3. Ý nghĩa lí luận và ý nghĩa thực tiễn
3.2.2.3. Ảnh hưởng của mặn đến hoạt độ enzyme catalase của các giống ngô nghiên
Catalase thuộc nhóm enzym giúp “làm sạch” hệ thống nội bào, hoạt độ enzym này tăng lên khi cây gặp phải điều kiện thiếu nước. Kết quả nghiên cứu hoạt độ enzym này ở ngô nảy mầm trong điều kiện áp suất thẩm thấu môi trường khác nhau được chỉ ra ở bảng 3.9, hình 3.11, hình 3.12.
Kết quả cho thấy hoạt độ catalase trong hạt nảy mầm tăng khi chịu tác động của môi trường mặn ở giai đoạn này. Hàm lượng enzyme biến động trong khoảng từ 1,2 UI/g đến 2,52UI/g trong cả hai giống V98-1 và CP333.
Kết quả chúng tôi thu được cho thấy hàm lượng enzyme catalase tăng trong giai đoạn 3 ngày đến 7 ngày gây mặn và sau đó giảm ở giai đoạn 9 ngày và hoạt độ trong các nhóm thí nghiệm luôn cao hơn nhóm đối chứng điều đó
chứng tỏ cơ thể thực vật đã hình thành một cơ chế bảo vệ, giúp cơ thể thích nghi với điều kiện mặn của môi trường khi áp suất thẩm thấu của môi trường tăng lên.
Bảng 3.9. Hoạt độ enzym catalase ở trong mầm của hai giống ngô V98-1 và CP333 ở các nồng độ mặn khác nhau
(Đơn vị: UI/g)
Giống
Hoạt độ catalase
3 ngày 5 ngày 7 ngày 9 ngày
X σ X σ X σ X σ V98-1 ĐC 1,28 0,27 1,41 0,35 1,84 0,31 1,54 0,34 0,3% 1,61 0,35 1,97 0,35 2,17 0,29 1,71 0,25 0,5% 1,72 0,36 2,24 0,29 2,52 0,28 1,83 0,31 0,7% 1,75 0,25 2,31 0,26 2,71 0,21 1,95 0,37 0,9% 1,81 0,35 2,43 0,28 2,87 0,33 2,12 0,27 CP333 ĐC 1,23 0,23 1,37 0,37 1,78 0,24 1,67 0,37 0,3% 1,42 0,32 1,77 0,27 2,13 0,35 1,85 0,39 0,5% 1,58 0,25 1,86 0,19 2,32 0,37 1,92 0,25 0,7% 1,65 0,33 2.14 0,21 2,65 0,28 1,98 0,39 0,9% 1,72 0,34 2,32 0,27 2,73 0,35 2,18 0,34
Hình 3.12. Hoạt độ catalase trong mầm của giống V98-1 ở các nồng độ mặn khác nhau
Hình 3.13. Hoạt độ catalase trong mầm của giống CP 333 ở các nồng độ mặn khác nhau
Sự chênh lệch về hoạt độ của enzym catalase đó có thể được giải thích
như sau:
Sự gia tăng hoạt độ enzym này giúp tế bào thực vật tránh bị nhiễm độc các gốc oxy tự do sinh ra do các quá trình trao đổi chất diễn ra trong điều kiện thiếu nước. Giống nào có hoạt độ enzym catalase cao và cường độ tăng enzym này mạnh trong điều kiện thiếu nước thì sẽ giúp được tế bào của giống đó sống tốt hơn, chống chịu tốt hơn trong điều kiện khắc nghiệt. Kết quả nghiên cứu của chúng tôi về hoạt độ của enzym catalase cũng cho thấy hoạt độ catalase trong giống V98-1 cao hơn CP333.
3.2.2.4. Ảnh hưởng của mặn đến hoạt độ proline trong thân và lá ở giai đoạn cây con 3 lá
Trong số những chất có nitơ, thì proline có vai trò quan trọng trong việc đỉều hòa áp suất thẩm thấu, có thể xem hàm lượng proline ở thực vật nói chung và cây ngô nói riêng như một trong các chỉ tiêu đánh giá khả năng chịu mặn. Tiến hành phân tích hàm lượng proline ở thân lá và hàm lượng proline ở rễ, ở giai đoạn cây non tại thời điểm trước khi gây mặn, sau 3 ngày, 5 ngày, 7 ngày, 9 ngày trong điều kiện gây mặn nhân tạo, chúng tôi thu được kết quả ở bảng 3.10, bảng 3.11, hình 3.13 và hình 3.14.
Bảng 3.10. Hàm lượng proline ở thân và lá cây ngô trong điều kiện mặn nhân tạo
(Đơn vị % khối lượng tươi)
Giống
Hàm lượng proline
3 ngày 5 ngày 7 ngày 9 ngày
X σ X σ X σ X σ
V98-1 0,3% 0,65 0,05 0,73 0,04 1,21 0,02 1,37 0,03 0,5% 0,78 0,02 0,81 0,03 1,35 0,04 1,43 0,02 0,7% 0,81 0,05 0,98 0,02 1,44 0,01 1,76 0,05 0,9% 0,93 0,02 1,12 0,02 1,46 0,02 1,91 0,05 CP333 ĐC 0,42 0,03 0,52 0,03 0,75 0,02 1,23 0,04 0,3% 0,45 0,02 0,62 0,04 0,97 0,02 1,35 0,02 0,5% 0,51 0,02 0,67 0,02 1,23 0,37 1,45 0,05 0,7% 0,52 0,03 0,71 0,03 1,36 0,28 1,63 0,03 0,9% 0,64 0,04 0,85 0,02 1,37 0,35 1,74 0,04
Giá trị thể hiện là giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn (X ), thống kê có ý nghĩa với α = 0,05
Hình 3.15. Hàm lượng proline ở thân và lá giống ngô CP333
Kết quả bảng 3.10 cho thấy hàm lượng proline ở thân và lá trong các điều kiện gây mặn nhân tạo có sự gia tăng khi tăng nồng độ và kéo dài thời gian gây mặn, sự gia tăng này là khác nhau giữa các giống.
Ở giống V98-1 có sự tích lũy hàm lượng proline cao nhất trong các giai đoạn gây mặn và các nồng độ khác nhau. Sự tăng cường tổng hợp proline ở thân và lá khi cây sống ở môi trường mặn có ý nghĩa quan trọng trong việc duy trì khả năng giữ nước trong cây, giúp cây duy trì được áp lực thẩm thấu và cấu trúc thành tế bào, tạo điều kiện thuận lợi cho sự hoạt động bình thường của cây [3].
3.2.2.5. Ảnh hưởng của mặn đến hoạt độ proline trong rễ ở giai đoạn cây con 3 lá
Tiến hành phân tích hàm lượng proline ở rễ, ở giai đoạn cây non tại thời điểm trước khi gây mặn, sau 3 ngày, 5 ngày, 7 ngày, 9 ngày trong điều kiện gây mặn nhân tạo, chúng tôi thu được kết quả ở bảng 3.11, hình 3.15 và
Bảng 3.11. Hàm lượng proline ở rễ cây ngô trong điều kiện mặn nhân tạo (Đơn vị % khối lượng tươi)
Giống
Hàm lượng proline
3 ngày 5 ngày 7 ngày 9 ngày
X σ X σ X σ X σ V98-1 ĐC 0,08 0,02 0,13 0,02 0,18 0,03 0,23 0,01 0,3% 0,12 0,04 0,18 0,03 0,21 0,03 0,27 0,05 0,5% 0,13 0,03 0,21 0,02 0,25 0,03 0,32 0,01 0,7% 0,14 0,02 0,24 0,02 0,3 0,01 0,35 0,04 0,9% 0,16 0,04 1,26 0,04 0,35 0,05 0,4 0,02 CP333 ĐC 0,05 0,02 0,09 0,05 0,14 0,04 0,19 0,03 0,3% 0,07 0,03 0,1 0,02 0,18 0,03 0,21 0,03 0,5% 0,08 0,02 0,13 0,01 0,2 0,03 0,23 0,02 0,7% 0,08 0,05 0,16 0,02 0,23 0,02 0,27 0,03 0,9% 0,11 0,03 0,19 0,03 0,27 0,05 0,31 0,02
Hình 3.16. Hàm lượng proline ở rễ giống ngô V98-1
Hình 3.17. Hàm lượng proline ở rễ giống ngô CP333
Kết quả xác định hàm lượng proline ở rễ cây cho thấy hàm lượng proline có sự thay đổi khi nồng độ NaCl trong môi trường thay đổi. Cụ thể: Hàm lượng proline tăng khi nồng độ NaCl tăng, hàm lượng proline trong cả 2 giống V98-1 và CP333 biến thiên trong khoảng 0,05 % đến 0,4% khối lượng tươi của rễ.
So sánh hàm lượng proline trong thân lá với hàm lượng proline trong rễ ở thời điểm trước hạn, sau hạn 3 ngày, 5 ngày, 7 ngày đều thấy rằng, sự biến đổi hàm lượng proline trong thân, lá cao hơn sự biến đổi hàm lượng proline trong rễ. Kết quả nghiên cứu về sự biến động hàm lượng proline trong các bộ phận thân lá và rễ trong điều kiện hạn nhân tạo, phù hợp với nhận định của một số tác giả về khả năng proline hòa tan mạnh trong nước và được tích lũy nhiều ở lá cây trên nhiều thực vật khi sống trong môi trường stress muối [5]. Sự gia tăng hàm lượng proline của các giống ngô sau khi gây mặn đã chứng tỏ cây ngô có một phản ứng tích cực trước sự thay đổi của điều kiện môi trường. Một số kết quả nghiên cứu tiến hành trên các đối tượng khác cũng cho thấy, hàm lượng proline trong lá, rễ cây sống trong điều kiện khô hạn tăng lên gấp nhiều lần so với cây sống trong điều kiện bình thường [7], [18], [29].
KẾT LUẬN
Từ những kết quả nghiên cứu một số chỉ tiêu sinh lý, hàm lượng đường tan, hoạt độ catalase và hoạt độ một số enzym trong giai đoạn nảy mầm của hai giống ngô V98-1 và CP333 trong điều kiện mặn khác nhau, chúng tôi rút ra một số kết luận sau:
1. Trong giai đoạn nảy mầm:
Sinh trưởng của mầm giảm dần khi độ mặn của môi trường tăng lên, trong thời gian gây mặn khi ủ nảy mầm thì nồng độ mặn càng cao sự sinh trưởng của mầm càng giảm. Khối lượng chất tươi chịu tác động mạnh chịu tác động mạnh của hàm lượng NaCl. Khối lượng khô ít biến động khi chịu tác động của mặn.
Nồng độ muối đã làm tăng cường sự tích lũy đường tan và hoạt độ của các loại enzyme trong hạt khi nảy mầm. Quá trình tăng hàm lượng đường tan
và hoạt độ các loại enzyme tăng cùng với chiều tăng của nồng độ NaCl trong môi trường mặn nhân tạo và thời gian xử lý mặn.
Trong điều kiện độ mặn của môi trường tăng, hoạt độ enzym α- amilase tăng mạnh giai đoạn 3 ngày tuổi, 5 ngày tuổi, 7 ngày tuổi và giảm ở ngưỡng 9 ngày tuổi.
2. Gây mặn nhân tạo ở giai đoạn cây non 3 lá cho thấy, ở các giống nghiên cứu đều có sự gia tăng hàm lượng proline ở cả thân, lá và rễ qua các thời gian gây hạn. Hàm lượng proline ở thân lá lớn hơn so với hàm lượng proline ở rễ. Giống V98-1 có hàm lượng proline cao nhất, giống CP333 có hàm lượng proline thấp hơn, chứng tỏ khả năng chịu mặn của giống CP333 thấp hơn V98-1.
3. So sánh khả năng chịu mặn của 2 giống V98-1 và CP333: Thông qua so sánh các chỉ tiêu ở 2 giai đoạn nảy mầm và cây con 3 lá chúng tôi thấy rằng giống V98-1 có khả năng chịu mặn tốt hơn giống CP333.
KIẾN NGHỊ
1. Nghiên cứu ở cấp độ phân tử để tìm ra gen quy định tính chịu mặn của các dòng ngô nghiên cứu.
2. Tiếp tục nghiên cứu khả năng chịu mặn ở giai đoạn cây ra hoa, trổ bắp để hoàn chỉnh quy trình nghiên cứu khả năng chịu mặn cho các giống ngô.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt
1. Bùi Chí Bửu, Nguyễn Thị Lang (2003), “ Cơ sở di truyền tính chống chịu do thiệt hại từ môi trường”, NXB Nông Nghiệp.
2. Phạm Thị Trân Châu, Nguyễn Thị Hiền, Phùng Gia Tường (1997), Thực hành hóa sinh học, Nxb Giáo dục, Hà Nội.
3. Nguyễn Hữu Cường, Nguyễn Thị Kim Anh, Đinh Thị Phòng, Lê Thị Muội, Lê Trần Bình (2003), " Mối tương quan giữa hàm lượng proline và tính
chống chịu ở cây lúa", Tạp chí Công nghệ sinh học 1 (1), tr. 85 - 95.
4. Nguyễn Lân Dũng (1979), Một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật học,
tập 3, Nxb Hà Nội, tr. 116 - 120
5. Điêu Thị Mai Hoa, Trần Thị Thanh Huyền (2007), "Sự biến đổi hàm lượng amino acid proline ở rễ và lá đậu xanh dưới tác động của tress muối
NaCl", Báo cáo khoa học hội nghị toàn quốc, Nxb KH&KT, tr. 482-485.
6. La Việt Hồng (2008), Ảnh hưởng của sự thiếu nước đến hàm lượng Prolin ở
cây đậu tương , Báo cáo khoa học hội nghị NCKH sinh viên các trường Đại học sư phạm toàn quốc lần thứ 4, tr. 215.
7. Trần Văn Lài (1991), Yếu tố sinh học hạn chế sự phát triển của lạc đậu đỗ của Việt Nam, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội.
8. Trần Thị Phương Liên, Lê Thị Muội (2004), Nghiên cứu thành phần đường tan trong chọn giống ở đậu tương, Báo cáo khoa học - Những vấn đề
nghiên cứu cơ bản trong khoa học sự sống, Nxb Khoa học & Kỹ thuật, tr. 473 -475.
9. Nguyễn Đức Lương, Dương Văn Sơn, Lương Văn Hinh (2002), Giáo trình cây lương thực (dành cho cao học), Nxb Nông nghiệp, Hà Nội.
10. Nguyễn Văn Mã, Kim Thị Duyên (2011), “Phản ứng của hạt đậu tương DT 2008 nảy mầm trong điều kiện dung dịch NaCl có áp suất thẩm thấu
khác nhau ”, Tạp chí khoa học trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, tr. 109.
11. Bùi Thị Thu Thủy, Nguyễn Thị Tâm, Nguyễn Mạnh Quỳnh (2006), "Ảnh hưởng của hạn sinh lý đến một số chỉ tiêu hóa sinh ở hạt nảy mầm của
một số giống lúa", Tạp chí Nông nghiệp và PTNT, 12(2), tr. 29 – 33.
Tài liệu tiếng anh
12. Aziz I.,Khan MA.,2001. Effect of seawater on the growth, ion content and water potential of Rhizophora mucronata Lam. J. Plant Res. 114, 369-373. 13. Al-Rawi I M T., Abdel C G, (2011), Seed germination in response to osmosic stress, Journal of Biodiversity and Environmental Sciences (JBES) ISSN: 2220-6663 (Print) 2222-3045 (Online), Vol. 1, No. 4, p.1-15
14. Anthraper A., Dubois JD (2003), the effect of nacl on growth, N2 fixation
(acetylene reduction), and percentage total nitrogen in Leucaena Leucocephala (leguminosae) var. k-81, American Journal of Botany,
90(5): 683–692
15. Ashraf M., 2001. Relationships between growth and gas exchange characteristics in some salt-tolerant amphidipoid Brassica species in relation to their diploid parents. Environ. Exp. Bot. 45, 155-163.
.16 . Aziz I.,Khan MA.,2001. Effect of seawater on the growth, ion content and water potential of Rhizophora mucronata Lam. J. Plant Res. 114, 369- 373.
17. Bayeulo-Jiménez JS., Graig R., Lynch JP., 2002. Salinity tolerance of Phaseolus species during germination and early seedling growth. Crop Sci. 42, 1584- 1594.
18. Delauney A., Verma DPS., (1993), Proline biosynthesis and
19. Delfine S., Alvino A., Zacchini M., Loreto F., 1998. Consequences of salt stress on conductance to CO2diffusion, rubisco characteristics and anatomy of spinach leaves. Aust. J. Plant Physiol. 25, 395-402.
20. Dubey, R.S., 1997. Photosynthesis in plants under stressful conditions. In: M. Pessarakli, (ed.), Handbook of Photosynthesis, Marcel Dekker, New York, pp. 859-875
21. Farsiani A., Ghobadi M.E., (2009) Effects of PEG and NaCl Stress on Two Cultivars of Corn (Zea mays L.) at Germination and Early Seedling
Stages, World Academy of Science, Engineering and Technology, 57, pp:
382-289.
22. Faville MJ., Silvester WB., Alian Green TG., Jermyn WA., 1999. Photosynthetic characteristics of three asparagus cultivars differing in yield. Crop Sci. 39, 1070-1077.
23. Fisarakis I., Chartzoulakis K., Stavrakas D., 2001. Response of sultana
vines (V. vinifera L.) on six rootstocks to NaCl salinity exposure and
recovery. Agric. Water Manage. 51, 13-27.
24. Frova, C., Krajewski, P., Di Fonzo, N., Villa, M., Sari-Gorla, M. (1999), “Genetic analysis of drought tolerance in maize by molecular marker. I.
Yield components.” Theor. Appl. Genet. 99: 280-288
25. Ghoulam C., Foursy A., Fares K., 2002. Effects of salt stress on growth, inorganic ions and proline accumulation in relation to osmotic adjustment in five sugar beet cultivars. Environ. Exp. Bot. 47, 39-50. 26. Grattan SR., Grieve CM., 1999. Salinity-mineral nutrient relations in
27. Grattan SR., Grieve CM., 1994. Mineral nutrient acquisition and response by plants grown in saline environments. In: M. Pessarakli (ed.), Handbook of Plant and Crop Stress. Marcel Dekker, New York, pp. 203-226.
28. Gupta S., Chattopadhyay MK., Chatterjee P., Ghosh B., Sengupta DN., 1998. Expression of abscisic acid-responsive element-binding protein in salt tolerant indica rice (Oryza sativa L. cv. Pokkali). Plant Mol. Biol. 137, 629-637.
29. Hu ACA., Delauney AJ., Verma DPS. (1992), A bifunctional enzyme
(P5CS) catalyses the first two steps in proline biosynthesis in plants, Proc Natl Acad Sci USA, 83, pp. 1203 – 1207
30. Iyengar ERR., Reddy MP., 1996. Photosynthesis in highly salt-tolerant plants. In: M. Pessarakli (ed.), Handbook of Photosynthesis, Marcel Dekker, New York, pp. 897-909
31. KaoWY., Tsai HC., Tsai TT., 2001. Effect of NaCl and nitrogen availability on growth and photosyntheis of seedlings of a mangrove species, Kandelia candel (L.) Druce. J. Plant Physiol. 158, 841-846.
32. Katerji N., Van Hoorn JW., Hamdy A., Mastrorilli M., Moukarzel E., 1997. Osmotic adjustment of sugar beets in response to soil salinity and its influence on stomatal conductance, growth and yield. Agricul. Water Manage. 34, 57-69.
33. Kaya C., Kirnak H., Higgs D., 2001. Enhancement of growth and normal growth parameters by foliar application of potassium and phosphorus in tomato cultivars grown at high (NaCl) salinity. J. Plant Nutr. 24, 357-367. 34. Kulkarni M., Deshpande D, "In vitro screening of tomato genotypes for
drought resistance using polyethylene glycol", Afr. J Biotechnology, 2007, vol. 6, no 6, pp. 691-696.
35. Longstreth DJ., Nobel PS., 1979. Salinity effects on leaf anatomy. Plant Physiol. 63, 700-703.
36. Meloni DA., Oliva MA., Ruiz HA., Martinez CA. 2001. Contribution of proline and inorganic solutes to osmotic adjustment in cotton under salt stress. J. Plant Nutr. 24, 599-612.
37. Misra N., Dwivedi UN., 2004. “Genotypic differences in salinity tolerance
of green gram cultivars”. Plant Sci, 2004, vol. 166, pp. 1135-1142.
38. Pettigrew WT., Meredith WR., 1994. Leaf gas exchange parameters vary among cotton genotypes. Crop Sci. 34, 700-705.
39. Romero-Aranda R., Soria T., Cuartero J., 2001. Tomato plant-water uptake and plant-water relationships under saline growth conditions. Plant