3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
2.5.2.1. Đánh giá khả năng chịu hạn của ngô thông qua phân tích một số chỉ
tiêu sinh lý, sinh trưởng ở giai đoạn cây non và kết hạt.
Mỗi công thức chọn ngẫu nhiên 10 cây, để theo dõi và đo đếm các chỉ tiêu sinh trưởng, phân tích lặp lại 3 lần.
- Thời gian sinh trưởng: theo dõi thời gian nảy mầm, thời gian trổ cờ, thời gian gieo đến phun râu, thời gian chín.
+ Thời gian nảy mầm (ngày): Tính từ khi gieo đến khi có 50% số cây nhú lên mặt đất.
+ Thời gian trổ cờ (ngày): Tính từ khi gieo đến khi có 50% số cây trổ cờ.
+ Thời gian phun râu (ngày): Tính từ khi gieo đến khi có 50% số cây phun râu dài 2-3 cm.
+ Thời gian chín (ngày): Tính từ khi gieo đến khi có 70% số bắp có chân hạt có chấm đen hoặc 75% số cây có lá bi khô.
- Chiều cao cây (cm): đo bằng thước dây cuộn, đo từ gốc sát mặt đất đến mút lá cao nhất để tính chiều cao từng thời kỳ, định kì thời gian đo: 15 ngày/lần.
- Số lá/cây và chỉ số diện tích lá theo dõi 15 ngày/lần ở các công thức thí nghiệm.
+ Số lá/cây: đếm tổng số lá trên cây trong thời gian theo dõi, để xác định chính xác cần đánh dấu các lá.
+ Diện tích lá: Đo chiều dài từ gốc lá đến đỉnh lá, chiều rộng ở phần rộng nhất của phiến lá, đo tất cả các lá còn xanh trên cây sau đó áp dụng công thức của Montgemery (1960).
Tổng diện tích lá/cây: S (m2) = Dtb x Rtb x 0,75 x Σ số lá/cây Trong đó: Dtb là chiều dài trung bình của các lá trên cây (cm)
Rtb: là chiều rộng trung bình của các lá trên cây (cm) 0,75: hệ số hiệu chỉnh
Σ số lá/cây: tổng số lá xanh trên cây vào thời điểm theo dõi + Chỉ số diện tích lá (LAI - leaf area index):Được tính theo phương pháp của Yoshida (1985), công thức:
LAI (m2 lá/m2 đất) = m2 lá/cây x số cây/m2 đất
2.5.2.2. Đánh giá nhanh khả năng chịu hạn của ngô theo phương pháp của Lê Trần Bình (1998) [1].
Hạt ngô nảy mầm gieo vào các túi bầu (24 cm x 18 cm) chứa cát vàng mịn, đã rửa sạch; mỗi chậu chọn để lại 10 cây. Thí nghiệm được lặp lại 3 lần trong điều kiện và chế độ chăm sóc như nhau. Thời gian đầu tưới nước cho đủ ẩm, khi cây ngô có 3 lá thật, tiến hành tưới melatonin tương ứng với các công thức thí nghiệm và gây hạn nhân tạo bằng cách không tưới nước đến khi cây héo. Theo dõi mức độ héo của cây trong vòng 3, 5, 7 ngày. Các chỉ tiêu phân tích gồm:
+ Đánh giá khả năng chịu hạn thông qua xác định chỉ số chịu hạn tương đối (S): Chỉ số hạn tương đối được xác định thông qua tỉ lệ % cây không héo sau hạn 3, 5, 7 ngày và tỉ lệ % cây phục hồi sau 3, 5, 7 ngày tưới nước.
Chỉ số chịu hạn tương đối được xác định bằng diện tích đồ thị hình sao gồm 6 trục mang các trị số tương ứng a, b, c, d, e, g của mỗi công thức. Chỉ số chịu hạn tương đối được xác định theo công thức sau:
S =
√ ) Trong đó: S: Chỉ số chịu hạn tương đối của ngô ở mỗi CTTN
a: Tỉ lệ % cây không héo sau 3 ngày hạn b: Tỉ lệ % cây phục hồi sau 3 ngày tưới nước c: Tỉ lệ % cây không héo sau 5 ngày hạn d: Tỉ lệ % cây phục hồi sau 5 ngày tưới nước e: Tỉ lệ % cây không héo sau 7 ngày hạn g: Tỉ lệ % cây phục hồi sau 7 ngày tưới nước Chỉ số chịu hạn càng lớn thì khả năng chịu hạn càng cao. + Tỷ lệ thiệt hại do hạn gây ra được tính theo công thức:
% 100 ) ( c N b N a o
Trong đó: a: Tỷ lệ thiệt hại do hạn gây ra (%) b: Trị số thiệt hại của mỗi cấp c: Trị số thiệt hại của cấp cao nhất No: Số cây của mỗi cấp thiệt hại N: Tổng số cây xử lý
Các trị số: Số cây chết: trị số 3; Số cây héo: trị số 1; Số cây không bị ảnh hưởng: trị số 0.
2.5.2.3. Đánh giá khả năng chịu hạn thông qua phân tích một số chỉ tiêu hoá sinh ở giai đoạn cây non sinh ở giai đoạn cây non
(1) Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng proline:
Hàm lượng proline được xác định theo phương pháp Bates (1973) [22]. + Nguyên tắc: Khi proline phản ứng với thuốc thử ninhydrin ở nhiệt độ cao, proline bị oxi hóa còn ninhydrin bị khử tạo thành dixeto oxihidriden. Sản phẩm tiếp tục phản ứng với một phần tử ninhydrin thứ hai tạo thành hợp chất có màu vàng da cam. Hỗn hợp phản ứng được tách chiết bằng dung dịch toluen, so màu ở bước sóng 520 nm. Đối chiếu với đồ thị chuẩn proline, xác
được hàm lượng proline trong mẫu thí nghiệm và tính toán theo trọng lượng như sau:
m = trong đó: m là hàm lượng proline (µmol/g) C: nồng độ proline (µg/ml)
V: thể tích dung môi chiết (ml) P: Khối lượng mẫu phân tích (g)
(2) Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng đƣờng khử:
Hàm lượng đường khử được xác định theo phương pháp Betrand [2]. + Nguyên tắc: Phương pháp này cho phép định lượng đường khử chính xác trong khoảng từ 1-40 mg. Phương pháp này dựa trên cơ sở trong môi trường kiềm, các đường khử (glucose, fructose, maltose,…) có thể dễ dàng khử đồng (II) oxit thành đồng (I) oxit (Cu 2+ Cu 1+
), kết tủa đồng (I) oxit có màu đỏ gạch, qua đó tính được lượng đường khử.
+ Cách tiến hành: Nghiền kỹ 2 g mẫu với 20 ml nước cất. Chuyển hỗn hợp trên vào bình định mức và dẫn nước tới mạch 100 ml. Lấy 5 ml dịch chiết cho vào bình nón và thêm 20 ml thuốc thử. Đun sôi hỗn hợp trên bếp cho đến khi thấy có kết tủa được tạo thành có màu đỏ gạch (Cu2O). Rửa bằng nước nóng cho đến khi hết kiềm. Hòa tan tủa bằng Fe2(SO4)3 và chuẩn độ bằng KMnO4 0,1N.
Hàm lượng đường khử có trong nguyên liệu là :
X%=
trong đó: V: Số ml dung dịch mẫu pha loãng( ml) Vp: Số ml dung dịch mẫu phân tích( ml) g: Số gam mẫu phân tích( g)
(3) Phƣơng pháp xác định hoạt độ α-amylase:
Hoạt độ enzyme amylase được xác định theo phương pháp Rukhliadeva Geriacheva [14]. Phương pháp này dựa trên sự thủy phân tinh bột bởi enzyme có trong chế phẩm nghiên cứu. Đo cường độ màu tạo thành giữa tinh bột và các sản phẩm tạo thành do enzyme phân giải thành các dextrin với iotdine bằng máy quang phổ, qua đó xác định được hoạt độ enzyme.
(4) Phƣơng pháp xác định hoạt độ catalase:
Hoạt độ enzyme catalase được xác định theo phương pháp dựa vào lượng peroxit bị thủy phân dưới tác dụng của enzyme bằng cách chuẩn độ với dung dịch KMnO4 theo phương pháp Bakh - Oparin [2].
2.5.2.4. Đánh giá khả năng chịu hạn thông qua phân tích một số yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thực thu của ngô thành năng suất và năng suất thực thu của ngô
- Chiều dài bắp (cm): Đo ở phần bắp có hàng hạt dài nhất; đường kính bắp (cm): đo tại vị trí lớn nhất của bắp; số hàng hạt/bắp: hàng được tính khi có 50% số hạt so với hàng hạt dài nhất ; số hạt/hàng: đếm số hạt ở hàng có chiều dài trung bình/bắp (mỗi công thức theo dõi 10 cây).
- Khối lượng 1000 hạt (g): cân 3 mẫu ở mỗi công thức, mỗi mẫu cân 1000 hạt.
- Năng suất thực thu (tạ/ha): Cân toàn bộ lượng hạt thu được ở mỗi công thức thí nghiệm (kg/CTTN) sau khi phơi khô còn độ ẩm đạt 14%, sau đó quy về tạ/ha.
2.5.3. Phương pháp xử lý số liệu
Số liệu thu thập được xử lý bằng phương pháp thống kê toán học, sử dụng phần mềm MS Excel và Statistic. Các công thức toán thống kê được sử dụng:
+ Giá trị trung bình mẫu X :
n i i x n X 1 1
n: số lượng mẫu nghiên cứu
xi: giá trị đo đếm ở mỗi lần nhắc lại
+ Phương sai mẫu Sx2: 2 1 2 ) ( 1 X X n S n i i x + Độ lệch tiêu chuẩn Sx : n X X S n i i x 1 2 ) ( với n ≥ 30
+ Hệ số biến thiên (CV%): Được xử lý trên phần mềm Statistix ở mức ý nghĩa α=0,05.
+ LSD0,05: Sự sai khác có ý nghĩa nhỏ nhất ở mức xác suất 0,05 và được xử lý trên phần mềm Statistix.
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 3.1. Ảnh hƣởng của melatonin ngoại sinh đến một số chỉ tiêu sinh trƣởng và phát triển của ngô trong điều kiện hạn
3.1.1. Thời gian sinh trưởng của ngô ở các công thức thí nghiệm
Quá trình sinh trưởng, phát triển của cây ngô được chia thành 2 giai đoạn: Sinh trưởng sinh dưỡng và sinh trưởng sinh thực, mỗi giai đoạn sinh trưởng không những chịu ảnh hưởng của yếu tố di truyền mà còn phụ thuộc rất nhiều vào vùng sinh thái khí hậu, kỹ thuật gieo trồng, chăm sóc, chế độ thâm canh… Do đó điều kiện thí nghiệm có thể ảnh hưởng đến thời gian sinh trưởng của ngô ở các công thức nghiên cứu [12].
- Giai đoạn từ gieo đến mọc: Để tìm hiểu vai trò của melatonin đối với quá trình nảy mầm của hạt ngô, chúng tôi xử lý hạt giống bằng cách ngâm hạt trong dung dịch melatonin 50 µM, 100 µM, 150 µM trong 4 giờ trước khi gieo. Số ngày nảy mầm của ngô dưới tác động của melatonin được trình bày ở bảng 3.1 và biểu đồ 3.1.
Bảng 3.1. Thời gian nảy mầm của hạt ngô dƣới tác động của melatonin
CTTN Từ khi gieo đến nảy mầm (ngày)
Không xử lý melatonin 3,1b + 0,06 Xử lý melatonin 50 µM 3,5a + 0,15 100 µM 3,4a + 0,15 150 µM 3,3ab + 0,06 Mức ý nghĩa * CV% 3,47 LSD 0,22
Ghi chú: * Sai khác giữa lô đối chứng và thí nghiệm ở mức P<0,05
Kết quả cho thấy, thời gian từ khi gieo đến khi mọc của hạt ngô trong điều kiện có và không có melatonin không có sự khác nhau nhiều, dao động trong khoảng 3,1 - 3,5 ngày. Như vậy, việc xử lý melatonin ở giai đoạn hạt không tác động nhiều đến khả năng nảy mầm trong điều kiện có nước đầy đủ.
Biểu đồ 3.1. Thời gian nảy mầm của các công thức thí nghiệm
Huang và cộng sự (2019) nghiên cứu vai trò của melatonin ngoại sinh đến khả năng chống oxy hóa và hệ thống quang hợp trên cây ngô cho thấy sự sinh trưởng của ngô không có sự khác nhau đáng kể giữa ngô có và không có xử lý melatonin trong điều kiện tưới nước đầy đủ [32].
- Giai đoạn từ gieo đến trổ cờ, phun râu, chín:
Thời gian sinh trưởng của ngô từ khi gieo hạt đến khi trổ cờ, phun râu và chín được trình bày ở bảng 3.2.
Qua bảng 3.2, chúng tôi nhận thấy thời gian trổ cờ, phun râu, chín của ngô khi gặp hạn (CT1) lần lượt là 51,9 ngày; 54,8 ngày và 87,8 ngày, sớm hơn so với điều kiện tưới nước đầy đủ (CT5) lần lượt là 53,7 ngày; 56,5 ngày và 90 ngày, sự sai khác này đều có ý nghĩa thống kê.
b a a ab 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
Không Melatonin Melatonin 50 µM Melatonin 100 µM Melatonin 150 µM
Ng
à
y
Bảng 3.2. Thời gian sinh trƣởng của ngô qua các giai đoạn ở các công thức nghiên cứu
CTTN
Từ khi gieo đến….(ngày)
Trổ cờ Phun râu Chín CT1 51,9d + 0,26 54,8d + 0,31 87,8d + 0,32 CT2 52,2cd + 0,21 55,2c + 0,15 88,2cd + 0,20 CT3 52,3c + 0,12 55,3c + 0,06 88,4c + 0,17 CT4 53,0b + 0,15 55,8b + 0,21 89,1b + 0,21 CT5 53,7a + 0,20 56,5a + 0,10 90a + 0,10 Mức ý nghĩa * * * CV% 0,37 0,34 0,24 LSD 0,35 0,34 0,39
Ghi chú: * Sai khác giữa lô đối chứng và thí nghiệm ở mức P < 0,05
Trong cùng một cột những số khác mẫu tự theo sau khác biệt nhau ở mức ý nghĩa 5%
Việc xử lý melatonin cho cây ngô khi gặp hạn có xu hướng kéo dài thời gian trổ cờ, phun râu và chín. Tuy nhiên, chỉ có công thức xử lý melatonin 150 µM (CT4) là sai khác có ý nghĩa thống kê so với hạn không xử lý melatonin. Thời gian trổ cờ, phun râu và chín của ngô ở CT4 dài hơn lần lượt là 1,1 ngày; 1 ngày và 1,3 ngày so với CT1. CT2 và CT3 có thời gian trổ cờ, phun râu và chín sai khác rất ít so với CT1.
Nhìn chung, tổng thời gian sinh trưởng của ngô trong điều kiện hạn ngắn hơn so với điều kiện tưới nước bình thường. Như vậy, điều kiện hạn thí nghiệm ở giai đoạn cây non đã làm ảnh hưởng đến thời gian sinh trưởng của ngô. Điều này phù hợp với các nghiên cứu trước đây, khi gặp hạn, cây ngô có xu hướng rút ngắn thời gian sinh trưởng hơn trong điều kiện đủ nước [12].
Khi xử lý melatonin cho ngô trong môi trường hạn, thời gian các giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng và sinh trưởng sinh thực cũng có xu hướng kéo dài ra, trong đó melatonin 150 µM đã giúp cây chống chịu hạn tốt hơn và kéo dài thời gian sinh trưởng của cây nhiều hơn.
Sự biến động về thời gian trổ cờ, phun râu và chín của ngô ở các công thức nghiên cứu được biểu diễn ở biểu đồ 3.2.
Biểu đồ 3.2. Sự biến động số ngày trổ cờ, phun râu và chín của ngô ở các công thức nghiên cứu
3.1.2. Ảnh hưởng của melatonin đến chiều cao cây ngô trong điều kiện hạn
Ngô cũng như các loại cây trồng khác đều có quy luật chung là muốn cho năng suất cao trước hết cây phải sinh trưởng khỏe mạnh và phát triển tốt. Theo dõi chiều cao cây là một trong những chỉ tiêu cơ bản để đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển của ngô. Kết quả tăng trưởng chiều cao cây của ngô ở các CTTN được thể hiện ở bảng 3.3 và biểu đồ 3.3.
d d d cd c cd c c c b b b a a a 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Trổ cờ Phun râu Chín T h ời gian sin h tr ƣờ n g( n gày) Giai đoạn CT1 CT2 CT3 CT4 CT5
Bảng 3.3. Chiều cao cây ngô trong điều kiện hạn có xử lý melatonin qua các thời điểm
CTTN
Chiều cao cây (cm) sau khi gieo…
30 ngày 45 ngày 60 ngày
CT1 58,59c + 0,43 113,09c + 1,1 157,69c + 1,08 CT2 60,54b + 1,17 115,08b + 1,78 163,21b + 1,88 CT3 60,78b + 0,58 115,58b + 0,93 163,90b + 1,74 CT4 61,82ab + 0,36 116,92a + 0,30 165,26a + 1,27 CT5 62,48a + 0,90 118,05a + 0,47 166,88a + 1,68 Mức ý nghĩa * * * CV% 1,23 0,91 0,95 LSD 1,37 1,91 2,83
Ghi chú: *Sai khác giữa lô đối chứng và thí nghiệm ở mức P<0,05
Trong cùng một cột những số khác mẫu tự theo sau khác biệt nhau ở mức ý nghĩa 5%
Kết quả ở bảng 3.3 cho thấy tăng trưởng chiều cao cây ngô giữa các CTTN có sự biến động khác nhau.
Vào thời điểm sau gieo 30 ngày, chiều cao cây của ngô giữa các công thức có sự khác nhau. Trong điều kiện hạn, ngô có chiều cao cây đạt 58,59 cm thấp hơn 6,23% so với điều kiện tưới nước đầy đủ. Ở những cây gặp hạn đã được xử lý melatonin có chiều cao cây cao hơn so với những cây không được xử lý melatonin, cao hơn lần lượt là 3,33% (xử lý melatonin 50 µM), 3,74% (melatonin 100 µM) và 5,51% (melatonin 150 µM). Tuy nhiên giữa các CT2, CT3 và CT4 khác nhau không có ý nghĩa thống kê.
Sau 45 ngày kể từ khi gieo, CT1 có chiều cao cây là 113,09 cm, thấp hơn 4,2% so với cây trong điều kiện tưới nước đầy đủ; tuy nhiên những cây gặp hạn nhưng được xử lý melatonin có chiều cao cây cao hơn so với những
cây gặp hạn nhưng không được xử lý melatonin, trong đó CT4 xử lý melatonin 150 µM có chiều cao cây tăng nhiều nhất, tăng 3,39%.
Tính đến thời điểm 60 ngày sau gieo, hạn làm giảm chiều cao cây nhiều hơn, thấp hơn 5,51% so với tưới nước đầy đủ. Trong điều kiện hạn có xử lý melatonin, cây ngô có chiều cao cây cao hơn so với cây gặp hạn và