KHẢO SÁT KHẢ NĂNG CHỊU MẶN CỦA CÂY TRÀM CHUA Melaleuca leucadendra L. LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH _ Nguyễn Kiều Thu KHẢO SÁT KHẢ NĂNG CHỊU MẶN CỦA CÂY TRÀM CHUA Melaleuca leucadendra L LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Thành phố Hồ Chí Minh - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH _ Nguyễn Kiều Thu KHẢO SÁT KHẢ NĂNG CHỊU MẶN CỦA CÂY TRÀM CHUA Melaleuca leucadendra L Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số: 60 42 01 14 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS Bùi Trang Việt TS Lê Thị Trung Thành phố Hồ Chí Minh – 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu riêng tơi Kết trình bày luận văn trung thực chưa tác giả cơng bố cơng trình Các trích dẫn bảng biểu, kết nghiên cứu tác giả khác; tài liệu tham khảo luận văn có nguồn gốc rõ ràng theo quy định TP Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 09 năm 2014 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Kiều Thu LỜI CẢM ƠN Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: - PGS TS Bùi Trang Việt, người truyền đạt cho nhiều kiến thức quý báu, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Thầy gợi ý đề tài, hướng dẫn nghiên cứu cho tơi lời khun bổ ích thời gian thực đề tài - TS Lê Thị Trung, người tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tơi q trình nghiên cứu hồn thiện luận văn Cô truyền đạt cho nhiều kinh nghiệm quý báu học tập, nghiên cứu khoa học sống Và xin chân thành cảm ơn giảng dạy, đóng góp ý kiến, động viên giúp đỡ của: - Các thầy cô giảng dạy Cao học ngành Sinh học thực nghiệm trường Đại học Sư Phạm Thành phố Hồ Chí Minh - Các thầy quản lý Phịng thí nghiệm Sinh lý thực vật Phịng thí nghiệm Hình thái - Giải phẫu - Phân loại thực vật trường Đại học Sư Phạm Thành phố Hồ Chí Minh - Các thầy quản lý phịng thí nghiệm sinh lý thực vật trường Đại học Khoa học tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh - Khoa Sinh học, trường Đại học Sư Phạm Thành phố Hồ Chí Minh - Phịng Sau đại học, trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh - Chị Hồ Thị Mỹ Linh – Cán Phịng thí nghiệm Sinh lý thực vật, trường Đại học Sư Phạm Thành phố Hồ Chí Minh - Anh Trần Minh Trang – Giám đốc vườn ươm Thùy Linh, huyện Hóc Mơn - Anh Đặng Tiến Dũng – Cán Sở Nông nghiệp phát triển nông thôn Thành phố Hồ Chí Minh Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, người động viên giúp đỡ tơi thời gian tơi thực đề tài MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn 6.1 Ý nghĩa khoa học 6.2 Ý nghĩa thực tiễn Chương TỔNG QUAN 1.1 Sơ nét tràm chua 1.1.1 Phân loại 1.1.2 Mô tả 1.1.3 Phân bố 1.1.4 Thành phần hóa học 1.1.5 Đặc điểm thích nghi 1.1.6 Công dụng 1.1.7 Xuất xứ 1.2 Stress thực vật 1.2.1 Thuật ngữ 1.2.2 Tính chất tác nhân gây stress 1.2.3 Cách đáp ứng thực vật stress 1.2.4 Acid abscisic khả chống chịu với stress 1.3 Các vấn đề liên quan đến nồng độ muối cao 14 1.3.1 Sự tích tụ muối làm hư hại cấu trúc đất chức thực vật 15 1.3.2 Sự nhiễm mặn cản tăng trưởng quang hợp 18 1.3.3 Nồng độ muối cao tác động lên thẩm thấu 18 1.3.4 Kiểm soát sinh tổng hợp glycerol chống chịu với stress nồng độ muối cao 18 1.3.5 Thực vật có nhiều cách tránh tổn hại muối 19 1.3.6 Các phản ứng biểu thực vật bị stress mặn 20 1.3.7 Stress mặn cảm ứng tổng hợp protein 22 1.4 Các nghiên cứu nước tràm chua 22 1.4.1 Nghiên cứu phản ứng với kim loại 22 1.4.2 Nghiên cứu kỹ thuật trồng, lai giống tràm Melaleuca leucadendra L 24 1.4.3 Nghiên cứu công dụng tràm Melaleuca leucadendra L 25 1.5 Các nghiên cứu nước khả chống chịu với stress thực vật 26 Chương VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.1 Vật liệu 32 2.2 Thời gian, địa điểm 33 2.2.1 Thời gian nghiên cứu 33 2.2.2 Địa điểm nghiên cứu 33 2.3 Phương pháp nghiên cứu 33 2.3.1 Quan sát thực địa 33 2.3.2 Quan sát hình thái giải phẫu 35 2.3.3 Khảo sát khả chịu mặn 35 2.3.4 Xác định trọng lượng tươi, trọng lượng khô 37 2.3.5 Đo cường độ hô hấp, quang hợp 38 2.3.6 Đo hàm lượng diệp lục tố tổng số 38 2.3.7 Đo hoạt tính chất điều hịa tăng trưởng thực vật 38 2.3.8 Ứng dụng 42 2.3.9 Xử lý thống kê 45 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 46 KẾT QUẢ 46 3.1 Hình thái 46 3.2 Cấu trúc giải phẫu 51 3.3 Độ mặn nước 57 3.4 Khả chịu mặn rễ 59 3.5 Trọng lượng tươi, trọng lượng khô sau nuôi cấy 59 3.6 Cường độ hô hấp, quang hợp sau nuôi cấy 60 3.7 Hàm lượng diệp lục tố tổng số sau nuôi cấy 61 3.8 Khả chịu mặn 61 3.9 Hoạt tính chất điều hịa tăng trưởng rễ sau nuôi cấy62 3.10.Ứng dụng 63 3.9.1 Trong vườn 63 3.9.2 Trong tự nhiên 68 THẢO LUẬN 69 Về khả chịu mặn tràm chua 69 Về hoạt tính chất điều hịa tăng trưởng thực vật 71 Về xử lý chất điều hòa tăng trưởng thực vật tràm chua 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75 KẾT LUẬN 75 KIẾN NGHỊ 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu Chú giải ABA Abscisic acid ADH Alcohol dehydrogenase ALDH Aldehyde dehydrogenase GLYDH Glycerol dehydrogenase G3P Glycerol 3-phosphate G3PP G3P phosphatase IAA 3- indolacetic acid DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng Bố trí nghiệm thức khảo sát ảnh hưởng chất điều hòa tăng trưởng thực vật có xử lý NaCl 2,5% 43 Bảng Độ mặn nước mười khu vực địa bàn Huyện Nhà Bè 58 Bảng Chiều dài số rễ rễ tràm chua sau tuần nuôi cấy 59 Bảng 3 Trọng lượng tươi, trọng lượng khô tràm chua trưởng thành sau ngày nuôi cấy 60 Bảng Cường độ hô hấp, quang hợp tràm chua trưởng thành sau bảy ngày nuôi cấy 60 Bảng Hàm lượng diệp lục tố tổng số của tràm chua trưởng thành sau bảy ngày nuôi cấy 61 Bảng Hoạt tính chất điều hịa tăng trưởng thực vật tràm chua sau tuần nuôi cấy môi trường MS 62 Bảng Hoạt tính chất điều hịa tăng trưởng thực vật rễ tràm chua sau tuần nuôi cấy môi trường MS nồng độ NaCl khác 63 Bảng Tỷ lệ lão suy sau tuần xử lý chất điều hòa tăng trưởng thực vật bốn tháng tuổi 64 Bảng Sự thay đổi diện tích sau tuần xử lý chất điều hòa tăng trưởng thực vật bốn tháng tuổi 65 Bảng 10 Cường độ hô hấp quang hợp sau tuần xử lý chất điều hòa tăng trưởng thực vật bốn tháng tuổi 66 Bảng 11 Hàm lượng diệp lục tố tổng số sau tuần xử lý chất điều hòa tăng trưởng thực vật bốn tháng tuổi 66 Bảng 12 Trọng lượng tươi trọng lượng khô bốn tháng tuổi sau tuần xử lý chất điều hòa tăng trưởng thực vật 68 Bảng 13 Tỷ lệ tràm chua sống sót sau tháng trồng khu vực có độ mặn trung bình 2,5% thuộc Huyện Nhà Bè 68 DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1 Cây tràm chua Melaleuca leucadendra L Hình 1.2 Hình thái quan tràm chua Hình 1.3 Q trình sinh tổng hợp điều hịa Acid abscisic 12 Hình 1.4 Điều hịa hoạt động gen thực vật điều kiện stress 14 Hình 1.5 Ảnh hưởng stress mặn thực vật 16 Hình 1.6 Các biến đổi sinh lý thể thực vật bị stress mặn 17 Hình 1.7 Sự thích ứng thực vật stress mặn 20 Hình 1.8 Các phản ứng thực vật bị stress mặn 21 Hình 1.9 Tỷ lệ nảy mầm hạt điều kiện stress mặn khác 27 Hình 2.1 Cây tràm chua ba tháng tuổi lấy từ vườn ươm Thùy Linh, huyện Hóc Mơn, TP HCM 32 Hình 2.2 Vị trí địa lý xã thuộc khu vực Huyện Nhà Bè 34 Hình 2.3 Vị trí lấy mẫu rễ 35 Hình 2.4 Vị trí lấy mẫu 37 Hình 2.5 Sơ đồ ly trích chất điều hịa tăng trưởng thực vật 39 Hình 3.1 Cây tràm chua ba tháng tuổi lấy từ vườn ươm Thùy Linh, Huyện Hóc Mơn, TP HCM 46 Hình 3.2 Thân tràm chua ba tháng tuổi lấy từ vườn ươm Thùy Linh, Huyện Hóc Mơn, TP HCM 47 Hình 3.3 Cây tràm chua trưởng thành bốn năm tuổi quan sát Huyện Nhà Bè, TP HCM 48 Hình 3.4 Thân tràm chua trưởng thành bốn năm tuổi quan sát Huyện Nhà Bè, TP HCM 49 Hình 3.5 Bộ rễ tràm chua ba tháng tuổi lấy từ vườn ươm Thùy Linh, Huyện Hóc Mơn, TP HCM 50 Hình 3.6 Các giai đoạn phát triển tràm chua ba tháng tuổi lấy từ vườn ươm Thùy Linh, Huyện Hóc Mơn, TP HCM 50 Hình 3.7 Cấu trúc giải phẫu trưởng thành tràm chua quan sát qua lát cắt ngang 52 Hình 3.8 Lát cắt ngang qua bó mạch gân trưởng thành tràm chua 52 Hình 3.9 Lớp biểu bì mặt trưởng thành tràm chua 53 Hình 3.10 Lớp biểu bì mặt trưởng thành tràm chua 53 Hình 3.11 Cấu trúc giải phẫu thân non tràm chua quan sát qua lát cắt ngang 54 Hình 3.12 Lát cắt ngang qua nhu mô vỏ thân non tràm chua 54 Hình 3.13 Cấu trúc bó mạch thân non tràm chua quan sát qua lát cắt ngang 55 Hình 3.14 Cấu trúc tế bào bó mạch thân non tràm chua quan sát qua lát cắt ngang 55 Hình 3.15 Cấu trúc rễ non ép dọc tràm chua lấy từ chóp rễ đến vị trí 5mm 56 Hình 3.16 Cấu trúc bó mạch rễ non tràm chua quan sát qua lát cắt ngang 56 Hình 3.17 Độ mặn nước mười khu vực thuộc Huyện Nhà Bè 58 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Hiện nay, thiên tai, bão lụt xuất ngày nhiều giới Việt Nam Chính thế, vấn đề bảo vệ môi trường đặt lên hàng đầu Bảo vệ phát triển rừng, mảng xanh thành phố vấn đề cấp thiết nhiều người quan tâm Chính lẽ đó, Sở Nơng nghiệp phát triển nông thôn thành phố kết hợp với địa phương huyện ngoại thành, có Huyện Nhà Bè để thực đề án “Trồng rừng xanh thành phố Hồ Chí Minh giai đoạn 2011 – 2015” Trong số loài chọn để trồng dự án tràm chua lồi đánh giá cao Tràm nhóm trồng quan trọng cho vùng đất ngập nước, lúc loài tràm Cajuputi nước ta sinh trưởng chậm, tràm Melaleuca leucadendra có xuất xứ từ Úc lại có khả sinh trưởng nhanh, thân thẳng đẹp Đặc biệt, trồng lồi tràm điều kiện ngập phèn lồi có tỷ lệ sống cao M leucadendra L với 97,0 - 98,8%, loài sinh trưởng nhanh nhất, sau năm cho thể tích thân 24,0 - 50,5 dm3 (trung bình 39,8 dm3) (Lê Đình Khả cộng sự, 2006) Vì giống tràm Melaleuca leucadendra L chọn để trồng dự án Thế nhưng, Huyện Nhà Bè gặp phải tình trạng xâm lấn nước biển, làm cho số khu vực bị nhiễm mặn Vậy, vấn đề đặt phải làm tăng khả chịu mặn tràm chua, giúp chống chịu với điều kiện bất lợi Từ lí trên, đề tài “Khảo sát khả chịu mặn tràm chua Melaleuca leucadendra L.” thực Mục tiêu nghiên cứu Khảo sát khả chịu mặn tràm chua, giúp phát triển tốt khu vực ven sông Huyện Nhà Bè 2 Đối tượng nghiên cứu Cây tràm chua Melaleuca leucadendra L vườn ươm Thùy Linh, Huyện Hóc Môn khu vực Huyện Nhà Bè, Thành phố Hồ Chí Minh Nhiệm vụ nghiên cứu Tìm hiểu khả chịu mặn tràm chua quan tách rời (lá, rễ) phịng thí nghiệm Tìm phương pháp giúp tràm chua chống chịu với điều kiện nồng độ muối cao vườn ươm vùng ngập mặn khu vực ven sông Huyện Nhà Bè Phạm vi nghiên cứu Phân tích biến đổi hình thái, cấu trúc sinh lý tràm chua chủ yếu quan tách rời nguyên vẹn Khu vực trồng tràm chua Huyện Nhà Bè – Thành phố Hồ Chí Minh Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn 6.1 Ý nghĩa khoa học Tìm hiểu khả chịu mặn tràm chua 6.2 Ý nghĩa thực tiễn Tìm phương pháp giúp tràm chua chống chịu với điều kiện nồng độ muối cao vườn ươm vùng ngập mặn khu vực ven sông Huyện Nhà Bè 3 Chương TỔNG QUAN 1.1 Sơ nét tràm chua Hình 1 Cây tràm chua Melaleuca leucadendra L (Wrigley and Fagg, 1993) 1.1.1 Phân loại Giới : Thực vật (Plantae) Phân giới : Thực vật có mạch (Tracheobionta) Liên ngành : Thực vật có hạt (Spermatophyta) Ngành : Thực vật hạt kín (Magnoliophyta) Phân lớp : Hoa hồng (Rosidae) Bộ : Sim (Myrtales) Họ : Sim (Myrtaceae) Phân họ : Đào kim nương (Myrtoideae) Loài : Melaleuca leucadendra L (Wrigley and Fagg, 1993) Tên gọi khác là: Tràm chua, Tràm Úc, Tràm dài, Tràm lơca 4 1.1.2 Mô tả Tràm Melaleuca leucadendra L thân gỗ, trưởng thành cao 25 – 45m Cây to, thân thẳng, vỏ mềm trắng, dễ tróc Lá mọc so le, phiến dày, gân hình cung Lá non non có lơng dày màu trắng Hoa nhỏ, màu vàng ngà mọc thành đầu cành Khi hoa kết quả, cành mang hoa lại non đỉnh Quả nang, hình trụ trịn, khơng cuống mọc thành cụm dọc theo nhánh cây, chứa nhiều hạt (hình 1.2) Mùa hoa: khoảng tháng đến tháng (Wrigley and Fagg, 1993) Hình Hình thái quan tràm chua (Wrigley and Fagg, 1993) 1.1.3 Phân bố Tràm chua trồng nhiều vùng ngập phèn đồng sông Cửu Long số tỉnh, thành phố khu vực Đơng Nam Bộ Điều kiện khí hậu phù hợp với Melaleuca leucadendra L.: lượng mưa trung bình năm 1500 - 2000 mm, nhiệt độ trung bình năm 270C, tháng nóng 290C, tháng lạnh 260C; đất phèn, độ chua cao, pH từ 3,2 – 3,5 Mức độ ngập úng không cao, từ 0,6 – 0,8m, kéo dài khoảng – tháng (Phùng Cẩm Thạch, 2003) 5 1.1.4 Thành phần hóa học Lá tràm Melaleuca leucadendra L có tinh dầu chứa cineol 5,0 – 6,5%, a- terpineol ester nhóm, L- a-pinen, L-limonen, dipenten, sesquiterpen, azulen, sesquiterpen alcol, aldehyd valerianic benzaldehyd (Wrigley and Fagg, 1993) 1.1.5 Đặc điểm thích nghi Tràm Melaleuca leucadendra L loài phát triển nhanh, chịu đất phèn ngập nước vùng nhiệt đới thấp Những vùng ngập nước hình thành nên rễ tràm tự sinh Chúng có khả tái sinh chồi, chịu lửa (Phùng Cẩm Thạch, 2003) Tràm Melaleuca leucadendra L chứng minh tốt tràm M cajuputi khả tăng trưởng đất phèn (Phùng Cẩm Thạch, 2003) M leucadendra L có khả chịu mơi trường có tính axit ngập úng (Doran Gunn, 1994) 1.1.6 Công dụng Tràm Melaleuca leucadendra L sử dụng để cải tạo đất, bảo vệ đất chống sạc lở, góp phần cải tạo mơi trường (Phùng Cẩm Thạch, 2003) Tinh dầu tràm Melaleuca leucadendra L có nhiều cơng dụng điều trị bệnh (www.vienduoclieu.org.vn/melaleuca leucadendra) Gỗ tràm chua có nhiều cơng dụng xây dựng, nhiên liệu trang trí nội thất (Đỗ Văn Bản, 2009) 1.1.7 Xuất xứ Tại Việt Nam, loài tràm địa M cajuputi đồng sông Cửu Long loài sử dụng để trồng rừng song hiệu kinh tế chưa cao Từ năm 1992, giúp đỡ nguồn hạt giống Trung tâm giống Lâm ngiệp Úc (thuộc CSIRO), Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam đưa vào thử nghiệm trồng 12 loài Tràm Úc Long An số điểm thuộc đồng sông Cửu Long (Lê Ðình Khả cộng sự, 2006) Vụ Khoa học Công nghệ Chất lượng sản phẩm thuộc Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn chọn lồi Melaleuca leucadendra L có sinh trưởng nhanh nhất, sau năm lồi tích thân 10.4 dm3 – 18.0 dm3/cây Ngoài ra, lồi tràm cịn có chất lượng tinh dầu lớn giá trị hẳn tinh dầu M cajuputi Việt Nam Cịn lồi M cajuputi Việt Nam có sinh trưởng rõ rệt (thể tích thân 5.8 – 9.8 dm3/cây), loài có hàm lượng tinh dầu thấp (Lê Ðình Khả cộng sự, 2006) 1.2 Stress thực vật 1.2.1 Thuật ngữ Stress (sự căng thẳng) dùng để yếu tố ngoại sinh gây ảnh hưởng cho thực vật Stress dùng để toàn phản ứng (sinh lý, biến dưỡng, tập tính) tác nhân gây stress Dưới điều kiện thiên nhiên trồng trọt, thực vật không ngừng chịu stress Các tác nhân gây stress là: thiếu nước, lạnh đóng băng, nhiệt độ cao, nồng độ muối cao (nhiễm mặn), thiếu oxygen vùng rễ, hay nhiễm khơng khí Phản ứng với sốc nhiệt phản ứng stress biết rõ động vật thực vật Trong trường hợp này, sốc nhiệt (sự đặt sinh vật vào nhiệt độ cao chưa tới mức gây chết) tác nhân gây stress (Bùi Trang Việt, 2002) 1.2.2 Tính chất tác nhân gây stress Các dạng stress thường gặp thực vật như: stress nồng độ muối cao (stress mặn), nhiệt độ lạnh, nhiệt độ cao, thiếu nước nguyên nhân làm giảm mạnh suất trồng Trong số dạng stress stress mặn gây hậu nghiêm trọng nhất, làm giảm suất 20% tổng số trồng toàn