3. Ý nghĩa lí luận thực tiễn
2.4. Phương pháp xử lí số liệu thống kê
Các kết quả nghiên cứu được đánh giá theo phương pháp toán thống kê sinh học qua các thông số: Giá trị trung bình mẫu ( ), độ lệch chuẩn (δ), sai số trung bình (m).
Trung bình mẫu: Xi: Giá trị đo được
Độ lệch chuẩn:
Sai số trung bình:
Các thông số này được xử lý bằng phần mềm Microsoft Office Excel.
X n Xi X n i 1 1 ) ( 1 2 n X Xi n i n30 n m
24
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ 3.1. Xác định nồng độ NaCl thích hợp cho nghiên cứu
Chúng tôi chọn hạt giống rồi đặt thí nghiệm thăm dò nồng độ NaCl thích hợp cho nghiên cứu này. Trước đây Kim Thị Duyên và cộng sự cũng đã nghiên cứu về ảnh hưởng của nồng độ NaCl tới sự nảy mầm của đậu tương [4], kết quả này cũng được chúng tôi tham khảo để tiến hành nghiên cứu này trên cây đậu côve.
Nảy mầm là chu trình sinh lí quan trọng trong chu kì sinh trưởng và phát triển của thực vật nói chung và của đậu côve nói riêng, đảm bảo duy trì sự sống, tạo cơ sở ban đầu cho một cơ thể mới.
Khi gieo hạt trong dung dịch muối NaCl có áp suất thẩm thấu cao, những hạt nảy mầm được là do chúng có khả năng hút nước lớn hơn sức hút của môi trường.
Số liệu thu được sau 5 ngày gieo hạt được trình bày ở bảng 3.
Bảng 3. Khả năng nảy mầm của hạt đậu côve trong dung dịch NaCl nồng độ khác nhau
Số hạt nảy mầm/100 hạt
STT Mẫu TN Ngày 2 Ngày 3 Ngày 4 Ngày 5
1 ĐC 53 76 91 100 2 M0,05 33 47 73 92 3 M0,10 24 34 60 92 4 M0,15 18 27 48 60 5 M0,20 0 9 15 19 6 M0,25 0 0 0 0 7 M0,30 0 0 0 0
25
Hình 4. Khả năng nảy mầm của hạt đậu côve trong dung dịch NaCl nồng độ khác nhau
Kết quả cho thấy: trong khi ở mẫu đối chứng số hạt đậu côve nảy mầm tăng dần theo thời gian và đạt 100/100 hạt và ngày thứ 5 thì ở các mẫu thí nghiệm, số lượng hạt nảy mầm tăng chậm hơn rõ rệt, đặc biệt ở mẫu M0,25 và M0,30 không có hạt nảy mầm.
Khi môi trường có nồng độ dung dịch muối NaCl càng cao thì tỷ lệ nảy mầm của hạt đậu giảm và luôn ít hơn so với gieo hạt ở nước cất.
Hạt chỉ nảy mầm mạnh từ ngày thứ nhất đến ngày thứ 3, 4 sang ngày thứ 5 số hạt nảy mầm thêm mới rất ít, các hạt chưa nảy mầm có lớp dịch nhầy bao quanh và bắt đầu có dấu hiệu bị hỏng.
Hạt nảy mầm tới nồng độ dung dịch muối NaCl 0,2M.
Căn cứ vào kết quả trên đây chúng tôi chọn nồng độ từ 0,05M đến 0,20M để thực hiện các nghiên cứu sâu hơn.
26
3.2. Hàm lượng prolin ở hạt đậu côve nảy mầm trong điều kiện gây stress muối NaCl
Prolin là axit amin thường được tổng hợp rất nhanh trong tế bào thực vật khi bị thiếu nước. Prolin có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh áp suất thẩm thấu của tế bào, chống oxi hóa, do đó sự có mặt của prolin trong điều kiện stress môi trường (hạn, mặn, nóng, lạnh...) là rất cần thiết. Các nghiên cứu trước đây cũng đã cho biết những biến động của prolin trong điều kiện stress môi trường và vai trò của chúng đối với việc tăng cường khả năng chống chịu điều kiện ngoại cảnh bất lợi ở thực vật.
Bảng 4. Hàm lượng prolin ở hạt đậu côve nảy mầm trong điều kiện gây stress muối NaCl
Đơn vị: µg/g
Mẫu TN Ngày 2 Ngày 3 Ngày 5 Ngày 7
ĐC 1,16 0,21 1,20 0,21 1,92 0,10 2,16 0,27 M0,05 2,80 0,10 2,96 0,25 3,12 0,46 3,26 0,38 M0,10 3,36 0,15 3,68 0,32 3,80 0,33 3,96 0,52 M0,15 4,32 0,33 4,68 0,50 5,84 0,42 6,16 0,31 M0,20 6,24 0,32 6,60 0,40 6,72 0,35 6,96 0,32
27
Hình 5. Hàm lượng prolin ở hạt đậu côve nảy mầm trong điều kiện stress muối NaCl
Kết quả ở bảng 2 cho thấy dung dịch NaCl có tác động rõ rệt tới hàm lượng prolin của hạt nảy mầm. Ngay sau khi gieo hạt một ngày, đã thấy rất rõ hàm lượng prolin tăng khá mạnh dưới tác động của muối NaCl, đồng thời cũng thấy rõ khi nồng độ muối càng tăng cao thì hàm lượng prolin cũng tăng lên cao. Ở mẫu M0,20 trong 3 ngày thí nghiệm đầu tiên hàm lượng prolin cao gấp hơn 5 lần so với đối chứng. Ở thời điểm này các biến đổi sinh lí, sinh hóa trong hạt diễn ra rất mạnh, hạt tăng cường hút nước, quá trình hô hấp của hạt tăng lên mạnh mẽ, các chất dự trữ được phân giải để tổng hợp nên các chất mới, chuẩn bị cho quá trình sinh trưởng, phát triển tiếp theo. Vì vậy, giai đoạn này hạt hút nước rất mạnh. Hàm lượng prolin trong mầm ở thời gian này cao sẽ giúp cho hạt có các điều kiện hút nước cao.
Nồng độ muối 0,15M và 0,20M làm tăng nhiều prolin hơn so với các nồng độ thấp hơn, điều này cho thấy trong điều kiện môi trường có nồng độ NaCl càng cao đã làm tăng hàm lượng prolin giúp tế bào chất điều chỉnh áp lực thẩm thấu nội bào thích nghi với điều kiện của môi trường.Sự tăng cường
28
tổng hợp prolin là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá khả năng chống chịu của cây khi gặp điêu kiện hạn hán, áp suất cao và các điều kiện stress khác. Phản ứng này giúp cây duy trì áp lực thẩm thấu, cấu trúc thành tế bào và đảm bảo sự trao đổi nước diễn ra thuận lợi hơn khi cây gặp điều kiện cực đoan.
Kết quả cũng cho thấy trong điều kiện mặn sự gia tăng hàm lượng prolin trong 3 ngày thí nghiệm đầu tiên nhiều hơn những ngày sau đó. Có thể sau 3 ngày nảy mầm, cơ chế điều chỉnh lực thẩm thấu đã hoạt động tích cực, hạt đã tăng cường hút nước từ môi trường, do đó hàm lượng prolin càng về sau càng tăng ít hơn những ngày trước đó.
3.3. Hàm lượng đường khử ở hạt đậu côve nảy mầm trong điều kiện stress muối NaCl
Khi hạt nảy mầm, đường khử được hình thành và chúng đóng vai trò điều chỉnh lực thẩm thấu giúp hạt hút nước, đồng thời chúng cũng là sản phẩm dùng để tổng hợp chất hữu cơ trong mầm cây. Do ảnh hưởng của dung dịch NaCl, hàm lượng đường khử ở hạt nảy mầm tăng lên rõ rệt (Bảng 5).
Bảng 5. Hàm lượng đường khử ở hạt đậu côve nảy mầm trong điều kiện stress muối NaCl
Đơn vị: g/g
Mẫu TN Ngày 2 Ngày 3 Ngày 5 Ngày 7
ĐC 1,062 0,101 1,200 0,121 1,273 0,184 1,355 0,060 M0,05 1,470 0,022 1,506 0,010 1,595 0,020 1,742 0,040 M0,10 1,769 0,010 1,803 0,011 1,821 0,005 2,181 0,121 M0,15 2,245 0,082 2,474 0,090 2,611 0,160 2,663 0,042 M0,20 2,705 0,044 2,742 0,092 2,780 0,080 2,783 0,071
29
Hình 6. Hàm lượng đường khử ở hạt đậu côve nảy mầm trong điều kiện stress muối NaCl
Kết quả ở bảng 3 cho thấy hàm lượng đường khử tăng rõ rệt và đạt những giá trị cao ở mẫu xử lý nồng độ muối cao (0,15M - 0,20M). Hiện tượng này thấy rõ hơn ở 5 ngày thí nghiệm đầu tiên. Do khi ở môi trường chứa dung dịch NaCl nồng độ càng cao, hạt đậu Côve mới nảy mầm và cây non thường kém sinh trưởng hoặc bị chết do bị mất nước, không lấy được nước từ môi trường bên ngoài, vì thế sự tích lũy đường chính là phản ứng của cây với điều kiện ngoại cảnh bất lợi. Đường khử có hoạt tính thẩm thấu cao, giúp cho các tế bào tăng khả năng giữ nước và hút nước từ môi trường bên ngoài.
Theo thời gian thí nghiệm, hàm lượng đường khử cũng tăng dần, mức độ gia tăng thấy khá rõ đến ngày thứ 5, riêng đến ngày thứ 7 chỉ có ở mẫu thí nghiệm với nồng độ 0,05M và 0,10M tiếp tục gia tăng lượng đường khử. Bên
30
cạnh đó, số liệu thu được cũng cho thấy ở mẫu M0,20 có hàm lượng đường khử không thay đổi rõ rệt theo thời gian thí nghiệm, điều này có lẽ liên quan đến tác động xấu của nồng độ muối cao đối với quá trình hô hấp của hạt nảy mầm.
3.4. Hàm lượng glyxin betain ở hạt đậu côve nảy mầm trong điều kiện stress muối NaCl
Glyxin betain cùng với prolin là hai nhóm chất có tính thẩm thấu, ảnh hưởng tới enzym, tới trạng thái nguyên vẹn của màng và có vai trò thích nghi trong việc điều chỉnh thẩm thấu ở thực vật khi bị stress môi trường. Hai nhóm chất này cũng thường được tích luỹ nhiều trong cây khi gặp điều kiện khắc nghiệt về nhiệt độ, hạn hán, nhiễm mặn, kim loại nặng, tia cực tím [24]. Kết quả nghiên cứu của chúng tôi là minh chứng cụ thể hiện tượng nêu trên ở đối tượng đậu côve.
Bảng 6. Hàm lượng glyxin betain ở hạt đậu côve nảy mầm trong điều kiện stress muối NaCl
Đơn vị: g/g
Mẫu TN Ngày 2 Ngày 3 Ngày 5 Ngày 7
ĐC 13,31 0,11 14,82 0,60 16,07 0,80 17,94 0,20 M0,05 20,55 0,12 21,05 0,05 21,42 0,02 21,67 0,10 M0,10 21,86 0,04 22,36 0,08 23,23 0,10 24,66 0,25 M0,15 25,66 0,12 26,41 0,02 26,78 0,12 27,28 0,40 M0,20 18,56 0,08 19,18 0,04 19,62 0,60 19,93 0,50
31
Hình 7. Hàm lượng glyxin betain ở hạt đậu côve nảy mầm trong điều kiện stress muối NaCl
Kết quả ở bảng 4 cho thấy ở nồng độ từ 0,05M đến 0,15M, NaCl làm gia tăng hàm lượng glyxin betain rõ rệt, tuy nhiên ở nồng độ 0,20M hàm lượng của chúng bị giảm xuống khá nhiều, thấp hơn ở mẫu M0,05, tuy vậy vẫn cao hơn đối chứng. Ở môi trường có nồng độ dung dịch NaCl quá cao làm cho hạt nảy mầm thường bị chết hoặc không nảy mầm do hạt không hút được nước từ môi trường bên ngoài, vì vậy việc hình thành lên glyxin betain để bảo vệ màng tế bào giúp cho hạt có thể nảy mầm, sinh trưởng và phát triển bình thường. Tuy nhiên, môi trường có dung dịch NaCl với nồng độ quá cao, glyxin betain được tổng hợp ít hơn nhiều so với khi hạt nảy mầm trong môi trường có chứa nồng độ dung dịch NaCl thấp hơn. Hơn nữa, theo thời gian thí nghiệm, hàm lượng glyxin betain không thấy biến động rõ rệt dưới tác động của muối.
32
KẾT LUẬN
Tỉ lệ nảy mầm của hạt đậu côve ở các lô nảy mầm trong dung dịch muối NaCl luôn thấp hơn lô nảy mầm trong nước cất. Nồng độ dung dịch muối NaCl càng cao thì càng ức chế sự nảy mầm của hạt đậu côve.
Kết quả nghiên cứu một số hợp chất hữu cơ được tổng hợp trong hạt đậu côve nảy mầm như hàm lượng prolin, hàm lượng đường khử và hàm lượng glyxin betain ở giống đậu côve TV01 ở giai đoạn nảy mầm trong môi trường có nồng độ dung dịch NaCl khác nhau. Môi trường NaCl ảnh hưởng rõ rệt đến sự hình thành và tích lũy prolin, đường khử và glyxin betain trong hạt đậu côve nảy mầm.
1. Prolin
Mức độ ảnh hưởng của muối làm tăng hàm lượng prolin rất mạnh vào những ngày đầu tiên nhiễm mặn và càng gia tăng khi nồng độ muối cao. Do khi ở môi trường nồng độ muối NaCl cao, hạt đậu côve mới nảy mầm và cây non không lấy được nước từ môi trường dẫn đến mất nước và gây chết, vì thế sự tổng hợp, tích lũy prolin và đường giúp hạt nảy mầm tăng khả năng thẩm thấu và giữ nước đó chính là phản ứng của cây với điều kiện của môi trường cực đoan.
2. Đường khử
Khi ở môi trường dung dịch NaCl có nồng độ NaCl càng cao, hàm lượng đường khử càng tăng. Hạt đậu côve mới nảy mầm thường kém sinh trưởng hoặc bị chết do không hút được nước từ môi trường bên ngoài. Đường khử có hoạt tính thẩm thấu cao, giúp cho các tế bào tăng khả năng giữ nước và hút nước từ môi trường bên ngoài.
3. Glyxin betain
Sự tích lũy glyxin betain cũng được tăng cường khi hạt nảy mầm trong dung dịch NaCl và đạt giá trị cao nhất khi xử lí nồng độ 0,15M rồi sau đó
33
giảm sút. Sự gia tăng của prolin, đường khử và glyxin betain mạnh hơn vào thời gian đầu xử lí hạt nảy mầm bằng NaCl.Ở điều kiện nồng độ muối quá cao làm cho hạt nảy mầm thường bị chết hoặc không nảy mầm do hạt không lấy được nước gây co nguyên sinh, vì vậy hạt hình thành glyxin betain để bảo vệ màng tế bào hạt đậu giúp cho hạt đậu nảy mầm tốt.Nhưng nếu hạt nảy mầm trong điều kiện nồng độ muối NaCl ở môi trường ngoài quá cao và thời gian kéo dài làm cho hạt không hình thành được glyxin betain kịp thời, dẫn đến hạt nảy mầm kém hoặc mầm kém phát triển.
34
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu trong nước
1. Lê Trần Bình, Lê Thị Muội (1998), “Phân lập gen và chọn lọc dòng chịu
ngoại cảnh bất lợi của cây lúa”, Nxb Đại học Quốc Gia Hà Nội, Tr 12 - 16.
2.Phạm Thị Trân Châu, Nguyễn thị Hiền, Phùng Gia Tường (1997), Thực hành hóa sinh học, Nxb Giáo dục.
3.Nguyễn Hữu Cường, Nguyễn Thị Kim Anh, Đinh Thị Phòng, Lê Thị Muội, Lê Trần Bình (2003), “Mối tương quan giữa hàm lượng prolin và tính chống chịu ở cây lúa”. Tạp chí Công nghệ Sinh học, 1 (1), tr.85.
4.Kim Thị Duyên, Nguyễn Văn Mã (2011), “Phản ứng của hạt đậu tương DT2008 nảy mầm trong điều kiện dung dịch NaCl có áp suất thẩm thấu khác nhau”. Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP Hà Nội 2, (16), tr.109-116. 5.Đinh Thị Vĩnh Hà, Nguyễn Văn Mã, Lê Thị Phương Hoa, “Ảnh hưởng của
điều kiện thiếu nước lên một số chỉ tiêu sinh lí, hóa sinh của đậu tương trong thời kì ra hoa”. Tạp chí sinh học, T31, số 4, 2009.Tr. 89-90.
6.Điêu Thị Mai Hoa, Trần Thị Thanh Huyền (2007), “Sự biến đổi hàm lượng amino axit prolin ở rễ và lá đậu xanh dưới tác dụng của stress muối NaCl”. Báo cáo khoa học tại Hội nghị khoa học toàn quốc “Những vấn đề
nghiên cứu cơ bản trong khoa học sự sống”. Nxb. KH&KT, tr.482-415.
7. Nguyễn Huy Hoàng (1992), Nghiên cứu và đánh giá khả năng chịu hạn của một
số giống đậu tương nhập nội ở miền Bắc Việt Nam, Luận án Phó tiến sĩ, Hà Nội.
8.Nguyễn Thị Lang, Bùi Chí Bửu (2004), Nghiên cứu di truyền gen kháng mặn lên quần thể cây trồng của cây lúa, Tạp chí Nông nghiệp và phát triển nông thôn, số 6; tr 824 - 826.
9.Trần Thị Phương Liên, Ngô Thu Huyền, Nguyễn Huy Hoàng, Nông Văn Hải, Nguyễn Thị Muội (1999), Hàm lượng protein, lipit và thành phần axit amin của một số hạt đậu tương chịu hạn, chịu nóng, Tạp chí Sinh
35
10. Nguyễn Văn Mã, Cao Bá Cường (2006), Sự quang hợp của một số giống lạc chịu hạn khác nhau, Tạp chí Sinh học, số 4, Tr 19 - 62.
11. Nguyễn Văn Mã. “Nghiên cứu khả năng chịu hạn của cây đậu xanh trong điều kiện gây hạn”. Thông báo Khoa học, Trường ĐHSP Hà Nội 2, số
1/2001, tr.273.
12. Nguyễn Văn Mã, La Việt Hồng, Ong Xuân Phong (2013). Phương pháp nghiên cứu sinh lí học thực vật (Methods in plant physiology ). Nxb ĐHQG Hà Nội.
13. Nguyễn Văn Mã, Nguyễn Thị Minh Ngọc (2007), “Hàm lượng prolin trong quá trình sinh trưởng của đậu tương”. Báo cáo khoa học tại Hội nghị khoa học toàn quốc “Những vấn đề nghiên cứu cơ bản trong khoa học sự sống”, Quy Nhơn 2007, Nxb. KH&KT, tr.342.
14. Nguyễn Văn Mã, Nguyễn Thị Lan Phượng (2011). “Ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu môi trường đến một số chỉ tiêu sinh lí, hóa sinh giai đoạn nảy mầm của hạt đậu tương (Glycine max)”. Tạp chí Khoa học trường
ĐHSP Hà Nội 2, (16), Tr.127-143.
15. Nguyễn Văn Mã. Phản ứng của hạt đậu tương nảy mầm trong điều kiện áp suất thẩm thấu khác nhau. Đề tài KHCN cấp Bộ, mã số B2009-18-51. Xếp