PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
4.2. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CỦA CÁC DÒNG
4.2.2. Kết quả đánh giá các chỉ tiêu sau gây hạn nhân tạo và sau phục hồi
Thời điểm gây hạn nhân tạo, các dòng ngô tham gia thí nghiệm đang trong giai đoạn chuẩn bị trỗ, cây ngô đang xoáy nõn và bắt đầu hình thình cờ ngô, quyết định tiềm năng năng suất ngô sau này. Trong giai đoạn này cây ngô tiếp tục phát triển chiều dài thân, sự kéo dài của lóng rất mạnh. Hạn xảy ra ở giai đoạn này ảnh hưởng nhiều đến sự phát triển chiều cao cây, bộ lá và đặc biệt là thời điểm tung phấn, phun râu.
Cây ngô có hoa đực và hoa cái cùng một cây nhưng cách xa nhau vì vậy mẫn cảm với hạn hơn các cây trồng khác. Stress hạn làm cây ngô sinh trưởng phát triển chậm lại, kéo dài thời điểm chuyển giai đoạn từ sinh trưởng sinh dưỡng sang sinh trưởng sinh thực, gia tăng khoảng cách trỗ cờ phun râu, hiệu quả thụ tinh giảm dẫn đến giảm năng suất thu hoạch. Các nhà khoa học nghiên cứu về hạn đều thấy rằng năng suất cây ngô giảm nhiều nhất nếu hạn xẩy ra vào giai đoạn cây tung phấn và phun râu, thậm chí dẫn đến bắp không có hạt.
Độ cuộn lá và tổng số lá.
Trong quá trình xử lý hạn nhân tạo quan sát sinh trưởng phát triển của các dòng ngô không thấy có khác biệt giữa dòng chuyển gen và dòng nền trong công tưới nước đầy đủ. Sau 5 ngày xử lý hạn, ở công thức xử lý hạn nhân tạo các dòng ngô sinh trưởng chậm lại, lá ngô bắt đầu chuyển màu từ xanh đậm sang xanh nhạt, mép lá cuộn. Sau 14 ngày xử lý hạn nhân tạo đánh giá độ cuộn của lá ngô cho kết quả bảng 4.11.
Tất cả các dòng chuyển gen ZmDREB2A và dòng ngô nền sau 14 ngày xử lý hạn lá đều cuộn tròn và được đánh giá ở mức điểm 5. Tuy nhiên các dòng nền đều có biểu hiện cháy lá ngô ở tầng lá dưới trong khi các dòng chuyển gen lá ngô ở tầng dưới chỉ bị cháy phần đỉnh mép lá.
Theo Banzinger (2000), hạn làm giảm mạnh nhất đến sinh trưởng của lá, tiếp đến là râu, thân, rễ, cuối cùng là kích thước hạt. Hạn ở giai đoạn trước trỗ lá bị già hóa, giảm mức độ che phủ đất, giảm diện tích bộ phận hấp thu ánh sáng mặt trời.
45
Bảng 4.11. Mức độ cuộn của lá và tổng số lá của các dòng ngô tham gia thí nghiệm
Dòng Công thức thí nghiệm Độ cuộn lá ngô
(điểm 1-5) Tổng số lá D3 CT1 1 15 CT2 5 15 Dòng nền C436 CT1 1 15 CT2 5 15 D14 CT1 1 17 CT2 5 17 Dòng nền C7N CT1 1 17 CT2 5 17 D21 CT1 1 16 CT2 5 16 Dòng nền V152 CT1 1 16 CT2 5 16
Chú thích: CT1- công thức tưới nước đầy đủ; CT2- công thức gây hạn
Thời gian sinh trưởng và khoảng cách tung phấp – phun râu
Các dòng, giống ngô có thời gian tung phấp – phun râu (TP-PR) càng trùng nhau càng có khả năng chịu hạn tốt hơn. Các nhà khoa học trên thế giới đều quan tâm đến tính trạng này, do bởi một vật liệu chịu hạn tốt thì TP-PR càng nhỏ và biểu hiện ngay khi cây bị hạn (Bolanos & cs., 1993).
Kết quả bảng 4.12 cho thấy xử lý hạn trước trỗ có ảnh hưởng rõ rệt đến sinh trưởng phát triển của cây ngô. Ở cả 3 nguồn dòng ngô thời gian tung phấn và phun râu đều bị kéo dài hơn ở so với công thức tưới nước đẩy đủ. Có thể giải thích trong điều kiện gây hạn lá ngô bị cháy ở tầng lá dưới khiến cho quá trình quang hợp giảm vì vậy thời gian tích lũy chất khô trong hạt rút ngắn thời gian chín sinh lý ngắn lại.
So sánh giữa các dòng chuyển gen ZmDREB và dòng nền khi xử lý hạn trước trỗ, các dòng ngô chuyển gen ít bị ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển hơn các dòng nền. Thời gian tung phấn của cả 3 dòng chuyển gen đều bị kéo dài hơn so với công thức tưới nước đầy đủ nhưng vẫn sớm hơn 3 dòng nền tương ứng. Khoảng cách tung phấn phun râu (ASI) của mỗi cặp nguồn dòng có sự khác nhau. Khoảng cách tung phấn phun râu của sự kiện D14 là 4 ngày trong khi dòng nền C7N là 6 ngày. Trong khi khoảng cách tung phấn phun râu của dòng D3 là 5 ngày và dòng nền C436 là 6 ngày. Tương tự khoảng cách tung phấn phun râu của dòng D21 là 3 ngày trong khi dòng nền V152 là 5 ngày. Thời gian sinh trưởng của các dòng cũng khác nhau, các dòng nền cho thấy thời gian từ gieo đến chín
46
sinh lý ngắn hơn so với các dòng chuyển gen. Dòng nền C7N có thời gian chín sinh lý 124 ngày so với sự kiện D14 là 125 ngày. Dòng C436 có thời gian chín sinh lý 113 ngày và dòng D3 115 ngày. Tương tự, dòng V152 có thời gian chín sinh lý 117 ngày và sự kiện D21 123 ngày.
Bảng 4.12. Thời gian sinh trưởng và khoảng cách tung phấp phun râu của các dòng ngô tham gia thí nghiệm gây hạn nhân tạo giai đoạn trước trỗ (ngày)
Dòng Công thức thí nghiệm TP PR ASI CSL
D3 CT1 62 63 1 121 CT2 67 72 5 115 Dòng nền C436 CT1 62 63 1 119 CT2 69 75 6 113 D14 CT1 73 75 2 130 CT2 76 80 4 125 Dòng nền C7N CT1 73 75 2 129 CT2 77 83 6 124 D21 CT1 69 69 1 126 CT2 71 74 3 123 Dòng nền V152 CT1 69 69 1 125 CT2 73 78 5 117
Chú thích: TP: Tung phấn; PR: Phun râu; ASI: Khoảng cách TP-PR; CSL: Chín sinh lý; CT1- công thức tưới nước đầy đủ; CT2- công thức gây hạn
Trong các tính trạng hình thái thì ASI quan trọng nhất, do vậy được quan tâm nghiên cứu kỹ (Hall & cs., 1982; Wesgate & Bussetti, 1990; Bolanos & Edmeades, 1993…) các kết quả đều đánh giá ASI tương quan nghịch với năng suất hạt trong điều kiện hạn, chọn lọc năng suất dựa trên ASI trong điều kiện hạn cho kết quả khả quan nhất, có khả năng di truyền (Bolanos, 1993).
Chiều cao cây, chiều cao đóng bắp
Nước cần cho mọi hoạt động sống của tế bào, khi không được cung câp nước đầy đủ hoạt động trao đổi chất của tế bào bị ảnh hường, quá trình phân chia tế bào và giãn tế bào diễn ra chậm lại. Do đó sinh trưởng phát triển của cây bị hạn sẽ chậm lại so với khi không xẩy ra hạn. Kết quả chiều cao cây, chiều cao đóng bắp của các dòng ngô cho ở bảng 4.13: Số liệu phân tích thống kê cho thấy.
Công thức không xử lý hạn dòng ngô chuyển gen và dòng ngô nền khác nhau không có ý nghĩa ở mức tin cậy 95%. Các dòng chuyển gen D3, D14 và D21 đều có chiều cao cây và chiều cao đóng bắp tương đương với các dòng nền C436, C7N và dòng V152.
47
Bảng 4.13. Một số đặc điểm hình thái của các dòng ngô tham gia thí nghiệm Dòng Công thức thí nghiệm Cao cây
(cm) Cao đóng bắp (cm) Chiều dài cờ (cm) Số nhành cờ cấp 1 D3 CT1 164,0 98,4 27,8 7,4 CT2 99,2 69,44 24,2 6,4 Dòng nền C436 CT1 164,0 98,4 27,8 8,0 CT2 91,4 63,98 23,4 6,6 D14 CT1 126,4 75,84 30,6 5,0 CT2 108,2 70,33 28,0 4,6 Dòng nền C7N CT1 126,4 75,84 30,6 5,4 CT2 94,2 65,94 23,0 4,8 D21 CT1 138,8 83,28 28,2 6,8 CT2 104,0 72,8 23,0 5,6 Dòng nền V152 CT1 138,8 83,28 28,2 6,6 CT2 91,4 63,98 22,2 5,4 CV% 4.9 4,9 5,0 7,2 LSD 0.05 7.55 7,55 4,83 2,43
Chú thích: CT1- công thức tưới nước đầy đủ; CT2- công thức gây hạn
Công thức xử lý hạn dòng ngô chuyển gen và dòng ngô nền đều sinh trưởng kém hơn so với công thức tưới nước đầy đủ thể hiện qua chỉ số về chiều cao cây và chiều cao đóng bắp. Các sự kiện chuyển gen sinh trưởng trong điều kiện hạn tốt hơn dòng ngô nền. Chiều cao cây, chiều cao đóng bắp của dòng ngô chuyển gen lớn hơn dòng nền ở độ tin cậy 95%. Dòng nền C7N có chiều cao cây, chiều cao đóng bắp là 94.2 cm, 65.94 cm và sự kiện D14 là 108 cm, 70.33 cm. Chiều cao cây, chiều cao đóng bắp của dòng nền C436 là 91.4cm và 63.98cm so với dòng chuyển gen D3 là 99.2 cm, 69.44 cm. Chiều cao cây, chiều cao đóng bắp của dòng nền V152 là 91.4 cm, 63.98 cm và sự kiện D21 là 104cm, 72.8cm.
Chiều dài cờ và số nhánh cờ cấp 1
Cờ ngô có vai trò cung cấp hạn phấn thụ tinh cho noãn (râu ngô), cờ ngô có kích thước lớn và số nhành cờ cấp 1 nhiều sẽ cho nhiều phấn và thời gian tung phấn dài hơn. Hạt phấn có sức sống tốt hiệu quả thụ tinh cao, bắp ngô sẽ đầy và không bị bỏ hạt, vì vậy tiềm năng năng suất thu hoạch cao.
Đối với chiều dài bông cờ và số nhánh cờ thể hiện khả năng cho phấn của từng nguồn vật liệu. Đây là đặc tính tương đối ổn cho từng nguồn dòng. Các nguồn dòng khác nhau có sự chênh lệch về chiều dài cờ và số nhánh cờ. Khi nguồn vật liệu có bông cờ dài và số nhánh cờ nhiều thì khả năng cho phấn nhiều
48
hơn. Hơn nữa, khi hạt phấn có sức sống tốt thì hiệu quả thụ phấn sẽ cao, bắp ngô sẽ đầy hạt, dẫn đến tiềm năng năng suất sẽ cao.
Chiều dài cờ và số nhánh cờ cấp 1 của các dòng ngô ở bảng 4.13 cho thấy: Chiều dài cờ và số nhánh cờ giữa dòng chuyển gen và dòng nền tương ứng là tương đương nhau. Tuy nhiên, chiều dài cờ ở công thức xử lý hạn ngắn hơn so với công thức tưới đầy đủ. Dài cờ trung bình của các dòng đạt 22,2 cm – 30,6 cm. Số nhánh cờ ổn định đối với từng nguồn dòng. Ở cả công thức xử lý hạn và công thức không xử lý hạn các dòng có số nhánh cờ tương đương nhau.
Một số đặc điểm hình thái khác
Màu sắc cờ, râu: Ở ngô, các tính trạng hình thái như màu sắc cờ, râu đặc trưng cho từng dòng, các tính trạng này hầu như không thay đổi dưới điều kiện môi trường. Đối với dòng chuyển gen thì các chỉ tiêu này cũng không thay đổi so với dòng nền. Dòng chuyển gen D3 và dòng nền C436 có màu sắc cờ vàng nhạt, râu màu trắng; Dòng chuyển gen D14 và dòng nền C7N có màu sắc cờ hồng nhạt và râu màu hồng nhạt; còn dòng chuyển gen D21 và dòng nền V152 có cờ màu tím nhạt và râu màu hồng nhạt.
Bảng 4.14. Một số đăc điểm hình thái khác về màu sắc cờ, râu
TT Dòng/sự kiện Công thức Màu sắc cờ Màu sắc râu
1 D3 CT1 Vàng nhạt Trắng CT2 Vàng nhạt Trắng 2 Dòng nền C436 CT1 Vàng nhạt Trắng CT2 Vàng nhạt Trắng 3 D14 CT1 Hồng nhạt Hồng nhạt CT2 Hồng nhạt Hồng nhạt 4 Dòng nền C7N CT1 Hồng nhạt Hồng nhạt CT2 Hồng nhạt Hồng nhạt 5 D21 CT1 Tím nhạt Hồng nhạt CT2 Tím nhạt Hồng nhạt 6 Dòng nền V152 CT1 Tím nhạt Hồng nhạt CT2 Tím nhạt Hồng nhạt
Chú thích: CT1- công thức tưới nước đầy đủ; CT2- công thức gây hạn
Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của dòng
Các yếu tố cấu thành năng suất dòng gồm chiều dài bắp, đường kính bắp, số hàng hạt, số hạt/hàng, tỷ lệ khối lượng hạt/bắp, khối lượng 1000 hạt. Năng suất là kết quả của cộng gộp các yếu tố trên. Dòng ngô có chỉ số của các yếu tố cấu thành năng suất cao thì tiềm năng năng suất dòng sẽ cao.
49
Kết quả yếu tố cấu thành năng suất của các dòng ngô thí nghiệm cho thấy, ở công thức xử lý hạn nhân tạo các dòng ngô chuyển gen ZmDREB2A đều có chỉ số cả các yếu tố cấu thành năng suất cao hơn so với dòng ngô nền tương ứng và ngược lại có sự khác biệt không có ý nghĩa với độ tin cậy 95% ở công thức không xử lý hạn. Điều nảy thể hiện tính chất về sinh trưởng phát triển của các dòng ngô chúng tôi ghi nhận được rằng sự kiện chuyển gen sinh trưởng tốt hơn dòng nền tương ứng trong điều kiện hạn. Chỉ số yếu tố cấu thành năng suất của các dòng ngô thí nghiệm cho ở bảng 4.15 và 4.16.
Chiều dài bắp và đường kính bắp
Điều kiện không xử lý hạn, chiều dài bắp và đường kính bắp của từng nguồn dòng là tương đương nhau. Sự kiện chuyển gen D3 và dòng C436 có chiều dài bắp và đường kính bắp tương ứng là 12.78; 3.34 cm và 12,58 và 3.4 cm. Sự kiện D14 và dòng nền C7N có chiều dài bắp và đường kính bắp đạt 13.6; 2.91 cm và 13.44; 2.89 cm; Sự kiện D21 và dòng nền V152 đạt 15.88; 4.09 cm và 15.68; 4.13 cm.
Bảng 4.15. Chiều dài bắp, đường kính bắp và số hàng hạt của các dòng ngô tham gia thí nghiệm
TT Dòng Công thức thí nghiệm Dài bắp ĐK bắp Số hàng hạt Số hạt/hàng 1 D3 CT1 12,78 3,34 12,80 24,20 CT2 9,94 2,69 10,20 18,64 2 Dòng nền C436 CT1 12,58 3,40 13,20 23,60 CT2 8,81 2,38 9,20 16,52 3 D14 CT1 13,60 2,91 11,20 24,60 CT2 11,16 2,40 8,80 19,92 4 Dòng nền C7N CT1 13,44 2,89 10,80 24,00 CT2 9,41 2,02 7,40 16,80 5 D21 CT1 15,88 4,09 11,20 29,00 CT2 13,64 3,59 8,80 24,88 6 Dòng nền V152 CT1 15,68 4,13 10,80 28,60 CT2 10,98 2,89 7,60 20,02 CV% 7.2 7,2 5,0 9,9 LSD 0.05 1.12 1,12 0,193 1,27
Chú thích: CT1- công thức tưới nước đầy đủ; CT2- công thức gây hạn
Công thức xử lý hạn thì các dòng đều có chiều dài bắp và đường kính bắp thấp hơn so với công thức không xử lý hạn. Tuy nhiên, đối với sự dòng/kiện chuyển gen D3, D14 và D21 có chiều dài bắp và đường kính bắp cao hơn các dòng nền tương ứng. Dòng chuyển gen D21 có chiều dài bắp và đường kính bắp
50
cao hơn các dòng chuyển gen còn lại và cao hơn so với dòng nền trong điều kiện xử lý hạn đạt tương ứng 13.64 cm và 4.13 cm. Tiếp đó là các dòng D3 và D14.
Số hàng hạt và số hạt/hàng:
Ngoài chỉ tiêu chiều dài bắp và đường kính bắp thì chỉ tiêu về số hàng hạt và số hạt/hàng cũng đóng góp đáng kể vào năng suất của dòng. Số hàng hạt là tính trạng phụ thuộc chủ yếu vào kiểu gen và khá ổn định khi dòng có độ thuần cao. Còn số hạt/hàng phụ thuộc vào điều kiện môi trường và chế độ chăm sóc. Kết quả được trình bày ở bảng 4.15.
Qua kết quả đánh giá cho thấy: Số hàng hạt khá ổn định đối với từng nguồn dòng, không có sự chênh lệch nhiều về số hàng hạt trong cùng nguồn dòng ở công thức không xử lý hạn. Tuy nhiên, trong cùng nguôn dòng, thấy có sự chênh lệch giữa số hàng hạt ở công thức không xử lý hạn và công thức xử lý hạn. Số hàng hạt ở công thức xử lý hạn thấp hơn so với công thức không xử lý hạn, điều này là do 1 hàng hạt được tính khi có 50% số hạt so với hàng dài nhất.
Ở công thức không xử lý hạn, Sự kiện chuyển gen D3 và dòng nên C436 có số hàng hạt đạt 12.8 và 13.2 hàng hạt. Sự kiện D14 và dòng nền C7N có số hàng hạt là 11.2 và 10.8 hàng hạt. Sự kiện D21 và dòng nền V152 đạt 11.2 và 10.8 hàng hạt. Ở công thức xử lý hạn số hàng hạt của sự kiện chuyển gen D3 và dòng nền C436 đạt 10.2 và 9.2 hàng hạt; D14 và C7N đạt 8.8 và 7.4 hàng hạt. D21 và V152 có số hàng hạt là 8.8 và 7.6 hàng hạt.
Chỉ tiêu số hạt/hàng: Số hàng hạt/hàng của các nguồn dòng trung bình 16.52 - 29 hạt/hàng. Giữa các nguồn dòng khác nhau có sự chênh lệch về số hạt/hàng. Ở điều kiện không xử lý hạn, sự kiện D21 và dòng nền V152 có số hạt/hàng nhiều hơn so với sự kiện D3 và D14 và dòng nền C436 và C7N. Tuy nhiên, khi stress hạn xảy ra giai đoạn trước trỗ làm ảnh hưởng lớn đến khả năng kết hạt ở tất cả các sự kiện và dòng nền. Stress hạn làm giảm đáng kể số lượng hạt/hàng. Trong cùng điều kiện xử lý hạn dòng chuyển gen có số hạt/hàng cao