Khoá luận tốt nghiệp

H Thị Phơng Lan - K 31A Sinh

Lời cảm ơn
Để hoàn thành tốt khoá luận tốt nghiệp của mình, em đã nhận đợc sự
chỉ bảo, giúp đỡ nhiệt tình của PGS.TS Nguyễn Văn Mã, các thầy cô giáo
trong tổ Sinh lý thực vật, cùng các thầy cô giáo khoa Hoá học, các bạn sinh
viên khoa Sinh KTNN trờng Đại học S phạm Hà Nội 2.
Với tấm lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý
báu của PGS.TS Nguyễn Văn Mã, các thầy cô giáo và các bạn sinh viên.
Hà Nội, ngày 15 tháng 04 năm 2009
Sinh viên
Hà Thị Phơng Lan

1


Khoá luận tốt nghiệp

H Thị Phơng Lan - K 31A Sinh

Lời cam kết
Để đảm bảo tính trung thực của đề tài, tôi xin cam kết nh sau:
1. Đề tài của tôi không hề sao chép từ bất kì đề tài có sẵn nào.
2. Đề tài của tôi không trùng với một đề tài nào khác.
3. Kết quả thu đợc trong đề tài là do nghiên cứu thực tiễn đảm bảo
tính chính xác, tính trung thực.
Sinh viên
Hà Thị Phơng Lan



ý nghĩa thực tiễn

9

Nội Dung

10

chơng 1: tổng quan ti liệu

10

1

ảnh hởng của nớc đến quá trình sinh trởng và phát

10

triển của đậu tơng
1.1

Các thời kì sinh trởng của đậu tơng

10

1.2

Vai trò của nớc đối với thực vật



1

3.1

Prolin

15

3.2

Những nghiên cứu về prolin đối với tính chống chịu ở

17

thực vật
chơng 2: đối tợng, phơng pháp nghiên cứu
1

19
19

đối tợng nghiên cứu

3


Khoá luận tốt nghiệp

H Thị Phơng Lan - K 31A Sinh


chơng 3: kết quả nghiên cứu v thảo luận
1

Sự biến động huỳnh quang diệp lục trong điều kiện hạn
sâu

24
24

1.1

Huỳnh quang ổn định

24

1.2

Huỳnh quang cực đại

27

1.3

Hiệu suất huỳnh quang biến đổi

29

2



40

KHUYếN NGHị

41

TI LIệU THAM KHảO

42

PHụ LụC

45

4


Khoá luận tốt nghiệp

H Thị Phơng Lan - K 31A Sinh

danh mục HìNH v bảng
STT
Bảng 1

Bảng 2

Bảng 3



STT
Hình 1

28

Tên hình

Trang

Sự biến đổi cờng độ huỳnh quang ổn định ( Fo) trong

24

pha hạn sâu và pha phục hồi
Sự biến đổi cờng độ huỳnh quang cực đại (Fm) trong

27

pha hạn sâu và pha phục hồi
Hiệu suất huỳnh quang biến đổi ( Fv/m) trong pha hạn

30

sâu và pha phục hồi
Sự biến động hàm lợng prolin ở thời kì cây non trong

34

pha hạn sâu và pha phục hồi

Trong số các cây họ Đậu, đậu tơng có sản lợng và diện tích đứng đầu
thế giới. Diện tích trồng đậu tơng hàng năm trên thế giới đạt 53,6 triệu ha với
sản lợng 96 triệu tấn. Nếu năm 1940 tổng diện tích trồng đậu tơng trên thế
giới là 12,4 triệu ha thì năm 1995 đạt 57,73 triệu ha, năng suất bình quân 1690
kg/ha, sản lợng 97,5 triệu tấn [1].
Quê hơng của đậu tơng là Đông nam Châu á, nhng 48% diện tích
trồng đậu tơng và 56% sản lợng đậu tơng của thế giới nằm ở Mỹ. Nớc
Mỹ sản xuất 75 triệu tấn đậu tơng năm 2000, trong đó hơn một phần ba đợc
xuất khẩu. Các nớc sản xuất đậu tơng lớn khác là Braxin, Achentina, Trung
Quốc và ấn Độ [6]. Phần lớn sản lợng đậu tơng của Mỹ hoặc để nuôi gia
súc hoặc để xuất khẩu mặc dù tiêu thụ đậu tơng ở ngời trên đất nớc này
đang tăng lên. Dầu đậu tơng chiếm tới 80% lợng dầu ăn đợc tiêu thụ ở Mỹ.
Đến năm 2005, tổng sản lợng đậu tơng trên thế giới đạt 221,55 triệu
tấn, tăng 3,85% so với năm 2004 (đạt 213,34 triệu tấn). Trong đó, sản lợng
một số nớc (đơn vị: triệu tấn) đạt nh sau: Mỹ 82,82; Braxin 59,50;
Achentina 40,5; Paragoay 4,8; Trung Quốc 17,0; ấn Độ 6,0.
Sản phẩm đậu tơng có nguồn protein, lipit, gluxit, vitaminphong
phú, làm thức ăn tốt cho ngời và gia súc, làm nguồn nguyên liệu cho công
nghiệp thực phẩm, chăn nuôi và chế biến. Sản phẩm của đậu tơng là mặt

6


Khoá luận tốt nghiệp

H Thị Phơng Lan - K 31A Sinh

hàng có kim ngạch xuất khẩu cao [10]. Hàm lợng protein trong đậu tơng
chiếm tỉ lệ cao (40% - 46%), là thức ăn bổ sung cho khẩu phần hạt cốc. Đây là
nguồn protein thực vật quan trọng. Dầu đậu tơng chứa chủ yếu các axit


H Thị Phơng Lan - K 31A Sinh

với tác động bất lợi của môi trờng mà không gây tổn thơng cho cây trồng
trong quá trình nghiên cứu. Vì vậy, phơng pháp nghiên cứu huỳnh quang
diệp lục đang đợc sử dụng nh một công cụ có hiệu quả để đánh giá tính
chống chịu ở một số loài cây trồng nh: cà chua, lạc, nhãn, lúa[8]
[9][15][16]. Kết quả những nghiên cứu này giúp chúng ta phân loại, chọn tạo
những giống chống chịu hạn tốt một cách nhanh chóng.
Prolin là một trong những chất có vai trò điều hoà áp suất thẩm thấu ở
tế bào thực vật, đợc xem nh thành phần của hệ thống giữ gìn pH của tế bào
và điều chỉnh thế khử ở tế bào. Hàm lợng prolin trong rễ và lá cây sống trong
điều kiện khô hạn tăng lên gấp nhiều lần so với cây sống trong điều kiện bình
thờng [21] [22], có thể xem axit amin này nh một chất chỉ thị về khả năng
chịu hạn của thực vật.
ở nớc ta đậu tơng là cây trồng quan trọng, có lịch sử phát triển lâu đời một trong những cây lơng thực chính sau lúa, ngô, đợc trồng nhiều ở vùng
núi, trung du, đồng bằng của cả nớc... Tuy nhiên do ảnh hởng của khí hậu
thời tiết và kĩ thuật canh tác nên năng suất đậu còn thấp (trung bình chỉ đạt 10
- 12 tạ /ha vụ đông; 12 -15 tạ/ha vụ hè thu ) [6], công tác nghiên cứu khoa học
vẫn cha phát triển tơng xứng với vị trí, khả năng, tiềm lực của cây đậu tơng
mệnh danh là cây trồng kì lạ, vàng mọc trên đất [7]. Đậu nành mới chỉ
đợc quan tâm và bắt đầu đợc nghiên cứu từ thập niên 60 - 70 của thế kỷ
XX. Có lẽ thí nghiệm tại trại Sông Lô (1953) của viện trồng trọt, do viện
trởng Bùi Huy Đáp chỉ đạo đợc xem là thí nghiệm chính quy đầu tiên về
cây đậu nành ở Việt Nam. Trong những năm tiếp theo đã có nhiều công trình
nghiên cứu về các lĩnh vực khác nhau đối với đối tợng này nh nghiên cứu về
sinh trởng, dinh dỡng, kĩ thuật gieo trồng, năng suất, chống chịu... Có thể
kể đến các nghiên cứu của Nguyễn Huy Hoàng, Trần Đình Long, Ngô Đức
Dơng về việc đánh giá khả năng chịu hạn của một số giống đậu tơng nhập
nội [6], Sự hình thành nốt sần ở một số giống chịu hạn [4], Trần Phơng Liên

chịu hạn của thực vật nói chung và của đậu tơng nói riêng.
- Kết quả nghiên cứu có thể cung cấp t liệu cho việc xác định nhanh
khả năng chống chịu với môi trờng bất lợi của các giống đậu tơng đang gieo
trồng và các giống nhập nội để có lựa chọn và định hớng gieo trồng trong
những vùng và mùa vụ thích hợp, góp phần nâng cao năng suất cây trồng.
9


Khoá luận tốt nghiệp

H Thị Phơng Lan - K 31A Sinh

NộI DUNG
CHƯƠNG 1: TổNG QUAN TI LIệU

1. ảnh hởng của nớc đến quá trình sinh trởng và phát triển của
đậu tơng
1.1. Các thời kì sinh trởng của đậu tơng.
Quá trình sinh trởng và phát triển ở đậu tơng gồm 5 thời kì chính sau:
* Thời kì nảy mầm và mọc: Đợc tính từ khi gieo hạt giống xuống đất
cho đến khi thân vơn lên khỏi mặt đất, hai lá mầm xoè ra. Trong thời kì này
cây đậu tơng con sinh trởng chủ yếu dựa vào chất dinh dỡng do lá mầm
cung cấp để phát triển thân non và bộ rễ.
* Thời kì cây non: Đợc tính từ khi cây mọc cho đến khi cây nở nụ hoa
đầu tiên, đây là thời kì sinh trởng mạnh của rễ, thân, lá.
* Thời kì nở hoa: Đợc tính từ khi cây ra hoa đầu tiên cho đến khi ra
hoa cuối cùng. Cây ra hoa sớm hay muộn tuỳ giống, thời vụ gieo trồng, vĩ độ
trái đất...Hoa thờng bắt đầu từ đốt thứ t đến đốt thứ tám trở lên. Đây là thời
kì rất quan trọng vì nó ảnh hởng đến năng suất của giống.
* Thời kì hình thành quả và hạt: Đợc tính từ giai đoạn ra hoa. Quả đầu


1.3. ảnh hởng của nớc đối với cây đậu tơng
Đậu tơng có nhu cầu đặc biệt về độ ẩm do có đặc điểm riêng là rễ ăn
sâu vào đất, thuộc loại rễ trụ, có nhiều rễ con và phân nhánh mạnh. Nhu cầu
nớc của đậu tơng thay đổi tuỳ theo thời gian sinh trởng. Trong quá trình
sinh trởng nhu cầu nớc tăng dần. Hàng loạt các chỉ tiêu sinh trởng và năng
suất nh: chiều cao thân, số hoa, tỷ lệ đậu quả, số hạt và khối lợng hạt..đều
có tơng quan thuận với độ ẩm đất, do đó cung cấp nớc đầy đủ đảm bảo sức
căng cho tế bào và tốc độ sinh trởng của cây, tăng khả năng tích luỹ chất khô
của chúng. Thiếu nớc hạt không có khả năng nảy mầm, cây con bị héo, tạo
quả kém, giảm năng suất.
Hiện tợng mất nớc của cây có thể do nhiều nguyên nhân: nhiệt độ
thấp, nóng, hạn hán Trong đó hạn hán là nguyên nhân chủ yếu gây nên sự
mất nớc ở thực vật.
11


Khoá luận tốt nghiệp

H Thị Phơng Lan - K 31A Sinh

Hạn là phức hệ các điều kiện khí tợng bất lợi gây ra sự thiếu nớc, mất
nớc ở thực vật, bao gồm: hạn trong đất và hạn trong không khí. Hạn trong đất
có thể do nhiệt độ thấp hoặc nồng độ dịch đất cao. Hạn trong không khí có thể
do độ ẩm quá thấp hoặc do nhiệt độ cao, gió mạnh. Từ đó gây tác động xấu
ảnh hởng đến sự sinh trởng và phát triển của cây trồng, cuối cùng là ảnh
hởng đến năng suất, phẩm chất của chúng.
Thiếu nớc trong cây làm cho lỗ khí đóng, làm giảm lợng CO2 thâm
nhập vào lá, khiến cho sự quang hợp giảm sút, suy giảm sự vận chuyển các
sản phẩm quang hợp từ lá đến cơ quan, bộ phận khác của cây, giảm việc gắn C

cạnh tranh giữa phản ứng quang hoá và huỳnh quang diệp lục).
Ta có thể mô tả mối tơng quan của ba quá trình trên thông qua sơ đồ:
Kf + Kd + KPh
P*

P

P và P* là trạng thái cơ bản và trạng thái kích thích của phân tử diệp lục.
Kf, Kd, KPh là các hằng số tốc độ làm mất đi trạng thái kích thích bằng
bức xạ (huỳnh quang), không bức xạ (mất đi dới dạng nhiệt) và quang hoá
(sự phân chia đầu tiên các điện tích trong tâm phản ứng).
Hiệu suất lợng tử của phân chia đầu tiên điện tích và huỳnh quang sẽ
tơng ứng bằng:
KPh
Qz =

KF
;

QFo =

KF + Kd + KPh

KF + Kd + KPh

Trong các điều kiện tối u, khi các tâm phản ứng hoạt động (tâm phản
ứng mở) hằng số KPh lớn so với các hằng số còn lại. Do đó năng lợng kích
thích đợc sử dụng trong phản ứng quang hợp với hiệu suất lợng tử Qz gần
bằng một đơn vị (=1) và chỉ có một phần nhỏ năng lợng kích thích (gần
0,3%) bị mất đi dới dạng huỳnh quang. Khi tâm phản ứng mở, xảy ra quá

Fv

Fm - Fo

Qz =

=
Fm

Fm

Hiệu quả phân chia điện tích trong các tâm phản ứng bị giảm đi khi
điều kiện sinh trởng gặp bất lợi (ánh sáng d thừa, nhiệt độ thấp, hạn hán,
không đủ dinh dỡng). Hiệu suất huỳnh quang biến đổi đặc trng cho hiệu
quả khử quinon A trong hệ quang hoá II, và có thể đợc sử dụng để đánh giá
trạng thái sinh lý của thực vật.
2.2. Những nghiên cứu huỳnh quang diệp lục ở thực vật.
Huỳnh quang diệp lục là những thông số phản ánh trạng thái sinh lý bộ

14


Khoá luận tốt nghiệp

H Thị Phơng Lan - K 31A Sinh

máy quang hợp của cây trồng. Nhờ có các phơng tiện hiện đại ngời ta đã
thu đợc kết quả quan trọng để giải thích về nguồn gốc và hiểu đợc cách sâu
sắc về cơ chế của hiện tợng huỳnh quang.
Trong những năm gần đây đã có nhiều thông báo nh: huỳnh quang

tử nhỏ bao gồm nhóm các axit amin, nhóm hợp chất amon bậc bốn
(Glycinebetain, prolinbetain, - alanine betain và clolin - oxy - sulfat, và hợp
chất sul folium bậc : - dimethylsulfonyo propionat (DMSP). Các hợp chất
này đóng vai trò then chốt trong sự điều chỉnh áp suất thẩm thấu ở tế bào thực
vật để trả lời các stress thẩm thấu. (22)
Còn đờng tổng hợp prolin trong thực vật bậc cao (20)
( Theo Delanney A J, Verma DPS 1993)

P5CS: -pyrrolin-5-cacboxilat synthetaza
P5CR: -pyrrolin-5-cacboxilat reductaza
Axit amin prolin đợc biết nh một tác nhân làm tăng áp suất thẩm thấu
của nội bào và thành tế bào
Trong điều kiện thiếu nớc dẫn đến tăng áp suất thẩm thấu dịch bào,
kéo theo sự tăng cờng khả năng chống chịu của thực vật trên nền giảm thế
nớc của dịch đất.

16


Khoá luận tốt nghiệp

H Thị Phơng Lan - K 31A Sinh

Phân tử prolin có cấu trúc vòng tạo nên cho prolin hình dáng vững chắc
hơn so với axit amin khác. Vai trò của prolin trong chống chịu stress nớc ở
thực vật là tổng hợp prolin tham gia điều chỉnh áp suất thẩm thấu của nội bào,
tham gia các cấu trúc bảo vệ màng và protein.

3.2 Những nghiên cứu về prolin đối với tính chống chịu ở thực vật.
Sự tích luỹ prolin là một phản ứng chuyển hoá phổ biến của thực vật bậc


18


Khoá luận tốt nghiệp

H Thị Phơng Lan - K 31A Sinh

CHƯƠNG 2: Đối tợng v phơng pháp nghiên cứu

1. Đối tợng nghiên cứu.
Là giống đậu tơng ĐT - 22 do Trung tâm nghiên cứu đậu đỗ, viện
khoa học kỹ thuật nông nghiệp Việt Nam chọn tạo từ dòng đột biến hạt lai của
tổ hợp DT - 95 và ĐT - 12 cung cấp. Đây là giống mới có năng suất cao 15 27 ta/ha, thời gian sinh trởng ngắn (85 - 90 ngày). ĐT - 22 có đặc điểm: hoa,
màu lông phủ trắng, hạt vàng, rốn nâu, quả chín có màu xám. Cây cao 45 70
cm, phân cành trung bình. Số quả chắc trung bình: 25 - 40 quả, tỷ lệ quả 3 hạt
cao (16% - 25%). Khối lợng 1000 hạt (140 - 150g) có thể trồng 3 vụ trong
năm. Đây là giống chịu đợc đất ớt và chịu bệnh khá.

2. Phơng pháp nghiên cứu.
2.1. Phơng pháp bố trí thí nghiệm.
Chúng tôi tiến hành thí nghiệm tại khu thí nghiệm nhà lới khoa sinh KTNN, trờng Đại học S phạm Hà Nội II.
Đậu tơng đợc trồng vào vụ hè năm 2008. Gieo hạt đậu tơng vào các
chậu thí nghiệm. Kích thớc chậu cao 45cm, đờng kính 35cm.
Giai đoạn cây non chỉ để lại 5 cây trong mỗi chậu, đảm bảo lợng đất,
phân bón, chế độ tới tiêu nớc, chế độ chăm sóc đồng đều giữa các chậu thí
nghiệm theo kĩ thuật thông thờng. Nhổ cỏ và xới hai lần vào giai đoạn cây
non và giai đoạn quả non. Chia số chậu trồng cây thành hai phần: phần 1 tiến
hành đo huỳnh quang diệp lục, phần 2 tách chiết xác định hàm lợng prolin.
Chia số chậu trong mỗi phần thành 5 lô: cây non (3 lá), ra hoa, quả non, quả

Cờng độ huỳnh quang ổn định (F0) phản ánh sự mất đi năng lợng
kích thích bằng bức xạ trong khoảng thời gian vận chuyển chúng về tâm phản
ứng PSII ở trạng thái mở.
Huỳnh quang cực đại (Fm) đợc đo khi các tâm phản ứng ở trạng thái
đóng.
Hiệu suất huỳnh quang biến đổi (Fv/m) phản ánh hiệu quả sử dụng năng
lợng ánh sáng trong phản ứng quang hoá đợc xác định nh sau:
Fv/m = Fm - F0/Fm.

20


Khoá luận tốt nghiệp

H Thị Phơng Lan - K 31A Sinh

Huỳnh quang diệp lục của lá đợc đo 8 lần trên lô thí nghiệm và 8 lần
đối với lô đối chứng. Lá đợc chọn để đo là lá thứ 3 tính từ trên ngọn xuống,
là lá đợc đánh giá độ hấp thụ ánh sáng hiệu quả nhất.

2.3. Phơng pháp xác định hàm lợng prolin.
* Cơ sở khoa học của phơng pháp.
Những hợp chất có màu là do trong phân tử chứa các nhóm mang mầu,
đó là các liên kết đôi, liên kết 3 nh: C = C, C = O, C = N, N = N, C C, C
Nvà nhóm trợ màu là các hệ liên hợp
Theo thuyết MO Huckel (thuyết obitan phân tử Theory of
Molecular Orbitale): liên kết trong nhóm mang màu là kết quả của sự phân
các Electron và các MO. Phân tử sẽ hấp thụ photon có năng lợng Ep chuyển
lên trạng thái kích thích.
hc


Bộ tách sóng

Bộ phân tích

Cuvet mẫu

Bộ phận in

+ Lý thuyết của mối quan hệ giữa mật độ quang và nồng độ dung dịch:
Dựa vào định luật Lambert - Beer:
Io
D = log

I
= Cd

= log
I

Trong đó:

(*)

T

D - Mật độ quang đo ở bớc sóng ;
T - độ truyền qua, có giá trị 0 - 100%;
C - nồng độ dung dịch, mol/l;
I,I0 - cờng độ bức xạ trớc và sau khi ra khỏi dung dịch;

V: Thể tích dịch prolin chiết đợc
Tất cả các axit amin của protein đều phản ứng màu Ninhydrin tạo
hợp chất màu xanh tím, riêng iminoaxit nh prolin tạo thành màu vàng với cơ
chế phức tạp ở bớc sóng = 520 nm.

2.4. Phơng pháp xử lý số liệu thực nghiệm:
Số liệu đợc sử lý đánh giá theo phơng pháp toán thống kê trên máy
tính nhờ phần mềm Exel - 2003 với các thông số: trung bình số học, độ lệch
chuẩn, sai số trung bình số học, hệ số biến động, độ chính xác của thí nghiệm,
tiêu chuẩn độ tin của hiệu.
n

X=

m=

X
i =1

i

;

n


n

;


Khoá luận tốt nghiệp

H Thị Phơng Lan - K 31A Sinh

CHƯƠNG 3: KếT QUả NGHIÊN CứU V THảO LUậN
`
1. Sự biến động của huỳnh quang diệp lục trong điều kiện hạn sâu
1.1. Huỳnh quang ổn định
( F0)
500 Fo

Pha hạn sâu

Pha phục hồi

500Fo

Pha hạn sâu

400

Pha phục hồi

400

300
300

200


6

7

8

0

9 10 11

H. 1.1: thời kì cây non

500 Fo

Pha hạn sâu

2

3

4

5

6

7

8


Pha phục hồi

TN quả chắc
ĐC quả chắc

100

Lần đo
0

Lần đo

0
0

1

2

3

4

5

6

7

8

hạn sâu và pha phục hồi

24


Khoá luận tốt nghiệp

H Thị Phơng Lan - K 31A Sinh

chèn bảng 1

F0 phản ánh sự mất đi năng lợng bằng bức xạ trong khoảng thời gian
vận chuyển chúng về tâm phản ứng PSII ở trạng thái mở. Sự biến đổi F0
phần nào cũng phản ánh khả năng chịu hạn của các giống đậu tơng.
25