Thông tin tài liệu
Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số 2S (2017) 168-179 Nghiên cứu nồng độ đường gây hạn động thái enzym amylaza, proteaza trình nảy mầm số giống đậu tương gặp stress hạn Nguyễn Thị Thao*, Trần Khánh Vân Khoa Sinh, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, 136 Xuân Thủy, Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 16 tháng năm 2017 Chỉnh sửa ngày 20 tháng năm 2017; Chấp nhận đăng ngày 10 tháng 10 năm 2017 Tóm tắt: Nghiên cứu tiến hành nhằm xác định nồng độ đường sacaroza gây hạn nhân tạo phân nhóm chịu hạn giống đậu tương DT2008, DT51, DT99, DT26, DT2003 thông qua tiêu nghiên cứu: số hạt nảy mầm, chiều dài mầm, hoạt độ enzym amylaza Kết thu cho thấy xác định nồng độ đường sacaroza 6% có ảnh hưởng rõ ràng đến tiêu nghiên cứu kéo dài thời gian gây hạn chọn giống đậu tương DT2008, DT2003, DT99 tương ứng với mức chịu hạn tốt, trung bình, để theo dõi động thái hoạt độ enzym amylaza, enzym proteaza điều kiện hạn Kết chứng tỏ tăng hoạt độ enzym amylaza phản ứng không đặc trưng đậu tương điều kiện hạn Sự tăng hoạt độ proteaza loại phản ứng đặc trưng Từ khóa: Đậu tương, nảy mầm, amylaza, proteaza, phản ứng đặc trưng, hạn Mở đầu chịu với stress hạn vai trò enzym (amylaza, proteaza, catalaza, SOD, ) [3-4], chất làm thay đổi tính thấm màng tế bào (prolin, glyxinbetalin,…), hooc mơn sinh trưởng (auxin, ) [5], vai trị hệ rễ [6-7], vai trò quang hợp,… trí xác định gen cụ thể điều khiển chế chống chịu [8-9] Nhưng vấn đề đặt là: chế giúp cho thực vật chống chịu stress mơi trường chế phản ứng đặc trưng chế phản ứng không đặc trưng Vì thực vật nói chung, đậu tương nói riêng chịu tác động mơi trường khoảng thời gian ngắn với cường độ lớn thường trả lời phản ứng khơng đặc trưng Cịn thực vật chịu tác động stress môi trường chậm, kéo dài Đậu tương trồng trồng nhiều thứ ba giới nguồn dầu thực vật quan trọng nhất, nguồn protein cho người Tuy nhiên suất đậu tương bị hạn chế ảnh hưởng môi trường, đặc biệt hạn hán Chúng ta có nhiều nghiên cứu sâu tìm hiểu chế chống chịu thực vật nói chung Riêng với đậu tương, có nhiều nghiên cứu ảnh hưởng hạn đến giai đoạn sinh trưởng, phát triển suất [1-2] Từ tìm chế giúp đậu tương chống _ Tác giả liên hệ ĐT.: 84-986983288 Email: nguyenthao210188@gmail.com https://doi.org/10.25073/2588-1140/vnunst.4597 168 N.T Thao, T.K Vân / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số 2S (2017) 168-179 dẫn tới hình thành q trình thích nghi đặc thù, đảm bảo cho hoạt động ổn định trình sinh lý bên điều kiện stress mơi trường Nếu có phối hợp hai kiểu phản ứng không đặc trưng đặc trưng thể thực vật chúng có lợi đấu tranh sinh tồn Đây vấn đề cần sâu nghiên cứu giải cấp bách lại chưa có nhiều nghiên cứu làm sáng tỏ để tạo sở cho việc chọn giống, tạo giống trồng chuyển gen chống chịu stress môi trường đạt kết mong muốn, đảm bảo an ninh lương thực quốc gia giới Để giải vấn đề đặt ra, tiến hành bố trí thí nghiệm “Nghiên cứu nồng độ đường gây hạn động thái enzym amylaza, proteaza trình nảy mầm số giống đậu tương gặp stress hạn” để làm rõ vai trò enzym amylaza enzym proteaza Vì trình nảy mầm hạt đậu tương, nghiên cứu cho thấy enzym amylaza enzym proteaza có vai trị quan trọng trình trao đổi chất giúp cho hạt chuyển từ trạng thái ngủ nghỉ sang trạng thái Đặc biệt điều kiện stress môi trường hạn, hoạt động hai enzym tạo sản phẩm làm thay đổi tính thấm màng tế bào, từ làm tăng khả chống chịu hạn Kết nghiên cứu sở xác định loại phản ứng khơng đặc trưng đặc trưng q trình nảy mầm hạt Phương pháp nghiên cứu 2.1 Địa điểm vật liệu nghiên cứu Thí nghiệm bố trí tiêu nghiên cứu xác định phịng thí nghiệm mơn Sinh lý học Thực vật Ứng dụng, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Các giống đậu tương nghiên cứu: DT2008, DT99, DT2003, DT 26, DT51 Viện Di truyền Nông nghiệp Việt Nam cung cấp 169 2.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm Dung dịch đường sacaroza gây hạn pha nồng độ 0%, 2%, 4%, 6%, 8%, 10% đối chứng 0% Mỗi nồng độ tương ứng với cơng thức (CT) thí nghiệm: CT 0%, CT 2%, CT 4%, CT 6%, CT 8%, CT 10% Chúng gieo hạt vào khay nhựa (20cm x25cm) có lót giấy thấm gấp nếp thành 10 hàng khay Mỗi giống đậu tương gieo hai hàng, hàng 15 hạt cách Mỗi khay tương ứng với công thức Mỗi công thức lặp lại lần Sau 2, 4, ngày gieo hạt, xác định tiêu nghiên cứu: - Số hạt nảy mầm: Những hạt nảy mầm hạt có chiều dài rễ mầm đạt từ 3mm trở lên - Chiều dài mầm, dùng thước chia đến mm đo chiều dài mầm từ chóp rễ đến chồi mầm - Hoạt độ enzym amylaza [10] - Hoạt độ enzym proteaza [10] Sau xác định nồng độ đường gây hạn nhân tạo phân loại khả chịu hạn giống đậu tương nghiên cứu, tiến hành bố trí thí nghiệm theo dõi động thái hoạt độ enzym amylaza enzym proteaza vòng 72 gieo hạt, lần xác định hoạt độ enzym cách đồng hồ Chúng chọn giống đậu tương ứng với khả chịu hạn tốt, trung bình giống đậu tương nghiên cứu Các giống đậu tương gieo khay có lót giấy thấm gấp nếp thành hàng, giống đậu tương gieo 30 hạt/ hàng Mỗi khay tương ứng với công thức công thức đối chứng cung cấp nước (ĐC) cơng thức thí nghiệm với nồng độ đường gây hạn chọn (TN) Mỗi công thức lặp lại lần Số liệu nghiên cứu xử lý sở sử dụng ứng dụng phần mềm Microsof Excel, One - way ANOVA với kiểm định Tukey’s- b mức ý nghĩa 0,05 phần mềm SPSS phiên 22.0 170 N.T Thao, T.K Vân / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số 2S (2017) 168-179 Phân nhóm chịu hạn giống đậu tương nghiên cứu xử lý phần mềm Ntedit NTSYSpc phiên 2.0 Kết thảo luận 3.1 Xác định nồng độ đường gây hạn phân nhóm khả chịu hạn giống đậu tương 3.1.1 Tỷ lệ nảy mầm giống đậu tương nghiên cứu Từ sai khác có ý nghĩa thống kê theo dõi số hạt nảy mầm cơng thức thí nghiệm, chúng tơi nhận thấy: Tất giống đậu tương nghiên cứu chịu ảnh hưởng hạn có số hạt nảy mầm thấp so với đối chứng nồng độ gây hạn cao số hạt nảy mầm Điều giải thích nồng độ đường sacaroza tăng lên áp suất thẩm thấu tế bào giảm, trình hút nước hạt gặp khó khăn Vì hoạt động enzym phân giải chất dự trữ cung cấp lượng cho phôi sinh trưởng tách khỏi vỏ hạt trở lên khó khăn Số hạt nảy mầm nồng độ gây hạn 2% 4% có sai khác với đối chứng phần trăm số hạt nảy mầm giống đậu tương cao (sau ngày gieo hạt 56,83% - 85,71%, sau ngày gieo hạt 72,22% - 88,89%) thời gian gây hạn kéo dài mức độ ảnh hưởng điều kiện hạn không rõ ràng so với đối chứng (sau ngày gieo hạt 86,52%- 100%) Ngược lại nồng độ 8%, 10% số hạt nảy mầm giống đậu tương thấp, phần trăm hạt nảy mầm giống đậu tương đạt 40% kéo dài thời gian gây hạn Vì chúng tơi cho nồng độ gây hạn nhân tạo đường sacaroza 6% có ảnh hưởng rõ ràng đến nảy mầm giống đậu tương kéo dài thời gian gây hạn Bảng Số hạt nảy mầm giống đậu tương nghiên cứu Giống CT 0% CT 2% CT 4% CT 6% CT 8% CT 10% DT2008 21,0a ± 1,2 18,0b ± 0,6 15,6b ± 0,3 12,3c ± 0,9 5,0d ± 0,6 3,3d ± 0,3 Giống CT 0% CT 2% CT 4% CT 6% CT 8% CT 10% DT2008 29,6a ± 0,3 25,6b ± 0,6 21,6c ± 0,8 19,3d ± 0,3 15,0e ± 0,5 9,3f ± 0,3 Giống CT 0% CT 2% CT 4% CT 6% CT 8% CT 10% DT2008 30,0a ± 0,0 30,0a ± 0,0 28,0b ± 0,5 25,3c ± 0,3 17,0d ± 0,5 11,0e ± 0,5 Sau ngày gieo hạt DT2003 DT99 26,6a ± 0,9 26,3a ± 0,8 15,6b ± 0,7 15,0b ± 1,1 c 12,6 ± 0,9 12,0b ± 1,1 d 10,0 ± 0,6 8,6c ± 0,3 e 4,3 ± 0,3 4,0d ± 0,5 e 2,3 ± 0,3 2,6d ± 0,3 Sau ngày gieo hạt DT2003 DT99 30,0a ± 0,0 29,3a ± 0,6 21,6b ± 0,8 23,0b ± 0,5 c 18,6 ± 0,3 18,6c ± 0,6 d 14,6 ± 0,3 14,0d ± 0,6 e 10,3 ± 0,3 9,0e ± 0,5 f 8,3 ± 0,3 8,0e ± 0,5 Sau ngày gieo hạt DT2003 DT99 30,0a ± 0,0 30,0a ± 0,0 30,0a ± 0,0 30,0a ± 0,0 b 25,0 ± 0,5 25,3b ± 0,8 c 22,7 ± 0,3 22,6 c± 0,3 d 14,3 ± 0,6 8,6d ± 0,6 e 10,0 ± 0,0 7,3d ± 0,8 DT26 24,6a± 0.8 14,0b ± 0,5 9,3c ± 0,6 8,0c ± 0,5 4,6d ± 0,3 3,6d ± 0,3 DT51 25,8a ± 0,8 19,6b ± 0,8 15,3c ± 0,6 8,3c ± 0,6 6,6d ± 0,5 4,0d ± 0,5 DT26 29,3a ± 0,6 23,6b ± 0,3 19,6c ± 0,6 17,0d ± 1,5 12,3e ± 0,8 6,3e ± 0,3 DT51 30,0a ± 0,0 26,6b ± 0,8 24,6b ± 0,6 16,6c ± 1,2 10,3d ± 0,8 6,6e ± 0,8 DT26 29,6a ± 0,3 25,6b ± 0,3 21,3c ± 1,2 17,3d ± 1,4 11,6e ± 1,2 6,7f ± 0,5 DT51 30,0a ± 0,0 26,6b ± 0,8 23,6c ± 0,3 17,3d ± 0,8 10,6e ± 0,6 8,0f ± 0,5 So sánh cơng thức đối chứng thí nghiệm, cột, chữ khác (a, b, c, d, e, f) thể sai khác có ý nghĩa thống kê mức α 0,05 với độ tin cậy 95% % N.T Thao, T.K Vân / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số 2S (2017) 168-179 DT2008 120 100 80 60 40 20 DT2003 DT99 DT26 171 DT51 CT 2% CT 4% CT 6% CT 8% CT10% CT 2% CT 4% CT 6% CT 8% CT10% CT 2% CT 4% CT 6% CT 8% CT10% Sau ngày Sau ngày Sau ngày Hình Phần trăm số hạt nảy mầm so với đối chứng giống đậu tương nghiên cứu Từ biểu đồ hình 1, chúng tơi nhận thấy rằng: nồng độ gây hạn tăng lên thời gian tác động ngắn (sau ngày gieo hạt) giống DT2008 có phần trăm số hạt nảy mầm so với đối chứng cao nhất, sau đến giống đậu tương DT51 Vì vậy, sau ngày gieo hạt, nồng độ gây hạn 2%, 4% - phần trăm số hạt nảy mầm đạt 60% đến nồng độ 8%, 10% giảm xuống 40% Điều chứng tỏ thời gian gây hạn nồng độ gây hạn ảnh hưởng rõ ràng đến nảy mầm hạt Tuy nhiên thời gian gây hạn kéo dài (sau ngày gieo hạt), nồng độ gây hạn 2%, 4% giống đậu tương DT51 DT26 có phần trăm số hạt nảy mầm tăng nhanh chí cịn cao giống đậu tương DT2008 Sau ngày gieo hạt phần trăm số hạt nảy mầm nồng độ 2% 4% giống đậu tương đạt 80% chí giống DT2008, DT2003, DT99 đạt 100%, nồng độ gây hạn 6% phần trăm số hạt nảy mầm so với đối chứng đạt 50% Giống đậu tương DT 2008 giống đậu tương chịu hạn Vì vậy, gieo hạt nồng độ gây hạn cao, thời gian gây hạn kéo dài, phần trăm số hạt nẩy mầm so với đối chứng cao Tuy nhiên, nồng độ gây hạn cao số hạt nảy mầm thấp Vì chúng tơi cho rằng: có lẽ giống đậu tương chịu hạn, tồn chế giúp cho phản ứng tức gặp điều hạn Vì có thời gian để khởi động chế thích nghi đặc thù Vai trị phản ứng tức khẳng định gây hạn nồng độ cao Bởi vì, giống đậu tương DT51, DT2003, DT99 gieo nồng độ gây hạn thấp (2%, 4%) thời gian hạn kéo dài, có lẽ giống đậu tương khởi động chế giúp chúng chống chịu nên sau khoảng thời gian gieo hạt (4 ngày ngày) phần trăm số hạt nảy mầm tăng lên nhanh Giống DT26 có chế chậm Nhưng nồng độ gây hạn cao 6%, 8%, 10%, chịu tác động stress mạnh nên không khởi động chế chống chịu Như vậy, thời gian hạn kéo dài phần trăm số hạt nẩy mầm thấp so với đối chứng 3.1.2 Chiều dài mầm đậu tương Kết thu theo dõi chiều dài mầm giống đậu tương mức độ gây hạn khác cho thấy: Khi cung cấp nước đầy đủ (CT 0%), chiều dài mầm giống đậu tương tăng nhanh sau ngày, ngày ngày sau gieo hạt Khi gặp điều kiện hạn, chiều dài mầm tất giống đậu tương nghiên cứu thấp so với đối chứng Thời gian hạn kéo dài phần trăm chiều dài mầm giống đậu tương nghiên cứu nồng độ cao thấp Có thể giải thích q trình hút nước hạt gặp khó khăn dẫn đến thay khởi động chế phân giải chất dự trữ cung cấp lượng nguyên liệu cho trình tổng hợp kéo dài mầm hạt lại ưu tiên trình phân giải chất dự trữ phục vụ cho chế thay đổi tính thẩm thấu màng để chống chịu với điều kiện hạn N.T Thao, T.K Vân / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số 2S (2017) 168-179 172 Bảng Chiều dài mầm giống đậu tương nghiên cứu (mm) Sau ngày gieo hạt Giống CT 0% DT2008 4,7a ± 0,1 DT2003 5,7a ± 0,1 DT99 5,1a ± 0,3 DT26 5,80a ± 0,2 DT51 5,7a ± 0,1 CT 2% 4,1b ± 0,1 4,3b ± 0,1 4,1b ± 0,1 5,00b ± 0,1 5,0b ± 0,2 CT 4% 3,7bc ± 0,2 3,6c ±0,1 3,7b ± 0,1 4,90b ± 0,2 4,5b ± 0,2 CT 6% 3,2bc ± 0,4 3,1d ± 0,1 3,0c ± 0,1 3,37c ± 0,1 3,5c ± 0,2 cd e d d CT 8% 2,7 ± 0,1 2,7 ± 0,2 2,3 ± 0,1 2,27 ± 0,1 2,4d ± 0,1 Sac 10% 2,0d ± 0,2 1,3f ± 0,1 1,0e ± 0,1 1,53d ± 0,3 1,4e ± 0,1 Sau ngày gieo hạt CT 0% Giống DT2008 9,2a ± 0,2 DT2003 10,4a ± 0,2 DT99 11,2a ± 0,2 DT26 10,9a ± 0,5 DT51 10,83a ± 0,83 CT 2% 8,0b± 0,2 7,3b± 0,2 7,4b ± 0,1 7,8b ± 0,4 8,13b± 0,88 CT 4% 6,7c± 0,4 7,6bc ± 0,2 7,4b ± 0,5 7,1bc ± 0,2 7,27b ± 0,47 CT 6% 5,4d± 0,2 6,5c ± 0,3 6,8b ± 0,5 6,8c ± 0,2 6,23b ± 0,15 CT 8% 3,8e± 0,1 3,3d ± 0,2 3,7c ± 0,2 4,0d ± 0,2 3,97c ± 0,07 CT 10% f 2,5 ± 0,1 d 2,9 ±0,1 c 2,7 ± 0,2 e 2,6 ± 0,1 2,93c ± 0,09 DT26 DT51 Sau ngày gieo hạt Giống CT 0% DT2008 20,6a ± 0,4 22,2 ± 0,7 21,3 ± 0,8 24,3 ± 1,8 25,6a ± 0,8 CT 2% 17,9b ± 0,7 CT 4% CT 6% DT2003 a DT99 a a 16,1b ± 0,8 16,4b ±0,3 16,4b ± 0,3 12,9b ± 0,8 c 12,3c ± 0,1 13,6c ± 0,8 13,9bc ± 0,2 12,3bc ± 0,5 d 11,0c ± 0,1 11,8c ± 0,1 12,3c ± 0,1 10,4cd ±0,1 12,9 ± 0,4 10,8 ± 0,1 e d d d CT 8% 9,0 ± 0,2 8,5 ± 0,2 9,2 ± 0,2 7,8 ± 0,4 8,5d ± 0,2 CT 10% 4,7f ± 0,2 4,8e ± 0,1 5,1e ± 0,1 4,9d ± 0,19 5,5e ± 0,1 So sánh công thức đối chứng thí nghiệm, cột, chữ khác (a, b, c, d, e, f) thể sai khác có ý nghĩa thống kê mức α 0,05 với độ tin cậy 95% 90 DT2008 DT2003 DT99 DT26 DT51 70 50 30 10 -10 CT 2% CT 4% CT 6% CT 8% CT10% CT 2% CT 4% CT 6% CT 8% CT10% CT 2% CT 4% CT 6% CT 8% CT10% Sau ngày Sau ngày Sau ngày Hình Phần trăm chiều dài mầm so với đối chứng giống đậu tương nghiên cứu N.T Thao, T.K Vân / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Cơng nghệ, Tập 33, Số 2S (2017) 168-179 Sự sai khác có ý nghĩa thống kê chiều dài mầm giống đậu tương nồng độ khác cho thấy ảnh hưởng rõ ràng nồng độ gây hạn khác đến sinh trưởng mầm đậu tương Chúng nhận thấy nồng độ gây hạn 6%, phần trăm chiều dài mầm so với đối chứng đạt 50% Trong phần trăm chiều dài mầm giống đậu tương nồng độ gây hạn 2% 4% đạt giá trị 173 cao (trên 60%) so với đối chứng, nồng độ gây hạn 8% 10% đạt 50% Sau ngày gieo hạt khác biệt giống đậu tương DT2008 DT2003, DT99, DT26, DT51 phần trăm chiều dài mầm so với đối chứng rõ ràng gây hạn nồng độ cao Tuy nhiên thời gian gây hạn kéo dài phần trăm chiều dài mầm giống đậu tương DT2003, DT99, DT26, DT51 tăng lên Bảng Hoạt độ enzym amylaza trình nảy mầm giống đậu tương nghiên cứu (ĐVHĐ/mg) Giống CT 0% CT 2% CT 4% CT 6% CT 8% CT10% Giống CT 0% CT 2% CT 4% CT 6% CT 8% CT10% Giống CT 0% CT 2% CT 4% CT 6% CT 8% CT10% DT2008 0,81c ±0,01 0,87bc ± 0,00 0,90b ± 0,01 1,01a ± 0,00 0,59d ± 0,02 0,46e ± 0,03 Sau ngày gieo hạt DT2003 DT99 0,84b ±0,01 0,74c ± 0,01 0,82bc± 0,00 0,88a ±0,01 c 0,80 ± 0,01 0,81b ± 0,01 1,09a ± 0,01 0,76bc ±0,01 d 0,59 ± 0,01 0,55d ± 0,00 0,56d ±0,00 0,45e ±0,01 DT26 0,97c ± 0,01 1,07b ± 0,00 1,06b ± 0,01 1,15a ± 0,01 0,57d ±0,01 0,44e ± 0,01 DT51 0,90c ± 0,01 0,98 b± 0,01 1,02a ± 0,01 0,51d ± 0,01 0,48e ± 0,00 0,36f ± 0,00 DT2008 0,85c ± 0,01 0,88bc ± 0,01 0,95b ± 0,00 0,99a ± 0,00 0,66d ± 0,02 0,64d ± 0,01 Sau ngày gieo hạt DT2003 DT99 0,73a ± 0,01 0,82a ± 0,00 0,53c ± 0,01 0,81a ± 0,01 c 0,49 ± 0,01 0,78b ± 0,00 0,62b ± 0,01 0,72b ± 0,00 d 0,39 ± 0,01 0,52c ± 0,01 0,19d ± 0,00 0,42c ± 0,01 DT26 1,04c ± 0,002 1,19a ± 0,001 1,13b ± 0,01 1,06d ± 0,00 0,27f ± 0,00 0,33e ± 0,00 DT51 0,97b ± 0,006 1,00b ± 0,001 1,23a ± 0,01 0,61c ± 0,01 0,42d ± 0,00 0,42d ± 0,00 DT2008 0,62c ± 0,0 0,75a ± 0,01 0,64b ± 0,00 0,76a ± 0,00 0,55d ± 0,01 0,47e ± 0,00 Sau ngày gieo hạt DT2003 DT99 0,64a ± 0,03 0,70a ± 0,00 0,47b ± 0,01 0,55d ± 0,01 0,47b ± 0,01 0,61c ± 0,01 0,53b ± 0,01 0,66b ± 0,01 c 0,35 ± 0,01 0,43e ± 0,00 0,19d ± 0,00 0,38f ± 0,00 DT26 0,71c ± 0,0 0,69c ± 0,01 0,92a ± 0,01 0,85b ± 0,00 0,30e ± 0,01 0,37d ± 0,01 DT51 0,84c ± 0,02 0,97a ±0,00 0,90b ± 0,00 0,43d ± 0,01 0,41de ± 0,01 0,39e ± 0,00 So sánh công thức đối chứng thí nghiệm, cột, chữ khác (a, b, c, d, e, f) thể sai khác có ý nghĩa thống kê mức α 0,05 với độ tin cậy > 95% 3.1.3 Hoạt độ enzym amylaza Từ bảng số liệu cho thấy: Các giống đậu tương DT2008, DT99, DT26 DT51 có xu hướng tăng hoạt độ enzym amylaza sau ngày gieo hạt sau ngày hoạt độ amylaza lại giảm Các giống DT2008, DT26, DT51, CT0%, hoạt độ enzym amylaza tăng nhanh sau ngày gieo hạt (tương ứng 0,8066 - 8,534 ĐVHĐ/ mg, 0,9762 - 1,045 ĐVHĐ/mg, 0,903 - 0,97 ĐVHĐ/mg ) sang đến ngày thứ hoạt 174 N.T Thao, T.K Vân / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Cơng nghệ, Tập 33, Số 2S (2017) 168-179 độ enzym bị giảm (0,6225; 0,718; 0,8453 ĐVHĐ/mg) Có thể giải thích sau ngày gieo hạt, khoảng thời gian mầm hạt sinh trưởng mạnh, hạt cần phân giải chất dự trữ tinh bột để giải phóng lượng nguyên liệu cho trình tổng hợp mầm Vì hoạt độ enzym amylaza giống đậu tương tăng lên trừ giống DT2003 Khi gặp điều kiện hạn, CT 2%, CT % CT 6% hoạt độ enzym amylaza giống DT2008, DT51, DT 26 tăng cao so với đối chứng đạt cao CT 6% Như vậy, chịu ảnh DT2008 140 120 100 80 60 40 20 CT2% CT4% CT 6% CT 8% Sau ngày CT 10% hưởng hạn, giống đậu tương tăng hoạt độ enzym amylaza để tạo sản phẩm làm thay đổi tính thấm màng tế bào, giúp tế bào hút nước Khi mức độ gây hạn tăng lên hoạt độ enzym amylaza tăng lên Tuy nhiên tăng mức độ ảnh hưởng hạn có giới hạn di truyền CT8 % CT10% hoạt độ amylaza giống DT2008 thấp Điều chứng tỏ gây hạn mức độ q cao hạt khơng thể hút nước gây khó khăn cho việc hoạt hóa enzym thủy phân DT2003 CT2% CT4% CT 6% CT 8% Sau ngày DT99 CT 10% DT26 CT2% CT4% CT 6% CT 8% DT51 CT 10% Sau ngày Hình Phần trăm hoạt độ enzym amylaza so với đối chứng giống đậu tương nghiên cứu Trên biểu đồ hình thể phần trăm hoạt độ enzym amylaza so với đối chứng giống đậu tương nghiên cứu Chúng nhận thấy: Hoạt độ enzym amylaza giống đậu tương nghiên cứu tăng nhanh sau ngày gieo hạt Khi thời gian hạn kéo dài biến động hoạt độ enzym amylaza giống đậu tương khác Có thể tăng nhanh hoạt độ enzym amylaza ngày gieo hạt phản ứng nhanh trước tác động môi trường Tuy nhiên chúng tơi nhận thấy có khác biệt kéo dài thời gian gây hạn hoạt độ enzym amylaza giống DT2008 tăng so với đối chứng giống khác lại có xu hướng giảm Có thể tăng hoạt độ amylaza chế giúp chống chịu giống đậu tương DT2003, DT99, DT26, DT51 thời gian ngày gieo hạt cung cấp đủ nước nên hoạt độ amylaza tăng nhanh để phục vụ cho trình sinh trưởng mầm nên phần trăm so với đối chứng bị giảm Hoặc ngồi enzym amylaza giai đoạn cịn có chế khác có vai trị lớn giúp cho hạt nảy mầm mầm sinh trưởng điều kiện gây hạn - Dựa vào sai khác có ý nghĩa thống kê tiêu nghiên cứu lựa chọn nồng độ đường gây hạn 6% để tiến hành thí nghiệm nhiên cứu động thái hoạt độ enzym amylaza enzym proteaza - Chúng tơi phân loại nhóm chịu hạn sau: Hình Phân nhóm khả chịu hạn giống đậu tương nghiên cứu Các giống đậu tương có khả chịu hạn từ cao đến thấp theo thứ tự: DT2008, DT51, DT2003, DT26, DT99 N.T Thao, T.K Vân / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số 2S (2017) 168-179 175 - Chúng lựa chọn giống đậu tương DT2008 (chịu hạn tốt), DT2003 (chịu hạn trang bình), DT99 (chịu hạn kém) cho thí nghiệm enzym trình hạt nảy mầm gặp stress hạn nhân tạo 3.2 Động thái hoạt độ enzym amylaza proteaza điều kiện hạn Chúng nhận thấy biến động hoạt độ enzym amylaza giống đậu tương nghiên cứu, điều kiện cung cấp đủ nước điều kiện hạn có khác 3.2.1 Động thái enzym amylaza điều kiện hạn Trong phạm vi nghiên cứu này, chúng tơi tìm hiểu động thái hai enzym thủy phân amylaza proteaza để thấy vai trò DT2008 ĐC ĐVHĐ/mg 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 16 24 32 DT2008 TN 40 48 56 64 72 Hình Động thái hoạt độ enzym amylaza giống đậu tương DT2008 điều kiện hạn Giống đậu tương DT2008: điều kiện cung cấp đủ nước, khoảng thời gian: sau 16 (0,7889 ĐVHĐ/mg) 24 gieo hạt (0,7956 ĐVHĐ/mg) sau 40 48 gieo hạt, biến động hoạt độ enzym amylaza Hoạt độ enzym amylaza đạt giá trị cao sau 64 gieo hạt (0,999 ĐVHĐ/mg) sau có xu hướng giảm Khi gặp điều kiện hạn, hoạt độ enzym amylaza tăng nhanh sau 16 gieo hạt đạt giá trị cao sau 24 gieo hạt (1,25 ĐVHĐ/mg) Sự tăng cao tăng nhanh so với đối chứng hoạt độ enzym amylaza giúp giống đậu tương DT2008 có phản ứng kịp thời chống chịu mơi trường hạn Vì tăng hoạt độ enzym amylaza tạo sản phẩm làm tăng áp suất thẩm thấu màng, giúp cho hạt lấy nước khởi động chế chống chịu khác đảm bảo cho trình nảy mầm sinh trưởng mầm P Hình Động thái hoạt độ enzym amylaza giống đậu tương DT2003 điều kiện hạn 176 N.T Thao, T.K Vân / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số 2S (2017) 168-179 Trong phân loại giống đậu tương nghiên cứu khả chịu hạn, giống đậu tương DT2003 đại diện cho nhóm có khả chịu hạn trung bình Chúng tơi nhận thấy hoạt độ enzym amylaza giống đậu tương DT2003 cung cấp đủ nước tăng nhanh đạt giá trị cao sau 16 gieo hạt Chính giống đậu tương DT2003 có nảy mầm sinh trưởng chiều dài mầm tốt giống đậu tương chọn Khi gặp điều kiện hạn, hoạt độ enzym amylaza giống đậu tương DT2003 tăng phải đến sau 40 gieo hạt đạt giá trị cao (1,55 ĐVHĐ/mg) sau có xu hướng giảm xuống Biểu đồ hình chứng tỏ stress hạn có ảnh hưởng làm giảm hoạt độ enzym amylaza giống đậu tương DT2003 sau 16 gieo hạt, đặc biệt kéo dài thời gian gây hạn (56 giờ, 64 72 gieo hạt) Đồng thời nhận thấy để khởi động chế làm thay đổi tính thấm màng tế bào nhờ hoạt động enzym amylaza giống đậu tương DT2003 cần phải có thời gian dài so với giống đậu tương DT2008 Ơ Hình Động thái hoạt độ enzym amylaza giống đậu tương DT99 điều kiện hạn Đại diện cho nhóm có khả chịu hạn phạm vi giống đậu tương nghiên cứu, biểu đồ hình cho thấy động thái enzym amylaza giống đậu tương DT99 vòng 72 gieo hạt Chúng nhận thấy động thái enzym amylaza có xu hướng tăng cao đối chứng gặp điều kiện hạn giống DT2008 thời gian để hoạt độ enzym amylaza đạt giá trị cao 64 sau gieo hạt Trong giống đậu tương DT2003 sau 16 gieo hạt hoạt độ enzym amylaza thấp so với chứng sau 40 gieo hạt đạt giá trị hoạt độ enzym amylaza cao Như thời gian để giống đậu tương đưa phản ứng trả lời môi trường có vai trị quan trọng chịu stress mơi trường Vì giống đậu tương DT2003 xếp vào nhóm có khả chịu hạn tốt giống DT99 Có lẽ giống đậu tương DT2008 kết hợp thời gian đưa phản ứng trả lời môi trường chế tăng hoạt độ amylaza cao so với đối chứng gặp stress hạn nên giống DT2008 giống có khả chịu hạn tốt 3.2.2 Động thái hoạt độ enzym proteaza điều kiện hạn Hoạt độ enzym proteaza giống đậu tương DT2008, DT2003 DT99 thể biểu đồ hình 8, hình 9, hình 10 Từ biểu đồ hình nhận thấy rằng: Khi cung cấp đủ nước, hoạt độ enzym proteaza giống DT2008 tăng lên nhanh so với hoạt độ enzym amylaza giống DT2008 Chỉ sau 40 gieo hạt, hoạt độ enzym proteaza đạt giá trị cao (6,612 (ĐVHĐ/mg)) Đồng thời gặp điều kiện hạn hoạt độ emzym proteaza tăng nhanh hơn, sau 16 gieo hạt hoạt độ enzym proteaza đạt giá trị cao hoạt độ enzym amylaza phải 24 Trên biểu đồ thể hoạt độ enzym proteaza có xu hướng tăng cao so với đối chứng Điều chứng tỏ rằng: đậu tương thành phần chất dự trữ chủ yếu N.T Thao, T.K Vân / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số 2S (2017) 168-179 protein nên gặp stress hạn tăng cường hoạt động enzym proteaza chế ưu tiên hàng đầu giúp 177 cho giống đậu tương chống chịu stress mơi trường Hình Động thái hoạt độ enzym proteaza giống đậu tương DT2008 điều kiện hạn DT2003 ĐC 10.0 DT2003 TN 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 16 24 32 40 48 56 64 72 Hình Động thái hoạt độ enzym proteaza giống đậu tương DT2008 điều kiện hạn DT99 ĐC ĐVHĐ/mg 9.0 DT99 TN 7.0 5.0 3.0 1.0 -1.0 16 24 32 40 48 56 64 72 Hình 10 Động thái hoạt độ enzym proteaza giống đậu tương DT2008 điều kiện hạn Từ biểu đồ cho thấy khoảng thời gian sau 16 gieo hạt, hoạt độ enzym proteaza giống đậu tương DT2003 bị giảm chịu tác động hạn Tuy nhiên sau 24 178 N.T Thao, T.K Vân / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số 2S (2017) 168-179 gieo hạt, hoạt độ enzym proteaza tăng so với đối chứng đạt giá trị cao sau 64 gieo hạt, sau hoạt độ proteaza giảm xuống Trên biểu đồ hình 10, hoạt độ enzym proteza giống đậu tương DT99 thể xu hướng tăng hoạt độ enzym proteaza cao so với đối chứng gặp điều kiện Tuy nhiên thời gian để hoạt độ enzym proteaza giống DT2003 đạt giá trị cao nhanh so với giống DT99 Kết luận - Nồng độ đường sacaroza gây hạn nhân tạo chọn 6% - Trong phạm vi nghiên cứu, tăng hoạt độ enzym amylaza nhanh sau đầu gieo hạt phản ứng nhanh giúp cho đậu tương thích nghi với stress mơi trường Sự tăng hoạt độ enzym proteaza nằm loại phản ứng đặc thù đậu tương gieo điều kiện hạn Giống đậu tương DT2008 thể kết hợp hai dạng phản ứng để giúp chống lại stress môi trường - Trong giống đậu tương nghiên cứu: DT2008, DT2003, DT26, DT51, DT99 chia thành nhóm: nhóm chịu hạn tốt DT2008, DT51, nhóm chịu hạn trung bình: DT26, DT2003, nhóm chịu hạn DT99 - Trong phạm vi nghiên cứu, tăng hoạt độ enzym amylaza nhanh sau đầu gieo hạt phản ứng nhanh giúp cho đậu tương thích nghi với stress mơi trường cịn tăng hoạt độ enzym proteaza nằm loại phản ứng đặc thù đậu tương gieo điều kiện hạn Giống đậu tương DT2008 thể kết hợp hai enzym thủy phân để chống lại stress môi trường - Tuy nhiên để khẳng định điều kiến nghị cần mở rộng khoảng thời gian nghiên cứu dài nghiên cứu mối tương quan với chế chống chịu khác Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Tấn Lê, Vũ Đình Ngàn, Nghiên cứu đời sống lạc ( Arachis hypogea L.) điều kiện nóng hạn vụ hè Đà Nẵng, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Số (2010), Tr.117- 124 [2] Ku Y.-S., Au-Yeung W.-K., Yung Y.-L., Li M.-W., Wen C.-Q., Liu X., et al “Drought stress and tolerance in soybean,” in A Comprehensive Survey of International Soybean Research - Genetics, Physiology, Agronomy and Nitrogen Relationships ed Board J E., editor, New York, NY: InTech, (2013) 209-237 [3] Điêu Thị Mai Hoa, Nguyễn Phương Thảo, Lê Thị Thanh Hiếu, Ảnh hưởng áp suất thẩm thấu cao đến nảy mầm, hoạt tính enzyme α-amylase tích lũy prolin mầm đậu xanh (Vigna radiata), Tạp chí khoa học, Đại học Sư Phạm Hà Nội, Số 56 (2011),Ttr 106 - 114 [4] Vũ Ngọc Thắng, Nguyễn Ngọc Quất, Nguyễn Thu Huyền, Nguyễn Quang Dũng, Nguyễn Văn Thắng, Vũ Đình Chính, Ảnh hưởng hạn đến khả nảy mầm số giống đậu xanh triển vọng, Tạp chí Khoa học Phát triển, Tập 9, Số (2011), Tr.912- 919 [5] Ha C V., Le D T., Nishiyama R., Watanabe Y., Sulieman S., Tran U T., et al, The auxin response factor transcription factor family in soybean: genome-wide identification and expression analyses during development and water stress, DNA Res, 20(2013) 511-524 [6] Ha C V., Watanabe Y., Tran U T., Le D T., Tanaka M., Nguyen K H., et al, Comparative analysis of root transcriptomes from two contrasting droughtresponsive Williams 82 and DT2008 soybean cultivars under normal and dehydration conditions, Front Plant Sci, (2015) 551 [7] Karl J Kunert, Barend J Vorster, Berhanu A Fenta, Tsholofelo Kibido,…et al, Drought Stress Responses in Soybean Roots and Nodules, Front Plant Sci, (2016) 1015 [8] Alexandersson E., Fraysse L., Sjövall-Larsen S., Gustavsson S., Fellert M., Karlsson M., et al, Whole gene family expression and drought stress regulation of aquaporins, Plant Mol Biol 59 (2005) 469-484 [9] Bailey T L., Williams N., Misleh C., Li W W, MEME: discovering and analyzing DNA and protein sequence motifs, Nucleic Acids Res, 34 (2006)W369-W373 [10] Nguyễn Văn Mã, La Việt Hồng, Ong Xuân Phong, Phương pháp nghiên cứu Sinh lý học Thực vật, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội (2013) N.T Thao, T.K Vân / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số 2S (2017) 168-179 179 Study on Concentrations of Drought - Induced Sucrose and Dynamics of Enzyme Amylase, Protease at Germination Stage of Soybean Varieties in Artificial Drought Condition Nguyen Thi Thao, Tran Khanh Van Faculty of Biology, Hanoi National University of Education, 136 Xuan Thuy, Cau Giay, Hanoi, Vietnam Abstract: In this study, we determined the concentration of drought-induced sucrose to germination of soybean varieties (DT2008, DT51, DT99, DT26 and DT2003) and then classified them into different groups of drought tolerance through indexs such as the number of sprout grains, length of sprout and activity of amylase The results showed that sucrose (6% w/v) affected clearly to above physiological indexs when extending the duration of the drought and soybean varieties (DT2008, DT2003 and DT51) were classified as high, medium and weak tolerance variety to drought, respectively, and then selected to carry out in next study on the dynamics of enzyme amylase and protease in drought condition The results indicated that the increasing of amylase activity may be non-specific reaction while the increasing of protease activity might be specific reaction of soybeans under drought condition Keywords: Soybean, germination, amylase, protease, specific reaction, drought ... ? ?Nghiên cứu nồng độ đường gây hạn động thái enzym amylaza, proteaza trình nảy mầm số giống đậu tương gặp stress hạn? ?? để làm rõ vai trị enzym amylaza enzym proteaza Vì q trình nảy mầm hạt đậu tương, ... gian gây hạn nồng độ gây hạn ảnh hưởng rõ ràng đến nảy mầm hạt Tuy nhiên thời gian gây hạn kéo dài (sau ngày gieo hạt), nồng độ gây hạn 2%, 4% giống đậu tương DT51 DT26 có phần trăm số hạt nảy mầm. .. chọn giống đậu tương DT2008 (chịu hạn tốt), DT2003 (chịu hạn trang bình), DT99 (chịu hạn kém) cho thí nghiệm enzym trình hạt nảy mầm gặp stress hạn nhân tạo 3.2 Động thái hoạt độ enzym amylaza proteaza
Ngày đăng: 18/03/2021, 10:24
Xem thêm:
