Hình thái hạt phấn một số loài thực vật có hoa thuộc một số họ thụ phấn nhờ gió và thụ phấn nhờ côn trùng điển hình

khoá luận tốt nghiệp Trần Ngọc Lợng mở đầu I - Đặt vấn đề Thực vật có vai trò quan trọng đối với sự sống trên trái đất, trong đó Thực vật có vai trò to lớn đối với đời sống của con ngời. Ngày nay, để khai thác nguồn lợi từ Thực vật, con ngời đã và đang đi sâu nghiên cứu, khám phá các giá trị về Thực vật vào cuộc sống. Giới Thực vật đa dạng và phong phú, muốn nghiên cứu về chúng nhất thiết phải phân biệt đợc chúng với nhau. Vì vậy việc xây dựng hệ thống sinh về Thực vật là công việc cần thiết. Xây dựng cây phát sinh chủng loại cần có những dẫn liệu tin cậy để phân biệt chúng và xếp chúng vào Taxon khác nhau. Từ xa con ngời đã biết sử dụng các dấu hiệu Hình thái để phân loại. Ngày nay ngoài các dấu hiệu Hình thái con ngời còn sử dụng các dấu hiệu về Giải phẫu, Sinh lý - Hoá sinh, Sinh thái học, Địa lý . Vào phân loại học. Nghiên cứu hình thái của hạt phấn là một lĩnh vực vừa có ý nghĩa lý luận và thực tiễn. Việc xây dựng hệ thống chủng loại phát sinh không thể không dựa dẫn liệu hình thái phấn hoa, Takhtajan (1973) [6] xây dựng hệ thống sinh Thực vật hạt kín đã rất chú trọng tới những dẫn liệu hình thái hạt phấn. Trong lĩnh vực di truyền chọn giống Thực vật, việc lai tạo, gây đột biến thực nghiệm cũng nh phơng pháp nuôi cấy mô, nuôi cấy tế bào, nuôi cấy hạt phấn đều không thể không lu ý tới việc nghiên cứu hình thái hạt phấn. Nghiên cứu hình thái hạt phấn là công việc đầu tiên nhất trớc khi tiến hành lai tạo, gây đột biến . Thực vật hạt kín diễn ra hai hớng tiến hoá về phơng thức thụ phấn là thụ phấn nhờ gió và thụ phấn nhờ côn trùng. Để thích nghi với phơng thức thụ phấn này, hoa có nhiều biến đổi để thích nghi cả về cấu trúc, cách sắp xếp các thành phần hoa và hình thái hạt phấn. Song cho đến nay những dẫn liệu về hình thái hạt phấn thích nghi với phơng thức thụ phấn còn ít ỏi. 1 khoá luận tốt nghiệp Trần Ngọc Lợng Gần đây trên thế giới có nhiều Nhà Thực vật nghiên cứu có kết quả việc cất giữ hạt phấn của những cây trồng có ý nghĩa kinh tế để thụ phấn nhân tạo vào những thời điểm thuận lợi nhất. Một số nớc đã xây dựng đợc "Ngân hàng hạt phấn" phục vụ trong nớc và xuất khẩu cho việc lai tạo giống. ở nớc ta cha có công trình nghiên cứu đầy đủ về hình thái hạt phấn. Xuất phát từ tầm quan trọng của việc nghiên cứu hình thái hạt phấn, chúng tôi chọn tiến hành nghiên cứu đề tài Hình thái hạt phấn của một số loài Thực vật có hoa thuộc một số họ thụ phấn nhờ gió và thụ phấn nhờ côn trùng điển hình. II. Mục đích của đề tài 1. Rút ra đợc những đặc điểm hình thái hạt phấn thích nghi với phơng thức thụ phấn. 2. Rút ra đợc một số đặc điểm tiến hoá về hình thái hạt phấn 3. Qua nghiên cứu phấn hoa của một số loài thực vật tìm đợc những dẫn liệu phục vụ thực tiễn (Lai tạo giống hoặc nuôi cấy hạt phấn .). III. Đối tợng Và PHạM VI nghiên cứu Nghiên cứu hình thái hạt phấn của thực vật có hoa mà trớc hết là các loài thụ phấn nhờ gió và nhờ côn trùng điển hình. 1. Đối tợng 1.1 Loài thụ phấn nhờ gió: Họ lúa (Poaceae), Họ Cau (Areceae), Họ Cói (Cyperaceae). 1.2 Loài thụ phấn nhờ côn trùng: Họ cúc (Asteraceae), Họ Chuối (Musaceae), Họ Hoa Môi (Lamiaceae), Họ Khoai Lanng 2 khoá luận tốt nghiệp Trần Ngọc Lợng (Convolvulceae), Họ Bầu Bí (Cucurbitaceae), Họ Hoa Hồng (Rosaceae). 2. Phạm vi nghiên cứu: Thành phố Vinh và vùng phụ cận 3. Thời gian: Từ tháng 10 2003 đến 04 2004. Chơng 1 Lợc sử nghiên cứu 3 khoá luận tốt nghiệp Trần Ngọc Lợng Việc thụ phấn nhân tạo cho thực vật đã đợc con ngời sử dụng từ lâu, nhng cha có nhiều hiểu biết về hạt phấn. Từ khi kính hiển vi ra đời việc nghiên cứu hình thái hạt phấn mới đợc quan tâm, tuy còn ít ỏi song đã có một số công trình nghiên cứu đã đợc công bố: - Navasin (1898), đã nghiên cứu cấu trúc và sự phát triển của phấn hoa, tinh tử, túi phôi và phát hiện ra hiện tợng thụ tinh kép ở thực vật hạt kín (Một công trình có ý nghĩa to lớn trong lĩnh vực tế bào học thực vật hạt kín) - Hyde (1944), là ngời đặt nền móng cho ngành phấn Hoa học. Sau này có nhiều công trình khác ra đời: - Ivana (1958 - 1959), nghiên cứu hình thái hạt phấn và sự sinh trởng của hạt phấn, những thay đổi về sự chuyển động của các tế bào trong quá trình đó và vai trò của hạt phấn. - Kosobova (1971), đã dày công nghiên cứu về sự phát triển về nguyên bào tử ở cây Ngô (Zea mays). - Podubnaia - Apnadu (1944, 1962,1964) [8], đã nghiên cứu hình thái hạt phấn hoa của một số đại diện nh lúa mì, thuốc lá, cây Koe saghy . - Takhtajan (1973) [6], đã dựa vào cấu trúc màng hạt phấn để xem xét mối quan hệ của các nhóm thực vật hạt kín. Theo ông thì từ hạt phấn một rãnh cực tiến lên hạt phấn một lỗ cực do sự rút ngắn lỗ miệng gặp ở thực vật một lá mầm. Từ màng một rãnh cực tiến lên màng hạt phấn ba rãnh, lỗ chỉ gặp ở thực vật hai lá mầm. Màng ba rãnh, lỗ tơng đối chuyên hoá, từ đó tiến hoá lên màng hạt phấn nhiều rãnh, lỗ tản mạn. Tuy vậy đang còn rất nhiều loài thực vật hạt kín cha đợc đề cập tới. ở Việt Nam cha có công trình nào nghiên cứu đầy đủ về hạt phấn hoa. Có một số tài liệu, giáo trình viết về hình thái hạt phấn của một số đại diện thực vật nh: Phạm Hoàng Hộ (1966) [2], Nguyễn Bá (1973) [3]. 4 khoá luận tốt nghiệp Trần Ngọc Lợng Chơng 2 Phơng pháp nghiên cứu I. Thu và xử lý mẫu 1.1 Thu mẫu 5 khoá luận tốt nghiệp Trần Ngọc Lợng Điều tra và theo dõi hoa và lấy hoa vừa nở, chọn lấy phấn của hoa bình th- ờng không bị dị dạng h hỏng . 1.2 Xử lý phấn hoa 1.2.1 Một loại đợc xử lý trong đờng Glucoza 5% - 10%: Nhỏ một giọt dung dịch Glucoza 5% - !0 % lên lam kính. Dùng kim mũi mác làm sạch, lấy phấn hoa cho lên dung dịch trên lam kính. Đậy Lamen, dàn đều hạt phấn để quan sát. Quan sát: Mô tả hình thái vẽ hình, đo kích thớc hạt phấn. 1.2.2 Một loại tiến hành phá bỏ nội chất để quan sát màng tế bào Cho 3 - 4 ml dung dịch KOH 10% vào ống nghiệm, dùng kim mũi mác lấy phấn hoa cho vào ống nghiệm có chứa dung dịch KOH 10%. Đun nhẹ trên ngọn lửa đèn cồn 5 - 7 phút, rửa sạch bằng nớc cất 4 - 5 lần và nhuộm mầu bằng dung dịch thuốc nhuộm Hematocilne trong 30- 40 phút, hoặc Cacmin phèn chua 45-60 phút. Rửa sạch bằng nớc cất và lên tiêu bản bằng Glyxerin hoặc nớc cất quan sát cấu trúc màng hạt phấn [3]. II. Phơng pháp đo kích thớc hạt phấn 1. Dụng cụ đo Dụng cụ đo là trắc vi thị kính và trắc vi vật kính kiểu Đức. Trắc vi vật kính có dạng bản kính ở giữa có khắc một thớc đo dài 1mm đợc chia bằng 100 vạch bằng nhau, mỗi vạch tơng ứng 10 àm ( thớc đo nằm chính giữa vòng tròn nhỏ). Trắc vi thị kính loại nhỏ kiểu Đức có dạng một miếng kính tròn có đờng kính gần bằng ống thị kính ở giữa miếng kính có khắc một thớc dài 10 mm đợc chia thành 100 phần bằng nhau (Theo Hoàng Thị Sản - Nguyễn Tề Chỉnh, Thực hành hình thái giải phẩi Thực vật, NXB giáo dục 1982). 2. Phơng pháp đo 6 khoá luận tốt nghiệp Trần Ngọc Lợng Đặt trắc vi vật kính lên mâm kính, điều chỉnh để hiện rõ các vạch trên đó. Lắp trắc vi thị kính vào và điều chỉnh cho hai thớc nằm song song với nhau và gần nh chập vào nhau. Điều chỉnh cho một vạch của trắc vi thị kính trùng với một vạch của trắc vi vật kính và tìm vạch thứ hai trùng nhau. Tìm số vạch trắc vi vật kính tơng ứng với số vạch của trắc vi thị kính từ đó xác định đợc trị số khoảng cách của mỗi vạch trên trắc vi thị kính, lập bảng tơng ứng giữa độ phóng đại của thị kính và vật kính. Bỏ trắc vi vật kính ra, thay vào đó là mẫu vật cần quan sát, kích thớc của vật bằng số vạch nhân với trị số của mỗi vạch (Theo phơng pháp đo của Pausenva (1970) [7] Ví dụ: - Với vật kính 10 X Ta thấy 30 khoảng của trắc vi thị kính trùng với 20 khoảng của trắc vi vật kính nên trị số cuả mỗi vạch trên trắc vi thị kính là: 6,7(66)6, 30 1020 = ì (àm) - Với vật kính 40 X Ta thấy 60 khoảng của trắc vị thị kính trùng với 10 khoảng của trắc vi vật kính nên trị số của mỗi khoảng trên thớc đo thị kính là: 1,7(66)1, 60 1010 = ì (àm) III. Sử dụng các tham số thống kê Chúng tôi sử dụng các tham số thống kê [4] ( Đào Hữu Hồ - Xác suất thống kê. NXB ĐH Quốc gia Hà Nội. 1996 ) 7 khoá luận tốt nghiệp Trần Ngọc Lợng 1. Trung bình cộng mẫu X TB = n X i 2. Độ lệch chuẩn DS = ( ) n 2 X i X TB ( với n < 25 ) DS = ( ) 1n 2 X i X TB (với n >25) Trong đó: X TB là giá trị trung bình của mẫu X i là giá trị của mẫu n là số mẫu đợc xử lý Chơng 3 Kết quả nghiên cứu A. Hạt phấn thụ phấn nhờ gió I. Họ lúa (Poaceae) 1. Lúa (Oryza sativa L.) 8 khoá luận tốt nghiệp Trần Ngọc Lợng Thứ lúa tẻ (Oryza sativa L.var. utilisima A. Camus.) 1.1 Đặc điểm: Cỏ nhất niên, cao 0,5 - 1,7m bẹ dài có mép, cao, trắng có lông chùm tụ tán, gié Hoa nhanh trở nên vàng trấu có khi có một lông gai, một hoa, 6 tiểu nhị, quả dính chặt vào trấu. 1.2 Hình dạng hạt phấn Hạt phấn hình cầu tròn, đợc bao bọc bởi hai màng rõ rệt màng trong mỏng, màng ngoài dày hơn và trơn nhẵn, giữa hai màng có một khoảng trống sáng, có một lỗ trên đỉnh, nội chất ít có màu vàng nhạt. 1.3 Kích thớc trung bình X TB = 43,52 1.22 1.4 Kích thớc trong khoảng 37,4 - 51,0 (àm) Hình 1: Phấn lúa(u4 h2) 2. Cỏ May (Chrysopogen aciculatus (Rets.) Trin.) 2.1 Đặc điểm Cỏ nhỏ, chồi bò mảnh, phiến lá thờng giúm không lông, gân chính mảnh, mép nhỏ, chùm tụ tán hình chuỳ tím sậm, nhánh mảnh, mang 3 gié hoa dễ gảy và dễ bám vào quần áo, 2n = 10, sống ở sân cỏ hoặc đất hoang. 2.2 Hình dạng hạt phấn: Có dạng hình cầu tròn đợc bao bọc bởi hai màng mỏng, màng trơn nhẵn có một lỗ ở đỉnh, nội chất đậm đặc, màu vàng nhạt 2.3 Kích thớc trung bình X TB = 36,72 2,23 2.4 Kích thớc trong khoảng 9 khoá luận tốt nghiệp Trần Ngọc Lợng 30.6 - 44.2 (àm) Hình 2: Phấn cỏ May(u7) 3. Ngô (Zea mays L.) 3.1 Đặc điểm: Cỏ nhất niên cao 1,5 - 2m, thân to 1 - 1,5 cm, lá to rộng 5 - 8 cm, mép là phiến mỏng cao 2 - 3mm, cờ ở chót cao 30 - 40cm, vàng, gié hoa từng cặp chứa 2 hoa, 3 tiểu nhị, hoa cái ở nách trong nhiều lá hoa, tổng bao hoa to, gié to, hoa có râu dài, hạt sắp theo chiều dọc 8 - 10 hàng, 2n = 10, 30, 40,80. 3.2 Hình dạng hạt phấn: Hạt phấn có kích thớc lớn, hình cầu tròn, bao bọc bởi hai màng rõ rệt, màng trong mỏng, màng ngoài dày trơn nhẵn, bề mặt trơn bóng, màng hạt phấn có một lỗ ở đỉnh. 3.3 Kích thớc trung bình: X TB = 86,7 1.30 3.4 Kích thớc trong khoảng: 76,5 - 95,2 (àm) Hình 3: Phấn Ngô (u6) 4. Cỏ Mần Trầu (Eluesine indica (L.) Gaertn.). 4.1 đặc điểm: Cỏ đa niên bụi nhỏ hơi sà, cao 20 - 50cm, lá có phiến không lông, mép lá là một hàng lông, phát hoa xanh do một số nhánh từ một điểm dài 4 - 6 cm, gié hoa gắn hai hàng một bên, chứa 3 - 5 hoa, quả 5 cạnh, 2n = 18 4.2 Hình dạng: Hạt phấn có hình cầu tròn, có 2 màng mỏng, trơn nhẵn, có một lỗ ở đỉnh, nội chất đậm đặc màu nâu sẫm. 4.3 Kích thớc trung bình 10