Nghiên cứu một số đáp ứng sinh lý, hóa sinh liên quan đến phản ứng tự bảo vệ của cây đậu tương Nam Đàn (Glycine max (L.) Merr.) đối với rệp muội đen (Aphis craccivora Koch).

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI

TRẦN NGỌC TOÀN

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐÁP ỨNG SINH LÝ, HÓA SINH
LIÊN QUAN ĐẾN PHẢN ỨNG TỰ BẢO VỆ CỦA CÂY
ĐẬUTƯƠNGNAM
ĐÀN(Glycinemax(L.)Merr.)ĐỐIVỚIRỆPMUỘIĐEN(

AphiscraccivoraKoch)

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC

HÀ NỘI - 2023


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI

TRẦN NGỌC TOÀN

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐÁP ỨNG SINH LÝ, HÓA SINH
LIÊN QUAN ĐẾN PHẢN ỨNG TỰ BẢO VỆ CỦA CÂY ĐẬU
TƯƠNGNAM
ĐÀN(Glycinemax(L.)Merr.)ĐỐIVỚIRỆPMUỘIĐEN(

AphiscraccivoraKoch)
Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật
Mã số: 9420112

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. Trần Thị ThanhHuyền
2. PGS.TS. Mai VănChung

HÀ NỘI - 2023


1
LỜI CAM ĐOAN
Tơixin camđoanđây làcơngtrình nghiêncứu củariêng
tơi.Các kết quảcótrongluậnán làtrung thực. Cáctàiliệuthamkhảo,
tríchdẫncónguồn

gốcxuấtxứ

rõràng.

Tơixinchịu

trách

nhiệmhồntồnvề cơngtrình nghiêncứu củamình.
Tác giả

Trần Ngọc Tồn


LỜI CẢM ƠN

LuậnánđãđượchồnthànhtạicácphịngthínghiệmtrườngĐạihọcVinhvà
mộtsốđơnvịphốihợp.Trongqtrìnhnghiêncứu,tơiđãnhậnđượcnhữngsựgiúp đỡ vơ cùng
q báu từ các tập thể và cánhân.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến các thầy cô hướng dẫn khoa học:
PGS.TS. Trần Thị Thanh Huyền và PGS.TS. Mai Văn Chung đã tận tâm giúp đỡ,
hướng dẫn tơi trong q trình nghiên cứu, thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô, các nhà khoa học trong Tổ Bộ môn
Sinh lý thực vật và ứng dụng, Ban Chủ nhiệm Khoa Sinh học; Phịng Sau đại học TrườngĐạihọcSưphạmHàNộiđãgiúpđỡtơitrongqtrìnhhọctậpvàhồnthành luậnán.
Tơi xin chân thành cảm ơn Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên và Viện
Công nghệ Sinh học trực thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam;
Trường Đại học Khoa học sự sống POZNAN (Ba Lan) đã phối hợp trong phân tích
một số chỉ tiêu sinh hóa.
Tơi xin chân thành cảm ơn Trung tâm khuyến nông huyện Nam Đàn; Viện
Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật (Viện Hàn lâm Khoa học và CơngnghệViệt Nam)
đãcungcấpgiốngđậutươngNamĐànvànguồnrệpmuộiđenlàmvậtliệunghiêncứu cho các

thí

nghiệm liênquanđến đềtài.
Tơi xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo Viện Nông nghiệp Tài nguyên;
Trung tâm thực hành thí nghiệm thuộc trường Đại học Vinh và các thầy cô giáo đã
giúp đỡ, động viên tơi trong suốt q trình học tập và nghiên cứu đề tài.
Cuốicùng,tơixinbàytỏlịngbiếtơntớigiađình,ngườithân,cácemcựusinhviênvàbạnbè
đãgiúpđỡ,độngviêntơitrongqtrìnhhọctậpvàhồnthànhluậnán.
HàNội,tháng

năm2023

Tác giả luận án

Trần Ngọc Tồn


MỤC LỤC
Trang
MỞĐẦU.................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết củađềtài...........................................................................................1
2. Mục tiêu nghiêncứu...............................................................................................2
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn củađềtài.................................................................3
4. Đóng góp mới củaluậnán.......................................................................................3
5. Cấu trúc củaluậnán................................................................................................4
CHƯƠNG1.TỔNGQUANVỀ VẤN ĐỀNGHIÊNCỨU.............................................5
1.1. Cây đậutương......................................................................................................5
1.1.1. Đặc điểmsinhhọc.............................................................................................5
1.1.2. Giá trị kinh tế của câyđậutương.......................................................................7
1.1.3. Tình hình sản xuất đậu tương trên thế giới và ởViệtNam.................................8
1.1.4. Giống đậu tươngNamĐàn..............................................................................12
1.2. Rệp muội đen và ảnh hưởng trong sản xuấtnôngnghiệp....................................14
1.2.1. Rệp muội đen (Aphiscraccivora Koch)..........................................................14
1.2.2. Ảnhhưởngcủarệpvàcáclồicơntrùngchíchhútkhácđốivớicâytrồng.....................15
1.3. Sự tương tác và cơ chế tự bảo vệ của cây trồng đốivớirệp................................18
1.3.1. Tác động của rệp lêncâytrồng........................................................................18
1.3.1.1. Qúa trình xâmnhập.................................................................................18
1.3.1.2. Thành phần nước bọtcủarệp....................................................................19
1.3.2.Cácphântửtínhiệutrongcơchếtựbảovệcủacâytrồngkhirệptácđộng......................21
1.3.2.1. Các chất kích kháng trong nước bọtcủarệp.............................................21
1.3.2.2. Cácgenkháng..........................................................................................21
1.3.2.3. Phản ứng của thực vật trước sự tấn côngcủarệp......................................24
1.3.2.4. Các cơ chế phịng vệ của câyhọĐậu.......................................................26
1.3.3. Qtrìnhchuyểnhóa/tổnghợpcácphântửtínhiệutrongcâytrồngkhirệp

tácđộng.................................................................................................................... 28
1.3.3.1. Jasmonicacid..........................................................................................28
1.3.3.2. Salicylicacid...........................................................................................32
1.3.3.3. Hydrogenperoxide.................................................................................37
1.3.3.4. Gốc tựdosuperoxide................................................................................42


CHƯƠNG 2:VẬT LIỆU, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁPNGHIÊNCỨU
............................................................................................................................................ 44
2.1. Vật liệunghiêncứu.............................................................................................44
2.1.1. Cây giống đậu tươngNamĐàn........................................................................45
2.1.2. Rệp muộiđen..................................................................................................45
2.2. Phạm vinghiêncứu.............................................................................................46
2.3. Nội dungnghiêncứu...........................................................................................47
2.4. Phương phápnghiêncứu.....................................................................................47
2.4.1. Phương pháp bố tríthínghiệm.........................................................................47
2.4.2. Phương pháp phân tích cácchỉtiêu..................................................................48
2.4.2.1. Phươngphápphântíchcácchỉtiêuvềảnhhưởngcủarệpmuộiđen
đến các tế bào lá đậu tươngNamĐàn...................................................................48
2.4.2.2. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu về hàm lượng của các phân tử tínhiệu
trong lá đậu tương Nam Đàn khi rệp muội đentácđộng.............................................49
2.4.2.3. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu về hoạt độ của một số enzymetổng
hợp/chuyển hóa các phân tử tín hiệu trong lá đậu tương Nam Đàn khi rệpmuội
đentácđộng...........................................................................................................52
2.4.2.4. Phương pháp xácđịnh protein..................................................................56
2.4.2.5. Hóa chất dùng cho cácphântích..............................................................56
2.4.3. Xử lýsốliệu.....................................................................................................56
CHƯƠNG 3:KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀTHẢOLUẬN....................................56
3.1. ẢnhhưởngcủarệpmuộiđenđếncáctếbàoláđậutươngNamĐàn................................56
3.1.1. TổnthươngởcáctếbàoláđậutươngNamĐànkhirệpmuộiđentácđộng........................57

3.1.2. SựperoxidehóalipidmàngởcáctếbàoláđậutươngNamĐàndưới
tác động của rệpmuộiđen........................................................................................62
3.2. Sự thay đổi hàm lượng của các phân tử tín hiệu trong lá đậu tương
NamĐàn khi rệp muội đentácđộng.............................................................................68
3.2.1. CácdạngoxyhoạthóatrongláđậutươngNamĐànkhirệpmuộiđentácđộng...............68
3.2.1.1. Gốc tự do superoxide trong lá đậu tương Nam Đàn khi rệp muộiđ e n
tácđộng................................................................................................................68
3.2.1.2. Hydrogen peroxide trong lá đậu tương Nam Đàn khi rệp muội đen
tácđộng 73


3.2.2. Salicylic acid trong lá đậu tương Nam Đàn khi rệp muội đentácđộng...........78
3.2.3. JasmonicacidtrongláđậutươngNamĐànkhirệpmuộiđentácđộng.........................82
3.3. Hoạt độ của một số enzyme tổng hợp/chuyển hóa các phân tử tín hiệutrong
lá đậu tương Nam Đàn khi rệp muội đentácđộng..........................................................87
3.3.1. EnzymechuyểnhóacácdạngoxyhoạthóatrongláđậutươngNamĐàn
khi rệp muội đentácđộng..........................................................................................87
3.3.1.1. Enzyme superoxide dismutase trong lá đậu tương Nam Đàn khi rệpmuội
đentácđộng...........................................................................................................87
3.3.1.2.EnzymecatalasetrongláđậutươngNamĐànkhirệpmuộiđentácđộng..............91
3.3.2. Enzyme tổng hợp salicylic acid trong lá đậu tương Nam Đàn khi rệpmuội
đentácđộng............................................................................................................... 96
3.3.2.1.Enzymephenylalanineammonia-lyasevàsựbiểuhiệncủagenePAL................96
3.3.2.2. Enzyme benzoic 2-hydroxylase trong lá đậu tương Nam Đàn khi rệpmuội
đentácđộng.........................................................................................................100
3.3.3. EnzymetổnghợpjasmonicacidtrongláđậutươngNamĐànkhirệpmuội
đen tác động(enzymelipoxygenase).......................................................................106
KẾT LUẬN VÀKIẾNNGHỊ..................................................................................113
KẾTLUẬN............................................................................................................113
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌCCƠNGBỐ.................................115

TÀILIỆUTHAMKHẢO.........................................................................................115
PHỤLỤC............................................................................................................1.PL


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt
ABA
BA2H
CAT
CT
ET
FW
GA
HR
JA
KH & CN
LOX
MeJA
O2.OPDA
PAL
PFI
POX
ROS
R (R1…..
Rn)
SA
SAR
SOD
TG
UBND

V (V1…..
Vn)
VE
VC
NBT
TBARS
TCA

Viết đầy đủ
Abscisic acid
Benzoic 2-hydroxylase
Catalase
Công thức
Ethylene
Fresh weight
Gibberellic acid
Hypersensitive response
Jasmonic acid
Khoa học & Công nghệ
Lipoxygenase
Methyl jasmonate
Superoxide anion
12-oxo – phytodienoic acid
Phenylalanine ammonialyase
Phloem feeding insects
Peroxidase
Reactive oxygen species
Reproductive stages

Nghĩa tiếng Việt

Abscisic acid
Enzyme benzoic 2-hydroxylase
Enzyme catalase
Công thức
Ethylene
Khối lượng tươi
Gibberellin
Phản ứng siêu nhạy cảm
Jasmonic acid
Khoa học và công nghệ
Enzyme lipoxygenase
Methyl jasmonate
Gốc tự do superoxide
12-oxo – phytodienoic acid
Enzyme phenylalanine ammonia-lyase

Salicylic acid
Systemic acquired
resistance
Superoxide dismutase
Thời gian
Ủy ban nhân dân
Vegetative stages

Salicylic acid
Tính kháng tập nhiễm hệ thống

Cơn trùng chích hút nhựa cây
Enzyme peroxidase
Các dạng oxy hoạt hóa

Giai đoạn sinh trưởng sinh thực

Enzyme superoxide dismutase
Thời gian
Ủy ban nhân dân
Giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng từ
V1đến Vn
Giaiđoạn nảy mầm (xuấthiệnlá
Vegetative stage emerges
mầm)
Vegetative stage cotyledon Giai đoạn mọc (xuất hiện lá đơn
nguyên)
Nitro blue tetrazolium
Dung dịch nitro blue tetrazolium
chloride
chloride
Thiobarbituric
Thiobarbituric acid
Trichloroacetic
Trichloroacetic acid


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng1.1.

Sản xuất đậu tương trên thế giới theo khu vực(năm2020)......................9

Bảng1.2.

Một số quốc gia sản xuất đậu tương lớn nhất thế giới(năm2020)..........10

Bảng1.3.

Nhập khẩu đậu tương của Việt Nam quacácnăm..................................10

Bảng1.4. Diệntích,năngsuấtvàsảnlượngđậutươngởViệtNam(từ2015
đến2020)...............................................................................................11
Bảng1.5.

Diện tích, năng suất và sản lượng đậu tương ởNghệAn........................12

Bảng3.1.

Tổnthương ở các tế bào lá đậu tương Nam Đàn khi rệp muội đen
tácđộng.................................................................................................57

Bảng3.2.

Hàm lượng thiobarbituric acid trong lá đậu tươngNamĐàn..................63

Bảng3.4.

Hàm lượng hydrogen peroxide trong lá đậu tươngNamĐàn..................74

Bảng3.5.

Hàm lượng salicylic acid trong lá đậu tương Nam Đànkhi rệpmuội
đentácđộng...........................................................................................78

Bảng3.6.

Hàm lượng jasmonic acid trong lá đậu tươngNamĐàn.........................83

Bảng3.7.

HoạtđộenzymesuperoxidedismutasetrongláđậutươngNamĐàn...............88

Bảng3.8.

Hoạt độ enzyme catalase trong lá đậu tươngNamĐàn..........................92

Bảng3.9.

Hoạt độ enzyme phenylalanine ammonia-lyase trong lá đậu tươngNam
Đàn khi rệp muội đentácđộng.................................................................96

Bảng 3.10. Hoạt độ enzyme benzoic 2-hydroxylase trong lá đậu tương Nam Đàn
khi rệp muội đentácđộng....................................................................101
Bảng 3.11. Hoạt độ enzyme lipoxygenase trong lá đậu tương Nam Đànkhi rệpmuội
đentácđộng..........................................................................................106


DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ
Trang
Biểuđồ3.1.

TổnthươngtếbàoláđậutươngNamĐànkhigâynhiễm20rệpở
các giai đoạnsinhtrưởng...................................................................60
Biểuđồ3.2.

TổnthươngtếbàoláđậutươngNamĐànkhigâynhiễm30rệpở
các giai đoạnsinhtrưởng...................................................................61
Biểuđồ3.3.
Sự peroxide hóa lipid trong tế bào lá đậu tương Nam Đànkhi
gâynhiễm 10 rệp ở các giai đoạnsinh trưởng.........................................65
Biểuđồ3.4.
Sự peroxide hóa lipid trong tế bào lá đậu tương Nam Đànkhi
gâynhiễm 20 rệp ở các giai đoạnsinh trưởng.........................................66
Biểuđồ3.5.
Sự peroxide hóa lipid trong tế bào lá đậu tương Nam Đànkhi
gâynhiễm 30 rệp ở các giai đoạnsinh trưởng.........................................67
Biểuđồ3.6.
Hàm lượng gốc tự do superoxide trong tế bào lá đậu tương NamĐàn
khi gây nhiễm 10 rệp ở các giai đoạnsinhtrưởng...................................72
Biểuđồ3.7.
Hàm lượng gốc tự do superoxide trong tế bào lá đậu tương NamĐàn
khi gây nhiễm 20 rệp ở các giai đoạnsinhtrưởng...................................72
Biểuđồ3.8.
Hàm lượng gốc tự do superoxide trong tế bào lá đậu tương NamĐàn
khi gây nhiễm 30 rệp ở các giai đoạnsinhtrưởng...................................73
Biểuđồ3.9.
HàmlượnghydrogenperoxidetrongtếbàoláđậutươngNamĐàn
khi gây nhiễm 10 rệp ở các giai đoạnsinhtrưởng..............................76
Biểu đồ 3.10. Hàm lượng hydrogen peroxide trong tế bào lá đậu tương Nam Đàn
khi gây nhiễm 20 rệp ở các giai đoạnsinhtrưởng..............................76
Biểu đồ 3.11. Hàm lượng hydrogen peroxide trong tế bào lá đậu tương Nam Đàn
khi gây nhiễm 30 rệp ở các giai đoạnsinhtrưởng..............................77
Biểu đồ 3.12. Hàm lượng salicylic acid trong tế bào lá đậu tương Nam Đàn khi
gây nhiễm 10 rệp ở các giai đoạnsinhtrưởng....................................80
Biểu đồ 3.13. Hàm lượng salicylic acid trong tế bào lá đậu tương Nam Đàn khi

gây nhiễm 20 rệp ở các giai đoạnsinhtrưởng....................................81
Biểu đồ 3.14. Hàm lượng salicylic acid trong tế bào lá đậu tương Nam Đàn khi
gây nhiễm 30 rệp ở các giai đoạnsinhtrưởng....................................81
Biểu đồ 3.15. Hàm lượng jasmonic acid trong tế bào lá đậu tương Nam Đàn khi
gây nhiễm 10 rệp ở các giai đoạnsinhtrưởng....................................85
Biểu đồ 3.16. Hàm lượng jasmonic acid trong tế bào lá đậu tương Nam Đàn khi
gây nhiễm 20 rệp ở các giai đoạnsinhtrưởng....................................85


Biểu đồ 3.17. Hàm lượng jasmonic acid trong tế bào lá đậu tương Nam Đàn khi
gây nhiễm 30 rệp ở các giai đoạnsinhtrưởng....................................86
Biểu đồ 3.18. Hoạt độ enzyme superoxide dismutase trong tế bào lá đậu tươngNam
Đàn khi gây nhiễm 10 rệp ở các giai đoạnsinhtrưởng............................90
Biểu đồ 3.19. Hoạt độ enzyme superoxide dismutase trong tế bào lá đậu tươngNam
Đàn khi gây nhiễm 20 rệp ở các giai đoạnsinhtrưởng............................90
Biểu đồ 3.20. Hoạt độ enzyme superoxide dismutase trong tế bào lá đậu tươngNam
Đàn khi gây nhiễm 30 rệp ở các giai đoạnsinhtrưởng............................91
Biểu đồ 3.21. Hoạt độ enzyme catalase trong tế bào lá đậu tương Nam Đàn khi
gây nhiễm 10 rệp ở các giai đoạnsinhtrưởng....................................94
Biểu đồ 3.22. Hoạt độ enzyme catalase trong tế bào lá đậu tương Nam Đàn khi
gây nhiễm 20 rệp ở các giai đoạnsinhtrưởng....................................94
Biểu đồ 3.23. Hoạt độ enzyme catalase trong tế bào lá đậu tương Nam Đàn khi
gây nhiễm 30 rệp ở các giai đoạnsinhtrưởng....................................95
Biểuđồ3.24. Hoạtđộenzyme phenylalanine ammonia-lyase trongtế
bàoláđậutươngNamĐànkhigâynhiễm10rệpởcácgiaiđoạnsinhtrưởng...99
Biểuđồ3.25.Hoạt độ enzyme phenylalanine ammonia-lyasetrongtếbàoláđậu tương
Nam Đàn khigây nhiễm20rệpởcác giaiđoạnsinhtrưởng..................99
Biểuđồ3.26. Hoạtđộenzyme phenylalanine ammonia-lyase trongtế
bàoláđậutươngNamĐànkhigâynhiễm30rệpởcácgiaiđoạnsinhtrưởng. 100
Biểuđồ3.27. Hoạtđộenzyme benzoic2-hydroxylasetrongtếbàoláđậutươngNam

Đànkhigâynhiễm10 rệpởcác giai đoạnsinhtrưởng....................103
Biểuđồ3.28. Hoạtđộenzymebenzoic2hydroxylasetrongtếbàoláđậutươngNamĐànkhigâynhiễm20rệpởcácgiaiđ
oạnsinhtrưởng.................................................................................103
Biểuđồ3.29. Hoạtđộenzymebenzoic2hydroxylasetrongtếbàoláđậutươngNamĐànkhigâynhiễm30rệpởcácgiaiđ
oạnsinhtrưởng.................................................................................104
Biểuđồ3.30.Hoạt độ enzyme lipoxygenasetrongtếbàoláđậutươngNamĐàn khigây
nhiễm10rệpởcácgiai đoạnsinhtrưởng............................................108
Biểu đồ 3.31. Hoạt độ enzyme lipoxygenase trong tế bào lá đậu tươngNam Đàn
khi gây nhiễm 20 rệp ở các giai đoạnsinhtrưởng............................109
Biểu đồ 3.32. Hoạt độ enzyme lipoxygenase trong tế bào lá đậu tươngNam Đàn
khi gây nhiễm 30 rệp ở các giai đoạnsinhtrưởng............................109


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình1.1.

Cây đậu tương (Glycine max(L.)Merr.)................................................5

Hình1.2.

Các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của câyđậutương........................6

Hình1.3.

Cây đậu tương Nam Đàn (ảnh: Mai VănChung,2015)........................13

Hình1.4.

Rệp muội đen (AphiscraccivoraKoch)................................................15

Hình1.5.

Sự tiết nước bọt vào lá trong q trình xâm nhậpcủarệp.....................19

Hình1.6.

Mơ hình các cơ chế phịng vệ của cây kí chủ chống lại sự tấncơng
của rệp(Theo: Botha và cộngsự,2005)................................................23

Hình1.7.

Sơđồminhhọacácconđườngtruyềntínhiệuthựcvậtliênquan
đến phản ứng phịng vệ đối với sự tấn cơngcủarệp.............................25

Hình1.8.

Jasmonicacid......................................................................................28

Hình1.9.

Vai trị trung tâm của JA và các hợp chất liên quanđếnJA..................28

Hình1.10.

Sơ đồ minh họa đường truyền tínhiệuSA...........................................33

Hình1.11.

H2O2và các chất ROS khác trong tế bàothựcvật..................................38

Hình2.1.

Nhân ni rệp muội đen trên cây đậu tươngtrồng bằng dung dịchthuỷ
canh trên khay i-nox phục vụthí nghiệm.................................................46

Hình3.1.

BiểuhiệntươngđốicủagenePALtrongláđậutươngNamĐàn...................133


1

MỞ ĐẦU
1. Tínhcấp thiết của đềtài
Do đặc điểm đời sống khơng tự chuyển dời vị trí trong mơi trường sống nên
thực vật bậc cao nói chung, cây trồng nói riêng, hàng ngày phải đối mặt với những
tác động từ môi trường bất lợi như: hạn hán, ngập úng, nhiệt độ quá cao - thấp, kim
loại nặng, sâu bệnh hại... Mỗi lồi cây, trong vịng đời của mình, chúng bị tác động
bởirấtnhiềuloạiyếutốbấtlợikhácnhautừmôitrườngsống.Mặcdùluônphảichịu một phần
thiệt hại nhất định nhưng phần lớn các cây vẫn tồn tại và sinh trưởng, phát triển tốt. Đó là
do các lồi thực vật đã hình thành những cơ chế tự bảo vệ khác nhau tương thích cho
từng yếu tố tác động. Cơ chế bảo vệ đó thường gắn liền với những đặc điểm cấu tạo (lớp
sáp,

tầng

cutin,

lơng

gai

ở

biểu

bì;

vách

tế

bào

dày…)

có

vai

trịlàcácràocảnvậtlýngăncảntácnhângâybệnhxâmnhậpvàovàpháttriểntrong cây; hay là
những phản ứng sinh hóa xảy ra trong tế bào và mơ cây, hình thành các
chấthoặclàđộchoặcứcchếsựsinhtrưởngcủayếutốgâybệnh(đólàcáchormone, hợp chất
phenol, flavonoids, alkaloids, steroids…). Cơ chế đó, nếu là sự kết hợp các đặc điểm có
thể có sẵn từ trước, gọi là cơ chế bảo vệ thụ động, thường không đặc hiệu; cịn nếu hình
thành do tác động của tác nhân gây bệnh, đó là cơ chế bảo vệ chủ động, thường đặc
hiệu và được qui định bởi bộ gene câychủ.
Trong khả năng bảo vệ mang tính chủ động của thực vật, cơ chế bảo vệ sinh
hóa đã và đang thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trong và ngồi

nước.Theocơchếnày,nấm,vikhuẩn,virus,cơntrùnglàcácnhómtácnhângâyhại
chocâyđượcbiếttạoracácelicitorcảmứngvàhìnhthànhcácsảnphẩmchuyểnhóa
cónguồngốckhácnhau:hormone,enzyme,gene,protein,sảnphẩmtraođổithứcấp, gốc tự do...;
khởi động các phản ứng bảo vệ đặc biệt như phản ứng siêu nhạy cảm (HR); kích thích tính
kháng tập nhiễm hệ thống (SAR). Đồng thời, con đường dẫn truyền tín hiệu khác nhau, ví
dụ như: sinh tổng hợp hormone thực vật salicylic acid (SA), jasmonic acid (JA), ethylene
(ET);

con

đường

tín

hiệu

oxy

hoạt

hóa…

cũng

đượckíchhoạt.Tấtcảhìnhthànhnênnhữngcơchếbảovệđặcthùchotừngloạicây trồng đối
với từng yếu tố tácđộng.


Trong mối tương tác giữa cây trồng họ Đậu(Fabaceae)với côn trùng
gâyhại,đãcónhữngnghiêncứutrênthếgiớiđánhgiábộmáyvàcơchếbảovệcủađậutương(Glyci

nemax)(Diaz-Montanovàcộngsự,2007[47];LiY.vàcộngsự,2008[96]),cỏ ba lá (Medicago
truncatula)(Klinglervà cộng sự, 2007[84]; Gao vàcộngsự, 2008[66]), đậu lăng (Lens
culinaris)(Andarge vàWesthuizen,2004)[11], linh lăng (Medicagosativa)(Julier,2004)
[79],đậuHàLan(PisumsativumL.)
(Maivàcộngsự,2014[98];Morkunasvàcộngsự,2015[114]).Cácnghiêncứunàyđềughinhận,
khichịutácđộngcủarệphại,mộtsốhormonethựcvật(SA,JA,ET,v.v..),cáchoạtchấtnhưpisatin
,flavonoids...,cácdạngoxy/nitơhoạthóanộisinhnhưH2O2,NO,cũngnhư
cácgốctựdo(superoxideO2.-,semiquinone),cácenzymesinhtổnghợpcũngnhưcácgenmãhóa
các enzyme nóitrênđã cảm ứng tổng hợpkhácnhau tham gia các phản
ứngbảovệcủacâytrồngđốivớirệphại(Morkunasvàcộngsự,2011)[113].
Đậu tương Nam Đàn là giống địa phương gắn liền với thương hiệu “tương
Nam Đàn” của tỉnh Nghệ An, được phục tráng thành công năm 2009 và bắt đầu đưa
vào giai đoạn sản xuất ở quy mô lớn. Trên giống đậu tương Nam Đàn, rệp muội đen
(Aphis craccivoraKoch) thường phát sinh, gây hại từ cuối giai đoạn phát triển thân,
lá,bắtđầuhìnhthànhnụhoavàkéodàisuốtthờikỳtạoquả,vàohạt[7].Sựtácđộng đó đã ảnh
hưởng tiêu cực đến sinh trưởng, phát triển, năng suất và chất lượng đậu tương. Việc đánh
giá cơ chế tự bảo vệ của cây trồng đối với rệp hại sẽ cung cấp cơ sở dữ liệu quan trọng về
sinh lý chống chịu của cây trồng trước các tác nhân bất lợi. Hiện chưa có cơng trình
nghiên

cứu

nào

đề

cập

đến

vấn

đề

này

trên

cây

đậu

tương

NamĐàn.Xuấtpháttừnhữnglýdonêutrên,việctriểnkhai“Nghiêncứumộtsốđáp ứng sinh lý,
hóa sinh liên quan đến phản ứng tự bảo vệ của cây đậu tương Nam Đàn đối với rệp muội
đen” là rất cầnthiết.
2. Mụctiêu nghiêncứu
Phântích,đánhgiáđượcmộtsốđápứngsinhlý,hóasinhliênquanđếnphảnứngtự
bảovệcủacâyđậutươngNamĐànkhirệpmuộiđentácđộngtạicácgiaiđoạnsinhtrưởngsinhdưỡ
ngV1,V3vàV5.
Các mục tiêu cụ thể:


Đánh giá được một số thiệt hại cấp độ tế bào ở lá đậu tương do rệp muội đen
gây nên thơng qua các chỉ số tổn thương và peroxied hóa lipid;
Phân tích, đánh giá được sự thay đổi hàm lượng của các phân tử tín hiệu
nhưJA, SA, H2O2và O2.-trong lá đậu tương Nam Đàn ở thời kỳ sinh trưởng sinh
dưỡngdưới tác động của rệp muội đen;
Đánh giá được hoạt độ của một số enzyme tham gia tổng hợp các phân tử tín

hiệu như enzyme LOX, PAL, BA2H, SOD và CAT trong lá đậu tương Nam Đàn ở
thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng dưới tác động của rệp muội đen.
3. Ýnghĩa khoa học và thực tiễn của đềtài
Nghiêncứumộtsốphảnứngphòngvệcủathựcvậtđốivớisâubệnhhạitácđộng đãđược
nghiêncứu từ lâu vàcónhiềucơngtrình cơngbốtrênthếgiới.Tại ViệtNam, hướng
nghiêncứunàyđược rấtnhiềunhà khoa họcquantâm, songhiệnnayvẫn đangcịnrất
ítcáccơng trình khoa học đề cậpđến. Trên giốngđậutươngNam Đàn, việcnghiêncứu
một

sốđápứng

sinh

lý,

hóasinhliênquanđến

phản

ứng

tự

bảovệđối

vớirệpmuộiđenlàrấtcầnthiết,songchođếnnaychưacócơngtrìnhnàonghiêncứu.
Do vậy kết quả của đề tài nhằm cung cấp những dẫn liệu khoa học về cơ chế
tựbảovệcủacâyđậutươngNamĐànđốivớirệpmuộiđenhạiđậutương,gópphần làm rõ cơ
sở lý luận về sinh lý chống chịu của cây trồng trước các tác nhân của mơi trường bát
lợi, trong đó có yếu tố hữusinh.

Kếtquảđạtđượccủađềtàilàtiềnđềchocácnghiêncứutiếptheovềmốiquan hệ cây đậu
tương và rệp hại, từ đó tìm ra các giải pháp trong phịng trừ rệp hại trên cây đậu tương
NamĐàn.
4. Đóng góp mới của luậnán
Kếtquảnghiêncứu sẽlànhữngdẫn liệukhoa họcmới vềcơchế tự
bảovệcủacâyđậutươngNam Đàn đối với rệpmuộiđenhạiđậutương,baogồm:
- Ảnh hưởng của rệp muội đen đối với các tế bào lá đậu tương Nam Đàn(Tỷlệ
tổn thương ở các tế bào; Sự peroxide hóa lipidmàng);
- Hàm lượng của các phân tử tín hiệu trong lá đậu tương Nam Đàn dưới
tácđộng của rệp muội đen (H2O2, O2.-,SA,JA);
- Hoạtđộcủamộtsốenzymetổnghợp/chuyểnhóacácphântửtínhiệutronglá


đậu tương Nam Đàn dưới tác động của rệp muội đen (SOD, CAT, PAL, BA2H, LOX);
-

Biểu hiện gene mã hóa enzyme trong con đường tín hiệu hormone SA(gene
PAL).
Kết quả đạt được sẽ là những dẫn liệu quan trọng, có ý nghĩa khoa học và thực
tiễn, có giá trị tham khảo trong lĩnh vực sinh lý thực vật, đặc biệt là sinh lý chống
chịu của cây trồng.
5. Cấu trúc của luậnán
Luận án có 133 trang, bao gồm:
Mở đầu 4 trang
Chương 1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu 40trang
Chương2.Vậtliệu,phạmvi,nộidungvàphươngphápnghiêncứu12trangChương 3.
Kết quả nghiên cứu và thảo luận 56trang
Kết luận và kiến nghị 2 trang
Các công bố khoa học liên quan đến luận án: Có 3 cơng bố
Tài liệu tham khảo: gồm 170 tài liệu, trong đó 7 tài liệu trong nước, 161 nước

ngoài, 2 webside.
Phụ lục: 106 trang


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Cây đậutương
1.1.1. Đặc điểm sinhhọc
Cây đậu tươngGlycine max(L.) Merr. thuộc:
Ngành Hạt kín: Angiospermatophyta
Lớp Hai lá mầm: Dicotyledoneae
Phân lớp Hoa hồng: Rosidae
Bộ Đậu: Fabales
Họ Đậu: Fabaceae
ChiGlycineWild.
GlycineWild.làmộttrongsốnhữngchi

lớn

củahọFabaceae,với

285lồiđãđược

biếtđến.Trongđó,đángchúýtrongchinàycócâyđậutương(Glycinemax(L.)Merr.)đượcsửdụn
glàmđốitượngcâytrồngphụcvụconngười(Singhvàcộngsự,2006)[137].

Hình 1.1. Cây đậu tương (Glycine max(L.) Merr.)
(Nguồn: IITA Image Library, 1997)
Cácgiaiđoạnsinhtrưởng,pháttriểncủacâyđậutương(IowaStateUniversity, 2009)[78]:

Tuỳthuộcvàotừnggiốngvàđiềukiệnngoạicảnhkhácnhaumàcácgiaiđoạnpháttriểncủ
a đậutươngcóthể kéo dàitừ80đến 140 ngày, đượcchia thànhcácgiai đoạnsau:
Giai đoạn nảy mầm đến mọc (VE-VC):
Giaiđoạn

này

bắt

đầu

khi

hạt

hút

nước,

mầmphơiphát

động

sinhtrưởng,kếtthúckhix2láđơnmọcđốitrên2lámầm.Giaiđoạnnàydàihayngắnlàtuỳthuộ
c vàogiốngcóthểkéodài10-12ngàymớimọc(vụxn);hoặcchỉ4-5ngàyđãmọc (vụ hè).
Trong giai đoạn này, nước cần có sẵn cho hạt hấp thụ, nhiệt độ thích hợp để
hạtnảymầmvàtrụmầmdướipháttriểnlà25–30oC,độẩm65–75%trongđất.

Hình 1.2. Các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của cây đậu tương
(Theo: Iowa State University, 2009)[78]

Giai đoạn cây non (giai đoạn sinh trưởng thân lá, V1 đến V5): Giai đoạn này
bắt đầu từ khi có một lá kép và kết thúc căn bản vào thời kỳ nở hoa (giai đoạn sinh
trưởngsinhdưỡng),đâylàthờikỳpháttriểncủathânvàlá.Giaiđoạnnàykéodài20
÷ 40 ngày. Vào thời kỳ đầu của giai đoạn này, cây con sinh trưởng rất chậm, trong
khi đó bộ rễ của nó lại phát triển nhanh, các nốt sần trên rễ được hình thành và phát
triển.Đếnthờikỳcâychuẩnbịranụ,rahoathìtốcđộsinhtrưởngcủacâytăngnhanh lên. Đây cũng
là thời điểm cây đậu tương chịu hạn khánhất.


Giai đoạn nở hoa (R1 đến R3): Thời gian ra hoa kéo dài 15 ÷ 20 ngày, có
trường hợp kéo dài đến 40 ngày. Khác với các cây trồng khác, đồng thời với ra hoa,
câyđậutươngvẫnpháttriểnmạnhvềthân,lá,rễ.Đâycũnglàthờikỳcâyđậutương mẫn cảm
nhất với điều kiện ngoại cảnh. Thời tiết thuận lợi cho việc nở hoa là lúc nhiệt độ đạt
25 ÷ 280C, độ ẩm khơng khí khoảng 75 ÷80%.
Giai đoạn hình thành quả và hạt (R3 đến R5): Giữa thời gian ra hoa và hình
thành quả hạt khơng có ranh giới rõ ràng (thường thấy cả nụ, hoa, quả trên cùng một
cây). Lúc các chùm quả non đã xuất hiện thì các chất dinh dưỡng trong thân, láđược
vậnchuyểnvềlàmchohạtmảydần,lúcnàysựsinhtrưởngcủacâybắtđầuchậmlại. Tốc độ tích
luỹ chất hữu cơ của hạt tăng nhanh đều cho đến khi hạtchắc.
Giaiđoạnhạtchín(R5đếnR6):Đâylàgiaiđoạncóthờigianngắntrongđờisốngcâyđậut
ươngvàchịuảnhhưởngnhiềucủanhiệtđộ.Hạtđạttốcđộchínsinhlýkhihạt
vàcómàu

sắcđiểnhình

củagiống,vỏ

quả

đã

đãchuyển

cứng

lại

sangmàuvàng

hoặcxámđen.Đậutươngchíncầnthờitiếtkhơráo,câycókhảnăngchịuhạn.
Giaiđoạngiàvàchết(R7đếnR8):Câyđậutươngkếtthúcvịngđờitronggiai đoạn này
với khoảng thời gian giao động từ 5 - 7ngày.
1.1.2. Giá trị kinh tế của cây đậutương
Đậu tương là cây trồng cạn ngắn ngày có giá trị kinh tế cao. Khó có thể tìm
thấy một cây trồng nào có tác dụng nhiều mặt như cây đậu tương. Sản phẩm của nó
làm thực phẩm cho con người, thức ăn cho gia súc, ngun liệu cho cơng nghiệp,
hàngxuấtkhẩuvàlàcâycảitạođấttốt.Vìthếcâyđậutươngđượcgọilà"Ơnghồng
trongcácloạicâyhọđậu”Sởdĩcâyđậutươngđượcđánhgiánhưvậybởilẽcâyđậu tương có giá
trị rất tồn diện (Trần Văn Điền, 2007)[2].
Giá trị về mặt thực phẩm: Hạt đậu tương có thành phần dinh dưỡng cao, hàm
lượng protein trung bình khoảng từ 35,5 – 40,0 %, lipid từ 15 – 20 %, hydrat carbon
từ 15 - 16 % và nhiều loại muối khoáng quan trọng cho sự sống. Hạt đậu tương có
chứa hàm lượng dầu béo cao hơn các loại đậu đỗ khác nên được coi là cây cung cấp
dầu thực vật quan trọng. Lipid của đậu tương chứa một tỉ lệ cao các acid béo không
no (khoảng 60 - 70 %) có hệ số đồng hố cao, mùi vị thơm như linoleic acid chiếm


52 – 65 %, oleic acid từ 25 – 36 %, linolenolic acid khoảng 2 – 3 %. Chính vì thành
phần dinh dưỡng cao như vậy nên đậu tương có khả năng cung cấp năng lượng khá
cao khoảng 4700cal/kg. Hiện nay,từhạtđậutươngngười ta đã chếbiếnrađượctrên600

sản phẩmkhác nhau, trongđó cóhơn 300loạilàm thực phẩm được chếbiến
bằngcảphươngphápcổtruyền,thủcôngvàhiệnđạidướidạngtươi,khôvàlênmen...(Trần Văn
Điền, 2007)[2].
Giá trị về mặt công nghiệp: Đậu tương là nguyên liệu của nhiều ngành công
nghiệp khác nhau như: chế biến cao su nhân tạo, sơn, mực in, xà phòng, chất dẻo, tơ
nhân tạo, chất đốt lỏng, dầu bôi trơn trong ngành hàng không, nhưng chủ yếu đậu
tươngđượcdùngđểépdầu.Hiệnnaytrênthếgiớiđậutươnglàcâyđứngđầuvềcung cấp nguyên
liệu cho ép dầu, dầu đậu tương chiếm 50% tổng lượng dầu thực vật. Đặc điểm của dầu đậu
tương: khô chậm, chỉ số iốt cao: 120 - 127; đông đặc ở nhiệt độ: - 15oC đến -18oC. Từ dầu
này người ta chế ra hàng trăm sản phẩm công nghiệp khác như: làm nến, xà phòng,
ni lon…(Trần Văn Điền, 2007)[2].
Giá trị về mặt nông nghiệp: Đậu tương là nguồn thức ăn tốt cho gia súc (1 kg
hạt đậu tương tương đương với 1,38 đơn vị thức ăn chăn nuôi). Tồn cây đậu tương
(thân, lá, quả, hạt) có hàm lượng đạm khá cao cho nên các sản phẩm phụ như thân lá
tươicóthểlàmthứcănchogiasúcrấttốt,hoặcnghiềnkhơlàmthứcăntổnghợpcủa gia súc. Sản
phẩm phụ cơng nghiệp như khơ dầu có thành phần dinh dưỡng khá cao: N: 6,2 %,
P2O5: 0,7 %, K2O: 2,4 %, vì thế làm thức ăn cho gia súc rấttốt.
Đậutươnglàcâylncanhcảitạođấttốt.1hatrồngđậutươngnếusinhtrưởng
pháttriểntốtđểlạitrongđấttừ30-60kgN.Thânláđậutươngdùngbónruộngthay
phânhữucơrấttốtbởihàmlượngNtrongthânchiếm0,05%,tronglá:0,19%(Trần Văn Điền,
2007)[2].
1.1.3. Tình hình sản xuất đậu tương trên thế giới và ở ViệtNam
1.1.3.1. Tình hình sản xuất đậu tương trên thếgiới
Câyđậutươngđượcconngườibiếtđếntừrấtlâuvàđượctrồngtạinhiềuchâu lục ở các
vùng sinh thái khác nhau. Diện tích đậu tương tăng lên trong vịng 10 năm
qua(giaiđoạn2008-2018)vàtươngđốiổnđịnhđếnnay.Tínhđếnnăm2018diện