Quá trình hô hấp ánh sáng diễn ra ở thực vật C3 mạnh gấp 3 - 5 lần hô hấp ti thể, do đó sản phẩm quang hợp ở loại thực vật C3 này mất một phần dùng cho hô hấp ty thể nên giảm ATP lại mất một phần do hô hấp ánh sáng không tạo ATP. Đó là lí do năng suất thu hoạch ở thực vật C3 giảm sút vì hai loại hô hấp này. Mời các bạn cùng tham khảo.
JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Natural Sci., 2011, Vol 56, No 3, pp 100-105 HIỆU QUẢ CỦA CHẤT KÌM HÃM HƠ HẤP ÁNH SÁNG Na2 SO3 ĐẾN Q TRÌNH QUANG HỢP CỦA CÂY CÀ CHUA (Lycopersicum esculentum Mill) Nguyễn Duy Minh Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Mở đầu Quá trình quang hợp thực vật tạo thành chất hữu quan trọng (gluxit, protein, lipit) sử dụng cho trình sinh trưởng phát triển trồng Các sản phảm hữu dùng phần cho q trình hơ hấp ty thể để tạo nên sản phẩm cuối ATP, H2 O thải CO2 Năng lượng ATP sử dụng vào hoạt động sống tế bào thể thực vật Hình Sơ đồ q trình hơ hấp ánh sáng [1] 100 Hiệu chất kìm hãm hô hấp ánh sáng Na2 SO3 Ở thực vật C3 (đậu tương, khoai tây, cà chua, ớt, ) trường hợp thiếu CO2 khí khổng đóng (do ánh sáng mạnh, nhiệt độ cao, hạn hán), trình quang hợp thường giảm sút, ảnh hưởng đến trình trao đổi chất Trong điều kiện khắc nghiệt q trình nước thực vật thường giảm sút, axit abxixic xuất làm giảm sức trương tế bào khí khổng khí khổng đóng lại Q trình hơ hấp ánh sáng diễn làm cho enzim rubisco nghiêng phía oxigenaza qui trình oxi hóa mạnh phân giải chất nhận CO2 khơng thực theo hướng cacboxylaza Q trình hơ hấp ánh sáng diễn thực vật C3 mạnh gấp - lần hơ hấp ti thể, sản phẩm quang hợp loại thực vật C3 phần dùng cho hô hấp ty thể nên giảm ATP lại phần hô hấp ánh sáng không tạo ATP Đó lí suất thu hoạch thực vật C3 giảm sút hai loại hơ hấp Ngăn chặn kìm hãm hơ hấp ánh sáng xem tác động giảm mát hàm lượng chất hữu quang hợp Natri sunfit Na2 SO3 sản phẩm nitrit, monoxit cacbon nghèo oxi dùng thu nhận oxi, làm giảm hoạt động enzim oxigenaza ngăn chặn q trình hơ hấp ánh sáng, góp phần thu hoạch ổn định [2-7] 2.1 Nội dung nghiên cứu Đối tượng phương pháp nghiên cứu Cà chua trồng chậu Mitcherlic có dung tích lít với lần lặp lại cơng thức thí nghiệm nhà kính Natri sunfit dùng nồng độ 20, 40 60 mg/l phun giai đoạn - lá, lúc hoa, tạo Các tiêu nghiên cứu phương pháp cân cân nhanh: diện tích A (dm2 /cây), cường độ thoát nước (g/dm2 /giờ), hàm lượng sắc tố (mg/g tươi), cường độ quang hợp (mg chất khơ/dm2 /giờ), LAR (diện tích tương đối dm2 /g), NAR (năng suất quang hợp (g/dm2 /ngày), sản lượng khô C (g/ngày), suất (kg/cây) A LAR = (dm2 /g) W A diện tích (dm2 ) W khối lượng khơ (g) W2 − W1 NAR = (g/dm2 /ngày) t2 − t1 A t thời gian (ngày); t1 ngày bắt đầu đo; t2 ngày thu đo, A diện tích trung bình t1 t2 W2 − W1 (g/dm2 /ngày) C= t2 − t1 101 Nguyễn Duy Minh 2.2 Kết thảo luận 2.2.1 Diện tích Diện tích đo phương pháp cân (Bảng 1) Bảng Hiệu lực Na2 SO3 đến diện tích trung bình (dm2 /cây) giai đoạn phát triển cà chua Giai đoạn Công thức sinh trưởng, Công thức Na2 SO3 đối chứng phát triển 20 mg/l 40 mg/l 60 mg/l 1,15 ± 0,09 1,20 ± 0,05 1,10 ± 0,12 1,08 ± 0,12 3,01 ± 0,10 3,59 ± 0,08 3,21 ± 0,08 3,15 ± 0,09 Ra hoa 18,20 ± 0,12 19,70 ± 0,10 18,45 ± 0,13 18,17 ± 0,17 28,05 ± 0,08 31,60 ± 0,12 25,62 ± 0,15 25,30 ± 0,20 Tạo Sử dụng chất ức chế hô hấp ánh sáng nồng độ 20 mg/l phun tăng tương đối bề mặt lá, nồng độ cao 40 - 60 mg/l gây cản trở phát triển diện tích so với đối chứng khơng phun natri sunfit 2.2.2 Cường độ nước Cường độ thoát nước đo phương pháp cân nhanh (Bảng 2) Bảng Hiệu lực Na2 SO3 đến cường độ thoát nước (g/dm2 /h) cà chua Giai đoạn Công thức sinh trưởng, Công thức Na2 SO3 đối chứng phát triển 20 mg/l 40 mg/l 60 mg/l 2,52 1,97 2,18 2,07 3,05 2,05 2,65 2,14 Ra hoa 2,34 1,86 2,04 1,85 1,97 1,50 1,61 1,46 Tạo Hô hấp ánh sáng thực nồng độ oxi không thấp hàm lượng CO2 cao Trường hợp phun Na2 SO3 nồng độ cao làm giảm nồng độ oxi, ảnh hưởng đến hoạt động bình thường hoạt tính oxigenaza 2.2.3 Hàm lượng sắc tố cường độ quang hợp sử dụng chất ức chế hô hấp ánh sáng Sắc tố quang hợp cường độ quang hợp có chất ức chế hơ hấp ánh sáng chuyển hóa phía quang hợp theo chu trình Calvin, thực tế làm giảm sút 102 Hiệu chất kìm hãm hơ hấp ánh sáng Na2 SO3 oxi hóa tạo photpho glycolic để tăng q trình cacboxyl hóa tạo APG Kết nghiên cứu ảnh hưởng chất ức chế quang hợp đến hàm lượng diệp lục cường độ quang hợp trình bày Bảng Bảng Bảng Hàm lượng diệp lục tổng số (mg/g tươi) Giai đoạn Công thức sinh trưởng, Công thức Na2 SO3 đối chứng phát triển 20 mg/l 40 mg/l 60 mg/l 0,16 ± 0,05 0,16 ± 0,08 0,13 ± 0.03 0,11 ± 0.03 2,15 ± 0,10 2,42 ± 0,15 2,09 ± 0,16 1,85 ± 0,14 Ra hoa 2,06 ± 0,12 2,82 ± 0,05 2,21 ± 0,10 2,12 ± 0,15 2,00 ± 0,09 2,61 ± 0,11 2,32 ± 0,12 2,08 ± 0,09 Tạo Bảng Cường độ quang hợp (mg chất khô/dm2 /giờ) Giai đoạn Công thức sinh trưởng, Công thức Na2 SO3 đối chứng phát triển 20 mg/l 40 mg/l 60 mg/l 6,30 ± 0,16 8,06 ± 0,15 6,20 ± 0,18 6,80 ± 0,09 7,80 ± 0,20 8,96 ± 0,16 6,65 ± 0,10 6,14 ± 0,13 Ra hoa 8,00 ± 0,18 9,40 ± 0,22 7,06 ± 0,28 6,82 ± 0,20 8,12 ± 0,21 10,15 ± 0,34 7,12 ± 0,91 7,07 ± 0,20 Tạo Với nồng độ Na2 SO3 20 mg/l, cường độ quang hợp cao so với đối chứng Ở nồng độ Na2 SO3 cao hơn, hoạt động quang hợp giảm sút Hàm lượng diệp lục tổng số phản ánh cường độ quang hợp Natri sunfit nồng độ 20 mg/l làm tăng hàm lượng diệp lục Kết phù hợp với nhận xét Mazliak (1974) Haller (1980) cho diện lưu huỳnh có vai trị nâng cao tổng hợp diệp lục, thiếu gây nên bệnh vàng Nồng độ thích hợp natri sunfit có ý nghĩa làm tăng hoạt động quang hợp, tăng hoạt động rubisco phía cacboxylaza 2.2.4 Hiệu lực Na2 SO3 đến tiêu thành tạo sinh khối suất thu hoạch cà chua Theo dõi số lượng chất lượng hoạt động quang hợp, chất hữu thu hoạch chất lượng sản phẩm, thu kết trình bày Bảng Dùng chất ức chế trình hơ hấp ánh sáng nồng độ thích hợp (20 mg/l) cho thấy sử dụng diện tích tương đối (LAR) - 10% so với đối chứng để tạo g chất khô dẫn tới suất quang hợp (NAR) cao 103 Nguyễn Duy Minh đối chứng Zelich (1987) cho tốc độ đồng hóa khả vận chuyển tích lũy cao chất khơ dùng nồng độ chất kìm hãm quang hơ hấp nồng độ thích hợp Chất kìm hãm ánh sáng nồng độ 20 mg/l làm tăng sản lượng chất khô (C) g/ngày, khối lượng kg/cây hàm lượng chất khô (W) (%), hàm lượng Vitamin C cao đối chứng Hiệu lực dùng Na2 SO3 làm tăng hoạt động quang hợp quan sinh dưỡng tích lũy chất hữu Kết thu phù hợp với nhận định Heller (1969) Mazliak (1974) Bảng Hiệu lực Na2 SO3 đến số lượng trung bình sau đợt thu mẫu chất lượng sản phẩm quang hợp Giai đoạn Công thức Công thức Na2 SO3 sinh trưởng, đối chứng phát triển 20 mg/l 40 mg/l 60 mg/l Diện tích tương đối (LAR) dm2 /g 1,47 1,35 1,46 1,52 1,62 1,56 1,76 1,72 Ra hoa 0,86 0,66 0,84 0,82 0,72 0,63 0.80 0,79 Tạo Năng suất quang hợp (NAR g/dm /ngày 0,4750 0,5020 0,3920 0,2900 lá 0,1880 0,1990 0,1802 0,1782 Ra hoa - Tạo 0,1330 0,1605 0,1601 0,1550 Sản lượng chất khô C (g/ngày) 0,4410 0,5195 0,4125 0,3807 lá 0,7781 1,0044 0,8411 0,8385 Ra hoa 0,5920 0,7786 0,6870 0,6475 Tạo Năng suất (kg/cây) 2,15 2,21 2,14 2,13 Hàm lượng chất khô (%) 15,20 15,35 12,08 11,90 Hàm lượng vitamin C (mg/100 g quả) 185 240 190 143 Kết luận - Q trình hơ hấp ánh sáng làm giảm sút chất hữu quang hợp Dùng chất kìm hãm trình Na2 SO3 nồng độ thích hợp (20 mg/l) có hiệu lực nâng cao tiêu sinh lí cà chua - Diện tích lá, hàm lượng diệp lục, cường độ quang hợp cơng thức xử lí Na2 SO3 tăng cao đối chứng 104 Hiệu chất kìm hãm hô hấp ánh sáng Na2 SO3 - Cường độ nước, diện tích tương đối (LAR) nồng độ thích hợp sử dụng tiết kiệm tạo thành chất hữu - Năng suất túy quang hợp (NAR), chất khô thu C (g/ngày), suất thu (kg/cây), hàm lượng chất khô quả, hàm lượng vitamin C (mg/100 g quả) nồng độ thích hợp tăng cao đối chứng Ở nồng độ Na2 SO3 cao (40 - 60 mg/l) kết thu không sai nhiều so với đối chứng Từ khóa: Quang hợp, hơ hấp ánh sáng, cà chua, Na2 SO3 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Duy Minh, 2002 Sinh lí thực vật Nxb Giáo dục, Hà Nội [2] Nguyễn Duy Minh, 1981 Quang hợp Nxb Giáo dục, Hà Nội [3] Nguyễn Duy Minh, 1988 Les peroxysomes Nxb Giáo dục, Hà Nội [4] Nguyễn Duy Minh, 2009 Bài tập sinh lí thực vật Nxb Giáo dục, Hà Nội [5] Chu Jimping, 1994 The photosynthesis Assimilation of tomato Proceeding tomato variety trial, p 205 [6] Gabriel, 1991 Effect of temperature on net CO2 assimilation and photosystem II quantum yield electron transfer of bean (Phasoelus vulgaris) leaves during drought stress Laphotosynteza, p 207 [7] Ishihi R., 1977 The effect of temperature on the rate of photosynthesis, respiration and the activity RuDP carboxylase in barley, rice and maize leaves The RuDP in photosynthesis, p 202 ABSTRACT The effects of photorespiration inhibitor Na2 SO3 on photosynthesis of Tomatoes (Lycopersicum esculentum Mill) The photo-respiration makes organic matter in photosynthesis decrease Using inhibitor Na2 SO3 at a suitable concentration 20 mg/l helps to increase physiological indicators of tomatoes Leaf surface, chlorophyll concentration, photosynthesis intensity of the experimental formula are more than the control At the suitable concentration, transpiration intensity on the plants (g/dm2 /h) is weaker and leaf area ratio (LAR) is smaller for formation organic matter All net assimilation rate (NAR), crop growth rate (g/day), fruit yield (kg/plant), concentration of dry matter in fruit, concentration of vitamin C (mg/100 g fruit), at the optimal concentration are higher than the control At the higher Na2 SO3 concentration (40 - 60 mg/l), there is no large difference between experimental plants and the control 105 ... độ quang hợp sử dụng chất ức chế hô hấp ánh sáng Sắc tố quang hợp cường độ quang hợp có chất ức chế hơ hấp ánh sáng chuyển hóa phía quang hợp theo chu trình Calvin, thực tế làm giảm sút 102 Hiệu. .. lũy cao chất khơ dùng nồng độ chất kìm hãm quang hơ hấp nồng độ thích hợp Chất kìm hãm ánh sáng nồng độ 20 mg/l làm tăng sản lượng chất khô (C) g/ngày, khối lượng kg /cây hàm lượng chất khô (W).. .Hiệu chất kìm hãm hơ hấp ánh sáng Na2 SO3 Ở thực vật C3 (đậu tương, khoai tây, cà chua, ớt, ) trường hợp thiếu CO2 khí khổng đóng (do ánh sáng mạnh, nhiệt độ cao, hạn hán), trình quang hợp