3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
3.4.4. Năng suất thực thu của ngô xử lý melatonin trong điều kiện hạn
Năng suất thực thu là năng suất thực tế thu được trong từng điều kiện cụ thể. Năng suất thực thu chịu tác động tổng hợp của nhiều yếu tố: giống, điều kiện chăm sóc và khí hậu thời tiết. Đặc biệt là nguồn nước tưới cho cây ngô trong điều kiện hạn hán thiếu nước.
Kết quả thu được ở bảng 3.11 cho thấy năng suất thực thu của các công thức có sự chênh lệch lớn. Năng suất thực thu của ngô trong điều kiện hạn đạt 62,75 tạ/ha thấp hơn 15,23% so với tưới nước đầy đủ. Do hạn đã ảnh hưởng đến các quá trình sinh trưởng, phát triển, các quá trình sinh lý, sinh hóa và các yếu tố cấu thành năng suất đã nghiên cứu ở trên. Điều đó chứng tỏ hạn đã ảnh hưởng nhiều đến năng suất của ngô. Việc xử lý melatonin trước khi gây hạn ở giai đoạn cây non cho thấy hiệu quả hơn so với không xử lý melatonin, trong đó hiệu quả nhất là CT4, đạt 71,67 tạ/ha, cao hơn 14,22%. CT2 và CT3 có NSTT lần lượt đạt 64,44 tạ/ha và 65,92 tạ/ha, cao hơn 2,69% và 5,05% so với hạn không xử lý melatonin. Điều này chứng tỏ việc xử lý melatonin 150 µM giúp ngô chống chịu hạn tốt hơn, khả năng quang hợp và vận chuyển các sản phẩm quang hợp từ lá về hạt tốt hơn.
được biểu diễn ở biểu đồ 3.12.
Biểu đồ 3.12. Năng suất thực thu của ngô ở các công thức nghiên cứu
e d c b a 0 10 20 30 40 50 60 70 80 CT1 CT2 CT3 CT4 CT5 Nă ng s uấ t thực thu ( t ạ/ ha ) Công thức thí nghiệm
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 1. KẾT LUẬN
1.1. Việc xử lý melatonin cho ngô khi gặp hạn có xu hướng kéo dài thời gian trổ cờ, phun râu và chín và làm tăng chiều cao cây so với hạn đối chứng, tuy nhiên sự sai khác này không nhiều. Chỉ số diện tích lá của ngô xử lý melatonin tăng so với ngô không xử lý melatonin dưới tác động của hạn, trong đó thể hiện rõ nhất ở CT4 (melatonin 150 µM), tăng lần lượt là 12,5%, 17,48% và 13,64% sau 30, 45 và 60 ngày gieo.
1.2. Ngô có xử lý melatonin thích ứng với hạn bằng cách tăng hoạt độ α- amylase và hàm lượng đường khử qua các ngày hạn, trong đó thể hiện rõ ở CT4; hoạt độ amylase đạt 70,28 ĐVHĐ, tăng 9,27% và hàm lượng đường khử tăng 20,41% sau 7 ngày hạn.
1.3. Hàm lượng proline của ngô có sự biến động mạnh mẽ dưới tác động của melatonin trong điều kiện thiếu nước. Hàm lượng proline tăng lên rất nhiều lần so với hạn không xử lý melatonin, trong đó CT4 tăng nhiều nhất tăng 6,81 lần, tiếp đến là CT2, CT3 tăng 1,41 lần và 4,38 lần sau 3 ngày hạn. 1.4. Việc xử lý melatonin cho cây ngô ở nồng độ thích hợp đã làm tăng hoạt tính enzyme catalase chống oxy hóa, hoạt độ enzyme catalase ở CT4 đạt 8,94 ĐVHĐ, cao hơn 57,67 % so với hạn đối chứng sau 7 ngày hạn.
1.5. Ở giai đoạn cây non 3 lá, cây ngô được xử lý melatonin có khả năng chịu hạn cao hơn ngô không được xử lý melatonin, chỉ số chịu hạn đạt cao nhất ở CT4 (Sn = 9106,054).
1.6. Việc tưới melatonin 150 µM cho ngô non đã làm tăng chiều dài bắp 21% và tăng số hạt/hàng 15,36%. Năng suất thực thu của ngô tăng trong điều kiện hạn có xử lý melatonin, trong đó tăng nhiều nhất ở CT4, tăng 14,22% (đạt 71,67 tạ/ha) so với hạn không xử lý melatonin.
1.7. Bước đầu đã xác định được việc tưới melatonin 150 µM cho ngô HN68 ở giai đoạn cây non 3 lá đã cải thiện khả năng chống chịu hạn của ngô.
2. ĐỀ NGHỊ
2.1. Đề tài cần tiếp tục khảo sát sự ảnh hưởng của melatonin đến một số chỉ tiêu sinh lý, hóa sinh liên quan đến hệ thống quang hợp và hệ thống chống oxy hóa của ngô để có kết luận chính xác về vai trò của melatonin trong cơ chế chống chịu stress hạn.
2.2. Cần nghiên cứu so sánh cách thức phun melatonin lên lá để tìm ra phương pháp xử lý melatonin hiệu quả làm tăng khả năng chịu hạn cho ngô.
TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Tài liệu tiếng Việt
[1] Lê Trần Bình, Lê Thị Muội (1998), Phân lập gen và chọn dòng chống chịu ngoại cảnh bất lợi ở cây lúa, NXB Đại học Quốc gia, Hà Nội. [2] Phạm Thị Trân Châu, Nguyễn Thúy Hiền, Phùng Gia Tường (1998),
Thựchành hóa sinh học, NXB Giáo dục, tr. 54-55.
[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, tr 85 – 95. [4] Nguyễn Đức Cường, Kỹ thuật trồng ngô, NXB Khoa học Tự nhiên và
Công nghệ 2009.
[5] Trần Văn Dư, Đào Thị Hương Lan, Trần Thị Thanh Bình, Lê Văn Hải, Nguyễn Đức Ngọc, Lê Thị Mai Thoa, Nguyễn Văn Hưng (2011),
Giáo trình mô đun đặc điểm sinh học cây ngô. Nghề trồng ngô- Mô đun 01, Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn.
[6] Đinh Thị Vĩnh Hà, Nguyễn Văn Mã, Lê Thị Phương Hoa (2009), “Ảnh hưởng của điều kiện thiếu nước lên một số chỉ tiêu sinh lí, hoá sinh của cây đậu tương thời kì ra hoa”, Tạp chí Sinh học, 31(4): 89-94. [7] Vũ Đức Hạnh, “Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển của một số
tổ hợp ngô lai vụ Xuân và Thu đông năm 2007 tại Thái Nguyên”, Luận văn Thạc sĩ khoa học Nông nghiệp, Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên.
[8] Phan Xuân Hào, 2005, Bài giảng cho các lớp tập huấn, đào tạo cán bộ kỹ thuật chọn tạo giống ngô, Viện nghiên cứu ngô.
[9] Lê Qúy Kha, Lê Qúy Tường, Ngô sinh khối- Kỹ thuật canh tác, thu hoạch và chế biến phục vụ chăn nuôi, NXB Nông nghiệp, tr 8.
[10] Trần Thị Phương Liên (1999 ) “Nghiên cứu đặc tính hóa sinh và sinh học phân tử của một số giống đậu tương có khả năng chịu nóng, chịu hạn ở Việt Nam”, Luận án Tiến sĩ Sinh học, Hà Nội.
[11] Trần Thị Phương Liên, Nông Văn Hải, “Dehydrin- Protein chống mất nước ở thực vật”, Tạp chí Công nghệ sinh học 6 (2), 133-140
[12] Dương Thị Loan, Trần Thị Thanh Hà, Vũ Thị Bích Hạnh, Vũ Văn Liết ( 2014), “Đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng tự phối và tổ hợp lai ngô nếp”,Tạp chí Khoa học và Phát triển 2014, tập 12, số 8: 1202- 1212.
[13] Chu Hoàng Mậu, Hà Tiến Sỹ (2007), “Khả năng chịu hạn của một số giống đậu tương địa phương tỉnh Cao Bằng”, Tạp chí Khoa học và công nghệ, tr1-7.
[14] Nguyễn Văn Mùi (2007), Thực hành Hóa sinh học, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội].
[15] Đinh Thị Phòng (2001), Nghiên cứu khả năng chịu hạn và chọn dòng chịu hạn ở lúa bằng công nghệ tế bào thực vật, Luận án tiến sĩ sinh học, Viện công nghệ sinh học Hà Nội.
[16] Dương Văn Sơn, Lương Văn Hinh. Giáo trình cây ngô, Trường ĐH Nông Lâm Thái Nguyên (1997).
[17] Hà Tiến Sỹ (2007), Đánh giá khả năng chịu hạn và nhân gen P5CS của một số giống đậu tương địa phương ở tỉnh Cao Bằng, Luận văn Thạc sĩ Sinh học, Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên.
[18] Nguyễn Đức Thuận ( 2008), Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển và chịu hạn của một số giống ngô lai tại tỉnh Sơn La, Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp, Trường Đại học Thái Nguyên.
[19] Ngô Hữu Tình, Cây ngô. NXB Nghệ An 2003. [20] Tổng cục thống kê.
2. Tài liệu tiếng Anh
[21] Adkins S. W., Kunanuvatchaidach R., Godwin I.D. (1995) “ Somacinal variation in rice-2 drought tolerant and other agronomic character”,
Australian journal of Botany 43( 2):201-209.
[22] Bates L.S (1973), Rapid determination of free protein for water- stress studies, Plant and Soil 39: 205-207.
[23] Bolanos, J. and Edmeades G.O. (1991), Value of selection for osmotic potential in tropical maize”,Agronomy Journal 83 (6): 948-956.
[24] Boyer J.S., Westgate M.E.(2004), Grain yields with limited water, J. Exper. Botany. 55 (407): 2385-2394.
[25] Campos C.N.; Ávila R.G.; de Souza K.R.D.; Azevedo L.M.; Alves J.D. (2019), Melatonin reduces oxidative stress and promotes drought tolerance in young Coffea arabica L. plants, Agricultural Water Management 211: 37-47.
[26] Cui G.; Zhao X.; Liu S.; Su F.; Zhang C.; Xi Y. (2017), Beneficial effects of melatonin in overcoming drought stress in wheat seedlings. Plant Physiol. Biochem. 118: 138–149.
[27] Ding F., Wang G., Wang M., and Zhang S. (2018), Exogenous melatonin improves tolerance to water deficit by promoting cuticle formation in tomato plants, Molecules 23(7):1-14.
[28] Dubbels R.; Reiter, R.J.; Klenke E.; Goebel A.; Schnakenberg E.; Ehlers, C., Schiwara, H.W., Schloot W., (1995), Melatonin in edible plants identified by radioimmunoassay and by high performance liquid chromatography-mass spectrometry”, J. Pineal Res. 18: 28-31. [29] Erland L.A., Saxena P.K., Murch S.J., (2018), Melatonin in plant
signalling and behaviour. Funct. Plant Biol.45: 58–69.
[30] Fleta-Soriano E., Dıaz L., Bonet E., Munne-Bosch S., (2017). ,
Melatonin may exert a protective role against drought stress in maize, J. Agrono. Crop Sci. 203 (4):286-294.
[31] Hattori, A., Migitaka H., Iigo M., Itoh M., Yamamoto K.; Ohtani- Kaneko R., Hara M., Suzuki T.; Reiter R.J., (1995), Identification of melatonin in plants and its effects on plasma melatonin levels and binding to melatonin receptors in vertebrates”. Biochem. Mol. Biol. Int. 35: 627–634.
[32] Huang B., Chen Y.E., Zhao Y.Q., Ding C.B., Liao J.Q., Hu C., Zhou L.J., Zhang Z.W., Yuan S., Yuan M., Exogenous melatonin alleviates oxidative damage and protect photosystem II in maize seedlings under drought stress, Frontier in Plant science 10 (577): 1-16
[33] Kabiri R.; Hatami A.; Oloumi H.; Naghizadeh M.; Nasibi F.; Tahmasebi Z. (2018), Foliar application of melatonin induces tolerance to drought stress in Moldavian balm plants (Dracocephalum moldavica) through regulating the antioxidant system. Folia Horticulturae. 30 (1):155– 167.
[34] Li J., Yang Y., Sun K., Chen Y., Chen X. and Li X. (2019), Exogenous melatonin enhances cold, salt and drought stress tolerance by improving antioxidant defense in tea plant (Camellia sinensis (L.) O. Kuntze), Molecules 24 (9):1-14.
[35] Liang D., Shen Y., Ni Z., Wang Q., Lei Z., Xu Z, Deng Q., Lin L., Wang J., Xiulan L. and Xia H. (2018), Exogenous melatonin application delays senescence of Kiwifruit leaves by regulating the antioxidant capacity and biosynthesis of flavonoids, frontiers in Plant Science 9, Article 426:1-14.
[36] Nohong B., Nompo S.(2015), Effect of water stress on growth, yield, proline and soluble sugars contents of Signal grass and Napier grass species,American-Eurasian Journal of Sustainable Agriculture 9:14-21. [37] Shi H., Tan D.X., Reiter R.J., Ye T., Yang F., Chan Z., (2015), Melatonin induces class a1 heat-shock factors (hsfa 1s) and their
possible involvement of thermotolerance in arabidopsis, J. Pineal Res.58: 335–342.
[38] Subbarao G.V., Ito O., Serra R, Crouch J.J., Tobita S., Okada K., Hash C.T., Ortiz R., Berry W.L (2005), Physiological perspectives on improving crop adaptation to drought-justification for a systematic component-based approach, Handbook of Photosynthesis, CRC Press,
New York.
[39] Van D. E. W., Valluru R. (2008), Sucrose, sucrosyl oligosaccharides, and oxidative stress: scavenging and salvaging? Journal of Experimental Botany 60 (1):9-18.
[40] Verslues P.E. and Sharma S., (2010) Proline metabolism and its implications for plant-environment interaction”, The Arabidopsis Book:2-23
[41] Wei W., Lin Q., Chu Y.N., Reiter R.J., Yu X.M., Zhu D.H., Zhang W.K., Ma B., Lin Q., Zhang J.S., Chen S.Y.,(2014) “Melatonin enhances plant growth and abiotic stress tolerance in soybean plants”
[42] Ye J, Wang S., Deng X, Yin L., Xiong B., Wang X. (2016), Melatonin increased maize (Zea mays L.) seedling drought tolerance by alleviating drought-induced photosynthetic inhibition and oxidative damage, Acta Physiol. Plant. 38, Article 48.
[43] Zhao D.; Yu Y.; Shen Y.; Liu Q.; Zhao Z.; Sharma R.; Reiter R.J., (2019), Melatonin Synthesis and function: Evolutionary history in animals and plants. Front. Endocrinol 10:249.
3. Các trang web:
[44] https://nmri.org.vn/vi/ngan-hang-kien-thuc/tong-quan/ngo-lam-luon - thuc-thuc-pham-3.html]
[45] https://nmri.org.vn/vi/ngan-hang-kien-thuc/tong-quan/su-dung-than-la - ngo-cho-trau-bo-6.html]
[46] http://www.asisov.org.vn/nong-nghiep-trong-nuoc/ngo-lua-chon-so-mot -o-binh-dinh-273.html
PHỤ LỤC 1
Thời gian nảy mầm của ngô ở các công thức thí nghiệm
Công thức Lặp lại Thời gian từ khi gieo đến khi nảy mầm (ngày)
Không xử lý melatonin 1 3,1 2 3,2 3 3,1 Xử lý melatonin 50 µM 1 3,5 2 3,6 3 3,3 100 µM 1 3,5 2 3,2 3 3,4 150 µM 1 3,4 2 3,3 3 3,3
PHỤ LỤC 2
Kết quả theo dõi số ngày sinh trƣởng của ngô ở các công thức thí nghiệm
CTTN Lặp lại
Thời gian từ khi gieo đến…(ngày)
Trỗ cờ Phun râu Chín (TGST) CT1 1 51,7 54,5 87,6 2 51,8 54,7 87,7 3 52,2 55,1 88,2 CT2 1 52,4 55 88,4 2 52,3 55,2 88,2 3 52 55,3 88 CT3 1 52,4 55,3 88,2 2 52,2 55,4 88,5 3 52,2 55,3 88,5 CT4 1 52,8 55,9 88,9 2 53 55,6 89 3 53,1 56 89,3 CT5 1 53,9 56,4 89,9 2 53,7 56,6 90 3 53,5 56,5 90,1
PHỤ LỤC 3
Kết quả theo dõi chiều cao cây ngô qua các thời điểm
CTTN Lặp lại
Thời gian từ khi gieo đến…( ngày)
30 ngày 45 ngày 60 ngày
CT1 1 58,1 112,01 156,61 2 58,78 113,04 157,69 3 58,89 114,21 158,76 CT2 1 59,54 113,02 161,11 2 60,25 116,07 164,72 3 61,82 116,15 163,81 CT3 1 60,3 114,51 161,9 2 60,61 116,01 164,69 3 61,42 116,11 165,1 CT4 1 61.74 116,63 163,96 2 62,21 116,92 166,49 3 61,5 117,22 165,32 CT5 1 63,52 117,51 165,2 2 61,92 118,36 166,88 3 62,01 118,28 168,56
PHỤ LỤC 4
Kết quả theo dõi số lá/ cây ngô của các CTTN qua các thời điểm
CTTN Lặp lại
Thời gian từ khi gieo đến….( ngày)
30 ngày 45 ngày 60 ngày
CT1 1 7,2 10,5 13,6 2 7,2 10,9 14,1 3 7,3 11,2 14,4 CT2 1 7,2 10,7 13,8 2 7,4 11,1 14 3 7,4 11,2 14,5 CT3 1 7,4 10,6 13,8 2 7,4 11,2 14,3 3 7,3 11,4 14,6 CT4 1 7,5 11 14,2 2 7,7 11,4 14,4 3 7,8 11,7 14,8 CT5 1 8,3 12,2 15,1 2 8,2 11,7 15,3 3 8,1 12,1 15,4
PHỤ LỤC 5
Kết quả theo dõi chỉ số diện tích lá ngô qua các giai đoạn (m2 lá/ m2 đất)
CTTN Lặp lại
Thời gian từ khi gieo đến….
30 ngày 45 ngày 60 ngày
CT1 1 0,99 1,35 1,92 2 1,04 1,45 1,96 3 1,08 1,48 2,07 CT2 1 1,06 1,47 2,02 2 1,07 1,52 2,08 3 1,12 1,55 2,16 CT3 1 1,05 1,48 2,08 2 1,1 1,56 2,12 3 1,13 1,58 2,19 CT4 1 1,11 1,62 2,19 2 1,17 1,69 2,26 3 1,22 1,73 2,29 CT5 1 1,2 1,78 2,38 2 1,27 1,82 2,4 3 1,35 1,84 2,44
PHỤ LỤC 6
Hoạt độ enzyme amylase của ngô ở giai đoạn cây non 3 lá thật của các công thức nghiên cứu
Khối lượng mẫu đem đi phân tích là 5 gam.
Thể tích dung dịch pha loãng là 100ml.
Thể tích dịch chiết lấy đi phân tích là 5ml.
CTTN Lặp lại Hoạt độ enzyme amylase (ĐVHĐ) 3 ngày 5 ngày 7 ngày
CT1 1 45,33 54,5 64,32 2 44,99 54,77 64,97 3 46,34 55,03 63,67 CT2 1 49,37 54,23 64,1 2 49,71 53,97 64,32 3 49,71 53,7 64,32 CT3 1 51,05 53,17 64,97 2 51,39 53,44 64,76 3 50,72 53,17 65,19 CT4 1 54,76 60,62 70,21 2 53,75 61,15 69,99 3 55,43 62,48 70,64 CT5 1 42,97 42,27 52,11 2 42,97 42,53 53,2 3 42,63 43,33 51,46
PHỤ LỤC 7
Hàm lƣợng đƣờng khử trong giai đoạn cây non 3 lá thật của các công thức ngô nghiên cứu (% theo khối lƣợng khô)
Số gam mẫu đem đi phân tích là 2,5 gam.
Thể tích dung dịch pha loãng là 25 ml.
Thể tích dịch lấy đi phân tích là 10 ml.
CTTN Lặp lại Hàm lƣợng đƣờng khử (%) 3 ngày 5 ngày 7 ngày
CT1 1 1,77 2,15 2,43 2 1,75 2,2 2,49 3 1,74 2,18 2,44 CT2 1 1,75 2,09 2,39 2 1,74 2,13 2,37 3 1,7 2,05 2,41 CT3 1 1,75 2,15 2,47 2 1,81 2,2 2,51 3 1,83 2,1 2,52 CT4 1 2,15 2,88 2,96 2 2,2 2,84 2,95 3 2,1 2,85 2,94 CT5 1 1,39 1,39 1,62 2 1,36 1,48 1,58 3 1,39 1,44 1,55
PHỤ LỤC 8
Hàm lƣợng proline trong giai đoạn cây non 3 lá thật của các công thức ngô nghiên cứu (µmol/g trọng lƣợng tƣơi)
Khối lượng mẫu đem đi phân tích là 0,5 gam.
Thể tích dung dịch chiết là 10ml.
Thể tích dịch chiết lấy đi phản ứng là 2ml.
CTTN Lặp lại Hàm lƣợng proline
3 ngày 5 ngày 7 ngày
CT1 1 0,35 1,18 2,74 2 0,39 1,43 3,17 3 0,37 1,3 2,95 CT2 1 0,58 1,54 5,64 2 0,46 1,75 5,57 3 0,52 1,65 5,6 CT3 1 1,51 1,99 7,18 2 1,74 2,25 7,04 3 1,6 2,13 7,11 CT4 1 2,36 2,57 12,58 2 2,68 2,68 12,77 3 2,53 2,62 12,67 CT 5 1 0,29 0,36 0,53 2 0,35 0,44 0,59 3 0,33 0,41 0,57
PHỤ LỤC 9
Hàm lƣợng và giá trị OD520nm của proline chuẩn Hàm lƣợng (µg/ml) OD520nm 2 0,123 8 0,215 14 0,382 20 0,474 26 0,641 Đồ thị đƣờng chuẩn proline
Từ kết quả này tính toán được đường hồi quy tuyến tính giữa OD520nm và hàm lượng proline như sau:
y = 0,0216x + 0,0648 Trong đó: y là OD520nm x là hàm lượng proline y = 0.0216x + 0.0648 R² = 0.99 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0 5 10 15 20 25 30 M ật độ qu ang họ c Hàm lƣợng (µg/ml) ĐỒ THỊ CHUẨN PROLINE
PHỤ LỤC 10
Hoạt độ enzyme catalase trong giai đoạn cây non 3 lá thật của các công thức ngô nghiên cứu
Khối lượng mẫu đem đi phân tích là 5 gam.
Thể tích dung dịch pha loãng là 50ml.
Thể tích dịch chiết lấy đi phân tích là 20ml.
CTTN Lặp lại Hoạt độ enzyme catalase( ĐVHĐ) 3 ngày 5 ngày 7 ngày
CT1 1 8,92 6,92 5,42