Nghiên cứu hàm lượng diệp lục tổng số và hàm lượng prolin của lá cây đậu tương trong điều kiện gây hạn

Khoá luận tốt nghiệp

1

Nguyễn Minh Hồng

lời cảm ơn
Trong thời gian thực hiện đề tài này, em đã nhận được sự giúp đỡ rất tận tình
của Phòng quản lý khoa học, Ban chủ nhiệm khoa Sinh - KTNN, Ban chủ nhiệm
khoa Hoá học, các thầy cô trong tổ bộ môn Sinh lý thực vật, đặc biệt là được sự
hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của PGS.TS Nguyễn Văn Mã, các bạn sinh viên
trong khoa, trong nhóm nghiên cứu đã tạo điều kiện giúp em hoàn thành khoá
luận tốt nghiệp này. Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất, sâu sắc nhất tới
các thầy cô giáo và các bạn đã giúp đỡ em trong suốt thời gian qua.
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Minh Hồng
Lớp K29 A - Khoa Sinh - KTNN


Khoá luận tốt nghiệp

2

Nguyễn Minh Hồng

lời cam đoan

Để đảm bảo tính trung thực của đề tài tôi xin cam đoan như sau:
1. Đề tài của tôi không hề sao chép từ bất cứ một đề tài có sẵn nào.
2. Đề tài của tôi không trùng với một đề tài nào khác.

3. Kết quả thu được trong đề tài là do nghiên cứu thực tiễn, đảm bảo tính
chính xác và trung thực.
Sinh viên thực

Nguyễn Minh Hồng
Lớp K29 A - Khoa Sinh - KTNN


Khoá luận tốt nghiệp

3

Nguyễn Minh Hồng

mục lục
lời cảm ơn ...................................................................................................... 1
lời cam đoan................................................................................................. 2
phần mở đầu
1. Tính cấp thiết của đề tài. .......................................................................... 5
2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................ 7
3. Nhiệm vụ nghiên cứu .............................................................................. 7
4.ý nghĩa lý luận và thực tiễn ..................................................................... 7
chương 1: tổng quan tài liệu
1.1. Vai trò của nước đối với thực vật nói chung và cây đậu tương
nói riêng........................................................................................................ 8
1.1.1. Vai trò của nước đối với cây trồng. ............................................... 8
1.1.2. Vai trò của nước đối với cây đậu tương. ....................................... 11
1.2. Prôlin và vai trò của prôlin trong quá trình trao đổi nước. .................... 12
1.3. Tình hình nghiên cứu về ảnh hưởng của hạn hán và vai trò của prolin.
đối với đậu tương. ................................................................................................. 14

Chương 2: đối tượng và phương pháp nghiên cứu
2.1. Đối tượng nghiên cứu. ........................................................................... 17
2.2. Phương pháp nghiên cứu. ...................................................................... 19
2.2.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm. ...................................................... 19
2.2.2. Phương pháp xác định các chỉ tiêu nghiên cứu. ............................. 19


Khoá luận tốt nghiệp

4

Nguyễn Minh Hồng

chương 3: kết quả nghiên cứu và bàn luận
3.1. Hàm lượng diệp lục tổng số của lá đậu tương khi gây hạn. .................. 22
3.2. Hàm lượng prolin của lá đậu tương khi gây hạn. .................................. 27
kết luận ......................................................................................................... 33
tài liệu tham khảo .................................................................................... 35


5

Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Minh Hồng

phần mở đầu
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay, ngành nông nghiệp của chúng ta đang rất phát triển, nó đã đóng
góp cho xã hội một lượng sản phẩm khổng lồ dùng làm lương thực, thực phẩm

cho con người, thức ăn cho gia súc, nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất.
Chúng ta cũng đang rất quan tâm tới việc phát triển những cây lương thực
thực phẩm có giá trị kinh tế cao.
Đậu tương (Glycine max) thuộc họ Đậu (Fabaceae) bộ Đậu (Fabales). Là
một cây thực phẩm có giá trị kinh tế cao, đồng thời cây đậu tương còn có tác
dụng cải tạo đất rất tốt. Nó được coi là cây công nghiệp ngắn ngày đang được
trồng rất rộng rãi trên nhiều loại đất ở các địa phương và đem lại hiệu quả kinh tế
khá cao. ở cây đậu tương, bộ phận được sử dụng chủ yếu là hạt. Hạt đậu tương
chứa hàm lượng protein cao (40% - 46%), chứa lượng lipit khá cao và một số
vitamin như B1, B2, PP, ENgoài ra, thân, lá cây đậu tương cũng được sử dụng
làm phân xanh hay làm thức ăn cho gia súc, đặc biệt rễ cây đậu tương có rất
nhiều nốt sần có tác dụng trong việc cải tạo đất.
Đậu tương là cây trồng có khả năng thích ứng với nhiều phương thức canh
tác như luân canh, xen canh nên có tác dụng nâng cao hệ số sử dụng đất trồng
và tăng hiệu quả kinh tế.
Với cây đậu tương, ngoài giá trị về dinh dưỡng và kinh tế, nó còn có tác
dụng quan trọng trong việc cải tạo đất trồng. Cũng như các cây họ đậu khác, rễ
của cây đậu tương cộng sinh với vi khuẩn cố định đạm Rhizobium. Nhờ vậy, mà
hàm lượng protein trong hạt và các bộ phận khác của cây cao hơn các loại cây
trồng khác. Sau khi thu hoạch đậu tương, thành phần hoá tích của đất được cải
thiện rất nhiều, đất được bổ sung một lượng đạm có lợi cho cây trồng vụ sau.


Khoá luận tốt nghiệp

6

Nguyễn Minh Hồng

Vì vậy, cây đậu tương hiện nay đang được trồng rất nhiều ở các quốc gia,

đặc biệt là những nước nghèo vùng nhiệt đới. Diện tích gieo trồng đậu tương trên
thế giới ngày càng tăng. Theo thống kê của tổ chức lương thực thế giới FAO năm
1992, diện tích gieo trồng đậu tương đạt 54 - 56 triệu ha và sản lượng đạt 103 114 triệu tấn.
ở Việt Nam, đậu tương được gieo trồng từ rất lâu, song với vai trò là cây
trồng phụ nhằm tận dụng đất đai, lao động. Đậu tương thường được trồng ở trên
các giải đất bạc màu trung du, nhưng do độ dốc và khả năng giữ nước kém cùng
với trở ngại trong việc tưới tiêu, hạn hán lại thường xuyên xảy ra nên năng suất
còn thấp và chỉ đạt 9,6 tạ/ ha.
Cho đến nay, có nhiều công trình nghiên cứu của các nhà khoa học về cây
đậu tương như: Nguyễn Văn Mã, Chu Hoàng Mậu, Nguyễn Huy Hoàng, Trần
Đình Long, các nghiên cứu này chủ yếu về khả năng chịu hạn, chọn tạo giống
cho vùng núi. Tuy nhiên, hướng nghiên cứu về khả năng chịu hạn của cây đậu
tương trong điều kiện gây hạn nhân tạo, nhất là với một số giống mới còn là vấn
đề chưa được quan tâm đầy đủ.
Việc nghiên cứu một số chỉ tiêu sinh hoá, liên quan đến khả năng chịu hạn
của cây trồng, đặc biệt là nghiên cứu chúng trong điều kiện gây hạn nhân tạo có
thể giúp để đánh giá, tuyển chọn giống cây trồng có sức chống chịu tốt cho các
vùng đất khô hạn, bạc màu có tầm quan trọng và ý nghĩa thực tiễn to lớn.
Với những lý do trên đây, chúng tôi đã lựa chọn và tiến hành đề tài:

Nghiên cứu hàm lượng diệp lục tổng số và hàm lượng prolin của
cây đậu tương trong điều kiện gây hạn.


Khoá luận tốt nghiệp

7

Nguyễn Minh Hồng

2. Mục tiêu của đề tài
Tìm hiểu sự tác động của điều kiện gây hạn nhân tạo tới sự biến đổi hàm
lượng axit amin prolin và hàm lượng diệp lục của cây đậu tương.
3. Nhiệm vụ của đề tài
Nghiên cứu sự biến đổi hàm lượng prôlin trong lá cây đậu tương khi bị hạn.
Nghiên cứu sự biến đổi hàm lượng diệp lục tổng số trong lá cây đậu tương
khi bị hạn.
4. ý nghĩa lý luận và thực tiễn của đề tài
Góp phần bổ sung nguồn tài liệu về việc nghiên cứu hàm lượng diệp lục
tổng số và hàm lượng prolin của lá đậu tương trong điều kiện gây hạn.
Kết quả nghiên cứu có thể sử dụng để đánh giá khả năng chịu hạn của các
giống đậu tương.


Khoá luận tốt nghiệp

8

Nguyễn Minh Hồng

chương 1
tổng quan tài liệu
1.1. Vai trò của nước đối với thực vật nói chung và cây đậu tương nói riêng
1.1.1. Vai trò của nước đối với cây trồng
Nước là nhân tố quan trọng bậc nhất đối với sự sống trên trái đất, không có
nước thì không có sự sống. Nước là một chất hoá học trực tiếp tham gia vào các
hoạt động sinh lý, sinh hoá của thực vật. Chỉ cần giảm không nhiều hàm lượng
nước trong tế bào đã gây nên sự thay đổi đáng kể đến các hoạt động trao đổi chất,
do đó ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây.
Gần 80 % khối lượng tươi của cây là nước. Nước hiđrat hoá duy trì cấu trúc

nguyên vẹn các hợp chất cao phân tử của tế bào như potein và axit nuclêic. Lớp
nước mỏng bao quanh các phần tử này như tầng bảo vệ, chống lại sự tác động của
môi trường.
Nước là môi trường mà ở đó tiến hành nhiều quá trình sinh lý và sinh hoá
(thực chất là quá trình trao đổi chất). Nước là một chất hoá học, nó thực sự tham
gia vào các phản ứng sinh hoá như một bản thể trong quá trình trao đổi chất của
tế bào. Phản ứng quan trọng nhất của quang hợp là phản ứng phân li nước, giải
phóng oxi.
Nước như một dung môi. Hầu như toàn bộ các phản ứng sinh hoá trong tế
bào thực vật xảy ta trong nước. Nguyên sinh chất của tế bào là một hệ thống có
chứa nước.
ở cây xanh, nước còn là yếu tố quan trọng điều hoà nhiệt của lá giúp cho
quá trình trao đổi chất diễn ra bình thường trong điều kiện nhiệt độ cao của môi
trường.


Khoá luận tốt nghiệp

9

Nguyễn Minh Hồng

ở nước ta, do ảnh hưởng của vùng khí hậu nhiệt đới và á nhiệt đới với đặc
trưng là nhiệt độ cao và ánh sáng mạnh nên hạn hán là một trong những thiên tai
gây nhiều tổn thất cho nông nghiệp. Đặc điểm khí hậu trong thời kỳ hạn hán là
không có mưa, độ ẩm tương đối của không khí rất thấp (dưới 40 %) và nhiệt độ
tăng cao. Có hai hình thức hạn hán: trong đất và trong không khí. Hạn hán trong
không khí xảy ra khi không khí khô nóng khiến cây bị mất nhiều nước trong quá
trình thoát hơi nước. Hiện tượng đó có thể có tính chất nhất thời vào ban trưa mùa
hè ngay cả khi đất còn đủ ẩm.

Theo Vũ Công Hậu và cộng sự, sự thiếu nước làm tế bào co lại ảnh hưởng
nghiêm trọng đến nhiều quá trình sinh lý của cây. Nói một cách đơn giản, sự sinh
trưởng và phát triển của cây phụ thuộc vào sự liên tục phân chia tế bào, sự bắt
đầu hình thành, phát triển mô và cơ quan, sự biến đổi và tăng thêm thành phần tế
bào cho đến khi cấu trúc của cây được hoàn chỉnh. Vậy thiếu nước ảnh hưởng
đến sự phân chia và tăng kích thước của tế bào.
Khi thiếu nước, cây thường thay đổi về hình thái, mô mất sức căng, cây bị
héo, tế bào giảm hàm lượng nước tự do, tăng cường nồng độ dịch bào thay đổi
tính thấm của tế bào, khả năng thấm các chất khoáng của tế bào rễ cũng bị giảm
sút, hoạt động của enzim thuỷ phân tăng mạnh, sự tổng hợp AND bị giảm sút
hoặc thậm chí bị phân giải. Các phản ứng phân giải xảy ra trong điều kiện lỗ khí
đóng dẫn tới việc hình thành nhiều sản phẩm độc cho cây. Trong lúc này, sự hút
các chất khoáng trở nên khó khăn.
ở rễ tăng cường sự tổng hợp axit absisic là nguyên nhân gây sự đóng lỗ khí,
do vậy làm giảm lượng CO2 khuếch tán vào lá tham gia vào quá trình quang hợp.
Đặc biệt là sự thiếu nước làm thay đổi quá trình sử dụng CO2 trong lá. Sự thiếu
nước trong đất còn làm giảm tỷ lệ sản phẩm cao phân tử và tăng hàm lượng axit
malic, alanin, làm suy giảm sự vận chuyển các sản phẩm quang hợp từ lá tới các


Khoá luận tốt nghiệp

10

Nguyễn Minh Hồng

bộ phận khác, giảm việc gắn cacbon vào các hợp chất prôtit. Quá trình tổng hợp
prôtit bị giảm mạnh do sự tăng cường phân giải axit nulêic khi thiếu nước.
Khi thiếu nước, lông hút ở rễ bị chết, rễ tăng cường sự hoá bần dẫn tới việc
giảm miền hút nước, giảm khả năng thấm nước của chúng. Điều này cho thấy rõ,

sau một thời gian thiếu nước dài cây thường phục hồi chậm và không phục hồi
được hoàn toàn khả năng hút nước. Sau này, khi được cấp đủ nước, quá trình trao
đổi chất không được phục hồi ngay vì sự thiếu nước đã phá huỷ hệ thống điều
khiển của chúng. Vì thế, sự thiếu nước gây tác hại rất lớn đối với cây trồng. Nếu
sự thiếu nước kéo dài có thể dẫn đến sự chết của cây. Còn trong trường hợp thiếu
nước đột ngột thì lại càng nguy hiểm vì chúng phá huỷ sự trao đổi axit nuclêic
làm ngừng trệ quá trình tổng hợp, tăng cường phân giải prôtit, tế bào không còn
khả năng tái tổ hợp prôtit. Sự phân giải sâu sắc các chất hữu cơ dẫn đến việc hình
thành nhiều sản phẩm trung gian độc đối với tế bào. Sự rối loạn trao đổi chất gây
hậu quả cực kỳ nghiêm trọng, có thể làm chết cây ngay cả khi cây chưa bị héo
hoàn toàn.
Theo Ghenken, các cây chịu hạn là những cây có khả năng trong quá trình
phát triển cá thể thích nghi được những tác động của hạn và tiến hành được trong
các điều kiện đó sự sinh trưởng, phát triển và sinh sản bình thường nhờ có hàng
loạt các chất phát sinh trong quá trình tiến hoá dưới ảnh hưởng của điều kiện sinh
tồn và chọn lọc tự nhiên.
Có nhiều trường hợp cây chịu hạn là những cây thường cho năng suất cao.
Tuy nhiên, lúc hạn hán mạnh thì ngay cả những cây hạn sinh thực sự cũng bị
giảm sút năng suất. Do đó, chỉ tiêu đáng kể của cây chịu hạn là đảm bảo năng
suất bình thường hoặc tương đối bình thường khi gặp thời tiết bất lợi.
Những nghiên cứu để tìm hiểu giới hạn sự thiếu nước ở mỗi giai đoạn sinh
trưởng, phát triển của thực vật nói chung và ở các giống cây trồng nói riêng là


Khoá luận tốt nghiệp

11

Nguyễn Minh Hồng

một việc phức tạp. Vì trạng thái bão hoà nước ổn định cao được duy trì trong cây
trồng bằng cách phối hợp nhịp nhàng giữa quá trình xâm nhập và thoát nước,
điều đó tạo nên chế độ nước của cây.
1.1.2. Vai trò của nước đối với cây đậu tương
Đối với cây đậu tương, nước có vai trò vô cùng quan trọng trong quá trình
sinh trưởng, phát triển. Nó có vai trò quyết định đến năng suất và chất lượng của
cây đậu tương. Đậu tương là loại cây trồng có khả năng chịu hạn tương đối ở một
giai đoạn nhất định, khi cây đậu tương bị thiếu nước ở bất kỳ giai đoạn nào thì
cũng gây ảnh hưởng tới năng suất và chất lượng của quả.
Đậu tương có nhu cầu về độ ẩm đặc biệt, do đặc điểm riêng là rễ ăn sâu
thuộc loại rễ trụ có nhiều rễ con và phân nhánh mạnh. Do vậy, việc duy trì thích
hợp chế độ nước là yêu cầu cần thiết cho cây sinh trưởng thuận lợi, đồng hoá chất
dinh dưỡng tốt và cho năng suất cao. Khi cây đậu tương bị thiếu nước rễ sinh
trưởng kém, ảnh hưởng đến việc hút dinh dưỡng, hút nước của cây, thân và lá
sinh trưởng kém, hoa ít, kết quả kém [8].
Đậu tương là cây có lỗ khí đóng vào ban đêm và mở vào ban ngày, mở ở
mức lớn nhất vào buổi trưa. Cường độ thoát hơi nước của cây khi đất khô tới thời
điểm héo vẫn giữ ở mức tương đối cao (66 % so với cường độ tối đa) và lúc đó lỗ
khí vẫn mở một phần. Khi lá đậu tương bị héo, lỗ khí sẽ đóng lại làm giảm sự cố
định CO2, giảm tốc độ vận chuyển sản phẩm quang hợp tới những bộ phận đang
sinh trưởng (rễ, hạt,) của cây, do đó làm giảm năng suất. Khi lá đậu tương bị
mất nước khoảng 40 % nó có khả năng phục hồi nhanh trạng thái ban đầu nếu
được tưới nước trở lại.
Nhu cầu về nước của cây đậu tương thay đổi tuỳ theo từng giai đoạn sinh
trưởng. ở những giai đoạn sinh trưởng đầu tiên không có sự mẫn cảm đặc biệt


Khoá luận tốt nghiệp

12

Nguyễn Minh Hồng

với sự thiếu nước, giai đoạn hạt đâm tia xuống đất và giai đoạn quả già ít mẫn
cảm hơn so với giai đoạn ra hoa rộ.
Khi cây đậu tương bị thiếu nước, trước hết ảnh hưởng tới sinh trưởng và phát
triển, rõ nhất là giảm độ tăng trưởng của tế bào trên toàn bộ cây, ảnh hưởng tới
quang hợp. Thiếu nước cũng làm ảnh hưởng tới sự phát triển của bộ rễ, rễ ăn sâu
diện tích vùng rễ nhỏ. Giai đoạn đậu tương ra hoa nếu thiếu nước sẽ gây ảnh
hưởng nghiêm trọng tới số lượng hoa hoặc cây ngừng ra hoa. Khi hình thành quả,
thiếu nước làm cho quả phát triển kém, giảm kích thước quả và trọng lượng hạt
dẫn tới năng suất kém. Như vậy, với đời sống của cây đậu tương nước là một yếu
tố vô cùng quan trọng. Nó ảnh hưởng trực tiếp tới sinh trưởng, phát triển, năng
suất, chất lượng của cây. Để cây sinh trưởng, phát triển tốt, cho năng suất cao cần
chú ý cung cấp đủ nước.
1.2. Prolin và vai trò của prolin trong quá trình trao đổi nước
Về khả năng chịu hạn của thực vật nói chung có nhiều cơ chế giúp thực vật
tăng cường tính chịu hạn như giảm diện tích lá, rút ngắn thời gian sinh trưởng,
khả năng xuyên sâu lan rộng của hệ rễ để tìm nguồn nước, điều chỉnh áp suất
thẩm thấu, điều chỉnh sự thoát hơi nước của tế bào.Trong các công trình nghiên
cứu tìm hiểu về cơ chế chịu hạn có nhiều công trình bàn đến vai trò của axit
absicisic (ABA) [14] và vai trò của prôlin [14], [17], [18] đối với khả năng chịu
hạn của thực vật nói chung và cây trồng nói riêng. Nhìn chung khi tế bào bị mất
nước dần dần, chất hoà tan được tích luỹ trong tế bào chất nhằm chống lại việc
giảm tiềm năng nước và tăng khả năng giữ nước của nguyên sinh chất. Trong đó,
prolin có ảnh hưởng gián tiếp lên sự tích lũy các chất hoà tan làm tăng thế năng
thẩm thấu tế bào [9].
Prolin được tổng hợp từ Glutamin bởi enzim chìa khoá (key enzyme) là
deltal - pyrroline - 5 - cacboxylat - synthetase (P5CS). Prolin là thành phần chủ

Khoá luận tốt nghiệp

13

Nguyễn Minh Hồng

yếu trong cấu trúc của nhóm phân tử được biết đến như một tác nhân cạnh tranh
thẩm thấu, thuộc nhóm axit amin tự do (chiếm trên 80%); những hợp chất amin
bậc 4 (glycine betaine, proline betaine, - alanine betaine) và hợp chất hữu cơ
lưu huỳnh bậc 3 (3 - domethyl sunfonio propionate (DMSP)) [13],[19].
Những chất này đóng vai trò chủ đạo trong sự thích ứng thẩm thấu của tế
bào chất ở thực vật nhằm phản ứng với áp lực thẩm thấu.
Sự tích luỹ prolin và tập trung axit abscisic (ABA) ở mô phân sinh đỉnh là
một phản ứng chuyển hoá thông thường của thực vật bậc cao nhằm phản ứng lại
sự thiếu hụt của nước và áp lực muối cao. Sự tập trung ABA còn dẫn tới sự tăng
hàm lượng các axit amin hoà tan trong lá của những loài thực vật sống ở nơi có
nồng độ muối cao. Trong mô lá, mô phân sinh chồi của thực vật chịu áp lực nước
và trong vùng đỉnh rễ của thực vật mọc nơi thế năng nước thấp và trong những tế
bào thực vật được nuôi cấy treo (suspention) trong môi trường áp suất thẩm thấu
cao cũng thấy hiện tượng tương tự [13].
Nghiên cứu của Nanjo và cộng sự cho thấy: những cây bị đột biến về hình
dạng (có sự bất bình 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 biến đổi kiểu
hình đó có thể ức chế bằng sự tăng cường L.prolin ngoại bào.
Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng sự thiếu hụt prolin ảnh hưởng lên cấu trúc
của thành tế bào. Prolin không chỉ là một nhân tố điều hoà áp suất thẩm thấu của
thực vật chịu đựng áp lực mà nó còn là một nhân tố chính bảo vệ thành tế bào và
protein chống lại ảnh hưởng có hại bởi nồng độ cao và prolin ảnh hưởng gián tiếp
lên sự tích lũy các chất hoà tan làm tăng thế năng thẩm thấu của tế bào.

Sự tăng cường nồng độ của prolin trong cây chịu áp lực thẩm thấu có liên
quan đến sự ức chế oxy hoá và phân hủy prolin hoặc do sự tăng cường khả năng
tổng hợp prolin nhanh chóng ở thực vật.


Khoá luận tốt nghiệp

14

Nguyễn Minh Hồng

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 hoá cho enzym P5CS và P5CR (enzym tham gia vào quá
trình tổng hợp prolin) đã được Kishor [18] chuyển thành công vào thuốc lá và
nhận thấy kết quả tốt. Lượng prolin tăng từ 8 - 10 lần so với cây đối chứng.
Sự tăng cường hàm lượng prolin của thực vật không chỉ được sử dụng như
một chỉ số của khả năng chịu hạn mà nó còn là yếu tố chỉ định tốt cho thực vật
sống trong môi trường khô hạn [20].
1.3. Tình hình nghiên cứu ảnh hưởng của hạn hán và vai trò của prolin đối
với đậu tương
Mặc dù, đậu tương có lịch sử nghiên cứu và trồng trọt khá lâu đời ở Châu á,
tuy nhiên, việc nghiên cứu về loại cây trồng này vẫn chưa được quan tâm thoả
đáng. Gần đây các nhà khoa học đã đầu tư nghiên cứu, chọn tạo giống và các
biện pháp thâm canh, nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế của đậu tương (Chu Hoàng
Mậu, Nguyễn Văn Mã, Nguyễn Huy Hoàng, Trần Đình Long). Cùng với sự
quan tâm của nhà nước trong công tác nhập nội nguồn gen đậu tương đã xuất
hiện nhiều giống đậu tương có năng suất cao [12]. Song việc đưa các giống này
vào gieo trồng đại trà ở nhiều vùng sinh thái không ít khó khăn do điều kiện đất
đai, khí hậu, tập quán.

Để khắc phục dần những khó khăn đó, đã có nhiều nhà khoa học đi sâu
nghiên cứu về ảnh hưởng của hạn hán và vai trò của axit amin prolin của cây
trồng.
Nghiên cứu ảnh hưởng của hạn hán và vai trò của prolin đã được tiến hành ở
nhiều nước trên thế giới với các loại cây trồng khác nhau. Đối với cây đậu tương,
những nghiên cứu về ảnh hưởng của hạn hán và vai trò của prolin còn chưa đầy
đủ và hệ thống. Theo hướng tuyển chọn các giống cây chịu hạn, Trung tâm


Khoá luận tốt nghiệp

15

Nguyễn Minh Hồng

nghiên cứu và phát triển rau quả Châu á (AVRDC) từ năm 1986 đã tiến hành với
qui mô lớn nhất trong sư kết hợp điều kiện nhà kính và điều kiện đồng ruộng ở
những nơi xảy ra hạn tự nhiên điển hình nhất và đã cho ra đời nhiều giống đậu
tương có khả năng chịu hạn khá tốt [12]. Việc đánh giá và tuyển chọn giống đậu
tương có khả năng chịu hạn giỏi trong từng mùa vụ thích hợp cũng được tiến
hành bởi trung tâm nghiên cứu cây trồng Chirat (Thái Lan) [8]. Ngoài ra, một số
nghiên cứu khác lại theo hướng sử dụng phương pháp đột biến để tạo giống chịu
hạn.
Có khá nhiều nghiên cứu tập trung tìm hiều cơ chế sinh hóa của tính chịu
hạn, trong đó có đề cập đến vai trò của prolin. 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 [16]. Sự tích lũy prolin là
một phản ứng thông thường của thực vật bậc cao tới sự thiếu hụt nước và áp lực
muối và đó cũng là vấn đề được nghiên cứu rất nhiều trong suốt 20 năm gần đây

(Stewart và Larher 1980; Thompson 1980; Stewart 1981; Hanson và Hitz 1982...)
[16]. Prolin được xem như là một chất điều hòa áp suất thẩm thấu có vai trò quan
trọng đối với thực vật và vi sinh vật. Hiện tượng này được tìm thấy ở nhiều vi
khuẩn, tảo và thực vật bậc cao dưới điều kiện bất lợi của môi trường [15]. Nghiên
cứu về sự thay đổi hàm lượng prolin của những cây đậu tương mẫn cảm và chống
chịu điều kiện áp suất thẩm thấu của Zeng Yi - Zhi và Litian cũng kết luận: phản
ứng với áp lực khô hạn và nồng độ muối, cây đậu tương tích lũy hàm lượng prolin
cao, đó được xem như một phản ứng thích nghi với khô hạn [20].
ở Việt Nam đã có một số công trình nghiên cứu trên một số cây họ Đậu với
các nội dung như tuyển chọn giống chịu hạn [2], [3], [4], [5], nghiên cứu một số
chỉ tiêu sinh lý, sinh hoá của cây đậu tương trong điều kiện gây hạn (Nguyễn


Khoá luận tốt nghiệp

16

Nguyễn Minh Hồng

Văn Mã, Phan Hồng Quân), nghiên cứu mối quan hệ giữa tính chịu hạn với thành
phần điện di protein của hạt đậu tương (Trần Thị Phương Liên, Nông Văn
Hải), nghiên cứu khả năng chịu hạn của đậu lạc (Nguyễn Văn Mã). Nghiên
cứu sử dụng phân vi lượng để nâng cao khả năng chịu hạn của cây họ Đậu
(Nguyễn Văn Mã, Nguyễn Văn Đính). Các công trình nghiên cứu này cũng
chưa tìm ra được quy luật về ảnh hưởng của hạn hán tới sự biến đổi hàm lượng
prolin của các giống đậu tương có khả năng chịu hạn khác nhau trong từng giai
đoạn sinh trưởng phát triển.
Tóm lại, việc nghiên cứu về ảnh hưởng của hạn hán và vai trò vủa prolin đối
với đậu tương có ý nghĩa rất quan trọng. Những nghiên cứu sâu sắc về sự biến đổi
prolin trong cây cần phải tiếp tục được làm rõ hơn. Với đề tài Nghiên cứu hàm

lượng diệp lục và prolin của cây đậu tương trong điều kiện gây hạn, chúng tôi
hy vọng rằng kết quả nghiên cứu này sẽ góp phần làm rõ thêm vấn đề nêu trên.
Đồng thời nó cung cấp cơ sở khoa học cho các nhà chọn giống trong nghiên cứu
và tuyển chọn giống đậu tương có khả năng chịu hạn tốt.


17

Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Minh Hồng

chương 2
đối tượng và phương pháp nghiên cứu
2.1. Đối tượng nghiên cứu
Cây đậu tương (Glycine max) thuộc họ Đậu (Fabaceae) phân họ Đậu
(Faboideae) dạng thân leo, sống hàng năm được phát hiện ở Trung Quốc, Triều
Tiên, Nhật Bản. Chúng có nhiều chủng khác nhau, thích nghi với các điều kiện
khí hậu ôn đới tới nhiệt đới [11].
Để nghiên cứu hàm lượng diệp lục tổng số và axit amin prolin trong điều
kiện gây hạn chúng tôi sử dụng 16 giống đậu tương do trại giống Mai Nham
cung cấp. Sau đây, là một số đặc điểm của giống.
- Giống DT84: Xử lý đột biến phóng xạ Co60 18 Kr của con lai (DT80 x
DH84) trồng được 3 vụ trong năm, năng suất 1,5 - 2,2 tấn/ ha. Vụ đông
xuân, vụ hè 2,2 - 3 tấn/ ha. Thời gian sinh trưởng 90 - 95 ngày. Khối lượng
1000 hạt 180 - 220 g.
- Giống DT90: Xử lý đột biến phóng xạ Co60 18 Kr giống địa phương, cọc
trùm trồng được 3 vụ trong năm chịu được bóng râm, có khả năng trồng
xen, năng suất 1,5 - 3 tấn/ ha. Thời gian sinh trưởng 90 - 95 ngày. Khối
lượng 1000 hạt 180 - 270 g.

- Giống DT96: Được tạo ra từ tổ hợp lai giữa hai giống đột biến DT84 x
DT90 trồng được 3 vụ trong năm, năng suất 1,8 - 3,2 tấn/ ha. Thời gian
sinh trưởng 90 - 95 ngày. Khối lượng 1000 hạt 190 - 220 g.
- Giống VX92: Được chọn lọc cá thể giống nhập nội của Philippin, trồng
được 3 vụ trong năm, năng suất 1,3 - 1,6 tấn/ ha. Thâm canh cao có thể đạt
2 tấn/ ha. Thời gian sinh trưởng từ 90 - 100 ngày. Khối lượng 1000 hạt là
140 - 150 g.


Khoá luận tốt nghiệp

18

Nguyễn Minh Hồng

- Giống DVN5: Được tạo ra từ tổ hợp lai Các Tuyển x Chiềng Mai (Thái
Lan), trồng được 3 vụ trong năm, năng suất 2,2 - 2,5 tấn/ ha. Thời gian
sinh trưởng vụ đông xuân 84 - 86 ngày, vụ hè 86 - 90 ngày. Khối lượng
1000 hạt là 165 - 175 g.
- Giống DVN6: Do trung tâm đậu đỗ Việt Nam tạo ra. Trồng được 3 vụ
trong năm năng suất 2,4 - 2,7 tấn/ ha. Thời gian sinh trưởng từ 83 - 90
ngày. Khối lượng 1000 hạt là 160 - 170 g.
- Giống V74: Là giống địa phương, trồng được 3 vụ trong năm năng suất 1,6
- 1,8 tấn/ ha. Thời gian sinh trưởng 90 - 95 ngày. Khối lượng 1000 hạt là
150 - 165 g.
- Giống MA97: Trồng được 3 vụ trong năm, hàm lượng protein khá cao,
năng suất 1,65 - 1,8 tấn/ ha. Thời gian sinh trưởng từ 85 - 90 ngày. Khối
lượng 1000 hạt là 155 - 170 g.
- Giống D140: Được tạo ra từ tổ hợp lai DL02 x DH4, trồng được 3 vụ trong
năm năng, suất 1,5 - 2 tấn/ ha. Thời gian sinh trưởng từ 90 - 100 ngày.

Khối lượng 1000 hạt là 150 - 170 g.
- Giống D912: Trồng được 3 vụ trong năm, hàm lượng protein khá cao, cây
phân cành khá, năng suất 1,75 - 1,9 tấn/ ha. Thời gian sinh trưởng từ 90 97 ngày. Khối lượng 1000 hạt là 170 - 180 g.
- Giông AK06: Được tạo ra bằng phương pháp xử lý đột biến tia (10 Kr)
từ giống DT74, trồng được 3 vụ trong năm, năng suất 2,1 - 2,3 tấn/ ha.
Thời gian sinh trưởng từ vụ hè 81 - 88 ngày, vụ đông 85 - 90 ngày, vụ xuân
95 - 98 ngày. Khối lượng 1000 hạt là 155 - 160 g.
- Giống DT12: Được chọn ra trong tập đoàn nhập nội (1996) có nguồn gốc
từ Trung Quốc, trồng được 3 vụ trong năm, năng suất 1,4 - 2,3 tấn/ ha.
Thời gian sinh trưởng từ 77 - 80 ngày. Khối lượng 1000 hạt là 150 - 177 g.


Khoá luận tốt nghiệp

19

Nguyễn Minh Hồng

- Giống DT22 - 4: Trồng được 3 vụ trong năm, khả năng phân cành nhiều,
năng suất 1,5 - 2 tấn/ ha. Thời gian sinh trưởng từ 80 - 85 ngày. Khối
lượng 1000 hạt là 155 - 170 g.
- Giống DT26: Trồng được 3 vụ trong năm, ít phân cành, năng suất 1,6 - 1,8
tấn/ ha. Thời gian sinh trưởng từ 85 - 90 ngày. Khối lượng 1000 hạt là 145
- 160 g.
- Giống D2501: Trồng được 3 vụ trong năm, phân cành khá, năng suất 1,4 1,7 tấn/ ha. Thời gian sinh trưởng từ 86 - 90 ngày. Khối lượng 1000 hạt là
160 - 170 g.
- Giống QX số 1: Trồng được 3 vụ trong năm, phân cành khá, hàm lượng
protein cao, năng suất 1,6 - 1,8 tấn/ ha. Thời gian sinh trưởng từ 88 - 92
ngày. Khối lượng 1000 hạt là 155 - 175 g.
2.2. Phương pháp nghiên cứu

2.2.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm
Các giống nghiên cứu được gieo trồng trên 96 chậu, chia làm hai lô, đối
chứng và thí nghiệm. Lô đối chứng được chăm sóc tưới nước đầy đủ. Lô thí
nghiệm gieo trồng bình thường đến giai đoạn ra nhú mầm hoa thì ngừng tưới
nước cho đến khi hai lá dưới cùng biểu hiện bị héo (7 ngày). Tiến hành các chỉ
tiêu nghiên cứu sau khi gây hạn ở thời điểm ra hoa và thời điểm quả non.
2.2.2. Phương pháp xác định chỉ tiêu nghiên cứu
* Hàm lượng axit amin prolin
Hàm lượng axit amin prolin của lá xác định theo phương pháp của Bates và
cộng sự (1973). Bao gồm các bước sau:
Nghiền 0,5g mẫu bằng cối và chày sứ. Thêm 10 ml dung dịch sunfosalisilic.
Quay ly tâm 7000 vòng/ phút trong 20 phút và lọc qua giấy lọc Whatman. Lấy 2


Khoá luận tốt nghiệp

20

Nguyễn Minh Hồng

ml dịch chiết cho vào bình thêm 2ml axit axetic và 2 ml dung dịch Ninhyđrin
(thành phần của dung dịch này Ninhyđrin + axit axetic + axit photphoric ).
ủ trong nước nóng 100 oC trong 1 giờ đồng hồ, sau đó ủ đá 5 phút. Bổ sung
vào bình phản ứng 4 ml toluen lắc đều, lấy phần dịch có màu hồng ở trên.
Đo mật độ quang học (OD) ở = 520 nm.
Sử dụng máy đo quang phổ UV - VISILE - spectrophotometer, Số
hiệu: UV - 2450 do hãng SHIMADZU - Mỹ sản xuất .
Hàm lượng prolin được tính theo công thức suy ra từ việc xác định đường
chuẩn prolin.
Y = 1,4083 X + 0,014

Y: Hàm lượng prolin (mg/l).
X: Giá trị mật độ quang học đo ở bước sóng = 520 nm.
* Hàm lượng diệp lục
Hàm lượng diệp lục tổng số được xác định nhờ máy CCM - 200, do hãng
ADC - Anh sản xuất.
Diệp lục có phổ hấp thụ quang đặc trưng. Diệp lục hấp thụ ánh sáng mạnh
nhất ở các dải ánh sáng màu đỏ và xanh tím nhưng không hấp thụ ánh sáng ở dải
hồng ngoại và xanh lá cây. Bằng việc xác định nguồn năng lượng hấp thụ được ở
vùng đỏ có thể ước tính được lượng diệp lục có trong mô lá.
* Xử lý thống kê các kết quả thực nghiệm.
Các kết quả nghiên cứu được xử lý đánh giá theo phương pháp toán thống
kê sinh học qua các tham số.
Giá trị trung bình số học: X ;
Trong đó n là số lần nhắc lại.
Độ lệch chuẩn: ; n < 30


21

Khoá luận tốt nghiệp

Sai số trung bình số học: m =
Hệ số biến động: CV % =


X

Nguyễn Minh Hồng

n

.100%

Độ chính xác của thí nghiệm: m% =

M
.100%
X

Tiêu chuẩn độ tin của hiệu: t d
Tiêu chuẩn độ tin của hiệu ( t d ) đọc so với bản tiêu chuẩn Studen với số bậc
tự do: n1 n 2 2 (trong đó: n1: số lần nhắc lại ở công thức thí nghiệm, n2: số lần
nhắc lại ở công thức đối chứng). Sự sai khác giữa các trị số trung bình chỉ có ý
nghĩa khi td lớn hơn hoặc bằng giá trị tương ứng với mức xác suất 0,95.
Việc tính toán được thực hiện trên máy tính để đảm độ chính xác cao.


Khoá luận tốt nghiệp

22

Nguyễn Minh Hồng

chương 3
kết quả nghiên cứu và bàn luận
Khi gây hạn các giống đậu tương vào thời kỳ ra hoa trong một thời gian
ngắn (7 ngày), sau đó lại cung cấp nước bình thường thì sự ảnh hưởng của hạn
hán không những đến các hoạt động của trao đổi chất ở thời kỳ đó, mà còn ảnh
hưởng đến các thời kỳ sau trong quá trình phát triển như thời kỳ quả non, thời kỳ

quả chắc. Sự thay đổi các chỉ tiêu như hàm lượng axit amin prolin, hàm lượng
diệp lục ở các thời kỳ nói lên khả năng chịu hạn của chúng.
Chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu sự biến đổi của hàm lượng diệp lục tổng
số và axit amin prolin của các giống đậu tương trong điều kiện gây hạn.
3.1. Hàm lượng diệp lục tổng số của lá đậu tương khi gây hạn
Diệp lục là sắc tố quan trọng nhất trong quang hợp, nó thực hiện hoàn chỉnh
quá trình quang hợp bởi vì nó là sắc tố duy nhất hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt
trời, biến năng lượng hấp thụ ấy thành năng lượng hoá học. Trong khi đó, các
nhóm sắc tố khác không làm được chức năng này một cách đầy đủ và trực tiếp
như vậy. Dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời sắc tố bị kích thích, các điện tử
giàu năng lượng đi vào chuỗi vận chuyển điện tử của hai hệ thống ánh sáng, kết
quả là tạo được năng lượng dưới dạng hoá học sau này để khử CO2. Do vậy, hàm
lượng diệp lục quyết định đến hiệu quả quang hợp và năng suất cây trồng. Hàm
lượng diệp lục, sự bền vững cấu trúc của chúng trong điều kiện stress của môi
trường ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả quang hợp. Sự suy giảm hàm lượng diệp
lục trong điều kiện gây hạn là một trong những cơ sở để đánh giá khả năng chịu
hạn của cây trồng.
Kết quả nghiên cứu hàm lượng diệp lục của chúng tôi được trình bày ở bảng
3.1


Kho¸ luËn tèt nghiÖp

23

NguyÔn Minh Hång


Khoá luận tốt nghiệp

24

Nguyễn Minh Hồng

Chú thích:
(*) : Mức ý nghĩa 0,05
(**): Mức ý nghĩa 0,02
(***): Mức ý nghĩa 0,01
(****): Mức ý nghĩa 0,002
* Thời điểm ra hoa
Hàm lượng diệp lục ở đa số các giống đậu tương (12/16 giống) khi gặp điều
kiện thiếu nước hầu như không bị biến động, hoặc bị biến động rất nhỏ. Nguyên
nhân của hiện tượng này có thể do phức hệ diệp lục và protein của chúng có độ
bền vững cao. Điều này có ý nghĩa rất lớn đối với quang hợp trong điều kiện
stress của môi trường. Bên cạnh sự kiên định hàm lượng diệp lục ở 12 giống,
có 4 giống sự gây hạn đã làm cho hàm lượng diệp lục gia tăng. Mức độ gia tăng
hàm lượng diệp lục dao động từ 113 - 145% so với giống đối chứng. Sự gia tăng
hàm lượng diệp lục cao nhất ở giống ĐT26 (145%) và thấp dần ở các giống
VX92 (122%), D140 (113%). Nguyên nhân của hiện tượng gia tăng hàm lượng
diệp lục khi gặp điều kiện thiếu nước có thể do điều kiện thiếu nước đã làm ảnh
hưởng mạnh đến sự tăng trưởng của các tế bào lá trong khi sự phân chia của
chúng ít bị ảnh hưởng, có nghĩa là mật độ các tế bào trong lá lớn trên một đơn vị
diện tích. Do đó, làm tăng hàm lượng diệp lục của lá cây đậu tương ở các công
thức thí nghiệm so với đối chứng. Kết quả trên cũng phù hợp với nghiên cứu của
Nguyễn Văn Mã, Nguyễn Minh Điệu ở đối tượng lạc.
Trong bốn giống có sự biến động hàm lượng diệp lục khi gặp điều kiện thiếu
nước có duy nhất giống QX số 1 hàm lượng diệp lục bị suy giảm chỉ còn 87% so
với công thức đối chứng. Kết quả nghiên cứu này cũng phù hợp với nghiên cứu
của một số tác giả trên đối tượng đậu tương [5], đậu xanh [2], trên cây lúa [9].
Theo các tác giả trên thì nguyên nhân làm suy giảm hàm lượng diệp lục khi gặp

25

Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Minh Hồng

điều kiện thiếu nước là do điều kiện thiếu nước đã làm giảm hàm lượng nước
trong tế bào mô lá dẫn đến sự ức chế việc hình thành lục lạp, do đó ức chế sự
tổng hợp và làm giảm hàm lượng diệp lục. Đồng thời khi bị hạn hán quá trình
trao đổi chất của tế bào còn bị rối loạn, tạo ra nhiều sản phẩm gây độc hại cho tế
bào. Thiếu nước còn làm cho lục lạp bị tổn thương và diệp lục bị phân hủy, quá
trình tổng hợp sắc tố bị ngừng trệ đồng thời quá trình phân giải sắc tố lại tăng
lên.

60
49.4

50

46.4
42.85

40
30

37.9
35.05
29.65

27.05

37

30.5

25.85

22.1

20

39.8

22.75
20.05

21.6522.3

10
0
VX92 D140 DT90 QX số VX92 D140 DT90 QX số
1
1

Thời điểm ra hoa

Thời điểm quả non
Lô đối chứng

Lô gây hạn

Hình 3.1. Hàm lượng diệp lục của lá cây đậu tương.
* Thời điểm quả non
Qua bảng 3.1 cho thấy mức độ ảnh hưởng của điều kiện gây hạn đến cây

giống