Nghiên cứu khả năng quang hợp, năng suất và mức độ chín tập trung của một số giống đậu xanh (Vigna radiata L. Wilczek)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 CHU QUANG TRƯỜNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG QUANG HỢP, NĂNG SUẤT VÀ MỨC ĐỘ CHÍN TẬP TRUNG CỦA MỘT SỐ GIỐNG ĐẬU XANH Vigna radiata L... Ngoài ra, nghiên cứu củ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

CHU QUANG TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG QUANG HỢP, NĂNG SUẤT VÀ MỨC ĐỘ CHÍN TẬP TRUNG

CỦA MỘT SỐ GIỐNG ĐẬU XANH

(Vigna radiata L Wilczek)

Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm

Mã số: 60 42 01 14

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS ĐIÊU THỊ MAI HOA

HÀ NỘI, 2014

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Điêu Thị Mai Hoa, Đại học

Sư Phạm Hà Nội đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong quá trình tiến hành khóa luận này

Tôi xin trân trọng cảm ơn Ths Nguyễn Ngọc Quất, Phòng Chuyển

giao công nghệ, Trung tâm Nghiên cứu phát triển Đậu đỗ, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam đã cung cấp cho tôi một số giống đậu xanh và các tài liệu liên quan

Tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ Trung tâm chuyển giao công nghệ trường Đại học Sư Phạm Hà Nội 2 đã hỗ trợ thiết bị máy móc và giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô Phòng thí nghiệm Sinh lý thực vật, khoa Sinh – Kỹ thuật Nông nghiệp trường Đại học Sư Phạm Hà Nội 2 đã cung cấp, hỗ trợ các phương tiện và kỹ thuật trong phòng thí nghiệm cho tôi

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới những người thân trong gia đình, bạn bè đã luôn động viên khích lệ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa luận này

Tác giả

Chu Quang Trường

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu này là của riêng tôi, các số liệu, kết quả được trình bày trong luận văn là trung thực, không trùng lặp với tác giả khác Mọi sự giúp đỡ trong quá trình thực hiện luận văn đã được cảm

ơn, các thông tin sử dụng để trích dẫn đã được chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Chu Quang Trường

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài……… 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 3

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

5 Đóng góp mới của đề tài 3

6 Phương pháp nghiên cứu 4

NỘI DUNG Chương 1 Tổng quan tài liệu 5

1.1 Giới thiệu chung về cây đậu xanh 5

1.1.1 Nguồn gốc, lịch sử và sơ lược về hình thái cây đậu xanh 5

1.1.2 Đặc điểm sinh trưởng, phát triển của cây đậu xanh 5

1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chín ở thực vật 9

1.1.4 Nhu cầu về nước, nhiệt độ, ánh sáng của đậu xanh 11

1.2 Quang hợp và năng suất của đậu xanh 11

1.3 Một số vấn đề nghiên cứu về đậu xanh trên thế giới và ở Việt Nam 14

Chương 2 Phương pháp nghiên cứu 19

2.1 Vật liệu thực vật 19

2.2 Hóa chất và thiết bị 20

2.3 Phương pháp nghiên cứu 20

2.3.1 Bố trí thí nghiệm 20

2.3.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu 21

2.3.2.1 Xác định các chỉ tiêu về quang hợp 21

2.3.2.2 Các chỉ tiêu liên quan đến chín tập trung 24

2.3.2.3 Xác định các chỉ tiêu về năng suất 25

2.3.2.4 Xác định hàm lượng nitơ protein trong hạt 25

2.4 Phương pháp xử lí số liệu thực nghiệm 28

Chương 3 Kết quả nghiên cứu và thảo luận 29

3.1 Các chỉ tiêu về quang hợp 29

3.1.1 Diện tích lá 29

3.1.2 Hàm lượng diệp lục 34

3.1.2.1 Hàm lượng diệp lục a 34

3.1.2.2 Hàm lượng diệp lục b 37

3.1.2.3 Hàm lượng diệp lục tổng số 40

3.1.3 Cường độ quang hợp 43

3.1.4 Hiệu suất quang hợp thuần 46

3.2 Các chỉ tiêu liên quan đến chín tập trung 50

3.2.1 Thời gian sinh trưởng, ra hoa, chín quả 50

3.2.2 Số lượng quả mỗi lần thu hái 52

3.3 Năng suất và chất lượng hạt 53

3.3.1 Một số chỉ tiêu cấu thành năng suất 53

3.3.2 Hàm lượng nitơ protein trong hạt 54

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận……… 55

Kiến nghị 56

DANH MỤC BẢNG, HÌNH

Bảng 1 Danh sách các giống đậu xanh nghiên cứu 19

Bảng 2 Diện tích lá của các giống đậu xanh ở các thời kì sinh trưởng 30

Bảng 3 Hàm lượng diệp lục a trong lá đậu xanh qua các thời kì sinh trưởng 34

Bảng 4 Hàm lượng diệp lục b trong lá đậu xanh qua các thời kì sinh trưởng 38

Bảng 5 Hàm lượng diệp lục tổng số trong lá đậu xanh qua các thời kì sinh trưởng 41

Bảng 6 Cường độ quang hợp của cây đậu xanh ở các thời kì sinh trưởng 44

Bảng 7 Hiệu suất quang hợp thuần của cây đậu xanh ở các thời kì sinh trưởng 47 Bảng 8 Thời gian ra hoa, chín quả và thời gian sinh trưởng của các giống đậu xanh 50

Bảng 9 Tỷ lệ quả chín mỗi lần thu hái của các giống đậu xanh 51

Bảng 10 Một số chỉ tiêu cấu thành năng suất 52

Bảng 11 Hàm lượng nitơ protein trong 100g bột 54

Hình 1 Sơ đồ bó trí thí nghiệm trồng cây ngoài đồng ruộng 21

Hình 2 Diện tích lá của các giống đậu xanh ở các thời kì sinh trưởng 31

Hình 3 Tương quan giữa diện tích lá và năng suất của các giống đậu xanh 32 Hình 4 Hàm lượng diệp lục a trong lá đậu xanh qua các thời kì sinh trưởng 35

Hinh 5 Hàm lượng diệp lục b trong lá đậu xanh qua các thời kì sinh trưởng 39

Hình 6 Hàm lượng diệp lục tổng số trong lá đậu xanh qua các thời kì sinh trưởng 42

Hình 7 Cường độ quang hợp của cây đậu xanh ở các thời kì sinh trưởng 44

Hình 8 Hiệu suất quang hợp thuần của cây đậu xanh ở các thời kì sinh trưởng 48

Hình 9 Tương quan giữa hiệu suất quang hợp thuần với số lượng quả 49

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Đậu xanh (Vigna radiata), thuộc họ đậu (Fabaceae) chi Vigna, chi phụ

Ceratotropis Có nguồn gốc từ Ấn Độ và Trung Á được phân bố chủ yếu ở

các vùng nhiệt đới và Á nhiệt đới Nhờ giao lưu kinh tế khoa học kĩ thuật giữa các nước trong khu vực cũng như trên thế giới, đậu xanh có ở nhiều nước Châu Phi, Tây Ấn Độ, Bắc Mỹ và nhiều hòn đảo của Châu Úc [11], [23] Ở các nước Đông Nam Á đậu xanh là cây trồng quan trọng, hạt đậu xanh có giá trị dinh dưỡng cao, do vậy diện tích sản xuất đậu xanh tăng lên trong những năm gần đây Ở nước ta đậu xanh được trồng từ rất sớm ở vùng đồng bằng trung du và miền núi từ Bắc vào Nam Với ưu điểm và kĩ thuật canh tác đơn giản, đầu tư ít, thu hồi vốn nhanh, nên đậu xanh là cây trồng được chú trọng trong hệ thống cây trồng ở Việt Nam [23]

Đậu xanh có giá trị dinh dưỡng và giá trị kinh tế cao Trung bình 100g bột đậu xanh chứa: 24,5g protein; 59,9g hidrat cacbon; 1,2g lipit; 75mg Ca; 405mg P; 8,5mg Fe; 49mg caroten; 0,72mg B1; 0,15mg B2; 348 kcal [11] Protein của đậu xanh chứa các axit amin không thay thế và lượng các axit amin này phù hợp với hàm lượng của chúng trong các sản phẩm có nguồn gốc

từ động vật [16] Ngày nay có nhiều sản phẩm bổ dưỡng được chế biến từ đậu xanh: bánh đậu xanh, sữa đậu xanh, xôi, chè đặc biệt là bánh chưng món ăn truyền thống mang đậm bản sắc văn hóa người Việt

Ngoài ra, nhờ khả năng cộng sinh với vi khuẩn cố định đạm Rhizobium

nên việc trồng đậu xanh còn góp phần quan trọng trong việc cải tạo bồi dưỡng, chống xói mòn đất; thân, lá được dùng làm phân xanh Đặc biệt đậu xanh còn thích hợp việc trồng xen, trồng gối, luân canh với nhiều loại cây trồng khác nhau góp phần tăng cao hệ số sử dụng đất và hiệu quả kinh tế trên đơn vị diện tích đất [23]

Không chỉ là cây thực phẩm, cây cải tạo đất, mà đậu xanh còn có ý nghĩa lớn trong y học, hạt đậu xanh được dùng trong đông y như một bài thuốc nam: vỏ hạt đậu xanh có tác dụng làm mắt khỏi mờ, hạt có vị ngọt, tính hàn, có tác dụng tiêu nhiệt, giải độc Đặc biệt là khi được kết hợp với bí đỏ có tác dụng thanh nhiệt cơ thể, tăng cường trí nhớ [10], [18]

Tuy nhiên so với các loài cây ăn hạt cùng họ khác: đậu tương, lạc thì cây đậu xanh còn ít được chú trọng mở rộng diện tích Nguyên nhân chính là do: năng suất thấp, thu hái phức tạp do đậu xanh chín rải rác vào nhiều đợt, thu hái không kịp thời gặp nắng to có thể bị nổ vỏ, rụng, chuột, côn trùng phá hoại Để khắc phục những khó khăn này, hiện nay trên thế giới đã có nhiều phương pháp lai tạo, nhập nội nguồn gen gây đột biến, chuyển gen kháng bệnh, nhằm nâng cao năng suất, phẩm chất tốt và tạo nhiều giống chín tập trung Nhiều giống mới được nhập nội từ trung tâm Nghiên cứu và phát triển rau châu Á (Asian Vegetable Research and Development Center - AVRDC), điển hình là các giống chín tập trung, năng suất cao, một số giống khác được trung tâm Nghiên cứu thực nghiệm đậu đỗ viện Khoa học kĩ thuật nông nghiệp Việt Nam chọn tạo đã và đang dần thay thế các giống địa phương

Năng suất của đậu xanh phụ thuộc nhiều vào các quá trình sinh lý của cây, đặc biệt là quang hợp tạo nên 90 – 95% tổng khối lượng khô của cây trồng [15] Quang hợp quyết định phần lớn năng suất cây trồng và hiệu quả của ngành trồng trọt Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu đánh giá, so sánh khả năng quang hợp của các giống đậu xanh chín tập trung và chín không tập trung, tuy nhiên việc tìm hiểu, nghiên cứu khả năng quang hợp của các giống chín tập trung, năng suất cao còn chưa nhiều Xuất phát từ thực tiễn nêu trên

chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu khả năng quang hợp, năng suất và

mức độ chín tập trung của một số giống đậu xanh (Vigna radiata L

Wilczek)”

2 Mục tiêu nghiên cứu

- So sánh được khả năng quang hợp của các giống đậu xanh ở các thời

kỳ sinh trưởng khác nhau

- Đánh giá được mức độ chín tập trung, sự tương quan giữa một số chỉ tiêu nghiên cứu của các giống đậu xanh, năng suất của đậu xanh

- Đề xuất, trồng thử nghiệm giống chín tập trung, năng suất cao, quang hợp tốt ở diện tích rộng, nhiều thời vụ

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Thu thập một số giống đậu xanh, các tài liệu liên quan

- Gieo trồng và chăm sóc

- Thực hiện các thí nghiệm trong phòng và ngoài đồng ruộng: Đo các chỉ tiêu về quang hợp, các chỉ tiêu liên quan đến sự chín, các chỉ tiêu về năng suất và phẩm chất hạt đậu xanh

4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

- Gồm 5 giống đậu xanh do viện nghiên cứu Ngô và Trung tâm nghiên cứu và Phát triển đậu đỗ - viện Khoa học nông nghiệp Việt Nam cung cấp

+ Giống ĐX11: được chọn ra từ tập đoàn giống nhập nội của Thái Lan + Giống ĐXVN5: được tạo ra từ tổ hợp lai giữa ĐX4 x ĐX113

+ Giống ĐXVN6: được tạo ra từ tổ hợp lai Vĩnh Bảo 04 x 047

+ Giống ĐX14: có nguồn gốc từ Hàn Quốc được chọn lọc từ năm 2004 + Giống Đậu Tằm: là giống địa phương

- Phạm vi nghiên cứu: Đề tài thực hiện vào năm 2014, tại Trung tâm chuyển giao công nghệ, Phòng thí nghiệm Sinh lí thực vật khoa Sinh –

Kỹ thuật - Nông nghiệp trường Đại học Sư Phạm Hà Nội 2 Phần thí nghiệm ngoài đồng ruộng được trồng tại khu đất vườn nhà lưới trường Đại học Sư Phạm Hà Nội 2

5 Đóng góp mới của đề tài

- Các giống được lựa chọn trong nghiên cứu chưa được so sánh, đánh giá mức độ chín tập trung và sinh lý quang hợp

- Đề tài góp phần vào việc chọn giống đậu xanh quang hợp tốt, năng suất cao, chín tập trung, gieo trồng ở diện tích rộng hơn

6 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu ngoài đồng ruộng

- Phương pháp trong phòng thí nghệm

- Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm

NỘI DUNG

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Giới thiệu chung về cây đậu xanh

1.1.1 Nguồn gốc, lịch sử và sơ lược về hình thái cây đậu xanh

Cây đậu xanh có tên khoa học là Vigna radiata L Wilczek, chi Vigna, chi phụ Ceratotropis, họ Cánh bướm (Papillioncaceae), bộ Đậu

(Leguminosales) Cây đậu xanh có nguồn gốc từ Ấn Độ, Kazakhstan, Uzbekistan… được phân bố chủ yếu ở các vùng khí hậu nhiệt đới và á nhiệt đới Đậu xanh đã được trồng ở khắp các vùng tiểu lục của Ấn Độ và các vùng phụ cận đã hàng ngàn năm nay, sau đó được lan truyền đến các vùng phụ cận của châu Á, Bắc Phi Hiện nay đậu xanh được trồng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới đặc biệt là các nước châu Á: Thái lan, Philippin, Việt Nam,

Trung Quốc… [18], [11]

1.1.2 Đặc điểm sinh trưởng, phát triển của cây đậu xanh

Cây đậu xanh có thời gian sinh trưởng thông thường từ 60 – 90 ngày hoặc có thể dài hơn, tùy theo từng giống và thời vụ gieo trồng Quá trình sinh trưởng, phát triển của cây đậu xanh được chia thành 2 giai đoạn chính: giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng và giai đoạn sinh trưởng thực

1.1.2.1 Đặc điểm sinh trưởng sinh dưỡng

Hạt đậu xanh sau khi gieo sẽ hút nước khoảng 50 – 60% so với khối lượng của hạt và nảy mầm Để hạt nảy mầm tốt nhất độ ẩm đất cần khoảng 80% [32] Sau khi gieo hạt được khoảng 3 – 5 ngày hạt sẽ nảy mầm, lá mầm được đẩy lên khỏi mặt đất Tùy độ ẩm, độ sâu lấp đất mà thời kì nảy mầm có thể kéo dài với thời gian khác nhau [11]

Sau thời kì nảy mầm là sự sinh trưởng mạnh của cơ quan sinh dưỡng

rễ, thân và lá Khoảng thời gian từ khi cây mọc đến khi bắt đầu ra hoa khoảng

35 – 45 ngày trong vụ xuân, vụ hè thời gian khoảng 30 – 35 ngày

Rễ của cây đậu xanh gồm có một rễ cọc đâm thẳng xuống đất sâu khoảng 30 – 35cm và nhiều rễ con [23] Bộ rễ của đậu xanh có nhiều nốt sần, các nốt sần này hình thành từ khi cây được 2 – 3 lá thật, trung bình mỗi cây thường có 20 – 40 nốt sần Nốt sần là nơi sinh sống của hàng triệu vi khuẩn

Rhizobium, chúng cung cấp nitơ cho cây thông qua quá trình cố định nitơ từ

không khí, đồng thời đậu xanh cung cấp trở lại cho vi khuẩn một lượng lớn hidratcacbon Trung bình 1 ha diện tích trồng đậu xanh có thể cung cấp cho đất khoảng 58 – 107 kg nitơ [23]

Thân đậu xanh có chiều cao trung bình khoảng 50 – 80 cm, chiều cao của cây phụ thuộc vào giống, thời vụ gieo trồng, đất đai và chế độ chăm sóc Cây đậu xanh ít phân cành, chia đốt, các đốt gần mặt đất phát sinh cành cấp 1, các đốt phía trên là vị trí hình các chùm hoa và quả

Lá đậu xanh thuộc loại lá kép có 3 lá chét, xuất hiện sau khi đậu xanh nảy mầm được 7 – 8 ngày, lá mọc so le trên thân chính, trung bình mỗi cây có khoảng 5 – 8 lá Diện tích phiến lá tăng dần từ lá đầu tiên đến các lá nằm trong vùng giữa thân, sau đó giảm dần ở các lá phía trên Số lá, kích thước của lá, hình dạng của lá tùy thuộc vào giống, thời vụ và độ màu mỡ của đất [11] Chỉ số diện tích lá (m2 lá/m2 đất) có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất quang hợp và năng suất thu hoạch

Khi cây bắt đầu ra hoa, đậu xanh vẫn tiếp tục tăng trưởng chiều cao cây, đường kính thân, số lá và diện tích lá cho đến khi thu hoạch lần hai

1.1.2.2 Đặc điểm sinh trưởng sinh thực

Đặc trưng của quá trình này là sự ra hoa kết quả và chín quả Trên cùng một cây đậu xanh, vào giai đoạn sinh sản có thể quan sát thấy cả hoa nở, quả

non, quả già, quả chín Đặc điểm ra hoa không tập trung, chín không đồng đều gây khó khăn đáng kể cho người trồng đậu ở khâu thu hoạch

Đậu xanh có hoa lưỡng tính, tự thụ phấn, mọc thành từng chùm xếp xen

kẽ nhau ở trên cuống Các chùm hoa chỉ phát sinh ra từ các mắt thứ 3 trên thân, nhiều nhất ở mắt thứ tư, mỗi chùm hoa dài từ 2 – 10 cm, có từ 10 – 125 hoa Ở cành các mắt đều có khả năng ra hoa Sau khi cây mọc 18 – 20 ngày thì mầm hoa hình thành, sau 35 – 40 ngày thì hoa nở Khi mới hình thành hoa

có dạng cong cánh bướm màu xanh hay tím nhạt, khi nở chuyển thành màu vàng Mỗi hoa có 5 đài, 10 nhị và 1 nhụy [11]

Hoa đậu xanh nở rải rác, hoa ở thân trên nở trước, hoa ở cành nở sau Trên cùng một cành các chùm hoa cũng nở chênh lệch nhau 10 - 15 ngày Trong một chùm hoa, từ hoa đầu tiên đến khi hoa cuối nở chênh lệch tới 10 –

15 ngày Đậu xanh có tỉ lệ tạp giao tự nhiên chỉ 4 – 5% Hoa nở ra 24 giờ là tàn và rụng, sau đó quả hình thành và phát triển [11]

Thời gian từ khi gieo đến khi bắt đầu ra hoa của đậu xanh là khác nhau giữa các giống và các thời vụ, có giống ra hoa rất sớm (30 – 35 ngày), song cũng có giống sau khi gieo 45 ngày mới ra hoa [23] Đậu xanh ra hoa nhiều đợt với thời gian ra hoa tổng cộng trên dưới 1 tháng, số hoa/cây ở các vụ khác nhau rất biến động, điều này có liên quan đến các đặc điểm khí hậu như tổng lượng mưa, điều kiện chiếu sáng và nhiệt độ [23]

Sau khi thụ phấn, cánh hoa rụng, sự thay đổi hoocmon làm cho bầu nhụy sinh trưởng mạnh Sự phân chia và tăng kích thước tế bào làm bầu nhụy lớn lên rất nhanh, vách của nó dày lên hình thành quả Quả đậu còn non màu xanh, tiếp tục sinh trưởng đến khi chín Khi quả già, sự phân hủy diệp lục cùng với mất nước làm quả chuyển sang màu quả chín như nâu, đen hoặc vàng và có thể tách vỏ Quả đậu xanh thuộc loại quả giáp, hình trụ, dài 8 – 10

cm, có dạng tròn hơi dẹp, có 2 gân nổi rõ dọc theo 2 bên quả Quả lớn trong

vòng 7 ngày và nhanh nhất là trong vòng 4 ngày đầu sau khi hình thành Vỏ quả khi chín có thể tách đôi phát tán hạt nếu gặp nhiệt độ cao Thông thường mỗi cây có khoảng 8 – 45 quả Số quả trên cây tùy thuộc vào mùa vụ, giống

và điều kiên chăm sóc [11]

Quả đậu xanh chín rải rác, thời gian chín của quả phụ thuộc vào nhiều yếu tố: giống, điều kiện chăm sóc, thời tiết khí hậu Các quả của những đợt ra hoa đầu thường chín đậm hơn các quả ra lứa sau đó, nhưng quả to hơn và hạt mẩy hơn Các quả sinh ra từ trên thân nhiều quả và quả to, dài hơn quả của các chùm hoa ở cành Mỗi quả đậu xanh có khoảng 8 – 15 hạt [11]

Hạt không nội nhũ, phôi cong, hai lá mầm dày, lớn và chứa nhiều chất dinh dưỡng Hạt gồm vỏ hạt, rốn hạt, 2 lá mầm và 1 mầm non Mầm non là nơi thu nhỏ của mầm rễ, 2 lá đơn, thân chính và lá kép đầu tiên Hạt đậu xanh

có hình tròn đều, trụ, thuôn vỏ hạt màu xanh nhạt, nâu, đen, vàng, có loại vỏ hạt bóng, có loại hơi mốc, tuy nhiên màu hạt không liên quan đến chất lượng hạt Hình dạng hạt kết hợp với màu sắc và độ lớn của hạt là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng của hạt Kích thước hạt đậu xanh được đánh giá thông qua khối lượng 1000 hạt, các giống hiện nay có khối lượng 1000 hạt khoảng 35 – 80g Khối lượng hạt phụ thuộc chủ yếu vào đặc điểm giống, một phần vào thời vụ và chế độ chăm sóc [11]

Thu hoạch đậu xanh được tiến hành khi vỏ quả chuyển sang màu chín (màu nâu, vàng, xám đen hoặc đen) Do đặc điểm ra hoa, kết quả, chín không đồng đều, tách vỏ quả nếu gặp nhiệt độ cao, nên gặp nhiều khó khăn trong thu hái Thông thường người trồng đậu hái quả bằng tay với 3 – 4 lần thu hái hoặc nhiều hơn, các giống mới chọn tạo chín tập trung, không tách vỏ quả cũng phải thu 2 – 3 lần mới cơ bản hết quả Quả đậu xanh cần được phơi khô giòn, tách bỏ vỏ và tiếp tục phơi hạt cho đến khi độ ẩm hạt chỉ còn khoảng 10% thì cất bảo quản [23] Trong thời gian bảo quản nếu hạt còn chứa hàm

lượng nước cao sẽ dễ bị tấn công bởi mọt đục hạt vì vậy phải phơi khô và bảo

quản kín

1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chín quả ở thực vật

Quá trình chín quả biểu hiện ở sự thay đổi màu sắc của quả Quá trình chín chịu tác động của các yếu tố nội sinh và ngoại cảnh, mức độ

ảnh hưởng của các yếu tố tùy thuộc vào loại quả

Các nghiên cứu ở mức độ hóa sinh và sinh học phân tử cho thấy etylen

điều khiển chín ở quả Hiện nay người ta sản xuất ra chế phẩm ethephon (axit

2 –cloethylen photphoric), chế phẩm này được mô thực vật hấp thụ sau đó

giải phóng từ từ thành etylen theo phản ứng sau:

Cl – CH2 – CH2 – (H3PO3) + H2O → CH2 =CH2 +H3PO4 + HCl

Xử lí quả bằng ethephon sau thu hoạch với nồng độ thích hợp sẽ đẩy

nhanh quá trình chín Các thí nghiệm ban đầu với một số quả trên cây như cà

chua, ớt, cà phê, đậu tương có thể phun ethephon làm quả chín đồng loạt để

thu hoạch

Đậu đỗ thuộc loại quả chín không giấm, các tác nhân giấm quả không

thúc đẩy được quá trình chín của quả

Tuy vậy sự chín cũng chịu ảnh hưởng của môi trường (nhiệt độ, ánh

sáng, chế độ chăm sóc ) và yếu tố nội tại (đặc điểm giống, các phytohoocmon)

Ảnh hưởng của các yếu tố này đến quá trình chín không chỉ trong một giai

đoạn cụ thể mà có thể kéo dài trong suốt quá trình sinh trưởng của cây Yếu tố

giống ảnh hưởng rõ rệt đến sinh trưởng, những giống chín sớm có thể rút

ngắn thời gian sinh trưởng và ngược lại Một trong những gen liên quan đến

đặc tính chín sớm (gen FPFI – Flower promoting factor) ở cây A thaliana đã

chọn được dòng cADN, có thể chuyển gen này vào cơ thể thực vật để rút ngắn

thời gian sinh trưởng của cây [33]

Ngoài ra, nghiên cứu của Sarkar và đồng tác giả (2004) trên cây đậu xanh thấy, thời gian gieo hạt ảnh hưởng đến thời gian chín: nếu gieo hạt trong

vụ xuân từ 18 tháng 2 đến 20 tháng 3 với đặc điểm lượng mưa, thời gian chiếu sáng ngắn, nhiệt độ trung bình cao, các giống sẽ chín sớm hơn với thời gian sinh trưởng kéo dài từ 83 đến 86 ngày, song nếu gieo vào ngày 3 tháng 2 thời gian sinh trưởng kéo dài tới 96 ngày, nguyên nhân của hiện tượng này là

do ảnh hưởng của lượng mưa thấp thời kỳ trước 16 tháng 2, độ ẩm của đất giảm đã kìm hãm giai đoạn sinh trưởng đầu tiên của cây [39] Nghiên cứu của Saerle và đồng tác giả (2006) đối với 1 số giống đậu xanh trong vụ hè ở vùng New Southwales cũng cho thấy, có sự khác biệt về thời gian sinh trưởng và năng suất đậu xanh khi gieo ở các thời điểm khác nhau khoảng 15 ngày [40]

Đậu xanh là cây trồng có thời gian quả chín rải rác nên khó khăn trong việc thu hoạch, Các nghiên cứu về gen ACO (gen mã hóa enzyme ACC oxidaza – là enzim xúc tác phản ứng cuối cùng biến đổi ACC (axit 1 – aminocylopropan - cacboxylic) thành etilen đã được tiến hành trên cây đậu xanh Năm 2000, các nhà nghiên cứu của Hàn Quốc đã phân lập được gen

ACO Ở Việt Nam, Điêu Thị Mai Hoa và đồng tác giả cũng đã phân lập được

gen này nhằm so sánh sự đa dạng di truyền ở các nhóm đậu xanh có thời gian chín quả khác nhau [2]

1.1.4 Nhu cầu về nước, ánh sáng, nhiệt độ của đậu xanh

Nhu cầu về nước:

Mặc dù đậu xanh được đánh giá là cây trồng chịu hạn khá, tuy nhiên muốn nâng cao năng suất phải đảm bảo đủ nước, hầu hết các thời kì sinh trưởng của đậu xanh cần độ ẩm 70% - 80%, đặc biệt là giai đoạn hình thành hoa và quả Nếu như giai đoạn cây con được đánh giá là chịu hạn (độ ẩm nhỏ hơn 60%), thì giai đoạn ra hoa đòi hỏi độ ẩm trên 80% Đậu xanh có thể tăng 60% năng suất nếu tưới nước đầy đủ so với thiếu nước Như vậy có thể thấy

nước có vai trò đối với quá trình sinh trưởng, phát triển của cây và quyết định phần lớn đến năng suất cây trồng

Nhu cầu về nhiệt độ và ánh sáng:

Đậu xanh là cây trồng ngắn ngày, nhiệt độ tối ưu cho cây sinh trưởng

và phát triển từ 20oC – 30oC ở giai đoạn nảy mầm, hạt nảy mầm tốt nhất ở

25oC – 27oC Nếu nhỏ hơn 15oC tỉ lệ nảy mầm giảm Giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng, khả năng tích lũy chất khô mạnh nhất ở 24o

C – 25oC

Cây đậu xanh có phản ứng với ngày ngắn Nếu trong điều kiện ngày dài

sẽ kéo dài thời gian nở hoa, làm chậm quá trình chín ở quả

1.2 Quang hợp và năng suất đậu xanh

Quang hợp là quá trình sinh lí chủ yếu quyết định năng suất cây trồng Biểu thức tính năng suất sinh vật của cây phụ thuộc nào quang hợp được biểu hiện như sau:

NSsv = ∑

Và biểu thức tính năng suất kinh tế ( NSkt ):

NSkt = Năng suất sinh vật (NSsv) x hệ số kinh tế (Kkt) Trong đó:

FiCO2: Lượng CO2 đồng hóa được (gram) trên một đơn vị diện tích

lá (m2) trong một ngày đêm

Ki: hệ số hiệu quả quang hợp Thông thường ki = 0,3 – 0,5;

trong điiều kiện bất lợi ki có thể bằng 0

Hệ số kinh tế (Kkt): tỉ lệ khối lượng những phần thu hoạch trên khối

lượng tổng thể của cây trồng

L: m2 lá /ha, 100.000: hệ số quy đổi từ gram thành tạ

i = 1…n: thời gian sinh trưởng của cây (ngày)

Như vậy năng suất kinh tế phụ thuộc vào năng suất sinh học và hệ

số kinh tế, còn năng suất sinh vật lại phụ thuộc vào các chỉ tiêu: diện tích lá

(bề mặt đồng hóa của quần thể cây trồng), cường độ quang hợp, hiệu suất quang hợp và thời gian quang hợp Do đó, các biện pháp nâng cao năng suất kinh tế bao gồm nâng cao năng suất sinh vật hoặc hệ số kinh tế hoặc cả hai yếu tố trên Nâng cao năng suất sinh vật bằng cách tăng diện tích lá, cường độ quang hợp, đối với cây đậu đỗ, để cải thiện hệ số kinh tế cần chú ý chọn giống

có kích thước hạt lớn, quả nhiều

Lá là cơ quan làm nhiệm vụ quang hợp chủ yếu ở thực vật Số lá trên một cây đậu xanh có thể đạt 5 – 8 lá tỳ theo giống và điều kiện chăm sóc Theo nghiên cứu của Lê Khả Tường, một số giống tiềm năng năng suất cao có thể 8lá/cây, tuy nhiên số lượng lá không quyết định hoàn toàn khả năng tích lũy chất khô của cây Diện tích lá đậu xanh thường tăng trưởng khá mạnh khi

ra hoa đến thu hoạch lần 1 Sau đó lại giảm dần ở các giai đoạn cuối, một số giống có bộ lá hoạt động lâu bền, hoặc giống có thời gian sinh trưởng dài chỉ

số diện tích lá vẫn duy trì ở thời điểm thu hoạch lần 2 và 3 [11] Nghiên cứu của Khan và đồng tác giả (2002), Chowdhury và đồng tác giả (2005) cho thấy, lá đậu xanh quang hợp tốt nhất vào giai đoạn bắt đầu có quả chín, thời điểm này cây tiếp tục ra hoa, tạo quả, hoàn thiện hạt vì vậy khả năng quang hợp tốt có ý nghĩa quan trọng đối với năng suất và chất lượng hạt đậu xanh [30] Afzal và đồng tác giả (2003), cũng cho rằng, nguyên nhân của thu hoạch sau có chất lượng kém, nhiều hạt cứng và có tỉ lệ nảy mầm thấp là do hoạt động quang hợp của bộ lá đã giảm mạnh, ảnh hưởng đến sự tích lũy chất khô

và cơ quan dự trữ [28]

Hoạt động của bộ máy quang hợp phụ thuộc vào 2 yếu tố: giống và chế

độ canh tác Những tác động của con người nhằm nâng cao năng suất cây trồng chủ yếu vào 2 khâu quan trọng là chọn giống tốt và chế độ canh tác hợp

lí Vai trò của các yếu tố ngoại cảnh đối với quang hợp của đậu xanh ngày càng được chú trọng, tạo tiền đề cho những nghiên cứu ứng dụng trong việc nâng cao khả năng quang hợp của cây [23]

Chế độ dinh dưỡng khoáng hợp lí có vai trò đặc biệt quan trọng đối với

sự sinh trưởng của bộ lá đậu xanh cũng như toàn cây Theo Sangakkara và

đồng tác giả (2000), nguyên tố đa lượng kali có ảnh hưởng tích cực đến sự giảm stress độ ẩm đất và làm tăng cường độ quang hợp của đậu xanh [38] Trong các nguyên tố vi lượng mangan được biết đến là nguyên tố đặc biệt quan trọng đối với quang hợp ở thực vật với vai trò tăng cường tổng hợp, xúc tác phản ứng Hill (quang phân li nước) Tuy nhiên, nghiên cứu trên cây đậu xanh cho thấy nồng độ 5x10-3 M MnSO4.7 H2O khi xử lí cho cây con có xu hướng giảm clorophin tổng số (đặc biệt là clorophin a), nồng độ thấp hơn đã làm giảm hàm lượng carotenoid Phản ứng Hill và cường độ quang hợp cũng giảm theo mức độ tăng nồng độ của cây đậu xanh [41] Theo nghiên cứu của Srivastava và đồng tác giả (2001) kết luận, trong nhà trồng cây có nồng độ

CO2 350 ppm và 600ppm cây sinh trưởng mạnh về chiều cao, diện tích lá, bộ rễ; khả năng tích lũy chất khô tăng Những nghiên cứu tiếp theo cho thấy, ở nồng độ CO2 600ppm tốc độ đồng hóa CO2 tăng, ảnh hưởng tích cực đến sinh trưởng và phát triển của đậu xanh trồng trong vụ hè Tác động của nồng độ

CO2 cao vào giai đoạn sinh trưởng 0 – 20 ngày mạnh hơn giai đoạn 21 – 40 ngày tuổi [42]

Hoạt động quang hợp của cây đậu xanh bị ảnh hưởng của điều kiện ngập úng, axit abxixic (AAB) và etylen ngoại sinh Một ngày sau khi ngập úng nhân tạo, cường độ quang hợp bị giảm sút, điều này có liên quan đến sự đóng khí khổng ở lá AAB kìm hãm quang hợp đồng thời với việc làm giảm cường độ quang hợp có lẽ liên quan đến sự mất hoạt tính của hệ thống quang hóa 2 trong pha sáng của quang hợp Điều kiện ngập úng cũng là nguyên nhân dẫn đến tăng sinh tổng hợp các phytohoocmon AAB, etylen trong cây và do

đó gián tiếp kìm hãm quá trình quang hợp Theo Syeed và Khan (2004), hàm lượng diệp lục tổng số, diện tích lá đậu xanh giảm xuống dưới tác động của stress muối (NaCl) [43]

Bên cạnh đó trong điều kiện gây hạn, khí khổng đóng lại để giảm thoát hơi nước, tuy nhiên điều kiện này lại kìm hãm không cho CO2 xâm nhập vào

lá, do đó nguồn CO2 cung cấp cho quá trình đồng hóa của quang hợp bị hạn chế, làm giảm số lượng sản phẩm đồng hóa Thiếu nước còn ảnh hưởng đến việc vận chuyển sản phẩm quang hợp về cơ quan dự trữ do đó giảm năng suất cây trồng Khi thiếu nước, nhiệt độ không khí và đất tăng làm cho lục lạp có thể bị suy giảm, hoạt tính thủy phân của enzim clorophylaza tăng lên, sự tổng hợp diệp lục bị ức chế Thiếu nước gây sự suy thoái trong sự hình thành lục lạp, màng tylacoit, phá hủy mối liên kết giữa diệp lục và protein Kết quả nghiên cứu của tác giả Nguyễn Đạt Kiên, Điêu Thị Mai Hoa (2005) về khả năng quang hợp cho thấy hàm lượng diệp lục và cường độ quang hợp của các giống đậu xanh nghiên cứu đều có sự giảm sút khi cây bị hạn [8]

Khả năng quang hợp và năng suất của đậu xanh bị ảnh hưởng bởi nhiệt

độ Nhiệt độ thấp làm ảnh hưởng đến sự hình thành lá, diện tích lá và sự tích

lũy chất khô của cây Nghiên cứu của Rebetzeke và đồng tác tác giả (2006)

trên đối tượng 11 giống đậu xanh hoang dại ở Quenland trong điều kiện nhiệt

độ và chu kì quang nhân tạo, những giống đậu xanh hoang dại nhạy cảm hơn với điều kiện lạnh so với các giống đậu xanh đã thuần hóa, do đó những giống này có thể là nguồn giống thích hợp với điều kiện nhiệt đới [42]

1.3 Một số vấn đề nghiên cứu ở đậu xanh trên thế giới và ở Việt Nam

1.3.1 Trên thế giới

Đậu xanh là cây trồng không chỉ phổ biến ở nước ta mà còn nhiều nước trên thế giới, đặc biệt là vùng Đông Nam Á Do việc trồng đậu xanh với mục tiêu hàng đầu là cung cấp chất dinh dưỡng dễ tiêu, cải tạo và làm tốt đất, luân canh cây trồng và góp phần bảo vệ môi trường bền vững, cho nên diện tích gieo trồng đậu ngày càng được mở rộng trên toàn thế giới Diện tích, năng suất và sản lượng của đậu xanh hàng năm có xu hướng tăng trưởng mạnh

Tuy nhiên, năng suất của đậu xanh rất thấp, khoảng 6 – 8 tạ/ha Ngày nay, các nhà chọn giống đang nghiên cứu tạo ra giống đậu xanh có thể cải thiện năng suất và tính kháng bệnh Ấn Độ có 22 trung tâm nghiên cứu về đậu xanh Thái Lan cũng có nhiều trung tâm và các viện thường tham gia nghiên cứu về cây đậu xanh AVRDC đóng tại Đài Loan đã có một tập đoàn giống đậu xanh lớn nhất thế giới với hơn 5000 mẫu giống trong số đó có những giống có năng suất từ 18 – 25 tạ/ha, thâm canh có thể đạt 40 tạ/ha [11], [23]

Trên thế giới, các nhà khoa học nghiên cứu cây đậu xanh đã được thực hiện theo những hướng khác nhau, trong đó nghiên cứu về những đặc điểm sinh lí, hóa sinh, sự đa dạng di truyền và phân lập gen ở cây đậu xanh đã lần lượt được thảo luận trên các tạp chí chuyên nghành Afzal và đồng tác giả (2004) đã nghiên cứu sự đa dạng di truyền của 21 giống đậu xanh nhằm chọn giống đậu xanh có năng suất cao và chống chịu bệnh Tác giả đã sử dụng 34 mồi ngẫu nhiên kết quả thu được 204 phân đoạn ADN được nhân bản, trong

đó có 75% phân đoạn thể hiện tính đa hình [29] Nghiên cứu của Islam và Razzaque (2010) đã chỉ ra mối tương quan thuận giữa các giống đậu xanh năng suất hạt cao với cường độ quang hợp của cây, mặc dù không phải luôn

có tương quan chặt chẽ nhưng khả năng quang hợp cao sẽ tạo tiềm năng lớn hơn cho sự hình thành năng suất kinh tế [32]

đã và đang được nghiên cứu để chọn tạo các giống đậu xanh năng suất cao, phẩm chất tốt, chín tập trung và có khả năng chống chịu với điều kiện ngoại cảnh bất lợi để có thể mở rộng hơn nữa diện tích trồng đậu xanh trong nước

Ở Việt Nam, các nghiên cứu trên cây đậu xanh bao gồm đánh giá năng suất, chất lượng hạt, phân tích các chỉ tiêu sinh lí, hóa sinh và mối quan hệ di truyền của cây trồng Nghiên cứu về gen liên quan tới khả năng chống chịu, chọn tạo giống nhờ đột biến gen, và công nghệ tế bào thực vật, tạo cây chuyển gen

Tác giả Điêu Thị Mai Hoa, Nguyễn Văn Mã (1995) cũng đã nghiên cứu ảnh hưởng của phân vi lượng tới khả năng chịu hạn và hoạt động quang hợp ở các thời kì sinh trưởng và phát triển của cây đậu xanh nhận thấy rằng, nguyên

tố vi lượng làm tăng khả năng chịu hạn của đậu xanh, tăng cường độ quang hợp thể hiện rõ rệt khi xử lí ở giai đoạn ra hoa, làm tăng năng suất, tăng hàm lượng protein [6]

Năm 2000, các nhà nghiên cứu của Hàn Quốc đã phân lập được gen ACO; lần đầu tiên ở Việt Nam, tác giả Điêu Thị Mai Hoa (2007) đã sử dụng kĩ thuật RAPD để xác định mức độ tương đồng di truyền của 57 giống đậu xanh

có thời gian chín, mức độ chín tập trung khác nhau; tác giả đã phân tích và giải trình tự thành công gen mã hóa ACO tham gia tổng hợp etylen ở đậu xanh

Trong các nghiên cứu về khả năng chống chịu của cây đậu xanh thì khả năng chịu hạn được đề cập đến Điêu Thị Mai Hoa, Nguyễn Thị Thu Hương, Bùi Văn Thắng (2005) đã nghiên cứu sự biến đổi hàm lượng axit amin prolin trong mầm và lá đậu xanh khi bị hạn [4] Trong nghiên cứu khác về ảnh hưởng của muối NaCl lên cây đậu xanh của Điêu Thị Mai Hoa, Trần Thị Thanh Huyền (2007) cũng cho thấy có sự tích lũy axit amin prolin trong điều kiện stress muối [5]

Tác giả Nguyễn Đạt Kiên, Điêu Thị Mai Hoa (2005) nghiên cứu khả năng quang hợp của một số giống đậu xanh trong điều kiện gây hạn thu được kết quả hàm lượng diệp lục và cường độ quang hợp của các giống đậu xanh

nghiên cứu đều có sự giảm sút khi cây bị hạn, giảm mạnh hơn vào thời kì 3 –

4 lá và ra hoa [8]

Tác giả Điêu Thị Mai Hoa, Lê Trần Bình (2006) cũng đã so sánh khả năng quang hợp của một số giống đậu xanh chín tập trung và chín không tập trung tiêu biểu thấy rằng chỉ số hàm lượng diệp lục và cường độ quang hợp ở nhóm đậu xanh chín tập trung tăng nhanh hơn và đạt cực đại cao hơn vào giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng; ở giai đoạn quả chín, chỉ số này lại giảm mạnh hơn nhóm chín không tập trung, nhóm chín không tập trung có mức độ cao của chỉ số này duy trì lâu hơn theo thời gian chín rải rác của quả

Năm 2008, Nguyễn Vũ Thanh Thanh đã nghiên cứu tính đa dạng di truyền và phân lập một số gen liên quan đến tính chịu hạn của cây đậu xanh

(Vigna radiata L Wilczek), kết quả cho thấy khi bị hạn hàm lượng đường

khử, enzym - amilaza và axit amin prolin đều có sự biến động theo xu hướng tăng lên đáng kể so với trước khi bị hạn, tác giả đã chọn dòng và đọc trình tự nucleotit thành công các gen mã hóa PLC3, LEA và cystatin liên quan đến khả năng chịu hạn của cây đậu xanh [21]

Chu Hoàng Mậu và đồng tác giả (2008) đã phân lập được gen xistatin (cystatin) liên quan đến khả năng chống chịu hạn của cây thực vật ADN của các giống đậu xanh khác nhau, kết quả đều thu nhận dược gen có kích thước

115 nucleotit chứa 2 exon và 1 intron, đoạn mã hóa xistatin (cystatin) dài 267 nucleotit mã hóa phân tử protein dài 88 axit amin [14] Năm 2011, Nguyễn

Vũ Thanh Thanh và Chu Hoàng Mậu cũng đã phân lập và so sánh trình tự gen cystatin của 4 giống đậu xanh có mức độ chịu hạn khác nhau thấy rằng trình

tự nucleotit của gen cystatin của 4 giống đậu xanh có mức tương đồng cao (99,6% - 99,8%), không có khác nhau nào trong 2 exon nhưng có 6 đa hình nucleotit đơn nằm trong vùng intron [23]

Tác giả Vũ Ngọc Thắng, Nguyễn Thu Huyền, Nguyễn Ngọc Quất (2012) nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện hạn đến sinh trưởng và năng suất của 2 giống đậu xanh ĐX22 và VN5 tại 3 giai đoạn: bắt đầu ra hoa, ra hoa rộ

và quả mẩy trong điều kiện nhà lưới thấy rằng trong điều kiện hạn, cường độ quang hợp, cường độ thoát hơi nước, tổng số quả /cây và năng suất cá thể trong tất cả các giai đoạn đều ảnh hưởng, năng suất hạt (khối lượng 1000 hạt

và năng suất cá thể) ảnh hưởng mạnh nhất khi thiếu nước vào giai đoạn quả mẩy [20]

Năm 2014, Phạm Thị Tuyết, Điêu Thị Mai Hoa Nghiên cứu khả năng quang hợp và mức độ chín tập trung của 7 giống đậu xanh thấy rằng Chỉ số diện tích lá và hiệu suất quang hợp thuần của ĐX18 đạt cao nhất trong số các giống nghiên cứu 3 giống ĐX12, ĐX18, ĐX208 năng suất cao và chín tập trung hơn so với các giống còn lại [26]

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu thực vật

Gồm 5 giống đậu xanh thu thập ở viện nghiên cứu Ngô và trung tâm nghiên cứu và Phát triển đậu đỗ - viện Khoa học nông nghiệp Việt Nam cung cấp

Bảng 1 Danh sách các giống đậu xanh nghiên cứu

1 ĐX11

Giống đậu xanh ĐX11

do Trung tâm NC&PT Đậu đỗ - viện Cây lương thực và cây thực phẩm chọn ra từ tập đoàn nhập nội của Thái Lan

Hạt có màu xanh nhạt, năng suất trung bình đạt 16,0 tạ/ha trong điều kiện thâm canh có thể đạt 18-22 tạ/ha

ĐXVN-5 là giống đậu xanh do viện Nghiên cứu Ngô và Trung tâm NC&PT Đậu đỗ chọn tạo

từ tổ hợp lai ĐX-4 x ĐX113

Đặc điểm nổi bật của ĐXVN-5 là giống chín cực sớm Hạt có màu xanh sẫm, năng suất đạt 14-18 tạ/ha

ĐXVN-6 là giống đậu xanh do Viện Nghiên cứu Ngô, Trung tâm NC&PT Đậu đỗ chọn tạo

từ tổ hợp lai Vĩnh Bảo 4

x 047

Đặc điểm nổi bật của ĐXVN-6 là giống chín sớm, vỏ hạt có màu xanh nhạt Năng suất đạt 22,0 – 27,0 tạ/ha

4 ĐX14

Giống đậu xanh ĐX 14 có nguồn gốc từ Hàn Quốc

do Trung tâm Nghiên cứu

và Phát triển đậu đỗ, Viện cây lương thực – cây thực phẩm chọn lọc từ năm

2004

Hạt có màu xanh sẫm, năng suất trung bình 22-25tạ/ha tuỳ thuộc điều kiện thâm canh

- Giống này được trồng phổ biến ở Nghệ An, Hà Tĩnh

Giống chín sớm, vỏ hạt

có màu xanh mốc Năng suất 10- 12 tạ/ha

2.2 Hóa chất và thiết bị máy móc

+ Hóa chất: H2SO4 0,1N; H3BO3 2%; NaOH 0,1N; NaOH 30%

+ Thiết bị máy móc: máy đo chỉ số hàm lượng diệp lục SPAD – 502 (Minolta – Nhật Bản, 2009), máy đo cường độ quang hợp PP SYSTEM TPS –

2 (Mỹ, 2011), máy đo diện tích lá AM200-001 (ADC – Anh, 2003), ngoài ra còn một số máy móc thông thường khác của Trung tâm nghiên cứu và chuyển giao công nghệ, Phòng thí nghiệm bộ môn Sinh lí thực vật Đại học Sư phạm

Hà Nội 2 hỗ trợ như: máy cất đạm, cân điện tử…

2.3 Phương pháp thí nghiệm

2.3.1 Bố trí thí nghiệm

giống đậu xanh, mỗi giống được trồng lặp lại 4 lần, ngẫu nhiên hoàn toàn

- Chế độ chăm sóc đồng đều giữa các giống theo hướng dẫn của Phạm

Văn Thiều (2009) [23]

- Thời gian gieo trồng là vụ Hè thu năm 2013

* Bố trí thí nghiệm theo sơ đồ sau:

Hình 1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm trồng cây ngoài đồng ruộng

2.3.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu

2.3.2.1 Xác định các chỉ tiêu về quang hợp

i Xác định diện tích lá

* Xác định diện tích lá bằng máy đo diện tích lá AM200 – 001

Cách tiến hành: mỗi giống tiến hành đo 10 cây, đo vào các giai đoạn 1

lá, 3 lá, giai đoạn 5 – 7 lá, rộ ra hoa lần 1, ra hoa lần 2, sau đó lau thật khô lá được đo (không để nước, bùn dính vào), đặt lá dưới lớp bóng kính trên máy

- Đặt chuột lên mặt lá để quét sao cho khớp với thanh trượt và chớm từ mép của lá Bắt đầu quét ta ấn nút Start trên chuột rồi di chuột trượt dọc trên thanh trượt đến hết phần của lá, khi đó ta lại ấn nút Start để kết thúc quét, lúc này kết quả được hiện trên màn hình

ii Chỉ số hàm lượng diệp lục

Chỉ số hàm lượng diệp lục (kí hiệu CCI: Chlorophyll content index) được xác định nhờ máy SPAD - 502

* Nguyên tắc thí nghiệm: máy dựa trên nguyên tắc đo mật độ quang tại

hai bước sóng 940nm và 660nm, từ đó xác định hàm lượng diệp lục tổng số (diệp lục a và diệp lục b)

*Cách tiến hành: chọn các lá ở cùng tầng để đo, đo vào các giai đoạn

sinh trưởng khác nhau của cây đậu xanh: giai đoạn 1 lá, giai đoạn 3 lá, 5 lá, giai đoạn rộ ra hoa lần 1, rộ ra hoa lần 2 Diện tích lá của các mẫu đo phải có chiều dài và chiều rộng lớn hơn hoặc bằng 1cm

- Đo mỗi giống 10 cây, chọn thời gian đo phù hợp Mùa hè: thời gian

đo khoảng 8 giờ sáng lúc đó đã khô sương và ánh sáng thích hợp nhất để cây quang hợp

); x – giá trị SPAD

iii Cường độ quang hợp

* Xác định cường độ quang hợp nhờ hệ thống PP SYSTEM TPS- 2

Cách tiến hành:

- Kết nối đầu dò thu tín hiệu vào chân PLC, kết nối đầu khí vào của đầu

dò (kí hiệu là A trên đầu dò) vào cổng PCL A trên máy đo Kết nối đầu khí ra của đầu dò (kí hiệu là R trên đầu dò) vào cổng PCLR trên máy đo

- Ấn nút vào power để mở máy, chờ máy khởi động (khi máy hiển thị nhiệt độ sưởi ấm 550C thì khởi động xong)

- Trong khi chờ máy khởi động thiết lập thông số của phép đo như chế

độ lưu tự động hay bằng tay, chế độ ánh sáng tự nhiên hay đèn led, mức độ chiếu sáng…

- Sau khi máy khởi động xong ta chọn mẫu lá để đo

- Sau khi chọn được lá cần đo phải lau sạch lá (chú ý không làm lá bị tổn thương) Kẹp buồng lá vào lá cần đo theo đúng kỹ thuật

- Chờ thông số CO2 hiển thị tương đối ổn định rồi ấn nút 4/X để xem

dữ liệu tính toán của phép đo, ghi lại kết quả đo

- Tiếp tục ta kẹp buồng lá vào các lá khác để đo mẫu tiếp theo

iiii Hiệu suất quang hợp thuần NAR (Net assimilation rate)

NAR là một giá trị đánh giá khẳ năng tích lũy chất khô của quần thể cây trồng, được thể hiện bằng tỷ lệ giữa sự gia tăng khối lượng khô của toàn

bộ cây với diện tích lá

Cách tiến hành:

Đánh dấu 40 cây mỗi giống trong ruộng thí nghiệm Mỗi đợt thí nghiệm tiến hành thu 10 cây/giống

Giai đoạn đầu tiên khi cây con đã được 15 ngày, ta nhổ lấy 10 cây, sau

đó tách riêng rễ, thân, lá Đo diện tích lá bằng máy AM200 – 001, sau đó sấy khô các phần bằng tủ sấy tại 1050C cho đến khi khối lượng không đổi (khoảng 3h) cân lại khối lượng các phần

Sau các thời điểm tiếp theo, thu tiếp mẫu cây đã được đánh dấu ở mỗi giống, tiến hành thí nghiệm tương tự như mẫu trên

Thời gian từ giai đoạn cây con (15 ngày) đến thời điểm đo lần 2 (ký hiệu là G1) là 12 ngày, giai đoạn từ thời điểm đo lần 2 đến lần đo thứ 3 (ký hiệu là G2) là 11 ngày, giai đoạn từ thời điểm đo lần 3 đến lần đo thứ 4 (ký hiệu là G3) là 10 ngày

Năng suất quang hợp thuần (NAR) được tính theo công thức mô tả của Nguyễn Duy Minh và Nguyễn Như Khanh [13]

( ) ( ) (g/m2lá/ngày) Trong đó:

A1: diện tích lá ở thời điểm thu mẫu t1 A2: diện tích lá ở thời điểm thu mẫu tiếp theo t2 W1: khối lượng khô của toàn cây ở thời điểm thu mẫu t1 W2: khối lượng khô của toàn cây ở thời điểm thu mẫu tiếp theo t2

2.3.2.2 Các chỉ tiêu liên quan đến chín tập trung

Chọn và theo dõi mỗi giống 30 cây, cây được theo dõi đánh dấu bằng dây nilon màu đỏ

* Thời gian ra hoa:

- Được tính từ ngày các cây được theo dõi bắt đầu ra hoa, cho đến khi cây kết thúc ra hoa, xác định riêng thời gian ra hoa cho mỗi đợt

* Thời gian chín quả:

- Tính từ ngày các cây theo dõi bắt đầu có quả chín cho đến khi hết quả chín

* Thời gian sinh trưởng:

- Tính từ khi gieo đến khi thu hoạch hết

2.3.2.3 Xác định các chỉ tiêu về năng suất

- Xác định số quả/cây: bằng cách đếm trực tiếp số quả thu được trên 30 mẫu cây đã được đánh dấu, lấy giá trị trung bình

- Tỷ lệ quả chắc trên cây: khi thu hoạch ta tiến hành đếm số quả chắc (X) có trên cây Mỗi ô (giống) đếm 5 cây và lặp lại 10 lần

Tỷ lệ quả chắc trên cây được tính bằng công thức:

A = Trong đó: A: tỷ lệ quả chắc trên cây (%)

X: Số quả chắc đếm được trên 5 cây

N : tổng số quả có trên cây

- Năng suất kg/ ô thí nghiệm: đậu xanh thu được ở mỗi giống, phơi khô sau đó đem cân bằng cân phân tích để tính năng suất

2.3.2.4 Xác định hàm lượng nitơ protein trong hạt (theo phương pháp

Microkjeldahl) [17]

 Xác định hàm lượng nitơ tổng số trong hạt

- Tro hóa mẫu:

Giai đoạn này cần được tiến hành trong buồng hốt hoặc nơi thoáng gió

để tránh khi độc SO2, CO2

Cân 200mg mẫu khô đã nghiền nhỏ cho vào bình thủy tinh có dung tích100ml Dùng ống hút thêm vào bình 1ml H2O2 30%, sau một vài phút cho thêm vào bình chính xác 2ml dung dịch H2SO4 đậm đặc và 3 giọt HCl Do kết quả của phản ứng mẫu cây bị hòa tan Song song với thí nghiệm ta tiến hành mẫu đối chứng (làm tương tự như bình thí nghiệm, chỉ khác trong bình thí nghiệm không có mẫu cây, để xác định N có trong hóa chất và nước cất dùng

để công phá mẫu)

Đặt mẫu lên bếp có tấm lưới amian để ổn định nhiệt độ đun đến khi khói trắng bay ra Lấy mẫu ra để nguội và thêm vào 0,5ml H2O2 và lại đun

đến khi khói trắng bay ra Lấy ra để nguội và thêm 1 – 2 giọt H2O2 và lại đun tiếp đến khi khói trắng bay ra Công việc được lặp lại nhiều lần cho đến khi chất lỏng trong bình có màu trắng trong Lấy mẫu ra để nguội thêm một ít nước cất lắc đều và chuyển sang bình định mức có dung tích 100ml Tráng bình vài lần bằng nước cất, đổ vào bình định mức Dùng nước cất lên thể tích đến vạch (100ml) Dung dịch trong bình dùng để xác định N tổng số

- Cất N bằng phương pháp Kjeldahl

+ Bình chưng cất (bình Kjeldahl): Lấy 25ml dung dịch mẫu đã được tro hóa cho vào bình chưng cất Cho vào bình một vài giọt thuốc thử hỗn hợp Thêm vào bình 15ml dung dịch NaOH 40%, dung dịch trong bình có màu xanh lá mạ

+ Bình hứng: Cho vào bình hứng 200ml dung dịch H3BO3 3%, thêm vài giọt chỉ thị Tashiro Đặt bình hứng vào đuôi ống sinh hàn sao cho phần đuôi ống sinh hàn ngập trong dung dịch ở bình hứng

Chạy máy chưng cất cho đến khi tất cả lượng NH3 thoát ra đã được cố định trong bình hứng Thử phản ứng dung dịch chảy ra từ ống sinh hàn với giấy quỳ tím (hoặc thuốc thử Nestle), nếu giấy quỳ không đổi màu (hoặc dung dịch hứng không phản ứng với thuốc thử Nestle tạo thành dung dịch trong suốt), hoàn thành quá trình cất đạm Dùng nước cất rửa đầu mút ống sinh hàn Lấy bình hứng ra và chuẩn độ (NH4)2B4O7 bằng H2SO4 0,1N cho đến khi xuất hiện màu hồng nhạt

Hàm lượng N được tính bằng % như sau:

N% =

× 100 Trong đó: Va: Lượng H2SO4 0,1N để chuẩn độ H3BO3 (ml)

V: Số lượng dung dịch mẫu pha loãng (100ml) Vc: Số ml dung dịch mẫu đem cất đạm (ml) g: Số mg nguyên liệu vô cơ hóa (200mg)

1,42: Số mg N tương đương với 1ml H2SO4 0,1N 100: Hệ số tính ra %

 Xác định hàm lượng nitơ phi protein trong hạt

Cân 5g nguyên liệu cho vào cối nghiền nhỏ với cồn etylic 70% (tỷ lệ thể tích nguyên liệu/cồn là 1/4 nếu là mẫu tươi, 1/8 nếu là mẫu khô), nghiền trong 20 phút, sau đó ngâm 40 – 60 phút, khuấy liên tục, sau khi ngâm lọc, tách bã Bã đem chiết lại bằng cồn theo tỷ lệ 1/4 Sau đó bã đem chiết lại bằng nước cất không đạm (nước cất 2 lần) đến khi thử không còn phản ứng màu với ninhydrin nữa Dồn tất cả dịch chiết lại đem kết tủa protein

Kết tủa protein: Bằng dung dịch axit tricloaxetic 20% hoặc CuSO4 10% trong hỗn hợp với NaOH 10% tỷ lệ 1:1 Sau khi kết tủa lọc bỏ kết tủa, trong dịch lọc chỉ còn chứa các dạng N phi protein

Vô cơ hóa: Chuyển dịch lọc vào bình, thêm vào đó 1ml H2SO4 đậm đặc Đun mẫu đến khi dung dịch còn 10 – 15ml Sau đó lại thêm 3 – 5ml

H2SO4 đậm đặc và xúc tác bằng 0,5ml H2O2 30% Đun đến khi dung dịch có màu trắng, quá trình vô cơ hóa kết thúc

Cất đạm: Chuyển dung dịch sang bình định mức có dung tích 100ml, tráng bình vài lần bằng nước cất không đạm, nước tráng cũng đổ vào bình, dùng bước cất không đạm lên thể tích đến vạch (100ml), sau đó cất đạm bằng máy cất Kjeldahl

Kết quả tính N phi protein giống như phần xác định N tổng số

*Xác định hàm lượng nitơ protein trong hạt

N tổng số bao gồm N protein và N phi protein Hệ số giữa N tổng số và

N phi prtein đem nhân với 6,25 sẽ cho hàm lượng protein trong mẫu

N protein = N tổng số - N phi protein

Tỷ lệ N có trong phân tử protein là 16%, từ đó hàm lượng protein trong hạt: Protein = N protein × 6,25

2.4 Phương pháp xử lý các kết quả thực nghiệm

Các kết quả nghiên cứu được xử lý và đánh giá theo phương pháp thống kê sinh học thông qua các tham số sau:

X X

2

1

n i i

Trong đó: X : Giá trị trung bình số học; n: Số lần nhắc lại

m: Sai số trung bình số học; б: Độ lệch chuẩn

Hệ số tương quan tuyến tính:

r =

Sy Sx n

Y yi X xi

n

i

.

n: là kích thước mẫu nghiên cứu

̅, : trung bình mẫu của các đại lượng X và Y

: độ lệch chuẩn của X, Y

- Sử dụng phần mềm thống kê SPSS