Luận văn sư phạm Nghiên cứu hàm lượng diệp lục tổng số và hàm lượng Prolin của lá cây đậu tương trong điều kiện gây hạn

Tuy nhiên, hướng nghiên cứu về khả năng chịu hạn của cây đậu tương trong điều kiện gây hạn nhân tạo, nhất là với một số giống mới còn là vấn đề chưa được quan tâm đầy đủ.. Việc nghiên cứ

lời cảm ơn Trong thời gian thực hiện đề tài này, em đã nhận được sự giúp đỡ rất tận tình của Phòng quản lý khoa học, Ban chủ nhiệm khoa Sinh - KTNN, Ban chủ nhiệm khoa Hoá học, các thầy cô trong tổ bộ môn Sinh lý thực vật, đặc biệt là được sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của PGS.TS Nguyễn Văn Mã, các bạn sinh viên trong khoa, trong nhóm nghiên cứu đã tạo điều kiện giúp em hoàn thành khoá luận tốt nghiệp này Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất, sâu sắc nhất tới các thầy cô giáo và các bạn đã giúp đỡ em trong suốt thời gian qua

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Minh Hồng

Lớp K29 A - Khoa Sinh - KTNN

lời cam đoan

Để đảm bảo tính trung thực của đề tài tôi xin cam đoan như sau:

1 Đề tài của tôi không hề sao chép từ bất cứ một đề tài có sẵn nào

2 Đề tài của tôi không trùng với một đề tài nào khác

3 Kết quả thu được trong đề tài là do nghiên cứu thực tiễn, đảm bảo tính chính xác và trung thực

Sinh viên thực

Nguyễn Minh Hồng

Lớp K29 A - Khoa Sinh - KTNN

mục lục

lời cảm ơn 1

lời cam đoan 2

phần mở đầu 1 Tính cấp thiết của đề tài 5

2 Mục tiêu nghiên cứu 7

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 7

4.ý nghĩa lý luận và thực tiễn 7

chương 1: tổng quan tài liệu 1.1 Vai trò của nước đối với thực vật nói chung và cây đậu tương nói riêng 8

1.1.1 Vai trò của nước đối với cây trồng 8

1.1.2 Vai trò của nước đối với cây đậu tương 11

1.2 Prôlin và vai trò của prôlin trong quá trình trao đổi nước 12

1.3 Tình hình nghiên cứu về ảnh hưởng của hạn hán và vai trò của prolin đối với đậu tương 14

Chương 2: đối tượng và phương pháp nghiên cứu 2.1 Đối tượng nghiên cứu 17

2.2 Phương pháp nghiên cứu 19

2.2.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 19

2.2.2 Phương pháp xác định các chỉ tiêu nghiên cứu 19

chương 3: kết quả nghiên cứu và bàn luận

3.1 Hàm lượng diệp lục tổng số của lá đậu tương khi gây hạn 22

3.2 Hàm lượng prolin của lá đậu tương khi gây hạn 27

kết luận 33

tài liệu tham khảo 35

phần mở đầu

1 Tính cấp thiết của đề tài

Ngày nay, ngành nông nghiệp của chúng ta đang rất phát triển, nó đã đóng góp cho xã hội một lượng sản phẩm khổng lồ dùng làm lương thực, thực phẩm cho con người, thức ăn cho gia súc, nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất

Chúng ta cũng đang rất quan tâm tới việc phát triển những cây lương thực thực phẩm có giá trị kinh tế cao

Đậu tương (Glycine max) thuộc họ Đậu (Fabaceae) bộ Đậu (Fabales) Là một cây thực phẩm có giá trị kinh tế cao, đồng thời cây đậu tương còn có tác dụng cải tạo đất rất tốt Nó được coi là cây công nghiệp ngắn ngày đang được trồng rất rộng rãi trên nhiều loại đất ở các địa phương và đem lại hiệu quả kinh tế khá cao ở cây đậu tương, bộ phận được sử dụng chủ yếu là hạt Hạt đậu tương chứa hàm lượng protein cao (40% - 46%), chứa lượng lipit khá cao và một số vitamin như B1, B2, PP, E…Ngoài ra, thân, lá cây đậu tương cũng được sử dụng làm phân xanh hay làm thức ăn cho gia súc, đặc biệt rễ cây đậu tương có rất nhiều nốt sần có tác dụng trong việc cải tạo đất

Đậu tương là cây trồng có khả năng thích ứng với nhiều phương thức canh tác như luân canh, xen canh… nên có tác dụng nâng cao hệ số sử dụng đất trồng

và tăng hiệu quả kinh tế

Với cây đậu tương, ngoài giá trị về dinh dưỡng và kinh tế, nó còn có tác dụng quan trọng trong việc cải tạo đất trồng Cũng như các cây họ đậu khác, rễ của cây đậu tương cộng sinh với vi khuẩn cố định đạm Rhizobium Nhờ vậy, mà hàm lượng protein trong hạt và các bộ phận khác của cây cao hơn các loại cây trồng khác Sau khi thu hoạch đậu tương, thành phần hoá tích của đất được cải thiện rất nhiều, đất được bổ sung một lượng đạm có lợi cho cây trồng vụ sau

Vì vậy, cây đậu tương hiện nay đang được trồng rất nhiều ở các quốc gia,

đặc biệt là những nước nghèo vùng nhiệt đới Diện tích gieo trồng đậu tương trên thế giới ngày càng tăng Theo thống kê của tổ chức lương thực thế giới FAO năm

1992, diện tích gieo trồng đậu tương đạt 54 - 56 triệu ha và sản lượng đạt 103 -

114 triệu tấn

ở Việt Nam, đậu tương được gieo trồng từ rất lâu, song với vai trò là cây trồng phụ nhằm tận dụng đất đai, lao động Đậu tương thường được trồng ở trên các giải đất bạc màu trung du, nhưng do độ dốc và khả năng giữ nước kém cùng với trở ngại trong việc tưới tiêu, hạn hán lại thường xuyên xảy ra nên năng suất còn thấp và chỉ đạt 9,6 tạ/ ha

Cho đến nay, có nhiều công trình nghiên cứu của các nhà khoa học về cây

đậu tương như: Nguyễn Văn Mã, Chu Hoàng Mậu, Nguyễn Huy Hoàng, Trần

Đình Long, các nghiên cứu này chủ yếu về khả năng chịu hạn, chọn tạo giống cho vùng núi Tuy nhiên, hướng nghiên cứu về khả năng chịu hạn của cây đậu tương trong điều kiện gây hạn nhân tạo, nhất là với một số giống mới còn là vấn

đề chưa được quan tâm đầy đủ

Việc nghiên cứu một số chỉ tiêu sinh hoá, liên quan đến khả năng chịu hạn của cây trồng, đặc biệt là nghiên cứu chúng trong điều kiện gây hạn nhân tạo có thể giúp để đánh giá, tuyển chọn giống cây trồng có sức chống chịu tốt cho các vùng đất khô hạn, bạc màu có tầm quan trọng và ý nghĩa thực tiễn to lớn

Với những lý do trên đây, chúng tôi đã lựa chọn và tiến hành đề tài:

“Nghiên cứu hàm lượng diệp lục tổng số và hàm lượng prolin của cây đậu tương trong điều kiện gây hạn”

2 Mục tiêu của đề tài

Tìm hiểu sự tác động của điều kiện gây hạn nhân tạo tới sự biến đổi hàm lượng axit amin prolin và hàm lượng diệp lục của cây đậu tương

3 Nhiệm vụ của đề tài

Nghiên cứu sự biến đổi hàm lượng prôlin trong lá cây đậu tương khi bị hạn Nghiên cứu sự biến đổi hàm lượng diệp lục tổng số trong lá cây đậu tương khi bị hạn

4 ý nghĩa lý luận và thực tiễn của đề tài

Góp phần bổ sung nguồn tài liệu về việc nghiên cứu hàm lượng diệp lục tổng số và hàm lượng prolin của lá đậu tương trong điều kiện gây hạn

Kết quả nghiên cứu có thể sử dụng để đánh giá khả năng chịu hạn của các giống đậu tương

chương 1 tổng quan tài liệu 1.1 Vai trò của nước đối với thực vật nói chung và cây đậu tương nói riêng 1.1.1 Vai trò của nước đối với cây trồng

Nước là nhân tố quan trọng bậc nhất đối với sự sống trên trái đất, không có nước thì không có sự sống Nước là một chất hoá học trực tiếp tham gia vào các hoạt động sinh lý, sinh hoá của thực vật Chỉ cần giảm không nhiều hàm lượng nước trong tế bào đã gây nên sự thay đổi đáng kể đến các hoạt động trao đổi chất,

do đó ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây

Gần 80 % khối lượng tươi của cây là nước Nước hiđrat hoá duy trì cấu trúc nguyên vẹn các hợp chất cao phân tử của tế bào như potein và axit nuclêic Lớp nước mỏng bao quanh các phần tử này như tầng bảo vệ, chống lại sự tác động của môi trường

Nước là môi trường mà ở đó tiến hành nhiều quá trình sinh lý và sinh hoá (thực chất là quá trình trao đổi chất) Nước là một chất hoá học, nó thực sự tham gia vào các phản ứng sinh hoá như một bản thể trong quá trình trao đổi chất của

tế bào Phản ứng quan trọng nhất của quang hợp là phản ứng phân li nước, giải phóng oxi

Nước như một dung môi Hầu như toàn bộ các phản ứng sinh hoá trong tế bào thực vật xảy ta trong nước Nguyên sinh chất của tế bào là một hệ thống có chứa nước

ở cây xanh, nước còn là yếu tố quan trọng điều hoà nhiệt của lá giúp cho quá trình trao đổi chất diễn ra bình thường trong điều kiện nhiệt độ cao của môi trường

ở nước ta, do ảnh hưởng của vùng khí hậu nhiệt đới và á nhiệt đới với đặc trưng là nhiệt độ cao và ánh sáng mạnh nên hạn hán là một trong những thiên tai gây nhiều tổn thất cho nông nghiệp Đặc điểm khí hậu trong thời kỳ hạn hán là không có mưa, độ ẩm tương đối của không khí rất thấp (dưới 40 %) và nhiệt độ tăng cao Có hai hình thức hạn hán: trong đất và trong không khí Hạn hán trong không khí xảy ra khi không khí khô nóng khiến cây bị mất nhiều nước trong quá trình thoát hơi nước Hiện tượng đó có thể có tính chất nhất thời vào ban trưa mùa

hè ngay cả khi đất còn đủ ẩm

Theo Vũ Công Hậu và cộng sự, sự thiếu nước làm tế bào co lại ảnh hưởng nghiêm trọng đến nhiều quá trình sinh lý của cây Nói một cách đơn giản, sự sinh trưởng và phát triển của cây phụ thuộc vào sự liên tục phân chia tế bào, sự bắt

đầu hình thành, phát triển mô và cơ quan, sự biến đổi và tăng thêm thành phần tế bào cho đến khi cấu trúc của cây được hoàn chỉnh Vậy thiếu nước ảnh hưởng

đến sự phân chia và tăng kích thước của tế bào

Khi thiếu nước, cây thường thay đổi về hình thái, mô mất sức căng, cây bị héo, tế bào giảm hàm lượng nước tự do, tăng cường nồng độ dịch bào thay đổi tính thấm của tế bào, khả năng thấm các chất khoáng của tế bào rễ cũng bị giảm sút, hoạt động của enzim thuỷ phân tăng mạnh, sự tổng hợp AND bị giảm sút hoặc thậm chí bị phân giải Các phản ứng phân giải xảy ra trong điều kiện lỗ khí

đóng dẫn tới việc hình thành nhiều sản phẩm độc cho cây Trong lúc này, sự hút các chất khoáng trở nên khó khăn

ở rễ tăng cường sự tổng hợp axit absisic là nguyên nhân gây sự đóng lỗ khí,

do vậy làm giảm lượng CO2 khuếch tán vào lá tham gia vào quá trình quang hợp

Đặc biệt là sự thiếu nước làm thay đổi quá trình sử dụng CO2 trong lá Sự thiếu nước trong đất còn làm giảm tỷ lệ sản phẩm cao phân tử và tăng hàm lượng axit malic, alanin, làm suy giảm sự vận chuyển các sản phẩm quang hợp từ lá tới các

bộ phận khác, giảm việc gắn cacbon vào các hợp chất prôtit Quá trình tổng hợp prôtit bị giảm mạnh do sự tăng cường phân giải axit nulêic khi thiếu nước

Khi thiếu nước, lông hút ở rễ bị chết, rễ tăng cường sự hoá bần dẫn tới việc giảm miền hút nước, giảm khả năng thấm nước của chúng Điều này cho thấy rõ, sau một thời gian thiếu nước dài cây thường phục hồi chậm và không phục hồi

được hoàn toàn khả năng hút nước Sau này, khi được cấp đủ nước, quá trình trao

đổi chất không được phục hồi ngay vì sự thiếu nước đã phá huỷ hệ thống điều khiển của chúng Vì thế, sự thiếu nước gây tác hại rất lớn đối với cây trồng Nếu

sự thiếu nước kéo dài có thể dẫn đến sự chết của cây Còn trong trường hợp thiếu nước đột ngột thì lại càng nguy hiểm vì chúng phá huỷ sự trao đổi axit nuclêic làm ngừng trệ quá trình tổng hợp, tăng cường phân giải prôtit, tế bào không còn khả năng tái tổ hợp prôtit Sự phân giải sâu sắc các chất hữu cơ dẫn đến việc hình thành nhiều sản phẩm trung gian độc đối với tế bào Sự rối loạn trao đổi chất gây hậu quả cực kỳ nghiêm trọng, có thể làm chết cây ngay cả khi cây chưa bị héo hoàn toàn

Theo Ghenken, các cây chịu hạn là những cây có khả năng trong quá trình phát triển cá thể thích nghi được những tác động của hạn và tiến hành được trong các điều kiện đó sự sinh trưởng, phát triển và sinh sản bình thường nhờ có hàng loạt các chất phát sinh trong quá trình tiến hoá dưới ảnh hưởng của điều kiện sinh tồn và chọn lọc tự nhiên

Có nhiều trường hợp cây chịu hạn là những cây thường cho năng suất cao Tuy nhiên, lúc hạn hán mạnh thì ngay cả những cây hạn sinh thực sự cũng bị giảm sút năng suất Do đó, chỉ tiêu đáng kể của cây chịu hạn là đảm bảo năng suất bình thường hoặc tương đối bình thường khi gặp thời tiết bất lợi

Những nghiên cứu để tìm hiểu giới hạn sự thiếu nước ở mỗi giai đoạn sinh trưởng, phát triển của thực vật nói chung và ở các giống cây trồng nói riêng là

một việc phức tạp Vì trạng thái bão hoà nước ổn định cao được duy trì trong cây trồng bằng cách phối hợp nhịp nhàng giữa quá trình xâm nhập và thoát nước,

điều đó tạo nên chế độ nước của cây

1.1.2 Vai trò của nước đối với cây đậu tương

Đối với cây đậu tương, nước có vai trò vô cùng quan trọng trong quá trình sinh trưởng, phát triển Nó có vai trò quyết định đến năng suất và chất lượng của cây đậu tương Đậu tương là loại cây trồng có khả năng chịu hạn tương đối ở một giai đoạn nhất định, khi cây đậu tương bị thiếu nước ở bất kỳ giai đoạn nào thì cũng gây ảnh hưởng tới năng suất và chất lượng của quả

Đậu tương có nhu cầu về độ ẩm đặc biệt, do đặc điểm riêng là rễ ăn sâu thuộc loại rễ trụ có nhiều rễ con và phân nhánh mạnh Do vậy, việc duy trì thích hợp chế độ nước là yêu cầu cần thiết cho cây sinh trưởng thuận lợi, đồng hoá chất dinh dưỡng tốt và cho năng suất cao Khi cây đậu tương bị thiếu nước rễ sinh trưởng kém, ảnh hưởng đến việc hút dinh dưỡng, hút nước của cây, thân và lá sinh trưởng kém, hoa ít, kết quả kém [8]

Đậu tương là cây có lỗ khí đóng vào ban đêm và mở vào ban ngày, mở ở mức lớn nhất vào buổi trưa Cường độ thoát hơi nước của cây khi đất khô tới thời

điểm héo vẫn giữ ở mức tương đối cao (66 % so với cường độ tối đa) và lúc đó lỗ khí vẫn mở một phần Khi lá đậu tương bị héo, lỗ khí sẽ đóng lại làm giảm sự cố

định CO2, giảm tốc độ vận chuyển sản phẩm quang hợp tới những bộ phận đang sinh trưởng (rễ, hạt,…) của cây, do đó làm giảm năng suất Khi lá đậu tương bị mất nước khoảng 40 % nó có khả năng phục hồi nhanh trạng thái ban đầu nếu

được tưới nước trở lại

Nhu cầu về nước của cây đậu tương thay đổi tuỳ theo từng giai đoạn sinh trưởng ở những giai đoạn sinh trưởng đầu tiên không có sự mẫn cảm đặc biệt

với sự thiếu nước, giai đoạn hạt đâm tia xuống đất và giai đoạn quả già ít mẫn cảm hơn so với giai đoạn ra hoa rộ

Khi cây đậu tương bị thiếu nước, trước hết ảnh hưởng tới sinh trưởng và phát triển, rõ nhất là giảm độ tăng trưởng của tế bào trên toàn bộ cây, ảnh hưởng tới quang hợp Thiếu nước cũng làm ảnh hưởng tới sự phát triển của bộ rễ, rễ ăn sâu diện tích vùng rễ nhỏ Giai đoạn đậu tương ra hoa nếu thiếu nước sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới số lượng hoa hoặc cây ngừng ra hoa Khi hình thành quả, thiếu nước làm cho quả phát triển kém, giảm kích thước quả và trọng lượng hạt dẫn tới năng suất kém Như vậy, với đời sống của cây đậu tương nước là một yếu

tố vô cùng quan trọng Nó ảnh hưởng trực tiếp tới sinh trưởng, phát triển, năng suất, chất lượng của cây Để cây sinh trưởng, phát triển tốt, cho năng suất cao cần chú ý cung cấp đủ nước

1.2 Prolin và vai trò của prolin trong quá trình trao đổi nước

Về khả năng chịu hạn của thực vật nói chung có nhiều cơ chế giúp thực vật tăng cường tính chịu hạn như giảm diện tích lá, rút ngắn thời gian sinh trưởng, khả năng xuyên sâu lan rộng của hệ rễ để tìm nguồn nước, điều chỉnh áp suất thẩm thấu, điều chỉnh sự thoát hơi nước của tế bào.Trong các công trình nghiên cứu tìm hiểu về cơ chế chịu hạn có nhiều công trình bàn đến vai trò của axit absicisic (ABA) [14] và vai trò của prôlin [14], [17], [18] đối với khả năng chịu hạn của thực vật nói chung và cây trồng nói riêng Nhìn chung khi tế bào bị mất nước dần dần, chất hoà tan được tích luỹ trong tế bào chất nhằm chống lại việc giảm tiềm năng nước và tăng khả năng giữ nước của nguyên sinh chất Trong đó, prolin có ảnh hưởng gián tiếp lên sự tích lũy các chất hoà tan làm tăng thế năng thẩm thấu tế bào [9]

Prolin được tổng hợp từ Glutamin bởi enzim chìa khoá (key enzyme) là deltal - pyrroline - 5 - cacboxylat - synthetase (P5CS) Prolin là thành phần chủ

yếu trong cấu trúc của nhóm phân tử được biết đến như một tác nhân cạnh tranh thẩm thấu, thuộc nhóm axit amin tự do (chiếm trên 80%); những hợp chất amin bậc 4 (glycine betaine, proline betaine, - alanine betaine) và hợp chất hữu cơ lưu huỳnh bậc 3 (3 - domethyl sunfonio propionate (DMSP)) [13],[19]

Những chất này đóng vai trò chủ đạo trong sự thích ứng thẩm thấu của tế bào chất ở thực vật nhằm phản ứng với áp lực thẩm thấu

Sự tích luỹ prolin và tập trung axit abscisic (ABA) ở mô phân sinh đỉnh là một phản ứng chuyển hoá thông thường của thực vật bậc cao nhằm phản ứng lại

sự thiếu hụt của nước và áp lực muối cao Sự tập trung ABA còn dẫn tới sự tăng hàm lượng các axit amin hoà tan trong lá của những loài thực vật sống ở nơi có nồng độ muối cao Trong mô lá, mô phân sinh chồi của thực vật chịu áp lực nước

và trong vùng đỉnh rễ của thực vật mọc nơi thế năng nước thấp và trong những tế bào thực vật được nuôi cấy treo (suspention) trong môi trường áp suất thẩm thấu cao cũng thấy hiện tượng tương tự [13]

Nghiên cứu của Nanjo và cộng sự cho thấy: những cây bị đột biến về hình dạng (có sự bất bình thường về biểu bì, tế bào mô mềm và hệ mạch) có hàm lượng P5CS thấp rất mẫn cảm với áp lực thẩm thấu Nhưng những biến đổi kiểu hình đó có thể ức chế bằng sự tăng cường L.prolin ngoại bào

Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng sự thiếu hụt prolin ảnh hưởng lên cấu trúc của thành tế bào Prolin không chỉ là một nhân tố điều hoà áp suất thẩm thấu của thực vật chịu đựng áp lực mà nó còn là một nhân tố chính bảo vệ thành tế bào và protein chống lại ảnh hưởng có hại bởi nồng độ cao và prolin ảnh hưởng gián tiếp lên sự tích lũy các chất hoà tan làm tăng thế năng thẩm thấu của tế bào

Sự tăng cường nồng độ của prolin trong cây chịu áp lực thẩm thấu có liên quan đến sự ức chế oxy hoá và phân hủy prolin hoặc do sự tăng cường khả năng tổng hợp prolin nhanh chóng ở thực vật

Những nghiên cứu ứng dụng công nghệ gen với tính chống chịu các điều kiện bất lợi về nước đang tập trung vào nhóm gen thuộc chu trình tổng hợp prolin Các gen này mã hoá cho enzym P5CS và P5CR (enzym tham gia vào quá trình tổng hợp prolin) đã được Kishor [18] chuyển thành công vào thuốc lá và nhận thấy kết quả tốt Lượng prolin tăng từ 8 - 10 lần so với cây đối chứng

Sự tăng cường hàm lượng prolin của thực vật không chỉ được sử dụng như một chỉ số của khả năng chịu hạn mà nó còn là yếu tố chỉ định tốt cho thực vật sống trong môi trường khô hạn [20]

1.3 Tình hình nghiên cứu ảnh hưởng của hạn hán và vai trò của prolin đối với đậu tương

Mặc dù, đậu tương có lịch sử nghiên cứu và trồng trọt khá lâu đời ở Châu á, tuy nhiên, việc nghiên cứu về loại cây trồng này vẫn chưa được quan tâm thoả

đáng Gần đây các nhà khoa học đã đầu tư nghiên cứu, chọn tạo giống và các biện pháp thâm canh, nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế của đậu tương (Chu Hoàng Mậu, Nguyễn Văn Mã, Nguyễn Huy Hoàng, Trần Đình Long…) Cùng với sự quan tâm của nhà nước trong công tác nhập nội nguồn gen đậu tương đã xuất hiện nhiều giống đậu tương có năng suất cao [12] Song việc đưa các giống này vào gieo trồng đại trà ở nhiều vùng sinh thái không ít khó khăn do điều kiện đất

đai, khí hậu, tập quán

Để khắc phục dần những khó khăn đó, đã có nhiều nhà khoa học đi sâu nghiên cứu về ảnh hưởng của hạn hán và vai trò của axit amin prolin của cây trồng

Nghiên cứu ảnh hưởng của hạn hán và vai trò của prolin đã được tiến hành ở nhiều nước trên thế giới với các loại cây trồng khác nhau Đối với cây đậu tương, những nghiên cứu về ảnh hưởng của hạn hán và vai trò của prolin còn chưa đầy

đủ và hệ thống Theo hướng tuyển chọn các giống cây chịu hạn, Trung tâm

nghiên cứu và phát triển rau quả Châu á (AVRDC) từ năm 1986 đã tiến hành với qui mô lớn nhất trong sư kết hợp điều kiện nhà kính và điều kiện đồng ruộng ở những nơi xảy ra hạn tự nhiên điển hình nhất và đã cho ra đời nhiều giống đậu tương có khả năng chịu hạn khá tốt [12] Việc đánh giá và tuyển chọn giống đậu tương có khả năng chịu hạn giỏi trong từng mùa vụ thích hợp cũng được tiến hành bởi trung tâm nghiên cứu cây trồng Chirat (Thái Lan) [8] Ngoài ra, một số nghiên cứu khác lại theo hướng sử dụng phương pháp đột biến để tạo giống chịu hạn

Có khá nhiều nghiên cứu tập trung tìm hiều cơ chế sinh hóa của tính chịu hạn, trong đó có đề cập đến vai trò của prolin Theo Wyn Jones (1977) những hợp chất được coi là tác nhân cạnh tranh thẩm thấu, trong đó đáng kể nhất là prolin, được xem như đóng vai trò chỉ đạo trong sự thích ứng thẩm thấu tế bào chất của thực vật nhằm phản ứng lại áp lực thẩm thấu [16] Sự tích lũy prolin là một phản ứng thông thường của thực vật bậc cao tới sự thiếu hụt nước và áp lực muối và đó cũng là vấn đề được nghiên cứu rất nhiều trong suốt 20 năm gần đây (Stewart và Larher 1980; Thompson 1980; Stewart 1981; Hanson và Hitz 1982 ) [16] Prolin được xem như là một chất điều hòa áp suất thẩm thấu có vai trò quan trọng đối với thực vật và vi sinh vật Hiện tượng này được tìm thấy ở nhiều vi khuẩn, tảo và thực vật bậc cao dưới điều kiện bất lợi của môi trường [15] Nghiên cứu về sự thay đổi hàm lượng prolin của những cây đậu tương mẫn cảm và chống chịu điều kiện áp suất thẩm thấu của Zeng Yi - Zhi và Litian cũng kết luận: phản ứng với áp lực khô hạn và nồng độ muối, cây đậu tương tích lũy hàm lượng prolin cao, đó được xem như một phản ứng thích nghi với khô hạn [20]

ở Việt Nam đã có một số công trình nghiên cứu trên một số cây họ Đậu với các nội dung như tuyển chọn giống chịu hạn [2], [3], [4], [5], nghiên cứu một số chỉ tiêu sinh lý, sinh hoá của cây đậu tương trong điều kiện gây hạn (Nguyễn

Văn Mã, Phan Hồng Quân), nghiên cứu mối quan hệ giữa tính chịu hạn với thành phần điện di protein của hạt đậu tương (Trần Thị Phương Liên, Nông Văn Hải…), nghiên cứu khả năng chịu hạn của đậu lạc (Nguyễn Văn Mã) Nghiên cứu sử dụng phân vi lượng để nâng cao khả năng chịu hạn của cây họ Đậu (Nguyễn Văn Mã, Nguyễn Văn Đính…) Các công trình nghiên cứu này cũng chưa tìm ra được quy luật về ảnh hưởng của hạn hán tới sự biến đổi hàm lượng prolin của các giống đậu tương có khả năng chịu hạn khác nhau trong từng giai

đoạn sinh trưởng phát triển

Tóm lại, việc nghiên cứu về ảnh hưởng của hạn hán và vai trò vủa prolin đối với đậu tương có ý nghĩa rất quan trọng Những nghiên cứu sâu sắc về sự biến đổi prolin trong cây cần phải tiếp tục được làm rõ hơn Với đề tài “Nghiên cứu hàm lượng diệp lục và prolin của cây đậu tương trong điều kiện gây hạn”, chúng tôi

hy vọng rằng kết quả nghiên cứu này sẽ góp phần làm rõ thêm vấn đề nêu trên

Đồng thời nó cung cấp cơ sở khoa học cho các nhà chọn giống trong nghiên cứu

và tuyển chọn giống đậu tương có khả năng chịu hạn tốt

Để nghiên cứu hàm lượng diệp lục tổng số và axit amin prolin trong điều kiện gây hạn chúng tôi sử dụng 16 giống đậu tương do trại giống Mai Nham cung cấp Sau đây, là một số đặc điểm của giống

- Giống DT84: Xử lý đột biến phóng xạ Co60 18 Kr của con lai (DT80 x DH84) trồng được 3 vụ trong năm, năng suất 1,5 - 2,2 tấn/ ha Vụ đông xuân, vụ hè 2,2 - 3 tấn/ ha Thời gian sinh trưởng 90 - 95 ngày Khối lượng

1000 hạt 180 - 220 g

- Giống DT90: Xử lý đột biến phóng xạ Co60 18 Kr giống địa phương, cọc trùm trồng được 3 vụ trong năm chịu được bóng râm, có khả năng trồng xen, năng suất 1,5 - 3 tấn/ ha Thời gian sinh trưởng 90 - 95 ngày Khối lượng 1000 hạt 180 - 270 g

- Giống DT96: Được tạo ra từ tổ hợp lai giữa hai giống đột biến DT84 x DT90 trồng được 3 vụ trong năm, năng suất 1,8 - 3,2 tấn/ ha Thời gian sinh trưởng 90 - 95 ngày Khối lượng 1000 hạt 190 - 220 g

- Giống VX92: Được chọn lọc cá thể giống nhập nội của Philippin, trồng

được 3 vụ trong năm, năng suất 1,3 - 1,6 tấn/ ha Thâm canh cao có thể đạt

2 tấn/ ha Thời gian sinh trưởng từ 90 - 100 ngày Khối lượng 1000 hạt là

140 - 150 g

- Giống DVN5: Được tạo ra từ tổ hợp lai Các Tuyển x Chiềng Mai (Thái Lan), trồng được 3 vụ trong năm, năng suất 2,2 - 2,5 tấn/ ha Thời gian sinh trưởng vụ đông xuân 84 - 86 ngày, vụ hè 86 - 90 ngày Khối lượng

1000 hạt là 165 - 175 g

- Giống DVN6: Do trung tâm đậu đỗ Việt Nam tạo ra Trồng được 3 vụ trong năm năng suất 2,4 - 2,7 tấn/ ha Thời gian sinh trưởng từ 83 - 90 ngày Khối lượng 1000 hạt là 160 - 170 g

- Giống V74: Là giống địa phương, trồng được 3 vụ trong năm năng suất 1,6

- 1,8 tấn/ ha Thời gian sinh trưởng 90 - 95 ngày Khối lượng 1000 hạt là

150 - 165 g

- Giống MA97: Trồng được 3 vụ trong năm, hàm lượng protein khá cao, năng suất 1,65 - 1,8 tấn/ ha Thời gian sinh trưởng từ 85 - 90 ngày Khối lượng 1000 hạt là 155 - 170 g

- Giống D140: Được tạo ra từ tổ hợp lai DL02 x DH4, trồng được 3 vụ trong năm năng, suất 1,5 - 2 tấn/ ha Thời gian sinh trưởng từ 90 - 100 ngày Khối lượng 1000 hạt là 150 - 170 g

- Giống D912: Trồng được 3 vụ trong năm, hàm lượng protein khá cao, cây phân cành khá, năng suất 1,75 - 1,9 tấn/ ha Thời gian sinh trưởng từ 90 -

97 ngày Khối lượng 1000 hạt là 170 - 180 g

- Giông AK06: Được tạo ra bằng phương pháp xử lý đột biến tia  (10 Kr)

từ giống DT74, trồng được 3 vụ trong năm, năng suất 2,1 - 2,3 tấn/ ha Thời gian sinh trưởng từ vụ hè 81 - 88 ngày, vụ đông 85 - 90 ngày, vụ xuân

95 - 98 ngày Khối lượng 1000 hạt là 155 - 160 g

- Giống DT12: Được chọn ra trong tập đoàn nhập nội (1996) có nguồn gốc

từ Trung Quốc, trồng được 3 vụ trong năm, năng suất 1,4 - 2,3 tấn/ ha Thời gian sinh trưởng từ 77 - 80 ngày Khối lượng 1000 hạt là 150 - 177 g

- Giống DT22 - 4: Trồng được 3 vụ trong năm, khả năng phân cành nhiều, năng suất 1,5 - 2 tấn/ ha Thời gian sinh trưởng từ 80 - 85 ngày Khối lượng 1000 hạt là 155 - 170 g

- Giống DT26: Trồng được 3 vụ trong năm, ít phân cành, năng suất 1,6 - 1,8 tấn/ ha Thời gian sinh trưởng từ 85 - 90 ngày Khối lượng 1000 hạt là 145

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm

Các giống nghiên cứu được gieo trồng trên 96 chậu, chia làm hai lô, đối chứng và thí nghiệm Lô đối chứng được chăm sóc tưới nước đầy đủ Lô thí nghiệm gieo trồng bình thường đến giai đoạn ra nhú mầm hoa thì ngừng tưới nước cho đến khi hai lá dưới cùng biểu hiện bị héo (7 ngày) Tiến hành các chỉ tiêu nghiên cứu sau khi gây hạn ở thời điểm ra hoa và thời điểm quả non

2.2.2 Phương pháp xác định chỉ tiêu nghiên cứu

* Hàm lượng axit amin prolin

Hàm lượng axit amin prolin của lá xác định theo phương pháp của Bates và cộng sự (1973) Bao gồm các bước sau:

Nghiền 0,5g mẫu bằng cối và chày sứ Thêm 10 ml dung dịch sunfosalisilic Quay ly tâm 7000 vòng/ phút trong 20 phút và lọc qua giấy lọc Whatman Lấy 2

ml dịch chiết cho vào bình thêm 2ml axit axetic và 2 ml dung dịch Ninhyđrin (thành phần của dung dịch này Ninhyđrin + axit axetic + axit photphoric )

ủ trong nước nóng 100 oC trong 1 giờ đồng hồ, sau đó ủ đá 5 phút Bổ sung vào bình phản ứng 4 ml toluen lắc đều, lấy phần dịch có màu hồng ở trên

Đo mật độ quang học (OD) ở  = 520 nm

Sử dụng máy đo quang phổ UV - VISILE - spectrophotometer, Số hiệu: UV - 2450 do hãng SHIMADZU - Mỹ sản xuất

Hàm lượng prolin được tính theo công thức suy ra từ việc xác định đường chuẩn prolin

* Xử lý thống kê các kết quả thực nghiệm

Các kết quả nghiên cứu được xử lý đánh giá theo phương pháp toán thống

kê sinh học qua các tham số

Giá trị trung bình số học: X ;

Trong đó n là số lần nhắc lại

Độ lệch chuẩn:  ; n < 30