Đặc điểm phản ứng của các giống lạc l24, l23, l08, ltb, lcb, lbk trong điều kiện hạn sinh lý ở giai đoạn hạt nảy mầm

Đặc điểm phản ứng của các giống lạc l24, l23, l08, ltb, lcb, lbk trong điều kiện hạn sinh lý ở giai đoạn hạt nảy mầm

ĐẶC ĐIỂM PHẢN ỨNG CỦA CÁC GIỐNG LẠC L24, L23, L08, LTB,

LCB, LBK TRONG ĐIỀU KIỆN HẠN SINH Lí Ở GIAI ĐOẠN HẠT NẢY MẦM

Nguyễn Thị Tõm, Nguyễn Thu Giang (Trường ĐH Sư phạm - ĐH Thỏi Nguyờn) Chu Hoàng Mậu (Đại học Thỏi Nguyờn)

1 Đặt vấn đề

Lạc (Arachis hypogaea L.) là cõy cụng nghiệp ngắn ngày cú giỏ trị kinh tế cao Ở nước

ta trong những năm gần đõy diện tớch, năng suất và sản lượng lạc đó tăng hơn trước kia, nhưng so với thế giới vẫn cũn ở mức thấp Một trong những nhõn tố chớnh cú ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng hạt lạc là khụ hạn Để hạn chế ảnh hưởng của hạn tới năng suất cõy trồng núi chung, cõy lạc núi riờng, ngoài cỏc biện phỏp tưới tiờu hợp lý cần sử dụng cỏc giống cú khả năng chịu hạn cao, đặc biệt ở những vựng đất khụng chủ động nước Vỡ vậy, nghiờn cứu khả năng chịu hạn của cỏc giống lạc là rất cần thiết Cho đến nay đó cú một số cụng trỡnh nghiờn cứu về khả năng chịu hạn của cõy lạc ở cỏc giai đoạn và mức độ khỏc nhau [3], [5], [6], [7] Trong bài bỏo này chỳng tụi trỡnh bày cỏc kết quả nghiờn cứu về khả năng chịu hạn của một số giống lạc thụng qua phõn tớch một số chỉ tiờu húa sinh ở giai đoạn nảy mầm, làm cơ sở cho việc tuyển chọn giống lạc chịu hạn làm vật liệu chọn giống

2 Vật liệu và phương phỏp

- Vật liệu nghiờn cứu là hạt của cỏc giống lạc: L24, L23, L08 (Trung tõm NC và Phỏt

triển đậu đỗ - Viện Cõy lương thực và cõy thực phNm thuộc Viện Khoa học Nụng nghiệp Việt Nam cung cấp); LBK (Sở NN&PTNT Bắc Kạn cung cấp); LTB (Sở NN&PTNT Thỏi Bỡnh cung cấp); LCB (Sở NN&PTNT Cao Bằng cung cấp)

- ChuNn bị mẫu: Hạt lạc sau khi búc vỏ gỗ được ngõm nước 2 tiếng, sau đú ủ Nm bằng dung dịch MS pha loóng 10 lần chứa sorbitol 5% Hạt nảy mầm sau cỏc khoảng thời gian ủ

1ngày, 3 ngày, 5 ngày, 7 ngày, 9 ngày được lấy để xỏc định hoạt độ của amylase và hàm lượng

đường tan, hoạt độ enzyme protease và hàm lượng protein tan Đối chứng là hạt lạc được ủ bằng

dung dịch MS pha loóng 10 lần khụng chứa sorbitol

- Xỏc định hoạt độ của α- amylase theo phương phỏp Heinkel được mụ tả trong tài liệu của Nguyễn Lõn Dũng (1979) [2]

- Xỏc định hàm lượng đường tan theo phương phỏp vi phõn tớch được mụ tả trong tài liệu của Phạm Thị Trõn Chõu và CS (1998) [1]

- Xỏc định hoạt độ của protease theo phương phỏp Anson cải tiến theo mụ tả của Nguyễn Văn Mựi (2001) [4]

- Hàm lượng protein tan xỏc định theo phương phỏp Lowry được mụ tả trong tài liệu của Phạm Thị Trõn Chõu và CS (1998) [1]

- Xỏc định hệ số khỏc nhau và phõn nhúm cỏc giống lạc thực hiện theo chương trỡnh NTSYSpc 2.02i

3 Kết quả nghiờn cứu

3.1 Ảnh hưởng của sorbitol 5% đến hoạt độ của α - amylase và hàm lượng đường tan

Kết quả phõn tớch sự biến động của hoạt độ của α - amylase ở giai đoạn hạt nảy mầm khi xử lý dung dịch sorbitol 5% được trỡnh bày ở bảng 1 Kết quả ở bảng 1 cho thấy, hoạt độ của α -

98

Trong đó giống L24 có hoạt độ của α-amylase cao nhất so với các giống còn lại Ở các giai

đoạn 1, 3, 5, 7, 9 ngày tuổi giống L24 có hoạt độ enzyme tương ứng là 0,45 ĐVHĐ/mg, 1,02 ĐVHĐ/mg, 2,13 ĐVHĐ/mg, 2,64 ĐVHĐ/mg, 1,82 ĐVHĐ/mg và thấp nhất là giống L08

Bảng 1 Hoạt độ của α - amylase trong các giai đoạn hạt nảy mầm khi xử lý bởi sorbitol 5%

L24 ðC 0,41±0,04 0,79±0,11 1,62±0,04 1,78±0,04 1,52±0,06 TN 0,45±0,04 1,02±0,24 2,13±0,04 2,64±0,05 1,82 ±0,09

LCB ðC 0,39±0,05 0,46±0,04 1,56±0,03 1,76±0,03 1,41±0,10 TN 0,44±0,12 0,58±0,16 2,06±0,03 2,41±0,03 1,67±0,13

L23 ðC 0,38 ± 0,01 0,71±0,11 1,42±0,02 1,62±0,02 1,58±0,05 TN 0,41±0,03 0,93±0,06 1,88±0,03 2,21± 0,03 1,76±0,11

LBK ðC 0,33±0,12 0,52±0,12 1,31±0,04 1,42±0,03 1,30±0,08 TN 0,41±0,13 0,63±0,04 1,65±0,05 1,87±0,04 1,65±0,12

LTB ðC 0,32±0,01 0,48±0,22 1,15±0,04 1,36±0,02 1,09±0,09 TN 0,39±0,01 0,59±0,03 1,47±0,04 1,79±0,03 1,38±0,06

L08

ðC 0,32±0,01 0,41±0,09 1,02±0,04 1,35±0,19 0,73±0,03 TN 0,39±0,07 0,52±0,02 1,31± 0,04 1,77 ± 0,07 0,94±0,07

Kết quả phân tích ở bảng 1 đã chứng tỏ sorbitol 5% ảnh hưởng đến hoạt độ của α - amylase ở giai đoạn hạt nảy mầm của các giống lạc Kết quả này phù hợp với những nghiên cứu

công bố trước đây [5], [6], [7]

Đường tan trong tế bào có vai trò trong việc điều chỉnh áp suất thNm thấu trong dịch bào

khi gặp điều kiện ngoại cảnh bất lợi Vì vậy, khảo sát hàm lượng đường tan ở giai đoạn hạt nảy mầm để tìm mối liên quan với khả năng chịu hạn của lạc là rất cần thiết Kết quả xác định hàm lượng đường tan trong giai đoạn hạt nảy mầm được trình bày ở bảng 2

Kết quả bảng 2 cho thấy, ở cả mẫu thí nghiệm và đối chứng hàm lượng đường tan đều tăng ở giai đoạn hạt nNy mầm 1 ngày tuổi và tăng cao nhất ở giai đoạn 7 ngày tuổi, bắt đầu giảm

ở giai đoạn 9 ngày tuổi Sự biến động hàm lượng đường tan ở các giống lạc có sự khác nhau

Hàm lượng đường ở các mẫu xử lý hạn luôn cao hơn so với đối chứng Ở giai đoạn 7 ngày tuổi, giống L24 hàm lượng đường tan cao nhất (đạt 7,99%, tăng 32,94% so với đối chứng), giống L08có hàm lượng đường tan thấp nhất (đạt 5,29% tăng 28,40% so với đối chứng) Kết quả nghiên cứu của chúng tôi về hàm lượng đường tan trong giai đoạn nảy mầm của các giống lạc có xử lý bởi sorbitol 5% phù hợp với những nhận định trước đây về tăng áp suất thNm thấu của tế bào thông qua các phân tử đường tan làm tăng khả năng chịu hạn [3], [5], [6], [7], [8]

Bảng 2 Hàm lượng đường tan của các giống nghiên cứu ở giai đoạn nảy mầm

L24

ðC 2,95±0,29 3,98±0,32 5,79±0,13 6,01±0,25 4,12±0,05 TN 3,29 ±0,08 4,56±0,17 7,61±0,06 7,99±0,11 4,54±0,21

LCB

ðC 2,60±0,14 3,76±0,26 5,41±0,25 5,46±0,28 4,02±0,25 TN 2,75±0,16 4,25±0,39 6,34±0,14 6,68±0,09 4,35±0,33

L23

ðC 2,53±0,02 4,01±0,45 5,52±0,12 5,63±0,29 3,96±0,28 TN 2,63±0,24 4,24±0,21 6,26±0,32 6,54±0,23 4,36±0,31

LBK

ðC 2,33±0,30 3,83±0,11 4,71±0,16 4,25±0,23 3,49±0,12 TN 2,49±0,21 4,18±0,34 5,16±0,37 5,43±0,17 3,62±0,13

LTB

ðC 2,16±0,11 3,41±0,36 4,01±0,26 4,18±0,06 3,34±0,26 TN 2,48±0,26 4,08±0,06 4,82±0,10 5,31±0,15 3,50±0,16

L08

ðC 2,15±0,24 3,12±0,17 3,68±0,26 4,12±0,09 3,13±0,26 TN 2,45±0,09 3,68±0,32 4,54±0,32 5,29±0,02 3,49±0,23

Chúng tôi tiếp tục khảo sát mối tương quan giữa hoạt độ của α - amylase và hàm lượng

đường tan, kết quả phân tích thể hiện ở bảng 3

Bảng 3 Tương quan giữa hoạt độ của α - amylase và hàm lượng đường ở giai đoạn hạt nảy mầm

điều chỉnh áp suất thNm thấu của tế bào trong điều kiện cực đoan Có thể xếp theo thứ tự giảm

dần hoạt độ enzyme α - amylase và hàm lượng đường tan giữa các giống như sau: L24> LBK> L23 > LCB> LTB> L08.

2 Ảnh hưởng của sorbitol 5% đến hoạt độ củaprotease và hàm lượng protein

Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của sorbitol 5% đến hoạt độ của protease ở giai đoạn hat

nảy mầm được trình bày ở bảng 4

LCB

ðC 0,42±0,09 0,55±0,02 0,59±0,07 0,65±0,12 0,62±0,07 TN 0,48±0,06 0,59±0,08 0,74±0,02 0,83±0,05 0,78±0,09 % so ðC 106,67 107,27 125,42 127,69 125,80

L23

ðC 0,41±0,07 0,53±0,40 0,57±0,05 0,62±0,07 0,61±0,05 TN 0,50±0,03 0,56±0,04 0,70±0,05 0,81±0,09 0,72±0,07 % so ðC 121,95 105,66 122,80 130,65 118,03

LBK

ðC 0,36±0,05 0,41±0,26 0,51±0,03 0,59±0,10 0,48±0,03 TN 0,42±0,06 0,48±0,08 0,66±0,09 0,77±0,04 0,67±0,12 % so ðC 116,67 117,07 129,41 130,51 125,00

LTB

ðC 0,33±0,03 0,38±0,11 0,45±0,01 0,51±0,12 0,46±0,09 TN 0,39±0,06 0,46±0,02 0,59±0,06 0,71±0,04 0,62±0,03 % so ðC 118,18 121,05 131,11 139,22 134,78

L08

ðC 0,29±0,06 0,41±0,27 0,46±0,10 0,47±0,10 0,43±0,05 TN 0,33±0,06 0,47±0,05 0,55±0,09 0,61±0,12 0,52±0,01

% so ĐC 113,79 114,63 119,57 129,79 120,93

Kết quả ở bảng 4 cho thấy, hoạt độ của protease của các giống lạc biểu hiện rất khác nhau, dao động từ 0,33 ĐVHĐ/mg đến 0,98 ĐVHĐ/mg Trong đó, giống L24 có hoạt độ của protease cao nhất đạt 0,98 ĐVHĐ/mg, thấp nhất là giống L08 0,61ĐVHĐ/mg, cùng ở giai đoạn 7 ngày tuổi Tương tự như sự biến đổi hoạt độ của amylase, hoạt độ của protease ở mẫu thí nghiệm luôn cao hơn đối chứng Kết quả nghiên cứu của chúng tôi phù hợp với những nhận

định của các tác giả trước đây khi nghiên cứu về ảnh hưởng của hạn sinh lý đến hoạt độ của

đạt đến giới hạn nhất định tùy thuộc vào khả năng chịu hạn của giống

Bảng 5 Hàm lượng protein tan của các giống nghiên cứu ở giai đoạn nảy mầm

L24

ĐC 13,28±0,26 14,04±0,16 16,08±0,19 20,09±0,17 19,07±0,42 TN 16,51±0,23 18,04±0,12 22,34±0,15 28,79±0,25 26,33±0,47 % so ĐC 124,32 128,49 138,93 143,31 138,07

LCB

ĐC 12,60±0,15 14,01±0,21 16,20±0,31 19,52±0,28 18,90±0,28 TN 15,66±0,28 17,96±0,48 21,47±0,02 27,30±0,16 25,65±0,13 % so ĐC 124,28 127,92 132,53 139,86 135,71

L23

ĐC 12,34±0,12 13,37±0,46 15,82±0,25 19,62±0,11 18,71±0,16 TN 15,28±0,06 17,42±0,33 21,23±0,11 27,07±0,19 25,34±0,18 % so ĐC 123,82 130,29 134,19 137,97 135,44

LBK

ĐC 11,28±0,18 13,14±0,25 15,12±0,37 19,50±0,37 19,20±0,25 TN 14,71±0,03 17,30±0,41 19,81±0,01 26,80±0,18 23,60±0,14 % so ĐC 130,41 131,65 131,02 137,40 122,91

LTB

ĐC 10,40±0,04 12,62±0,29 14,22±0,31 18,05±0,10 18,60±0,17 TN 13,20±0,15 16,80±0,36 19,01±0,40 24,95±0,04 22,80±0,49 % so ĐC 126,92 133,12 133,68 138,22 122,58

L08

§C 11,25±0,09 11,48±0,09 13,42±0,15 16,21±0,24 15,53±0,23 TN 13,28±0,35 15,21±0,25 18,25±0,18 22,61±0,17 21,07±0,12 % so ĐC 122,67 132,49 135,89 139,48 135,67

Về mối tương quan giữa hoạt độ của protease và hàm lượng protein tan, kết quả ở bảng 6

cho thấy, hàm lượng protein phụ thuộc chặt chẽ vào hoạt độ của protease với hệ số tương quan dao

động từ 0,81 đến 0,99 Hoạt độ của protease càng cao thì quá trình phân giải protein dự trữ càng lớn,

cung cấp nguyên liệu cho quá trình nảy mầm của hạt cũng như điều chỉnh áp suất thNm thấu của tế bào trong điều kiện cực đoan Có thể xếp theo thứ tự giảm dần hoạt độ enzyme protease và hàm lượng protein tan giữa các giống như sau: L24> LBK> L23 > LCB> LTB> L08.

Bảng 6 Tương quan giữa hoạt độ của protease và hàm lượng protein ở giai đoạn hạt nảy mầm

3 Phân nhóm các giống lạc dựa trên sự phản ứng ở giai đoạn hạt nảy mầm

Trên cơ sở phân tích sự phản ứng của 6 giống lạc nghiên cứu ở giai đoạn hạt nảy mầm trong điều kiện hạn sinh lý, căn cứ vào 20 tính trạng chúng tôi đã xác định hệ số khác nhau và sơ đồ mô tả phân nhóm của các giống lạc nghiên cứu

Hình 1 Sơ đồ mô tả mối quan hệ giữa các giống lạc dựa trên sự biểu hiện của 20 tính trạng

Bảng 8 và hình 2 trình bày hệ số khác nhau giữa các cặp giống lạc và sơ đồ hình cây phân nhóm 6 giống lạc trong điều kiện hạn sinh lý, xử lý bởi sorbitol 5%

Bảng 8 Hệ số khác nhau giữa các giống lạc trong điều kiện hạn sinh lý, xử lý bởi sorbitol (%)

Bảng 8 cho thấy 2 giống L08 và L24 có hệ số khác nhau thấp nhất (1,46), 2 giống LBK và LCB có hệ số khác nhau cao nhất (8,21) Hình 2 trình bày khoảng cách giữa các giống lạc nghiên cứu và 3 giống L08, L24, LCB tập trung thành nhóm chình thứ nhất; 3 giống còn lại (LBK, LTB, L08) tập trung ở nhóm chính thứ hai

So sánh giữa hai điều kiện không xử lý và có xử lý bởi sorbitol 5% cho thấy hai giống L23, L24 có mức phản ứng không thay đổi (hệ số khác nhau là 2%), hai giống LBK và LTB trong điều kiện không có sorbitol 5% có hệ số khác nhau là 4,0%, nhưng khi xử lý bởi sorbitol 5% thì hệ số khác nhau có sự thay đổi (2,0%) Như vậy trong điều kiện không xử lý bằng sorbitol 5% thì khả năng chịu hạn có 3 mức độ khác nhau (hình 1), còn trong điều kiện stress hạn sinh lý thì khả năng chịu hạn lại biểu hiện ở 2 mức (hình 2)

4 Kết luận

- Xử lý hạt nảy mầm bằng sorbitol 5% đã làm biến đổi hoạt độ của α - amylase, hoạt độ của protease, hàm lượng đường tan và protein tan Sự biến đổi này theo xu hướng tăng ở các giai

đoạn từ 3 đến 7 ngày tuổi và bắt đầu giảm ở giai đoạn 9 ngày tuổi

- Các giống lạc có sự phản ứng khác nhau ở điều kiện nảy mầm bình thường và điều kiện bổ sung sorbitol 5% Khi gặp hạn sinh lý hàm lượng đường và hoạt độ của α - amylase, hàm lượng protein và hoạt độ của protease đều cao hơn so với khi không bị hạn Hàm lượng đường tan và hoạt độ của α - amylase, hàm lượng protein tan và hoạt độ của protease có mối tương quan thuận chặt chẽ

- Kết hợp kết quả phân tích hóa sinh với sự phân nhóm dựa trên hệ số khác nhau về sự phản ứng của các giống lạc biểu hiện ở 20 tính trạng đã xác định được hai giống L23, L24 có khả năng chịu hạn cao nhất; giống L08 có khả năng chịu hạn thấp nhất

104

stage is diverse and varies on the basis of drought resistance of each cultivar In the condition of artificial physiological drought reveal that the drought tolerance ability of the studied peanut cultivars is variable and all of the peanut cultivars the best are L24, L23 and L08 is the worst

Tài liệu tham khảo

[1] Phạm Thị Trân Châu, Nguyễn Thị Hiền, Phùng Gia Tường (1998), Thực hành hóa sinh học,

Nxb Giáo dục, Hà Nội

[2] Nguyễn Lân Dũng (1979), Một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật học, tập 3, Nxb Giáo

dục, Hà Nội

[3] Nguyễn Thị Hoa Lan (2004), Nghiên cứu thành phần hoá sinh hạt và tính đa dạng di truyền

của các giống lạc, Luận văn thạc sĩ Sinh học, Đại học Thái Nguyên

[4] Nguyễn Văn Mùi (2001), Thực hành hóa sinh học, Nxb Đại học quốc gia, Hà Nội

[5] Chu Hoàng Mậu, Ngô Thị Liêm, Nguyễn Thị Tâm (2006), Đánh giá khả năng chịu hạn của

một số giống lạc bằng kỹ thuật nuôi cấy in vitro, Hội nghị Khoa học và Công nghệ Toàn quốc, 202 -209

[6] Nguyễn Thị Tâm, Nguyễn Thị Thu Ngà (2007), "Ảnh hưởng của hạn sinh lý đến một số chỉ

tiêu sinh hóa ở giai đoạn nảy mầm của một số giống lạc", TC Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 34- 39

[7] Nguyễn Thị Tâm, Nguyễn Thị Thu Ngà (2008), "Đánh giá khả năng chịu hạn ở mức độ mô

quốc 2007 – Nghiên cứu cơ bản trong khoa học sự sống, 806 – 808

[8] Phạm Thị Thu Thuỳ, Nguyễn Thị Tâm (2005), "Ảnh hưởng của hạn sinh lý đến đặc điểm

sinh hoá của một số giống lúa cạn địa phương giai đoạn mạ", Báo cáo Hội nghị Khoa học Toàn quốc,

Những vấn đề nghiên cứu cơ bản trong khoa học sự sống, Nxb Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội, 789 – 792