ẢNH HƯỞNG CỦA PROHEXADIONE CALCIUM LÊN HÀM LƯỢNG GIBBERELLIN NỘI SINH TRONG CÂY VÀ CHIỀU DÀI TẾ BÀO LÓNG THÂN CÂY LÚA TÓM TẮT Phân tích hàm lượng gibberellin nội sinh trong cây lúa cho
Trang 1ẢNH HƯỞNG CỦA PROHEXADIONE CALCIUM
LÊN HÀM LƯỢNG GIBBERELLIN NỘI SINH TRONG CÂY
VÀ CHIỀU DÀI TẾ BÀO LÓNG THÂN CÂY LÚA
TÓM TẮT Phân tích hàm lượng gibberellin nội sinh trong cây lúa cho thấy prohexadione calcium ức chế quá trình sinh tổng hợp gibberellin, ñặc biệt là ở giai ñoạn lúa trổ Sự ức chế của prohexadione calcium lên sinh tổng hợp gibberellin có tác dụng làm giảm chiều dài tế bào của lóng thân, chiều cao cây và làm tăng khả năng kháng ñổ ngã trên lúa
ABSTRACT Analysis of endogenous gibberellin content in rice plant showed that prohexadione calcium inhibited gibberellin biosynthesis, especially at the blooming stage The inhibition of prohexadione calcium on gibberellin biosynthesis led to reducing the cell length of internodes, plant height and increasing the ability of lodging resistance in rice Key words: gibberellin, lodging, prohexadione calcium, rice
1 ðẶT VẤN ðỀ
Giống lúa ST1 là giống cao cây, chiều cao trung bình 103 – 122 cm nên dễ ñổ ngã (Hồ Quang Cua, 2000) Do ñó, giống lúa này ñược chọn ñể khảo sát ảnh hưởng prohexadione calcium (Pro-Ca) lên chiều cao Xử lý prohexadione calcium (Pro-Ca) ở thời ñiểm 5 – 10 ngày trước trổ (65 ngày sau khi gieo) hoặc
xử lý 2 lần ở 5 ngày sau tượng ñòng (50 ngày sau khi gieo) và 5 – 10 ngày trước trổ cho thấy có tác dụng làm giảm chiều cao cây Chiều cao cây giảm có thể là do Pro-Ca tác ñộng ức chế lên sự hình thành gibberellin nội sinh trong cây, làm giảm sự vươn dài lóng thân ðể làm rõ tác ñộng của Pro-Ca lên chiều cao cây, ảnh hưởng của nó lên hàm lượng gibberellin nội sinh trong cây và chiều dài tế bào lóng thân cây lúa ñã ñược khảo sát
2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Thí nghiệm ñược thực hiện tại Khoa Nông nghiệp và
Sinh học Ứng dụng, ðại học Cần Thơ Lúa ñược trồng
trong chậu ñể lấy mẫu quan sát kích thước của tế bào lóng
thân và ño hàm lượng gibberellin nội sinh trong cây ở thời
ñiểm 10 ngày sau khi xử lý Pro-Ca
Thí nghiệm bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên với 3
lần lặp lại và 4 nghiệm thức gồm:
P0: ñối chứng không xử lý Pro-Ca
P1: xử lý Pro-Ca (10 g ai/ha) ở 50 NSKG
P2: xử lý Pro-Ca (10 g ai/ha) ở 65 NSKG
P3: xử lý Pro-Ca (10 g ai/ha) 2 lần, ở 50 và 65 NSKG
(NSKG: Ngày sau khi gieo)
Qui trình ly trích gibberellin
Ly trích gibberellin ñược thực hiện theo các bước ở
Hình 1
Sắc ký trên giấy
Sử dụng giấy (sắc ký) Whatman số 1, cắt dọc theo
chiều di chuyển của dung môi Chấm tất cả các dịch trích
vào giấy sắc ký và ñể khô hoàn toàn trước khi cho chạy
sắc ký
Chuẩn bị dung môi sắc ký: isopropanol + ammoniac + nước cất (10:1:1) Cho giấy sắc ký ñã chuẩn bị mẫu vào buồng sắc ký Sau khi chạy sắc ký, lấy giấy sắc ký ra ñể khô và phun hỗn hợp ethanol-H2SO4 (95:5), ñem sấy khô ở nhiệt ñộ 1100C
1 Giảng viên BM Khoa học - Cây trồng, Khoa NN – TNTN, Trường ðại học An Giang Email: vtxtuyen@agu.edu.vn
2 Phó trưởng BM Sinh lý Sinh hóa, Khoa Nông nghiệp & SHƯD, Trường ðại học Cần Thơ
3 Trưởng BM Sinh lý Sinh hóa, Khoa Nông nghiệp & SHƯD, Trường ðại học Cần Thơ
50 g mẫu chồi lúa tươi Nghiền mẫu trong Nitơ lỏng Methanol 80%
Ly tâm ở 4 0 C, 3000 rpm, trong 10 phút
(Mẫu cô cạn + 10 ml nước cất), chỉnh pH = 8
Phần dịch lỏng
Cô quay Phân ñoạn lần 1 với ethyl acetate
Phần dịch lỏng cho qua cột lọc C18 Trích lấy Gibberellin ra khỏi cột bằng methanol 80%
Sắc ký trên giấy
Mẫu cô cạn Phần dịch lỏng bên dưới , chỉnh pH = 3
+ (100µl MeOH + 5ml nước cất)
Cô quay
Phân ñoạn lần 2 với ethyl acetate Thu phần dịch lỏng bên trên
Cô quay Mẫu cô cạn + 200 µl methanol - nước cất (1:1)
Ly trích gibberellin Sinh trắc nghiệm ñể ước tính hàm lượng gibberellin hiện diện trong mẫu
50 g mẫu chồi lúa tươi Nghiền mẫu trong Nitơ lỏng Methanol 80%
Ly tâm ở 4 0 C, 3000 rpm, trong 10 phút
(Mẫu cô cạn + 10 ml nước cất), chỉnh pH = 8
Phần dịch lỏng
Cô quay Phân ñoạn lần 1 với ethyl acetate
Phần dịch lỏng cho qua cột lọc C18 Trích lấy Gibberellin ra khỏi cột bằng methanol 80%
Sắc ký trên giấy
Mẫu cô cạn Phần dịch lỏng bên dưới , chỉnh pH = 3
+ (100µl MeOH + 5ml nước cất)
Cô quay
Phân ñoạn lần 2 với ethyl acetate Thu phần dịch lỏng bên trên
Cô quay Mẫu cô cạn + 200 µl methanol - nước cất (1:1)
Ly trích gibberellin Sinh trắc nghiệm ñể ước tính hàm lượng gibberellin hiện diện trong mẫu Hình 1 Qui trình ly trích gibberellin
Trang 23 cm
Lá sơ cấp
Lá thứ 2
Lá bao mầm
Lá sơ cấp
Lá thứ 2
Lá bao mầm
Lá thứ 1
Diệp tiêu
Giấy sắc ký ñược quan sát dưới ñèn cực tím, những vùng có chứa gibberellin sẽ phát sáng Cắt lấy phần giấy sắc ký có chứa gibberellin cho vào ñĩa petri có
chứa 2 ml nước cất, lắc nửa giờ và ngâm trong phòng tối
24 giờ ñể khuếch tán chất ly trích ra, tiến hành sinh trắc
nghiệm
Sinh trắc nghiệm gibberellin
Giống lúa MTL233, nhạy cảm với gibberellin ngoại sinh (Huỳnh Thị
Huỳnh Mai, 2005) nên ñược dùng trong sinh trắc nghiệm với gibberellin
Lúa MTL233 sau khi rửa sạch khử trùng, ngâm trong tối khoảng 24
giờ, sau ñó rửa sạch, ủ qua ñêm cho nẩy mầm trong ñiều kiện tối Khi
diệp tiêu nhú ra khoảng 4 mm, gieo vào ñĩa petri có lót giấy thấm ẩm, ñể
trong tối 96 giờ Chọn cây mạ to khỏe có chiều cao khoảng 3 cm (Hình 2)
Dung dịch gibberellin chuẩn dùng cho thử nghiệm, với dãy nồng ñộ
giảm dần như sau: 10, 5, 1, 0,5, 0,1 ppm
Dùng micropipette rút dung dịch nhỏ một giọt 1µl vào ñầu lá thứ nhất
Cây mạ ñược chiếu sáng liên tục dưới ánh ñèn neon 2000 lux, nhiệt ñộ
300C, ẩm ñộ không khí 75 – 80%, sau 3 ngày ño lại chiều dài của bẹ lá
thứ hai Vẽ sơ ñồ biểu diễn sự gia tăng chiều dài của bẹ lá thứ 2 theo nồng ñộ chất chuẩn ñể suy ra nồng
ñộ gibberellin có trong mẫu
3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Mẫu lúa thu ở thời ñiểm 75 NSKG (10 ngày sau khi xử lý lần 2), quan sát hình chụp giấy sắc ký dưới ñèn cực tím cho thấy vùng có chứa gibberrellin sẽ phát sáng Nghiệm thức xử lý Pro-Ca ở 65 NSKG hoặc
xử lý 2 lần ở 50 và 65 NSKG cho thấy vùng chứa gibberellin nhỏ hơn so với nghiệm thức xử lý 1 lần ở 50 ngày sau sạ và nghiệm thức ñối chứng (Hình 4)
3.2.1 Hàm lượng gibberellin nội
sinh trong cây
Kết quả sinh trắc nghiệm
gibberellin trích từ mẫu lúa tươi
thu ở thời ñiểm 60 NSKG, tức 10
ngày sau khi xử lý Pro-Ca lần thứ
I, cho thấy ở nghiệm thức ñối
chứng (P0) có chiều dài bẹ lá thứ
2 dài hơn trung bình 3 mm so với
nghiệm thức xử lý Pro-Ca ở thời
ñiểm 50 NSKG (P1) (Hình 3A)
Kết quả này cho phép ước tính
ñược hàm lượng gibberellin nội
sinh trong cây ở nghiệm thức P0
là 26 ng/g chồi lúa tươi và
nghiệm thức P1 là 8 ng/g chồi lúa
tươi (Hình 3B), sự khác biệt này
có ý nghĩa thống kê ở mức 1%
0 5 10 15 20 25 30
Hình 3 Ảnh hưởng của Pro-Ca lên hàm lượng gibberellin nội sinh trong cây xử lý ở thời ñiểm 50 NSKG (A): Ảnh hưởng của gibberellin lên chiều dài bẹ lá thứ 2, (B): Hàm lượng gibberellin trong cây
P0 P1
P P Hình 5 Ảnh hưởng của gibberellin trích ñược từ
mẫu lúa ST1 thu ở 75 NSKG lên chiều dài bẹ lá thứ hai của mạ lúa MTL233
Hình 4 Mẫu sắc ký giấy gibberellin trích từ mẫu lúa
thu ở 75 NSKG
Vùng chứa gibberellin
Hình 2 Cây mạ lúc 4 ngày tuổi
Trang 3Bảng 2 Ảnh hưởng Pro-Ca lên chiều dài
tế bào lóng thứ ba thu ở thời ñiểm 75 NSKG Nghiệm thức Dài tế bào lóng thứ ba (µm)
Bảng 1 Ảnh hưởng của Pro-Ca lên hàm lượng gibberellin nội sinh trong cây, mẫu thu ở thời ñiểm 75 NSKG
(ng/g trọng lượng tươi)
**: Khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 1% qua phép thử LSD Qua kết quả sinh trắc nghiệm cho thấy nghiệm thức xử lý Pro-Ca ở thời ñiểm 65 NSKG và nghiệm thức xử lý 2 lần (50 ngày và 65 NSKG) có hàm lượng gibberellin thấp hơn trung bình khoảng 20 lần so với ñối chứng và 19,5 lần so với nghiệm thức xử lý 1 lần lúc 50 NSKG, và giữa 2 cách xử lý này không khác biệt có ý nghĩa thống kê (Bảng 1) Sự khác biệt này thể hiện rất rõ qua sự gia tăng chiều dài bẹ lá lúa khi tiến hành sinh trắc nghiệm gibberellin trên giống lúa MTL233, ở nghiệm thức ñối chứng và nghiệm thức chỉ xử lý 1 lần 50 NSKG có chiều dài bẹ lá lúa dài hơn so với nghiệm thức xử lý Pro-Ca ở thời ñiểm
65 ngày và nghiệm thức xử lý 2 lần (Hình 5)
Qua kết quả phân tích trên cho thấy thời ñiểm xử lý Pro-Ca có hiệu quả làm giảm chiều cao cây là 65 NSKG (5 – 10 ngày trước trổ) Do ở giai ñoạn này hàm lượng gibberellin hoạt ñộng tăng rất nhanh và ñạt ñỉnh cao nhất (Matsuo và ctv., 1973)
3.2.2 Chiều dài tế bào lóng thứ ba
Xử lý Pro-Ca ở thời ñiểm 65 ngày sau khi sạ hoặc xử lý
2 lần ở 50 và 65 NSKG cho thấy chiều dài tế bào lóng thứ ba
ngắn hơn rất nhiều so với ñối chứng và nghiệm thức chỉ xử lý
1 lần ở 50 ngày sau khi gieo, sự khác biệt này có ý nghĩa
thống kê ở mức 1% (Bảng 2) Nghiệm thức ñối chứng và
nghiệm thức xử lý Pro-Ca 1 lần lúc 50 NSKG có hàm lượng
gibberellin nội sinh cao nên tác ñộng lên sự giãn dài tế bào
làm cho tế bào dài hơn và gấp 1,5 lần so với nghiệm thức xử
lý ở 65 NSKG hoặc nghiệm thức xử lý 2 lần (Hình 6) Theo
Vũ Văn Vụ và ctv (1999) gibberellin là hormone tác ñộng
mạnh mẽ lên sự giãn dài tế bào Cũng theo Jones và Macmilan (1985) ñã chứng minh rằng gibberellin có thể làm tăng sự sinh trưởng của thực vật là do tác ñộng lên cả giãn dài tế bào và sự phân chia của tế bào Như vậy xử lý Pro-Ca ở thời ñiểm 65 ngày và xử lý 2 lần có tác dụng kìm hãm sự gia tăng hàm lượng gibberellin nội sinh trong cây, kết quả là làm giảm sự giãn dài tế bào lóng thân, làm cho lóng thân ngắn,
có tác dụng giảm chiều cao cây (Hình 7) và ñiều này làm tăng khả năng kháng ñổ ngã của lúa
Hình 6 Ảnh hưởng của Pro-Ca lên chiều dài tế bào
lóng thứ ba
Hình 7 Ảnh hưởng của Pro-Ca lên chiều cao cây
Trang 44 KẾT LUẬN
Pro-Ca có tác dụng ức chế lên sự hình thành gibberellin nội sinh trong cây, nhất là ở giai ñoạn lúa trổ nên có tác dụng ức chế lên sự giãn dài của tế bào lóng thân, làm giảm chiều dài lóng thân, chiều cao thân
và làm tăng khả năng kháng ñổ ngã trên lúa
Xử lý prohexadione calcium ở thời ñiểm 5 – 10 ngày trước trổ hoặc xử lý 2 lần ở 5 ngày sau tượng ñòng và 5 – 10 ngày trước trổ cho thấy có hiệu quả ức chế sự hình thành gibberellin nội sinh trong cây. TÀI LIỆU THAM KHẢO
Hồ Quang Cua 2000 Tóm lược các kết quả nghiên cứu và sản xuất lúa ST1 và ST2 trong 2 năm từ
1998-2000 Thông tin khoa học công nghệ và môi trường Quý 1/1998-2000 Sở Khoa Học Công Nghệ & Môi Trường Tỉnh Sóc Trăng Trang: 25-36
Huỳnh Thị Huỳnh Mai 2005 Cải tiến quy trình sinh trắc nghiệm gibberellin với giống lúa ñịa phương
Luận văn tốt nghiệp Cử Nhân Công Nghệ Sinh Học ðại Học Cần Thơ
Jones, R.L and J Macmillan 1985 Gibberellin In Advanced Plant Physiology p 36 Edited by Malcolm
B Wilkins
Matsuo, T., K Kumazawa., R Ishii., K Ishihara and H Hirata 1973 Science of the rice plant Vol 2
Physiology pp 184-216
Vũ Văn Vụ, Vũ Thanh Tâm và Hoàng Minh Tấn 1999 Sinh lý học thực vật Nhà xuất bản Giáo Dục
