Nghiên cứu hàm lượng prolin trong quá trình sinh trưởng của cây đậu tương

Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Minh Ngọc - K29A Sinh

Trường Đại học sư phạm hà Nội 2
Khoa sinh - ktnn
****************

nguyễn thị minh ngọc

nghiên cứu hàm lượng prolin
trong quá trình sinh trưởng
của cây đậu tương
Khoá luận tốt nghiệp đại học
Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

Người hướng dẫn khoa học
PGS.TS Nguyễn Văn Mã

Hà Nội 2007


Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Minh Ngọc - K29A Sinh

Mục lục
mở đầu
1. Lí do chọn đề tài ........................................................................................ 3
2. Mục đích nghiên cứu ................................................................................. 5
3. Nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................................ 5

4. ý nghĩa lý luận và thực tiễn ...................................................................... 5
Chương 1: Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu
1.1.Vai trò của prolin đối với sự chống chịu của cây trồng .......................... 6
1.2. Sự sinh trưởng của cây đậu tương........................................................... 8
1.2.1. Giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng ................................................... 8
1.2.2. Giai đoạn sinh trưởng sinh thực ................................................... 10
Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
2.1. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................... 12
2.2 Phương pháp nghiên cứu ....................................................................... 13
2.2.1. Bố trí thí nghiệm............................................................................ 13
2.2.2 Phương pháp xác định chỉ tiêu nghiên cứu .................................... 14
2.2.3. Phương pháp xử lý thống kê các kết quả thực nghiệm.................. 15
Chương 3: Hàm lượng prolin trong quá trình sinh trưởng của cây đậu tương
3.1. Hàm lượng prolin trong mầm đậu tương .............................................. 16
3.2. Hàm lượng prolin trong lá đậu tương ................................................... 21
3.3. Đánh giá chung .................................................................................... 27
kết luận.........................................................................................................................29
Phụ lục ..........................................................................................................................31
Tài liệu tham khảo...................................................................................................... 33

2


Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Minh Ngọc - K29A Sinh

Mở đầu
1. Lí do chọn đề tài
Đậu tương hay đậu nành (Glycine max) là loại cây thuộc họ Đậu

(Fabaceae), bộ Đậu (Fabales) có giá trị dinh dưỡng cao. Hàm lượng protein
trong hạt đậu tương chiếm tới 40% khối lượng khô của hạt, ngoài ra còn có
các thành phần dinh dưỡng khác như: lipit (12% - 25%), gluxit (10% - 15%),
các chất khoáng (Ca, Mg, Fe, P, K, Na, S), các vitamin (A, B1, B2, D, E, F).
Protein ở đậu tương có giá trị cao không chỉ về hàm lượng mà còn về chất
lượng, bởi trong thành phần của nó có chứa đầy đủ các loại axit amin không
thay thế cần thiết cho cơ thể mà lại dễ tiêu hoá như: izoleucin, leucin,
metionin, triptophanSản phẩm từ cây đậu tương được sử dụng rất đa dạng
như dùng trực tiếp hạt thô hay chế biến thành đậu phụ, ép thành dầu đậu nành,
làm bánh kẹo, sữa đậu nànhđáp ứng nhu cầu về đạm trong khẩu phần ăn
hàng ngày của con người cũng như của vật nuôi.
Cũng như các cây họ Đậu khác, bên cạnh giá trị dinh dưỡng cao, cây
đậu tương còn có tác dụng tốt trong việc cải tạo đất, tạo năng suất cho các cây
trồng khác. Điều này có được là do hoạt động cố định nitơ của loài vi khuẩn
Rhizobium cộng sinh trên rễ cây họ Đậu. Vi khuẩn này có khả năng cố định
nitơ tự do, do đó cung cấp đạm cho đất, làm đất trở nên tơi xốp, màu mỡ hơn,
và đồng thời lượng protein trong hạt và các bộ phận khác của cây cao hơn ở
những cây trồng khác.
Mặt khác, cây đậu tương còn có thời gian sinh trưởng ngắn, lại thích
ứng với nhiều phương thức canh tác như: luân canh, xen canh, nên có thể
nâng cao hệ số sử dụng đất trồng và tăng hiệu quả kinh tế trên một đơn vị diện
tích. Ngày nay, diện tích đất trồng đậu tương ngày càng được mở rộng trên thế
giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Nó đã trở thành cây trồng chính trong
cơ cấu cây trồng ở một số khu vực nước ta như vùng núi, trung du phía Bắc,
3


Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Minh Ngọc - K29A Sinh

vùng đồng bằng sông Hồng, vùng miền Đông Nam Bộ và đồng bằng sông Cửu
Long. Tuy nhiên, năng suất và sản lượng lại tăng chậm và không liên tục bởi
một số hạn chế do: đậu tương thường được trồng trên đất xấu, điều kiện thời
tiết không thuận lợi (hạn hán, lụt úng), thiếu giống phù hợp với các vùng
sinh thái khác nhau, trình độ thâm canh và đầu tư còn thấp.
Để thâm canh tăng năng suất cây đậu tương, các nhà khoa học đã tích
cực đầu tư nghiên cứu chọn tạo giống mới, sử dụng phân bón hợp lý, cải tiến
các biện pháp kĩ thuật
Đã có nhiều công trình nghiên cứu trên đối tượng đậu tương như:
Nguyễn Huy Hoàng, Trần Đình Long, Ngô Đức Dương tập trung vào việc
đánh giá khả năng chịu hạn của một số giống đậu tương nhập nội, sự hình
thành nốt sần ở một số giống chịu hạn [7], [8], [9]. Trần Phương Liên và CS.
đã nghiên cứu mối quan hệ tính chịu hạn với thành phần điện di protein hạt
đậu tương [11]. Một số nghiên cứu khác đi sâu vào khía cạnh sử dụng phân vi
lượng để nâng cao khả năng chịu hạn của cây họ đậu nói chung và của đậu
tương nói riêng [5], [13].
Tuy nhiên còn rất ít nghiên cứu về bản chất sinh lý, sinh hoá trên cây
đậu tương. Nguyễn Văn Mã đã nghiên cứu về hàm lượng diệp lục, khả năng
quang hợp, khả năng huỳnh quang, khả năng giữ nước và hút nước, khả năng
tạo nốt sần ở rễ qua các giai đoạn sinh trưởng của một số giống đậu tương
năng suất cao trên đất bạc màu [12]. Bên cạnh đó, việc nghiên cứu bản chất
sinh hoá về khả năng chịu hạn và vai trò của prolin trong quá trình trao đổi
nước còn chưa nhiều. Prolin là axit amin có vai trò quan trọng trong việc
chống lại điều kiện thiếu nước của môi trường ở thực vật. Đã có nghiên cứu về
hàm lượng prolin trên đối tượng đậu xanh, lúa [6], [14] và đã cho thấy rằng:
khi cây gặp điều kiện khô hạn thì hàm lượng prolin tăng cao [6]. ở cây đậu
tương chưa có nghiên cứu về vai trò của prolin.
Vì vậy, với những lý do trên đây, chúng tôi đã lựa chọn và tiến hành
nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu hàm lượng prolin trong quá trình sinh

trưởng của cây đậu tương.
4


Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Minh Ngọc - K29A Sinh

2. Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu hàm lượng prolin trong khi nảy mầm và trong lá của cây
đậu tương ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Xác định hàm lượng prolin trong mầm đậu tương.
- Xác định hàm lượng prolin trong lá đậu tương qua các giai đoạn sinh
trưởng tiếp theo: ra hoa, quả non, quả chắc, quả già.
4. ý nghĩa lý luận và thực tiễn
- Góp phần bổ sung nguồn tài liệu về đặc điểm sinh hoá cây đậu
tương, tìm hiểu sâu hơn về quy luật biến đổi hàm lượng prolin ở cây đậu tương
trong quá trình sinh trưởng, phát triển.
- Cung cấp tư liệu khoa học cho việc xác định giống đậu tương chịu
hạn.

5


Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Minh Ngọc - K29A Sinh

Chương 1

Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu
1.1. Vai trò của prolin đối với sự chống chịu của cây trồng
Prolin hay - pirolidin cacboxilic có công thức cấu tạo là:

COOH

Trong phân tử prolin có một mạch bên, mạch bên chính là một
hidrocacbua. khác với các axit amin khác là prolin có sự kết hợp giữa nhóm
amin bậc 1 với C và với mạch bên, kết quả là tạo thành vòng pirolidin. Do
đó, prolin là một axit amin chứa nhóm amin bậc 2. Vì vậy, prolin còn có tên
gọi là imino axit [22].
Prolin là một imino axit ưa nước, được tổng hợp từ glutamin bởi enzym
chìa khóa là delta 1 - pyrroline - 5 - carboxylate synthetase (P5CS) [19].
Prolin là một trong những chất thuộc nhóm có khối lượng phân tử nhỏ và
được xem là chất có khả năng tạo áp suất thẩm thấu cao, bên cạnh đó còn có
nhóm hợp chất amon bậc 4 (glycinebetain, prolinbetain, -alaninbetain và
choline-oxy-sulfate) và nhóm hợp chất sulfonium 3 - đimethylsylfonio
propionat (DMSP) [22] cũng là các nhóm có khả năng tạo áp suất thẩm thấu
cao. Nhóm hợp chất amon bậc 4 và DMSP đều là dẫn xuất của các tiền chất là
axit amin.
Các hợp chất này có cùng một tính chất là không tích điện ở pH trung
tính (pH = 7) và có khả năng hoà tan tốt trong nước mà lại không gây ra sự
biến đổi pH. Hơn nữa, khi ở nồng độ cao chúng rất ít hoặc không ảnh hưởng
6


Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Minh Ngọc - K29A Sinh

tới sự tương tác giữa các đại phân tử hoà tan [22]. Các hợp chất này được xem
là đóng vai trò then chốt trong sự điều chỉnh áp suất thẩm thấu ở tế bào chất
của tế bào thực vật. Và prolin cũng có thể có chức năng như là protein thẩm
thấu, ưa nước và giống như một chất thu nhận gốc hydroxyl.
Khi nghiên cứu về chức năng sinh học của prolin trong biểu hiện hình
thái và chống chịu áp suất thẩm thấu được phát hiện ở Arabidopsis thaliana,
Nanjo và cộng sự cho rằng: prolin có chức năng liên quan đến khả năng chịu
đựng được sự tăng, giảm của áp suất thẩm thấu, nó như một nhân tố chính bảo
vệ cấu trúc thành tế bào thực vật. prolin ảnh hưởng gián tiếp lên sự tích luỹ
các chất hoà tan, làm tăng thế năng thẩm thấu của tế bào [22]. Khả năng điều
chỉnh áp suất thẩm thấu có liên quan trực tiếp đến khả năng cạnh tranh nước
của tế bào rễ cây đối với đất. Trong điều kiện môi trường thiếu nước, áp suất
thẩm thấu tăng lên giúp cho tế bào rễ thu nhận được những phân tử nước ít ỏi
còn trong đất. Bằng cơ chế này, thực vật có thể vượt qua tình trạng thiếu nước
kéo dài.
Sự tích luỹ prolin là một phản ứng chuyển hoá thông thường ở thực vật
bậc cao trong điều kiện thiếu nước và áp lực muối cao. Đây cũng là chủ đề
nghiên cứu của nhiều tác giả trong suốt 20 năm gần đây [22].
Imino axit hoà tan trong nước này được tích luỹ trong lá của những loài
thực vật sống ở nơi có nồng độ muối cao. Prolin được tích luỹ trong mô lá, mô
phân sinh chóp rễ của thực vật, được rèn luyện trong điều kiện thiếu nước; tích
luỹ trong hạt phấn bị làm khô; tích luỹ ở vùng chóp rễ đang sinh trưởng nơi có
thế năng nước thấp và những tế bào thực vật nuôi cấy trong môi trường huyền
phù đã thích nghi với điều kiện thiếu nước hay áp lực muối cao [22].
Nhiều nghiên cứu cho thấy: sự tăng cường hàm lượng prolin trong cây
chịu áp suất thẩm thấu có liên quan đến sự ức chế ôxy hoá và phân huỷ prolin
hoặc do sự tăng cường khả năng tổng hợp prolin nhanh chóng ở thực vật. Sự
tổng hợp prolin được nhấn mạnh như là một quá trình hóa học làm giảm tính
7

Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Minh Ngọc - K29A Sinh

axit của tế bào chất và có lẽ duy trì tỷ lệ NADP+/NADPH ở những giá trị thích
hợp với sự trao đổi chất [22].
Bằng công nghệ gen, Kishor (1995) đã thành công trong việc chuyển
gen mã hoá cho enzym P5CS vào cây thuốc lá và nhận thấy cây này có tính
chống chịu tốt hơn với các điều kiện bất lợi về nước. Lượng prolin tăng từ 810 lần so với cây đối chứng [19].
Như vậy, khi cây thiếu nước, thì sự tổng hợp prolin tăng lên rất nhiều
lần so với cây sống trong điều kiện bình thường. Chính sự xuất hiện của prolin
trong lá, trong rễ cây đã giúp cho cây thích nghi một cách nhanh chóng với
điều kiện khô hạn. Có thể xem axit amin này như là một chất chỉ thị về khả
năng chịu hạn của thực vật, hay sự tích luỹ prolin là biểu hiện của phản ứng
thích nghi của thực vật với điều kiện cung cấp nước khó khăn.
Việc nghiên cứu về prolin đối với thực vật để từ đó có những nhận định
khách quan về khả năng của cây sống được ở những môi trường thiếu nước và
tìm được những giống có năng suất cao và chịu hạn tốt là một vấn đề có ý
nghĩa thực tiễn to lớn.
Đã có nghiên cứu về sự biến đổi hàm lượng prolin trên một số đối tượng
như: đậu xanh [6], lúa [14], Arabidopsis thaliana [22]. Như vậy, việc nghiên
cứu chỉ tiêu sinh hoá thông qua đánh giá hàm lượng prolin là chưa phổ biến
trên nhiều đối tượng thực vật. ở đậu tương, việc nghiên cứu hàm lượng prolin
để đánh giá khả năng chịu hạn của các giống đậu tương đến nay chưa có công
trình nào được công bố ở trong nước. Vì vậy, việc dùng prolin như là một chỉ
tiêu để nghiên cứu khả năng chịu hạn của đậu tương nói riêng và của cây
trồng nói chung là rất quan trọng.
1.2. Sự sinh trưởng của cây đậu tương
1.2.1. Giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng

Trong giai đoạn này gồm có: sự nảy mầm, sự sinh trưởng của rễ, thân,
lá.
8


Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Minh Ngọc - K29A Sinh

Sự nảy mầm:
Nảy mầm là giai đoạn quan trọng trong chu trình sinh trưởng và phát
triển của thực vật nói chung và của 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.
Quá trình nảy mầm diễn ra với nhiều biến đổi sinh lý, sinh hoá trong
hạt với tốc độ cao để chuẩn bị cho sự hình thành một cây non mới. Đậu tương
thuộc cây hai lá mầm nên sự nảy mầm ở đậu tương cũng gồm các pha như sự
nảy mầm của cây hai lá mầm, đó là:
- Pha trương hạt: Khi bắt đầu nảy mầm hạt đậu tương hút nước rất
mạnh nhờ cơ chế hút trương của hạt, làm cho hạt trương lên.
- Pha hình thành và hoạt hoá enzym: Trong hạt có một lượng enzym
nhất định nhưng chủ yếu ở dạng liên kết, do vậy không có hoạt tính. Khi hoạt
hóa nước, enzym mới được giải phóng ở dạng tự do và bắt đầu hoạt động
mạnh.
- Tích luỹ chất dinh dưỡng: Ngay từ những phút ngâm nước đầu tiên,
cường độ hấp thụ ôxy của hạt tăng lên, đặc biệt là chu trình hexozmonophotphat tăng lên nhiều lần, do vậy lượng ATP được tích luỹ nhiều.
- Động viên chất dinh dưỡng và xây dựng các chất hữu cơ đặc trưng
cho cơ thể trong giai đoạn nảy mầm: Các chất dự trữ trong hạt đậu tương chủ
yếu thuộc ba nhóm chất hữu cơ: protein, gluxit, lipit. Trong quá trình nảy
mầm, protein được phân giải bởi enzym proteaza thành các axit amin và amit.

Phần lớn các axit amin tạo thành được chuyển vào trụ phôi để tổng hợp các
phân tử protein đặc trưng cho cơ thể. Enzym - amylaza tác động vào liên kết
1, 4 của phân tử tinh bột, làm phân giải tinh bột thành các đextrin và ở dạng
saccaroza tích luỹ ở các tế bào trụ phôi. Các sản phẩm của quá trình thuỷ phân
sẽ được vận chuyển vào trụ phôi và ở đây được sử dụng một phần để tổng hợp
các hợp chất hữu cơ cần cho xây dựng tế bào và cơ quan mới. Một phần làm
9


Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Minh Ngọc - K29A Sinh

nguyên liệu cho hô hấp, để cung cấp năng lượng ATP cho hoạt động sống của
phôi chuẩn bị cho nảy mầm.
Sinh trưởng của phôi: Khi hạt nảy mầm, phôi bắt đầu sinh trưởng. Đầu
tiên rễ mầm nhô ra để cố định cây và hút nước, chất hoà tan. Trụ dưới lá mầm
duỗi ra trước khi mầm cành bắt đầu sinh trưởng.
Sự sinh trưởng tiếp của cây mầm đậu tương: đó là hình thức sinh trưởng
trên mặt đất. Các lá mầm được đẩy lên mặt đất nhờ trụ dưới lá mầm.
Như vậy, nếu ở ngay giai đoạn đầu của quá trình phát triển của thực vật
mà không có nước thì sự sinh trưởng không diễn ra. Nước có vai trò rất quan
trọng trong đời sống của cây. Nó tham gia trực tiếp vào quá trình trao đổi chất,
tham gia vào các phản ứng sinh hóa trong tế bào, đồng thời cũng là một
nguyên liệu của phản ứng. Nước đảm bảo cho sự thống nhất trong cơ thể thực
vật và giữa cơ thể thực vật với môi trường bên ngoài.
Sinh trưởng của rễ, thân, lá:
Rễ: Rễ mầm có mặt trong hạt chín bắt đầu vươn về phía dưới vào ngày
đầu hay ngày thứ hai của quá trình nảy mầm. Nó phát triển thành rễ chính của
cây. Rễ đậu tương thuộc dạng rễ cọc. Bộ rễ của đậu tương nói riêng và của cây

bộ đậu nói chung có khả năng cộng sinh với vi khuẩn Rhizobium, có khả năng
cố định nitơ tự do, cung cấp một lượng đạm cho cây và tạo điều kiện tốt cho
cây trồng khác phát triển. Tác dụng tương hỗ giữa vi khuẩn tạo nốt sần và rễ
cây đậu tương đã hình thành nên nốt sần. Nốt sần hình thành khi cây có 2 - 3
lá thật.
Thân, cành: Sự phát sinh cành là đơn vị cơ bản đầu tiên có trong cơ sở
cấu trúc phân cành chính của cây, đó là hệ thống trụ dưới lá mầm lá mầm.
Trụ dưới lá mầm là đơn vị đầu tiên của thân cành chính. Thân cây đậu tương
thường chia thành các đốt. Tại các kẽ lá có chứa chồi nách, từ đây phát sinh ra
cành nhánh.

10


Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Minh Ngọc - K29A Sinh

Lá: Lá được mô phân sinh cành tách ra ở các u (mầm lá). Lá thật xuất
hiện sau 5 - 7 ngày. Lá cây đậu tương thuộc lá kép, có 3 lá chét, đôi khi cũng
có những lá có 4 hay 5 lá chét. Các lá chét có hình trứng, hình bầu dục tới
hình lưỡi mác. Hình dạng lá là do tính di truyền của giống qui định.
1.2.2. Giai đoạn sinh trưởng sinh thực
Trong giai đoạn này gồm có sự ra hoa, tạo quả và quả chín.
Thời kỳ ra hoa: Đây là thời kỳ rất quan trọng đối với chu kỳ sống của
cây đậu tương. Khác với cây trồng khác, cùng với sự ra hoa ở cây đậu tương
còn phát triển mạnh về thân, rễ, lá. Thời kỳ này cây đậu tương mẫn cảm nhất
với điều kiện ngoại cảnh và yêu cầu về chất dinh dưỡng để cung cấp cho các
bộ phận của cây sinh trưởng. Đậu tương có hoa lưỡng tính, hoa có thể có màu
trắng hay màu tím.

Hình thành và phát triển quả, hạt: Thời kỳ có quả non bắt đầu ngay từ
giai đoạn ra hoa. Trong giai đoạn này, sự sinh trưởng đã bắt đầu chậm lại. Và
khi xuất hiện những chùm quả non, sự sinh trưởng ở thân chính ngừng lại.
Quả đậu tương thuộc loại quả giáp, hình trụ, dài từ 8 10cm. Có dạng hình
tròn, hơi dẹp. Khi còn non, quả màu xanh nhạt. Khi chín gặp điều kiện nhiệt
độ khô hạn, vỏ quả tách nhau ra. Quả ở lứa hoa đầu thường to, hạt mẩy hơn.
Quả ở đợt hoa cuối thường ngắn, ít hạt hay hạt lép.
Thời kỳ quả chín: Đây là thời kỳ ngắn nhất trong chu kỳ sống của cây
đậu tương và chịu ảnh hưởng nhiều của nhiệt độ. Hạt đạt tới tốc độ chín sinh
lý khi hạt đã săn lại, vỏ hạt có màu sắc điển hình của giống. Mỗi quả chứa từ 3
- 5 hạt. Hạt có hình bầu dục. Khối lượng hạt được đánh giá qua khối lượng
1000 hạt. Khối lượng hạt phụ thuộc vào các yếu tố: giống, chế độ chăm sóc.
Để nâng cao năng suất người ta quan tâm lựa chọn những giống có khối lượng
1000 hạt cao.

11


Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Minh Ngọc - K29A Sinh

Chương 2
Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
2.1. Đối tượng nghiên cứu
Trong đề tài này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu 16 giống đậu tương
đang được gieo trồng ở các địa phương ở phía Bắc.
Giống DT84: Hạt màu vàng, rốn hạt màu nâu nhạt, vỏ quả vàng. Khối
lượng 1000 hạt (P1000) từ 160g - 220g. Năng suất từ 1,5 - 3,5 tấn/ha. Thời
gian sinh trưởng từ 85 - 90 ngày.

Giống DT90: Hạt màu vàng bóng, rốn hạt màu trắng, vỏ quả xám.
P1000 hạt khoảng 180g - 270g. Năng suất từ 1,8 3,0 tấn/ha. Thời gian sinh
trưởng từ 90 - 100 ngày.
Giống DT96: Hạt màu vàng, rốn hạt màu trắng, vỏ quả xám. P1000 hạt
khoảng 190g - 220g. Năng suất từ 1,8 - 3,2 tấn/ha. Thời gian sinh trưởng từ 90
- 95 ngày.
Giống VX92: Hạt màu vàng, rốn hạt màu nâu. P1000 hạt khoảng 140 150g. Năng suất từ 1,3- 1,6 tấn/ha. Thời gian sinh trưởng từ 90 - 100 ngày.
Giống ĐVN5: Hạt màu vàng đẹp, rốn hạt màu nâu nhạt. P1000 hạt
khoảng 165g - 175g. Năng suất từ 2,2 2,5 tạ/ha. Thời gian sinh trưởng từ 84
- 88 ngày.
Giống ĐVN6: Hạt màu vàng, rốn hạt màu nâu nhạt, vỏ quả xám. P1000
hạt khoảng 160g 170g. Năng suất từ 2,4 2,7 tấn/ha. Thời gian sinh trưởng
từ 83 -90 ngày.
Giống V74: Hạt màu vàng, rốn hạt màu nâu. P1000 hạt khoảng 150g
165g. Năng suất từ 1,6 1,8 tấn/ha. Thời gian sinh trưởng từ 90 - 95 ngày.
Giống MA97: Hạt màu vàng, vỏ quả xám. P1000 hạt khoảng 155g
170g. Năng suất từ 1,6 1,8 tấn/ha. Thời gian sinh trưởng từ 85 95 ngày.

12


Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Minh Ngọc - K29A Sinh

Giống D140: Hạt màu vàng, vỏ quả xám. P1000 hạt khoảng 150g 170g. Năng suất từ 1,5 2,8 tấn/ha. Thời gian sinh trưởng từ 90 - 100 ngày.
Giống D912: Hạt màu vàng, ruột vàng. P1000 hạt khoảng 170g 180g.
Năng suất từ 1,7 1,9 tấn/ha. Thời gian sinh trưởng từ 90 97 ngày.
Giống AK06: Hạt màu vàng sáng, vỏ hạt màu vàng, rốn hạt màu nâu.
P1000 hạt khoảng 155g - 160g. Năng suất từ 1,7 -2,5 tấn/ha. Thời gian sinh

trưởng tuỳ thuộc vào từng vụ. Vụ Hè: 81 88 ngày; vụ Đông: 85 90 ngày;
vụ Xuân: 95 98 ngày.
Giống ĐT12: Hạt màu vàng, rốn hạt màu nâu, vỏ quả xám. P1000 hạt
khoảng 170g - 190g. Năng suất từ 1,4 2,3 tấn/ha. Thời gian sinh trưởng từ
71 80 ngày, trung bình khoảng 75 ngày.
Giống ĐT22 4: Hạt màu vàng, vỏ quả màu xám. P1000 hạt khoảng
155g 170g. Năng suất từ 1,5 2,0 tấn/ha. Thời gian sinh trưởng từ 80 85
ngày.
Giống ĐT26: Hạt màu vàng, vỏ quả xám. P1000 hạt khoảng 145g
160g. Năng suất từ 1,6 1,8 tấn/ha. Thời gian sinh trưởng từ 85 90 ngày.
Giống Đ2501: Hạt màu vàng bóng, vỏ quả xám. P1000 hạt khoảng
160g 170g. Năng suất từ 1,4 1,7 tấn/ha. Thời gian sinh trưởng từ 86 90
ngày.
Giống QX số 1: Hạt màu vàng, vỏ quả xám. P1000 hạt khoảng 155g
175g. Năng suất từ 1,6 1,8 tấn/ha. Thời gian sinh trưởng từ 88 92 ngày.
2.2 Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Bố trí thí nghiệm
2.2.1.1. Ngoài đồng ruộng
Thí nghiệm trồng cây ngoài đồng ruộng được tiến hành trên khu đất có
diện tích 360m2, thuộc Yên Mỹ - Xuân Hoà - Phúc Yên - Vĩnh Phúc. Đất này
có đặc điểm là đất bạc màu, khả năng giữ nước kém. Thí nghiệm được tiến
hành từ tháng 03 đến tháng 06 năm 2006.
13


Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Minh Ngọc - K29A Sinh

Với diện tích 360 m2, ruộng được chia thành 60 ô, mỗi ô 6 m2. Chúng

tôi tiến hành lựa chọn những hạt giống tốt, gieo trên các ô thí nghiệm. Mỗi
giống được nhắc lại 3 lần. Các giống đậu tương được gieo trồng thành hàng,
mỗi hàng cách nhau 30 cm, với mật độ 3 cây/hốc. Mỗi hốc cách nhau 10 cm.
Chế độ chăm sóc bảo đảm tính đồng đều giữa các giống.
2.2.1.2. Trong phòng thí nghiệm
Để xác định hàm lượng prolin trong mầm đậu tương, chúng tôi tiến
hành thí nghiệm theo phương pháp Volcova [17] cải tiến:
Chọn hạt giống khoẻ, đều, có khả năng nảy mầm cao. Trước khi cho hạt
nảy mầm, phải khử trùng khay bằng cồn, giấy lọc phải được sấy ở 1300C trong
vòng 1 giờ, khử trùng hạt bằng dung dịch KMnO4 1%. Tiến hành thí nghiệm
gieo hạt trong nước cất và hàng ngày bổ sung lượng nước bằng 60% khối
lượng hạt/khay, tương đương với 50 - 60 ml/khay.
2.2.2 Phương pháp xác định chỉ tiêu nghiên cứu
Hàm lượng prolin trong mầm và trong lá đậu tương được xác định theo
phương pháp của Bates và cộng sự (1973) [18]. Bao gồm các bước sau:
Nghiền 0,5 g mẫu bằng cối và chày sứ. Thêm 10 ml dung dịch axit
sulfosalicylic 3%. Quay li tâm 7000 vòng/phút trong 20 phút và lọc qua giấy
lọc Whatman. Lấy 2 ml dịch chiết cho vào bình, thêm 2 ml axit axetic, và 2ml
dung dịch ninhyđrin (thành phần của dung dịch này là 1,25g ninhyđrin và
30ml axit axetic), đậy kín, đảo đều.
ủ bình trong nước nóng 1000C 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 màu hồng ở trên đem đo mật độ quang học (OD) ở bước
sóng =520 nm.
Hàm lượng prolin được xác định nhờ máy: UV-VISIBLESPECTROPHOTOMETER, UV- 2450.

14


Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Minh Ngọc - K29A Sinh

Hàm lượng prolin được tính theo công thức suy ra từ việc xác định
đường chuẩn prolin:
Y 1,4083 X 0,014

Trong đó:
Y: Hàm lượng prolin (mg/l).
X: Giá trị mật độ quang học đo ở bước sóng =520 nm.
Sau đó hàm lượng prolin được đổi ra đơn vị mg/g.
2.2.3. Phương pháp xử lý thống kê các kết quả thực nghiệm
Kết quả thí nghiệm được tổng hợp và xử lí theo các tham số: trung bình
số học ( X ), độ lệch chuẩn (), sai số trung bình số học (m), hệ số biến động
(Cv), độ chính xác của thí nghiệm (m%), tiêu chuẩn độ tin của hiệu (td).
Việc tính toán được thực hiện trên máy tính bằng phần mềm Exel
Windows XP để đảm bảo độ chính xác.

15


Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Minh Ngọc - K29A Sinh

Chương 3
hàm lượng prolin trong quá trình sinh trưởng
của cây đậu tương
Một số kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng: prolin có vai trò to lớn đối với
tính chịu được điều kiện thiếu nước của cơ thể thực vật. Khi cây gặp hạn thì

hàm lượng prolin trong lá, cũng như trong rễ của cây tăng lên một cách rõ rệt
[6]. Trong điều kiện gieo trồng bình thường, các giống đậu tương có điều kiện
bộc lộ một cách tự nhiên khả năng chống chịu với các điều kiện bất lợi của
môi trường. Bằng cách theo dõi, xác định hàm lượng prolin trong quá trình
sinh trưởng của đậu tương, có thể hiểu sâu hơn khả năng chống chịu của cây
và những nguyên nhân bên trong của nó. Hàm lượng prolin ở mỗi giống khác
nhau là không như nhau và cũng không giống nhau ở mỗi thời điểm sinh
trưởng của cây.
3.1. Hàm lượng prolin trong mầm đậu tương
Nảy mầm là giai đoạn đầu tiên của quá trình phát triển cá thể, trong đó
diễn ra rất nhiều các biến đổi sinh lý, sinh hoá trong hạt như: sự phân giải các
chất dinh dưỡng dự trữ trong lá mầm và từ đó tổng hợp nên những chất mới
(đường, axit béo, axit amin) tạo nên các tế bào mới và các bộ phận của cây
mầm (thân mầm, rễ mầm, lá mầm). Chính sự tổng hợp các chất hữu cơ mới đó
đã tạo ra một trong những đặc trưng cơ bản khi hạt nảy mầm là hút nước
mạnh. Prolin - một imino axit ưa nước đóng vai trò to lớn trong khả năng hút
nước của cây. Ngay trong giai đoạn ngủ, nghỉ của hạt, hàm lượng prolin vẫn
có mặt trong thành phần hoá học của hạt, tuy hàm lượng này ở mức tối thiểu.
Khi nảy mầm, quá trình sinh hoá xảy ra cực kì mãnh liệt ngay từ khi phôi phát
động sinh trưởng, các chất hữu cơ được tổng hợp rất nhanh và hàm lượng
prolin ở giai đoạn nảy mầm cũng tăng lên. Nếu sự nảy mầm diễn ra trong điều
16


Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Minh Ngọc - K29A Sinh

kiện thiếu nước thì hàm lượng prolin càng tăng [6]. Chúng tôi đã tiến hành xác
định hàm lượng prolin trong mầm đậu tương sau khi tiến hành gieo hạt trong

điều kiện cung cấp nước đầy đủ ở hai thời điểm: sau 2 ngày nảy mầm và sau 7
ngày nảy mầm.
Kết quả hàm lượng prolin sau 2 ngày nảy mầm và sau 7 ngày nảy mầm
được thể hiện ở bảng 3.1 và hình 3.1
Bảng 3.1. hàm lượng prolin trong mầm đậu tương
Đơn vị: mg/g mầm
Hàm lượng prolin
STT

Thời điểm

Sau 2 ngày nảy mầm

Sau 7 ngày nảy mầm

Xm

Xm

Giống

1

DT84

0,94 0,03

1,08 0,10

2

DT90

0,78 0,17

1,08 0,01

3

DT96

0,86 0,16

0,88 0,00

4

VX92

0,88 0,05

0,94 0,00

5

ĐVN5

0,80 0,01

1,34 0,01

6

ĐVN6

1,14 0,23

1,08 0,02

7

V74

0,72 0,01

0,92 0,16

8

MA97

0,76 0,10

0,92 0,05

9

D140

0,88 0,10

0,80 0,08

10

D912

1,18 0,19

0,80 0,06

11

AK06

0,56 0,01

3,10 0,34

12

ĐT12

1,00 0,01

0,84 0,06

13

ĐT22 - 4

0,68 0,02

1,42 0,09

14

ĐT26

1,00 0,10

1,20 0,17

15

Đ2501

0,76 0,16

0,50 0,03

16

QX số 1

1,40 0,23

0,92 0,02

17

Kho¸ luËn tèt nghiÖp

NguyÔn ThÞ Minh Ngäc - K29A Sinh

(a)

(b)

18


Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Minh Ngọc - K29A Sinh

(c)
Sau 2 ngày nảy mầm
Sau 7 ngày nảy mầm
Hình 3.1 (a, b, c). Động thái prolin trong mầm đậu tương
ở ba nhóm giống
Từ kết quả ở bảng 3.1 cho thấy, hàm lượng prolin trong mầm ở hai thời
điểm của quá trình nảy mầm là rất khác nhau. Sự khác nhau này được thể hiện
ở ba nhóm giống sau:
- Nhóm giống có hàm lượng prolin khá cao trong cả quá trình nảy
mầm của hạt và ở đa số các giống này hàm lượng prolin giảm sau 7 ngày nảy
mầm (hình 3.1a).
- Nhóm giống có hàm lượng prolin ổn định nhưng ở mức tương đối
thấp trong cả quá trình nảy mầm của hạt (hình 3.1b).

19


Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Minh Ngọc - K29A Sinh

- Nhóm giống có hàm lượng prolin thấp ở giai đoạn sau 2 ngày nảy
mầm và tăng lên sau 7 ngày nảy mầm, nhưng trong đó có giống Đ2501 thì
hàm lượng axit amin này tiếp tục giảm sau 7 ngày nảy mầm (hình 3.1c).
* Sau 2 ngày nảy mầm: ở thời điểm này các biến đổi sinh lý, sinh hoá
trong hạt diễn ra rất mạnh, hạt hút nước bằng toàn bộ tế bào có trong hạt, quá
trình hô hấp của hạt tăng lên mạnh mẽ, các chất dự trữ được phân giải để tổng
hợp các tế bào mới, chuẩn bị cho quá trình sinh trưởng, phát triển tiếp theo. Vì
vậy, giai đoạn này hạt hút nước rất mạnh. Hàm lượng prolin trong mầm ở giai
đoạn này cao sẽ giúp cho hạt có điều kiện hút nước cao.
Trong thời điểm này, các giống DT84, ĐVN6, D912, QX số 1, ĐT12,
ĐT26, có hàm lượng prolin cao hơn các giống còn lại, trong đó cao nhất là
giống QX số 1(hàm lượng prolin đạt tới 1,4 mg/g). Giống AK06 có hàm lượng
prolin thấp nhất (0,56 mg/g). Các giống: DT90, DT96, VX92, ĐVN5, V74,
MA97, D140, ĐT22 4, Đ2501 có hàm lượng prolin ở mức trung gian.
* Sau 7 ngày nảy mầm: thời điểm này nước vẫn là yếu tố cần thiết cho sự
phát triển của cây. Lúc này, cây hút nước bằng cơ quan mới là rễ mầm. Hàm
lượng prolin trong mầm đậu tương đã có sự thay đổi.
ở thời điểm này, các giống: DT84, DT90, ĐVN5, ĐVN6, AK06, ĐT26,
ĐT22-4 có hàm lượng prolin khá cao, trong đó cao nhất là giống AK06
(3,10mg/g). Một số giống có hàm lượng prolin chênh lệch nhau không đáng
kể nhưng cũng ở mức cao như: VX92, V74, MA97, QX số 1. Thấp nhất là
giống Đ2501 (0,50 mg/g). Các giống còn lại có hàm lượng prolin ở mức trung

gian.
Như vậy sau 7 ngày nảy mầm, các giống DT84, ĐVN6, ĐT26, QX số 1
vẫn có hàm lượng prolin tương đối cao so với giai đoạn sau 2 ngày nảy mầm.
Trên hình 3.1a thể hiện các giống: DT84, ĐVN6, ĐT26, D912, ĐT12,
QX số 1 có hàm lượng prolin khá cao trong quá trình nảy mầm. Tuy nhiên, ở
đa số các giống trên, hàm lượng prolin sau 7 ngày nảy mầm đã có sự suy giảm
nhưng vẫn ở mức cao, thể hiện ở các giống ĐVN6, ĐT12, D912, QX số 1.
20


Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Minh Ngọc - K29A Sinh

Từ hình 3.1b cho thấy, các giống DT96, VX92, D140 có hàm lượng
prolin tương tự như nhau và chênh lệch không đáng kể so với thời điểm trước
đó (hình 3.1b). Như vậy, khả năng hút nước của các giống này được duy trì ổn
định trong suốt quá trình nảy mầm, tuy nhiên ở mức không cao.
Trên hình 3.1c thể hiện các giống: DT90, ĐVN5, AK06, ĐT22- 4, V74,
MA97 có hàm lượng prolin tăng lên so với thời điểm sau 2 ngày nảy mầm.
Thể hiện rõ nhất là giống AK06 (từ 0,56 mg/g đến 3,1 mg/g). Sự tăng mạnh
hàm lượng prolin ở những nhóm giống này có thể được giải thích do sự sinh
trưởng muộn của giống. Những giống này có khả năng hút nước cao hơn ở
giai đoạn sau 7 ngày nảy mầm.
Theo kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học, trong giai đoạn nảy mầm
thì nước là yếu tố quan trọng hàng đầu cho sự sinh trưởng, phát triển của cây.
Sự tích luỹ cao hàm lượng prolin trong mầm giúp tăng tính thấm của tế bào,
nó ảnh hưởng gián tiếp đến sự tích luỹ của các chất hoà tan và giúp cho cây
hút được lượng nước nhiều hơn từ môi trường ngoài.
Theo kết quả nghiên cứu cho thấy, các giống DT84, ĐVN6, ĐT26, QX

số 1 là những giống có hàm lượng prolin cao trong quá trình nảy mầm. Vì vậy,
khả năng hút nước của các giống này cũng khá cao so với các giống còn lại.
Giống Đ2501 có khả năng hút nước thấp nhất trong quá trình nảy mầm.
3.2. Hàm lượng prolin trong lá đậu tương
Để tiếp tục nghiên cứu hàm lượng prolin trong quá trình sinh trưởng
tiếp theo của cây đậu tương, chúng tôi tiến hành xác định hàm lượng prolin có
trong lá cây đậu tương qua các thời điểm: ra hoa, quả non, quả chắc, quả già.
Kết quả xác định hàm lượng prolin ở lá đậu tương được trình bày ở
bảng 3.2 và hình 3.2 cho thấy, với cùng một chế độ chăm sóc nhưng sự tích
luỹ prolin là khác nhau ở mỗi giống.

21


Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Minh Ngọc - K29A Sinh

Bảng 3.2. Hàm lượng prolin trong lá đậu tương
Đơn vị: mg/g lá
STT

Thờiđiểm
Giống

Ra hoa

Quả non

Quả chắc

Quả già

Xm

Xm

Xm

Xm

1

DT84

0,82 0,09

0,98 0,19 0,90 0,04 1,54 0,12

2

DT90

0,42 0,01

0,70 0,01 0,70 0,07 1,12 0,18

3

DT96

1,04 0,34

1,52 0,08 1,36 0,06 1,02 0,06

4

VX92

1,58 0,36

0,98 0,08 0,74 0,04 1,04 0,06

5

ĐVN5

1,08 0,17

0,74 0,14 1,04 0,02 0,88 0,04

6

ĐVN6

1,44 0,11

0,98 0,04 0,90 0,04 1,60 0,13

7

V74

1,18 0,14

1,30 0,22 1,44 0,03 1,44 0,16

8

MA97

1,60 0,09

0,30 0,09 0,68 0,08 1,38 0,03

9

D140

0,64 0,03

0,28 0,08 1,40 0,14 1,16 0,08

10

D912

1,22 0,13

0,84 0,17 1,08 0,07 1,92 0,01

11

AK06

1,38 0,05

0,36 0,04 0,98 0,02 1,02 0,25

12

ĐT12

1,30 0,24

0,56 0,01 1,92 0,11

13

ĐT22 - 4

0,92 0,02

1,04 0,06 1,22 0,16 1,60 0,01

14

ĐT26

1,02 0,35

1,30 0,08 1,18 0,14 1,38 0,01

15

Đ2501

0,74 0,08

0,34 0,06 1,18 0,06 0,78 0,15

16

QX số 1

1,12 0,05

0,98 0,02 1,12 0,14

-

-

Chú giải: ( - ): Giống đã thu hoạch.

Qua bảng số liệu cho thấy, hàm lượng prolin trong lá đậu tương ở giai
đoạn quả già là khá cao so với các thời điểm sinh trưởng trước đó. Đây có thể
coi là đặc điểm chung ở hầu hết các giống. Sự tích luỹ cao hàm lượng prolin ở
thời điểm này có thể chỉ là phản ứng của cây chống lại điều kiện thiếu nước
của môi trường.

22


Kho¸ luËn tèt nghiÖp

NguyÔn ThÞ Minh Ngäc - K29A Sinh

(a)

(b)
23


Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Minh Ngọc - K29A Sinh

(c)
Hình 3.2 (a, b, c). Động thái prolin trong lá đậu tương
qua các thời kì sinh trưởng ở ba nhóm giống
Sự khác nhau về hàm lượng prolin ở mỗi giống qua các thời điểm sinh
trưởng có thể chia thành ba nhóm giống như sau:
- Nhóm giống có hàm lượng prolin cao ở giai đoạn ra hoa sau đó lại
giảm ở đa số các giống (trừ giai đoạn quả già) (hình 3.2a).
- Nhóm giống có hàm lượng prolin tương đối ổn định qua các thời
điểm sinh trưởng của cây (trừ giai đoạn quả già) (hình 3.2b).
- Nhóm giống có hàm lượng prolin thấp ở giai đoạn ra hoa, quả non
sau đó lại tăng lên (hình 3.2c).
Thời điểm ra hoa: là thời điểm mẫn cảm với các điều kiện ngoại cảnh

như: nước, ánh sánh, nhiệt độ, chất dinh dưỡngđặc biệt là yếu tố nước [8].
Mặt khác, giai đoạn này là giai đoạn cây đang bước vào thời kì sinh trưởng
sinh thực. Cùng với sự hình thành cơ quan sinh sản thì cơ quan sinh dưỡng
cũng sinh trưởng mạnh, đáp ứng nhu cầu tích luỹ chất hữu cơ cho quá trình ra
24


Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Minh Ngọc - K29A Sinh

hoa, kết quả. Nếu thời điểm này cây gặp điều kiện khô hạn thì với lượng
prolin cao sẽ giúp cây hút nước tốt hơn. Prolin giúp bảo vệ thành tế bào thực
vật, làm tăng áp lực thẩm thấu của tế bào, tạo điều kiện thuận lợi cho sự hoạt
động bình thường của cây.
ở thời điểm này, hàm lượng prolin trong lá của các giống đậu tương
dao động từ 0,42mg/g - 1,6mg/g. Các giống: DT96, D912, VX92, ĐVN5,
ĐVN6, V74, MA97, AK06, ĐT26, QX số 1 là những giống có hàm lượng
prolin khá cao và cao nhất là các giống MA97, tiếp đến là VX92, ĐVN6,
ĐT12, AK06. Các giống DT90, D140, Đ2501 có hàm lượng prolin ở mức
thấp, trong đó DT90 có hàm lượng prolin thấp nhất (0,42 mg/g).
Thời điểm quả non: đặc trưng của giai đoạn này là sự giảm phát triển
của thân, cành và thay vào đó là sự tăng tích luỹ các chất hữu cơ cho cơ quan
sinh sản tương đối lớn. Giai đoạn này cây vẫn rất mẫn cảm với sự thiếu nước.
Theo Nguyễn Văn Mã và một số tác giả khác, thời kì ra hoa và tạo quả non
cho cây rất cần nước. Nếu thiếu nước cây sẽ giảm năng suất [12].
Trong giai đoạn này, điều kiện thời tiết rất thuận lợi cho sự phát triển
của đậu tương (mưa nhiều, nhiệt độ cao). Như vậy, cây đậu tương được cung
cấp một lượng nước khá đầy đủ cho giai đoạn quả non nên sự tổng hợp các
chất trong cơ thể thực vật đã có sự thay đổi. Hàm lượng prolin trong lá ở đa số

các giống đều thấp hơn so với các thời điểm sinh trưởng khác.
Hàm lượng prolin đạt giá trị từ 0,28mg/g - 1,52mg/g. Giống có hàm
lượng prolin cao nhất thời điểm này là DT96. Tiếp đến là các giống: ĐT22 4, V74, QX số 1, ĐVN6, VX92, DT84.
Các giống có hàm lượng prolin thấp trong thời điểm này là: MA97,
D140, AK06, Đ2501 (dao động từ 0,28mg/g - 0,36mg/g), trong đó thấp nhất
là giống D140.

25