Đánh giá khả năng chịu lạnh và mặn của một số giống lúa Nhật Bản và Việt Nam trong giai đoạn mạ
MỤC LỤC
Tính chống chịu của thực vật
Cơ chế chịu băng giá tìm thấy ở nhiều loài thực vật bao gồm giống cây trồng ôn đới và hàn đới, chủ yếu là tăng cường áp suất thẩm thấu và hạn chế khả năng sinh tinh thể nước đá khi gặp lạnh, đồng thời tăng cường sức bền của nguyên sinh chất kể cả khi nguyên sinh chất bị đóng băng. Một hiện tượng phổ biến khác là lạnh gây nên tổn thương đến chức năng của bộ rễ làm cho việc hút nước vào cây và cung cấp nước lên phần trên lá bị ngừng trệ, ngay cả khi rễ cây ngập trong nước chẳng hạn như cây lúa nước phần thân lá vẫn bị héo khô. Mức độ cấu trúc cao của tế bào không duy trì được do thiếu hụt năng lượng, lục lạp bị phân huỷ, phosphorylase định vị trong lục lạp bị thải vào chất nguyên sinh, một số phản ứng enzyme chỉ xảy ra trong lục lạp có thể tiến hành ngay trong chất nguyên sinh và dẫn đến sự mất ăn khớp của chúng.
Lê Trần Bình va Cs (1989) đã phân tích thành phần protein ở các giống lúa khi bị lạnh tác động và thấy rằng: ở các giống lúa chịu lạnh có một số protein mới suất hiện, một số khác hàm lượng giảm xuống, hiện tượng này không thấy ở các giống lúa nhạy cảm với lạnh. Tính chất của hệ thống màng nguyên sinh nói chung bị biến đổi dưới tác động của lạnh, những giống cây trồngchịu lạnh thì những biến động đó không làm cho các hoạt động trao đổi chất ngưng trệ hoàn toàn. Nghiên cứu gần đây của Koji Saito và ctv., thuộc Trung Tâm nghiên cứu nông nghiệp quốc gia Nhật tại khu vực Hokkaido Region đã hình thành được bản đồ di truyền xác định vị trí gen liên quan đến tính chịu lạnh, Đó là gen Ctb, nó bao gồm tất cả 2 gen mã hóa F-box protein và ser/thr protein kinase.
Như vậy thực vật thích nghi với lạnh là nhờ một số cơ chế như: giảm độ nhớt chất nguyên sinh khi gặp lạnh, tích luỹ các hợp chất có khả năng bảo vệ tế bào, giảm sinh trưởng, thay đổi hoạt tính enzyme và thành phần protein.
Tính chịu mặn của thực vật 1. Tình hình nhiễm mặn
Đặc biệt khi cây hút các ion độc chủ yếu là anion N+ và cation Cl- (Ngoài ra trong đất nhiễm mặn còn có 4 loại ion khác nữa khá phổ biến là sulphat, bicacbonat, borat, ion lithium)vào trong tế bào sẽ gây rối loạn trao đổi chất của tế bào. Các hoạt động sinh lý của tế bào cũng bị ảnh hưởng: quá trình quang hợp giảm mạnh do lá kém phát triển, sắc tố ít do các chất độc ức chế quá trình tổng hợp sắc tố, các quá trình xảy ra trong quang hợp bị giảm sút do ảnh hưởng của chất độc và thiếu nước. Những nghiên cứu về tác động của muối lên sinh trưởng và phát triển của cây trồng như lúa mạch (Abdou và CS, 1971), tế bào cam nuôi cấy [14], về trao đổi ion ở lúa (Cho và CS, 1996) cho thấy cây trồng có khả năng thích ứng trong một giới hạn nhất định với tác động của muối trong môi trường đất và nước.
Về khả năng chịu mặn của thực vật, trước hết nói đến cơ chế tích luỹ và duy trì nồng độ cao các chất hoà tan trong tế bào nhằm đảm bảo sức cạnh tranh với nước, với môi trường nhiễm muối và chống lại hiện tượng chịun hạn sinh lý [15]. Mối liên quan giữa ABA, tính chịu muối và sự tổng hợp các protein đặc biệt là điểm mấu chốt khởi đầu cho những nghiên cứu sâu hơn, vì nó liên hệ giữa stress của môi trường bên ngoài với những đặc điểm sinh lý và phân tử bên trong tế bào. Ngoài ra, P5CR là enzym súc tác cho khâu cuối cùng để sản sinh prolin, P5CR có ở trong tế bào chất và nó được điều chỉnh theo cơ chế áp suất thẩm thấu do gen Pro-C hoặc nó kết hợp với sự có mặt của một prômoter cần thiết.
Hiện nay trên thế giới đã có nhiều nước với những trang thiết bị hiện đạy đã tìm ra nhiều giống lúa mới có khả năng chống chịu với điều kiện ngoại cảnh bất lợi như lũ lut, hạn hán, nước biển sâm lấn…Bằng phương pháp sinh sản vô tính, các nhà khoa học Trung Quốc (TQ) đã thành công trong việc tạo ra gen SKC1 giúp tăng khả năng chịu mặn của lúa.
Nội dung nghiên cứu
Đặt nuôi ở điều kiện có ánh sáng bình thường, nuôi bằng dung dịch MS pha loãng 10 lần, 2 ngày thay nước một lần, sau 10 ngày cây mạ có 3 lá, tiến hành xử lý lạnh. Cách 3, 7 ngày sau khi cho muối, đánh giá, phân cấp mức độ chống chịu mặn qua quan sát sinh trưởng dựa vào điểm đánh giá chuẩn SES (Standard Evaluating Score) (Gregorio và cs, 1997) giữa các giống (bảng III.3). Trong thí nghiệm các dòng chọn lọc được so sánh với giống DR2 đây là giống lúa có khả năng chịu lạnh khá tốt, giống HT1 là giống chịu lạnh kém nhất còn các giống còn lại khả nằn chịu lạnh ở mức trung bình.
Trong cả hai quá trình phân chia trên đều có sự tham gia của các chất kích thích sinh trưởng Auxin và mối tác động tương hỗ giữa nó với các Phytohoocmon khác. Trên cơ thể thực vật có nhiều cơ quan có khả năng tổng hợp được Auxin như: Đỉnh ngọn, lá non, quả non, phôi hạt đang sinh trưởng và cả tượng tầng cũng có khả năng đó, nhưng hàm lượng Auxin chủ yếu tập trung ở đỉnh ngọn. Bên cạnh đó sự tăng trưởng về chiều cao cây còn chịu sự chi phối của các yếu tố như: điều kiên ngoại cảnh (nhiệt độ, ẩm độ, dinh dưỡng…) và các biện pháp canh tác.
Còn giống TĐB06 thì chiều cao chỉ đạt ở mức trung bình 14.23 cm, khả năng sinh trưởng ở giai đoạn này kém hơn so với giống đối chứng chỉ tăng lên được có 0.5cm.
Đánh giá khả năng CCM của một số giống lúa Nhật Bản và Việt Nam ở giai đoạn mạ
Nhìn chung các các giống thí nghiệm có thời gian sống sót tương đương như nhau, chỉ có giống lúa HT1 thể hiện mức chống chịu kém hơn các giống khác thể hiện ngay từ khi mới đưa sang môi trường sử lý giống lúa HT1 đã có những biểu hiện ra kiểu hình bên ngoài như: lá có màu sác nhạt hơn so với giống đối trứng, trên lá có vết đốm, chóp la quăn lại… Thời gian sống sót cũng kém hơn chỉ đạt 80% trong khi đó các giống khác vẫn sinh trưởng bình thường. Các giống Nip, DR3, TĐB06, có thời gian sống sót cao hơn so với các giống còn lại, khi tiến hành sử lý mặn lúa giai đoạn mạ ở nồng độ 3 % tỷ lệ sống sót vẫn còn cao biểu hiện hình dáng bên ngoài tương đương với giống đối chứng, chúng có khả năng thích nghi cao và phát triển tốt ở những nồng độ muối cao hơn. Qua số liệu nghiên cứu trong bảng chung tôi nhận thấy: Các giống lúa khác nhau thì có khả năng sống sót và sinh trưởng khác nhau khi chuyển từ môi trường dinh dưỡng SMS pha loãng 10 lần vào môi trường xử lý muối với nồng độ EC = 10 dS/m (5 g/l NaCl).
Tỷ lệ sống của các giống Nip, DR3, TDB06, ở NT1 dược đánh giá là thích nghi khá tốt tỷ lệ sống đạt 100%, NT2 thì chúng lại tiếp tục cho thấy khả năng thích nghi cao, có thời gian sống sót vượt trội so với các giống còn lại tương đương với giống đối trứng. Còn các giống NH2, NH3, ND5, DR2, TL6, HT1 thì khả năng thích nghi ở mắc trung bình do đó có một số câybị chết sau ít ngày, đặc biệt là HT1 khả năng chống chịu với điều kiện ngoại cảnh là kém nhất tỷ lệ sống chỉ đạt 66.6% mặc dù các giống thí nghiệm đều được chăm sóc, chế độ dinh dưỡng là như nhau. Tuy là có chiều cao gần như nhau nhưng mà giống NĐ5 tỏ ra thích nghi, thời gian sống sót kém phát triển hơn giống khác, còn giống TĐB 06 có chiều cao trung bình đạt 16.40 cm nhưng lại có khả năng thích nghi, thời gian sống sót tố tương đương với giống chuẩn.
Giống HT1, DR2 là 2 giống lúa co chiều cao thấp nhất trong só các lam thí nghiệm, nhưng trong đó có giống DR2 mặc dù có thời gian sống sót khá , được đánh giá là có khả năng thích nghi khá nhưng lại kém phát triển hơn giống khác (chiều cao chỉ đạt 12.60 cm). Ngoài ra nó còn chịu chi phối của các yếu tố khác như: Điều kiện ngoại cảnh, các biện pháp kỹ thuật canh tác…mà trong đó yếu tố phân bón cá tỏc động trực tiếp và tương đối rừ rệt.Trong cựng điều kiện thớ nghiệm, cỏc yếu tố thí nghiệm là như nhau. Trong số các giống này có NĐ5, DR3 ở điều kiện sử lý 3 ngày thì vẫn phát triển bình thường, nhưng ở cùng một nồng độ số ngày sử lý 7 ngày mà chiều cao cây phát triển chậm lại, giống NIH2, NIH3, TDB06, TL6, DR2, thì chiều cao tăng không đáng kể, còn lại là HT1 thì 2 giống này ngừng sinh trưởng hoàn toàn và bị chết gân hết.
