Nghiên cứu một số đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hoá liên quan tới tính chịu hạn của cây Đu Đủ

Ở Việt Nam cây đu đủ được phân bố rộng rãi trên khắp cả nước, tuy nhiên do điều kiện tự nhiên còn nhiều khắc nghiệt, trong đó có sự ngập úng và hạn hán kéo dài dẫn đến khả năng nảy mầm c

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Đu đủ (Carica papaya L.), thuộc họ đu đủ (Caricaceae), bộ hoa tím (Violales), liên bộ hoa tím (Violananae), phân lớp sổ (Dilleniidae), lớp mộc lan (Magnoliopsida), thuộc ngành mộc lan (Magnoliophyta) Đu đủ là cây ăn quả thuộc nhóm thực vật trung sinh (Mesophyta) thân thảo, có nguồn gốc từ

vùng nhiệt đới châu Mĩ, song nguồn gốc xuất hiện các giống trồng hiện nay vẫn chưa được xác định rõ ràng [32], [34]

Trên thế giới, nhiều nước trồng đu đủ có thể kể đến như: Ấn Độ, Nigeria, Inđônêxia, Trung Quốc, Thái Lan, Philipine, Mianma, Malayxia, Tazania, Uganđa, Braxin, Mĩ, Úc,

Theo tổ chức lương thực thế giới (FAO) sản lượng đu đủ trên thế giới khoảng 5 triệu tấn vào năm 1997, sản lượng tăng dần và đạt khoảng trên 6,5 triệu tấn năm 2004 (FAO,2004) cho đến năm 2008 đạt khoảng 10 triệu tấn (FAO,2008) Trong đó sản lượng tập trung đáng kể ở Ấn Độ (hơn 3.6 triệu tấn), Braxin (hơn 1.9 triệu tấn), Nigeria (765 nghìn tấn)

Ở Việt Nam đu đủ được trồng rộng rãi khắp các tỉnh thành trong cả nước Theo thống kê sơ bộ hiện diện tích trồng đu đủ nước ta khoảng 25 nghìn ha với tổng sản lượng khoảng 100 nghìn tấn/năm [65], trong đó khoảng 50% diện tích đu đủ ở Việt Nam được trồng tại vườn nhà (số lượng cây ít từ 5 -10 cây), còn lại đu đủ được trồng tập trung Xu hướng của thị trường thế giới

về quả tươi và sản phẩm chế biến từ quả đu đủ ngày càng tăng Nhập khẩu quả đu đủ tươi toàn cầu đạt khoảng 118 nghìn tấn vào năm 2005 (đặc biệt là

Mĩ chiếm khoảng 40 nghìn tấn), [3], [34] Đu đủ là cây ăn quả có vòng đời ngắn, ra hoa kết quả quanh năm, sau khi trồng 3 - 4 tháng cây bắt đầu ra hoa, cho thu quả đầu tiên chỉ sau khi trồng 7 - 9 tháng và có thể cho quả liên tục trong 1 - 3 năm, là cây có thể trồng xen với một số cây thân gỗ khác, là cây ăn

quả có tác dụng “Lấy ngắn nuôi dài”, tăng thu nhập cho người trồng, sản lượng có thể đạt 60 tấn/ha/năm, cá biệt có cây cho tới 150 - 200kg/năm Vì vậy mà UNICEF đă chọn cây đu đủ là một trong những cây quan trọng nhất

để trồng đảm bảo lương thực trong vườn của gia đình 1, 8

Ở Việt Nam cây đu đủ được trồng rộng rãi ở hầu hết các tỉnh và tập trung nhiều ở một số nơi như: Ninh Bình, Nam Định, Hưng Yên, Vĩnh Phúc, Tuyên Quang, Tiền Giang, Sông Bé Trong hội nghị của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn tháng 6/2004 tại thành Thành Phố Hồ Chí Minh, cây đu

đủ được đưa vào danh sách các loại trái cây mà Việt Nam có ưu thế sản xuất

để phục vụ xuất khẩu [3]

Thêm vào đó các bộ phận của cây như: thân, lá, rễ, hoa, quả, được sử dụng nhiều với mục đích khác nhau trong đời sống như: lấy quả ăn tươi, cung cấp nguyên liệu cho chế biến trong ngành công nghệ thực phẩm, lấy nhựa, làm dược liệu, làm thức ăn chăn nuôi Quả đu đủ chín là loại trái cây được thị trường ưa chuộng Trong 100g thịt quả chứa khoảng 87g nước, còn lại là protein, lipit, gluxit, Ca, P, Fe, Na, K, các vitamine (A, B1, B2, PP, C .), nhựa đu đủ chứa enzim mạnh là papain (tính năng giống pepsin), giúp người

và vật nuôi tiêu hóa lượng protein một cách dễ dàng Ngoài ra thân cây và hoa còn được dùng nhiều trong y học cổ truyền với các vị của bài thuốc Đông y như: giúp trợ tim, hạ nhiệt, giảm đau ngực, trị ho, trị giun sán, chữa sốt rét, tiêu đờm, giải độc, chữa di tinh, mộng tinh, hoạt tinh 8], [17], [22], [36

Ở Việt Nam cây đu đủ được phân bố rộng rãi trên khắp cả nước, tuy nhiên do điều kiện tự nhiên còn nhiều khắc nghiệt, trong đó có sự ngập úng

và hạn hán kéo dài dẫn đến khả năng nảy mầm cũng như sự phát triển của cây

đu đủ là vô cùng khó khăn Mặc dù vậy, việc trồng loại cây này ở Việt Nam

có ý nghĩa to lớn, giúp người sản xuất tăng thu nhập, cải thiện đời sống Nghiên cứu tính chịu hạn của cây đu đủ ở Việt Nam nói chung và trong vùng sinh thái cụ thể vẫn đang là hướng mở Thêm vào đó lá cây đu đủ chiếm diện

tích khá lớn, nên đu đủ là cây có sức chịu hạn hạn chế Chính vì vậy việc so sánh chọn ra các giống đu đủ có khả năng chịu hạn thích nghi với điều kiện sinh thái trên các vùng đất cụ thể để đưa vào ứng dụng sản xuất là việc làm hết sức cần thiết Để giúp người sản xuất có căn cứ khoa học trong việc xác định giống đu đủ chịu hạn, trong tuyển chọn giống phù hợp với điều kiện sinh

thái cụ thể, chúng tôi chọn đề tài “Nghiên cứu một số đặc điểm sinh lý, sinh

hóa liên quan tới tính chịu hạn của cây đu đủ”

2 Mục đích nghiên cứu

Xác định một số chỉ tiêu sinh lý, sinh hóa liên quan tới khả năng chịu hạn của 3 giống, đề xuất các ứng dụng kết quả nghiên cứu trên cây đu đủ

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu một số chỉ tiêu sinh lý: khả năng nảy mầm của hạt, khối

lượng tươi, khô của mầm trong dung dịch đường, tiến hành xác định chỉ tiêu

độ ẩm cây héo, khả năng giữ nước, huỳnh quang diệp lục của lá ở giai đoạn cây non

- Nghiên cứu chỉ tiêu sinh hoá là hàm lượng proline ở giai đoạn mầm và

cây non

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4.1 Đối tượng nghiên cứu: gồm ba giống đu đủ

* Giống Hồng Phi (786): là giống lai F1, có xuất xứ từ Đài Loan, do Công Ty Giống cây trồng Nông Hữu cung cấp

* Giống Nông hữu số 1 (784): là giống lai F1, có xuất xứ từ Đài Loan,

do Công Ty Giống cây trồng Nông Hữu cung cấp

* Giống lai F1 Sinta: xuất xứ từ Thái Lan, do Công ty TNHH Việt Nông cung cấp

4.2 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu tập trung vào hai thời kỳ: nảy mầm và cây non của ba giống

đu đủ ở điều kiện phòng thí nghiệm và khu vực nhà lưới

NỘI DUNG CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu khái quát về cây đu đủ

1.1.1 Nguồn gốc

Một số tác giả cho rằng, Mêhicô và Coxtarica là nơi xuất tích của các dòng, giống đu đủ đang trồng hiện nay Người ta chưa tìm thấy một dạng gần gũi với các giống hiện trồng Đu đủ được trồng ở các nước vùng nhiệt đới và

Á nhiệt đới trong phạm vi từ 320 Bắc đến 320 Nam, ở những nơi có nhiệt độ bình quân năm lớn hơn 150C Tuy nhiên, đu đủ là ứng dụng của công tác chọn tạo giống có thể trồng được ở vùng tương đối lạnh [34]

Ở Việt Nam, chủ yếu các giống hiện trồng là các giống đu đủ ta và giống

có nguồn gốc nhập nội từ Mêhicô, Mĩ, Trung Quốc, Thái Lan, Đài Loan, Cu

Ba, Ấn Độ

1.1.2 Đặc điểm hình thái

Lá đu đủ có bản rộng, xẻ thùy, số lượng thùy trên lá thay đổi tăng dần theo vị trí lá trên thân Số thùy ổn định khi cây đã đạt 8-9 lá Cây ra hoa khi được 22-27 lá, thường số thùy đạt ổn định 7-9 thùy, phiến lá đạt kích thước từ 60-100cm, cuống lá dài 70-90cm Khi gặp điều kiện khắc nghiệt: hạn, nóng, thiếu dinh dưỡng, sương muối, thì cây ra lá chậm, phiến lá héo rũ, hoại tử

mô lá, lá rụng sớm Một cây trung bình đạt 13-17 lá xanh hoạt động thì tỉ lệ hoa đậu quả phát triển bình thường Nếu đạt 25-30 lá hoạt động thì năng suất

sẽ cao và ổn định

Đặc điểm thân: thân thảo, tuỳ giống mà cây có thể cao 2-10m, đường kính gốc có thể đạt 30cm, trên thân các đốt sít nhau và được phân biệt bởi các vết cuống lá đã rụng Thân đu đủ có cấu tạo đặc biệt, phần trong là các mô mềm, xốp, giòn là nơi dự trữ các chất dinh dưỡng (khi cây còn sung sức), khi cây già yếu thân thường xốp rỗng Trên thân có mô phân sinh bên có tác dụng

hình thành chồi (đa số chúng đều ở trạng thái ngủ), do vậy cây đu đủ ít hoặc không phân nhánh

Rễ đu đủ: nhỏ, giòn, dễ bị tổn thương do cơ giới, hạn, úng Rễ đu đủ thường ăn nông, tập trung ở tầng đất 0-30cm (có thể sâu 50-60cm nếu là đất thoáng khí, tầng canh tác dày, tưới tiêu nước tốt) Rễ phân bố rộng tương đương với độ rộng của tán lá trên mặt đất Ngoài ra rễ còn rất mẫn cảm với thành phần cơ giới của đất và nước trong đất

Hoa: có màu vàng nhạt, nhóm thành chùm xim ở nách lá Hoa đu đủ được phân ra ba loại: hoa đực, hoa cái và hoa lưỡng tính, chúng thường khác gốc Xong có những kiểu tạp: cả ba loại hoa có thể ở cùng một cây, trong một giống Hay hoa đực cùng gốc (đực, lưỡng tính) hoặc cái cùng gốc (cái, lưỡng tính) Thời gian từ khi hoa nở đến khi tàn kéo dài 3-5 ngày Điều đặc biệt ở cây đu đủ là sự phân hóa và phát triển của các nhóm hoa không chỉ phụ thuộc vào đặc tính di truyền mà còn phụ thuộc vào tính trạng dinh dưỡng của cây, ngoại cảnh, tuổi cây

Trong thực tế trồng trọt, các nhà nông học thường căn cứ vào đặc điểm hoa để chia ra ba kiểu hình cây khác nhau: cây đu đủ đực, cây đu đủ lưỡng tính và cây đu đủ cái

Cây đu đủ đực: cây chỉ mang hoa đực, với hoa từng chùm phân thành nhiều nhánh Hoa trên cây thường có cánh hoa đính liền nhau ở gốc cánh tạo hoa hình ống Nhị đực đính trên cánh hoa và rất phát triển, bầu hoa tiêu biến không phát triển Một số hoa ở đầu các nhánh có bầu hoa có thể phát triển thành quả xong quả nhỏ, vị đắng, không có ý nghĩa về mặt năng suất, nhưng cây đực có vai trò làm tăng năng suất cho vườn trồng do chúng có khả năng cho phấn những cây cái và cây lưỡng tính, làm tăng năng suất và phẩm chất quả cho những cây này

Cây lưỡng tính: là cây có cả bầu hoa và nhị cùng phát triển Hoa mọc chùm hoặc đơn độc, các cánh hoa đính với nhau ở gốc Nếu mọc thành chùm thì trên chùm hoa ngoài hoa lưỡng tính còn có cả hoa đực Hoa lưỡng tính có khả năng tự thụ phấn tạo quả Thường quả có hình trụ hoặc dạng thuôn dài và đặc ruột (do các lá noãn tạo thành) thịt quả dày

Cây đu đủ cái: cây mang hoa có bầu hoa rất phát triển, không có nhị đực, các cánh hoa thường tách rời nhau Hoa mọc trên cây đơn độc hoặc thành chùm nhỏ 2-3 hoa Hoa được thụ phấn từ những cây đực hay cây lưỡng tính Tuy nhiên chúng có thể phát triển đơn tính sinh tạo quả ít hoặc không hạt, quả chậm lớn, dễ bị dị hình, phẩm chất quả kém, quả thường hình lê, thuôn dài, tròn, thịt quả mỏng

Quả và hạt: sau thụ phấn khoảng 1 tháng hoa sẽ phát triển thành quả Quả đu đủ thuộc loại quả thịt có hình dạng thay đổi phong phú (tùy giống, trong một giống: ô van, thuôn dài, lê, tròn ) Đu đủ có vỏ quả mỏng, khi quả chưa chín có màu xanh nhạt, chuyển sang xanh đậm, xanh sữa và khi chín có màu đặc trưng tùy giống: vàng, da cam, vàng sẫm Thường quả mang 5 thùy (do 5 lá noăn phát triển thành), trọng lượng quả thay đổi tùy giống và điều kiện chăm sóc Phẩm chất quả đu đủ phụ thuộc nhiều vào thời gian chín, mức

độ được thụ phấn, thụ tinh, số lượng hạt trong quả

Hạt: nhỏ, có màng mỏng bao quanh, chứa dầu, nên dễ mất sức nảy mầm Điều kiện nhiệt độ cho hạt nảy mầm khoảng 300C - 320C (dưới nhiệt độ 230C hay cao hơn 440C thì ức chế nảy mầm của hạt) 1], [34]

1.1.3 Các thời kỳ sinh trưởng và nhu cầu nước của cây

Trong quá tŕnh sinh trưởng, phát triển của mình, tùy giai đoạn mà cây đòi hỏi nhu cầu nước khác nhau Nước vừa là sản phẩm khởi đầu, trung gian

và cuối cùng của các quá trình chuyển hóa, vừa là môi trường để các phản ứng trao đổi chất xảy ra Mức độ thiếu hụt nước càng lớn thì càng ảnh hưởng

đến quá trình sinh trưởng phát triển của cây: thiếu nước nhẹ làm giảm tốc độ sinh trưởng, thiếu trầm trọng thì dẫn đến biễn đổi hệ keo nguyên sinh chất, tăng quá trình già héo tế bào Khi bị khô kiệt nước, nguyên sinh chất bị đứt vỡ

cơ học dẫn đến tế bào, mô bị tổn thương và chết [35] Cây đặc biệt cần nhiều nước ở giai đoạn nảy mầm của hạt, giai đoạn vươn cao (sau khi trồng khoảng 4-5 tháng), giai đoạn ra hoa và giai đoạn quả phát triển

Cây đu đủ là cây ngắn ngày Tùy giống và điều kiện canh tác mà chỉ sau trồng 7-9 tháng đã cho thu hoạch Quá trình sinh trưởng, phát triển của cây đu

đủ có thể chia thành các thời kỳ:

+ Thời kỳ nảy mầm của hạt: do hạt đu đủ có màng bao bọc, lớp vỏ dày, hạt chứa dầu nên thời kỳ này thường kéo dài 10-12 ngày, khi hạt hút đủ nước, hạt trương dần lên, các enzim bắt đầu phân giải chuyển hóa các hợp chất hữu

cơ tạo nguyên liệu cho quá trình sinh trưởng của rễ và mầm hạt nứt, rễ mầm nhú ra, chui ra khỏi vỏ hạt cắm xuống đất, sau đó là mầm phát triển, phôi mầm mọc thành cây đu đủ Thời kỳ này đ̣òi hỏi nhu cầu về nước rất lớn, hạt phải hút đủ nước thì mới có khả năng nảy mầm Nếu bị hạn hán hay nhiệt độ quá thấp hoặc quá cao làm hạt đu đủ nảy mầm gặp khó khăn, tỷ lệ nảy mầm thấp

+ Thời kỳ cây con: có thể chia làm nhiều giai đoạn nhỏ

Giai đoạn trong vườn ươm tính từ khi hạt nảy mầm đến khi cây được khoảng 1,5 tháng tuổi (7-8 lá thật) Thường khi hạt nhú mầm, nứt nanh được đưa vào túi bầu P.E có kích thước 12x7cm với đất trộn bầu đảm bảo tơi xốp thoáng khí và được bổ sung lân, xử lý mầm bệnh Cũng có thể hạt sau khi nứt nanh được gieo trực tiếp trên luống hoặc các ụ đất đã chuẩn bị trước

Giai đoạn cây sinh trưởng mạnh là lúc cây có bộ rễ tương đối phát triển đảm nhận chức năng hút nước đồng thời nhu cầu về phân bón của cây tăng lên từ giai đoạn này

Giai đoạn trước ra hoa, các quá trình sinh học xảy ra mạnh mẽ, đồng thời cây đu đủ rất mẫn cảm với điều kiện nước, tùy giống mà giai đoạn này kéo dài thời gian khác nhau Thường khi cây được 22 - 27 lá thật bắt đầu ra hoa + Thời kì ra hoa: đây là thời kì quan trọng quyết định năng suất và phẩm chất quả Các điều kiện canh tác đảm bảo, đặc biệt là về chế độ nước giai đoạn này để bảo vệ bộ lá cho cây không bị sâu bệnh, úng, khô hạn làm giảm tuổi thọ lá

+ Thời kỳ ra quả, quả phát triển và chín: thời kì này kéo dài 1 đến 3 năm tùy từng giống Nếu cây được đảm bảo các điều kiện dinh dưỡng, chế độ phòng trừ sâu bệnh tốt thì cho quả liên tục, sản lượng có thể đạt 150-200 kg quả Quả được hình thành đến khi chín thường kéo dài khoảng 152 - 156 ngày (tùy giống)[7], [34]

1.1.4 Giống và tình hình sản xuất đu đủ

Đu đủ là cây có khả năng giao phấn rất lớn, giống chủ yếu được nhân bằng hạt, nên cây con thường có tỉ lệ phân li rất lớn, khó giữ được những đặc tính ban đầu của bố mẹ Do đó số lượng các giống đu đủ được trồng khá nhiều Theo thống kê của các nhà khoa học thì hiện nay ở các nước nhiệt đới

có đến hơn 70 giống đu đủ được trồng

Trên thế giới, đu đủ được trồng nhiều ở các nước vùng nhiệt đới và á nhiệt đới trong phạm vi 320 Bắc - 320 Nam, ở những nơi có nhiệt độ bình quân không thấp hơn 150C Ngày nay nhờ áp dụng tiến bộ trong công tác chọn tạo giống, đã tạo được một số giống tương đối chịu lạnh Sản lượng đu đủ đạt khá cao ở một số nước, thể hiện trong bảng

Nước Diện tích

(ha)

Năng suất (tấn/ha)

Sản lượng (tấn)

và Thái Lan được thị trường ưa chuộng Sự phân bố diện tích trồng đu đủ ở nước ta có sự tập trung [34]

1 Vùng núi và trung du phía Bắc (Sơn La, Lạng Sơn) 500

2 Đồng bằng sông Hồng (Hà Nội, Hưng Yên, Nam Hà,

3 Ven biển miền Trung (Nghệ An, Thanh Hóa) 100

4 Đồng bằng sông Mê Kông (Ninh Thuận, Nha Trang,

1.2 Ảnh hưởng của sự thiếu nước tới sinh trưởng, phát triển của thực vật nói chung và cây đu đủ nói riêng

1.2.1 Tác hại của hạn đến thực vật

Hạn ở thực vật là khái niệm để chỉ sự thiếu nước của cây do môi trường gây nên trong suốt quá trình hay từng thời kỳ làm ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển Hạn cũng có thể được hiểu là sự thiếu lượng nước do mưa hoặc không tưới nước trong thời gian dài làm cạn kiệt độ ẩm trong đất hoặc đủ nước nhưng do môi trường áp suất thẩm thấu cao cây không lấy được nước Tùy mức độ khô hạn mà có thể gây ra nhiều mức độ tổn thương khác nhau cho cây trồng, như: phát triển không bình thường, chậm phát triển, chết Những cây trồng có khả năng duy trì sự phát triển và cho năng suất khá ổn định trong điều kiện khô hạn gọi là cây chịu hạn và khả năng thực vật có thể giảm mức độ tổn thương do thiếu hụt nước gây ra gọi là tính chịu hạn (tính chịu thiếu nước) Mức độ hạn do môi trường gây nên ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển của cây, hạn nhẹ thì làm giảm năng suất, hạn nặng có thể dẫn đến hủy hoại cây cối mùa màngtrên diện rộng Trong thực tế trồng trọt thường gặp các dạng sau:

* Hạn đất xuất hiện trong thời kỳ khô hạn do không có mưa trong thời

gian dài Hạn đất xảy ra khi lượng nước rễ cây hấp thụ trong đất đã bị cạn kiệt

và cây không thể hút đủ nước bù đắp lại lượng nước đã bị mất qua con đường thoát hơi nước, dẫn tới sự mất cân bằng nước trong cây và xuất hiện dấu hiệu héo Mức độ khô hạn của đất tuỳ thuộc vào sự bốc hơi nước trên bề mặt và khả năng giữ nước của đất Hạn đất làm cho cây không lấy được nước vào cơ thể qua rễ Chính vì vậy hạn đất thường gây ra hiện tượng héo lâu dài Cây trồng nói chung và cây đu đủ nói riêng, nếu bị hạn đất ở giai đoạn trước ra hoa làm cho cây sinh trưởng chậm, khả năng phân hóa mầm hoa giảm, thậm chí cây ngừng ra hoa [66], [69]

* Hạn không khí xuất hiện khi độ ẩm tương đối của không khí giảm

xuống quá thấp (dưới 65%), gia tăng gradient hơi nước giữa không gian khoang dưới khí khổng và không gian ngay bên ngoài lá, thoát hơi nước tăng nhanh, gây nên sự mất cân bằng nước trong mô làm cây bị héo

Hạn không khí thường tác động chủ yếu đến các bộ phận của cây trên mặt đất như hoa, lá, chồi non Ở cây trồng, hạn không khí gây hại nhất ở thời kỳ nảy mầm và thời kỳ ra hoa, làm cho hạt phấn không nảy mầm mà khô chết, quá trình thụ tinh khụng xảy ra làm quả không hình thành Trong nhiều trường hợp, hạn không khí cùng đồng hành với hạn đất Khi đó càng gia tăng sự mất nước qua quá trình thoát hơi nước, tăng sự bốc hơi nước mặt đất vốn đã cạn kiệt và hạn càng trở nên nghiêm trọng hơn Trong điều kiện đó nhiều giống cây trồng

bị chết

* Hạn sinh lý xuất hiện do trạng thái sinh lý của cây không cho phép cây

hút nước, mặc dù môi trường không thiếu nước, như khi đất kị khí thiếu oxi cho rễ nên thiếu năng lượng cho cây hút nước hoặc do nồng độ các chất tan trong dung dịch đất quá cao làm áp suất thẩm thấu của đất tăng Khi đó rễ không lấy được nước nhưng quá trình bay hơi nước ở lá vẫn diễn ra nên cây mất cân bằng nước Hạn sinh lí kéo dài gây ảnh hưởng rất nhiều đến năng suất của cây, từ đó ảnh hưởng đến chất lượng và năng suất của cây trồng

1.2.2 Tính chịu hạn của thực vật nói chung và cây đu đủ nói riêng

- Tính chịu hạn của thực vật là sự thể hiện khả năng thích nghi hình thành trong đời sống của cây giúp cây chống chịu với các điều kiện bất lợi của môi trường Theo nhận định của Nguyễn Huy Hoàng [14] sự thích nghi đó được thực hiện nhờ sự điều chỉnh của các cấu trúc và các chức năng của cơ thể ở các mức độ tổ chức khác nhau, như: sự tạo thành một hệ thống rễ rộng lớn, giảm diện tích lá, đóng khí khổng, tạo thành những kho chứa nước, hình thành những tuyến muối tập trung các chất hoà tan Trong điều kiện đất bị khô, độ ẩm

thiếu, những giống chịu hạn tốt là những giống có hàm lượng nước liên kết tăng, nồng độ dịch bào tăng, áp suất thẩm thấu cao, ngưỡng nhiệt độ đông tụ của protêin cao hơn, duy trì khả năng tổng hợp ở mức độ cao Chúng có khả năng bảo tồn được quá trình trao đổi chất bình thường hoặc có tốc độ thiết lập các phản ứng bảo vệ quá trình trao đổi chất lớn khi tác động của hạn vượt quá giới hạn cho phép và ngược lại (là giống có khả năng chịu hạn kém, mẫn cảm với điều kiện khô hạn)

Có hai cơ chế bảo vệ của thực vật chống lại sự mất nước, đó là cơ chế tránh mất nước và cơ chế chịu mất nước Tránh mất nước phụ thuộc vào sự thích nghi đặc biệt về hình thái và cấu trúc của rễ nhằm giảm thiểu sự hút nước, trong đó cây nào khi bị hạn có sự đâm sâu lan rộng của hệ thống rễ giúp hệ rễ không phải chịu đựng khô hạn khắc nghiệt như những thực vật có hệ thống rễ nằm ngay trên mặt đất Một dạng khác của sự né tránh là sự tạo thành những u

“thịt” ở những cơ quan thực vật có vai trò như những cái kho chứa nước, chứa oxi

Cơ chế chịu mất nước liên quan đến những thay đổi hoá sinh trong tế bào nhằm sinh tổng hợp ra các chất bảo vệ hoặc nhanh chóng bù lại sự thiếu nước, như tích luỹ các chất hoà tan, các protein, các axit amin (proline, alanine ), mannitol, fructane để điều chỉnh áp suất thẩm thấu nội bào [31]

Tác dụng bảo vệ tế bào trong điều kiện bị mất nước của các phản ứng hoá sinh là đảm bảo sự khử độc các sản phẩm tạo nên trong quá trình phân giải các hợp chất cao phân tử hoặc xúc tiến sự phục hồi các cấu trúc phân tử bị hư hại Sau khi hạn ngừng tác động, các quá trình phục hồi diễn ra nhanh (nếu bộ gen được bảo tồn khỏi sự hư hại trong thời gian khô hạn)

Cơ chế phân tử của khả năng chịu hạn liên quan đến các chất và các gen tương ứng Chúng có vai trò bảo vệ các phức enzym và bảo vệ các cấu trúc

tế bào, đồng thời đào thải các chất bị biến tính có khả năng gây độc khi tế bào

gặp yếu tố cực đoan Nhóm chất được quan tâm là protein LEA (Late Embryogenesis Abundant), aquaporin chuyển nước qua màng, các loại cacbonhydrat, các loại enzim tổng hợp chất điều hòa PH, proline LEA tham gia vào việc bảo vệ màng tế bào, cô lập ion, ổn định pH của tế bào [18]

Ngoài ra còn có protein sốc nhiệt (heat shock proteins - HSPs) Các gen tổng hợp protein sốc nhiệt không có intron, bán chu kỳ sống của mARN là 2 giờ, có vai trò bảo vệ bộ gen của tế bào, ổn định màng sinh chất, hạn chế sự gia tăng tính thấm của màng sinh chất Một số protein sốc nhiệt được tổng hợp trước đó trong tế bào chất và khi có sốc thì được hoạt hoá từng phân đoạn Trong nhân và nhân con, protein sốc nhiệt liên kết với ADN chất nhiễm sắc (cromatin) cần cho sự trao đổi chất bình thường của tế bào Sau khi sốc đi qua, ADN được giải phóng khỏi phức hệ ADN - chất nhiễm sắc và bắt đầu hoạt động bình thường

- Do có hệ rễ tập trung ở tầng đất mặt, diện tích lá lớn, khiến đu đu là cây

có sức chịu hạn hạn chế Lượng mưa mà cây yêu cầu là 1300-1500mm trong năm phân bố đều hoặc hàng tháng đạt 100mm Đu đủ càng là cây ăn quả có thể trồng được trên nhiều loại đất khác nhau, song cần đảm bảo đất thoáng, tầng canh tác dày, đủ và cân đối chất dinh dưỡng, tiêu thoát nước tốt (đu đủ chịu úng kém)

1.3 Một số yếu tố liên quan tới tính chịu hạn ở thực vật

1.3.1 Proline và vai trò của chúng đối với thực vật

Proline hay ỏ - pirolidin cacboxylic là một ỏ - iminoaxit ưa nước, có công thức phân tử C5H9NO2, có mạch bên là hidrocacbua khác với các axit

amin khác ở chỗ nhóm amin bậc 1 ở C liên kết với cacbon của mạch bên tạo thành vòng pirolidin

Proline được tổng hợp từ L.glutamat bởi enzyme chìa khóa  - pyrrolin -

carboxilat - synthetaza (P5CS), enzyme này được điều hòa bởi proline thông qua

cơ chế ức chế ngược Thực vật chịu stress nước, sự điều hoà ngược này đã biến mất và đây có thể là nguyên nhân làm tăng tích luỹ proline dưới các điều kiện stress

Công thức cấu tạo của proline

Proline thuộc nhóm các chất điều hoà thẩm thấu, chúng có khối lượng phân tử nhỏ, các chất này có chung tính chất: không tích điện ở pH trung tính (như các ion vô cơ) và có khả năng hoà tan tốt trong nước, không độc khi tập trung với nồng độ cao và làm ổn định cấu trúc các phân tử protein, giúp thành

tế bào chống lại ảnh hưởng làm biến tính của sự tập trung muối cao và các chất tan khác có hại cho tế bào Sự tích luỹ các chất đó có ý nghĩa rất quan trọng, bởi vì chúng đóng vai trò nòng cốt trong việc duy trì sức trương của tế bào và hấp thụ nước ngược gradient nồng độ dưới tác động của stress (Balibrea et all, 2000 [40]; Naidoo G and Naidoo Y., 2001 [68];

Vai trò của proline trong chống chịu stress ở thực vật thể hiện: proline tham gia điều chỉnh áp suất thẩm thấu của nội bào và tham gia vào chức năng bảo vệ màng và protein Proline được tích lũy trong mô lá, mô phân sinh chóp

rễ của thực vật được rèn luyện trong stress nước, tích lũy trong hạt phấn bị làm khô, tích lũy ở vùng chóp rễ đang sinh trưởng nơi thế năng nước thấp và những tế bào thực vật nuôi cấy trong môi trường huyền phù đã thích nghi với stress nước hay stress muối [31], [60]

Hầu hết thực vật khi sống trong những điều kiện sinh lý bình thường có một lượng proline rất nhỏ bé ở trong tế bào và các mô [31] Nhưng dưới ảnh

hưởng của điều kiện môi trường khắc nghiệt như hạn hán, băng giá, muối mặn, bệnh truyền nhiễm thì hầu hết hoặc ít nhất cũng là một phần lớn đều tập trung ở trong tế bào chất, ở đây nó có vai trò đặc biệt quan trọng trong việc điều hoà thẩm thấu của tế bào chất Có mối liên quan giữa sự tăng hàm lượng proline với sự sinh trưởng: sự tăng hàm lượng proline có liên quan chặt chẽ với sự bắt đầu giảm bớt sự sinh trưởng của thực vật [71], [72]

Sự tích luỹ proline là một phản ứng chuyển hoá thông thường ở thực vật trong điều kiện thiếu hụt nước và stress muối Đây là chủ đề được các nhà khoa học nghiên cứu hơn 20 năm qua (Delauney and Verma, Ketchum R.E.B, Rhodes D and Handa S,) [51], [71], [72]

Các nghiên cứu về sự tập trung proline tự do ở trong các tế bào và mô thực vật dưới ảnh hưởng của những điều kiện khắc nghiệt được tạo nên bởi sự thiếu hụt chất dinh dưỡng Nhưng có sự tăng lên proline ở lúa mạch khi có sự thiếu hụt nitơ, bor; ở củ cải đỏ dưới ảnh hưởng của sự thiếu hụt nitơ, photpho

và lưu huỳnh Sự tăng lượng proline cũng được nhận thấy khi có sự kìm hãm sinh trưởng của rễ thực vật bởi nồng độ cao của hoocmôn thực vật (như auxin)

Sự sinh trưởng của thực vật bị kìm hãm bởi sự khụ hạn có thể trở lại bình thường dưới ảnh hưởng của axit gibberelic và nhận thấy đồng thời có sự giảm của hàm lượng proline tự do trong các tổ chức thực vật Sự tập trung proline theo thời gian cũng xuất hiện ở những tổ chức thực vật được nuôi cấy nhân tạo

và ở những thực vật bị bệnh truyền nhiễm bởi những vi sinh vật gây bệnh Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy sự tích lũy proline có thể tăng từ 10 -

100 lần ở thực vật dưới tác động của áp suất thẩm thấu [28]

Có rất nhiều công trình đã phát hiện có mối quan hệ giữa sự tập trung proline với sự có mặt của axit abscisic: axit abscisic đã kích thích sự sinh tổng hợp axit ribonucleic, kích thích sinh tổng hợp protein trong tế bào Điều đó đã

dẫn đến sự biến đổi hàm lượng của các amino axit tự do ở trong các tổ chức thực vật, đặc biệt là hàm lượng proline tự do [18], [72]

Trong dòng tế bào thuốc lá được nuôi cấy thích nghi với nồng độ 428nM NaCl, proline chiếm trên 80% axit amin tự do [71] Người ta cũng thừa nhận rằng có sự phân bố đồng đều proline trong toàn bộ thể tích nước của nội bào, kết quả xác định axit amin tại thời điểm này vượt quá 129nM Tuy nhiên, nếu chỉ hạn chế trong nội bào thì sự tích luỹ proline có thể vượt quá nồng độ 200nM trong các tế bào này, vì thế giúp phần căn bản vào việc điều chỉnh thẩm thấu nội bào Tương tự như vậy, sự tích luỹ proline nội bào ở các tế bào

Distichlis spicata trong điều kiện stress muối (xử lý ở nồng độ 200nM NaCl)

ước tính trên 230 nM [48]

Cũng trên đối tượng cây thuốc lá, tác giả Kishor P.B.K và cộng sự [62] nghiên cứu cây thuốc lá được chuyển gen (gen liên quan đến sinh tổng hợp proline - P5CS) trong điều kiện stress nước Kết quả cho thấy hàm lượng proline gấp khoảng từ 10- 18 lần so với đối chứng Trên cây đậu tương, tác giả J.A de Ronde và cộng sự [54] tiến hành so sánh giữa dòng đậu tương chuyển gen P5CS và dòng đậu tương không được chuyển gen thì thấy dòng chuyển gen

cú khả năng chịu hạn tốt hơn

Ở Việt Nam, tác giả Đinh Thị Phòng và cộng sự [28] bằng việc xử lý lạnh, mặn và hạn của 6 giống lúa đã cho thấy có mối tương quan thuận giữa tính chống chịu của cây với hàm lượng proline Trong đó, các giống khi bị xử lý hạn thì lượng proline trung bình tăng lên 7,5 lần, xử lý mặn là 2,3 lần và xử lý lạnh chỉ tăng 1,5 lần so với đối chứng Khi nuôi cấy callus mía, tác giả Nguyễn Hoàng Lộc và cộng sự [19] cũng nhận thấy hàm lượng proline của callus được qua xử lý thêm axit abscisic nồng độ 10-5 M đã tăng lên 5,1 lần trên môi trường

có 3 - 9% mannitol, còn ở môi trường có 12% mannitol hàm lượng proline giảm mạnh Trên các đối tượng đậu xanh [11] và đậu tương [54] các nghiên

cứu cũng cho thấy có sự tích lũy proline trong cây khi chúng sống trong điều kiện stress nước hay stress muối

Như vậy, proline có ảnh hưởng lớn đến tính chịu hạn ở thực vật, sự tổng hợp proline ở thực vật hay cây trồng diễn ra khi chúng sống trong môi trường khắc nghiệt Những nghiên cứu về proline trên các đối tượng khác nhau cho thấy có sự tương quan thuận giữa gia tăng hàm lượng proline với tính chống chịu sự thiếu hụt nước hay stress muối Do đó, có thể xem proline như một chất chỉ thị về khả năng chịu hạn của thực vật, hay sự tích luỹ proline là biểu hiện của phản ứng thích nghi của thực vật với điều kiện cung cấp nước khó khăn

1.3.2 Huỳnh quang diệp lục và vai trò của huỳnh quang diệp lục

Huỳnh quang diệp lục là sự bức xạ được diệp lục phát ra với bước sóng dài hơn bước sóng hấp thụ và đồng thời với thời gian chiếu sáng

Khi phân tử diệp lục nhận năng lượng ánh sáng kích thích, nó đạt tới một trạng thái có năng lượng cao hơn gọi là trạng thái kích thích, trạng thái không bền và sự quay trở lại trạng thái cơ bản diễn ra rất nhanh bằng các cách giải phóng năng lượng hấp thụ theo những con đường sau:

- Một là nó có thể chuyển năng lượng tới một phân tử nhận năng lượng khác và cuối cùng khởi động các phản ứng quang hoá, gây ra sự truyền điện tử quang hợp

- Hai là năng lượng được giải phóng ra dưới dạng nhiệt

- Ba là năng lượng được giải phóng ra dưới dạng sóng điện từ Có nghĩa là

có thể phát lại dưới dạng một photon có năng lượng nhỏ hơn (tức là có bước sóng dài hơn) Hiện tượng này được gọi là huỳnh quang diệp lục

Các quá trình truyền năng lượng nêu trên cạnh tranh nhau, những thay đổi của hiệu suất quang hợp hoặc của sự hao phí dưới dạng nhiệt sẽ gây ra thay đổi

bổ sung của bức xạ huỳnh quang (trong cùng điều kiện sự hao phí dưới dạng

nhiệt là không đổi, chủ yếu là sự cạnh tranh giữa phản ứng quang hoá và huỳnh quang diệp lục)

Ta có thể mô tả quá trình trên bằng sơ đồ:

f d ph

k Q



f F

f d ph

k Q

về tâm phản ứng Như vậy, khi tâm phản ứng “mở” xảy ra quá trình oxi hóa hoàn toàn chất nhận điện tử đầu tiên quinon (QA), còn khi các tâm phản ứng

“đóng” xảy ra sự khử chất nhận điện tử đầu tiên quinon (QA) và khi đó hiệu suất huỳnh quang đạt giá trị cực đại Khi tâm phản ứng “đóng” thì hằng số tốc

độ mất trạng thái kích thích bằng quang hoá sẽ bằng không, còn huỳnh quang tăng lên và đạt giá trị cực đại (Fm):

(QZ) = 0 ; m

f F

f d ph

k Q



Hiệu số giữa cường độ huỳnh quang khi tâm phản ứng “đóng” và “mở” (Fvm = Fm – F0) được gọi là huỳnh quang biến đổi của diệp lục Nó tương ứng với phần năng lượng ánh sáng được các tâm phản ứng “mở” sử dụng trong phản ứng quang hoá Một cách dễ dàng có thể chỉ ra rằng tỉ lệ giữa huỳnh quang biến đổi và huỳnh quang cực đại bằng hiệu suất lượng tử của phản ứng quang hoá đầu tiên phân chia các điện tích ở các tâm phản ứng quang hợp:

Huỳnh quang diệp lục là một thông số phản ánh trạng thái sinh lý của bộ máy quang hợp trong điều kiện môi trường bất lợi [74] Phương pháp phân tích huỳnh quang diệp lục có ưu điểm là cho phép xác định nhanh tính chống chịu của thực vật dưới tác động của điều kiện bất lợi ở trạng thái invivo mà không gây tổn thương cho cây trồng trong quá trình nghiên cứu [58] Áp dụng những kĩ thuật hiện đại giúp người ta thu được những kết quả quan trọng cho

phép giải thích nguồn gốc và hiểu một cách sâu sắc về cơ chế của hiện tượng huỳnh quang Nghiên cứu về huỳnh quang diệp lục của thực vật trong điều kiện strees nước khẳng định: thiếu nước trầm trọng có ảnh hưởng tiêu cực đến hàm lượng diệp lục, làm hư hại các protein của của quang hệ II và trực tiếp làm biến đổi tham số huỳnh quang diệp lục [55] Theo Đinh Thị Phòng và cộng sự: hạn ảnh hưởng đến hệ thống quang hợp, làm cho số lượng trung tâm phản ứng ở trạng thái mở giảm, năng lượng dùng cho quang hóa giảm dẫn đến cường độ huỳnh quang ổn định tăng đồng nghĩa với khả năng chịu hạn kém khi so sánh các giống các dòng với nhau, kết quả nhận được cũng tương

tự như kết quả nghiên cứu tính chống chịu mặn ở các loại tảo, dưa chuột chịu lạnh Theo Đặng Diễm Hồng và cộng sự khẳng định: Fm giảm ở nhiệt độ cao trên 450C có liên quan đến sự phá hủy bằng nhiệt độ của một số protein của PSII [13]

Ở Việt Nam, trong khoảng 10 năm trở lại đây bắt đầu xuất hiện một số công trình nghiên cứu về huỳnh quang diệp lục trong điều kiện môi trường bất lợi ở một số loài như: tảo [13], cà chua [15], lạc [24], lúa [4], [28], [29], nhãn [30], đậu côve [38], đậu xanh [12], đậu tương [10], [23],

có đầu vát nhọn cắm vuông góc với mặt đất để lấy đất đem về phòng thí nghiệm cân lên được giá trị M1, sau đó đem sấy khô tuyệt đối đến khối lượng không đổi M2 và xác định được độ ẩm cây héo Giống nào có lượng nước còn lại trong đất ít hơn thì khả năng chịu hạn cao hơn

Thời kỳ cây đu đủ mẫn cảm mạnh với độ ẩm là thời kỳ cây non (trước ra hoa), thời kỳ ra hoa, hình thành quả - quả phát triển Nghiên cứu các chỉ tiêu sinh lý, sinh hóa vào những thời kỳ này là phù hợp

1.4 Tình hình nghiên cứu về tính chịu hạn của cây đu đủ

Do đu đủ là cây ăn quả có nhiều ưu thế phát triển nên đã được UNICEF chọn là một trong những cây ăn quả quan trọng nhất để trồng, đảm bảo lương thực trong vườn gia đình [8] Trên thế giới vấn đề nghiên cứu về cây đu đủ tập trung ở những lĩnh vực như: phát hiện, phòng trừ dịch bệnh [44], [45], [47], [50], [60], [64] Trong đó thành tựu đạt được là những nghiên cứu tìm ra trật tự gen của vi rút gây bệnh đốm vòng [60], [64], bệnh thán thư [44], bệnh bó ngọn [50], đu đủ biến đổi gen kháng bệnh đốm vòng [45], [49] Một số công trình nghiên cứu trên cây đu dủ tìm ra gen liên quan đến mầu sắc quả, quá trình chín của quả [52], [53] Những nghiên cứu trong bảo quản quả đu đủ sau thu hoạch bằng cách sử dụng chiếu xạ tia gama và tia UV [46], nghiên cứu tái tạo phôi soma

đóng của đu đủ [43] Trên thế giới đã có một số tác giả nghiên cứu về khả năng chống chịu hạn của cây đu đủ như: Hiphil S Clemente and Thomas E Marler (1996) đã nghiên cứu về ảnh hưởng của hạn hán tới quang hợp, trao đổi khí và hiệu quả sử dụng nước Kết quả là các yếu tố trên đều bị ảnh hưởng bởi điều kiện hạn hán [58]

Jalel Mahouachi, Ana Rosa Socorro and Manuel Talon (2006) đã nghiên cứu các phản ứng của cây đu đủ trong quá trình sinh trưởng, quang hợp và sự thay đổi nồng độ chất khoáng trong điều kiện gây hạn tới 34 ngày sau đó tưới nước phục hồi Việc gây hạn đã ảnh hưởng rõ ràng tới cây đu đủ như số lượng

lá, lượng nước dự trữ trong lá, cường độ quan hợp đều thấp hơn so với cây trong điều kiện bình thường Còn các chất khoáng thị ngược lại chúng có hàm lượng cao hơn so với cây trong điều kiện bình thường, sự tích tụ các ion khoáng này để tăng áp suất thẩm thấu để hút nước từ môi trường bất lợi.[61] Masri, Razak A.S và Ghazalli Mz (1990) nghiên cứu về khả năng thích ứng của cây đu đủ với độ ẩm đất [67] Nghiên cứu về sự vận chuyển nước trong cây và khả năng thẩm thấu của rễ cây đu đủ khi bị hạn [74] Nghiên cứu

về phản ứng của cây đu đủ với sự thoát hơi nước và quá trình mất nước của đất ảnh hưởng tới sản phẩm đu đủ [56]

Ở Việt Nam, cây đu đủ được xem là cây ăn quả có giá trị, có triển vọng xuất khẩu [3] Nhiều tác giả đã tập trung tìm hiểu, nghiên cứu về kỹ thuật trồng cây đu đủ [1], [21], [34], [35] Nghiên cứu về đối tượng gây bệnh và hậu quả trên cây đu đủ: bệnh đốm hình nhầu và tác nhân gây bệnh [5], bệnh

do virut đốm vòng [6], [9], tìm hiểu và nghiên cứu ứng dụng sản phẩm của cây đu đủ trong y học và đời sông [8], [17], [22] Nghiên cứu về nuôi cấy vô tính, nuôi cấy mô [26], [37] Tuy nhiên nghiên cứu về khả năng chịu hạn của cây đu đủ nói chung và cây đu đủ phù hợp với vùng sinh thái cụ thể thông qua việc xác định các chỉ tiêu sinh lí, sinh hóa vẫn đang là vấn đề mở đòi hỏi các nhà phân tích tập trung nghiên cứu

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng

* Giống Hồng Phi (786): là giống có khả năng sinh trưởng mạnh, năng suất cao, sớm cho quả, sau trồng khoảng 8-9 tháng cây bắt đầu cho quả, vị trí quả thấp (60-80cm), cây cho trên 30 quả trong mỗi mùa, Trên cây cái, quả thuôn ngắn, trên cây lưỡng tính quả khá dài Trọng lượng quả đạt 1.5-2kg, mùi thơm, vị ngọt (độ đường gần bằng 13%), thịt quả màu đỏ, thuận lợi cho việc vận chuyển đi xa, sản lượng quả đạt 73.6 tấn/ha/năm

* Giống Nông hữu số 1 (784): là giống được nhập vào nước ta trong thời gian gần đây, giống có xuất xứ từ Đài Loan, sinh trưởng khỏe, có khả năng kháng bệnh do virus, một cây có thể đậu 30-40 quả/vụ Trọng lượng bình quân khoảng 1.6kg/quả, thơm, thịt quả vàng, độ đường khoảng 12%

* Giống lai F1Sinta: là giống có khả năng chống chịu với virut gây bệnh khảm thuốc lá, có thể trồng quanh năm, sau trồng 8-9 tháng cho thu quả, trọng lượng trung bình đạt 1.5-2kg/quả, thịt quả màu vàng, mùi thơm

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Bố trí thí nghiệm

Tại khu nhà lưới thí nghiệm và Trung tâm Hỗ trợ nghiên cứu khoa học

và chuyển giao công nghệ thuộc trường ĐHSP Hà Nội 2, chúng tôi tiến hành thí nghiệm như sau:

Thí nghiệm 1: Gieo hạt trong phòng thí nghiệm

Tiến hành theo phương pháp của Volcava [39]

+ Chọn hạt giống: đều, có tỉ lệ nảy mầm cao

+ Xử lý hạt giống: ngâm hạt trong dung dịch KMnO4 1% trong 10 phút; Rửa lại bằng nước sôi để nguội

+ Chuẩn bị dụng cụ: khay được tiệt trùng bằng cồn, giấy thấm được sấy trong 1 giờ ở 1300C

+ Chuẩn bị hoá chất: pha dung dịch đường tương ứng 0,3%, 0,4%, 0,5%, 0,6%, 0,7%, 0,8%, 0,9%, 1% Đun sôi để nguội, bổ sung 1 viên nistatin để ngừa nhiễm nấm

- Đưa các khay đă gieo hạt vào buồng khí hậu giữ ở nhiệt độ 320C, bổ sung nước cất vào lô đối chứng, dung dịch đường tương ứng vào các lô thí nghiệm

Thí nghiệm 2: Trồng cây tại nhà lưới Trường ĐHSP Hà Nội II

Hạt đu đủ được ngâm, ủ trong buồng khí hậu đảm bảo nhiệt độ khoảng

320C, trong 4 - 5 ngày, khi hạt nứt nanh đem gieo vào các chậu thí nghiệm có kích thước (cao x rộng) = (70 x 45 cm) Mỗi chậu gieo 3 hạt, hạt nảy mầm (10

- 12 ngày) và khi cây nhô cao (45 ngày sau gieo) chỉ để lại 1 cây

Chọn đất đưa vào chậu là đất tơi xốp, thoáng khí, có được bổ sung lân với lượng 200g trên 1 chậu Chậu được đặt trong nhà lưới (có mái che bằng nilon)

Chậu được chia làm hai lô: lô thí nghiệm và lô đối chứng, mỗi lô nhắc lại

3 lần Lô thí nghiệm được gây hạn nhân tạo bằng cách không tưới nước và cách li với nước mưa cho đến khi lá dưới cùng của cây có biểu hiện héo (tiến hành giai đoạn cây con, 3 tháng tuổi) Lô đối chứng được tưới nước bình thường, các điều kiện khác là tương đương, sau khi gieo hạt 45 ngày tưới bổ sung 4g Ure kết hợp 5g DAP/cây, sau đó 30 ngày bón lượng 10g Urê và 30g DAP cho 1 cây (xới nhẹ, bón nông cách gốc khoảng 20cm)

2.2.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu

* Xác định khả năng nảy mầm của hạt trong dung dịch đường theo Volcova [39]

Khi tiến hành thí nghiệm gieo hạt( thí nghiệm 1) trong phòng thí nghiệm,

tỉ lệ nảy mầm xác định theo công thức: P a 100%

b

 

Trong đó: a - số hạt nảy mầm ở lô thí nghiệm

b - số hạt nảy mầm ở lô đối chứng

* Xác định khối lượng tươi, khô của mầm bằng cân điện Satorius

- Cân khối lượng tươi của mầm ở giai đoạn sau khi ủ hạt 12 ngày

- Cân khối lượng khô của mầm: rửa mầm bằng nước cất sau đó sấy ở nhiệt độ 1050C trong 3 giờ đến khối lượng không đổi

* Xác định độ ẩm cây héo: gây héo ở trạng thái cây không có khả năng phục hồi sau 32 ngày gây hạn, sử dụng ống đong để lấy đất đem về phòng thí nghiệm, sấy đến khi khối lượng không đổi, độ ẩm cây héo tính theo công thức:

1 2 2

Trong đó: M1 Là khối lượng đất ở thời điểm héo vĩnh cửu

M2 Là khối lượng đất sau khi sấy khô tuyệt đối

* Xác định hàm lượng prolin ở hạt: theo phương pháp của Bates và cộng

sự 1973 [41]

Cân 0.5 gam/mẫu nghiễn kỹ, thêm 10ml dung dịch axit sulfosalicylic 3%, ly tâm 7000 vòng/phút trong thời gian 20 phút, lọc lấy dịch lọc Lấy 2ml dịch chiết cho vào bình, thêm 2ml axit axetic và 2ml dung dịch ninhydrin, ủ trong nước nóng 1000C trong thời gian 1 giờ, sau đó ủ trong nước đá 5 phút

Bổ sung vào bình phản ứng 4ml toluen, lắc đều Lấy phần dịch màu hồng ở trên đem đo mật độ quang học ở bước sóng  = 520nm trên máy UV - Visible Spectrophotometer, UV - 2450 do hãng SHIMADZU - Mỹ sản xuất Hàm lượng proline được tính theo phương trình đường chuẩn: Y= 1.4083 X +

0.014

Từ công thức trên, để tính ra mg proline/g mẫu tươi như sau:

A = (Y.V)/(P.1000) trong đó A là mg proline/g mẫu tươi, Y là hàm lượng proline (mg/l),V là thể tích dịch chiết proline (ml), P là khối lượng tươi mẫu (g)

* Xác định huỳnh quang diệp lục

Huỳnh quang diệp lục đo trên máy Chlorophyll fluorometer OS-30 do hãng ADC cung cấp Thời gian ủ tối là 10 phút để các trung tâm phản ứng ở trạng thái “mở” hoàn toàn hay toàn bộ chất nhận điện tử đầu tiên trong chuỗi vận chuyển điện tử quang hợp - Quinon A (QA) ở trạng thái oxy hoá Máy đo xác định các chỉ tiêu

- F0: huỳnh quang ổn định, F0 phản ánh sự mất năng lượng kích thích bức xạ trong thời gian vận chuyển chúng về trung tâm phản ứng PSII ở trạng thái “mở”

- Fm: huỳnh quang cực đại, Fm đo được khi các trung tâm phản ứng PSII

ở trạng thái “đóng”

- Fvm: huỳnh quang biến đổi, Fvm phản ánh hiệu quả sử dụng năng lượng ánh sáng trong phản ứng quang hoá, Fvm được xác định

* Xác định khả năng giữ nước: Xác định theo phương pháp của

Kozushco (Kozushco, 1984) [27] Tiến hành lấy lá lúc 6h sáng, các lá ở mỗi giống được lấy ở cùng một tầng thứ 3, mỗi công thức lặp lại 3 lần, sau khi lá được cắt khỏi cây được đưa vào túi nilon để hạn chế mất nước, đưa lá về phòng thí nghiệm, cân được khối lượng B- đó là khối lượng tươi ban đầu, để cho lá thoát hơi nước trong điều kiện phòng thí nghiệm trong thời gian 3 giờ, đem các lá đó, cân lại lần thứ 2 được khối lượng là b - khối lượng tươi sau khi gây héo Đưa các lá đã cân lần 2 vào tủ sấy ở nhiệt độ 1050C cho đến khi khối lượng không đổi, cân các lá đã sấy khô được khối lượng V Tính khả năng giữ nước của lá theo công thức

2.2.3 Phương pháp xử lý số liệu thống kê

Các kết quả nghiên cứu được xử lý theo phương pháp thống kê toán học qua các thông số: giá trị trung bình số học (X ), độ lệch chuẩn ( ), sai số trung

bình số học (m), hệ số biến động (CV), độ chính xác của thí nghiệm (m%), tiêu chuẩn độ tin của hiệu (t d ) Tiêu chuẩn của độ tin của hiệu so sánh hai trung bình

mẫu được so trong bảng phân phối Student với số bậc tự do (n1+ n2- 2) với mức ý nghĩa α = 0,05 [25]



CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 khả năng nảy mầm của hạt

Nảy mầm của hạt là một quá trình sinh lý quan trọng trong chu kỳ sinh trưởng và phát triển của thực vật nói chung và cây đu đủ nói riêng Đây là quá trình nhằm đảm bảo duy trì sự sống, tạo cơ sở ban đầu cho một cơ thể mới Ở giai đoạn này nước là một nhân tố quan trọng quyết định đến khả năng nảy mầm của hạt (tốc độ nảy mầm, độ dài mầm, tỉ lệ hạt nảy mầm ) Khả năng nảy mầm của hạt trong điều kiện áp suất thẩm thấu của môi trường cao là một thông số phản ánh kết quả của các hoạt động sinh lý, sinh hoá quan trọng của hạt để phản ứng với điều kiện bất lợi của môi trường và cũng phán ánh khả năng chịu hạn của cây

Kết quả về khả năng nảy mầm của hạt ở ba giống đu đủ khi áp suất thẩm thấu (nồng độ đường) tăng dần thể hiện trong Bảng 3.1 và hình 3.1

Bảng 3.1 Khả năng nảy mầm của hạt (%)

Mẫu Giống

784

% so với ĐC

% so với

ĐC

Mẫu 0.3 73.21 77.97% 75.00 79.11% 79.75 83.68% Mẫu 0.4 66.55 70.87% 69.20 73.00% 71.50 75.03% Mẫu 0.5 59.50 63.37% 62.75 66.19% 64.85 68.05% Mẫu 0.6 54.60 58.15% 58.00 61.18% 59.75 62.70% Mẫu 0.7 30.45 32.43% 32.20 33.97% 33.75 35.41% Mẫu 0.8 28.75 30.62% 30.07 31.72% 31.25 32.79% Mẫu 0.9 20.25 21.57% 22.85 24.10% 23.50 24.66% Mẫu 1.0 17.15 18.26% 18.35 19.36% 19.00 19.94%

Ghi chú: mẫu (0.3 – 0.4 – 0.5 – 0.6 – 0.7 – 0.8 – 0.9 – 1.0) là mẫu thí

nghiệm gieo hạt trong dung dịch đường có nồng độ lần lượt tương ứng là 0.3% - 0.4% - 0.5% - 0.6% - 0.7% - 0.8% - 0.9% - 1%

Mẫu 0,5

Mẫu 0,6

Mẫu 0,7

Mẫu 0,8

Mẫu 0,9

Mẫu 1,0

784 786 F1sinta

Hình 3.1 Khả năng nảy mầm của hạt(%)

Kết quả cho thấy:

- Trong điều kiện thường (đối chứng) tỉ lệ nảy mầm của giống F1Sinta đạt kết quả cao nhất, tiếp đến là giống Hồng phi (786) và thấp nhất ở giống Nông hữu số 1 (784) tỉ lệ nảy mầm có sự chênh lệch trong điều kiện thường là không đáng kể Tuy nhiên trong điều kiện thí nghiệm tỉ tệ này lại khá chênh lệch Ở cùng một nồng độ đường thí nghiệm thì luôn là giống F1Sinta có tỉ lệ nảy mầm cao nhất và thấp nhất là giống 784 Trong mỗi giống tỉ lệ nảy mầm của hạt tỉ lệ nghịch với nồng độ đường trong dung dịch Quan hệ này thể hiện

rõ nhất từ nồng độ 0.7% Từ Bảng 3.1 và hình 3.1 ta cũng nhận thấy tỉ lệ nảy mầm của hạt của ba giống đu đủ trong điều kiện áp suất thẩm thấu cao (cụ thể trong điều kiện nồng độ đường 1%) thấp hơn rất nhiều so với một số cây

trồng lấy hạt khác như đậu tương [14], [16] lạc [33] Trong giống có tỉ lệ nảy mầm thấp nhất ở giống 784 là 17.15%, cao nhất ở giống F1 Sinta là 19% Như vậy so với đối chứng giống có tỉ lệ nảy mầm cao nhất là giống F1 Sinta (19.9%), tiếp đến là giống 786 (19.3%) và thấp nhất là giống 784 (18.3%) Điều đó chứng tỏ nước có ảnh hưởng mạnh mẽ tới quá trình nảy mầm của hạt đu đủ, trong môi trường áp suất thẩm thấu cao, khả năng hút nước của hạt khó khăn hơn trong điều kiện thường Hiện tượng này gọi là hạn sinh lớ

Vì vậy khả năng nảy mầm của hạt khó khăn hơn Thêm vào đó do đặc điểm hạt đu đủ khó nảy mầm, dễ nhiễm vi sinh vật, có vỏ cứng bao bọc, có dầu càng làm giảm tỉ lệ nảy mầm của hạt

Trong điều kiện đó, giống nào có tỉ lệ nảy mầm cao hơn chứng tỏ nó có khả năng chịu hạn tốt hơn và ngược lại Như vậy nếu xét theo tỉ lệ nảy mầm của hạt theo trình tự chịu hạn của giống đu đủ được xếp theo thứ tự chịu hạn

từ thấp đến cao là: 784 – 786 – F1Sinta

3.2 Khối lượng tươi, khô của mầm

3.2.1 Khối lượng tươi của mầm

Sự tăng trưởng của mầm đu đủ là kết quả quá trình trao đổi chất của hạt khi hạt nảy mầm, phụ thuộc nhiều vào lượng nước mà tế bào hút được từ môi trường Tiến hành cân khối lượng tươi của mầm và lấy số liệu sau 12 ngày

Bảng 3.2 Khối lượng tươi của mầm (mg/mầm)

Mẫu 0,5

Mẫu 0,6

Mẫu 0,7

Mẫu 0,8

Mẫu 0,9

Mẫu 1,0

784 786 F1sinta

Hình 3.2 Khối lượng tươi của mầm (mg/mầm)

Kết quả thí nghiệm được trình bày ở bảng 3.2 và hình 3.2 cho thấy:

- Ở khay đối chứng có sự chênh lệch về khối lượng tươi của mầm giữa các giống 784, 786 và F1Sinta Giống F1Sinta có khối lượng tươi lớn nhất, khối lượng tươi của 784 và 786 thấp hơn và chênh lệch không đáng kể

- Ở các khay thí nghiệm, càng ở nồng độ đường cao thì khối lượng tươi của mầm ở mỗi giống thí nghiệm càng giảm (sự giảm sút khối lượng này không đều khi nồng độ tăng đều) Nghiên cứu nhận thấy từ nồng độ đường 0.3% và 0.8% tốc độ giảm khối lượng tươi của mầm mạnh mẽ hơn cả So với đối chứng thì ở nồng độ dung dịch đường 0.3% khối lượng tươi của mầm giảm nhiều nhất ở giống 784 là 24.2% tiếp đến là giống 786 là 21.9% và giảm

ít nhất là giống F1Sinta là 11.3% Ở nồng độ dung dịch đường 0.8% sự giảm sút khối lượng là 36.6% thấp nhất ở F1 tiếp đến mức độ giảm sút chênh lệch không đáng kể giữa hai giống 784 là 39.3% và 786 là 39.9%