NGO VAN DUONG
ĐÁNH GIÁ CHAT LUONG VA KHA NANG
CHIU HAN CUA MOT SO GIONG LUA CAN HA GIANG
LUAN VAN THAC SI SINH HOC
Thai Nguyén - 2009
Trang 2NGÔ VÁN DƯƠNG
DANH GIA CHAT LƯỢNG VÀ KHẢ NĂNG
CHIU HAN CUA MOT SO GIONG LUA CAN HA GIANG Chuyên ngành : Sinh học thực nghiệm
Mã số: 60.42.30
LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC
Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYÊN LAM DIEN
Thái Nguyên - 2009
Trang 3Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các sô liệu, kêt quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bô
Tác giả
Ngô Văn Dương
Trang 4hướng dẫn, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tơi hồn thành công trình nghiên cứu này
Tôi xin cảm ơn KTV Cao Phương Thảo (phòng Thực vật học), KTV Đào Thu Thủy (phòng thí nghiệm Công nghệ tế bào), CN Nguyễn Ích Chiến (phòng thí nghiệm Di truyền học và Công nghệ gen), Khoa Sinh- KTNN, Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên) đã giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn
Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Trường Đại học Sư phạm - Đại học
Thái Nguyên, Ban chủ nhiệm và các thầy cô giáo, cán bộ khoa sinh - KTNN, Ban giám hiệu Trường THPT Bắc Sơn, Sở GD&ĐÐT Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hồn thành luận văn
Tơi xin cảm ơn sự động viên, khích lệ của gia đình, bạn bè và đồng nghiệp trong suôt thời gian làm luận văn
Tác giả luận văn
Trang 5NY (0 3) 0 rer 1
Chuong 1 TONG QUAN TAI LIEU
1.1 Gidi thiéu vé cy Waa 0 eee cee cecccecceeecceeeceecsaesaeeeeeens 3 1.1.1 Ngudén géc va phan loai cay la cece cece ceccceecsaeeseeeeeeeeeeen 3 1.1.2 Giá trị kinh tế của cây lúa che 4 1.1.3 Tình hình sản xuất lúa trên thế giới và ở Việt Nam 5 1.1.4 Thành phần hoá sinh của hạt lúa - 5+ 5s + E3 srxrkrerkes 10
1.1.5 Đặc điểm sinh học của cây lúa cạn -<-<- 11
1.2 Hạn và cơ chế chịu hạn của thực vật - <<: 13
1.2.1 NH4! 0ì oaci adđiiẠ 13
1.2.2 Tính chịu hạn và tác động của hạn đến thực vật - -‹- 14 1.2.3 Cơ sơ sinh ly, sinh hoa va di truyền cua tinh chiu han o cay lua 16 1.2.4 Nghiên cứu khả năng chịu hạn của cây lúa 21 1.3 Ứng dụng kỹ thuật nuôi cây mô và tế bào thức vật vào việc đánh
giá khả năng chong chịu ở cây lúa -.- -.— 2Z 1.3.1 Hêê thông nuôi cây c TQ SH nh nh va 22 1.3.2 Môt sô thành tựu về đanh gia kha năng chông chiu và chọn dòng tế
bào soma băng ky thuât nuôi cây in vifro - S2 23
Chương 2 VÂT LIÊU VÀ PHƯƠNG PHAP NGHIEN CUU
2.1 — Vât liêu va đỉa điềm nghiên cưu - .-.- —— 25 2.1.1 Vật liệu thực vật ccccQQcSsẰ 25
2.1.2 Hóa chất và thiết bị - 2c cct tre 25
2.1.3 Địa điểm nghiên cứu - - <- kẻ eE*+E#keEEEkEESEEEcvEEvt cư crrrrkrkee 26 2.2 Phương phap nghiên cứu 2 s9 se £EvEsxveeesrsrxred 27 2.2.1 Phương pháp phân loại các giống lúa cạn .- . 26 2.2.2 Phương phap hoa sinh - 5-5 s2 x SE ke evxcvgx cv re 26 2.2.3 Đanh gia kha năng chiu han ơ giai đoan ma băng phương phap gây han 29
Trang 62.2.5 3.1 3.1.1 3.1.2 3.2 3.2.1 3.2.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.4.5 3.4.6
Phương pháp xử lý số liệu và tính toán kết quả - - -
Chương 3 KÉT QUÁ VÀ THẢO LUẬN Phân lọai, đắc điềm hinh thai cua cac giông lua
Phân lọai cac giông lua - c c1 S HS nn nh nh chi Đặc điểm hình thái các giỗng lúa - cccccSSccss*cà Danh gia chât lương hat c2 cv en Danh gia chât lương hat trên phương diên cam quan
Đanh gia chât lương hat trên phương diên hoa sinh -
Đánh giá khả năng chịu hạn của các giống lúa
Khả năng chịu hạn của các giống ở giai đoạn nảy mâm
Khả năng chịu hạn của các giống ở giai đoạn mạ
Khả năng chịu han của các giống lúa nghiên cứu ở giai đoạn mô sẹo
Thăm dò khả năng tạo mô sẹo, tộc độ sinh trưởng và khả năng tái sinh của các giông lúa nghiên cứu -. -
Độ mât nước của mÔ sẹO - c-cc-<s.<2 Khả năng chịu mắt nước của mô sẹo -: -c c-cc ca: Tốc độ sinh trưởng của mô sẹo sau khi sử lý thôi khô
Kha nang tái sinh cây từ mô sẹo sau khi xử lý thổi khô Xác định nhanh sức sống của tế bào mô sẹo bằng phương pháp nhuộm TTC
KẼT LUÂN VÀ ĐỀ NGHI -L c1 rem
Trang 7Bang 1.1 Bang 1.2 Bang 1.3 Bang 2.1 Bang 3.1 Bang 3.2 Bang 3.3 Bang 3.4 Bang 3.5 Bang 3.6 Bang 3.7 Bang 3.8 Bang 3.9 Bang 3.10 Bang 3.11 Bang 3.12
Số hóa bởi Tì rung tâm Học liệu — Đại học Thái Nguyên
Diện tích, năng xuất và sản lượng lúa của toàn Thế giới giai đoạn từ
1970 đến 2007 :- 5+ Sct 2x22 2111.1111.111
Diện tích, năng suất và sản lượng lúa của 10 nước có sản lượng lúa hàng dau thé giới năm 2/007 - + Set SE 1 1 9113 1 31111111151 Tr re Tình hình sản xuất và xuất khẩu lúa gạo của Việt Nam giai đoạn 1990 —
Các giống lúa cạn sử dụng làm vật liệu nghiên cứu Phân loại các giống lúa nghiên cưu . -.-cc-cccccccs S2 Đặc điểm hình thái và khối lượng 1000 hạt của các giống lúa Môt sô chỉ tiêu chât lương hat cua các giống lúa - - Hàm lượng protein, đương tan cua cac giông lua (% khôi lương khô) Hàm lượng axitamin dư trư trong hạt của các giống lúa (g axit amin
[LOO Tmââ) -. - G56 2 S11 1 1513515 5 5 5 315 933131 T997 1 1x0
Trang 8Bang 3.14 Bang 3.15 Bang 3.16 Bang 3.17 Bang 3.18 Bang 3.19 Bang 3.20
nảy mâm của các giOng lÚa c cv Tỷ lệ thiệt hại do hạn của các giông lúa ở giai đoạn mạ (%) Khả năng giữ nước của các giông lúa (%) Chiêu dai rê tai cac thoi diém gay han cua cac giông lua ở giai đoạn mạ
Chỉ sô chịu hạn tương đôi của các giông lúa ở gia1 đoạn mạ Hàm lượng proline của các giống lúa ở giai đoạn mạ (mM/g khôi lương
Trang 9Hinh 3.1 Hinh 3.2 Hinh 3.3 Hinh 3.4 Hinh 3.5 Hinh 3.6 Hinh 3.7 Hinh 3.8 Hinh 3.9 Hinh 3.10 Hinh 3.11 Hinh 3.12 Hinh 3.13 Hinh 3.14 Hinh 3.15 Hinh 3.16 Hinh 3.17 Hinh 3.18 Hinh 3.19
Số hóa bởi Tì rung tâm Học liệu — Đại học Thái Nguyên
Hình thái hạt của các giống lúa nghiên cứu - ‹
Hàm lượng axit amin không thay thế của các giống lúa nghiên cứu vơi tiêu chuân cua FAO cccccecccceccececcececeecececesccencuecs Sự biên động hoạt độ enzyme ơ-amylase cua cac giông lua
Dinh tinh hoat d6 enzyme ơ-amylase cua cac giông lua
Sự biến động hàm lượng đường tan các giống lúa ở giai đoạn nảy Anh dinh tinh hoat d6 enzyme protease cua các giống lúa
Hàm lượng protein các giống lúa ở giai đoạn nảy mâầm
Tỷ Jê thiêt hai do han cua cac giông lua ở giai đoạn mạ
Chiêu dai rê cua cac giông lua ơ giai 7 ngày hạn
Đồ thị hình rada biểu thị khả năng chịu hạn của các giống lúa ở giai đOạn mạ cc Qnnn nn ng n ng nh nh nhe rxy Ảnh các giống lúa trước và sau 5 ngày gây hạn ở giai đoạn mạ
Sự biến động hàm lượng proline ở giai đoạn mạ của các giống lúa
Tốc độ mất nước của mô sẹo các giống lúa sau khi xử lý thôi khô
Khả năng sống sót của mô sẹo sau khi xử lý thối khô (%)
Tốc độ sinh trưởng tương đối của mô sẹo sau 4 tuân nuôi cấy
Khả năng tái sinh cây từ mô sẹo sau khi xử lý thối khô
Trang 10ADN AFLP ASTT 2,4D cADN CS CSCHTD DVHD DVMS EDTA HSP IRRI Kb MS LEA PCR RAPD RFLP sHSP
Deoxyribose Nucleic Acid
Amplified Fragment Length Polymorphism (Tinh da hinh chiéu dai các phân đoạn được nhân bản)
Áp suất thâm thấu
Axit 2,4 — Dichlorphenoxyacetic
Complementary ADN (ADN bé sung duoc téng hop nho enzym phiên mã ngược từ ARN thông tin)
Cộng sự
Chỉ số chịu hạn tương đối Đơn vị hoạt độ
Đơn vị mô sẹo
Ethylene Diamin Tetraaxetic Acid Heat shock protein (Protein séc nhiét)
International Rice Research Institute (Viện nghiên cứu lúa quốc tế) Kilobase
Murashige Skoog (Môi trường theo Murashige và Skoog)
Late Embryogenesis Abundant protein (Protein tổng hợp với số lượng lớn ở giai đoạn cuối của quá trình phát triển phôi)
Polymerase Chain Reaction (Phản ứng chuỗi polymerase)
Random Amplified Polymorphism ADN (Phan tich ADN đa hình
được nhân bản ngẫu nhiên)
Restriction Fragment Length Polymorphism (Phân tích chiều dài các phân đoạn ADN cắt hạn chế)
Trang 11Lúa ( oryza Safiva L.) là nguồn lương thực chủ yếu của hơn một nửa dân số trên thế giới Ở Việt Nam, lúa là cây nông nghiệp có vị trí quan trọng trong nên kinh tế quốc dân Nghề trồng lúa ở Việt Nam có từ cô xưa và là trung tâm đa dạng về cây lúa trồng hiện nay [52] Hiện hay hơn 60% dân số nước ta sống bằng nghề trồng lúa , nên lúa không chỉ có ý nghĩa về mặt an ninh lương thực mà còn có giá trị về mặt kinh tế cho nông dân trồng lúa và đặc biệt quan trọng đối với những bà con dân tộc miền núi Nước ta có địa hình phức tạp 3/4 lãnh thổ là đồi núi, địa hình chia cắt và diễn biến khí hậu phức tạp, lượng mưa phân bố không đều giữa các vùng và
các miền trong năm [8], nên hạn có thê xảy ra bất cứ mùa nào, vùng nào trong năm
Lúa là loài cây trồng rất mẫn cảm với các điều kiện ngoại cảnh và là cây chịu hạn kém [40] Những yếu tô sinh thái bất lợi tác động lên quá trình sinh trưởng và phát triển của cây lúa như lượng mưa nhiệt độ, ánh sáng không thuận lợi Trên thế giới, hàng năm hạn có thê làm giảm tới 70% năng suất cây trồng nói chung [68] Ở Việt Nam, hàng năm trung bình mất khoảng 30 vạn tân lương thực do thiên tai, trong đó hạn được xem là nhân tố chình làm giảm năng xuất lúa [1] Bên cạnh lúa nước, lúa cạn cũng chiếm một vị trí quan trọng đối với nông dân, đặc biệt là dân miền núi Lúa cạn phân bố ở vùng núi, địa hình đồi dốc Việt Nam lúa cạn phân bố chủ yếu ở vùng Tây Bắc, Đông Bắc Bộ và Tây Nguyên, nơi có địa hình đồi núi, mưa nhiều nhưng lượng mưa phân bố không đều dẫn đến hạn cục bộ xảy ra thường xuyên Do đó việc nghiên cứu tính chịu hạn và nâng cao khả năng chịu hạn cho cây
lúa cạn là một thực tiễn quan trọng được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu [1],
[40]
Cây lua can nang xuat thap nhung lai thé hién tinh wu viét vé kha nang chong chiu han tét, thich nghi cao với điều kiện sinh thái khó khăn, có chất lượng gạo tốt, thơm, dẻo, phù hợp với thị hiểu người tiêu dùng và có tiềm năng phát triển để phục vụ cho xuất khâu Hiện nay các giống lúa được canh tác phân tán, tự phát, chưa có khoanh vùng và định hướng phát triển làm cho nhiều giống lúa cạn có chất lượng bị
Trang 12thành một vẫn đề cấp thiết
Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi lựa chọn đề tài: “Đánh giá chất lượng và khả năng chịu hạn của một số giống lúa cạn Hà Giang”
2 Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giá chất lượng và khả năng chịu hạn của 5 giống lúa cạn trồng ở tỉnh Hà Giang 3 Nội dung nghiên cứu
- Phân loại các giống lúa nghiên cứu
- Đánh giá chất lượng hạt các giống lúa nghiên cứu - Đánh giá khả năng chịu hạn ở giai đoạn hạt nảy mam
Trang 131.1.1 Nguồn gốc và phân loại cây lúa
Cây lúa (Oryza sativa L) còn được gọi là lúa châu Á vì nó được thuần hoá từ lúa dại ở ba trung tâm đầu tiên vùng Đông Nam Á: Assam (Ấn Độ), biên giới Thái
Lan — Myanmarr, Trung du Tay Bắc Việt Nam [20] Theo tài liệu của Trung Quốc
thì khoảng năm 2800 — 2700 TCN, ở Trung Quốc đã có nghề trồng lúa [6] Markey và De Candolle, Roievich cho rang nguồn gốc cây lúa trồng là ở Miền Nam Việt Nam và Campuchia [30] Có tài liệu lại cho rằng nguồn gốc cây lúa là ở Miền Nam Việt Nam và Campuchia [22], [30] Có giả thuyết lại cho rằng tô tiên của lua Oryza là một cây hoang đại trên siêu lục địa Gondwana cách đây ít nhất 130 triệu năm và phát tán khắp các châu lục trong quá trình trôi dạt lục địa [60] Gutschin cho rằng cái nôi của nghè trồng lúa là ở chân dãy Himalaya đỗ xuống các vùng đồng bằng Bengale, Assam, Thái Lan vì ở vùng này có nhiều loại lúa hoang dại và các giống lúa trồng phong phú [6]
Tuy có nhiều các tài liệu khác nhau, các khảo cô đã chứng minh nguồn gốc khác nhau của cây lúa nhưng đa số các tài liệu đều cho rằng nguôn gốc cây lúa là ở vùng đầm lây Đông Nam Á, có thể thuộc nhiều quốc gia khác nhau, sau đó do khí hậu nhiệt đới nóng âm cây lúa đã lan rộng ra các vùng khác nhau [22], [30]
Lúa thuộc ngành thực vật có hoa (Angios Permes), lớp một lá mầm (Mono Cotyledones), bộ hòa thảo có hoa (Graminales), họ hòa thảo (Graminae), lúa trồng thuộc chi Øryza (có 24 hoặc 48 nhiễm sắc thể), có 23 loài phân bố khắp thế giới trong đó có hai loài lúa trồng Loài Oryza sativa L trồng phô biến trên thế giới và phân lớn tập trung ở Châu Á bao gồm ba loài phụ: Jøponica phân bố ở những nơi có vĩ độ cao (Bắc Trung Quốc, Nhật Bản, Triều Tiên), chịu rét cao, ít chịu sâu bệnh Indica ( được trồng ở các nước nhiệt đới và cận nhiệt đới như Việt Nam, Thái Lan, Ấn Độ, Mianma), có đặc điểm hạt dài, thân cao, mềm dễ đổ, chịu sâu bệnh, năng xuất thấp, mẫn cảm với ánh sáng Javanica có đặc điểm trung gian, hạt dai, day va
rộng hơn hạt của Indica, chỉ được trồng ở vài nơi thuộc Indonesia [22] Loai Oryza
Trang 14Theo điều kiện sinh thái, cây lúa chia làm hai loại, lúa cạn và lúa nước Lúa
cạn, được trồng vào mùa mưa trên đất cao, đất thoát nước tự nhiên, trên những chân
ruộng không đắp bờ hoặc không có bờ và không có nước dự trữ trên bề mặt
Theo nghiên cứu của nhiều tác giả thì lúa cạn do lúa nước biến đôi thành và những giống lúa này có khả năng trồng được ở những vùng khô hạn, vẫn có khả năng sinh trưởng phát triển bình thường trên ruộng có nước Đây là một đặc tính nông học của lúa cạn, khác với cây trông khác
Hiện nay có thê chia lúa cạn thành hai nhóm:
Nhóm lúa cạn cô truyền, bao gồm những giống lúa cạn địa phương, thích nghỉ cao và tồn tại lâu đời, tính chống chịu cao, tuy nhiên giống lúa này có hạn chế là năng xuất thấp
Nhóm lúa không chủ động nước hoặc sống nhờ nước trời Loại này được phân bố trên những nương bằng, chân đôi thấp có độ dốc dưới 5° Đây là những giống lúa cạn mới lai tạo, có khả năng chịu hạn trong những giai đoạn sinh trưởng nhất định, hiệu xuất sử dụng nước và tiêm năng năng xuất cao [16]
Năng xuất của các giống lúa cạn thường thấp do hai nguyên nhân chủ yếu: Giống xấu và đất nghèo dinh dưỡng, phát triển trên những vùng dân trí thấp và điều kiện canh tác kém [16] Tuy năng xuất lủa cạn không cao, trung bình đạt 15 tạ/ha, nhưng cây lúa cạn đã góp phân vào tông sản lượng lúa một cách đáng kê (từ 20% - 40% ở những vùng sản xuất lương thực khó khăn), góp phần giải quyết lương thực tại chỗ cho nhân dân, giảm được công vận chuyên và chủ động lương thực trong một khoảng thời gian nhất định, phù hợp với điều kiện của nhiêu địa phương
1.1.2 Giá trị kinh tế của cây lúa
Trên thế ĐIỚI CƠ cầu sản xuất lương thực, lúa gạo chiếm 26,5% Sản lượng lúa
Trang 15lên [6]
Trên thế giới khoảng 40% dân số coi lúa gạo là cây lương thực chính, tới 25% dân số sử dụng lúa gạo trên 1/3 khẩu phần ăn hàng ngày Ở Việt Nam 100% dân số sử dụng gạo làm lương thực chính Trong lúa gạo chứa đây đủ các thành phan dinh dưỡng như tinh bột (62,5%), protein (7-10%), lipit (1-3%), xenlulo (10,9%), nước 11% [22] Ngoài ra gạo còn chứa một số chất khoáng và vitamin nhóm B, các axit amin thiết yếu như lizin, triptophan, threonin chất lượng gạo thay đổi theo thành phân axit amin, điều này phụ thuộc vào từng giống [5§] Do thành phần các chất dinh dưỡng tương đối ỗn định và cân đối nên lúa gạo đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như:
- Lúa gạo được chế biến thành trên 200 món ăn khác nhau [16], [61]
- Lủa gạo được dùng làm thức ăn cho gia súc với một lượng khá lớn Ở các nước phát triên lượng lúa gạo dành cho chăn nuôi chiếm một tỷ lệ cao
- Lúa gạo là nguyên liệu của nhiều ngành công nghiệp như: công nghiệp chế biến thức ăn gia suc, san xuất bánh kẹo, sản xuất rượu bia
Sản phẩm phụ của cây lúa được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau Tam được dùng để sản xuất rượu, cồn axeton, phân viết mịn Cám được dùng để sản xuất thức ăn tổng hợp, sản xuất các vitamin nhóm B, chế tạo sơn cao cấp, làm nguyên liệu chế tạo xà phòng Vỏ trâu để sản xuất năm men làm thức ăn gia suc, vat liệu đóng lót hàng, vật liệu độn phân hữu cơ, làm chất đốt Rơm rạ dùng cho công nhiệp sản xuất giấy, catông xây dựng, đồ gỗ gia dụng Gạo là mặt hàng xuất khâu làm tăng thu nhập quốc dân, góp phần ôn định an ninh lương thực nhân loại [21], [61]
1.1.3 Tình hình sản xuất lúa trên thế giới và ở Việt Nam 1.1.3.1 Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới
Theo thống kê của FAO năm 2006 có 114 nước trồng lúa và phân bố ở tất cả các Châu lục trên Thế giới Trong đó Châu Phi có 41 nước, Châu Á có 30 nước, Bắc
Trung Mỹ có 14 nước, Nam Mỹ 13 nước, Châu Âu 11 nước, Châu Đại Dương có 5
Trang 16giới chiếm 90%, Châu Phi 3,6%, Nam Mỹ 3,1%, Bắc Mỹ và Trung Mỹ 1,3% [59] Bảng 1.1 Diện tích, năng xuất và sản lượng lúa của toàn Thế giới giai đoạn từ 1970 đến 2007
Năm Diện tích Năng suất Sản lượng
(triệu ha) (ta/ha) (triệu tần) 1970 133,10 23,8 316,38 1980 144,76 27,4 396,87 1990 146,98 35,3 518,23 2000 154,11 38,9 598,97 2001 151,97 39,4 598,03 2002 147,96 39,1 577,99 2003 149,20 39,1 583,00 2004 151,02 40,3 608,37 2005 153,78 40.2 618,53 2006 156,30 41,21 644,10 2007 156,59 41,50 651,70
(Nguồn: Số liệu thông kê của FAOSTAT, 2008 [64])
Bảng 1.1 thê hiện, diện tích canh tác lúa có xu hướng tăng Song tăng mạnh nhất vào thập kỷ 60, 70 của thế kỷ XX sau đó tăng chậm dần và có xu hướng ôn định vào những năm đầu của thế kỷ XXI Về năng suất lúa trên đơn vị diện tích cũng có chiều hướng tương tự Trong 4 thập kỷ cuối của thế ký XX năng suất lúa tăng gấp 2 lần từ: 23,8 tạ/ha năm 1970 đến 38,9 tạ/ha năm 2000, sau đó năng suất
lúa vẫn tăng nhưng chậm dân Đến năm 2007 sản lượng lúa trên toàn thế giới là 651,70 triệu tấn
Trang 17(FAOSTAT, 2008) [64]
Bảng 1.2 Diện tích, năng suất và sản lượng lúa của 10 nước có sản lượng lúa hàng đầu thế giới năm 2007
Tên nước Diện tích Năng suất Sản lượng
(triệu ha) (ta/ha) (triéu tan) Trung Quoc 29,49 63,41 187,04 An DO 44,00 32,07 141,13 InđônêxIa 12,16 46,89 57,04 Băngladesh 11,20 38,84 43,50 Việt Nam 7,30 48,68 35,56 Thái Lan 10,36 26,94 21,87 Myanma 0,82 39,76 32,61 Philippin 4,25 37,64 16,00 Brazin 2,90 38,20 11,09 Nhat Ban 1,67 65,37 10,97
(Nguồn: Số liệu thong ké cua FAOSTAT, 2008)
Theo số liệu của bảng 1.2, trong 10 nước trồng lúa có sản lượng trên 10 triệu
tân/năm có 9 nước nằm ở Châu A, chỉ có một đại điện Brazin là ở Nam Mỹ Trung
Quốc và Nhật Bản là hai nước có năng suất cao hơn hắn đạt 63,41 tạ/ha (Trung Quốc) và 65,37 tạ/ha (Nhật Bản) Điều đó có thê lý giải vì Trung Quốc là nước đi tiên phong trong lĩnh vực phát triển lúa lai và người dân có tính cần cù, trình độ thâm canh cao Còn Nhật Bản là nước có trình độ khoa học kỹ thuật cao, đầu tư lớn [19] Việt Nam là nước có năng suất lúa cao đứng hàng thứ 3 trong 10 nước trồng lúa, đạt 48,68 tạ/ha Thái Lan tuy là nước xuất khâu gạo đứng hàng đầu thế giới
trong nhiều năm liên tục, song năng suất chỉ đạt 26,91 tạ/ha, Thái Lan chú trọng
nhiều hơn đến canh tác các giống lúa đài ngày, chất lượng cao [6] Xét về diện tích trồng lúa thì Ấn Độ là nước có diện tích lớn nhất (44,00 triệu ha) còn nước đứng thứ
Trang 18Bên cạnh cây lúa nước, cây lúa cạn chiếm tỉ lệ đáng kê chiếm 15% san lượng gạo trên Thế giới Lúa cạn được trồng ở khắp Châu Á, Châu Phi, Châu Mỹ La Tỉnh Diện tích trồng lúa trên Thế giới khoảng 148 triệu ha (năm 1991), trong đó 19 triệu ha là lúa cạn: Châu Á có 12 triệu ha, Châu Mỹ La Tỉnh 3,3 triệu ha, Châu Phi 2,5 triệu ha, năng suất bình quân đạt 1 tan/ha [76]
1.1.3.2 Tình hình sản xuất lúa gạo ở Việt Nam
Việt Nam là một trong 10 nước sản xuất lúa gạo lớn nhất trên thế giới Năm
1980 diện tích trồng lúa là 5,6 triệu ha, sản lượng là 23,5 triệu tan Đến năm 2007
diện tích trồng lúa là 7,30 triệu ha, năng suất đạt 36,56 triệu tắn
Việt Nam là nước nông nghiệp , trong đó nghề trồng lúa đóng vai trò chủ đạo trong cơ cầu cây trồng, nên lúa có ý nghĩa quan trong trong nên kinh tế , xã hội nước ta Nằm trong vùng nhiệt đới nóng am, lượng bức xạ mặt trời cao và đất đai phù hợp cho trồng lúa nên Việt Nam có thê trồng nhiều vụ lúa trong năm và với nhiều giống khác nhau Cùng với việc áp dụng các biện pháp chọn, tạo giống mới có năng suất, chất lượng cao va khả năng chống chu tôt nên sản lượng lúa gạo nước ta không ngừng tăng lên, đã góp phân quan trọng đưa bình quân lương thực đầu người tăng lên Năm 1994 bình quân lương thực đầu người nước ta đạt 359 kg/người/năm nhưng đến năm 2005 đã tăng lên 476 kg
Mặc dù diện tích trồng lúa ở nước ta giai đoạn1990 -2007 không tăng nhưng sản lượng va lượng gạo xuất khâu không ngừng tăng được thể hiện ở bảnb3 [29], [62]
Năm 1990 Việt Nam xuất khẩu gạo được 1,62 triệu tan, đến năm 2000 chúng ta đã đạt 3,50 triệu tấn Năm 2007 Việt Nam có sản lượng gạo xuất khẩu lớn nhất đạt 5,23 triệu tấn và giữ vững là nước xuất khẩu gạo lớn thứ hai trên Thể giới
Trang 19Bang 1.3 Tinh hinh san xuất và xuất khâu lúa gạo của Việt Nam giai đoạn 1990 - 2007
- Diện tích Năng suất Sản lượng Xuất khẩu
Nam (triéu ha) (tan/ha) (triệu tần) (triệu tần) 1990 6,042 3,18 19,225 1,62 1995 6,765 3,68 24,964 2,04 2000 7,666 4,24 32,530 3,50 2003 7,452 4,63 34,568 3,92 2004 7,444 4,86 36,158 4,00 2005 7,430 4,82 35,800 5,16 2006 7,3248 4,89 36,200 5,18 2007 7,1838 4,95 36,890 5,23
(N guon: Nién giam thong ké Viét Nam, 2008 [39],[62])
1.1.3.3 Tình hình sản xuất lúa cạn trên thế giới va ở Viet Nam
Tong dién tích lua can ơ trên thê giơi khoang 18,960 triêu ha, chiêm 13% diên tích trồng lua thê giơi , năng suât bình quân chỉ đạt Itân/ha [74] Tuy diên tích không lơn, song no đong vai tro rât quan trong và không thê thiếu được đối với nhân dan vung nui cao, vung sau, ving xa
Diên tích trồng lua can phân bô không đều , chủ yếu tập trung ở châu Á , châu Mỹ La Tinh, châu Phi Trong tưng khu vưc diên tích gieo trồng lua can cun g khac
nhau Nhưng nuoc trong nhiêu la Ân Đô, Bzazil, Indonesia, Banglades .Về ty lê
diên tích lua can so vơi lua nược ơ tưng vung cung rât khac nhau , có những nước trông 94% diên tích lua can như Liberia , Bzazil (76%) Ở châu A ty |ê nay thâp hơn: Philippin (11,3%), Indonesia (21%), Malaixia (5%) [74]
Trang 20O Viét Nam dién tich lua can chiém 7,5% dién tich trong lua, duoc phan bô ơ
các tỉnh miền núi phía Bắc (210.000 ha), vùng duyên hải TrungBộ (77.000 ha),
vùng Cao Nguyên (128.000 ha), vùng Đông Nam Bộ (233.000 ha) và một số tỉnh đông bằng Sông Cưu Long (2.000 ha) [21]
1.1.4 Thành phần hoá sinh của hạt lúa
Trong hạt lúa khô co 1,79 — 3,07 % lipit, 5,5 — 13% protein, 62,40 — 82,51%, tinh bôt, 5,7% trova 0,48 — 1,19% đường Ngoài ra còn chứa một số chất khoáng
và vitamin, nhất là vitamin nhóm B như: BI, B2, Bó, PP luong vitamin B1 la
0,45mg/100g hạt, trong đó ở phôi chiếm 47%, vỏ cám 34,5%, ở hạt gao chỉ có 3,8% nên nếu khi xát kĩ hàm lượng BI trong hạt gạo còn rất thấp [20], [21], [22], [43]
Lipit chủ yếu tập trung ở vỏ gạo Nếu ở gạo xay có hàm lượng lipit là 2,02% khối lượng khô thì gạo xát lượng lipit chỉ còn 0,52% Hàm lượng lipit liên quan đến chất lượng trên hai phương diện là giá trị dinh dưỡng và giá trị bảo quản Hàm lượng lipIt càng cao thi bảo quản càng phức tạp [13], [63]
Tinh bột chiếm tỷ lệ cao nhất trong thành phần vật chất khô trong hạt lúa, chiếm 62,4 —- 82,51%, nó là nguồn chủ yếu cung cấp calo [20] Tinh bột được cấu tạo bởi amylose và amylopectin Amylose có cầu tạo mạch thang có nhiều ở gao té,
độ dẻo thấp Amylopectin co cầu tạo mạch nhánh có nhiều ở gạo nếp tạo nên độ dẻo đặc trung 6 com [11], [15]
Protein trong hạt lúa chiếm từ 5,5 - 13,0% khối lượng khô của hạt Khoảng 80% protein là glutelin, 18 — 20% là prolalin, 2 — 8% là globulin, abumin chiếm 5% Glutelin là một loại protein quan trọng, có thành phần axit amin cân đối với gần 3% lizin, khôi lượng phân tử lớn (20 - 22KDa và 35 - 37KDa) Prolamin gạo là một trong những protein dễ tan, dạng chính là 13KDa còn lại là những thành phần phụ, thành phần axit amin rất giàu glutamin, prolin, lơxin nhưng thấp về
metionin, cystein, threonin va tyrozin Globulin la thanh phan chinh cua protein
Trang 21Trong lúa nước hàm lượng protein chiếm từ 5,50 — 10,77%, các giống lúa cạn thì hàm lượng cao hơn từ 8,00 — 11,62%, lúa nếp cao hơn lúa tẻ và lúa thơm cao hơn lúa thường Hàm lượng protein trong hạt lúa không cao nhưng là protein dễ tiêu hoá và hấp thu với người và vật nuôi Trong hạt lúa proteincó 17 loại axit amin
trong đó có cac axit amin không thay thế là : valine, loxin, isoloxin, metionin, phenylalanin, lizin, threonin [13]
Kỹ thuật điện di cho phép phân tách hỗn hợp phức hệ protein thành những tiêu phân khác nhau dựa trên nguyên tắc tốc độ dịch chuyển khác nhau theo khối lượng của tiêu phần đó Dựa vào các băng điện di có thể so sánh thành phân điện di giữa các mẫu nghiên cứu, xác định tính đa dạng sinh học trên cơ sở phân tích đa hình
protein [33], [34]
Khi nghiên cứu đặc điểm sinh hoá của các giống lúa cạn địa phương cho thấy các giống lúa nghiên cứu có số băng điện di khác nhau dao động từ 17- 20 băng, trong đó cao nhất là giống nếp lai tẻ là 20 băng Điêu này chứng tỏ hàm lượng của các tiêu phần protein hạt ở giống lúa nếp lai tẻ cao hơn so với các giống lúa khác [58] Nghiên cứu về thành phần hoá sinh hạt của một số giống lúa cạn trồng phố biến ở Bắc Kạn và Cao Bằng, kết quả phân tích thành phần điện di protein dự trữ
hạt đã xác định được sự khác nhau về số lượng các băng điện di giữa các giống (17-
21 băng), protein dự trữ hạt biểu hiện tính đa hình [37] 1.1.5 Đặc điểm sinh học của cây lúa cạn
Thời gian sinh trưởng và phát triển của cây lúa kê từ khi tra hạt đến khi thu hoạch gồm 3 thời kỳ Thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng, thời kỳ sinh trưởng sinh thực, thời kì hình thành hạt và chín (IRRI 1991){76]
Thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng, cây lúa hình thành nhánh, lá và một phần thân, cần có sự cân đối giữa sinh trưởng nhánh và sinh trưởng lá sao cho số nhánh mới sinh ra đều có khả năng tạo ra được số lá vốn có của giống Yếu tô này rất quan trọng vì nó tạo ra số nhánh hữu hiệu tạo năng xuất cho cây [76]
Trang 22Thời kỳ sinh trưởng sinh thực Cây lua hình thành hoa, tập hợp hoa thành bông lúa, thời tiết thuận lợi thì số hoa của bông lúa sẽ hình thành tối đa tạo điều kiện để có nhiêu hạt trên bông [76]
Thời ky chín, ở các hoa lúa được thụ tỉnh xảy ra quá trình tích lũy tinh bột và sự phát triển hoàn thiện của phôi (nếu dinh dưỡng đủ, thời tiết tốt, không sâu bệnh) — sự hình thành hạt chắc — sản phẩm chủ yếu của cây lúa sẽ cao [76]
Thời gian sinh trưởng và phát triển của cây lúa cạn giao động từ 3 đến 5 tháng
Đặc điểm hình thái của cây lúa gồm 3 phân chính, rễ, thân, lá Rễ lúa gồm 3 loại chính (rễ mầm, rễ phụ, rễ bất định), rễ mầm hình thành từ rễ phôi tôn tại 5 - 7 ngày
sau đó rụng đi, rễ phụ hình thành từ các đốt trên của thân lúa phát triển nhanh thành bộ rễ chùm và làm nhiệm vụ chính trong hút chất đinh dưỡng phục vụ cho đời sống
của cây lúa, rễ bất định là loại rễ phụ hình thành từ các đốt phía trên cao của thân chúng tham gia một phần vào hút chất dinh dưỡng Số lượng rễ, số lông rễ, độ lớn
của rễ phụ thuộc vào từng giống, những giống lúa cạn có số lượng rễ, độ lớn, độ dài và đặc biệt có độ dày của vỏ rễ lớn hơn nhiều so với lúa nước Điều đó giup lua cạn
có bộ rễ ăn sâu và phát triên tốt trong điều kiện khô hạn [21]
Trong số các tính trạng của bộ rễ được nghiên cứu thì tính trạng tổng chiều dài rễ có mối liên quan chặt chẽ đến tính chịu hạn của lúa nương Khả năng thu thập nước và cung cấp đủ nước thông qua rễ tới các bộ phận của cây trong điều kiện khó khăn về nước được coi là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá tính chịu han [30]
Thân lúa: Có thân giả và thân thật Thân giả do các bẹ lá kết hợp với nhau tạo thành (thời kỳ lúa con gái) Thân thật chỉ hình thành khi cây lúa vươn đốt, phần cuối của thân là bông lúa (IRRI, 1991) [76]
Trang 23Lúa cạn có bộ lá dày hơn, tuy hô hấp nhiều nhưng giữ nước tốt Trên bê mặt lá có nhiều lông do vậy có thê hấp thụ sương đêm Đặc điểm của các giỗng lúa cạn khi độ âm đất giảm thì lá cuộn lại và khí không đóng lại để giảm sự mất nước [78] Việc đóng mở khí không được điều khiến thông qua điều chỉnh áp suất thâm thấu hoặc
hormon ABA (acid Abscisic) [40]
Bông lúa, có nhiều hình dạng khác nhau (bông thắng, bông cong đầu, bông cong tròn) Bông lúa được phát triển từ cuối đốt cuối của thân, trải qua các thời kỳ phân hóa, trỗ, phơi màu, thụ phân, chín sữa, chín sáp và chín hoàn toàn [6]
Tóm lại, trong đời sống cây lúa, mỗi yếu tô câu thành năng xuất được xác định
bởi mỗi giai đoạn sinh trưởng xác định:
- Số béng/m” đất phụ thuộc vào mật độ cấy (mật độ tra hạt), khả năng đẻ nhánh hữu hiệu, được quyết định ngay giai đoạn đầu
- Số hạt/bông được quyết định trong thời kỳ làm đòng
- Tỷ lệ hạt chắc được quyết định vào trước, trong và sau khi trỗ bông
- Khối lượng 1000 hạt do giống quyết định, nhưng lượng bức xạ mặt trời ở kỳ sau trỗ, đặc biệt là nước và dinh dưỡng có ảnh hưởng nhất định đến tính trạng này
Các điều kiện thời tiết, chăm sóc, phân bón có ảnh hưởng đến từng yếu tố năng suất Hiểu biết về mỗi quan hệ đó là điều mẫu chốt và cần thiết để tác động các biện pháp kỹ thuật, nhằm nâng cao năng suất lúa có hiệu quả
1.2 Hạn và cơ chế chịu hạn của thực vật
1.2.1 Khái niệm về hạn
Hạn đối với thực vật là khái niệm dùng để chỉ sự thiểu nước do môi trường gây nên trong suôt ca qua trinh hay trong tưng giai đọan , làm ảnh hưởng đến sinh trương va phat triên cua cây
Mực đô khô han do môi trương gây nên anh hương trưc tiêp đên sư phat triên
của cây, nhẹ thì làm giảm năng suất, năng thi co thê đần đên tinh trang huy hoai cây
CÔ1 va mua mang
Trang 24Theo Robert va CS (1991) han duoc xem là nhân tô gây thiêt hai lơn nhât đôi vơi năng suât lua Trên thê giơi, thiêt hai do khô han hang năm gây ra đôi vơi san xuât lua khoang 1,024 triêu đôla [88]
1.2.2 Tính chịu hạn và tác động của hạn đến thực vật 1.2.2.1 Tính chịu hạn của thực vật
Mỗi loài cây trồng có một giới hạn nhất định đối với các nhân tố sinh thái của môi trường như: nhiệt độ (nóng, lạnh), nước, phèn, độ mặn Nếu ở ngoài giới hạn đó, thì các nhân tô sinh thái này có thể gây hại, cản trở cho sự sinh trưởng và phát triển của cây dẫn đến giảm năng suất sinh học [1]
Trong những nhân tố sinh thái của môi trường thì nước là một nhân tố giới hạn quan trọng của cây trồng, là sản phẩm khởi đầu, trung gian và cuối cùng của các quá trình chuyền hoá sinh hoá diễn ra trong cơ thể thực vật Nước là môi trường để các phản ứng trao đối chất diễn ra, như vậy nước có ý nghĩa sinh thái và sinh lý quyết định đời sống của thực vật Thiếu nước trước tiên ảnh hưởng đến sự cân bằng nước của cây, từ đó ảnh hưởng đến các chức năng sinh lý như quang hợp, hô hấp, dinh đưỡng khoáng do đó ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của thực vật Mức độ tôn thương của cây trồng do thiếu nước gây ra có nhiều mức độ khác nhau như: chết, chậm phát triển hay phát triển tương đối bình thường Những cây có khả năng duy trì sự phát triển và cho năng suất tương đối 6n định trong điều kiện khô hạn gọi là cây chịu hạn Khả năng của thực vật có thể giảm thiểu mức độ tốn thương do thiêu hụt nước gây ra gọi là tính chịu hạn [1]
Trang 251.2.2.2 Các nguyên nhân gây hạn * Hạn không khí
Hạn không khí thường có đặc trưng là nhiệt độ cao (390- 42 và độ 4m thấp
(<65%) Hiên tương nay thương găp ơ nhưng tỉnh Miền Trung nược ta vao những đơt gio Lào và ở vùng Bắc Bộ vào cuối thu, đầu đông Hiên tương nay cung xuât
hiên ơ môt sô nươc trên thê giơi như gio Chamsin ơ Israel , gió Mistral ở miền nam nươc Phap lam anh hương nghiêm trong đên môt sô lọai cây trồng như phong lan,
cam, chanh, đâu tuong [7]
Hạn không khí ảnh hưởng trực tiếp lên các bộ phận của cây trên mặt đất như hoa, lá, chồi non Đôi vơi thưc vât noi chung va cây lua noi riêng thi han không
khí thường gây ra hiện tượng hé o tam thơi, vì nhiệt độ cao, ẩm độ thấp làm cho tốc
đô thoat hơi nươc nhanh vươt qua mực binh thương, lúc đó rễ hút nước không đủ để bù đắp lại lượng nước mất , cây lâm vao trang thai mât cân băng vê nươc Mức đô phan ưng cua cây đôi vơi sư mât nược se tuy thuôc vao giai đoan phat triên cua chúng Riêng đôi vơi cây lua han gây anh hương nghiêm trong dac biét vao thoi ky bất đầu hinh thanh cac cơ quan sinh san cho đên luc kêtthuc quá trình thụ phấn Hạn không khí gây hại nhất ở giai đoạn lúa phơi màu và thậm chí gây nên mất mùa nêu găp phai đơt nhiêt đô cao va đô âm không khi thâp (mac du nuoc trong dat không thiêu ) làm cho hạt phân không cókh ả năng nây mầm, quá trình thy tinh không xây ra va hat bị lép [7]
* Hạn đất
Mức đô khô han cua đât tuy thuôc vao sư béc hoi nuoc trên bề mặt va kha năng giư nươợc cua đât Hạn đất sẽ làm cho áp suất thâm thấu của đã t tăng cao đên mực cây không canh tranh đươc nươợc cua đât lam cho cây không thê lây nược vao
tê bao qua rê, chính vì vậy hạn đất thường gây nên hiện tượng cây héo lâu dài Hạn đât co thê xây ra ơ bât ky vung đât nao va thương xây ra nhiều ơ nhưng vung co
diéu kién khi hau , dia hinh, dia chat, thé nhương đặc thu như sa mac ơ Châu Phi ; đât trông đồi troc cua châu A ; mùa ít mưa và nhiệt độ thấp ở châu Âu Tóm lại hạn
Trang 26dat tac déng tru c tiêp lên bô phân rê cua cây lam anh hương rât lơn đên qua trinh sinh trương va phat triên cua chung [7]
* Hạn toàn diện
Hạn toàn diện là hiện tượng khi có cả hạn đất và hạn không khí xây ra cùng môt luc Trong trường hợp này cùng với sự mất nước do không khí làm cho hàm lương nươc trong la giam nhanh đân đên nồng đô dich bao tang lén , mac du suc hut
nuoc tu ré cua cây cung tăng nhưng lương nược trong dat da can kiêt không đu
cung câp cho cây Hạn toàn diện thường dẫn đến hiện tượng héo vĩnh viễn , cây không co kha năng phuc hồi [7]
Ở nước ta, hiên tương han toan diên thương xây ra ơ cac tĩnh miền Trung (Nghé An, Quảng Trị ) gây nên thiêt hai da ng kê vê năng suât lua vao cac thang cuôi he
1.2.2.3 Tác động của hạn đến thực vật
Ảnh hưởng của hạn trước hết là sự mất nước của tế bào và mô_ Bât ky sư mât nược nao cung dan dén su vi pham ché d6 nuoc va gay su thiêu hut nươc trong tê bào Sư thiêu hut nược cang lơn thi anh hương cang xâu Thiêu nươc nhe chi anh hương đền qua trinh sinh trương Thiêu nược năng gây nên biên đôi hê keo nguyên sinh chât kéo theo qua trinh gia hoa tê bao, làm cho cây bị héo Khi bi khô nguyên
sinh chat bi dut vo co hoc dan dén tê bào bị tốn thương và chết [7]
1.2.3 Cơ sơ sinh ly, sinh hoa va dỉ truyền cua tỉnh chỉu han ơ cây lua 1.2.3.1 Cơ sở sinh lý của tính chịu hạn
Đề chống lại khô hạn thực vật có những biến đổi sinh lý, hoá sinh nhằm không để mất nước Có hai cơ chế bảo vệ thực vật tôn tại trong môi trường thiếu nước là cơ chế tránh mất nuớc và cơ chế chịu mất nước Cơ chế tránh mất nước liên quan
đến đặc điểm cấu trúc và hình thái của bộ rễ [1]
Khả năng thu nhận nươợc chủ yếu phụ thuộc vào chức năng của bộ rễ Những cây chịu hạn có bộ rễ khỏe, dài, mập, có sức xuyên sâu sẽ hút được nước ở những nơi sâu, xa trong đất, hoặc lan rộng với số lượng lớn dé tang dién tich tim kiém
Trang 27nước, có hệ mô bì phát triển sẽ hạn chế sự mắt nước của cây do sự thoát hơi nước Cơ chế tránh mất nước phụ thuộc vào khả năng thích nghi đặc biệt về cầu trúc và
hình thái của rễ, chồi nhằm giảm mất nước một cách tối đa [1], [40]
Trong điều kiện khô hạn, áp suất thâm thâu của dịch bào được điêu chỉnh tăng lên, giúp cho tế bào thu nhận được những phân tử nước ít ỏi còn lại trong đất Bằng cơ chế như vậy, thực vật có thé vượt qua được tình trạng hạn cục bộ [86]
Cơ chế chịu mắt nước liên quan đến những thay đơi sinh hố diễn ra trong tế
bào, nhằm sinh tong hop cac chất bảo vệ hoặc nhanh chóng bù lại sự thiếu hụt nước Tự điều chỉnh áp suất thâm thấu nội bào còn thông qua tích luỹ các chất hoà tan, các
protein, các axit amin ví dụ như axit amin prolin, mannitol, fructose, K”, các enzym
phân hủy gốc tự do Sự điều chỉnh áp suất thâm thấu có hai chức năng:
- Giữ và lẫy nước vào trong tế bào và ngăn chặn sự xâm nhập của ion Na” - Thay thế vị trí nước nơi xảy ra các phản ứng sinh hoá, tương tác với lipit hoặc protein trong màng, ngăn chặn sự phá huỷ màng và các phuc protein [1] 1.2.3.2 Cơ sở sinh hoá của tính chịu hạn
Thanh phan hoá sinh của hạt như: Hàm lượng protein, đường tan, enzym, thành phân axit amin, không chỉ là cơ sở để dánh giá chất lượng hạt mà còn là
các chỉ tiêu liên quan đến khả năng chống chịu của cây trồng [25], [26], [49]
Trong cơ thể thực vật, đường tập chung nhiều ở thành tế bào, mô nâng đỡ, mô dự trữ, là sản phâm của quá trình quang hợp ở tế bào Đường có nhiều vai trò quan trọng trong cơ thể sống, đó là cung cấp năng lượng cho cơ thê, cấu trúc và tạo hình, góp phần bảo vệ tương tác đặc hiệu cho tế bào Theo nhiều nghiên cứu, hàm lượng đường tan có liên quan trực tiếp đến khá năng chống chịu của cây trồng Đường tan là một trong các chất tham gia điều chỉnh áp suất thâm thấu trong tế bào Những nghiên cứu đã thấy rằng, tăng áp suất thâm thấu của tế bào thông qua các phân tử đường tan thì làm tăng khả năng chống chịu của cây trồng [29], [41], [65]
Tác giả Đỗ Thị Dương đã nghiên cứu đặc điểm sinh hoá của năm giống lúa cạn đã nhận thấy khả năng chống chịu của các giống lúa có tương quan thuận với hàm
lượng đường tan và protein [11] Ngô Thị Liêm và Nguyễn Thị Sâm khi nghiên cứu
Trang 28hình thái, hoá sinh hạt của một số giống lạc, nhận thay có mối tương quan thuận giữa hàm lượng đường tan, protein, hoạt độ enzym với khả năng chịu hạn [24], [45] Trên đối tượng là cây đậu tương, Hà Tiến Sỹ (2007) đánh giá khả năng chịu hạn của một số giỗng đỗ tương địa phương của tỉnh Cao Bằng ở giai đoạn mầm đã nhận thấy khả năng chịu hạn của các giống có tương quan thuận với tỷ lệ tăng của hàm lượng đường tan, hoạt độ enzym amylase [46]
Axit amin prolin có vai trò quan trọng trong điều hoà áp suất thâm thấu của tế bào, đồng thời nó là một axit amin ưa nước có khả năng giữ và lẫy nước cho tế bào, ngăn chặn sự xâm nhập của ion Na”, tương tác với protein và lipit màng, ngăn chặn sự phá huỷ của màng và phức protein khác Các kết quả nghiên cứu cho thấy khi cây trồng gặp hạn thì cây giảm tổng hợp protein và tăng tổng hợp prolin [50], [66], [85] Sự gia tăng hàm lượng prolin ở thực vật khi gặp phải điều kiện bất lợi như do hạn, mặn, nóng có liên quan đến các gen tônghợp prolin và các gen điều khiên quá trình vận chuyên prolin Khi môi trường đất thiếu nước đến mức áp suất thâm thâu của tế bào không thê cạnh tranh được với áp suất thâm thấu của đất thì gen tham gia vào quá trình tổng hợp prolin sẽ được hoạt hoá, xúc tiễn cho việc tổng hợp prolin và vận chuyến prolin đến các mô, tế bào có nhu cầu Khi cây ở tình trạng bình thường (không chịu tác động của stress môi trường) thì prolin trong cây sẽ được chuyên hoá thành glutamat Còn khi cây rơi vào tình trạng thiếu nước do hạn thì glutamat sẽ được chuyên hoá thành prolin [87], [90]
Enzym là chất xúc tác sinh học có hiệu quả cao Mỗi một loại enzym xúc tác
Trang 29enzym quan trọng trong quá trình thuỷ phân tinh bột thành dextrm và mantose Sự tăng hoạt độ của œ — amylase làm tăng hàm lượng đường tan trong cây vi vậy làm tăng áp suất thâm thấu trong tế bào nên khả năng chịu hạn của cây cũng tăng lên [17]
Ngoài ra đã có nhiều công trình nghiên cứu vai trò của axit abscisic (ABA) [91] Skiver và Mundy (1990) đã nghiên cứu xác định chức năng của một số gen trong việc giải mã các protein và cơ chế biêu hiện gen ở thực vật khi gặp mất cân bằng thâm thấu xử lý ABA
Như vậy cơ chế chịu hạn của thực vật rất phức tạp không chỉ liên quan đến
đặc điềm hình thái giải phẫu của cây mà còn liên quan đến những thay đối thành
phân hoá sinh trong tế bảo và sự điều chỉnh các gen liên quan đến tính chịu hạn của
thực vật
1.2.3.3 Cơ chế phân tử của tính chịu hạn
Đề khai thác tối đa tiềm năng của các giống cây trồng cân nắm vững phản ứng của các giống cây trông đối với các điều kiện ngoại cảnh Phản ứng của cây trồng rất đa dạng và phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, trong đó có kiểu gen và mức độ khắc nghiệt của điều kiện ngoại cảnh bất lợi Biểu hiện của quá trình này là việc sinh tổng hợp của một loạt các chất trong tế bào liên quan đến điều hoà áp suất thâm thấu của tế bào Được quan tâm nghiên cứu nhiều nhất là các protein sản pham của quá trình biểu hiện gen
Sự biểu hiện của các gen liên quan đến stress phụ thuộc vào khả năng nhận biết stress Bằng chứng là tăng cường các chất điều khiên phản ứng của cây trồng
đối với stress Ví đụ như ABA, axit jasmonic, ethylen, Ca”", Mức độ biểu hiện
của một số gen tăng lên, một số yếu hắn đi Điều hoà biểu hiện của các gen này khi gap stress đang được tăng cường nghiên cứu ở các giai đoạn khác nhau: trước phiên mã và sau phiên mã [25]
Nghiên cứu tính chịu hạn của thực vật theo cơ chế chịu mất nước, các nhà khoa học nhận thấy rang các nhóm chất liên quan đến việc bảo vệ câu trúc của tế bào và điều chỉnh áp suất thâm thấu có vai trò đặc biệt quan trọng Những nhóm
Trang 30chất đặc biệt quan tâm đến là protein sốc nhiệt (heat shock protein - HSP) trong đó có các chất môi giới phân tử - MGPT (molecular chaperone), Ubiquitin,
Protein sốc nhiệt ở hầu hết các loại thực vật như: lúa mỳ, lúa gạo, đậu nành, hành tỏi, chúng chiếm 1% protein tổng số trong lá của các loài thực vật này HSP được tông hợp khi tế bảo gặp điều kiện cực đoan như hạn, nhiệt độ cao, độ muối cao Sự suất hiện của HSP có chức năng ngăn cản hoặc sửa chữa sự phá huỷ do sress nóng và mở rộng ngưỡng với sự chống chịu nhiệt độ cao Trong các tế bào thực vật, HSP trong tế bào chất tập chung thành các hạt sốc nhiệt (Heat Shock Granules - HSG) Người ta cho rằng các HSG gắn kết trên các ARN — polymease để ngăn cản sự phiên mã tông hợp mARN trong quá trình bị stress nóng Sau sốc nóng các HSG phân tán và liên kết dày đặc với các ribosome hoạt động sinh tông hợp protein [25]
Dựa vào khối lượng phân tử HSP được chia thành 6 nhóm: HSP110, HSP100, HSP90, HSP70, HSPó0, HSP8,5 Trong đó nhóm HSP70 va HSP60 co đại diện của chất MGPT, HSP8,5 (Ubiquitin) có chức năng bảo vệ cho tế bào nhưng không phải là MGPT, chúng có hoạt tính protease và thực hiện chức năng phân giải protein không có hoạt tính enzym, ngăn chặn các protein gây độc cho tế bào Ubiquitin có khối lượng phân tử thấp, ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ nên chúng có vai trò tự sửa chữa khi gặp các yếu tố cực đoan nhất là nhiệt độ cao
MGPT làm một nhóm gồm nhiều loại protein khác nhau nhưng chúng đều có chức năng tham gia tao câu trúc không gian đúng cho protein trong tế bào MGPT được tăng cường tổng hợp trong điều kiện cực đoan do nhu cầu cấp thiết của tế bào nhất là đo tác động của nhiệt độ
Các nhóm HSP90, HSP100 đều có tính bảo thủ cao, có hoạt tính ATPase
Một số tìm thấy trong tế bào bình thường, nhưng phần lớn chúng sinh ra khi gặp các điều kiện ngoại cảnh bất lợi như hạn, nóng, lạnh Chức năng chính của chúng là
ngăn chặn sự co cụm của protein và tái hoạt hoá protein biến tính [25], [32]
Trang 31nhóm protein quan trọng liên quan đến điều kiện mất nước của tế bào Nhóm gen ma hoa loai protein LEA con dong vai tro quan trong trong tính chịu khô hạn của hạt Khi điều kiện mất nước xảy ra, LEA tham gia vào bảo vệ màng tế bảo, cô lập
ion, ôn định pH tế bào [25], [27], [32]
Nghiên cứu tính chịu hạn về mặt sinh lý, hoá sinh, cầu trúc tế bào nhận thay một loạt những biến đổi sâu sắc ở tất cả các mức độ khác nhau trong các giai đoạn phát triên khác nhau Điều đó chứng tỏ tính chống chịu là đa gen, tức là do nhiều gen quyết định, biểu hiện trong các giai đoạn phát triển khác nhau của cây Ngày nay trên thực tế văn chưa tìm được gen thực sự quyết định tính chịu hạn mà mới chỉ tìm thấy các gen liên quan đến tính chịu hạn
1.2.4 Nghiên cứu khả năng chịu hạn của cây lúa
Nghiên cứu khả năng chịu hạn của cây lúa đã thu hút được nhiều tác gia quan
tâm Silva và Cs (1986) nghiên cứu đặc điểm hình thái của bộ rễ lúa nhận thấy tông chiêu dài bộ rễ có liên quan chặt chẽ đến tính chịu hạn của lúa nương [84] Sau đó các nghiên cứu về đặc điểm sinh lý, hoá sinh liên quan đến khả năng chịu hạn của lúa được quan tâm
Đình Thị Phòng (2001) đã chọn, tạo được giống lua DR1 va DR2 cho nang
suat cao, 6n định, có khả nang chiu han, chiu lanh hon hắn so với giống lúa ốc
bằng phương pháp chọn dòng tế bào soma [40] Bằng xử lý mô sẹo lúa một tuần tudi bang NaCl, Lé tran Binh va Cs (1998) da chon được hai dòng lúa có khả năng chịu muối là C0 và C8 [1] Lê Xuân Đãc (1998) xử lý lạnh hai giống lúa C71 va TK90 ở nhiệt độ 1+0,5°C đã thu được một số dòng lúa có khả năng chịu lạnh [5] Nguyễn Thu Hoài (2005) nghiên cứu khả năng chịu hạn của một số giống lúa cạn địa phương thu thập ở Bắc Kạn, Cao Bằng, Sơn La đã so sánh được khả năng chịu
hạn của các giống lúa để làm vật liệu khởi đầu cho việc chọn, tạo các giống lúa
[17] Cũng theo hướng nghiên cứu này Bùi Thị Thu Thuỷ (2006) đã đánh giá được khả năng chịu hạn của các giống lua CR203, U17, KD18, BT [54]
Price va Cs (2002) su dung RFLP va AFLP, SSR đã xác định được 142 chỉ thị phan tir lién quan dén tinh trang s6 luong cua cay lia can cé kha nang tranh hari83]
Trang 32Từ thực trạng đang mất dần nguồn gen lúa cạn, đến nay đã có nhiều công trình sưu tập đánh giá khả năng chịu hạn, đặc điểm hình thái, hóa sinh của các giống lúa nhằm bảo tồn nguôn gen quý Đó là công trình nghiên cứu của Nguyễn Thu Hà và Cs (2003) về 47 giống lúa cạn sưu tập tại các tỉnh phía Bắc [14], Trần Văn Thuỷ (1999) đánh giá nguồn gen cây lúa ở Tây Nguyên [53] Các công trình nghiên cứu
của Đỗ Thị Dương (2001) [11], của Nguyễn Thị Hải Yến (2002) [58], Vì Thị Xuân
Thủy (2008) [61], của Nguyễn Đức Hoàng (2008) [18] đã nghiên cứu về đặc điểm sinh hóa hạt, phân tích đa hình protein hạt và khả năng chịu hạn của các giống lúa 1.3 Ứng dụng kỹ thuật nuôi cây mô và tế bào thức vật vào việc đánh giá khả năng chống chịu ở cây lúa
1.3.1 Hê thông nuôi cây
Kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào thực vật có thể được sử dụng để đánh giá khả năng chông chỉu cua cây trông ơ nhiều mực đô khac nhau như mực gen, mưc tê bao
riêng re, các loại mô , cơ quan nuôi cây phân ]âp va cây hoan chỉnh Sử dung Ky
thuât nuôi cây mô tê bao thưc vât co thê nghiên cưu môt cach đơn đôc hay tô hơp các tác động bất lợi mà ngoài tự nhiên khó thực hiện được, qua đo cho phep tim hiéu va xac dinh ban chat sinh hoc cua tinh chong chiu [1]
Đối với mỗi loại thực vật nhất thiết phải nghiên cứu tối ưu kỹ thuật nuôi cây thích hợp cho việc đánh giá Nhung hé thông nuôi cây thương đươc sử dung la nuôi cây mô seo , nuôi cây tê bao huyền phu, nuôi cây tê bao trần Danh gia kha nang chông chiu băng nuôi cây mô co thê được tiên hanh theo hai cach : trưc tiêp va gian tiép Đa sô trường hợp người ta tiễn hành đánh giá trực tiếp Mô seo đươc gây stress bơi cac tac nhân cưc doan Sau thoi gian đê mô seo phuc hồi , đanh gia kha năng chông chiu thông qua cac tê bao sông sot Các tế bào trên được cây chuyê n lên môi
trương tai sinh cây dé tiêp tuc đanh gia [5], [42] Mô seo la khôi cac tê bao mô mềm
có mức độ cấu trúc thấp , chưa phân hoa, phân chia môt cach hồn loan va co tinh biên đông di truyền cao Nhiều tac gia đa thôn g bao nhân được cây tai sinh tư mô sẹo qua nhiều lần cây chuyên có sự thay đôi về nhiễm sắc thê (dị bội, đa bôi) và
Trang 33biên đôi di truyền phong phú lại rất có ý nghĩa trong chọn giống và như vậy vật liệu di truyền cua cây đo trơ nên phong phu hơn [1]
Hiên nay ngươi ta đa tai sinh được cây hoan chinh tư mô seo vơi hjiêu suât rat cao ơ nhiều lọai cây trồng coy nghĩa kinh tế như : lúa nước, lúa mì, lúa mạch,
thuôc la, củ cải đường, mía, chuôi, đu đu
1.3.2 Môt sô thành tựu về đanh gia kha năng chông chỉu và chọn dòng tế bào soma bang ky thuat nudi cay in vitro
Nhung yéu t6 bat lo i cua mdi truong nhu nhiét d6 cuc doan — (ndng, lanh),
lương mưa không phu hơp (han), déc t6 dat gay phen (nhôm, pH thap), man (mudi NaC]) la nhưng yêu tô gây han chê tơi năng suât cây trong
Kỹ thuật nuôi cây mô và tế bào th ực vật đã đạt được những thành công nhất
đinh trong viêc nghiên cưu kha năng chông chiu cua cây trôngnhư : chịu hạn [40],
[41], chịu lạnh [5], chịu nhiệt độ cao [48], chịu mudi NaCl [29]
Innis M.A., Gelfand D.H.,Sninsky J.J, White T.J (1990) tiên hanh gây mat
nuoc mé seo lua va da nhan thay ABA la chat lam ting kha nang giu nuoc va chiu
mat nuoc cua mé seo lua Nong đô ABA thich hop cho viéc tiền xư ly mô seo lua la 10M và thơi gian xư ly la 5 đến 7 ngày [77]
Bằng Kỹ thuât nuôi cây mô seo in vitro, Nguyén Hoang Léc va CS (1992) da
thu duoc 4 dòng thuốc lá chịu NaClI 1%, các dòng này vẫn duy trì khả năng chịu NaCl sau 18 tháng nuôi cấy trên môi trường không có NaCl và ở thế hệ thứ nhất
(R1) [29]
Lê Xuân Đắc (1998), khi xử lý lạnh 2 giống lúa 71 và TK 90 ở nhiệt độ
1°C+0,5°C đã thu được một dòng lúa duy trì khả năng chịu lạnh có triển vọng làm
giống [5]
Đinh Thi Phong (2001), Bằng phương phap thôi khô mô sẹo lúa của các giống lúa CR203, CH133, Lôc, XI1, C70, đa thu đươc 271 dòng mô và 900 dòng cây xanh co kha nang chiu han , tao thanh cdc quan thé R 0 lam nguyên liệu cho việc
chon loc [40]
Trang 34Nguyên Hoang Lôc (1992) su dung ky thuât nuôi cây mô seo kêt hơp vơi
viéc tién xu ly bang ABA, manitol va saccharose da thu duoc cac dong mé thusc la
SC, SC2, SC3 có khả năng chịu mất nước trên 90% trọng lượng tươi [29]
Nguyên Thi Tâm (2004), băng phương phap x ử lý mô sẹo các giống lúa
CR203, CS4, M1107, 79-1, CN2, DH60 o nhiệt độ cao (40°C, 42°C) da tao ra duoc
197 dong m6 co kha nang chiu nong và 520 dòng cây xanh [48]
Nghiên cưu kha năng chiu han ơ cây trông noi chung va cây lua nói riêng đã và đang được nhiều tác giả quan tâm Tuy nhiên viêc ưng dung kỹ thuât nuôi cây mô tê bao thưc vât trong viêc nghiên cưu kha năng chiu han vân con nhiêu han chê
Trong nhưng năm gần đây , vơi sư hoan thiên về ky thuât va điều kiên nuôi cây đa
Trang 35Chuong 2 VAT LIEU VA PHUONG PHAP NGHIEN CUU
2.1 Vật liệu và địa điểm nghiên cứu
2.1.1 Vật liệu thực vật
Sử dụng 5 giống lúa sưu tầm ở Huyện Bắc Quang, tỉnh Hà Giang (Tên giống lúa theo tên địa phương) bao gồm: Ngái nỏ, Khẩu tán, khẩu mang, Khẩu den, Shan râu được trình bày ở bảng 2.1
Bảng 2.1 Các giống lúa cạn sử dụng làm vật liệu nghiên cứu
Stt | Kí hiệu mẫu Tên địa phương Địa điểm thu mẫu
1 NN Ngai nd Bac Quang - Ha Giang
2 KT Khau tan Bac Quang - Ha Giang
3 KM Khau mang Bac Quang - Ha Giang
4 KD Khau den Bac Quang - Ha Giang
5 SR Shan rau Bac Quang - Ha Giang
2.1.2 Hóa chất và thiết bị
Hoá chất: Hóa chất sử dụng được mua ở các nước Anh, Đức, Trung Quôc
gồm: Ethanol, agarose, Na;HPOx.12H;O, axit citric, NaOH, NaC|l, CuSOa, Na;COa, C,H,OsKNa.4 H;O, thuốc thử foling, petroleum ether, SDS, acrylamide, axit sunfosalysilic, cac loai dém phosphat citrat, tinh bột chuan, K3[Fe(CN).], Fe2(SOu)3, H,SQx,, gelatin, 2,4D (Axit Dichlorphenoxyacetic), a-NAA (Axit Naphthylacetic), kinetin, cdc chat khoáng đa lượng, vi lương, vitamin, prolin chuan, tinh bot chuan,
toluen, và nhiều hóa chất thông dụng khác
Thiết bị: Các thiết bị chính được sử dụng đề phân tích các chỉ tiêu gồm: Máy phân tịch axit amin tư đông — HP aminno Quan SeriesII (Hewlett Parkard), may Quang phd UVvis Cintra 40 (Australia), b6 dién di protein cua hang Biorad (M7), cân phân tích điện tử (Thụy Sỹ, Anh), máy ly tâm lạnh của hãng Hittich (Đức), máy đo pH (Metter Toledo), tủ lạnh sâu -85°C, box cấy, nồi khử trùng Tomy (Nhật Bản), tủ sây, máy khuấy trộn Voltex và một số thiết bị thông dụng khác
Trang 362.1.3 Địa điểm nghiên cứu
Các chỉ tiêu được nghiên cứu và phân tích được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Thưc vât hoc , Di truyền học, Công nghệ tế bào và Công nghệ gen Khoa
Sinh- KNN, trường Đại học Sư phạm- Đại học Thái Nguyên
2.2 Phương phap nghiên cưu
2.2.1 Phương pháp phân loại các giống lúa cạn
Phân loại lua nêp , lúa tẻ dựa theo phản ứng bắt màu với dung dich KI 1% theo Lưu Ngọc Trình, 1997 [56]
Phân loại loài phụ dựa theo tỷ lệ dài /rộng và khả năng bắt màu với thuốc thử phenol 10% của vỏ hạt thóc theo phương phap cua Chang (1976) [70]
Đánh giá các tính trạng hình thái hạt thóc, đặc điểm chất lượng hạt gạo xay
theo tiêu chuẩn của IRRI [76]
2.2.2 Phương phap hoa sinh
2.2.2.1 Phương pháp phân tích hoa sinh ở giai đọan hat tiềm sinh
(1) Xác định hàm lượng protein : Hàm lượng protein tan được xác định theo phuong phap Lowry duoc mé ta trong tai liéu cua Pham Thi Tran Chau va Cs (1997) [3]
Hạt thóc được bóc vỏ, nghiên mịn, sấy đến khô tuyệt đối ở 105°C Cân 0,05g mẫu cho vào eppendorf, thêm 1,5 ml đệm chiết phostphat citrat pH=10, lắc đều bằng voltex 10 phút, để qua đêm ở nhiệt độ 4°C, đem ly tâm 12000 vong/phut 6 4°C trong 30 phút, roi thu lay dich dé lam thi nghiêm Thí nghiệm lặp lại 3 lần
Dịch chiêt được định mức lên 5ml bằng dung dichđêmph osphat citrat (pH=10) và đo phô hấp thụ trên máy U Vvis Cintra ở bước sóng 750nm với thuốc thử foling Hàm lượng protein được tỉnh theo công thực : A x HSPL X (%) = AEP x 100% (2.1) m
Trang 37HSPL: hê sô pha loang m: khôi lương mâu (mg)
(2) Xác định ham lương đương tan : Hàm lượng đường được xác định theo phương pháp vị phân tích được mô tả trong tài liệu của Phạm Thị Trân Châu và Cs
(1997) [3]
Mau đươc boc vo, sây khô tuyêt đôi ở 105°C Cân 0,5g mẫu nghiền trong 4ml
nước cất Ly tâm 12000 vòng/phút ở 4°C trong 30 phút, thu dich Hàm lượng đường tan đo phô hâp thu ở bước sóng 585 nm Hàm lượng đường tan được tính dựa trên đồ thi đương chuân glucose
Tính kết quả tĩnh theo công thưc:
HSPL
X (%) = ax bxHSPL (%) (2.2)
m
Trong do: X: ham lượng đường tan (% khôi lương chât khô) a: mật độ quang đo được trên máy ở bước sóng 585nm b: số ml dịch chiết
HSPL: hệ số pha loãng m: khối lượng mẫu (mg)
(3) Phuong phap xac dinh thanh phan axit amin
Hàm lượng axIt amin được xác định trên máy HP - Amino Quant sự dung ortho- phtalandehyt tao dan xuat d6i voi cac axit amin bac 1 va 9 — fluoreryl- metyl- clorofomat d6i voi cac axit amin bac 2 Mau duoc xu ly theo phu ong phap thuy phan pha long theo huong dan su dung may phân tích axit amin tu dong
2.2.2.2 Danh gia kha nang chiu han sinh ly théng qua phan tich mat sé chi tiéu sinh hoa o giai doan hat nay mam
(1) Chuan bi mầu: Hạt của các giống lúa nghiên cứu sau khi xử lý nhiệt 35°C trong 10 phút, ngâm nươc trong 24h sau đo ủ trong dung dịch MS chứa sorbitol 5 % Hạt nây mầm sau các thời gianủ l1 ngày, 3 ngày, 5 ngày, 7 ngày, 9 ngày được lây dé xac dinh hoa t dé cua enzym protease va ham luong protein tan , hoạt độ của enzym a- amylase va ham lương đương tan
Trang 38(2) Xac dinh hoat d6 cua enzym a- amylase
Xác định hoạt độ enzym œ- amylase theo phương pháp của Heilken được mô
tả trong tài liệu của Nguyên Lân Dung (1979) [10]
Hoạt độ enzym a- amylase duoc xac định đưa trên luong tinh bot bi enzym thủy phân trong thơi gian 30phút ở 30C Giá trị mật độ quang được đo ở bước sóng 560nm trên may quang phô UVvis Cintra 40
Nguyên tác : Dựa vào tính chất hòa tan của enzym a- amylase trong dung dịch đệm phosphat 0,2 M pH = 6,8
Hat thoc nay mam boc vo , cân khôi lương, nghiền trong đêm phosphat 0,2M pH = 6,8, ly tâm 12000 vòng/phút trong 15 phút ở 4°C, thu dich dé xac dinh hoat dé của enzym Thí nghiệm phân tích hoạt độ enzym a- amylase được tiến hành với ống thí nghiệm và ống kiểm tra , cơ chất là tỉnh bột 1% đo trên may quang phô ơ bươc sóng 560nm Hoạt độ của enzym œ- amylase đươc tình đưa trên đồ thi đương chuân xây dưng băng tinh bét
Hoạt độ enzym œ- amylase được tính theo công thức:
(C, —C,) x HSPL h
Trong dé: A: hoat dé enzym a- amylase (DVHD/mg)
A (PVHP/ mg) = (2.3)
C;: lương tinh bôt con |ai cua mâu thi nghiêm (mg/ml)
C¡: lương tinh bôt con Jai cua mau kiém tra (mg/ml)
h: khôi lương mâu (mg) HSPL: hê sô pha loang
Dinh tinh hoat dé enzym a- amylase :
Thanh phân hỗn hợp dịch: Thạch agar 2%, tinh bột 1% và nước cất Cho hỗn
dịch vào bình tam giac đun cách thuỷ cho tan thạch , đồ vào đĩa petri dày 4mm để
nguội, đục lỗ đường kính 9mm Nhỏ 100ul dịch chiết chứa enzym vào mỗi lỗ, để tủ
lạnh qua đêm để enzym khuyếch tán, chuyên sang tủ ấm ở 30°C trong 24giờ Nhuộm băng lugol 5phút và tráng lại bằng NaCl 1N
Trang 39Hàm lượng đường tan được xác định như mô tả ở mục 2.2.2.1
(4) Xác định hoạt độ enzym profease
Hoat d6 enzym protease xac dinh theo phương phap Anson theo mô ta cua Nguyên Văn Mũi (2001) [36]
Hat thoc nay mam bocvo , cân khôi lương , nghiên trong đêm phosphat (pH=6,5), ly tâm 12000 vòng/phút trong 15 phút ở 4°C, dịch thu được sử dụng làm thí nghiệm Thí nghiệm phân tích hoạt độ enzym protease được tiến hành với ống thí nghiệm và ống kiểm tra đo trên may quang phô ơ bươc song 750nm Hoạt độ của enzym protease được tỉnh dưa trên đồ thi đương chuân xây dưng băng tyrozin_ Hoạt độ enzym protease tinh theo công thực:
_(n-k)xDxHSPL
DVHD/mg T
xm
(2.4)
Trong đo: n: Chỉ sô đo được ở bước song 750nm của ống thí nghiệm (mg/m]) k: Chỉ sô đo được ở bước song 750nm của ống kiêm tra (mg/ml)
D: s6 ml dich chiêt HSPL: hê sô pha loang m: khôi lương mâu (mg)
T: thơi gian u enzym vơi cơ chât (phút)
Dinh tinh hoat d6 enzym protease: Tién hanh tuong tu nhu dinh tình hoat đô
enzym a- amylase, co chat la gelatin 1% (5) Xác định hàm lượng protein tan
Hàm lượng protein tan được xac đinh như mô ta ơ muc 2.2.2
2.2.3 Danh gia kha năng chỉiu han ơ giai đọan ma băng phương phap gây han nhân tao
Phương phap đanh gia kha nang chiu han 0 giai doan ma duoc tién hanh theo
Lé Tran Binh va Cs (1998) [1]
Hạt lúa nảy mâm gieo vào các bát nhựa nhỏ có kích thước bằng nhau, môi
hôp 50 hạt Cát vàng đãi sạch , phơi khô cho vao cac hôp vơi lương như nhau Thí nghiêm duoc lap |ai 3 lần cho môi chi tiêu nghiên cưu trong điêu kiên chăm soc như
Trang 40nhau Thoi gian dau tuoi nuoc cho đu âm , khi cây đươc 3 lá thật thì tiến hành gây hạn nhân tạo và đánh giá khả năng chịu hạn của các giống lúa Theo đoi cac chi tiêu liên quan đên kha năng chiu han trược va sau khi gây han như sau:
(1) Khôi lương tươi cua rê, thân la
(2) Khôi lương khô cua rê , thân la cac mâu đươc sây khô tuyêtđôiơ 105°C đến khi khối lượng không đổi
(3) Xác định khả năng giữ nước qua các giai đoạ n xư ly bơi han Khả năng giu nuoc duoc tinh theo céng thuc:
W
W(%)= (Yo) = = x100 (2.5 x (2.5)
kxi
Trong đo: W: khả năng giữ nước của cây sau khi xử lý hạn (%) W„¡: khôi lương tươi cua cây sau khi xử ly han (g)
Wi: khôi lương tươi của cây không xử lý hạn (g)
(4) Xác định chỉ số chịu hạn tương đối của các giỗng theo công thức:
T 2.6
= 3 Sino (an.bn+bn.cn+ cn.dn +dn.en+ 4 kn.an) (2.6)
Trong do: S: chỉ số chịu hạn tương đối
œ: là góc tạo bởi hai trục mang trỊ số liền nhau œ = 360/0
a,b,c,d k la cac chỉ tiêu theo đoi
n: kí hiệu các giỗng nghiên cứu
(5) Xác định tỷ lệ thiệt hại do hạn gây ra được theo công thức:
TH=25° (ý) (27) ne
Trong đo: TH: tỷ lệ thiệt hai do han gay ra (%)
b: trị số thiệt hại mỗi cấp nạ: sô cây cua moi cap thiét hai
c: trị số thiệt hại của cấp cao nhất n: tông sô cây xư ly