Khả năng chịu hạn của cỏc giống ở giai đoạn nảy mầm

3.3.1.1. Ảnh hưởng của hạn sinh lý đến hoạt độ của - amylase và hàm lượng đường của các giụ́ng lúa ở giai đoạn nảy mõ̀m

Amylase là enzym phõn giải tinh bụ̣t, gụ̀m 3 loại là -amylase, -amylase và glucose amylase. Enzym -amylase xúc tác cho phả n ƣ́ng thủy phõn liờn kờ́t 1-4 glucozit của tinh bụ̣t và mụ̣t sụ́ polysacarit khác . Enzym -mylase đƣợ c tụ̉ng hợp mạnh trong quỏ trỡnh nảy mầm của hạt . Sƣ̣ gia tăng hoạt đụ̣ của -amylase sẽ làm

Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn

tăng hàm lƣợng đƣờng do tinh bột bị thủy phõn cung cấp năng lƣợng cho quỏ trỡnh nảy mầm của hạt . Khi hoạt đụ̣ -amylase tăng lờn, hàm lƣợng đƣờng tăng theo nờn ỏp suất thẩm thấu của tế bào tăng, nhờ đó mà thƣ̣c vọ̃t có khả năng chụ́ng lại sƣ̣ mṍt nƣớc ở giai đoạn nảy mõ̀m. Đõy là điờ̀u rṍt có ý nghĩa với quá trình nảy mõ̀m của hạt, vỡ nó đảm bảo cho sự phỏt triển của mầm và cõy non trong điều kiện thiếu nƣớc. Trờn cơ sở đó chúng tụi tiờ́n hành, đánh giá khả năng chịu hạn của các giụ́ng lúa thụng qua sƣ̣ thay đụ̉i hoạt đụ̣ của  - amylase và biờ́n đụ̣ng hàm lƣợng đƣờng tan ở giai đoạn nảy mầm trong điều kiện gõy hạn sinh lý bằng cỏch bổ sung sorbitol 5%.

Hoạt độ enzym α-amylase đƣợc xỏc định thụng qua hàm lƣợng tinh bột bị thuỷ phõn ở 300 C trong 30 phỳt, dựa vào đồ thị chuẩn tinh bột với giỏ trị OD đo ở bƣớc súng 560nm. Kờ́t quả phõn tích đƣợc trình bày ở bảng 3.8 và hỡnh 3.3.

Qua sụ́ liợ̀u bảng 3.8 và hỡnh 3.3, hoạt độ enzym α-amylase có sƣ̣ khác nhau giƣ̃a các giụ́ng và thời gian gõy hạn . Xu hƣớng chung của sƣ̣ biờ́n đụ̣ng này là hoạt độ enzym α-amylase tăng dõ̀n trong 7 ngày gõy hạn và cao nhất ở ngày hạn thứ 7, sau đó giảm dõ̀n ở 9 ngày tuổi . Tại thời điểm 7 ngày tuổi hoạt độ của enzym α- amylase cả 5 giụ́ng đờ̀u tăng so với thời điờ̉m 1 ngày tuổi gõy hạn sinh lý bằ ng sorbitol, sƣ̣ biờ́n đụ̣ng này khác nhau giƣ̃a các giụ́ng . Trong đó giụ́ng NN tăng cao nhṍt 4,02 lõ̀n tiờ́p đờ́n là KM (3,89 lõ̀n), KT (3,80 lõ̀n), KĐ (3,78 lõ̀n) và tăng thấp nhṍt là giụ́ng SR 3,75 lõ̀n. Sƣ̣ biờ́n đụ̣ng cũng đƣợc thờ̉ hiợ̀n ở hỡnh 3.4.

Bảng 3.8. Hoạt độ của -amylase trong giai đoạn hạt nảy mõ̀m khi xƣ̉ lý sorbitol 5% (ĐVHĐ/mg hạt nảy mõ̀m)

Ký hiệu mõ̃u

Hoạt độ enzym -amylase (ĐVHĐ/mg hạt nảy mõ̀m)

1 ngày tuổi 3 ngày tuổi 5 ngày tuổi 7 ngày tuổi 9 ngày tuổi NN 1,800,21 2,490,61 5,480,17 7,240,33 5,870,62 KT 1,810,29 2,570,13 5,390,23 6,880,11 5,110,19 KM 1,510,16 2,370,52 4,710,15 5,880,29 5,070,84 KĐ 1,730,35 2,440,11 5,560,37 6,390,42 5,080,65 SR 1,450,08 2,410,82 4,970,46 5,440,23 4,870,51

Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 0 1 2 3 4 5 6 7 8 1 3 5 7 9 Ngày đv hđ /m g hạ t n ảy m ầm NN KT KM KĐ SR

Hỡnh 3.3. Sự biến động hoạt độ enzym α-amylase của cỏc giống lỳa

Kờ́t quả nghiờn cƣ́u cho thṍy , sorbitol có ảnh hƣởng đờ́n hoạt đụ̣ của enzym α-amylase ở giai đoạn nảy mõ̀m của các giụ́ng lúa . Sƣ̣ ảnh hƣởng của sorbitol đờ́n hoạt độ enzym α-amylase của các giụ́ng lúa có sƣ̣ khác nhau và phụ thuụ̣c vào khả năng chịu hạn của tƣ̀ng giụ́ng. Kờ́t quả này cũng phù hợp với nhƣ̃ng nghiờn cƣ́u trờn đụ́i tƣợng lạc [24], [38], [45], đọ̃u tƣơng [28].

1. NN; 2. KT; 3. KM; 4. KĐ; 5. SR

Hỡnh 3.4. Định tính hoạt đụ̣ enzym α-amylase của các giụ́ng lúa

A. hoạt đụ̣ enzym α-amylase 1 ngày tuổi B. hoạt đụ̣ enzym α-amylase 5 ngày tuổi

A B 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn

Hàm lƣợng đƣờng tan trong tế bào đóng vai trò quan trọng trong viợ̀c điờ̀u chỉnh ỏp suất thẩm thấu của dịch bào khi cõy gặp điều kiện ngoại cảnh bất lợi . Vỡ vọ̃y chúng tụi khảo sát hàm lƣợng đƣờng ở giai đoạn nảy mõ̀m với mục đích tìm mụ́i liờn quan đờ́n kh ả năng chịu hạn của cỏc giống lỳa . Kờ́t quả nghiờn cƣ́u đƣợc trỡnh bày ở bảng 3.9 và hỡnh 3.5.

Bảng 3.9. Hàm lƣợng đƣờng tan của cỏc giống lỳa khi xử lý sorbitol 5% ở giai đoạn nảy mầm (%)

Ký hiệu

mõ̃u 1 ngày tuổi 3 ngày tuổi Hàm lƣợng đƣờng tan (%) 5 ngày tuổi 7 ngày tuổi 9 ngày tuổi NN 4,220,21 6,280,13 7,900,24 9,750,18 6,190,42 KT 4,180,34 6,150,65 7,380,18 8,860,53 6,430,39 KM 4,210,42 6,230,23 7,150,87 9,570,51 6,530,18 KĐ 4,150,13 6,420,14 7,130,53 8,470,18 6,340,42 SR 3,970,28 6,310,12 7,170,36 7,920,55 6,130,58 Kờ́t quả bảng 3.9 và hỡnh 3.5 cho thṍy, trong quá trình nảy mõ̀m của hạt ở các mõ̃u thí nghiợ̀m hàm lƣợng đƣờng tan đờ̀u tăng theo quy luọ̃t chung là tăng tƣ̀ 1ngày tuụ̉i đờ́n 7 ngày tuổi và tăng cao nhất ở thời điểm 7 ngày tuổi sau đó bắt đầu giảm vào giai đoạn 9 ngày tuổi. Sƣ̣ biờ́n đụ̣ng hàm lƣợng đƣờng tan các giụ́ng khác nhau thỡ khỏc nhau . Tại thời điểm 7 ngày tuổi, hàm lƣợng đƣờng tan của giống NN cao nhṍt (tăng 2,31 lần) tiờ́p đờ́n là KM , KT, KĐ và thṍp nhṍt là SR (1,99 lần), sƣ̣ biờ́n đụ̣ng này thờ̉ hiợ̀n ở hỡnh 3.5.

0 2 4 6 8 10 12 1 3 5 7 9 Ngày H àm lƣ ợn g đƣ ờn g ta n (% m g hạ t nẩ y m ầm ) NN KT KM KĐ SR

Hỡnh 3.5 Sự biến động hàm lƣợng đƣờng tan cỏc giống lỳa ở giai đoạn nảy mầm

Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn

Khi tờ́ bào mṍt nƣớc, cỏc chất hũa tan đƣợc tớch lũy trong tế bào nhằm chống lại sự mất nƣớc và tăng khả năng giữ nƣớc của chất nguyờn sinh . Đõy là mụ̣t phƣơng thƣ́c thích nghi của thƣ̣c vọ̃t với stress của mụi trƣờng [1], [40]. Kờ́t quả nghiờn cƣ́u vờ̀ hàm lƣợng đƣờng tan trong giai đoạn nảy mõ̀m của các giụ́ng lúa khi gõy hạn sinh lý bằng sorbitol 5% phự hợp với những nhận định trờn.

Bảng 3.10. Tƣơng quan giƣ̃a hoạt đụ enzym α-amylase với hàm lƣợng đƣờng tan của các giụ́ng lúa

Kớ hiệu mẫu Phƣơng trỡnh hồi quy Hệ số tƣơng quan (R)

NN Y = 0,75x+3,42 0,95

KT Y = 0,77x+3,48 0,94

KM Y = 0,86x+3,92 0,93

KĐ Y = 3,27x+1,44 0,94

SR Y = 0,71x+3,59 0,93

Khảo sỏt mối tƣơng quan giữa hoạt đ ộ enzym α-amyase và hàm lƣợng đƣờng tan đƣợc trình bày ở bảng 3.10 cho thṍy hợ̀ sụ́ tƣơng quan (R) của cỏc giống lỳa đều nằm trong khoảng 0,9 < R < 1. Điờ̀u này chƣ́ng tỏ hàm lƣợng đƣờng tan và hoạt đụ enzym α-amyase có mụ́i tƣơng quan thuọ̃n chặt chẽ . Hàm lƣợng đƣờng tan phụ thuụ̣c tuyờ́n tính vào hoạt đụ̣ của enzym α-amyase. Hoạt độ của enzym α-amylase càng cao thỡ hàm lƣợng đƣờng tan càng nhiều cung cấp cho quỏ trỡnh nảy mầm của hạt, sƣ̣ sinh trƣởng c ủa mầm và điều chỉnh ỏp suất thẩm thấu của tế bào trong điều kiợ̀n cƣ̣c đoan.

Kờ́t quả nghiờn cƣ́u của chúng tụi vờ̀ hoạt đụ̣ enzym α-amylase và hàm lƣợng đƣờng tan ở giai đoạn nảy mõ̀m khi xƣ̉ lý hạn bằ ng sorbitol 5% cho phép kờ́t luọ̃n, hàm lƣợng đƣờng tan liờn quan đến điều chỉnh ỏp suất thẩm thấu của dịch bào và khả năng giữ nƣớc của mầm . Hoạt độ enzym α-amylase và hàm lƣợng đƣờng tan có mụ́i tƣơng quan thuọ̃n chặt chẽ và liờn quan đờ́n khả năng nảy mầm của hạt . Giƣ̃a

Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn

cỏc giống có sự thay đổi về hoạt độ của enzym α-amylase và hàm lƣợng đƣờng tan khỏc nhau liờn quan đến khả năng chống chịu của từng giống .

3.3.1.2. Ảnh hưởng của hạn sinh lý đến hoạt độ của protease và hàm lượng protein của các giụ́ng lúa ở giai đoạn nảy mõ̀m

Kờ́t quả nghiờn cƣ́u ảnh hƣởng của hạn sinh lý đờ́n hoạt đụ̣ của protease ở giai đoạn nảy mõ̀m của các giụ́ng lúa đƣợc trình bày ở bảng 3.11, hỡnh 3.6 và hỡnh 3.7.

Bảng 3.11. Hoạt độ của protease của cỏc giống lỳa khi xử lý sorbitol 5 % ở giai đoạn nảy mõ̀m (ĐVHĐ/mg)

Ký hiệu mõ̃u

Hoạt độ của enzymne protease (ĐVHĐ/mg)

1 ngày tuổi 3 ngày tuổi 5 ngày tuổi 7 ngày tuổi 9 ngày tuổi NN 0,260,23 0,390,32 0,530,14 0,780,46 0,450,21 KT 0,250,31 0,320,13 0,430,43 0,690,06 0,470,56 KM 0,240,26 0,380,34 0,500,43 0,720,51 0,500,12 KĐ 0,250,42 0,370,36 0,480,29 0,660,29 0,410,81 SR 0,260,18 0,350,11 0,500,39 0,550,09 0,410,67 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 3 5 7 9 Ngày tuổi H oạ t đ ộ pr ot ea se ( Đ V H Đ ) NN KT KM KĐ SR

Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn

Qua sụ́ liợ̀u bảng 3.11 cho thṍy, hoạt độ của enzym protease của mụ̃i giụ́ng biờ̉u hiợ̀n khác nhau , giụ́ng NN có sự giao động lớn nhất tƣ̀ 0,26 ĐVHĐ/mg đờ́n 0,78 ĐVHĐ/mg. Sƣ̣ biờ́n đụ̣ng hoạt đụ̣ của các giụ́ng tuõn theo quy luọ̃t , tăng dõ̀n tăng dõ̀n theo ngày tuụ̉i (tƣ̀ 1 -7 ngày), nhƣng sau đó giảm khi thời gian gõy hạn kéo dài (9 ngày tuổi). Tại thời điểm 7 ngày tuổi hoạt độ của giống NN cao nhất là 0,78 ĐVHĐ/mg, thṍp nhṍt là giụ́ng SR đạt 0,55 ĐVHĐ/mg. Nhƣng khi xét vờ̀ tỷ lợ̀ tăng của cỏc giống so với trƣớc gõy hạn sinh lý thỡ tỷ lệ tăng của cỏc giống xếp thứ tự nhƣ sau NN và KM tăng 3,00 lõ̀n, tiờ́p đờ́n là giụ́n g KT tăng 2,76 lõ̀n, KĐ (2,64 lõ̀n), và tăng thấp nhất là SR 2,11 lõ̀n.

1. NN; 2. KT; 3. KM; 4. KĐ; 5. SR

Hỡnh 3.7. Ảnh định tớnh hoạt độ enzym protease của các giụ́ng lúa

A. hoạt đụ̣ enzym protease 5 ngày tuổi B. hoạt đụ̣ enzym protease 9 ngày tuổi

Trong giai đoạn nảy mõ̀m khi xƣ̉ lý hạn sinh lý thì sƣ̣ biờ́n đụ̣ng hoạt đụ̣ của protease sẽ làm tăng áp suṍt thõ̉m thṍu của tờ́ bào thụng qua các phõn tƣ̉ chṍt tan do protein bị phõn giải qua đó làm tăng tính chụ́ng chịu của cõy trụ̀ng.

Protein dƣ̃ trƣ̃ trong hạt là nguyờn liợ̀u cõ̀n thiờ́t đờ̉ cung cṍp các chṍt đảm bảo cho hạt nảy mầm và sinh trƣởng của cõy . Phõn tích sƣ̣ biờ́n đụ̣ng protein của

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 A B

Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn

cỏc giống lỳa ở thời điờ̉m 1 ngày, 3 ngày, 5 ngày, 7 ngày, 9 ngày tuổi gõy hạn ở giai đoạn nảy mõ̀m chúng tụi thu đƣợc kờ́t quả ở bảng 3.12 và hỡnh 3.8.

Sụ́ liợ̀u thu đƣợc ở bảng 3.12 cho thṍy , hàm lƣợng protein tan của cỏc giống lỳa tăng từ giai đoạn 1 ngày tuổi đến 7 ngày tuổi, đến 9 ngày tuổi hàm lƣợng protein tan bắt đõ̀u giảm . Giụ́ng có hàm lƣợng protein tan tăng cao nhṍt ở giai đoạn nảy mõ̀m là NN với hàm lƣợng protein tan tƣơng ƣ́ng của 3 ngày, 5 ngày, 7 ngày tuổi là 1,15%, 1,84%, 2,19%, và giảm ở 9 ngày tuổi 1,47%, tƣ́c tăng tƣ̀ 1,15% đến 2,19% (tăng hơn 2,00 lõ̀n). Giụ́ng có hàm lƣợng tăng thṍp nhṍt là giụ́ng SR tƣ̀ 1,04% đến 1,40% (tăng 0,36 lõ̀n). Có thể xếp thứ tự tăng hàm lƣợng protein tan của cỏc giống nhƣ sau: NN> KM>KT> KĐ>SR.

Bảng 3.12. Hàm lƣợng protein tan của cỏc giống lỳa giai đoạn nảy mầm khi xƣ̉ lý sorbitol 5 % (%)

Ký hiệu mõ̃u

Hàm lƣợng protein tan của cỏc giống lỳa(%)

1 ngày tuổi 3 ngày tuổi 5 ngày tuổi 7 ngày tuổi 9 ngày tuổi NN 1,900,19 2,20 0,21 3,510,11 3,990,11 2,800,75 KT 1,850,62 2,070,18 3,000,83 3,480,07 2,710,46 KM 1,950,42 2,110,36 3,210,16 3,880,55 2,780,11 KĐ 2,030,32 2,050,14 2,820,21 3,120,28 2,550,17 SR 1,940,12 2,020,81 2,890,37 2,710,19 2,030,34 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 1 3 5 7 9 Ngày tuổi H àm lƣ ợn g pr ot ei n (% ) NN KT KM KĐ SR

Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn

Nhƣ vọ̃y khi xƣ̉ lý hạn sinh lý bằng dung dịch sorbitol 5 % thỡ hoạt độ của protease và hàm lƣợng protein tan cũng chỉ đạt đờ́n mụ̣t giới hạn nhṍt định tùy thuụ̣c vào khả năng chịu hạn của giụ́ng . Tăng hàm lƣợng protein tan dõ̃n tới tăng áp suṍt thõ̉m thṍu của tờ́ bào, làm tăng khả năng chống chịu của cõy.

Phõn tích mụ́i tƣơng quan giƣ̃a biờ́n đụ̣ ng hoạt đụ̣ của protease với sƣ̣ thay đụ̉i hàm lƣợng protein tan trong giai đoạn nảy mõ̀m của các giụ́ng lúa nghiờn cƣ́u cho thṍy, hàm lƣợng protein tan phụ thuộc tuyến tớnh vào hoạt độ protease . Hợ̀ sụ́ tƣơng quan giƣ̃a hàm lƣợng pr otein tan và hoạt đụ̣ của enzym protease, phƣơng trỡnh hồi quy của sự phụ thuộc đó đƣợc trỡnh bày ở bảng 3.13.

Bảng 3.13. Tƣơng quan giƣ̃a hoạt đụ̣ protease với hàm lƣợng protein tan ở giai đoạn nảy mõ̀m của các giụ́ng lúa

Kớ hiệu mẫu Phƣơng trỡnh hồi quy Hệ số tƣơng quan (R)

NN Y= 4,28x+0,81 0,95 KT Y= 3,75x+1,00 0,95 KM Y= 4,30x+0,77 0,96 KĐ Y= 2,93x+1,24 0,93 SR Y= 3,37x+0,92 0,92

Tƣ̀ kờ́t quả bảng 3.13 cho thṍy , hàm lƣợng protein phụ thuộc chặt chẽ vào hoạt đ ộ của protease , hợ̀ sụ́ tƣơng quan (R) dao đụ̣ng tƣ̀ 0,92 đến 0,96. Hoạt độ protease càng cao thì lƣợng protein đƣợc hình thành do quá trình phõn giải proetin dƣ̃ trƣ̃ càng nhiờ̀u và cung cṍp cho quá trình nảy mõ̀m của hạt cũng nhƣ đ iờ̀u chỉnh ỏp suất thẩm thấu của tế bào trong điều kiện mất nƣớc cực đoan.

Qua phõn tích các chỉ tiờu đánh giá khả năng chịu hạn của các giụ́ng lúa ở giai đoạn nảy mõ̀m cho phép rút ra mụ̣t sụ́ kờ́t luọ̃n:

(1) Xƣ̉ lý sorbitol 5% làm biến đổi hoạt độ của enzym α-amylase và protease, hàm lƣợng đƣờng tan , protein tan của các giụ́ng luá ở cỏc thời điểm nảy mầm . Sƣ̣ biờ́n đụ̉i này của các giụ́ng tuõn theo quy luọ̃t chung : tăng trong 7 ngày tuổi và bắt đõ̀u giảm 9 ngày tuổi.

Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn

(2) Hàm lƣợng đƣờng tan và hoạt độ của enzym α-amylase, hàm lƣợng protein tan và hoạt độ của enzym protease có mụ́i tƣơng quan thuọ̃n chặt chẽ.

(3) Ảnh hƣởng của sorbitol 5% đến cỏc chỉ tiờu nghiờn cứu của cỏ c giụ́ng lúa ở giai đoạn hạt nảy mầm có sự khỏc biệt phụ thuộc vào khả năng chịu hạn của từng giụ́ng. Trong đó , ở tất cả cỏc chỉ tiờu theo dõi giống NN đều đạt mức cao nhất , giụ́ng SR thṍp nhṍt.

(4) Khả năng chịu hạn c ủa cỏc giống lỳa nghiờn cứu ở giai đoạn nảy mầm đƣợc sắp xờ́p theo thƣ́ tƣ̣ nhƣ sau: NN > KM > KT > KĐ > SR.