Nghiên cứu sự biến động hàm lượng prolin và vitamin c ở pha gây mặn và pha phục hồi sau nhiễm mặn của mầm đậu tương

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH - KTNN


NGUYỄN THỊ HỒNG THỦY

NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỘNG HÀM
LƢỢNG PROLIN VÀ VITAMIN C Ở PHA
GÂY MẶN VÀ PHA PHỤC HỒI SAU
NHIỄM MẶN CỦA MẦM ĐẬU TƢƠNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

Hà Nội, 2015


TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH - KTNN


NGUYỄN THỊ HỒNG THỦY

NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỘNG HÀM
LƢỢNG PROLIN VÀ VITAMIN C Ở PHA
GÂY MẶN VÀ PHA PHỤC HỒI SAU
NHIỄM MẶN CỦA MẦM ĐẬU TƢƠNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học
PGS. TS. NGUYỄN VĂN MÃ

TRƢỜNG ĐẠI Hà
HỌC
SƢ2015
PHẠM HÀ NỘI
Nội,


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành bản khóa luận này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn, sự kính
trọng sâu sắc tới thầy giáo PGS. TS. Nguyễn Văn Mã đã tận tình hướng dẫn
và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo, cán bộ Khoa
Sinh – KTNN và Trung tâm Hỗ trợ nghiên cứu khoa học và Chuyển giao công
nghệ - trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để
tôi thực hiện đề tài này.
Lần đầu làm quen với việc nghiên cứu khoa học nên đề tài của tôi
không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý
của các thầy cô và các bạn sinh viên để đề tài của tôi được hoàn thiện hơn.
Hà Nội, tháng 4 năm 2015
Sinh viên
Nguyễn Thị Hồng Thủy


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Kết quả
nghiên cứu của đề tài này đảm bảo tính chính xác, khách quan, trung thực,
không trùng lặp với các tác giả khác.

Hà Nội, tháng 4 năm 2015
Sinh viên
Nguyễn Thị Hồng Thủy


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài .................................................................................... 1
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu ........................................................... 2
3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn ..................................................... 3
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Khái quát về đậu tương và sự sinh trưởng của mầm đậu tương .............. 4
1.2. Ảnh hưởng của muối đến sự sinh trưởng của thực vật nói chung và đậu
tương nói riêng .......................................................................................... 9
1.3. Vai trò của prolin và vitamin C trong quá trình sinh trưởng của thực
vật ............................................................................................................. 10
1.4. Tình hình nghiên cứu về prolin và vitamin C ở đậu đỗ nói chung và
đậu tương nói riêng .................................................................................... 12
CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng nghiên cứu .......................................................................... 16
2.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ........................................................ 16
2.3. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................... 16
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Ảnh hưởng của sự nhiễm mặn đến biến động hàm lượng prolin ở mầm
đậu tương trong pha gây mặn và pha phục hồi ............................................ 21
3.2. Ảnh hưởng của sự nhiễm mặn đến biến động hàm lượng vitamin C ở
mầm đậu tương trong pha gây mặn và pha phục hồi .................................... 25
3.3. Ảnh hưởng của sự nhiễm mặn đến khả năng nảy mầm của đậu tương .... 29
KẾT LUẬN .............................................................................................. 34
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................ 35

MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Đậu tương là giống cây trồng phổ biến ở nước ta và trên thế giới, được
sử dụng rộng rãi cho cả người và vật nuôi. Ngoài ra nó còn là nguồn nguyên
liệu quan trọng cho nhiều ngành sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, thực
phẩm, dược liệu,... Việc phát triển cây đậu tương là việc làm có ý nghĩa trên
các mặt kinh tế, nhân văn, môi trường đồng thời là yếu tố đảm bảo an ninh
lương thực và góp phần phát triển bền vững đất nước.
Nhiễm mặn có tác động xấu tới sự sinh trưởng và phát triển của thực
vật nói chung và đậu tương nói riêng. Nồng độ muối NaCl trong đất càng cao
thì cây càng khó hút nước và dễ mất nước, ảnh hưởng tới một số nhân tố hạn
chế sinh trưởng như: xytokinin, photphat,... và sự trao đổi vật chất trong cây.
Dù vậy thực vật có khả năng chịu mặn ở giới hạn nhất định, khả năng đó phụ
thuộc vào giống, loài thực vật khác nhau.
Nước ta có diện tích đất nhiễm mặn khá nhiều. Vì vậy việc nghiên cứu
khả năng chịu mặn để đa dạng các giống cây phù hợp vào từng vùng, tăng tính
đa dạng sinh học cho cây trồng là điều cần thiết.
Để tăng năng suất đậu tương một trong các biện pháp là làm tăng khả
năng chống chịu của chúng với ngoại cảnh bằng cải tiến kĩ thuật, chọn giống
mới hoặc lựa chọn những nơi trồng có điều kiện ngoại cảnh thích hợp. Vì vậy
cần tiến hành các thí nghiệm nghiên cứu phản ứng của đậu tương nảy mầm
trong các điều kiện gây mặn khác nhau để tìm được giới hạn chịu mặn của đậu
tương và điều kiện mà cây sinh trưởng tốt nhất. Cây ở những giai đoạn khác
nhau cũng có những phản ứng với sự nhiễm mặn khác nhau, đặc biệt giai đoạn
nảy mầm rất mẫn cảm với môi trường.

1

Giai đoạn nảy mầm là thời điểm quan trọng trong chu trình sống của
thực vật nói chung và của đậu tương nói riêng. Trong quá trình nhiễm mặn,
mức độ hoạt động của prolin và vitamin C sẽ ảnh hưởng tới sự nảy mầm của
đậu tương. Prolin là một axit amin có vai trò quan trọng trong việc chống
stress mặn trong cơ thể thực vật. Prolin tham gia điều chỉnh áp suất thẩm thấu
của nội bào, tham gia cấu trúc bảo vệ màng và protein. Hàm lượng prolin tăng
lên gấp nhiều lần khi gặp mặn. Vitamin C hay còn gọi là acid ascobic, là một
chất chống oxy hoá tốt, nó tham gia vào nhiều hoạt động sống quan trọng của
cơ thể, đặc biệt là vai trò chống mặn ở thực vật. Đã có những nghiên cứu về
đậu tương được nhiều tác giả quan tâm như: Nguyễn Văn Mã, Điêu Thị Mai
Hoa, Phan Hồng Quân, Nguyễn Huy Hoàng, Trần Đình Long, Ngô Đức
Dương, Trần Thị Phương Liên,... Tuy nhiên, những nghiên cứu về khả năng
chịu stress muối của đậu tương khi bị gây mặn và khi phục hồi còn chưa thật
đầy đủ. Xuất phát từ vấn đề này tôi nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu sự biến
động hàm lượng prolin và vitamin C ở pha gây mặn và pha phục hồi sau
nhiễm mặn của mầm đậu tương”.
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
2.1. Mục tiêu
- Tìm hiểu sự biến đổi hàm lượng prolin và vitamin C của mầm đậu
tương ở giai đoạn gây mặn.
- Tìm hiểu sự biến đổi hàm lượng prolin và vitamin C của mầm đậu
tương ở giai đoạn phục hồi sau khi gây mặn.
2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Xác định sự biến động hàm lượng prolin ở mầm đậu tương trong pha
gây mặn và pha phục hồi.

2

- Xác định sự biến động hàm lượng vitamin C ở mầm đậu tương trong
pha gây mặn và pha phục hồi.
- Xác định một số chỉ tiêu sinh trưởng như: tỉ lệ nảy mầm, chiều dài
mầm.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Bổ sung nguồn tư liệu về khả năng chống chịu mặn của đậu tương ở
Việt Nam.
- Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần bổ sung thêm thông tin, dữ
liệu khoa học về cây đậu tương làm tài liệu tham khảo cho công tác giảng dạy,
nghiên cứu khoa học và chỉ đạo sản xuất.

3


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1.

Khái quát về đậu tƣơng và sự sinh trƣởng của mầm đậu tƣơng

1.1.1. Nguồn gốc của đậu tƣơng
Đậu tương (còn được gọi là đậu nành hay đỗ tương) có tên khoa học là
Glycine max (L.) Merrill, thuộc chi Glycine, họ Fabaceae, bộ Fabales. Căn cứ
vào đặc điểm hình thái, sự phân bố địa lý và số lượng nhiễm sắc thể thì
Hymowit và Newell (1984) cho rằng ngoài chi Glycine còn có chi phụ Soja.
Chi Glycine được chia thành 7 loài hoang dại lâu năm, chi Soja gồm 2 loài
trong đó có loài đậu tương trồng Glycine max L. Merrill [2], [4].
Đậu tương là một trong những loại cây trồng cổ nhất của nhân loại,
được loài người biết đến sử dụng và trồng trọt từ lâu đời. Những bằng chứng
về lịch sử, địa lý và khảo cổ học đều công nhận đậu tương có nguồn gốc từ
vùng Mãn Châu – Trung Quốc, xuất phát từ một loài đậu nành dại thân mảnh,

dạng dây leo có tên khoa học Glycine soja Sieb và Zucc. Từ Trung Quốc cây
đậu tương lan truyền dần ra khắp thế giới, chúng được đưa vào Triều Tiên
khoảng 200 năm trước Công nguyên, sau đó sang Nhật Bản. Đến giữa thế kỉ
XVII đậu tương được các nhà thực vật học đưa về châu Âu và đến năm 1954
mới du nhập vào Hoa Kỳ [1], [2], [12].
1.1.2. Đặc điểm sinh trƣởng và giá trị của đậu tƣơng
Đậu tương là cây trồng ngắn ngày, rất mẫn cảm với ánh sáng, ưa nhiệt.
Nhiệt độ thích hợp cho đậu tương sinh trưởng là 20 – 300C, độ ẩm không khí
là 81 – 85% và có các phản ứng đặc trưng khi gặp cường độ ánh sáng mạnh.
Cây đậu tương là cây hai lá mầm, thân thảo, đứng, phân nhánh với
chiều cao từ vài cm đến hơn 2m. Hoa mọc thành chùm, mỗi chùm thường có
từ 3 - 5 hoa. Quả đậu tương thẳng hoặc hơi cong, dài từ 2 - 7cm. Mỗi quả
thường có 2 – 3 hạt. Hạt đậu tương có hình tròn, bầu dục,… những giống có

4


hạt màu vàng có giá trị thương phẩm cao. Bộ rễ đậu tương gồm rễ chính và rễ
phụ. Trên rễ có rất nhiều nốt sần, như những nhà máy phân đạm tí hon, chứa
vi khuẩn Rhizobium sống cộng sinh, lao động cần mẫn để tổng hợp đạm khí
trời, làm giàu đạm cho đất.
Cây đậu tương có thể trồng được trên hầu hết loại đất, nhưng chúng chỉ
phát triển mạnh trên đất mùn pha cát, phì nhiêu và thoát nước tốt. Cây trồng
phải tránh sương giá [23].
Khó có thể tìm ra cây trồng nào có tác dụng nhiều mặt như đậu tương:
cung cấp thực phẩm cho con người, nguyên liệu cho công nghiệp, thức ăn cho
gia súc và là cây cải tạo đất tốt. Từ 5000 năm trước cho tới ngày nay, châu Á
coi cây đậu tương là “cây vào hàng cốc ngọc thực nuôi sống con người”, được
mệnh danh là “ông Hoàng trong các loại cây họ đậu”. Sở dĩ cây đậu tương
được đánh giá như vậy bởi nó có giá trị rất toàn diện.

Theo Nguyễn Thị Hiền và Vũ Thị Thư (2004), các phân tích sinh hóa
cho thấy rằng hạt đậu tương có thành phần dinh dưỡng cao, hàm lượng protein
chứa từ 35.5 - 40%, trong khi đó hàm lượng protein trong thịt bò chỉ 21%, thịt
gà 20%, cá 17 - 20%. Các thực phẩm làm từ đậu tương được xem là một loại
“thịt không xương”, có thể thay thế cho nguồn đạm từ thịt động vật. Ngoài ra
đậu tương còn chứa 16 - 20% lipit, có tỷ lệ cao các axit béo chưa no, cùng
những axit amin cần thiết như lysin, tryptophan, metionin và nhiều loại
vitamin A, B1, B2, C, D, E, K [2]. Đặc biệt trong hạt đậu tương đang nảy
mầm hàm lượng vitamin tăng lên nhiều, nhất là vitamin C.
Đậu tương về mặt kinh tế là loại đậu quan trọng nhất thế giới, cung cấp
protein thực vật cho hàng triệu người và là nguyên liệu cho hàng trăm loại sản
phẩm. Từ hạt đậu tương người ta chế biến ra được trên 600 sản phẩm khác
nhau như làm giá, đậu phụ, tương, xì dầu, cà phê, bánh kẹo, thịt nhân tạo,...

5


Đậu tương còn là vị thuốc chữa bệnh, đặc biệt đậu tương hạt đen, có tác dụng
tốt cho tim, gan, thận, dạ dày và ruột.
Hiện nay trên thế giới, đậu tương là cây đứng đầu về cung cấp nguyên
liệu cho ép dầu, dầu đậu tương chiếm 50% dầu thực vật. Ngoài ra đậu tương
còn là nguyên liệu quan trọng của nhiều ngành công nghiệp khác như: chế
biến cao su nhân tạo, sơn, mực in, xà phòng, chất dẻo, tơ nhân tạo, chất đốt
lỏng,… [4].
Là thực phẩm giàu dinh dưỡng nhất và dễ tiêu hóa nhất trong họ đậu,
đậu tương là một trong những nguồn protein rẻ và dồi dào nhất. Vào cuối thế
kỉ 20, đậu tương với sự đa năng và giàu dinh dưỡng, được trồng trọt rộng rãi
và xuất khẩu dễ dàng, có vai trò thiết yếu trong nỗ lực giảm bớt nạn đói trên
thế giới.
1.1.3. Tình hình sản xuất đậu tƣơng

* Trên thế giới: Đậu tương được trồng rộng rãi trên cả năm châu lục,
tập trung nhiều nhất ở châu Mỹ, tiếp đến là châu Á. Nhà nghiên cứu Hamburg
cho biết sản lượng toàn thế giới có thể đạt 301.2 triệu tấn vụ mùa 2014 2015, cao hơn vụ mùa năm trước 6.1%. Tổng diện tích thu hoạch trên toàn thế
giới có thể đạt mức cao kỷ lục là 118.5 triệu ha, nhiều hơn khoảng 4% so với
năm trước đó [24].
Theo thống kê của Cơ quan USDA của Hoa Kỳ, Braxin là nước đứng
đầu về sản lượng đậu tương mùa vụ 2013 với 90 triệu tấn, cao hơn sản lượng
của Hoa Kỳ (89.5 triệu tấn).
Nhu cầu về đậu tương trên thị trường thế giới ngày một tăng cao, chủ
yếu ở các nước kinh tế mới nổi ở châu Á như Trung Quốc, Ấn Độ, Việt Nam,
các nước ASEAN và Braxin [25].
* Ở Việt Nam: Đậu tương được gieo trồng từ rất sớm, trước cả cây đậu
xanh và đậu đen. Tuy nhiên với các phương pháp canh tác truyền thống, bộ
giống năng suất thấp, sản xuất nhỏ lẻ, giá thành cao, lãi suất thấp là nguyên

6


nhân khiến cho nông dân không mặn mà với cây đậu tương. Vì vậy, diện tích
và sản lượng đậu tương của nước ta phát triển chậm.
Điều kiện thời tiết không thuận lợi đã khiến sản lượng đậu tương nước
ta năm 2013 giảm 3% so với năm 2012, xuống còn 168 nghìn tấn (tham khảo
bảng 1 và hình 1) [26].
Theo số liệu thống kê chính thức, đậu tương đang được trồng tại 25
trong số 63 tỉnh thành cả nước, với khoảng 65% tại các khu vực phía Bắc và
35% tại các khu vực phía Nam. Những vùng sản xuất chính là đồng bằng sông
Hồng, trung du miền núi phía Bắc, Tây Nguyên.
Bảng 1: Sản lƣợng đậu tƣơng (2011 – 2015)
Năm
2011

2012 2013 2014

2015

Diện tích gieo trồng (nghìn ha)

181.1

119.6

117.8

120

130

Năng suất (tấn/ha)

1.47

1.45

1.43

1.47

1.48

Tổng sản lượng (nghìn/tấn)

266.9

173.7

168.4

176.4

192.4

Nguồn: Tổng cục Thống kê Việt Nam (GSO), Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn

Nguồn: Tổng cục Thống kê Việt Nam

Hình 1: Diện tích trồng và sản lƣợng cây đậu tƣơng tại Việt Nam
(2011 - 2015)

7


1.1.4. Sự nảy mầm của hạt đậu tƣơng
Nảy mầm là giai đoạn khởi đầu của quá trình sinh trưởng đối với các
loại cây trồng nói chung và cây đậu tương nói riêng. Quá trình nảy mầm diễn
ra mạnh mẽ sẽ tạo cơ sở thuận lợi cho sự sinh trưởng và phát triển sau này của
cây. Khả năng nảy mầm của hạt giống là một trong những chỉ tiêu quan trọng
đánh giá tiêu chuẩn của một giống tốt, thời kì nảy mầm được tính từ khi gieo
hạt đến khi xuất hiện mầm trên mặt đất. Khi nảy mầm trong hạt xảy ra hàng
loạt các quá trình biến đổi sinh lý, sinh hóa một cách phức tạp.
Tỉ lệ nảy mầm cao hay thấp, thời gian nảy mầm nhanh hay chậm đều
liên quan tới tốc độ sinh trưởng của giống và sự đồng đều của các giống cây

trong quần thể. Vì vậy giống nào có tỉ lệ nảy mầm cao, thời gian nảy mầm
nhanh sẽ thuận lợi cho sinh trưởng và phát triển của cây sau này.
Hạt đậu tương hút nước nhiều hơn so với các cây trồng khác. Chúng
cần hút lượng nước trên 50% trọng lượng hạt thì hạt mới nảy mầm, trong khi
các cây lúa chỉ hút 26%, ngô 44%,...
Quá trình nảy mầm rất mẫm cảm đối với nhiệt độ. Theo Mederski
(1983) nhiệt độ từ 25 – 300C là thích hợp nhất cho quá trình nảy mầm của đậu
tương. Trong khoảng nhiệt độ này, chỉ sau gieo 3 – 7 ngày là hạt đã nảy mầm.
Nếu nhiệt độ nhỏ hơn 100C hạt nảy mầm kéo dài 12 – 15 ngày mới mọc. Nếu
hạt cao trên 300C hạt nảy mầm nhanh nhưng mầm yếu.
Sự nảy mầm bắt đầu bằng sự hấp thụ nước nhờ cơ chế hút trương của
hạt làm hạt trương lên. Sau khi kết thúc sự ngủ nghỉ, trong hạt bắt đầu tăng
tính thủy hóa của keo nguyên sinh chất, giảm tính ưa mỡ và độ nhớt của keo
dẫn đến những biến đổi sâu sắc và đột ngột trong quá trình trao đổi chất trong
hạt liên quan đến sự nảy mầm. Đặc trưng nhất là tăng mạnh mẽ hoạt tính
enzym thủy phân phân giải polixacarit, protein và các chất phức tạp khác
thành các chất đơn giản, dẫn đến thay đổi hoạt động thẩm thấu. Các sản phẩm

8


thủy phân này vừa dùng làm nguyên liệu cho quá trình hô hấp tăng lên mạnh
mẽ của phôi hạt, vừa làm tăng áp suất thẩm thấu trong hạt giúp cho quá trình
hút nước vào hạt nhanh chóng.
1.2.

Ảnh hƣởng của muối đến sự sinh trƣởng của thực vật nói chung và

đậu tƣơng nói riêng
Môi trường mặn tác động xấu tới sự sinh trưởng của cây, trước tiên

chúng tạo áp suất thẩm thấu cao làm cây khó hút nước, làm cây bị héo, sau đó
ion muối vào cây sẽ gây độc cho tế bào, ảnh hưởng tới trao đổi chất, cường độ
các quá trình sinh lý và sinh trưởng của cây. Sự thiếu nước trên dẫn tới sự
biến đổi hình thái giải phẫu của cây như làm các mô mất sức căng, diện tích lá
bị thu hẹp,... [5].
Việc tích lũy và duy trì hàm lượng cao các chất hòa tan trong tế bào
nhằm đảm bảo sức cạnh tranh nước với môi trường nhiễm muối, chống lại
hiện tượng hạn sinh lí là một dạng phản ứng thích nghi của thực vật [6]. Qua
các tài liệu cho thấy vùng đất ven biển miền Bắc nước ta cây đậu tương không
phát triển được chủ yếu là do độ mặn của muối NaCl kìm hãm. Những nhân tố
kìm hãm đó được biểu thị bằng nồng độ %Cl- tan ở nước đất [8].
Đất được phân ra làm 2 nhóm chính: đất mặn và đất kiềm. Hai nhóm
này khác nhau không chỉ về đặc tính hóa học, phân bố địa lý mà còn khác
nhau về tính chất lý học, sinh học và cơ chế ức chế sinh trưởng cây trồng của
hai loại đất này. Vì vậy đòi hỏi chương trình cải tiến cây trồng phải xác định
mục tiêu rõ ràng, chú ý tới các tình trạng nông học giúp cây trồng thích nghi
tốt với từng điều kiện cụ thể thông qua lai tạo [14], [15], [16].
Về khả năng chịu mặn của thực vật, trước hết phải nói đến cơ chế tích
lũy và duy trì nồng độ cao các chất hòa tan trong tế bào nhằm đảm bảo sự
cạnh tranh nước với môi trường nhiễm muối và chống lại hiện tượng hạn sinh
lý. Trong điều kiện đất mặn, cây thường phản ứng bằng cách tăng tổng hợp

9


chất bảo vệ (các chất tăng áp suất thẩm thấu tế bào, các chất trung hòa chất
độc do rối loạn trao đổi chất như NH3), điều chỉnh giảm cường độ trao đổi
chất.
Có thể xác định khả năng chịu mặn của thực vật thông qua khả năng
nảy mầm của hạt, hoạt độ enzim trong giai đoạn nảy mầm hay trong lá khi bị

mặn, cường độ quá trình quang hợp, hô hấp, huỳnh quang diệp lục, hàm lượng
NH3 hay các axit hữu cơ trung hòa NH3 trong mô, hàm lượng prolin và axit
abscisic trong mầm hay trong lá [10].
Muối là một trong những stress phi sinh học mạnh nhất hiện nay, đe
dọa ngày càng nhiều đối với cây nông nghiệp. Trong hầu hết các loại đất mặn,
Na+ là một trong những cation độc hại nhất của nó. Theo Zhu (2002) thì khả
năng chịu mặn của thực vật là một hiện tượng phức tạp có liên quan đến quá
trình sinh hóa và sinh lý cũng như thay đổi hình thái học và phát triển. Hai tác
giả Bohnert và Jensen (1996) đã giành nhiều nỗ lực để hiểu về cơ chế thích
nghi của cây chịu mặn.
1.3.

Vai trò của prolin và vitamin C trong quá trình sinh trƣởng của

thực vật
1.3.1. Vai trò của prolin trong quá trình sinh trƣởng của thực vật
Prolin hay pirolidin cacboxylic là một amoni axit ưa nước có công thức
phân tử C5H9NO2. Trong phân tử prolin có chứa vòng pirolidin được tạo thành
do sự kết hợp của nhóm amin bậc 1 với cacbon ở mạch bên. Prolin được tổng
hợp từ glutamin. Quá trình này được kích thích bởi axit absisic và stress. Hiện
nay con đường tổng hợp prolin đã được mô tả khá đầy đủ, nhưng sự phân giải
prolin mới chỉ được hiểu biết rất ít [18].
Prolin thuộc nhóm các chất điều hòa thẩm thấu, chúng có khối lượng
phân tử nhỏ. Ngoài ra còn có nhóm hợp chất các amon bậc 4 (glyxin betain,
prolinbetain, beta – alaninbetain, choline – oxy–sunfat) và nhóm hợp chất 3

10


dimethylsunfulfonio propionate (DMSP) cũng là nhóm có khả năng tạo áp

suất thẩm thấu cao [11]. Sự tích lũy các chất này có ý nghĩa rất quan trọng vì
chúng đóng vai trò nòng cốt trong việc duy trì sức trương của tế bào và hấp
thụ nước ngược gradient nồng độ dưới tác động của stress. Như vậy, vai trò
của prolin chống chịu stress ở thực vật thể hiện: prolin tham gia điều chỉnh áp
suất thẩm thấu của nội bào, tham gia bảo vệ màng và protein.
Sống trong điều kiện hạn do stress muối gây ra, thực vật có khả năng
chịu hạn nhờ hai cơ chế: tránh mất nước và chịu mất nước. Cơ chế tránh mất
nước biểu hiện qua sự thích nghi đặc biệt về cấu trúc và hình thái của rễ, chồi
nhằm giảm sự mất nước hoặc việc tích lũy các chất hòa tan như protein, axit
amin,… để tự điều chỉnh áp suất thẩm thấu nội bào. Cơ chế chịu mất nước thể
hiện qua việc nhanh chóng sinh tổng hợp các chất để bảo vệ, điều chỉnh áp
suất thẩm thấu trong tế bào như ABA (axit absisic), axit amin prolin,…
Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng prolin đóng vai trò là nhân tố chính
bảo vệ màng tế bào, chống lại các tác động có hại của nồng độ muối cao, làm
tăng thế năng của tế bào. Sự tập trung prolin để phản ứng lại stress muối diễn
ra chủ yếu trong chất nguyên sinh. Prolin cũng có thể có chức năng như
protein thẩm thấu ưa nước và như một gốc hydroxyl. Do đó, sự tích lũy prolin
được coi là một phản ứng thích nghi thông thường của thực vật bậc cao trong
điều kiện khô hạn [9], [13]. Prolin được coi như một chất chỉ thị về khả năng
chịu hạn của thực vật và còn là chỉ số tốt của thực vật có khả năng chịu mặn
[6].
1.3.2. Vai trò của vitamin C trong quá trình sinh trƣởng của thực vật
Vitamin C có tên khoa học là

- lacton của 2,3 - dehydro L - gulonic

acid hay ascorbic acid. Công thức phân tử của vitamin C là C 6H8O6. Khối
lượng phân tử 176.13g. Nóng chảy ở nhiệt độ 1920C. Hằng số phân ly pK1 =
4.2, pK2 = 11.6.

11


Đặc tính cơ bản của vitamin C tồm tại dưới ba hình thức oxy hóa khử
khác nhau:
- Hình thức khử chính là acid ascorbic.
- Hình thức vừa khử vừa oxy hóa (semi – reducteur) được gọi là acid
mono – dehydro – ascorbic.
- Hình thức bị oxy hóa được gọi là acid dehydroascorbic.
Vitamin C là một chất chống oxy hóa tốt, nó tham gia vào nhiều hoạt
động sống quan trọng của cơ thể thực vật, đặc biệt là giai đoạn nảy mầm.
Vitamin C có nhiều trong các loại rau quả tươi như nước cam, chanh,
quít, và có hàm lượng cao trong rau xanh, đặc biệt là bông cải xanh, tiêu,
khoai tây, cải brussel, rau cải, cà chua, cam, quýt, chanh, bưởi,… Lượng
vitamin C có trong nhiều loại trái cây: trong 100g ớt đỏ có1900mg, trong đu
đủ, dâu, cam, chanh có từ 40 - 60mg.
Ngoài tác dụng chống oxy hóa trực tiếp, nó cũng tham gia vào các quá
trình tổng hợp enzim, sức đề kháng enzim thực vật có vai trò đặc biệt quan
trọng.
1.4.

Tình hình nghiên cứu về prolin và vitamin C ở đậu đỗ nói chung và

đậu tƣơng nói riêng
1.4.1. Tình hình nghiên cứu về prolin ở đậu đỗ nói chung và đậu tƣơng
nói riêng
Có khá nhiều công trình nghiên cứu tập trung tìm hiểu cơ chế sinh hóa
của tính chịu mặn, trong đó đề cập đến vai trò của prolin. Sự tích lũy prolin là
một phản ứng chuyển hóa thông thường ở thực vật trong điều kiện stress
muối, đây là chủ đề được nhiều nhà khoa học nghiên cứu như: Stewart and

12


Larher, Thompson, Hanson and Hizt, Rhodes, Delauney and Verma, Samaras,
Taylor [27].
Theo Wyn Jones (1977) những hợp chất được coi là tác nhân cạnh tranh
thẩm thấu, trong đó đáng kể nhất là prolin, được xem như đóng vai trò chỉ đạo
trong sự thích ứng thẩm thấu tế bào chất của thực vật nhằm phản ứng lại áp
lực thẩm thấu. Sự tích lũy prolin là một phản ứng thông thường của thực vật
bậc cao tới áp lực muối và đó cũng là vấn đề được nghiên cứu gần đây [17],
[19], [21], [22].
Khi nghiên cứu chức năng của prolin, biểu hiện hình thái và chống chịu
áp suất thẩm thấu, Nanjo và cộng sự đã phát hiện: những cây bị đột biến về
hình dạng (có sự bất thường về biểu bì, tế bào mô mềm và hệ mạch) có hàm
lượng P5CS thấp, rất mẫn cảm với áp lực thẩm thấu. Nhưng những sự biến
đổi đó có thể ức chế được bằng cách tăng cường hàm lượng prolin ngoại bào
[3].
Nhiều kết quả nghiên cứu của Stewort và Lee (1974), Treichel (1975),
Briens và Larther (1982) cũng cho thấy sự tích lũy prolin là một phản ứng
thông thường của thực vật sống ở nơi có nồng độ muối cao. Theo Barnet và
Taylor (1996), Baggess (1976) thì thực vật tích lũy prolin trong mô lá, mô
phân sinh chồi của thực vật chịu áp lực nước. Còn theo Voet Berg và Shorp
(1991) sự tích lũy prolin trong vùng đỉnh của thực vật sống ở nơi có thế năng
nước thấp.
Theo những cách thức khác nhau, những nghiên cứu ứng dụng công
nghệ gen với tính chống chịu các điều kiện bất lợi về nước, đang tập trung vào
nhóm gen thuộc chu trình tổng hợp prolin. Các gen này mã hóa cho enzyme
P5CS và P5CR (gen tham gia vào quá trình tổng hợp prolin) đã được Kishor
chuyển thành công vào thuốc lá và nhận kết quả tốt, lượng prolin tăng từ 8 –

10 lần so với cây đối chứng [20].

13


Đã có nhiều công trình nghiên cứu của các tác giả như Nguyễn Văn
Mã, Nguyễn Thị Thanh Thủy về sự biến động hàm lượng prolin của cây đậu
tương khi gặp hạn ở thời kì ra hoa [13]; Điêu Thị Mai Hoa, Trần Thị Thanh
Huyền về sự biến đổi hàm lượng prolin ở rễ và lá đậu xanh dưới tác động của
stress muối NaCl [6]; Trần Thị Phương Liên và cộng sự về hàm lượng prolin
ở một số giống đậu tương có khả năng chịu nóng, chịu hạn khác nhau [7];...
Các kết quả nghiên cứu đã được ứng dụng trong sản xuất và chọn tạo được
nhiều giống đậu tương mới có năng suất cao, phẩm chất tốt phù hợp với điều
kiện khí hậu và canh tác của Việt Nam [9].
1.4.2. Tình hình nghiên cứu về vitamin C ở đậu đỗ nói chung và đậu
tƣơng nói riêng
Vitamin C là loại vitamin rất cần thiết cho con người, nó được biết đến
với khả năng kháng oxy hóa và là đồng yếu tố enzym. Con người không có
khả năng tổng hợp vitamin C nên phải hấp thụ từ những loại thức ăn trong bữa
ăn hằng ngày, chủ yếu là từ thực vật.
Thực vật sản xuất nhiều hơn hoặc ít hơn vitamin C tùy thuộc vào yếu tố
môi trường. Trong điều kiện môi trường khắc nghiệt, có nhiều ánh sáng hoặc
hạn hán, thực vật thường sản xuất nhiều vitamin C hơn để bảo vệ chúng khỏi
tác hại oxy hóa [28].
Vitamin C được biết đến là một chất chống oxy hóa, giúp cây trồng đối
phó với những căng thẳng do hạn hán ozon và tia cực tím bức xạ. Giáo sư
Nicholas Smirnoff của Đại học Exeter cho biết: "Vitamin C là chất chống oxy
hóa phong phú nhất và chức năng của nó chưa được hiểu rõ". Phát hiện này
cũng xác định vitamin C cung cấp bảo vệ chống lại các tác dụng phụ có hại
của ánh sáng trong quá trình quang hợp, quá trình mà năng lượng ánh sáng

được sử dụng để chuyển đổi CO2 vào nguồn thực vật.

14


Giáo sư Nicholas Smirnoff tiếp tục: "Khám phá này là thú vị đối với tôi
vì nó là kết quả của một chương trình nghiên cứu lâu dài về vitamin C ở thực
vật tại Đại học Exeter. Nó sẽ mở ra cơ hội mới để hiểu được quá trình tăng
trưởng cơ bản diễn ra trong thực vật và để cải thiện tính kháng của cây đối với
stress trong điều kiện khí hậu thay đổi. Trong tương lai tôi hy vọng rằng nó sẽ
góp phần vào những nỗ lực của các nhà khoa học thực vật để cải thiện năng
suất cây trồng một cách bền vững” [29].

15


CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là cây đậu tương giống DT84 do Trung tâm
Nghiên cứu và Phát triển Đậu đỗ cung cấp.
DT84: Giống được tạo ra bằng cách xửlý đột biến dòng 33 - 3 (tổ hợp
lai DT80 ĐH4) bằng tia gama C060 /18 Kr. Được công nhận giống năm 1995.
Hạt to, màu vàng sáng. Khối lượng 1000 hạt 150 - 160g. Năng suất trung bình
18 - 24 tạ/ha. Thời gian sinh trưởng 85 - 95 ngày. Giống có khả năng chống
chịu khá.
2.2. Thời gian, địa điểm nghiên cứu
Thời gian: tiến hành nghiên cứu từ tháng 10 năm 2014.
Địa điểm: tại Trung tâm Hỗ trợ nghiên cứu khoa học và Chuyển giao
công nghệ trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 và phòng thí nghiệm Sinh lý
thực vật khoa Sinh – KTNN.

2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.3.1. Cách bố trí thí nghiệm
Để xác định các chỉ tiêu nghiên cứu, tiến hành thí nghiệm gieo hạt trong
dung dịch muối theo phương pháp Volcova có cải tiến.
Khử trùng khay, bình, dụng cụ,... bằng cồn. Chọn hạt khỏe, cho vào túi
vải màn rồi xử lý bằng dung dịch KMnO 4 1% trong 5 phút, làm khô nhẹ và
đặt vào khay. Trước đó khay được khử trùng bằng cách sấy khô 105 0C trong 1
giờ cùng với giấy thấm dầu.
Gieo trên khay có giấy thấm, các rãnh gấp giấy thấm gieo hạt theo cách
bố trí của Kozushko, chia thành 2 phần:

16


- Phần 1: Lô đối chứng (ĐC) cho hạt nảy mầm trong nước cất.
- Phần 2: Lô thí nghiệm (TN) cho hạt nảy mầm trong dung dịch muối
NaCl với nồng độ 0,4%; 0,6% và 0,8% và gọi tên các thí nghiệm tương ứng là
M0,4; M0,6; M0,8. Chọn 3 nồng độ muối trên là do ở 3 nồng độ này khả năng
nảy mầm của đậu tương khá cao (khoảng 60 – 70%) và đồng thời ở các nồng
độ đó thấy rõ ảnh hưởng của sự nhiễm mặn tới các chỉ tiêu cần nghiên cứu.
Hạt nảy mầm trong dung dịch muối NaCl và trong nước cất phải
thường xuyên bổ sung lượng nước hoặc lượng dung dịch muối với các nồng
độ tương ứng ở các lô như nhau.
Đưa các khay có hạt vào buồng nuôi cấy vi sinh đã khử trùng bằng tia
UV, ở nhiệt độ 26-280C.
Cho đậu tương nảy mầm 1 ngày rồi tiến hành gây mặn.
Đo kết quả từ ngày thứ 2 sau gieo. Mỗi ngày đo 1 lần, liên tiếp trong 3
ngày. Chú ý đo vào một thời điểm nhất định. Quy ước 3 ngày đo ở pha gây
mặn lần lượt là: GM1, GM2, GM3.
Sau khi gây mặn, lô thí nghiệm rửa sạch nhẹ nhàng, thấm hết muối,

trồng tiếp trong nước cất cho đậu tương tiếp tục nảy mầm. Sau 1 ngày tiến
hành đo, đo trong 3 ngày liên tiếp, mỗi ngày đo 1 lần vào cùng một thời điểm.
Quy ước 3 ngày đo ở pha phục hồi lần lượt là: PH1, PH2, PH3.
2.3.2. Xác định các chỉ tiêu nghiên cứu
* Hàm lượng axit amin prolin (theo phương pháp của Bates và cộng sự 1973) [10]
Hóa chất:
- Axit sulphosalicylic 3% (pha 3g/1000ml)
- Axit photphoric 6M
- Axit axetic

17


- Dung dịch ninhidrin trong axit (chuẩn bị bằng cách ủ nóng 1,25g
ninhidrin trong 30ml axit axetic và thêm 20ml axit photphoric 6M. Lưu ý: axit
ninhidrin sẽ giữ ổn định chỉ trong 24h tại 40C).
- Toluen
Cách tiến hành:
- Cân số g mẫu tươi, bóc vỏ, nghiền kĩ trong cối sứ với 10ml dung dịch
axit sulphosalicylic 3%.
- Ly tâm 6000 vòng/phút trong 20 phút, lọc lấy dịch lọc.
- Lấy 2ml dịch chiết cho vào ống phancol, thêm 2ml axit axetic và 2ml
dung dịch ninhidrin, ủ trong nước nóng 1000C trong 1h. Sau đó ủ nước đá 5
phút.
- Bổ sung vào bình phản ứng 4ml toluen, lắc đều 15-20s. Đợi ở nhiệt độ
phòng cho tới phản ứng có màu, lấy phần dịch màu hồng ở trên đem đo
OD520nm bằng máy đo quang phổ.
- Hàm lượng prolin được xác định dựa vào đường chuẩn prolin và tính
toán theo công thức:
Prolin (

)=

Trong đó, X: giá trị OD520nm của mẫu
V: thể tích dịch chiết (= số ml toluen)
df: hệ số pha loãng (trường hợp này là 5)
w: khối lượng mẫu
* Hàm lượng vitamin C (theo phương pháp chuẩn độ Iot của Nguyễn Văn
Mùi) [11]
Hóa chất:
- HCl 5%: 115,2 ml dd HCl 37% (d=1,19) để pha 1l HCl 5% (d=1,00).

18


- Dd chuẩn độ iod 0,01N: hòa tan 13g iod tinh thể vào 20g KI trong
50ml nước, pha loãng với nước đủ 1l thì được dd chuẩn độ 0,1N. Rồi lấy
10ml dd chuẩn iod 0,1N pha với nước cất đủ 100ml được chuẩn 0,01N.
- Dd tinh bột 1%: hòa 1g tinh bột trong 100ml nước cất, gia nhiệt ở
500C gần sôi.
Cách tiến hành:
- Cân mẫu (số g mẫu TB) tươi, nghiền nhỏ trong cối sứ với 5ml HCl
5%, cho vào ống đong (hoặc bình định mức), dẫn đến vạch 50ml bằng nước
cất (để trong tối 10 phút).
- Khuấy đều, lọc dịch trong, lấy 20ml dịch nghiền cho vào bình nón
dung tích 100ml và thêm khoảng 1ml dd tinh bột 1%, lắc nhẹ, chuẩn độ bằng
dd iod cho đến màu xanh lam nhạt.
- Hàm lượng vitamin C được tính theo công thức sau:
X (%) =
Trong đó, V: số ml dd iod 0,01N dùng chuẩn độ

V1: thể tích dịch mẫu TN (50ml)
V2: thể tích dịch mẫu lấy để xác định (20ml)
w: khối lượng mẫu (g)
0,00088: số g vitamin C ứng với 1ml dd iod 0,01N.
* Xác định tỉ lệ nảy mầm
Tỉ lệ nảy mầm được xác định theo phương pháp của Volcova (1984).
Đếm số hạt nảy mầm trong các mẫu từ ngày thứ 2 gây mặn. Tỷ lệ nảy
mầm (N) trong dung dịch muối NaCl được tính theo công thức:
N=

.100%

Trong đó :
N: khả năng nảy mầm của hạt

19


a: số hạt nảy mầm trong lô TN
b: số hạt nảy mầm trong lô ĐC
* Xác định sinh trưởng chiều dài của mầm
Tiến hành đo chiều dài mầm vào 2 ngày cuối cùng của pha gây mặn và
pha phục hồi.
- Chiều dài mầm (mm/mầm): sử dụng thước chia đơn vị đến mm để đo
chiều dài mầm.
2.3.3. Xử lý số liệu
Kết quả thí nghiệm được tổng hợp và xử lý bằng phần mềm Microsoft
Excel 2007 theo các tham số : giá trị trung bình ( ), sai số trung bình (m), độ
chính xác của thí nghiệm (m%) được tính theo các công thức sau :
=

m% =

Trong đó: Xi: là giá trị đo được qua mỗi lần đo
n: là số lần nhắc lại

20

m=