Khoá luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lí học thực vật

trường đại học sư phạm hà nội 2
khoa Gi
************

NGUYễN VĂN HIếU

HuỳNH QUANG DIệP LụC CủA MộT Số
GiốNG ĐậU TƯƠNG
TRONG ĐIềU KIệN GÂY HạN
khoá luận tốt nghiệp
chuyên ngành: sinh lý thực vật
Người hướng dẫn: PGS. TS Nguyễn văn mã

Hà Nội 5 - 2007
Nguyễn Văn Hiếu

K29A - Sinh - KTNN


Khoá luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lí học thực vật

Mở đầu
1. Lí do chọn đề tài
Đậu tương là cây công nghiệp ngắn ngày có giá trị dinh dưỡng và kinh
tế cao đang được trồng ở nhiều vùng trên thế giới như: Mĩ, Trung Quốc,



Khoá luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lí học thực vật

Hạn hán là một trong những nguyên nhân chủ yếu làm giảm năng suất cây
trồng. Người ta đã ghi nhận nhiều đợt hạn hán liên tiếp đã xảy ra ở mọi nơi
vào bất cứ thời điểm nào, nó gây ra cho loài người những thiệt hại vô cùng to
lớn [5].
Viện sĩ Mắcximốp đã nói: hạn hán dẫu chỉ đi qua có tính chất tạm thời
cũng không phải đi qua mà không để lại dấu vết gì tác hại cho cây. Vì vậy
việc nghiên cứu tính chịu hạn và các biện pháp nhằm nâng cao tính chịu hạn
là vấn đề cần thiết đối với nhiều loại cây trồng. Cây đậu tương nói riêng và
cây họ Đậu nói chung thường được trồng ở những nơi khô hạn, điều kiện cung
cấp nước gặp khó khăn thì việc nghiên cứu vấn đề này lại càng cần thiết.
Trong 10 năm trở lại đây, có nhiều công trình nghiên cứu về chỉ tiêu sinh
lí của cây trồng trong điều kiện môi trường bất lợi. Trong các phương pháp
nghiên cứu thì phương pháp đo huỳnh quang diệp lục ngày càng được quan
tâm nhiều, phương pháp này cho phép xác định tính chống chịu của thực vật
dưới tác động của điều kiện bất lợi mà không gây tổn thương cho cây trồng
khi nghiên cứu. Huỳnh quang diệp lục là một thông số phản ánh trạng thái
sinh lí của bộ máy quang hợp trong điều kiện bất lợi của môi trường. Vì thế
phương pháp phân tích huỳnh quang diệp lục đang được sử dụng như một
công cụ có hiệu quả để đánh giá tính chống chịu của cây trồng như: tảo, cà
chua, nhãn, lúa [6], [7], [12], [9], [13], ... Các công trình nghiên cứu này đều
chỉ ra rằng tâm phản ứng PSII bị tổn thương trong điều kiện môi trường bất
lợi. Sự tổn thương này ảnh hưởng đến phản ứng quang hoá ở PSII, được thể
hiện bằng sự giảm hiệu suất huỳnh quang biến đổi của diệp lục. Trên đối
tượng đậu tương việc tìm hiểu bản chất tính chịu hạn của các giống bằng

đánh giá khả năng chịu hạn của các giống đậu tương.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu huỳnh quang diệp lục của một số giống đậu tương trong điều
kiện gây hạn thông qua các chỉ tiêu: huỳnh quang ổn định - F0 , huỳnh quang
cực đại - Fm , hiệu suất huỳnh quang biến đổi - Fvm để tìm hiểu ứng dụng vào
việc đánh giá khả năng chịu hạn của đậu tương.
Nghiên cứu, đánh giá khả năng phục hồi của các giống đậu tương sau khi
được tưới nước trở lại và ở thời kì quả non bằng phương pháp đo huỳnh quang
diệp lục.
3. ý nghĩa lí luận và ý nghĩa thực tiễn
Tìm hiểu sâu về huỳnh quang diệp lục của một số giống đậu tương.

Nguyễn Văn Hiếu

K29A - Sinh - KTNN


Khoá luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lí học thực vật

Kết quả nghiên cứu có thể giúp cho việc xác định nhanh khả năng chịu
hạn, khả năng phục hồi của các giống đang gieo trồng, các giống nhập nội, để
lựa chọn và định hướng gieo trồng cho những vùng đất thích hợp.

Nguyễn Văn Hiếu

K29A - Sinh - KTNN



nhẹ, hạn hán có thể làm giảm hay thậm chí ngừng hẳn khả năng sinh trưởng

Nguyễn Văn Hiếu

K29A - Sinh - KTNN


Khoá luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lí học thực vật

của cây và cây trồng có thể bị chết khi hạn nặng. Vì vậy việc duy trì thích hợp
lượng nước cần thiết trong cây đảm bảo cho cây sinh trưởng và phát triển
thuận lợi, cho năng suất cao là vấn đề quan trọng trong trồng trọt hiện nay.
1.2. Huỳnh quang diệp lục và tình hình nghiên cứu về huỳnh quang diệp
lục ở thực vật nói chung và ở đậu tương nói riêng
1.2.1. Huỳnh quang diệp lục ở thực vật
Huỳnh quang diệp lục là sự bức xạ được diệp lục phát ra với bước sóng dài
hơn bước sóng hấp thụ và đồng thời với thời gian chiếu sáng

.

Khi hấp thụ photon ánh sáng, phân tử diệp lục tạo thành trạng thái kích
thích do kết quả của quá trình nhảy điện tử từ và từ n . Thông
thường khi điện tử của phân tử bị kích thích có thể xảy ra 2 trường hợp:
Trường hợp 1: là trạng thái kích thích của điện tử được gọi là Singlet
(trạng thái không bền), nếu như khi chuyển điện tử lên mức năng lượng cao
hơn không kèm theo sự đổi dấu của spin điện tử.
Trường hợp 2: là trạng thái kích thích của điện tử được gọi là Triplet
(trạng thái bền ổn định hoặc trạng thái bền thứ cấp), nếu như sự chuyển điện


P và P là trạng thái kích thích và trạng thái cơ bản 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 dưới dạng nhiệt) và quang hoá
(sự phân chia đầu tiên của các điện tích trong tâm phản ứng).
Hiệu suất lượng tử của phản ứng quang hoá và huỳnh quang sẽ tương ứng
bằng:
QZ

k ph
k f k d k ph

Q F0

kf
k f k d k ph

Trong điều kiện tối ưu, khi các tâm phản ứng hoạt động (các tâm phản
ứng mở) hằng số k ph lớn hơn đáng kể so với các hằng số còn lại và do đó
năng lượng được kích thích được sử dụng trong phản ứng quang hợp với hiệu
suất lượng tử Q Z gần bằng đơn vị (=1), có một phần rất nhỏ năng lượng kích
thích bị mất đi dưới dạng huỳnh quang trong quá trình vận chuyển năng lượng
kích thích về tâm phản ứng. Như vậy, khi tâm phản ứng mở xẩy ra quá trình
oxi hoá hoàn toàn chất nhận điện tử đầu tiên Qui non Q A , còn khi các tâm
phản ứng đóng xảy ra khử chất nhận điện tử đầu tiên Qui non Q A và khi
đó huỳnh quang đạt giá trị cực đại. Khi tâm phản ứng đóng thì hằng số tốc
độ mất trạng thái kích thích bằng quang hoá sẽ bằng không, còn huỳnh quang
tăng lên và đạt giá trị cực đại Fm .




k ph
k f k d k ph

Qz

Như vậy, đo cường độ huỳnh quang ổn định - F0 và cường độ huỳnh
quang cực đại - Fm trong một thời gian tương đối cho phép nhận được giá trị
tuyệt đối về hiệu quả sử dụng năng lượng ánh sáng trong các phản ứng quang
hoá.
Qz

Theo Ohad tỉ lệ

Fv Fm F0

Fm
Fm

Fv
là phản ánh dòng điện tử trong phản ứng quang hợp
Fm

đi qua chất nhận điện tử thứ 2 là Q B . Tỉ lệ này giảm đi khá nhiều khi điều
kiện sinh trưởng gặp bất lợi (hạn hán, ánh sáng dư thừa, thiếu dinh dưỡng )
và có thể được sử dụng để đánh giá trạng thái sinh lí của thực vật.
1.2.2. Tình hình nghiên cứu về huỳnh quang diệp lục ở thực vật nói
chung và ở đậu tương nói riêng
Huỳnh quang diệp lục là một thông số phản ánh trạng thái sinh lí của bộ

Phương pháp phân tích huỳnh quang diệp lục được nhiều nhà khoa học trên
thế giới sử dụng như một công cụ để đánh giá tính chống chịu của một số loài
như: tảo đỏ Porphyra, dưa chuột, lúa [9], cây thích, cây sam [12]
ở Việt Nam, trong vòng 10 năm gần đây đã xuất hiện một số công trình
nghiên cứu về huỳnh quang diệp lục ở một số loài như: tảo, cà chua, nhãn, lúa
[6], [7], [12], [9], [13]
Hiện nay, trên đối tượng đậu tương cũng đã xuất hiện một số công trình
nghiên cứu về huỳnh quang diệp lục [8], [11]. Những nghiên cứu này chỉ ra
rằng giá trị hiệu suất huỳnh quang biến đổi - Fvm ở những giống đậu tương có
khả năng chịu hạn khá cao hơn những giống có khả năng chịu hạn kém hơn

Nguyễn Văn Hiếu

K29A - Sinh - KTNN


Khoá luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lí học thực vật

[11], trong điều kiện gây hạn giá trị cường độ huỳnh quang ổn định của lá đậu
tương tăng, giá trị huỳnh quang cực đại có xu hướng giảm sút, hiệu suất huỳnh
quang biến đổi giảm rõ rệt [8].

Nguyễn Văn Hiếu

K29A - Sinh - KTNN


Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Văn Hiếu

K29A - Sinh - KTNN


Khoá luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lí học thực vật

chính thức năm1995 theo Quyết định số 147 NN - KHKT/ QĐ ngày 09 - 03 1995.
ĐVN5: ĐVN5 được tạo ra từ tổ hợp lai Các Tuyển với Chiang Mai
(Thái Lan) theo phương pháp chọn lọc phả hệ. ĐVN5 có thời gian sinh trưởng
trung bình từ 84 - 88 ngày, hạt mầu vàng, rốn hạt mầu nâu, năng suất từ 2,2 2,5 tấn/ ha. ĐVN5 được công nhận tạm thời vào năm 2004 theo Quyết định
số 2182 QĐ/ BNN - KHCN ngày 29 - 07 - 2004.
D140: D140 là con lai của tổ hợp lai DL02 với ĐH4, trong đó mẹ
DL02 là dòng lai giữa V73 với V74 còn bố ĐH4 là giống có nguồn gốc từ
Trung Quốc. ĐVN5 có thời gian sinh trưởng từ 90 - 100 ngày, phân cành tốt
(4,2 cành/ 1 cây), số quả nhiều, tỉ lệ quả 3 hạt cao, năng suất từ 1,5 - 2 tấn/ ha.
D140 được công nhận là giống quốc gia vào năm 2002 theo Quyết định số
5310 QĐ/ BNN - KHCN ngày 29 - 11 - 2002.
AK06: AK06 được tạo ra bằng phương pháp xử lí đột biến bằng tia
Gamma trên giống ĐT74, sau đó kết hợp xử lí hoá học bằng Ethylenimine
0,02% trong 6 giờ. AK06 có thời gian sinh trưởng từ 81- 98 ngày, hoa trắng,
có độ phân cành vừa phải, bộ lá gọn, hạt vàng sáng, vỏ hạt mầu vàng, rốn hạt
mầu nâu nhạt, năng suất từ 1,7 - 2,5 tấn/ ha. AK06 được công nhận là giống
quốc gia năm 2002 theo Quyết định số 5310 QĐ/ BNN - KHCN ngày 29 - 11
- 2002.
ĐT12: ĐT12 được tạo ra trong tập đoàn nhập nội năm 1996 có nguồn
gốc từ Trung Quốc. ĐT12 có thời gian sinh trưởng từ 71 - 80 ngày, hoa trắng,
hạt vàng, rốn mầu nâu, quả chín có mầu xám, năng suất trung bình từ 1,4 2,3 tấn/ ha. ĐT12 được công nhận là giống quốc gia năm 2002 theo Quyết

vận chuyển điện tử quang hợp - Quinon A (QA) ở trạng thái oxi hoá.
Máy đo xác định các chỉ tiêu:
F0 - Cường độ huỳnh quang ổn định, F0 phản ánh sự mất đi năng lượng

kích thích bằng bức xạ trong khoảng thời gian vận chuyển chúng về tâm phản
ứng PSII ở trạng thái mở.
Fm - Cường độ huỳnh quang cực đại, Fm đo được khi các tâm phản ứng

PSII ở trạng thái đóng, khi đó QA bị khử.
Fvm - Hiệu suất huỳnh quang biến đổi, Fvm phản ánh hiệu quả sử dụng

năng lượng ánh sáng trong phản ứng quang hoá, được xác định như sau:

Nguyễn Văn Hiếu

K29A - Sinh - KTNN


Khoá luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lí học thực vật

F
F F0
Fvm v m
Fm
Fm

Lá chọn để đo là lá thứ 3 tính từ ngọn xuống, là lá được đánh giá có hoạt
động sinh lí, sinh hoá mạnh nhất.

X1 X 2
m12 m22

X : Trung bình số học.
Xi : Giá trị kết quả đo đếm được ở mỗi lần nhắc lại.

n : Dung lượng mẫu.

: Độ lệch tiêu chuẩn.
CV : Hệ số biến động.

td : Tiêu chuẩn độ tin của hiệu.
m : Sai số trung bình số học.

Nguyễn Văn Hiếu

K29A - Sinh - KTNN


Khoá luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lí học thực vật

Chương 3
Kết quả và thảo luận
3.1. Huỳnh quang diệp lục của lá đậu tương khi gây hạn ở thời kì ra hoa
3.1.1. Huỳnh quang ổn định
Cường độ huỳnh quang ổn định - F0 phản ánh sự mất đi năng lượng kích
thích bằng bức xạ trong khoảng thời gian vận chuyển chúng về tâm phản ứng
PS II ở trạng thái mở.


DT90

325,50 0,50

309,50 0,50

105,17***

3

DT96

376,00 10,00

327,00 0,00

114,98*

4

VX92

354,50 5,00

328,00 2,70

-

5


ĐT12

406,00 5,40

301,00 1,00

134,88**

- : không có ý nghĩa về mặt thống kê.
* : mức ý nghĩa 0,05.
** : mức ý nghĩa 0,01.
*** : mức ý nghĩa 0,001.

Nguyễn Văn Hiếu

K29A - Sinh - KTNN


Khoá luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lí học thực vật

450
400
350
300
250

Lô thí nghiệm

giảm đi, năng lượng dùng cho quang hoá giảm dần dẫn tới cường độ huỳnh
quang ổn định tăng. Như vậy F0 tăng đồng nghĩa với tính chịu hạn kém khi so
sánh giữa các giống với nhau [9]. Riêng ở các giống DT84, AK06, VX 92 giá
trị F0 hầu như không biến đổi so với đối chứng.
Trong các giống có sự gia tăng huỳnh quang ổn định thì giống ĐT 12 giá
trị F0 tăng cao nhất (34,88%), giống DT 90 giá trị F0 tăng thấp nhất (5,17%),
các giống còn lại là DT 96, ĐVN5, D140 giá trị F0 gia tăng lần lượt là
14,98%, 10,88%, 14,43%.

Nguyễn Văn Hiếu

K29A - Sinh - KTNN


Khoá luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lí học thực vật

Trong điều kiện gây hạn giá trị huỳnh quang ổn định - F0 của đa số các
giống đậu tương tăng lên, mức độ gia tăng của F0 tuỳ thuộc vào giống. Tuy
nhiên, ở một số giống giá trị F0 hầu như không biến đổi.
3.1.2. Huỳnh quang cực đại
Huỳnh quang cực đại - Fm là giá trị đo được khi toàn bộ các tâm phản ứng
ở trạng thái đóng, khi đó QA bị khử.
Kết quả đo huỳnh quang cực đại của lá đậu tương khi gây hạn ở thời kì ra
hoa được thể hiện trong bảng 3.1.2 và hình 3.1.2.
Bảng 3.1.2. Huỳnh quang cực đại của lá đậu tương khi gây hạn ở thời kì ra
hoa

STT


1539,50 7,61

89,15**

3

DT96

1425,00 6,05

1285,50 6,70

110,85**

4

VX92

1370,50 6,42

1533,00 6,02

89,40**

5

ĐVN5

1470,50 5,03


1334,00 7,63

130,81***

- : không có ý nghĩa về mặt thống kê.
* : mức ý nghĩa 0,05.
** : mức ý nghĩa 0,01.
*** : mức ý nghĩa 0,001.

Nguyễn Văn Hiếu

K29A - Sinh - KTNN


Khoá luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lí học thực vật

1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0


hợp bị ức chế bởi ánh sáng cao hay hạn hán.
Trong khi đó ở các giống DT90, VX92, AK06 giá trị Fm lại giảm xuống
so với các giống ở lô đối chứng. Điều này có thể được giải thích là do ở các
giống này khi bị hạn có thể tăng độ nhạy của bộ máy quang hợp với quang ức
chế [9] do đó bức xạ huỳnh quang giảm, Fm giảm. Kết quả nghiên cứu này

Nguyễn Văn Hiếu

K29A - Sinh - KTNN


Khoá luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lí học thực vật

phù hợp với kết quả nghiên cứu của Nguyễn Văn Mã, Phan Hồng Quân [8].
Riêng ở giống DT84 giá trị Fm hầu như không biến đổi so với đối chứng.
Như vậy, tuỳ theo các giống mà giá trị Fm tăng lên, giảm xuống hoặc hầu
như không thay đổi khi bị hạn.
3.1.3. Hiệu suất huỳnh quang biến đổi
Hiệu suất huỳnh quang biến đổi - Fvm phản ánh hiệu quả sử dụng năng
lượng ánh sáng trong phản ứng quang hoá ở PSII. Số liệu ở bảng 3.1.3 và hình
3.1.3 cho biết kết quả đo hiệu suất huỳnh quang biến đổi - Fvm của lá đậu
tương khi gây hạn ở thời kì ra hoa.
Bảng 3.1.3. Hiệu suất huỳnh quang biến đổi của lá đậu tương khi gây hạn ở
thời kì ra hoa
STT

Tên giống



3

DT96

0,736 0,030

0,745 0,030

-

4

VX92

0,739 0,020

0,786 0,050

-

5

ĐVN5

0,781 0,040

0,788 0,020

-


- : Không có ý nghĩa về mặt thống kê.
** : mức ý nghĩa 0,01.

Nguyễn Văn Hiếu

K29A - Sinh - KTNN


Khoá luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lí học thực vật

0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0

Lô thí nghiệm
Lô đối chứng

DT84

DT90


Nguyễn Văn Hiếu

K29A - Sinh - KTNN


Khoá luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lí học thực vật

giống đậu tương thuộc lô thí nghiệm sau 10 phút, 20 phút, 30 phút, 40 phút,
50 phút, 60 phút. Kết quả đo huỳnh quang diệp lục khi được tưới nước trở lại
như sau:
3.2.1. Huỳnh quang ổn định
Kết quả đo huỳnh quang ổn định được trình bầy ở bảng 3.2.1 và hình
3.2.1.
Bảng 3.2.1. Sự biến đổi huỳnh quang ổn định của lá đậu tương sau khi được
tưới nước trở lại
STT

Tên

10

20

30

40


366

373

2

DT90

432

132

160

272

276

316

3

DT96

455

271

265


399

333

417

255

6

D140

404

271

207

405

261

271

7

AK06

369



Khoá luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lí học thực vật

F0
900
800
700
600
500
400
300

DT84
DT90
VX92

200
100
0
10

20

30

40

50

tưới nước trở lại.
STT

Tên

10

20

30

40

50

60

giống

phút

phút

phút

phút

phút

phút


1529

3

DT96

1549

1028

1170

1249

1398

1298

4

VX92

1087

1171

1109

1145


1423

1545

1292

7

AK06

1253

1302

1111

1173

1343

1253

8

ĐT12

1536

1249


40

50

60

Phút

Hình 3.2.2. Sự biến đổi huỳnh quang cực đại của lá đậu tương sau khi được
tưới nước trở lại

Nguyễn Văn Hiếu

K29A - Sinh - KTNN


Khoá luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lí học thực vật

Nhìn vào bảng 3.2.2 và hình 3.2.2 ta thấy: giá trị huỳnh quang cực đại Fm sau khi tưới nước trở lại của các giống đậu tương nhìn chung có xu hướng

tăng dần sau mỗi lần đo, Fm tăng là hình thức tự vệ của cây khi quá trình
quang hợp bị ức chế bởi ánh sáng cao hay hạn hán. Tuy nhiên, ở giống ĐVN5
giá trị Fm có xu hướng giảm, Fm giảm cho thấy giống ĐVN5 vẫn còn bị ảnh
hưởng của hạn hán thể hiện bằng sự giảm sút của huỳnh quang diệp lục.
Giống AK06 giá trị Fm lại tương đối ổn định sau mỗi lần đo.
3.2.3. Hiệu suất huỳnh quang biến đổi
Kết quả đo hiệu suất huỳnh quang biến đổi - Fvm được trình bầy trong


phút

1

DT84

0,710

0,727

0,632

0,758

0,719

0,720

2

DT90

0,708

0,906

0,891

0,787


0,819

0,837

0,880

5

ĐVN5

0,728

0,758

0,722

0,754

0,764

0,784

6

D140

0,710

0,774


0,805

0,753

0,654

0,872

0,764

Nguyễn Văn Hiếu

K29A - Sinh - KTNN