Đánh giá một số đặc điểm nông sinh học và phân lập gen cystatin của một số dòng lạc (Arachis hypogaea L.) có nguồn gốc từ mô sẹo chịu mất nước và xử lý chiếu xạ

ĐẠI HỌC THÁI
NGUYÊN
TRƢỜNG
ĐẠI HỌC
SƢ
PHẠM
PHẠM TUẤN OANH
ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC VÀ
PHÂN LẬP GEN CYSTATIN CỦA MỘT SỐ DÕNG LẠC
(Arachis hypogaea L.) CÓ NGUỒN GỐC TỪ MÔ SẸO
CHỊU MẤT
NƢỚC
VÀ XỬ LÝ CHIẾU XẠ
LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC
Thái Nguyên -
2011
ĐẠI HỌC THÁI
NGUYÊN
TRƢỜNG
ĐẠI HỌC
SƢ
PHẠM
PHẠM TUẤN OANH
ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC VÀ
PHÂN LẬP GEN CYSTATIN CỦA MỘT SỐ DÕNG LẠC
(Arachis hypogaea L.) CÓ NGUỒN GỐC TỪ MÔ SẸO
CHỊU MẤT
NƢỚC
VÀ XỬ LÝ CHIẾU XẠ
Chuyên ngành: Di truyền
học

Mã số:
60.42.70
LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC
Ngƣời hƣớng
dẫn khoa học: PGS.TS. Chu Hoàng
Mậu
Thái Nguyên -
2011
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Chu Hoàng Mậu đã tận
tình h
ƣ
ớng dẫn, chỉ bảo, động viên và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành
luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Vũ Thị Thu Thủy (Khoa Sinh - KTNN) đã
nhiệt tình giúp đỡ, truyền đạt kinh nghiệm và hỗ trợ tôi trong suốt quá trình thực
nghiệm và hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các kỹ thuật viên phòng Hóa sinh; Phòng Công
nghệ tế bào; Phòng Di truyền và Công nghệ gen (Khoa Sinh - KTNN -
Trƣờng
Đại
học Sƣ Phạm Thái Nguyên); Bộ môn Sinh học phân tử và Công nghệ gen (Viện
Khoa học Sự sống - ĐH Thái Nguyên) và các cán bộ thuộc Viện Công nghệ Sinh
học đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn này.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trƣờng Đại học Sƣ
phạm Thái Nguyên, Khoa Sau đại học, Ban chủ nhiệm Khoa Sinh - KTNN và các
thầy cô giáo, cán bộ trong khoa đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập
và hoàn thành luận văn.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời những cảm ơn sâu sắc tới gia đình và bạn bè đã
luôn động viên và ủng hộ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu.

Tác giả
Phạm Tuấn Oanh
Trang bìa phụ
MỤC LỤC
Trang
Mục lục i
Danh mục các chữ viết tắt iv
Danh mục các bảng v
Danh mục các hình vi
MỞ ĐẦU 1
Chƣơng
1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
3
1.1. CÂY LẠC
3
1.1.1. Nguồn gốc, phân loại, đặc điểm sinh học và giá trị kinh tế của cây lạc
3
1.1.2. Đặc điểm hóa sinh của hạt lạc 4
1.1.3. Tình hình sản xuất lạc trên thế giới và ở Việt Nam
5
1.2. TÍNH CHỊU HẠN Ở THỰC VẬT 7
1.2.1. Hạn và tác động của hạn đến thực vật 7
1.2.2. Cơ sở sinh lý, hóa sinh và sinh học phân tử của tính chịu hạn
8
1.3. ỨNG DỤNG KỸ THUẬT NUÔI CẤY MÔ VÀ TẾ BÀO THỰC VẬT
TRONG CHỌN DÒNG CHỊU HẠN Ở THỰC VẬT 10
1.4. MỘT SỐ GEN LIÊN QUAN ĐẾN TÍNH CHỊU HẠN CỦA CÂY
TRỒNG
VÀ CÂY LẠC
12

1.5. CYSTATIN VÀ GEN CYSTATIN Ở THỰC VẬT 14
1.5.1. Cysteine proteinase 14
1.5.2. Cystatin chất ức chế cysteine proteinase 15
1.5.3. Gen mã hóa cystatin ở thực vật và cây lạc 19
Chƣơng
2. VẬT LIỆU VÀ
PHƢƠNG
PHÁP NGHIÊN
CỨU 21
2.1. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU
21
2.1.1. Vật liệu thực vật
21
2.1.2. Hóa chất và thiết bị 21
2.1.3. Địa điểm nghiên cứu
22
2.2.
PHƢƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU
22
2.2.1. Mô hình nghiên cứu tổng quát 22
2.2.2.
Phƣơng
pháp nghiên cứu ngoài đồng ruộng 23
2.2.3.
Phƣơng
pháp đánh giá chất
lƣợng
hạt 23
2.2.4. Khả năng chịu hạn của các dòng lạc đƣợc đánh giá ở giai đoạn hạt nảy

mầm bằng
phƣơng
pháp gây hạn sinh lý 24
2.2.5.
Phƣơng
pháp sinh học phân tử 25
2.2.6.
Phƣơng
pháp xử lý số liệu 27
Chƣơng
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28
3.1. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM NÔNG HỌC VÀ CHẤT LƢỢNG
HẠT CỦA MỘT SỐ DÒNG LẠC NGHIÊN CỨU 28
3.1.1. Đặc điểm nông học của một số dòng lạc nghiên cứu ở thế hệ thứ Năm 28
3.1.2. Chất
lƣợng
hạt của các dòng lạc nghiên cứu ở thế hệ thứ Năm 31
3.1.3. Đặc điểm nông học của một số dòng lạc nghiên cứu ở thế hệ thứ Sáu 35
3.1.4. Nhận xét về đặc điểm nông học, chất
lƣợng
hạt của các dòng lạc nghiên
cứu 37
3.2. KHẢ NĂNG CHỊU HẠN Ở GIAI ĐOẠN NẢY MẦM CỦA MỘT SỐ
DÒNG LẠC NGHIÊN CỨU Ở THẾ HỆ THỨ NĂM TRONG ĐIỀU KIỆN
GÂY HẠN SINH LÝ 40
3.2.1. Hoạt độ của α - amylase trong điều kiện gây hạn sinh lý 40
3.2.2. Hàm
lƣợng đƣờng
trong điều kiện gây hạn sinh lý 42
3.2.3. Mối tƣơng quan giữa hoạt độ của α - amylase và hàm

lƣợng đƣờng
của
các dòng lạc nghiên cứu trong giai đoạn hạt nảy mầm 43
3.2.4. Hoạt độ của protease trong điều kiện gây hạn sinh lý 44
3.2.5. Hàm
lƣợng
protein trong điều kiện gây hạn sinh lý 46
3.2.6. Mối tƣơng quan giữa hoạt độ của protease và hàm lƣợng protein ở giai
đoạn hạt nảy mầm 48
3.2.7. Nhận xét về khả năng chịu hạn của các dòng lạc nghiên cứu trong điều
kiện hạn sinh lý ở giai đoạn hạt nảy mầm 48
3.3. KẾT QUẢ PHÂN LẬP VÀ GIẢI TRÌNH TỰ GEN CYSTATIN Ở LẠC 49
3.3.1. Tách chiết và tinh sạch DNA tổng số 49
3.3.2. Kết quả PCR nhân gen cystatin 50
3.3.3. Kết quả tách dòng gen cystatin 51
3.3.4. Kết quả xác định trình tự nucleotide 52
3.3.5. Kết quả so sánh trình tự amino acid 57
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 59
CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO 61
NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT
ABA Abscisic acid
bp Base pair
CTAB N- Cetyl- N,N,N- trimethyl amonium bromide
Cv Hệ số biến động
cDNA Complementary DNA
ĐC Đối chứng
DNA Deoxyribose Nucleic Acid
ĐVHĐ Đơn vị hoạt độ
đtg Đồng tác giả

EDTA Ethylene diamine tetraacetic acid
HSP Heat shock protein
IPTG Isopropyl β – D –1 thiogalactopyranoside
ha Hecta
Krad Kilorad Kb
Kilo base
kDa Kilo dalton
LB Luria – Bertani
LEA Late embryogenesis abundant
LTP Lipid transfer protein
MGPT Môi giới phân tử
mRNA Messenger Ribonucleic acid
Nxb Nhà xuất bản
OD Optical density
PCR Polymerase chain reaction
TAE Tris acetate EDTA
TN Thí nghiệm
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Diện tích, năng suất, sản
lƣợng
lạc trên thế giới từ năm 2005 – 2009 5
Bảng 1.2: Diện tích, năng suất và sản
lƣợng
lạc ở Việt Nam từ 2005 – 2009 6
Bảng 3.1. Một số đặc điểm nông học của các dòng lạc ở thế hệ thứ Năm 28
Bảng 3.2. Một số chỉ tiêu cấu thành năng suất và chất
lƣợng
hạt của các dòng
lạc nghiên cứu ở thế hệ thứ Năm 32

Bảng 3.3. Đặc điểm nông học của các dòng lạc nghiên cứu ở thế hệ thứ Sáu 35
Bảng 3.4. Một số chỉ tiêu cấu thành năng suất các dòng lạc ở thế hệ thứ Sáu 37
Bảng 3.5. Hoạt độ của α - amylase trong điều kiện gây hạn sinh lý 41
Bảng 3.6. Hàm
lƣợng đƣờng
tan trong điều kiện gây hạn sinh lý 43
Bảng 3.7. Mối
tƣơng
quan giữa hoạt độ của α - amylase và hàm
lƣợng
đƣờng
tan ở giai đoạn hạt nảy mầm 44
Bảng 3.8. Hoạt độ của protease trong điều kiện gây hạn sinh lý 45
Bảng 3.9. Hàm
lƣợng
protein trong điều kiện gây hạn sinh lý 47
Bảng 3.10. Mối
tƣơng
quan giữa hoạt độ của protease và hàm
lƣợng
protein ở
giai đoạn hạt nảy mầm 48
Bảng 3.11. Sự sai khác về trình tự nucleotide ở dòng R
5
.44, RM
5
.46 và ba trình
tự gen cystatin lạc đã công bố trên GenBank 55
Bảng 3.12. Độ tƣơng đồng và độ sai khác của trình tự gen cystatin ở dòng lạc
RM

5
.46 và R
5
.44 với ba trình tự gen cystatin lạc công bố trên
Genbank 56
DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1. Mô hình nghiên cứu tổng quát 22
Hình 2.2. Vector pTZ57R/T 26
Hình 3.1. Khu vực thí nghiệm và một số dòng nghiên cứu ngoài đồng ruộng 33
Hình 3.2. Một số dòng lạc nghiên cứu và giống lạc L18 ở thế hệ thứ Năm 34
Hình 3.3. Hình ảnh quả và hạt của các dòng lạc nghiên cứu và giống L18 ở thế
hệ thứ Sáu 39
Hình 3.4. Hoạt độ của α - amylase ở giai đoạn hạt nảy mầm bằng
phƣơng
pháp
định tính 42
Hình 3.5. Hoạt độ của protease ở giai đoạn hạt nảy mầm bằng ph
ƣ
ơng pháp định
tính 46
Hình 3.6. Kết quả tách chiết DNA tổng số của các dòng lạc nghiên cứu ở thế hệ
thứ Năm và giống gốc L18 49
Hình 3.7. Kết quả nhân gen cystatin ở dòng lạc R
5
.44 và RM
5
.46 50
Hình 3.8. Kết quả biến nạp vector tái tổ hợp vào tế bào khả biến E. coli DH5α 51
Hình 3.9. Kết quả colony – PCR ở dòng lạc R

5
.44 và RM
5
.46 52
Hình 3.10. Kết quả cắt plasmid tái tổ hợp bằng EcoRI và BamHI 52
Hình 3.11. So sánh trình tự nucleotide của gen cystatin ở dòng R
5
.44, RM
5
.46 và
ba trình tự gen cystatin lạc đã công bố trên GenBank 54
Hình 3.12. Mối quan hệ di truyền của gen cystatin ở dòng lạc R
5
.44 và RM
5
.46
với ba trình tự gen cystatin lạc đã công bố trên Genbank 56
Hình 3.13. So sánh trình tự amino acid của gen cystatin ở dòng lạc R
5
.44 và
RM
5
.46 với ba trình tự gen cystatin lạc công bố trên Genbank 57
1. Đặt vấn đề
MỞ ĐẦU
Lạc (Arachis hypogaea L.) là cây công nghiệp ngắn ngày, có lịch sử canh tác
lâu đời, có giá trị dinh d
ƣ
ỡng và giá trị kinh tế cao. Lạc còn là cây trồng có khả
năng thâm canh, cải tạo đất tốt, chống xói mòn và phù hợp với cơ cấu chuyển đổi

kinh tế nông nghiệp hiện nay [4].
Ở Việt Nam, lạc đƣợc trồng ở hầu hết các tỉnh từ Bắc vào Nam, tuy nhiên
diện tích trồng còn khá phân tán, năng suất và chất lƣợng chƣa ổn định. Một
trong những nguyên nhân ảnh hƣởng đến năng suất và chất lƣợng lạc là do biến
đổi khí hậu toàn cầu đang theo xu
hƣớng
sa mạc hóa, gây hạn hán kéo dài ở nhiều
nơi. Vì vậy, vấn đề đặt ra là cần nghiên cứu và tuyển chọn đƣợc những giống lạc
có năng suất, chất
lƣợng
tốt và có khả năng chịu hạn, thích hợp với điều kiện khí
hậu và thổ
nhƣỡng
ở
nƣớc
ta [4], [18], [19].
Kỹ thuật chọn dòng biến dị soma
đƣợc
ứng dụng rộng rãi trong chọn tạo các
giống cây trồng có khả năng chống chịu cao với các điều kiện bất lợi của môi
trƣờng. Với nguồn biến dị cao (10
-5
– 10
-8
), đa đạng về kiểu gen và kiểu hình, kỹ
thuật này cho phép tiến hành chọn lọc các dòng tế bào nhanh và hiệu quả hơn so với
các
phƣơng
pháp truyền thống. Ngoài ra, có thể nghiên cứu ảnh h
ƣ

ởng của các tác
nhân bất lợi lên thực vật ở các mức độ khác nhau (gen, tế bào, mô, cơ quan nuôi
cấy, phân lập cây hoàn chỉnh). Tính
ƣu
việt của kỹ thuật này đã đƣợc khẳng
định trên cây lúa [2].
Đối với cây lạc, Vũ Thị Thu Thủy và đtg (2009), bằng kỹ thuật nuôi cấy mô
tế bào thực vật, kết hợp gây mất nƣớc và xử lý mô sẹo bằng chiếu xạ đã chọn lọc
đƣợc một số dòng cây xanh từ mô sẹo giống lạc L18. Các dòng lạc chọn lọc
đƣợc trồng và đánh giá qua các thế hệ đã tuyển chọn và phân loại các dòng theo
nhóm có triển vọng về năng suất, chất
lƣợng
hạt và có khả năng chống chịu hạn
[20].
Để góp phần nghiên cứu bản chất của tính chống chịu ở thực vật, việc nghiên
cứu và phân lập các gen liên quan đến tính chống chịu là rất cần thiết. Qua đó, giúp
các nhà chọn giống phân tích và đánh giá hệ gen thực vật một cách nhanh chóng,
xác định sự thay đổi của các dòng chọn lọc ở mức độ phân tử và tìm ra chỉ thị phân
tử trong việc chọn giống cây trồng có khả năng chống chịu cao [2], [11]. Cystatin là
chất ức chế cysteine proteinase, liên quan đến nhiều quá trình sinh lý quan trọng của
tế bào [31], [41], [46]. Gần đây, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng cystatin có liên
quan đến khả năng chống chịu của thực vật đối với tác động bất lợi của các nhân tố
môi tr
ƣ
ờng, giúp cây thích nghi với điều kiện ngoại cảnh [40], [42], [44], [52].
Để tiếp tục
hƣớng
nghiên cứu chọn lọc các dòng cây lạc mang các tính trạng
mong muốn, chúng tôi đã tiến hành đề tài: “Đánh giá một số đặc điểm nông sinh
học và phân lập gen cystatin của một số dòng lạc (Arachis hypogaea L.) có

nguồn gốc từ mô sẹo chịu mất nước và xử lý chiếu xạ”
2. Mục tiêu nghiên cứu
Tuyển chọn đƣợc dòng lạc có nguồn gốc từ mô sẹo chịu xử lý thổi khô và
thổi khô kết hợp chiếu xạ ƣu việt về một số đặc điểm nông sinh học và khả năng
chịu hạn ở thế hệ thứ Năm và thế hệ thứ Sáu.
Xác định
đƣợc
điểm khác biệt về trình tự gen cystatin của dòng lạc có nguồn
gốc từ mô sẹo chịu xử lý thổi khô và thổi khô kết hợp chiếu xạ so với giống gốc ở
thế hệ thứ Năm.
3. Nội dung nghiên cứu
3.1. Đánh giá một số đặc điểm nông sinh học của một số dòng lạc có nguồn gốc từ
mô sẹo chịu xử lý thổi khô và chiếu xạ ở thế hệ thứ Năm và thế hệ thứ Sáu.
3.2. Đánh giá chất lƣợng hạt của một số dòng lạc nghiên cứu thông qua xác định
hàm
lƣợng
lipid và protein trong hạt tiềm sinh ở thế hệ thứ Năm.
3.3. Đánh giá khả năng chịu hạn ở giai đoạn hạt nảy mầm của các dòng lạc nghiên
cứu trong điều kiện hạn sinh lý ở thế hệ thứ Năm.
3.4. Phân lập, tách dòng và xác định trình tự gen cystatin của dòng lạc chịu hạn tốt
và dòng lạc chịu hạn kém ở thế hệ thứ Năm.
1.1. CÂY LẠC
Chƣơng
1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1.1. Nguồn gốc, phân loại, đặc điểm sinh học và giá trị kinh tế của cây lạc
Cây lạc là loại cây thân thảo, thuộc học đậu (Leguminosae), chi Arachis,
phân họ cánh bƣớm phƣợng (Papillionaceae), bộ NST 2n = 40. Chi Arachis có
9 loài. Loài lạc trồng là Arachis hypogaea L. Loài Arachis hypogaea gồm nhiều
kiểu, dạng và biến chủng khác nhau [4].

Cây lạc có nguồn gốc từ Nam Mỹ. Sau đó, lạc
đƣợc
đƣa sang Châu Phi,
rồi đến Châu Á, Châu Âu. Đến nay, cây lạc
đƣợc
trồng ở nhiều nơi trên thế giới. Ở
Việt Nam lạc du nhập từ Trung Quốc sang và
đƣợc
trồng vào khoảng thế kỉ thứ XIX
[4].
Về hình thái, cây lạc có ba bộ phận chính: rễ, thân, lá.
Rễ lạc là bộ rễ cọc gồm một rễ chính ăn sâu và hệ thống rễ bên rất phát triển.
Giống các rễ các cây họ đậu khác, rễ cây lạc có nhiều nốt sần. Các nốt sần này do vi
khuẩn Rhizobium sống cộng sinh với rễ cây lạc tạo nên và có khả năng cố định nitơ
khí quyển để bổ sung đạm cho cây và đất [19].
Thân lạc lúc còn non có hình tròn, lúc già có cạnh và rỗng ruột. Trên thân có
lông ngắn và nhiều lông tơ. Chiều cao của thân cây lạc thay đổi tùy theo giống, kỹ
thuật trồng trọt và điều kiện ngoại cảnh. Thân lạc có chiều cao thay đổi trong phạm
vi 19 – 80cm. Hình thái thân cây là một đặc điểm để phân biệt các giống lạc [4].
Lá cây lạc thuộc loại lá kép hình lông chim. Mỗi giống lạc đều có những đặc
điểm riêng về hình lá, mũi lá, màu lá, cỡ lá, hình lá kèm, tỷ lệ giữa chiều dài với
chiều rộng lá và tỷ lệ giữa cuống lá với trục lá [4], [18].
Hoa lạc thƣờng có màu vàng da cam, đôi khi có màu trắng, hoa mọc thành
chùm từ các nách lá. Cây lạc tự thụ phấn nghiêm ngặt, nhƣng có khoảng 2 – 3%
hiện
tƣợng
thụ phấn chéo xảy ra nhờ côn trùng [19].
Quả lạc là quả khô, có hình kén, một đầu có dính với tia, quả thắt ở giữa
ngăn các hạt, vỏ quả cứng có gân mạng, chứa từ 1 – 3 hạt. Hạt lạc nằm trong quả
hạt, gồm có 3 bộ phận: vỏ lụa, lá mầm và mộng [4].

Về mặt sinh thái, cây lạc chịu ảnh hƣởng của nhiều nhân tố sinh thái: nhiệt
độ, nƣớc, độ ẩm, ánh sáng, đất và các chất khoáng. Nhiệt độ trung bình từ 25 –
30°C thích hợp cho cây lạc sinh
trƣởng,
phát triển và đạt năng suất cao.
Nƣớc
là
yếu tố chính đảm bảo cho sinh tr
ƣ
ởng và phát triển của cây lạc. Nhu cầu về
nƣớc
thay đổi theo từng thời kỳ. Độ ẩm thích hợp cho cây lạc phát triển từ 60 – 70% [4].
Dựa vào thời gian sinh trƣởng, cây lạc đƣợc chia làm hai loại: giống
chín sớm có thời gian sinh
trƣởng
từ 90 – 125 ngày, giống chín muộn có thời gian
sinh trƣởng từ 140 – 160 ngày [4], [18], [19].
Lạc là loại cây trồng có giá trị về nhiều mặt: kinh tế, cải tạo đất, tăng vụ. Hạt
lạc là một trong những loài thực phẩm cung cấp lƣợng dinh dƣỡng cao cho
con ngƣời. Hạt lạc còn là mặt hàng nông sản xuất khẩu có giá trị, đƣợc sử
dụng làm nguyên liệu trong công nghiệp sản xuất bánh kẹo, phomat. Dầu lạc
đƣợc sử dụng trong y học, kỹ nghệ dầu máy, sản xuất xà phòng. Các sản phẩm phụ
của lạc (khô dầu lạc, thân, lá) đƣợc sử dụng làm thức cho gia súc, phân bón [4].
Việc trồng lạc góp phần cải tạo, bồi dƣỡng đất, chống xói mòn. Ngoài ra, lạc là
nhóm cây ngắn ngày, có thể trồng trên nhiều loại đất khác nhau nên đƣợc sử
dụng làm cây xen canh, gối vụ, làm tăng giá trị kinh tế trên một diện tích đất trồng
[19].
1.1.2. Đặc điểm hóa sinh của hạt lạc
Thành phần hóa sinh hạt phụ thuộc vào giống cây, điều kiện canh tác, khí
hậu, đất đai, dịch bệnh, sâu hại Hạt lạc thƣờng chứa 40,2 – 60,7% lipid; 20,0 –

33,7% protein; 2,0 – 4,3% cellulose; 6,0 – 22,0%
đƣờng;
1,8 – 4,6 % chất khoáng,
và một số loại vitamin khác nhau. Trong 100g hạt lạc chứa 300 UI vitatmin B1 và
60 UI vitamin A, cung cấp 550 calo [4].
Lipid chiếm tỉ lệ cao nhất trong thành phần vật chất khô của hạt lạc. Thành
phần lipid bao gồm 80% các axit béo không bão hòa và 20% các axit béo bão hòa.
Thành phần các loại axit béo trong lạc thay đổi theo giống, điều kiện canh tác.
Protein trong hạt lạc có đặc tính chung của globulin, chứa chủ yếu là conarachin và
arachin. Trong hạt lạc có đủ 8 loại amino acid không thay thế nên là nguồn cung
cấp protein rất tốt cho con
ngƣời
[4], [18].
Lạc là cây lấy dầu, nên việc đánh giá chất
lƣợng
các giống lạc phụ thuộc chủ
yếu vào hàm lƣợng lipid [17]. Bên cạnh đó, hàm lƣợng protein trong hạt cũng
rất quan trọng, không chỉ phản ánh phẩm chất giống mà còn liên quan đến khả năng
chống chịu của cây [8]. Tuy nhiên,
lƣợng
lipid và protein cao trong hạt lạc gây khó
khăn trong quá trình bảo quản, làm ảnh
hƣởng
nghiêm trọng đến phẩm chất hạt. Đối
với hạt giống, việc giảm hàm
lƣợng
dầu trong hạt có ảnh hƣởng trực tiếp đến tỷ
lệ nảy mầm và sức sống của hạt [17].
1.1.3. Tình hình sản xuất lạc trên thế giới và ở Việt Nam
Trong các cây lấy dầu, lạc có diện tích, sản

lƣợng
đứng thứ hai sau đỗ
t
ƣ
ơng và
đƣợc
trồng khắp các châu lục [4].
Cây lạc đƣợc gieo trồng phổ biến ở hơn 100 nƣớc trên thế giới và là
cây trồng quan trọng đối với các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới ở Châu Á, Châu Phi
và Nam Châu Mỹ [4], [19]. Trên 90% diện tích trồng lạc tập trung ở lục địa Á
phi: châu Á (60%), châu Phi (30%), châu Mỹ (5%), châu Âu (0,22%). Các
nƣớc
sản
xuất lạc lớn nhất gồm: Ấn Độ, Trung Quốc, Xênêgan, Nigiêria và Mỹ [18]. Về năng
suất, Mỹ là
nƣớc
có năng suất trung bình
tƣơng
đối cao, xấp xỉ 2,8 tấn/ ha, sau
đó đến Trung Quốc 2,6 tấn/ha, Argentina 2 tấn/ha. Trong khi đó, ở Châu Phi, năng
suất lạc chỉ đạt 0,7 - 0,8 tấn/ha. Sự khác biệt về năng suất lạc do sự khác biệt về điều
kiện tự nhiên, khả năng đầu
tƣ
và trình độ ứng dụng các tiến bộ kỹ thuật trong sản
xuất lạc ở các
nƣớc
trên thế giới [19]. Các số liệu về diện tích, năng suất, sản
lƣợng
lạc trên thế giới từ năm 2005 đến 2009
đƣợc

thể hiện ở bảng 1.1.
Bảng 1.1. Diện tích, năng suất, sản
lƣợng
lạc trên thế giới từ năm 2005 – 2009
Chỉ tiêu/năm 2005 2006 2007 2008 2009
Diện tích (triệu ha) 24,05 21,62 22,47 23,96 23,95
Năng suất (tấn/ha) 1,60 1,54 1,65 1,57 1,52
Sản
lƣợng
(triệu tấn)
38,44 33,19 36,98 37,65 36,46
( Nguồn: FAOSTAT, 2009) [53]
Bảng 1.1 cho thấy sản xuất lạc trên thế giới giai đoạn 2005 - 2009
tƣơng
đối
ổn định về diện tích, sản
lƣợng
với năng suất trung bình khoảng 1,5 – 1,6 tấn/ha
[53].
Ở Việt Nam, lạc là một trong những mặt hàng nông sản xuất khẩu chủ lực
với khối
lƣợng
lớn và giá trị cao [19]. Việt Nam đứng thứ 5 về sản lƣợng lạc
hàng năm ở Châu Á, sau Ấn Độ, Trung Quốc, Myanmar, Indonesia. Trong 7
nƣớc
trồng lạc ở Đông Nam Á, Việt Nam đứng thứ 3 về diện tích trồng lạc, sau Myanmar
và Indonesia, đồng thời có khối lƣợng lạc xuất khẩu lớn nhất chiếm 45,13%
(đạt
33,800 tấn) [19].
Ở Việt Nam, cây lạc đƣợc trồng ở hầu hết các tỉnh thành trong cả nƣớc

và
đƣợc
chia làm 5 khu vực chính, bao gồm: Đồng bằng sông Hồng, Trung du và
miền núi phía bắc, Bắc Trung Bộ và Duyên hải miền Trung, Tây Nguyên, Đông
Nam Bộ, Đồng bằng sông Cửu Long. Trong đó, khu vực Bắc Trung Bộ và Duyên
hải miền trung có diện tích trồng lạc, năng suất và sản
lƣợng
cao nhất
nƣớc
(năm
2008, diện tích trồng lạc của khu vực này đạt 111,2 nghìn ha, sản lƣợng đạt
204,0 nghìn tấn [54]. Diện tích, năng suất và sản lƣợng lạc ở Việt Nam đƣợc cập
nhật trong những năm gần đây, từ năm 2005 đến 2009 đƣợc thể hiện ở bảng 1.2.
Bảng 1.2 cho thấy, diện tích gieo trồng lạc ở Việt Nam năm 2009 đạt 249,2 nghìn ha
(giảm 1,08 lần so với năm 2005), nhƣng năng suất tăng 1,17 lần so với năm 2005
(đạt 2,11 tấn/ha) [53]. Năng suất lạc tăng cao cho thấy Việt Nam đã ứng dụng tốt
các tiến bộ kỹ thuật vào trong sản xuất, lai tạo và tuyển chọn
đƣợc
những giống lạc
cho năng suất cao và phù hợp với điều kiện khí hậu, thổ nhƣỡng của Việt Nam
(Trạm Xuyên, Sen Lai, V79, MD7, L02, L05, L14 ) [4], [19].
Bảng 1.2: Diện tích, năng suất và sản
lƣợng
lạc ở Việt Nam từ 2005 – 2009
Chỉ tiêu/năm 2005 2006 2007 2008 2009
Diện tích (1000 ha) 269,6 246,7 254,5 255,3 249,2
Năng suất (tấn/ha) 1,81 1,87 2,00 2,08 2,11
Sản
lƣợng
(1000 tấn)

489,3 462,5 510 530,2 525,1
(Nguồn: FAOSTAT, 2009) [53]
1.2. TÍNH CHỊU HẠN Ở THỰC VẬT
1.2.1. Hạn và tác động của hạn đến thực vật
Hạn đối với thực vật là khái niệm dùng để chỉ sự thiếu
nƣớc
của thực vật do
môi
trƣờng
gây nên trong suốt cả quá trình hay trong từng giai đoạn làm ảnh
hƣởng đến sinh
trƣởng
và phát triển [2]. Khái niệm "khô hạn" dùng để chỉ hiện
tƣợng
mất nƣớc của cây. Hiện tƣợng mất nƣớc có thể do tác động sơ cấp, là
kết quả của sự thiếu nƣớc trong môi trƣờng, hoặc là tác động thứ cấp đƣợc
gây ra bởi nhiệt độ thấp, sự đốt nóng hay tác động của muối [2], [8].
Những loại cây có khả năng duy trì sự phát triển và cho năng suất
tƣơng
đối
ổn định trong điều kiện khô hạn
đƣợc
gọi là cây chịu hạn. Khả năng của thực vật có
thể giảm thiểu mức tổn thƣơng do thiếu hụt nƣớc gây ra gọi là tính chịu hạn.
Đặc tính chịu hạn của thực vật đƣợc hình thành trong quá trình tiến hóa dƣới tác
động của chọn lọc tự nhiên [2],[11].
Ảnh
hƣởng
của hạn
trƣớc

hết là đến sự mất
nƣớc
của tế bào và mô. Sự thiếu
hụt
nƣớc
càng lớn thì ảnh
hƣởng
càng xấu. Thiếu
nƣớc
nhẹ chỉ ảnh
hƣởng
đến quá
trình sinh trƣởng. Thiếu nƣớc nặng hơn gây nên biến đổi hệ keo nguyên sinh
chất theo cùng
hƣớng
với sự già hóa của tế bào, làm cho cây bị héo. Khi bị khô,
nguyên sinh chất bị đứt gẫy cơ học dẫn đến tế bào và mô bị tổn
thƣơng
và chết [2].
Hạn ảnh hƣởng đến hai quá trình sinh trƣởng và phát triển của cây là giai đoạn
cây non và giai đoạn ra hoa, do đó làm giảm năng suất cây trồng [11]. Phản ứng của
cây đối với hạn là sự đóng của khí khổng, giảm tỉ lệ thoát hơi
nƣớc
của mô, giảm
quang hợp và tăng tích lũy ABA, proline, manitol, sorbitol, sự cấu thành nhóm
ascobat, glutathion và sự tổng hợp protein mới [50].
Cây lạc chỉ có khả năng chịu hạn tƣơng đối ở một thời kỳ sinh trƣởng
nhất định. Thiếu
nƣớc
ở các thời kỳ khác nhau đều ảnh

hƣởng
đến sinh
trƣởng,
phát triển của cây lạc và làm giảm năng suất [18].
Ở thời kì nảy mầm, nƣớc là nhân tố quan trọng thứ hai sau nhiệt độ ảnh
hƣởng
đến thời gian nảy mầm, tỷ lệ mọc và mức độ đồng đều của hạt nảy mầm [4].
Nhiệt độ thích hợp nhất từ 32 – 33
o
C, độ ẩm đất khoảng 70 – 80 % [4], [18].
Từ thời kỳ cây con đến thời kỳ ra hoa, cây lạc có khả năng chịu đƣợc hạn
nhƣng
khả năng này chỉ xảy ra khi các hoạt động sinh lý mạnh mẽ
nhƣ
ra hoa, hình
thành quả đã diễn ra [19]. Thiếu
nƣớc
trong thời kỳ ra hoa làm giảm số hoa, đợt rộ
không
đƣợc
hình thành, thời gian ra hoa kéo dài, tỷ lệ hoa có ích giảm do quá trình
thụ phấn bị cản trở. Tuy nhiên, nếu đƣợc tƣới nƣớc kịp thời, lƣợng hoa nở
hàng ngày có thể
đƣợc
phục hồi và quá trình nở hoa trở lại bình
thƣờng
[4].
Trong giai đoạn hình thành quả, do diện tích lá đạt cao nhất, tốc độ chất khô
tích lũy cao nên cần
lƣợng nƣớc

lớn nhất. Nếu thiếu
nƣớc
trong giai đoạn này làm
giảm số quả chắc, giảm trọng
lƣợng
hạt, dẫn đến giảm năng suất [4], [19].
Đến nay, ở Việt Nam đã có nhiều công trình nghiên cứu về khả năng chịu
hạn trên một số loại cây trồng: lúa [2], đậu
tƣơng
[8], lạc [1], [10], [16].
1.2.2. Cơ sở sinh lý, hóa sinh và sinh học phân tử của tính chịu hạn
Hai cơ chế bảo vệ thực tồn tại trên môi trƣờng thiếu
nƣớc
gồm cơ chế
tránh mất
nƣớc
và cơ chế chịu mất
nƣớc.
Cơ chế tránh mất
nƣớc
phụ thuộc vào khả
năng thích nghi đặc biệt về cấu trúc và hình thái của rễ và chồi nhằm giảm thiểu tối
đa sự mất
nƣớc
hoặc tự điều chỉnh áp suất thẩm thấu nội bào thông qua tích lũy các
chất hòa tan, các protein và axit amin nhằm duy trì
lƣợng nƣớc
tối thiểu trong tế
bào. Cơ chế chịu mất nƣớc liên quan tới những thay đổi sinh hóa trong tế bào
nhằm sinh tổng hợp ra các chất bảo vệ hoặc nhanh chóng bù lại sự thiếu hụt

nƣớc
[47].
Khả năng nhận nƣớc của cây phụ thuộc vào bộ rễ. Hình thái và chức năng
của bộ rễ thƣờng liên quan đến khả năng chịu hạn của cây trồng cạn. Do đó, đặc
điểm của bộ rễ là một trong những chỉ tiêu quan trọng trong việc tuyển chọn giống
cây trồng có khả năng chịu hạn. Bộ rễ có hình thái khỏe, dài, mập, có sức xuyên sâu
giúp cho cây hút đƣợc nƣớc ở những tầng đất sâu và cho năng suất ổn định