Nghiên cứu về ảnh hưởng của stress mặn và stress nước đối với sự tăng trưởng của cây Jatropha curcas. Cây được đặt trong tình trạng thiếu nước, lá cây bị giảm tốc độ tăng trưởng mạnh hơn khi bị stress muối. Kể từ khi cây chống chịu với stress thiếu nước và stress muối nhẹ, cây phục hồi nhanh chóng và gần như hoàn toàn. Những thay đổi sinh lý này có thể là tập hợp các cơ chế thích nghi ở J. curcas để chống chịu với những điều kiện stress (Benzona và cộng sự, 2009).
Hạt thông nảy mầm được đặt trong các điều kiện khác nhau: stress nước, stress mặn sử dụng natri clorua (NaCl) và nước biển pha loãng, stress nhiệt. Sự nảy mầm và các hoạt động của các enzym tham gia vào việc sử dụng các chất dự trữ trong hạt giống (enzyme chu trình glyoxylate) giảm với sự gia tăng stress nước, nồng độ NaCl và nồng độ nước biển. Ngoài ra, việc xử lý nước biển là ít nghiêm trọng đối với hạt nảy mầm (Silva và cộng sự, 2010).
Stress mặn ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của thực vật, ảnh hưởng đến tất cả các cơ quan thân, lá, rễ, chồi, quả, hạt. Stress mặn thường làm giảm tốc độ tăng trưởng và phát triển của chồi hơn so với rễ, và có thể làm giảm ra hoa. Sự hiểu biết stress mặn ảnh hưởng đến các cơ quan sinh dưỡng và cơ quan sinh sản là rất quan trọng trong việc tìm ra giải pháp giảm thiểu stress mặn tại các thời điểm thích hợp. Và stress mặn có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự nảy mầm (Wang và cộng sự, 2011).
Hình 1. 9. Tỷ lệ nảy mầm của hạt ở các điều kiện stress mặn khác nhau (Wang và cộng sự, 2011)
Trong một nghiên cứu khác ở cây A. nummularia đã nhận thấy rằng lá biểu hiện sự điều chỉnh thẩm thấu tốt hơn so với rễ. Ngoài ra, các ion Na+ và Cl– là thành phần chính để điều chỉnh sự thẩm thấu. Trong cả lá và rễ, stress muối không được điều trị và có thể điều trị nhưng không được điều trị trong rễ khi K+ là thành phần chính (Souza và cộng sự, 2012). Đối với Atriplex allimus, giảm trọng lượng tươi có thể là do sự sụt giảm hàm lượng nước. Hơn nữa, sự đóng khí khổng làm giảm khả năng quang hợp, tương ứng với một cơ chế bảo vệ chống lại sự mất nước để nâng cao hiệu quả sử dụng nước (Silveira và cộng sự, 2009).
A. allimus có thể chịu đựng hàm lượng NaCl cao và hạn hán bằng cách giảm bớt tăng trưởng, giảm thông số trao đổi khí để nâng cao hiệu quả sử dụng nước.
Trong một nghiên cứu với các cây chịu mặn, độ mặn và thiếu nước đã ảnh hưởng đến sự hấp thu chất dinh dưỡng và tăng trưởng của Spartina alterniflora.
Nghiên cứu này đã chứng minh rằng độ mặn cao kết hợp với thiếu nước làm cho
tỷ lệ sống của cây giảm đến 71%. Hơn nữa, lá úa vàng và nâu khi tăng độ mặn và điều kiện thiếu nước, có thể chứng minh rằng stress thiếu nước có thể làm tăng ảnh hưởng của stress mặn đối với khả năng tổng hợp chất dinh dưỡng của thực vật (Mamdouh và cộng sự, 2011).
Khả năng chịu mặn khác nhau đối với NaCl của các giống ngô được đánh giá thông qua khả năng tăng trưởng và các thông số sinh lý. Tỷ lệ SDM / RDM (Na+ chứa trong lá hoặc hòa tan trong chất tan hữu cơ) không có liên quan với khả năng chịu mặn. Mặt khác, Na+tích lũy hoặc chất hữu cơ hòa tan trong rễ do stress mặn đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự thích nghi của các giống ngô và đặc điểm này có thể được sử dụng như là dấu hiệu sinh lý của stress mặn (Díaz và cộng sự, 2012).
Một số nghiên cứu đánh giá sự thích nghi của cây trồng đối với stress, và biện pháp tiền xử lý để làm giảm bớt những tác động của stress đến thực vật là rất phổ biến. Biện pháp tiền xử lý H2O2 ở hạt ngô nảy mầm giúp cây giống thích nghi với stress mặn. Biện pháp này làm giảm mức độ ảnh hưởng của stress mặn đến sự sinh trưởng ngô. Ngoài ra, kết quả cũng cho thấy sự khác biệt trong hoạt động của enzyme chống oxy hóa, có thể giải thích khả năng chịu đựng stress mặn tăng lên của thực vật có nguồn gốc từ biện pháp tiền xử lý H2O2 ở hạt giống (Bakke và cộng sự, 2006).
Một loài thực vật được đánh giá có khả năng chịu mặn là Jatropha curcas, kết quả nghiên cứu cho thấy có liên quan đến chất hoà tan hữu cơ và vô cơ góp phần điều chỉnh thẩm thấu dưới mức stress mặn. Loài cây này đã có sự điều chỉnh thẩm thấu hiệu quả trong lá dưới mức stress mặn, duy trì trạng thái ẩm, chủ yếu là thông qua Na+ và Cl– tích lũy và liên quan đến chất hoà tan hữu cơ, glycinebetaine là thành phần quan trọng để điều chỉnh thẩm thấu hơn proline trong cả hai nhóm cây stress mặn được điều trị và không được điều trị (Gondim và cộng sự, 2010).
Ngoài ra, khả năng chịu mặn còn được nghiên cứu trên bông, đậu đũa, lúa và ngô. Trong nghiên cứu này, kết quả tăng trưởng thể hiện khả năng chịu mặn cao nhất ở bông, trong khi đậu đũa nhạy cảm nhất với stress mặn, trọng lượng tươi và trọng lượng khô của cây này giảm mạnh ở độ mặn vừa phải. Ngoài ra, hoạt động của enzyme chống oxy hóa trong hệ thống enzyme của bông thay đổi có thể là nguyên nhân làm cho cây này chịu mặn hiệu quả hơn những loài còn lại (Silva và cộng sự, 2009). Đậu đũa được trồng rộng rãi ở các vùng khô hạn và bán khô hạn của thế giới, những nơi mà độ mặn là một áp lực môi trường lớn làm hạn chế năng suất cây trồng (Freitas và cộng sự, 2011). Freitas đánh giá mối quan hệ giữa khả năng chịu mặn với sự tích tụ ion, phân bổ sinh khối và quang hợp ở cây đậu đũa. Stress mặn làm giảm tích lũy sinh khối và tỷ lệ khối lượng lá quang hợp trên một đơn vị, chủ yếu là ở giống đậu đũa ‘TVu’. Giống ‘Pitiúba’
có khả năng chống chịu hơn hẳn ‘TVu’, điều này có liên quan đến sự giảm tích lũy Na+ trong lá và sự tăng nồng độ Na+ trong rễ ở giai đoạn đầu của thích ứng với stress mặn. Nói một cách tổng quát, những phản ứng này sẽ cho phép tăng lượng lớn carbon trên toàn bộ cơ thể thực vật, góp phần tăng hiệu suất nông học tốt hơn các giống đậu đũa chịu mặn ở các vùng dễ bị nhiễm mặn (Freitas và cộng sự, 2011).
Trong một nghiên cứu khác, bảy giống đậu đũa được phân tích liên quan đến sự tăng trưởng và chứa các chất hữu cơ và vô cơ để đáp ứng với stress mặn.
Kết quả nghiên cứu chứng minh rằng stress mặn làm giảm khối lượng khô của tất cả các giống cây trồng, trong đó ‘Pitiúba’ và ‘Vita 5’ là chống chịu nhất và
‘TVu’ là nhạy cảm nhất (Praxedes và cộng sự, 2010). Các thông số cho thấy tốc độ tăng trưởng tương quan chặt chẽ với mức độ chịu mặn nhưng lại tăng đáng kể với nồng độ muối tăng ít trong các giống cây trồng chịu được mặn. Nhìn chung, hàm lượng Na+ và Cl– tích lũy ở chồi tăng lên đáng kể do độ mặn tăng nhưng chỉ ở các giống nhạy cảm với stress mặn như ‘TVu’. Hàm lượng K+ trong
lá cao hơn so với hàm lượng Na+ và Cl– nhưng các ion này không có ý nghĩa trong mô lá. Do đó, tỷ lệ Na+ / K+cao hơn ở tất cả các giống cây trồng là hợp lý.
Điều này có thể là một yếu tố quan trọng giải thích cho việc giảm tăng trưởng ở các giống cây bị stress. Xem xét các chất hòa tan hữu cơ (proline, carbohydrate hòa tan và chất tan N-amin) không tương quan với nồng độ NaCl trong cây (Praxedes và cộng sự, 2010).
Một loài được phân bố rộng rãi trong khu vực bán khô hạn là cây điều (Annacardium occidentale L.) cho thấy một số thích nghi với tình trạng thiếu nước và loài này đã được sử dụng như một mô hình để đánh giá cơ chế khả năng chịu mặn. Liên quan đến hạt giống nảy mầm và cây giống điều lùn, stress mặn ngăn cản sự nảy mầm và phát triển của cây giống (Costa và cộng sự, 2003).
Hiện tượng này có thể là do ảnh hưởng của stress mặn đến quá trình trao đổi chất, chẳng hạn như việc huy động các chất dự trữ trong phôi đang phát triển.
Ngoài ra, độ mặn có thể ức chế cây con phát triển thông qua sự ức chế enzym tham gia vào việc huy động nguồn dự trữ chất béo của hạt giống (Marques và cộng sự, 2010). Trong số các thông số sinh lý được đánh giá, mức độ tổn thương của lá có liên quan chặt chẽ với khả năng chịu mặn giữa hai giống điều trên.
Ngoài ra, giống điều chịu mặn có sự tích lũy chất hoà tan hữu cơ (amino acid, proline và đường hòa tan) trong lá bên cạnh việc duy trì nồng độ đường hòa tan trong rễ nhiều hơn so với giống điều nhạy cảm (Bezerra và cộng sự, 2007). Bên cạnh đó, việc đánh giá những thay đổi sinh lý và sinh hóa xảy ra trong cây điều lùn gây ra bởi stress mặn cho thấy hàm lượng chất hoà tan hữu cơ ít bị ảnh hưởng bởi stress, trừ hàm lượng proline tăng lên. Ngoài ra, hoạt động của các enzyme trong rễ là guaiacol và ascorbate peroxidase cũng được nhận thấy trong việc loại bỏ các phản ứng của oxygen, do đó, rễ được bảo vệ với stress mặn tốt hơn lá. Mặc khác, sự thay đổi hàm lượng protein là do ảnh hưởng của stress mặn
chứ không chỉ là sự thay đổi trong giai đoạn phát triển (Ferreira và cộng sự, 2008).
Đề tài nghiên cứu khác liên quan đến khả năng thích ứng của các cây điều con với stress muối, duy trì tính toàn vẹn và bảo vệ chống lại sự oxy hóa với sự kích hoạt của H+ - ATPase trên màng tế bào, như một cơ chế linh động để điều chỉnh loại bỏ ion ở chồi (Abreu và cộng sự, 2008; Alvarez và cộng sự, 2009).