tiến sỹ Sinh học, Hà Nội [28] Phạm Văn Thiều (1995), Cây đậu tương, kỹ thuật trồng chế biến sản phẩm, NXB Nông nghiệp Hà Nội [39] Mai Quang Vinh, Ngô Phƣơng Thịnh ―Kết chọn tạo phát triển giống đậu tương chịu hạn chất lượng cao DT96‖, Viện di truyền nông nghiệp Việt Nam [30] V V Kuznesov, N I Sheviacova (1999), ― Prolin điều kiện stress: vai trò sinh học, chuyển hóa điều khiển‖, Tạp chí Sinh lí học thực vật, tập 46 (2), tr 321- 336 ( Bản dịch tiếng Nga) [31] Volcova A M (1984), Xác định tính chịu hạn chịu nóng tương đối mẫu giống ngũ cốc cách gieo hạt dung dịch saccarozơ xử lý nhiệt, NXB Leningrat (Bản dịch từ tiếng Nga) 60 II Tài liệu tiếng Anh [32] Bates L.S (1973) Rapid determination of free protein for water-tress studies, plant and soil 39, p 205 – 207 [33] Binzel ML, Hess FD, Bressan RA, Hasegawa PM (1988), ―Intracellular compartmentation of ions in salt adapted tobaco cells‖, Plant physiol, 86, p 607 - 614 [34] Cengiz Kaya, A Levent Tuna , Muhammad Ashraf , Hakan Altunlu (2007), ―Improved salt tolerance of melon (Cucumis melo L.) by the addition of prolin and potassium nitrate‖, Environmental and Experimental Botany 60, p 397–403 [35] Delanney A.J, Verma DPS (1993), ―Prolin biosynthesis and osmoregulation in plants‖, Plant J, 4, p 215-223 [36] D Grote, R Schmidt, W Claussen( 2006), ―Water uptake and prolin index as indicators of predisposition in tomato plants to Phytophthoranicotianae infection as influenced by abiotic stresses‖, Physiological and Molecular Plant Pathology 69, p 121–130 [37] Dominique Desclaux, Tung – Thanh Huynh, Pierre Roumet (2000), ―Indentification of Soybean plant characteristics that indicate the timing of drought stress‖, Crop sience 40, p 716- 722 [38] Eliane Cristina Gruszka Vendruscolo, Ivan Schuster, Marcos Pileggi, Carlos Alberto Scapim, Hugo Bruno Correa Molinari,Celso Jamil Marur, Luiz Gonzaga Esteves Vieira (2007), ―Stress-induced synthesis of prolin confers tolerance to water deficit in transgenic wheat‖, Journal of Plant Physiology 164, p 1367—1376 [39] Fenando E.F Cecillia B, Miriam G and Juan A.G (2000), Affect of NaCl on gerination, grow and soluble sugar content in chenopodium quinoa Willd Seeds pp.27-34 61 [40] Gabriele Knipp, Bernd Honermeier (2006), ―Effect of water stress on prolin accumulation of genetically modified potatoes (Solanum tuberosum L.) generating fructans‖, Journal of Plant Physiology 163, p 392 - 397 [41] J.A de Ronde, R.N Laurie, T Caetano, M.M Greyling, I Kerepesi (2004), ―Comparative study between transgenic and non-transgenic soybean lines proved transgenic lines to be more drought tolerant‖, Ephytica, Volume 138, Number 2, p 123-132 [42] James A Bunce (2006), ―Leaf elongation in relation to leaf water potential in sobean‖, Journal of experimental Botany 28 (1) p 156- 161 [43] Kishor P.B.K, Hong Z, Miao G, Hu C, verma D P.S (1995), ―Over expression of pyrrolin-5- cacboxylate- synthelase increase prolin production and confers osmotolerance intransgenic plants‖, Plant physiol, 108, p 138 1394 [44] Ketchum REB, Warren RC, Klima LJ, Lopez-Gutierrez F, Nabors MW (1991), ―The mechanism and regulation of prolin accumulation in suspension cultures of the halophytic grass Distichlis spicata L J‖, Plant physiol, 137, p 368 - 374 [45] M.R.B Siddique, A Hammid, M.S Islam (1999), ―Drought stress effects on Photosynthetic rate and leaf gas exchange of Wheat‖, Botanical Buletin of Academia Sinca 40, p 141- 473 [46] 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, p 975 – 985 [47] Miquel Rabas –Carbo, Nicolas L, Taylor, Larry Giles , Silvia Busquets, Patrick M, Finngan, David A (2005), “Effects of Water Stress on Respiration in soybean leaves‖, Plant Physiology 139, p 466 – 473 [48] Patrick B Morgan, Carl J Bernacchi, Donald R Ort and Stephen P Long (2004), ―An Invitro Analysis of the Effect of season – Long Open- eir 62 Elevantion of Ozone to Anticipated 2050 Levels on Photossynthesis in soybean‖, Plant physiology 135, p 2348- 2357 [49] Prolin, ornithine and arginine metabolism, Roles of prolin in plant adaptation to environmental stress, http://www.hort.purdue.edu/rhodcv/hort 640c/prolin/pr00001.htm [50] Rhodes D, Handa S (1989), ―Amino acid metabolism in relation to osmotic adjustment in plant cells‖, In Environmental Stress in Plant: Biochemical and Physiological Mechenisms, NATO ASI Series, Vol G19 (JH Cherry ed), Springer, Berlin, p 41- 62 [51] Shabina Syeed, N.A.Khan (2004), ―Activities of carbonic anhydrase, catalase and ACC oxidase of mung bean (Vigna radiata) are differentially affeced by salinity stress‖, Food, Agriculture and Environment 2(2), p 241- 249 [52] Sheila A Blackman, Ralph L Obendorf, A Carl Leopold (1992), Maturation proteins and sugars in desiccation tolerance of developing soybean seeds, Plant Physiology, 100, p 225 - 230 63 MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu 3 Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa lí luận thực tiễn Chƣơng TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu chung đậu tƣơng 1.1.1 Nguồn gốc đậu tƣơng 1.1.2 Tình hình gieo trồng câu đậu tƣơng 1.2 Các giai đoạn sinh trƣởng phát triển đậu tƣơng 1.2.1 Giai đoạn nảy mầm 1.2.2 Giai đoạn 1.2.3 Giai đoạn sinh trƣởng sinh dƣỡng 1.2.4 Giai đoạn sinh trƣởng sinh thực 1.3 Ảnh hƣởng áp suất thẩm thấu đến khả nảy mầm hạt 1.4 Prolin vai trò prolin khả chịu hạn 11 1.4.1 Cấu tạo prolin 12 1.4.2 Vai trò prolin 12 1.5 Một số enzym hạt nảy mầm 15 64 CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 17 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 18 2.2.1 Phƣơng pháp xác định áp suất thẩm thấu 18 2.2.2 Lập đƣờng chuẩn prolin 18 2.2.3 Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm 19 2.2.4 Phƣơng pháp phân tích tiêu 20 2.2.5 Phƣơng pháp xử lý số liệu 23 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Sự nảy mầm hạt đậu tƣơng điều kiện ASTT khác 24 3.1.1 Thí nghiệm thăm dò khả nảy mầm hạt đậu tƣơng 24 điều kiện ASTT khác 3.1.2 Khả nảy mầm hạt đậu tƣơng 25 3.2 Sự sinh trƣởng mầm đậu tƣơng điều kiện ASTT khác 28 3.2.1 Sinh trƣởng thân mầm hạt đậu tƣơng 28 3.2.2 Sinh trƣởng rễ mầm hạt đậu tƣơng 31 3.2.3 Khối lƣợng tƣơi mầm đậu tƣơng 34 3.2.4 Khối lƣợng khô mầm đậu tƣơng 37 3.3 Hàm lƣợng prolin mầm đậu tƣơng điều kiện 40 ASTT khác 3.4 Hoạt độ enzym phân giải chất dự trữ mầm đậu 43 tƣơng điều kiện ASTT khác 3.4.1 Hoạt độ enzym proteaza mầm đậu tƣơng 43 3.4.2 Hoạt độ enzym lipaza mầm đậu tƣơng 46 3.2.3 Hoạt độ enzym -amylaza mầm đậu tƣơng 49 KẾT LUẬN 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 65 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài này, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Văn Mã tận tình hướng dẫn giúp đỡ em suốt thời gian thực đề tài Em xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô Khoa Sinh - KTNN, thầy cô phòng thực hành Sinh lý thực vật Trường Đại học sư phạm Hà Nội II Em xin trân trọng cảm ơn thầy Trung tâm Hỗ trợ Nghiên cứu khoa học Chuyển giao công nghệ - Trường ĐHSP Hà Nội giúp đỡ tạo điều kiện để em thực đề tài Trong trình thực đề tài không tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận bảo, đóng góp ý kiến quý thầy cô bạn đọc để đề tài hoàn thiện Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2010 Học viên thực Nguyễn Thị Lan Phượng 66 67 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn kết nghiên cứu thân dƣới hƣớng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Văn Mã, luận văn có kế thừa số kết nghiên cứu liên quan đƣợc công bố Những tài liệu đƣợc sử dụng luận văn có xuất xứ cụ thể, rõ ràng Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trƣớc Hội đồng khoa học Luận văn mình! Hà Nội, ngày tháng 10 năm 2010 TÁC GIẢ NGUYỄN THỊ LAN PHƢỢNG 68 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ASTT Áp suất thẩm thấu CTTN Công thức thí nghiệm CTNC Chỉ tiêu nghiên cứu ĐC Đối chứng TN Thí nghiệm M Mẫu TLNM Tỷ lệ nảy mầm VSV Vi sinh vật OD Mật độ quang học atm Atmotphe g X microgam 10-6g Giá trị trung bình TGST Thời gian sinh trƣởng DTNN Di truyền nông nghiệp NN & PTNT Nông nghiệp phát triển nông thôn NS Năng suất 69 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Bảng 3.1 Tên bảng Khả nảy mầm hạt đậu tƣơng điều Trang 24 kiện ASTT khác Bảng 3.2 Tỷ lệ nảy mầm hạt đậu tƣơng 26 Bảng 3.3 Sinh trƣởng thân mầm hạt đậu tƣơng 29 Bảng 3.4 Sinh trƣởng rễ mầm hạt đậu tƣơng 32 Bảng 3.5 Khối lƣợng tƣơi mầm đậu tƣơng 35 Bảng 3.6 Khối lƣợng khô mầm đậu tƣơng 38 Bảng 3.7 Hàm lƣợng prolin mầm đậu tƣơng 41 Bảng 3.8 Hoạt độ enzym proteaza mầm đậu tƣơng 44 Bảng 3.9 Hoạt độ enzym lypaza mầm đậu tƣơng 47 Bảng 3.10 Hoạt độ enzym - amylaza mầm đậu tƣơng 50 70 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Tên hình Trang Hình 3.1 Tỷ lệ nảy mầm giống đậu tƣơng AK02 27 Hình 3.2 Tỷ lệ nảy mầm giống đậu tƣơng DT96 27 Hình 3.3 Chiều dài thân mầm giống đậu tƣơng AK02 30 Hình 3.4 Chiều dài thân mầm giống đậu tƣơng DT96 31 Hình 3.5 Chiều dài rễ mầm giống đậu tƣơng AK02 33 Hình 3.6 Chiều dài rễ mầm giống đậu tƣơng DT96 34 Hình 3.7 Khối lƣợng tƣơi mầm đậu tƣơng AK02 36 Hình 3.8 Khối lƣợng tƣơi mầm đậu tƣơng DT96 37 Hình 3.9 Khối lƣợng khô mầm đậu tƣơng AK02 39 Hình 3.10 Khối lƣợng khô mầm đậu tƣơng DT96 39 Hình 3.11 Hàm lƣợng prolin mầm đậu tƣơng AK02 42 Hình 3.12 Hàm lƣợng prolin mầm đậu tƣơng DT96 42 Hình 3.13 Sự biến đổi hoạt độ enzym proteaza mầm đậu tƣơng AK02 45 Hình 3.14 Sự biến đổi hoạt độ enzym proteaza giống DT96 46 Hình 3.15 Sự biến đổi hoạt độ enzym lypaza giống AK02 48 Hình 3.16 Sự biến đổi hoạt độ enzym lypaza giống DT96 48 Hình 3.17 Sự biến đổi hoạt độ enzym - amylaza giống AK02 51 Hình 3.18 Sự biến đổi hoạt độ enzym - amylaza giống DT96 51