Luận văn sư phạm Phản ứng của một số giống đậu tương chịu hạn khác nhau nảy mầm trong điều kiện thiếu nước

Người hướng dẫn khoa học Pgs.. Nguyễn văn m∙ của một số giống đậu tương chịu hạn khác nhau nảy mầm trong điều kiện thiếu nước khoá luận tốt nghiệp đại học..

Người hướng dẫn khoa học

Pgs Ts Nguyễn văn m∙

của một số giống đậu tương chịu hạn khác nhau nảy mầm trong điều kiện thiếu nước

khoá luận tốt nghiệp đại học

L I C M N

hoàn thành b n khóa lu n này, em xin bày t lòng bi t n, s kính tr ng sâu s c t i th y giáo PGS.TS Nguy n V n Mã đã t n tình h ng d n và giúp đ

em trong su t th i gian th c hi n đ tài

Em xin g i l i c m n chân thành t i Khoa Sinh – KTNN và Trung tâm H

tr nghiên c u khoa h c và chuy n giao công ngh - Tr ng HSP Hà N i 2 đã giúp đ và t o m i đi u ki n đ em th c hi n đ tài này

Tôi xin chân thành c m n gia đình và b n bè đã đ ng viên, khích l và giúp

đ tôi trong su t quá trình th c hi n khóa lu n

L n đ u làm quen v i vi c nghiên c u khoa h c, đ tài c a tôi không tránh

L I CAM OAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên c u c a riêng tôi K t qu nghiên c u c a đ tài này đ m b o tính chính xác, khách quan, trung th c, không trùng l p v i các tác gi khác

N u sai, tôi hoàn toàn ch u trách nhi m

Hà N i, tháng 5 n m 2009

Sinh viên

ào Thu Hà

DANH M C CÁC KÍ HI U, CH VI T T T

C: i ch ng Nxb: Nhà xu t b n STT: S th t TN: Thí nghi m

Hình 5: Bi u đ bi u di n hàm l ng prolin trong m m đ u t ng khi đ n c

Hình 6: Bi u đ bi u di n hàm l ng prolin trong m m đ u t ng khi thi u n c

Hình 7: th bi u di n s bi n đ i ho t đ proteaza trong m m c a các

gi ng đ u t ng Hình 8: th bi u di n s bi n đ i ho t đ proteaza trong m m đ u t ng

khi đ n c Hình 9: th bi u di n s bi n đ i ho t đ proteaza trong m m đ u t ng

khi thi u n c Hình 10: th bi u di n s bi n đ i ho t đ lipaza trong m m c a các

gi ng đ u t ng Hình 11: th bi u di n s bi n đ i ho t đ lipaza trong m m đ u t ng

khi đ n c Hình 12: th bi u di n s bi n đ i ho t đ lipaza trong m m đ u t ng

khi thi u n c Hình 13: th bi u di n s bi n đ i ho t đ amylaza trong m m c a các

gi ng đ u t ng Hình 14: th bi u di n s bi n đ i ho t đ amylaza trong m m đ u t ng

khi đ n c Hình 15: th bi u di n s bi n đ i ho t đ amylaza trong m m đ u t ng

khi thi u n c

M C L C

M U 1 Lí do ch n đ tài………1

2 M c tiêu và nhi m v nghiên c u……….3

2.1 M c tiêu nghiên c u………3

2.2 Nhi m v nghiên c u……… 3

3 Ý ngh a lý lu n và th c ti n……… 3

CH NG 1: C S LÝ LU N C A V N NGHIÊN C U 1.1 S n y m m c a h t đ u t ng……… 4

1.2 nh h ng c a s thi u n c đ n cây đ u t ng trong giai đo n n y m m……… 5

1.3 Ph n ng ch u h n cây đ u t ng………6

1.4 Tình hình nghiên c u tính ch u h n cây đ u t ng……… 7

CH NG 2: I T NG VÀ PH NG PHÁP NGHIÊN C U 2.1 i t ng nghiên c u……… 9

2.2 Ph ng pháp nghiên c u……… 9

2.2.1 Ph ng pháp b trí thí nghi m……….9

2.2.2 Ph ng pháp xác đ nh ch tiêu nghiên c u………10

2.2.2.1 Xác đ nh t l n y m m……… 10

2.2.2.2 Sinh tr ng c a m m đ u t ng……….10

2.2.2.3 Ph ng pháp xác đ nh hàm l ng prolin………11

2.2.2.4 Ph ng pháp xác đ nh ho t đ m t s enzym……….11

2.2.3 Ph ng pháp x lý th ng kê các k t qu th c nghi m……… 13

CH NG 3: K T QU NGHIÊN C U VÀ TH O LU N 3.1 Kh n ng n y m m c a h t……… 14

3.2 Sinh tr ng c a m m đ u t ng……… 15

3.2.1 Chi u dài m m……… 15

3.2.2 Kh i l ng t i c a m m đ u t ng ……… 17

3.2.3 Kh i l ng khô c a m m đ u t ng……… 19

3.3 Hàm l ng prolin trong m m đ u t ng……… 20

3.4 Ho t đ c a các enzym phân gi i ch t d tr trong m m đ u t ng 22

3.4.1 Ho t đ c a enzym proteaza……… 22

3.4.2 Ho t đ c a enzym lipaza……… 26

3.4.3 Ho t đ c a enzym amylaza……… 29

K T LU N……… 33

TÀI LI U THAM KH O……… 34

M U

1 Lý do ch n đ tài

Cây đ u t ng (Glycine max L Merr) là lo i cây thu c h u (Fabaceae)

có giá tr kinh t cao H t đ u t ng ch a 38 - 40% protein, g p 3 l n protein trong g o, ngô H t đ u t ng còn ch a m t s lo i axit amin r t c n thi t cho c

th nh : xistin, metiônin, lyzin Ngoài ra, chúng còn ch a các thành ph n dinh

d ng khác nh : lipit (12 - 25%), gluxit (10 - 15%), các ch t khoáng (Ca, Mg,

Fe, P, K, Na, S), các vitamin A, B1, BB 2, C, D, E, K [2]

Cây đ u t ng là ngu n nguyên li u quan tr ng cho nhi u ngành s n xu t công nghi p th c ph m, y t và ph c v tr c ti p nhu c u s d ng c a con ng i

c ng nh cho ngành ch n nuôi S n ph m t cây đ u t ng đ c s d ng tr c

ti p d ng h t thô hay đ c dùng đ ch bi n thành các d ng s n ph m khác nh :

s a đ u nành, bánh k o, đ u ph , b t đ u… Bên c nh đó, đ u t ng còn là lo i cây d canh tác, phù h p v i nhi u h sinh thái khác nhau và có kh n ng c i t o

đ t r t t t do ho t đ ng c ng sinh c a các vi khu n Rhizobium trong các n t r

Nh v y, phát tri n cây đ u t ng n c ta là vi c làm có ý ngh a, trên các

m t kinh t , nhân v n và môi tr ng Phát tri n cây đ u t ng là y u t góp ph n vào chi n l c phát tri n b n v ng c a đ t n c

Cây đ u t ng có ngu n g c khu v c Châu Á, đã đ c tr ng cách đây kho ng 5000 n m [2] Do có ý ngh a c v m t dinh d ng và môi tr ng nên di n tích gieo tr ng đ u t ng ngày càng đ c m r ng trên toàn th gi i Hi n nay, cây

đ u t ng đ c tr ng trên 200 qu c gia Ch y u di n tích tr ng đ u t ng t p trung các n c nh Hoa Kì (34%), Brazil (28%), Achentina (18%)

Vi t Nam, đ u t ng là m t cây công nghi p quan tr ng ch sau lúa, ngô,

l c u t ng đ c tr ng Vi t Nam s m, nh ng do t p quán canh tác nên đ u

t ng ch a đ c phát tri n c v di n tích và n ng su t So v i bình quân chung

c a th gi i, n ng su t đ u t ng c a Vi t Nam ch b ng 57% V n đ c b n

h n ch n ng su t đ u t ng Vi t Nam là đi u ki n khí h u, đ c bi t là h n hán Vi t Nam là n c n m trong khu v c nhi t đ i gió mùa, l ng m a phân b không đ u gi a các vùng và các th i đi m trong n m nên h n có th x y ra nhi u vùng và nhi u mùa khác nhau nh h ng đ n sinh tr ng, phát tri n c a cây tr ng nói chung, cây đ u t ng nói riêng M t khác, c s cho vi c t o gi ng cây tr ng trong đó có đ u t ng ch y u d a trên k t qu c a nh ng nghiên c u

c b n quan tr ng nh nghiên c u kh n ng ch ng ch u c a chúng v i đi u ki n ngo i c nh Do đó, đ đáp ng vi c s n xu t cây đ u t ng thì c n ti n hành c i

ti n k thu t, ch n t o gi ng m i, đ c bi t nh ng gi ng có kh n ng ch u h n

i u đó đ ng ngh a v i vi c c n ti n hành các thí nghi m nghiên c u ph n ng

c a các gi ng đ u t ng trong đi u ki n thi u n c đ tìm ra gi ng ch ng ch u t t, cho n ng su t cao

Cây tr ng có ph n ng v i s thi u n c không gi ng nhau V i m i lo i cây

đ u có nh ng bi n đ i hình thái ho c ph n ng hoá sinh phù h p Cây giai đo n khác nhau có kh n ng ch u h n c ng khác nhau, th ng lúc cây sinh tr ng m nh

và t o c quan m i, chúng r t nh y c m v i s thi u n c

Giai đo n n y m m là th i đi m quan tr ng trong chu trình s ng c a th c

v t nói chung, c a đ u t ng nói riêng Quá trình n y m m nh h ng đ n s sinh tr ng và phát tri n bình th ng c a cây v sau Th i kì này, cây r t m n

c m v i s thi u n c

Trên đ i t ng đ u t ng đã có m t s nhà khoa h c ti n hành nghiên c u

nh : A Hamid, Sheila A Blackman, Miquel Ribas - Carbo, Finnegan…[21], [22], [24] tìm hi u nh h ng c a s thi u n c đ n quá trình quang h p, hô

h p, sinh tr ng Vi t Nam, m t s tác gi c ng nghiên c u v đ u t ng nh :

Nguy n Huy Hoàng, Tr n ình Long, Nguy n V n Mã, Tr n Th Ph ng Liên…[3], [4], [5], [7], [9], [11], [16] v i các v n đ v đánh giá kh n ng ch u

h n, quang h p, ch t l ng h t, nâng cao kh n ng ch u h n, ch n t o gi ng Tuy nhiên, vi c nghiên c u m t cách có h th ng v các bi n đ i sinh lý, hoá sinh c a cây đ u t ng khi g p h n còn ch a đ y đ

Xu t phát t nh ng lý do trên, tôi ti n hành nghiên c u đ tài: “Ph n ng c a

m t s gi ng đ u t ng ch u h n khác nhau n y m m trong đi u ki n thi u n c”

2 M c tiêu và nhi m v nghiên c u

2.1 M c tiêu nghiên c u

- Xác đ nh đ c m t s ch tiêu sinh lý c a cây đ u t ng trong giai đo n n y m m

- Nghiên c u nh h ng c a s thi u n c đ n hàm l ng prolin và ho t đ

CH NG 1: C S LÝ LU N C A V N NGHIÊN C U 1.1 S n y m m c a h t đ u t ng

N y m m là giai đo n quan tr ng trong chu trình sinh tr ng và phát tri n

c a th c v t nói chung và c a đ u t ng nói riêng Quá trình n y m m di n ra

m nh m s t o c s thu n l i cho s sinh tr ng và phát tri n sau này c a cây Quá trình n y m m di n ra v i nhi u bi n đ i sinh lý, sinh hóa trong h t v i

t c đ cao đ chu n b cho s hình thành m t cây non m i u t ng thu c cây Hai lá m m nên s n y m m đ u t ng c ng g m các pha nh s n y m m

c a cây Hai lá m m, đó là:

+ Pha tr ng h t

+ Pha hình thành và ho t hóa enzym

+ Pha tích l y ch t dinh d ng

+ Pha đ ng viên ch t dinh d ng và xây d ng ch t h u c đ c tr ng cho c

th trong giai đo n n y m m

S n y m m b t đ u b ng s h p th n c nh c ch hút tr ng c a h t làm h t tr ng lên Sau khi k t thúc s ng ngh , trong h t b t đ u t ng tính th y hóa c a keo nguyên sinh ch t, gi m tính a m và đ nh t c a keo d n đ n

nh ng bi n đ i sâu s c và đ t ng t trong quá trình trao đ i ch t trong h t liên quan đ n s n y m m c tr ng nh t là t ng m nh m ho t tính enzym th y phân phân gi i polixacarit, protein và các ch t ph c t p khác thành các ch t đ n

gi n, d n đ n thay đ i ho t đ ng th m th u Các s n ph m th y phân này dùng làm nguyên li u cho quá trình hô h p t ng lên m nh m c a phôi h t, v a làm

t ng áp su t th m th u trong h t giúp cho quá trình hút n c vào h t nhanh chóng

S t ng ho t tính enzym d n đ n s bi n đ i các ch t d tr và m c đ ho t hóa các enzym riêng bi t ph thu c vào tính ch t đ c tr ng v thành ph n hoá

h c c a h t i v i đ u t ng, h t d tr ch y u là protein thì ho t tính enzym proteaza t ng lên m nh m h n các enzym khác S t ng ho t tính enzym có l

là do quá trình t ng h p m i các enzym trong l p al ron h n là quá trình ho t hóa các enzym c v n có trong h t

1.2 nh h ng c a s thi u n c đ n cây đ u t ng trong giai đo n n y m m

N c là đi u ki n quan tr ng cho s n y m m N c tham gia vào quá trình trao đ i ch t, các ph n ng hoá sinh trong t bào, là nguyên li u c a ph n ng

N c đ m b o s th ng nh t gi a c th v i môi tr ng

H t khô có hàm l ng n c t 10 – 14% thì không n y m m Nh l c hút

tr ng c a keo mà h t gi ng hút n c và khi hàm l ng n c b ng 50 – 70%

kh i l ng h t thì các ho t đ ng s ng t ng c ng lên m nh m và phôi phát đ ng sinh tr ng hay n y m m

H n là t h p các đi u ki n khí h u gây nên hi n t ng thi u n c th c

v t làm nh h ng đ n sinh tr ng, phát tri n Ng i ta chia h n ra làm hai nhóm: + H n trong đ t: là nh ng y u t làm cho đ t không cung c p đ c n c cho cây do đ t thi u n c hoàn toàn ho c hàm l ng mu i trong đ t quá cao nên

áp su t gi n c c a h keo đ t l n, v t quá áp su t r Vì v y, cây không th

Khi g p h n, ho t đ ng c a enzym th y phân th ng di n ra nhanh h n là enzym t ng h p d n đ n t bào m t ch t dinh d ng

H n hán c ng gây nh h ng tr m tr ng đ n quá trình hô h p Khi thi u

th ng Sau khi h n ng ng tác đ ng, các quá trình ph c h i di n ra nhanh chóng

n u b gen đ c b o t n trong đi u ki n h n hán Nh có s tham gia c a protein đ c hi u mà ADN ch b bi n đ i khi đi u ki n h n n ng và kéo dài Ngoài ra, còn có nh ng thay đ i v các ph n ng sinh lý nh : hô h p, c ng

đ quang h p, c ng đ thoát h i n c c a lá cho phù h p v i đi u ki n g p h n

c a cây [22]

1.4 Tình hình nghiên c u tính ch u h n cây đ u t ng

Nghiên c u tính ch u h n c a th c v t đ i v i nh ng đi u ki n b t l i c a môi

tr ng là m t yêu c u b c thi t Vi c nghiên c u v tính ch u h n đã đ c ti n hành nhi u n c trên th gi i v i nhi u lo i cây tr ng khác nhau, trong đó có đ u t ng Các nghiên c u tìm hi u b n ch t kh n ng ch u h n c a cây tr ng nói chung, cây h u và đ u t ng nói riêng ngày càng đ c m r ng Nh ng n m

g n đây, nh các trang thi t b hi n đ i, các nhà khoa h c có đi u ki n đi sâu, tìm

hi u c ch sinh lý liên quan đ n tính ch u h n th c v t nh : nh h ng c a thi u n c đ n s phát tri n c a h t [24], đ n quá trình quang h p [22] và hô h p [21]…M t s c ch hoá sinh và sinh h c phân t c ng đã đ c nghiên c u nh : xác đ nh v trí c a gen liên quan đ n đi u ch nh áp su t th m th u (Maitra N, Cushman J, C 1994…), gen t ng h p m t s ch t hình thành và tích lu nhi u khi

t ng hàm l ng các ch t đi u ch nh áp su t th m th u khi g p h n, các ch t này (th ng là các protein ho c axit amin) đ c t ng h p b i các gen RAB (responsive to abscisic acid) Bên c nh đó, m t s ch t có kh n ng đi u ch nh

áp su t th m th u không liên quan đ n s tích lu ABA, s t ng hàm l ng c a chúng đ c l p v i s tích lu ABA

Vi t Nam, trong nh ng n m qua, đã có nhi u công trình nghiên c u v tính ch u h n c a cây đ u t ng Ch ng h n: nghiên c u đ c đi m di truy n và

kh n ng ch u h n con lai đ u t ng F1 (Nguy n Huy Hoàng) [3], nghiên c u

m i quan h gi a tính ch u h n v i thành ph n đi n di protein c a h t đ u t ng (Tr n Th Ph ng Liên, Nông V n H i…) [9], nghiên c u kh n ng c ng sinh c

đ nh đ m c a m t s dòng vi khu n đ u t ng (Nguy n Huy Hoàng, Nguy n

V n Mã, Ngô c D ng) [5] K t qu nghiên c u đã đ c ng d ng trong s n

xu t và ch n t o đ c nhi u gi ng đ u t ng m i có n ng su t cao, ph m ch t t t, phù h p v i đi u ki n khí h u, canh tác c a Vi t Nam

T i Trung tâm Nghiên c u và th c nghi m đ u đ , Vi n Khoa h c k thu t Nông nghi p Vi t Nam, nhi u gi ng đ u t ng nh p n i và gi ng đ a ph ng đã

đ c đánh giá kh n ng ch u h n, ch u nóng b ng m t s ph ng pháp: cho h t n y

m m trong dung d ch đ ng saccaroz , ph ng pháp dùng nhi t đ cao [3], [4]

K t qu t trên 1000 m u gi ng nh p n i đã phân l p 68 m u gi ng ch u h n t ng

h p, 14 m u gi ng v a ch u nóng, ch u h n t t v a có đ c tính kinh t quan tr ng… Các nghiên c u v hu nh quang di p l c, c ng đ quang h p cho phép đánh giá nhanh kh n ng ch u h n c a cây [11], [16]

CH NG 2: I T NG VÀ PH NG PHÁP NGHIÊN C U2.1 i t ng nghiên c u

- i t ng nghiên c u là cây đ u t ng thu c các gi ng: DT84, VX9-3 và AK03 do Vi n Khoa h c k thu t Nông nghi p Vi t Nam cung c p

- Ngu n g c c a các gi ng thí nghi m:

+ VX9-3: H t có d ng hình b u d c, màu vàng nh t R n h t có màu nâu nh t

Kh i l ng 1000 h t là 140 - 150g N ng su t 12 - 15 t /ha Th i gian sinh tr ng

Th i gian sinh tr ng 85 - 95 ngày Gi ng có kh n ng ch u h n khá

- Chúng tôi ti n hành thí nghi m t i Trung tâm H tr nghiên c u khoa h c

và chuy n giao công ngh - Tr ng HSP Hà N i 2

- xác đ nh các ch tiêu nghiên c u, chúng tôi ti n hành thí nghi m gieo

h t trong dung d ch đ ng theo ph ng pháp xác đ nh kh n ng ch u h n c a Volcova [25]: ch n h t gi ng đ u, kh e, có phôi sáng, không sâu m t, không

n m m c Kh trùng khay đ ng, bình, tay… b ng c n; gi y l c ph i đ c s y

1300C trong vòng 1 gi ; h t đ c kh trùng b ng dung d ch KMnO4 1% trong 5 phút H t đ u t ng n y m m trong dung d ch saccaroz v i áp su t th m th u 9atm H t sinh tr ng trong dung d ch đ ng d nhi m n m nên c n cho thêm kháng sinh nistatin 1/2 viên trong 1/2 lit

Sau đó, chia h t thành 2 ph n gieo trên khay có gi y th m: ph n 1 đ c t i

b ng n c c t (lô đ i ch ng), ph n 2 đ c t i b ng dung d ch đ ng (lô thí nghi m) Hàng ngày, b sung l ng n c ho c dung d ch đ ng 50 ml/khay

2.2.2 Ph ng pháp xác đ nh ch tiêu nghiên c u

2.2.2.1 Xác đ nh t l n y m m c a h t

Nh ng h t n y m m là h t có chi u dài r m m đ t t 3mm tr lên [25 ], t

l n y m m tính theo công th c sau:

P = a 100

b⋅ Trong đó:

2.2.2.3 Ph ng pháp xác đ nh hàm l ng prolin: theo ph ng pháp c a Bates

và c ng s (1973) [18]

Cân 0,5 g/m u nghi n k , thêm 10ml dung d ch axit sulfosalicylic 3% Ly tâm 7000 vòng/phút trong vòng 20 phút, l c l y d ch trong L y 2ml d ch chi t cho vào bình (ho c ng nghi m), thêm 2ml axit axetic và 2ml dung d ch ninhydrin (dung d ch này g m 30ml dung d ch axit axetic + 1,25g ninhydrin),

Y: Hàm l ng prolin (mg/l)

X: Giá tr m t đ quang h c đo đ c b c sóng 520nm

Sau đó hàm l ng prolin đ c đ i ra mg/g

2.2.2.4 Ph ng pháp xác đ nh ho t đ m t s enzym

- Xác đ nh ho t đ proteaza theo Ph m Th Trân Châu [1]

Hàm l ng nit amin trong m u nghiên c u đ c tính theo công th c:

V2: S ml NaOH 0,2N chu n đ bình thí nghi m

V3: S ml d ch l c đem chu n đ

g: S gam m u phân tích

f: H s đi u ch nh NaOH 0,2N

2,28: S mg nit amin t ng ng v i 1ml NaOH 0,2N

- Xác đ nh ho t đ c a enzym lipaza theo Nguy n V n Mùi [14]

Ho t đ lipaza đ c bi u th b ng s ml NaOH 0,1N trong 10g h t theo công th c:

a: S ml NaOH 0,1N dùng đ chu n đ bình thí nghi m

b: S ml NaOH 0,1N dùng đ chu n đ bình ki m tra

f: H s ch nh lý NaOH 0,1N

w: Kh i l ng h t

- Xác đ nh ho t đ enzym amylaza theo Ph m Th Ánh H ng [6]

Ho t đ amylaza đ c tính theo công th c:

X = 0

3

( ).342 20.10 2.w.t

t : Tiêu chu n đ tin c a hi u

Tiêu chu n đ tin c a hi u đ c so v i b ng tiêu chu n Student v i s b c

CH NG 3: K T QU NGHIÊN C U VÀ TH O LU N 3.1 Kh n ng n y m m c a h t

N y m m là quá trình sinh lý quan tr ng trong chu kì sinh tr ng và phát tri n c a th c v t nói chung và c a đ u t ng nói riêng, đ m b o duy trì s s ng,

t o c s ban đ u cho m t c th m i giai đo n này, th c v t r t m n c m v i