Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo TS. Nguyễn Văn Đính
đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và động viên em trong suốt thời gian nghiên
cứu để hoàn thành đề tài khóa luận của mình.
Qua đây, em cũng xin gửi lời cảm ơn các thầy cô giáo trong tổ Sinh lý
thực vật cũng như trong khoa Sinh - KTNN, Trung tâm hỗ trợ Nghiên cứu
khoa học, ban thư viện, các thầy cô phụ trách phòng thí nghiệm cùng các bạn
sinh viên đã giúp đỡ em trong thời gian thực hành thí nghiệm của đề tài.
Trong quá trình thực hiện đề tài, em không tránh khỏi những thiếu sót,
rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thày cô và các bạn sinh viên để đề
tài của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Xuân Hòa, tháng 5 năm 2011
Sinh viên
Nguyễn Thị Thu Trang

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

i


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

LỜI CAM KẾT


2. Mục đích nghiên cứu .................................................................................. 3
3. Nội dung nghiên cứu .................................................................................. 3
4. Ý nghĩa của đề tài....................................................................................... 3
NỘI DUNG.................................................................................................... 4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU......................................................... 4
1.1 Đặc điểm sinh trưởng và phát triển của cây khoai tây............................... 4
1.2. Ảnh hưởng của sự thiếu nước đến sinh trưởng và phát triển của
thực vật nói chung và khoai tây nói riêng ....................................................... 6
1.3. Huỳnh quang diệp lục và tình hình nghiên cứu huỳnh quang diệp
lục ở thực vật nói chung và khoai tây nói riêng .............................................. 9
1.3.1 Huỳnh quang diệp lục ở thực vật ...........................................………9
1.3.2 Tình hình nghiên cứu huỳnh quang diệp lục ở thực vật nói
chung và khoai tây nói riêng......................................................................... 12
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............. 13
2.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................ 13
2.1.1. Giống Diamant (nhập nội từ Hà Lan).............................................. 13
2.1.2. Giống Solara (nhập nội từ Hà Lan) ................................................. 13
2.1.3. Giống Atlantic (nhập nội từ Mỹ) ..................................................... 14
2.1.4. Giống Espirit(nhập nội từ Đức) ....................................................... 14

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

iii


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

2.1.5. Giống KT3( Việt Nam và CIP) ........................................................ 14

một số giống khoai tây trồng trong chậu ở giai đoạn 45 ngày
Bảng 3.2.a. Ảnh hưởng của sự thiếu nước đến huỳnh quang cực đại (Fm) của
một số giống khoai tây trồng trong chậu ở giai đoạn 30 ngày
Bảng 3.2.b. Ảnh hưởng của sự thiếu nước đến huỳnh quang cực đại (Fm) của
một số giống khoai tây trồng trong chậu ở giai đoạn 45 ngày
Bảng 3.3.a. Ảnh hưởng của sự thiếu nước đến huỳnh quang biến đổi (Fvm) của
một số giống khoai tây trồng trong chậu ở giai đoạn 30 ngày
Bảng 3.3.b. Ảnh hưởng của sự thiếu nước đến huỳnh quang biến đổi (Fvm) của
một số giống khoai tây trồng trong chậu ở giai đoạn 45 ngày
Bảng 4.3. Các chỉ tiêu năng suất của một số giống khoai tây trong điều kiện
bình thường và gây hạn nhân tạo

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

v


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ
Hình 3.1.a: % đối chứng về huỳnh quang ổn định (F0) của một số giống khoai
tây trồng trong chậu ở thời điểm gây hạn 30 ngày
Hình 3.1.b: % đối chứng về huỳnh quang ổn định (F0) của một số giống khoai
tây trồng trong chậu ở thời điểm gây hạn 45 ngày
Hình 3.2.a: % đối chứng về huỳnh quang cực đại (Fm) của một số giống khoai
tây trồng trong chậu ở thời điểm gây hạn 30 ngày
Hình 3.2.b: % đối chứng về huỳnh quang cực đại (Fm) của một số giống khoai
tây trồng trong chậu ở thời điểm gây hạn 45 ngày

trên thế giới trong đó có Việt Nam
Ở Việt Nam, khoai tây được nhập nội từ Châu Âu do người Pháp đem
vào từ năm 1890. Khoai tây được trồng hơn 100 năm nay và là cây trồng lý
tưởng trong vụ Đông ở Đồng bằng Sông Hồng và trung du Bắc Bộ. Diện tích
trồng khoai tây ở Việt Nam tăng nhanh trong thập kỷ 70 từ 5.400 ha (năm
1971) tăng lên 104.600 ha (năm 1979). Đến thập kỷ 80, diện tích giảm và dao
động trong khoảng 23.600 ha đến 37.800 ha. Năm 2000 diện tích giảm còn
khoảng 28.000 ha.
Năng suất, sản lượng khoai tây ở Việt Nam không những còn thấp hơn
nhiều so với năng suất, sản lượng khoai tây ở các nước phát triển, mà còn
thấp so với tiềm năng suất ở chính các vùng này. Chính vì vậy, để nâng cao
sản lượng khoai tây ở Việt Nam thì cần mở rộng diện tích và nâng cao năng
suất.

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

1


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

Khoai tây vừa là cây lương thực, cây thực phẩm và thức ăn gia súc có
giá trị dinh dưỡng cao, vừa là nguyên liệu cho công nghiệp chế biến và là mặt
hàng xuất khẩu có giá trị kinh tế cao [10]. Trong củ khoai tây có nhiều tinh
bột và chứa nhiều chất dinh dưỡng quan trọng như: protein, lipit, đường và
các loại vitamin như: B1, B2, B3, B6, PP, C…[15] Ngoài ra còn có một số chất
khoáng quan trọng như: K, Ca, P, Mg [2]. Khoai tây là nguyên liệu có giá trị
cho nhiều ngành công nghiệp: dệt, sợi, gỗ ép, giấy và đặc biệt là chế biến các


2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu ảnh hưởng của hạn đến huỳnh quang diệp lục và năng suất
một số giống khoai tây nhằm xác định được giống có khả năng chịu hạn để
đưa vào sản xuất.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu các chỉ tiêu huỳnh quang ổn định (Fo), huỳnh quang cực
đại (Fm), huỳnh quang biến đổi (Fvm) của huỳnh quang diệp lục trong điều
kiện thường và gây hạn.
- Ảnh hưởng của gây hạn nhân tạo đến một số yếu tố cấu thành năng
suất một số giống khoai tây.
4. Ý nghĩa lý luận, thực tiễn
* Ý nghĩa lý luận
Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần bổ sung vào nguồn tài liệu
nghiên cứu về huỳnh quang diệp lục và năng suất của thực vật nói chung và
khoai tây nói riêng khi gặp hạn.
* Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của đề tài giúp đánh giá khả năng chịu hạn của một
số giống khoai tây từ đó chọn được các giống có khả năng chịu hạn và cho
năng suất cao để đưa vào sản xuất ở những vùng có khó khăn về cung cấp
nước chủ động.

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

3


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật



Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

Thời kì nảy mầm
Trong quá trình ngủ, thực chất vẫn có quá trình biến đổi sinh lí, sinh
hoá trong củ. Hàm lượng gibberellin tăng cao vào cuối thời kì ngủ nghỉ làm
giảm nồng độ chất ức chế, phá vỡ tầng bần thúc đẩy quá trình mọc mầm. Sự
tổn thương ở củ cũng thúc đẩy sự tổng hợp gibberellin dẫn đến củ nảy mầm
sớm. Khi sự ngủ nghỉ phá vỡ, mầm đỉnh của củ mọc trước, sinh trưởng tốt
nhất. Khi mầm đỉnh mọc sẽ ức chế các mầm khác, vì thế các mầm khác ở
trạng thái ngủ. Chỉ khi nào mầm đỉnh bị gãy hoặc cắt bỏ các mầm khác mới
phát triển. Giai đoạn thích hợp nhất để trồng là khi củ có nhiều mầm, mầm có
sức sống cao.
Thời kì sinh trưởng thân, lá
Sau khi trồng, các mầm phát triển thành các thân. Thân chính mọc trực
tiếp từ củ giống, thân phụ mọc trực tiếp từ thân chính. Thân chính và thân phụ
sinh trưởng và phát triển như những cây độc lập (có thể ra rễ, tia củ, phát triển
củ). Nhiệt độ thích hợp để phát triển thân, lá là 20-25oC.
Thời kì hình thành thân ngầm (tia củ)
Tia củ được hình thành sau khi trồng khoảng 30-40 ngày. Tia củ có
màu trắng, phát triển nhanh, nằm ngang dưới mặt đất, có đốt là vết tích của
gốc cuống lá. Phần đầu tia củ có khả năng tăng trưởng nhanh về số lượng và
kích thước tế bào.
Thời kì phát triển củ, ra hoa, tạo quả và quả chín
Củ được hình thành từ tia củ. Trước tiên, các tế bào đỉnh sinh trưởng
của thân ngầm phân chia mạnh lớn lên tích luỹ chất dinh dưỡng (đặc biệt là
tinh bột). Kết quả củ lớn nhanh, cuối thời kì sinh trưởng vỏ củ sần sùi. Theo

đổi chất, nó tham gia tích cực vào các phản ứng sinh học quan trọng với vai
trò là một nguyên liệu phản ứng. Chẳng hạn trong quang hợp, quá trình quan
trọng bậc nhất đối với thực vật, nước cung cấp proton H+ để khử NADP+
thành NADPH qua phản ứng quang phân li nước. Nước cũng hoạt động như
một chất có nhóm hiđroxil trong một số phản ứng hiđroxil hoá. Trong hô hấp
nước đóng vai trò như một chất phản ứng [14].
Nước có vai trò hiđrat hoá: Nước được hấp thụ trên bề mặt hạt keo
(prôtein, axit nucleic) và trên bề mặt màng tế bào (màng sinh chất, màng bao
quan, màng không bào) tạo thành lớp nước mỏng có vai trò như một tầng bảo

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

6


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

vệ, chống lại tác động bất lợi của môi trường, duy trì nguyên vẹn cấu trúc tế
bào [14].
Ngoài những vai trò trên nước còn góp phần đảm bảo sự liên hệ giữa cơ
thể và môi trường. Nhờ có nuớc cây hút được các chất khoáng trong đất, lá
hút được khí cabonic cũng cần có nước. Nước cũng là nhân tố điều hoà và ổn
định nhiệt độ của lá cây [14].
Hạn hán: là một phức hệ các điều kiện khí tượng gây ra sự thiếu nước
đối với cây trồng, gồm 2 loại hạn là hạn trong đất và hạn trong không khí.
Hạn trong đất là sự thiếu nước trong đất hoặc có thể là do nhiệt độ thấp hay
nồng độ dịch đất cao làm cây không hút được nước. Hạn trong không khí do
độ ẩm quá thấp gây lên hoặc cũng có thể do nhiệt độ quá cao, gió mạnh.

phẩm quang hợp từ lá đến các bộ phận khác của cây, giảm việc gắn cacbon
vào các hợp chất protein [6].
Đối với quá trình hô hấp, tác hại của hạn hán cũng trầm trọng: Khi
thiếu nước cường độ hô hấp tăng lên một cách bất lợi, hiệu quả năng lượng bị
giảm sút (nhiệt thoát ra nhiều, ATP được tạo ra ít) [6].
Như vậy, chỉ cần giảm chút ít hàm lượng nước trong tế bào đã có thể
gây ra sự kìm hãm đáng kể những chức năng quan trọng như quang hợp, hô
hấp… do đó ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển của cây trồng.
Đối với khoai tây nhu cầu nước thay đổi tuỳ theo điều kiện khí hậu, kĩ
thuật trồng trọt, thời gian sinh trưởng. Trong suốt thời gian sinh trưởng, cây
khoai tây cần rất nhiều nước. Theo tính toán cho thấy: 1 ha khoai tây cần
khoảng 2800-2900 m3 nước để đạt năng suất củ từ 19-33 tấn/ha, để tạo ra 100
kg củ cần từ 12-15 m3 nước [9] [10]. Thời kì trồng đến xuất hiện tia củ cần
đảm bảo độ ẩm tối thiểu 60-80% sức chứa ẩm của đồng ruộng. Thời kì hình
thành và phát triển của củ cần thường xuyên giữ ẩm độ đất 80%. Thiếu hay
thừa nước đều ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của cây. Nếu thiếu
nước ở thời kì phát triển thì năng suất giảm rõ rệt [2].
Như vậy, nước có vai trò vô cùng quan trọng đối với đời sống của cây
trồng nói chung, khoai tây nói riêng. Do đó, trong trồng trọt cần chú ý cung
cấp đầy đủ nước cho cây, đặc biệt là thời kì khủng hoảng về nước, tạo điều
kiện cho cây sinh trưởng phát triển tốt, nâng cao năng suất chất lượng cây
trồng. Trong điều kiện ngày nay, đất đai càng trở nên bạc màu, hoang hoá,

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

8


Khóa luận tốt nghiệp


ở trạng thái kích thích sẽ nhanh chóng chuyển về trạng thái khác bằng cách
giải phóng phần năng lượng hấp thụ theo những con đường sau:
Một là: nó có thể chuyển tới một phân tử nhận năng lượng khác và cuối
cùng khởi động các phản ứng quang hóa gây ra sự truyền điện tử quang hợp.
Hai là: năng lượng được giải phóng ra dưới dạng nhiệt độ.

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

9


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

Ba là: năng lượng được giải phóng ra dưới dạng sóng điện từ. Có nghĩa
là nó có thể phát lại dưới dạng một photon có năng lượng nhỏ hơn (tức là có
bước sóng dài hơn). Hiện tượng này gọi là huỳnh quang. Nguyên nhân của
hiện tượng huỳnh quang là do năng lượng phát ra dưới dạng sóng điện từ khi
chuyển điện tử từ trạng thái Singlet về trạng thái cơ sở.
Các quá trình truyền năng lượng nêu trên cạnh tranh nhau chủ yếu là sự
cạnh tranh giữa phản ứng quang hóa và huỳnh quang diệp lục, ta có thể mô tả
quá trình trên bằng sơ đồ:
k +k +k

f
d
ph
P* 
P

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

10


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

trình oxi hóa hoàn toàn các chất nhận điện tử đầu tiên Quinon (QA), còn khi
các tâm phản ứng “đóng” xảy ra khử chất nhận điện tử đầu tiên Quinon (QA),
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 hóa và bằng 0, còn huỳnh
quang tăng lên đạt giá trị cực đại (Fm).

Q Fm =

Q z =0 ,

kf
k f +k d +k ph

Hiệu giữa cường độ huỳnh quang khi tâm phản ứng “đóng” và “mở”
(Fv= Fm – Fo) được gọi là huỳnh quang biến đổi của diệp lục. Nó tương ứng
với phần năng lượng ánh sáng được các tâm phản ứng “mở” sử dụng trong
phản ứng quang hóa. Một cách dẽ dàng có thể chỉ ra tương ứng giữa huỳnh
quang biến đổi và huỳnh quang cực đại bằng hiệu suất lượng tử (hiệu suất
huỳnh quang biến đổi) của phản ứng quang hóa đầu tiên phân chia các điện
tích ở các tâm phản ứng quang hợp:



Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

hệ PSII. Ở điều kiện bất lợi có thể gây ra sự mất hoạt tính của quang hệ II
(PSII) trong vòng vài giờ. Sự mất hoạt tính PSII được thể hiện bằng việc giảm
huỳnh quang biến đổi [4].
1.3.2 Tình hình nghiên cứu huỳnh quang diệp lục ở thực vật nói chung
và khoai tây nói riêng
Huỳnh quang diệp lục là một thông số phản trạng thái sinh lý của bộ
máy quang hợp trong điều kiện bất lợi của môi trường. Phương pháp phân
tích huỳnh quang diệp lục cho phép xác định nhanh tính chống chịu của thực
vật dưới tác động của điều kiện bất lợi ở trạng thái invivo mà không gây tổn
thương cho cây trồng trong quá trình nghiên cứu [7]. Nhờ ưu điểm vượt trội
này mà phương pháp đo huỳnh quang diệp lục để đánh giá trạng thái sinh lý
của thực vật trong những năm gần đây được nhiều nhà khoa học quan tâm.
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì các kỹ thuật hiện đại đo
huỳnh quang đã được ra đời. Với sự phát triển này, đã đưa phương pháp phân
tích huỳnh quang trở thành một công cụ hết sức quan trọng trong nghiên cứu
sinh lý thực vật. Nhờ việc áp dụng các kỹ thuật hiện đại đó người ta thu nhận
các kết quả quan trọng cho phép giải thích nguồn gốc và hiểu được một cách
sâu sắc về cơ chế của hiện tượng huỳnh quang. Tuy nhiên giải thích về lý
thuyết hiện tượng huỳnh quang mới chỉ thu nhận được trên các đối tượng
nghiên cứu như: protoplast, lục lạp được tách rời, màng thylacoid …
Trong những năm gần đây, các kỹ thuật hiện đại đo huỳnh quang đã
đưa phương pháp này trở thành một công cụ quan trọng để đánh giá tính
chống chịu của một số giống cây trồng như: cà chua, nhãn, lúa, lạc, đậu tương
…[8][11][12][13] trong điều kiện môi trường bất lợi.


- Mầm: lớn, màu tím nhạt, có từ 2-3 mầm/củ
- Chống chịu bệnh: nhạy cảm với bệnh lụi lá, chống chọi tốt với bệnh
lụi củ, bệnh xoăn lá, chống chịu khá tốt với virut Yn.

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

13


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

2.1.3. Giống Atlantic (nhập nội từ Mỹ)
- Thời gian sinh trưởng từ 90-100 ngày
- Hình dạng củ: có hình ôvan hoặc hình tròn, vỏ có màu sáng, ruột
trắng, mắt củ không sâu
- Năng suất: cao, củ to và đồng đều
- Thân đứng, lá rộng
- Mầm: trung bình, có màu tím
- Chống chịu bệnh: kháng rất tốt với bệnh ghẻ, bệnh héo xanh và mốc sương.
2.1.4. Giống Espirit (nhập nội từ Đức)
- Thời gian sinh trưởng từ 85-90 ngày
- Hình dạng củ: củ lớn, hình tròn hoặc ôvan, vỏ hơi đỏ, mắt củ nông
- Năng suất: trung bình – cao
- Thân cao, đứng, nhiều nhánh cấp 2, lá xanh rộng.
- Mầm củ màu đỏ tím
2.1.5. Giống KT3 (Việt Nam và CIP)
- Thời gian sinh trưởng từ 80 – 85 ngày
- Hình dạng củ: tròn, vỏ màu vàng nhạt, ruột màu vàng nhạt, mắt sâu

khi trồng [1], lô thí nghiệm ngừng tưới nước, dùng nilon trắng ngăn nước
mưa cho đến khi lá cuối cùng trên cây có hiện tượng héo (gọi là pha gây hạn
sâu) thì tưới nước trở lại như bình thường (gọi là pha phục hồi). Trong thí
nghiệm của chúng tôi, thời gian gây hạn là 8 ngày.
2.2.2 Phương pháp xác định chỉ tiêu huỳnh quang diệp lục
- Huỳnh quang diệp lục được đo trên máy chlorophyll fluorometer
OS_30 do hãng ADC_Anh cung cấp. Thời gian ủ tối là 10 phút để các tâm
phản ứng ở trạng thái “mở” hoàn toàn hay toàn bộ chất nhận điện tử đầu tiên
trong mạch vận chuyển điện tử quang hợp Quinon A (QA) ở trạng thái oxi
hóa.
- 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 hóa được xác định như sau:

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

15


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

Fvm =



2

2

i=1

n-1

; n < 30

 / Hệ số biến động:

CV%=±

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

σ
×100%
X

16


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

 / Sai số trung bình số học:



t d
tây trồng trong chậu ở thời điểm gây hạn 30 ngày

Hình 3.1.b: % đối chứng về huỳnh quang ổn định (F0) một số giống khoai
tây trồng trong chậu ở thời điểm gây hạn 45 ngày

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

19