Nghiên cứu đặc tính chịu mặn của cây sa sâm nam (launaea sarmentosa (willd ) sch bip ex kuntze) 1

- Đánh giá được sự sự ảnh hưởng của các điều kiện mặn đến sự tích lũy hợp chất polyphenol tổng số trong cây Sa sâm nam... Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện mặn đến các phản ứng sinh lý,

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN THỊ THANH TRINH

NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH CHỊU MẶN CỦA CÂY SA SÂM NAM

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC THỰC NGHIỆM

ĐÀ NẴNG, NĂM 2022

(Launaea sarmentosa (Willd.) Sch.Bip ex Kuntze)

Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm

Mã số: 8420114

Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Sư phạm – ĐHĐN

Người hướng dẫn khoa học: TS TRẦN QUANG DẦN

Phản biện 1: ………

Phản biện 2: ………

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Giáo dục học họp tại Trường Đại học Sư phạm - ĐHĐN vào ngày 25 tháng 6 năm 2022

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng

- Thư viện trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Đất nhiễm mặn được định nghĩa bởi sự có mặt của muối (chủ yếu là NaCl) trong đất vượt một ngưỡng nồng độ mà các loài thực vật trên cạn có thể tồn tại được (Đỗ Hữu Ất, 2005; Bùi Chí Bửu

và cs., 2000) Với sự có mặt ở nồng độ cao ở trong môi trường, muối

sẽ gây ức chế đến sự sinh trưởng và phát triển của cây Các loài thực vật có khả năng chống chịu khác nhau, bằng các cơ chế chống chịu dựa vào những thay đổi sinh lý và sinh hóa ở các mức độ tế bào hoặc

cơ quan, đối với điều kiện mặn Phần lớn các cây trồng nông nghiệp hiện nay là những loài nhạy cảm với mặn, sự sinh trưởng của cây bị tác động với nồng độ mặn rất thấp (dưới 70 mM NaCl)

Biến đổi khí hậu toàn cầu đang ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất nông nghiệp của nhiều quốc gia trên thế giới Ở Việt Nam, biến đổi khí hậu đã làm tăng đáng kể diện tích đất nhiễm mặn, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất nông nghiệp của nhiều tỉnh thành Năm 1992, theo thống kê diện tích đất ngập mặn toàn quốc khoảng 494.000 ha và tăng lên 606.792 ha vào năm 2000 (Đỗ Hữu Ất, 2005) Đặc biệt, trong điều kiện khí hậu toàn cầu đang thay đổi, hiện tượng băng tan ở hai cực, hệ lụy của nó là nước biển dâng đang đe dọa các vùng đất canh tác thấp ven biển Như vậy, đất nhiễm mặn là một trong những yếu tố chính gây khó khăn cho chiến lược phát triển sản lượng các loại nông sản và ảnh hưởng đến mục tiêu đảm bảo an ninh lương thực

Chính phủ của các quốc gia bị ảnh hưởng bởi xâm nhập mặn

đã có nhiều chính sách để thúc đẩy việc nghiên cứu các giải pháp nhằm duy trì năng suất nông nghiệp trong điều kiện xâm nhập mặn Một trong những giải pháp đang được chú trọng hiện nay là khai thác

và phát triển những loài cây trồng mới từ tự nhiên, có khả năng duy trì sự sinh trưởng trong điều kiện mặn Các nghiên cứu trước đây cho thấy nhiều loài cây trồng chịu mặn (Lúa mạch, dừa, củ cải đường )

đã được ứng dụng và trở thành những cây trồng mới thay thế hoặc kết hợp có hiệu quả trong sản xuất nông nghiệp tại những vùng bị xâm nhập mặn ở một số quốc gia như Úc, Nhật Bản,… Các kết quả nghiên cứu cho thấy các loài thực vật có môi trường sống là các đầm lầy hoặc các vùng đất cát ven biển là những đối tượng tiềm năng và cần được nghiên cứu Tuy nhiên, số lượng các loài thực vật được nghiên cứu và ứng dụng vào sản xuất nông nghiệp vẫn chưa được chú trọng và quan tâm đầy đủ

Sa sâm nam (Launaea sarmentosa) là một loài thực vật có

hoa thuộc họ Cúc Sa sâm nam là được người dân địa phương ở các vùng ven biển sửu dụng như là một loại rau Trong y học cổ truyền

và hiện đại, cây Sa sâm nam còn được sử dụng như một loại thảo dược dùng để tăng cường sức khỏe và hỗ trợ điều trị nhiều căn bệnh (Lê Thị Thêm và cs., 2019; Yusriya S và cs., 2011) Các nghiên cứu dược tính cho thấy loài cây này có chứa nhiều thành phần hợp chất quý, có hoạt tính sinh học như alkaloids, amino acids, carbohydrates, glycosides, tannin, and steroids (Yusriyya Salih và cs., 2013) Trong

tự nhiên, cây Sa sâm nam phân bố chủ yếu ở các vùng đất cát ven

biển Ở Việt Nam, loài cây này có mặt ở các vùng đất cát từ Quảng Ninh, Hải Phòng vào đến Đồng Nai Môi trường sống tự nhiên cho thấy cây Sa sâm nam có khả năng chống chịu với những điều kiện mặn nhất định, và có khả năng phát triển thành một loài cây trồng tiềm năng cho các vùng đất nông nghiệp bị nhiễm mặn Tuy nhiên, các nghiên cứu về đặc tính chịu mặn của cây Sa sâm nam vẫn chưa được đề cập Chính vì vậy, trong nghiên cứu hiện tại, tôi tiến hành

thực hiện đề tài “Nghiên cứu đặc tính chịu mặn của cây Sa sâm nam (Launaea sarmentosa (Willd.) Sch.Bip ex Kuntze)” nhằm

cung cấp những thông tin hữu ích và cơ sở cho việc phát triển một loài cây trồng mới thích ứng với sự xâm nhập mặn

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Xác định được kiểu cơ chế chịu mặn của cây Sa sâm nam

- Đánh giá được sự sự ảnh hưởng của các điều kiện mặn đến

sự tích lũy hợp chất polyphenol tổng số trong cây Sa sâm nam

3 Ý nghĩa của đề tài

4 Bố cục đề tài

Luận văn gồm 3 chương:

Chương 1 Tổng quan tài liệu

Chương 2 Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu Chương 3 Kết quả và biện luận

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tình trạng và ảnh hưởng của mặn đến sản xuất nông nghiệp

1.1.1 Khái niệm về đất nhiễm mặn

Đất nhiễm mặn là loại đất có chứa nhiều cation Na+

hấp phụ trên bề mặt keo đất và trong dung dịch đất (Đỗ Hữu Ất, 2005; Bùi Chí Bửu và cs., 2000)

Sự hình thành đất nhiễm mặn do 2 nguyên nhân chủ yếu là ảnh hưởng của nước ngầm hay do ảnh hưởng của nước biển mặn theo trủy triều tràn vào

1.1.2 Hiện trạng đất bị nhiễm mặn trên thế giới

1.1.3 Hiện trạng đất bị nhiễm mặn ở Việt Nam

1.1.4 Ảnh hưởng của sự nhiễm mặn đất đến sản xuất nông nghiệp 1.1.5 Các giải pháp ứng phó với tình trạng đất nhiễm mặn

1.2 Ảnh hưởng của mặn đến thực vật

1.3 Cơ chế chịu mặn của thực vật

1.3.1 Cơ chế chịu mặn ở cấp độ phân tử, tế bào

1.3.2 Cơ chế chịu mặn ở mức độ cơ quan

1.4 Tổng quan về cây Sa sâm nam

1.4.1 Mô tả và phân bố

1.4.2 Công dụng của cây Sa sâm nam

1.4.3 Tình hình nghiên cứu về cây Sa sâm nam

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHẠM VI VÀ

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu

Cây Sa sâm nam (Launaea sarmentosa) được thu thập từ các

vùng cát ven biển ở Đà Nẵng và Quảng Nam

2.2 Nội dung nghiên cứu

2.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của các điều kiện mặn khác nhau đến

sự nảy mầm của hạt cây Sa sâm nam

- Ảnh hưởng của các điều kiện mặn khác nhau (0, 50, 100,

200 và 400 mM NaCl) đến tỉ lệ nảy mầm của hạt cây Sa sâm nam

- Ảnh hưởng của các điều kiện mặn khác nhau (0, 50, 100,

200 và 400 mM NaCl) đến tốc độ nảy mầm của hạt cây Sa sâm nam

2.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của các điều kiện mặn khác nhau đến

sự sinh trưởng của cây Sa sâm nam

- Ảnh hưởng của các điều kiện mặn khác nhau (0, 50, 100,

200 và 400 mM NaCl) đến sự sinh trưởng của chồi

- Ảnh hưởng của các điều kiện mặn khác nhau (0, 50, 100,

200 và 400 mM NaCl) đến sự sinh trưởng của rễ

2.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện mặn đến các phản ứng sinh lý, hóa sinh của cây Sa sâm nam

- Ảnh hưởng của các điều kiện mặn khác nhau đến sự thay đổi của các yếu tố liên quan đến các phản ứng sinh lý của cây, bao gồm: hàm lượng nước tương đối của lá; độ rò rỉ chất điện phân của lá; hàm lượng diệp lục a, b, tổng số và carotenoid

- Ảnh hưởng của các điều kiện mặn khác nhau đến sự thay đổi của các yếu tố hóa sinh liên quan đến các phản ứng chống chịu mặn của cây:

+ Ảnh hưởng của các điều kiện mặn đến sự tích lũy của các hợp chất proline, polyphenol của lá

+ Ảnh hưởng của các điều kiện mặn đến hoạt độ của enzyme catalase của lá

- Phân tích cơ chế chống chịu mặn của cây Sa sâm nam

2.4.4 Phương pháp xác định các chỉ tiêu sinh trưởng

2.4.5 Phương pháp xác định các chỉ tiêu sinh lý

a Phương pháp xác định hàm lượng nước tương đối của lá

b Phương pháp xác định độ rò rĩ chất điện phân của lá

c Phương pháp xác định hàm lượng chlorophyll và carotenoid

2.4.6 Phương pháp xác định các chỉ tiêu sinh hóa

a Phương pháp xác định hàm lượng proline

b Phương pháp xác định hàm lượng polyphenol tổng số

c Phương pháp xác định hoạt độ enzyme catalase

2.4.7 Phương pháp bố trí thí nghiệm và xử lí số liệu

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

3.1 Ảnh hưởng của mặn đến nảy mầm của hạt Sa sâm nam

Kết quả theo dõi nảy mầm của hạt trong 15 ngày xử lí cho thấy, tỉ lệ nảy mầm có xu hướng giảm dần khi nồng độ mặn tăng lên

; (Hình 3.1) Ở điều kiện không có muối, hạt bắt đầu nảy mầm ở ngày thứ 3 và đạt tỷ lệ nảy mầm cao nhất, khoảng 16,32% Khi hạt được gieo ở các nồng độ muối 50, 100 và 200 mM NaCl thì thời gian hạt bắt đầu nảy mầm kéo dài hơn, 4 ngày sau khi gieo, và tỉ lệ nảy mầm giảm xuống tương ứng là 11,80; 4,92; 1,67% sau 15 ngày (Hình 3.1)

Hình 3.1: Tỉ lệ nảy mầm của hạt Sa sâm nam ở các điều kiện mặn

Tương tự, kết quả quan sát tốc độ nảy mầm của hạt Sa sâm nam cũng cho thấy có sự thay đổi khả năng nảy mầm ở các nồng độ mặn khác nhau (Hình 3.2) Tốc độ nảy mầm của hạt có xu hướng giảm xuống khi độ mặn tăng lên Cụ thể, ở nồng độ 0 mM NaCl, hạt nảy mầm với tốc độ lớn nhất (2,98%) sau đó giảm dần ở các nồng độ

50, 100, 200 mM lần lượt là 1,77; 0,72; 0,29%, và quá trình nảy mầm của hạt bị ức chế hoàn toàn ở độ mặn 400 mM NaCl (Hình 3.2)

Mặc dù cả tỉ lệ và tốc độ nảy mầm của hạt đã giảm đáng kể khi nồng độ mặn tăng lên, nhưng hạt vẫn có khả năng duy trì sự nảy mầm ở điều kiện mặn 200 mM (Hình 3.1; Hình 3.2)

Hình 3.2: Ảnh hưởng của mặn đến tốc độ nảy mầm của hạt Sa sâm

nam Các chữ cái khác nhau thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống

kê giữa các nghiệm thức với p-value < 0,05 theo Tukey’s test

a

ab

bc bc

c 0.00

3.2 Ảnh hưởng của mặn đến sinh trưởng của cây Sa sâm nam

Ảnh hưởng của mặn đến sinh trưởng của cây Sa sâm nam đã được đánh giá sau 14 ngày xử lý mặn ở các nồng độ 0, 50, 100, 200,

400 mM NaCl

Hình 3.3: Khối lượng của cây Sa sâm nam ở các nồng độ mặn khác

nhau sau 14 ngày xử lí Các chữ cái khác nhau thể hiện sự khác biệt

có ý nghĩa thống kê giữa các nghiệm thức với p-value < 0,05 theo

Tukey’s test

Kết quả cho thấy sinh khối của cây có xu hướng giảm dần khi nồng

độ muối tăng lên, ngoại trừ sinh trưởng của cây trồng ở nồng độ muối 50 mM NaCl (Bảng 3.2; Hình 3.3) Khối lượng tươi của cây trồng ở nồng độ 50 mM có xu hướng cao hơn cây đối chứng, mặc dù không có sự khác biệt về ý nghĩa thống kê Khi nồng độ muối tăng lên 100 và 200 mM thì khối lượng tươi của cây giảm tương ứng khoảng 20,11 và 20,71 % so với cây đối chứng Sự suy giảm của khối lượng tươi tăng lên khoảng 50% khi cây được trồng ở nồng độ

muối 400 mM Trong khi đó, khối lượng khô của cây không có sự thay đổi đáng kể khi được xử lí ở các nồng độ muối khảo sát (Hình 3.3) Mặc dù sinh khối của cây có sự suy giảm khi nồng độ muối tăng từ 100 – 400 mM, nhưng cây vẫn duy trì sự sống ở nồng độ muối 400 mM NaCl (Hình 3.6)

Hình 3.4: Khối lượng của chồi cây Sa sâm nam ở các nồng độ mặn

khác nhau sau 14 ngày xử lí Các chữ cái khác nhau thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các nghiệm thức với p-value < 0,05

theo Tukey’s test

Kết quả phân tích rễ cho thấy ảnh hưởng của mặn đến sự sinh trưởng của chồi cây Sa sâm nam (Bảng 3.2) Khi tăng nồng độ từ 0 đến 50

mM NaCl, khối lượng của chồi cây có sự thay đổi không đáng kể Ở nồng độ 100, 200 mM NaCl, khối lượng chồi bị giảm xuống và khi

độ mặn đạt đến 400 mM, khối lượng tươi của chồi giảm rõ rệt so với nhóm đối chứng và đạt giá trị thấp nhất là 0,64 g Trong khi đó, khi tăng nồng độ muối, khối lượng khô của chồi ở các nghiệm thức có sự thay đổi không đáng kể (Hình 3.4)

Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi tăng dần nồng độ muối, khối lượng tươi và khối lượng khô của rễ có sự thay đổi không đáng

kể Điều này cho thấy muối đã không có ảnh hưởng đáng kể đến sinh trưởng của rễ cây Các tế bào rễ có thể đã hình thành những cơ chế chống chịu để duy trì sự sinh trưởng và chức năng của rễ cây trong điều kiện mặn

Hình 3.5: Khối lượng rễ Sa sâm nam ở các nồng độ mặn khác nhau

sau 14 ngày Các chữ cái khác nhau thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa

thống kê giữa các nghiệm thức với p-value < 0,05 theo Tukey’s test

Tương tự, đường kính thân cây có xu hướng giảm khi tăng nồng độ mặn và ở nồng độ 400 mM cho kết quả đường kính thân thấp nhất là 1,66 mm Tại các nồng độ từ 0 mM đến 200 mM sự thay đổi về số lá của cây không có sự chênh lệch đáng kể lần lượt là: 14; 16,4; 15,6; 15,2 lá (Bảng 3.2) Tuy nhiên, khi nồng độ mặn tăng lên

400 mM số lá của cây giảm và đạt giá trị thấp nhất là: 10,2 lá Bên cạnh đó, độ mặn cũng ảnh hưởng đến hình thái của lá Cụ thể, nồng

độ muối tăng dần đã làm giảm giảm diện tích lá và ở nồng độ 400

mM NaCl, lá có hiện tượng dày hơn và mọng nước (Hình 3.6)

Hình 3.6: Sinh trưởng của Sa sâm nam ở các nồng độ mặn khác

nhau sau 14 ngày Cây trồng với các nghiệm thức xử lí với: A, 0; B,

50; C, 100; D, 200 ; E, 400 NaCl mM

Tóm lại, kết quả thoe dõi các chỉ tiêu sinh trưởng cho thấy mặn đã có ảnh hưởng khác nhau đến sinh trưởng của cây Sa sâm nam Cây Sa sâm nam có thể sinh trưởng bình thường ở môi trường

có nồng độ muối từ 0 đến 200 mM và ở nồng độ 400 mM NaCl, cây bắt đầu bị ức chế sự sinh trưởng dẫn đến giảm mạnh về khối lượng,

số lá và đường kính thân Bên cạnh đó, khi nồng độ muối tăng lên từ

0 đến 100 mM, hàm lượng các ion Na+

, Cl- trong cây có sự thay đổi

A

không đáng kể, tuy nhiên khi nồng độ tăng lên từ 200 đếm 400 mM, hàm lượng các ion Na+

, Cl- trong cây có sự tăng lên rõ rệt (Phụ lục 1) Từ đó có thể thấy được sự sinh trưởng của cây Sa sâm nam bị ức chế ở nồng độ muối cao là do độc tính của ion Na+, Cl- đã gây ra hàng loạt vấn đề về thẩm thấu và trao đổi chất trong cây (Flowers và Colmer, 2008) Sự thay đổi về sinh khối của chồi và rễ cho thấy muối đã có tác động đến sinh trưởng của chồi ở nồng độ cao, tuy nhiên không ảnh hưởng đến rễ Điều này cho thấy cây có thể đã hình thành cả cả cơ chế chống chịu cơ quan và tế bào

3.3 Các phản ứng sinh lý của cây Sa sâm nam trong điều kiện mặn

a Ảnh hưởng của mặn đến hàm lượng nước tương đối của lá:

Kết quả nghiên cứu ở Bảng 3.3 cho thấy, mặn có ảnh hưởng đến hàm lượng nước tương đối của cây Sa sâm nam Ở trường hợp

xử lí muối trong 7 ngày, nhìn chung hàm lượng nước tương đối của cây có sự thay đổi không đáng kể khi nồng độ mặn tăng dần từ 0 mM đến 400 mM Tuy nhiên, đối với điều kiện xử lí muối trong 14 ngày,

độ mặn tăng lên đã làm thay đổi hàm lượng nước tương đối của cây

Sa sâm nam nam Cụ thể, khi nồng độ tăng dần từ 0 đến 200 mM, hàm lượng nước tương đối của cây có xu hướng giảm và đạt thấp nhất ở nồng độ 200 mM (75,19%) Tuy nhiên ở nồng độ 400 mM, hàm lượng nước tương đối của cây Sa sâm nam có sự tăng lên và đạt giá trị cao nhất (90,35%) Mặt khác, trong nghiên cứu về ảnh hưởng của mặn đến sinh trưởng của cây Sa sâm nam cũng đã cho thấy hiện