Nghiên cứu hoạt độ một số emzim của hạt đậu tương nảy mầm trong điều kiện áp suất thẩm thấu khác nhau

Khoá luận tốt nghiệp

Bùi Thanh TâmK32A-Sinh

Trường đại học sư phạm hà nội 2
khoa sinh - ktnn
**************

bùi thanh tâm

Nghiên cứu hoạt một số
enzim của hạt đậu tương nảy
mầm trong điều kiện áp suất
thẩm thấu khác nhau

khóa luận tốt nghiệp đại học
Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

hà nội - 2010

1


Khoá luận tốt nghiệp

Bùi Thanh TâmK32A-Sinh

Lời cảm ơn
ể hoàn thành bản khoá luận này, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sự kính
trọng sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Văn Mã đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em
trong suốt thời gian thực hiện đề tài.

Em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô Khoa Sinh - KTNN, thầy Nguyễn Văn
Mùi_Giảng viên ĐHKHTN Trường ĐHQG Hà Nội, phòng thực hành Sinh lý thực vật,
Trung tâm Hỗ trợ Nghiên cứu khoa học và Chuyển giao công nghệ - Trường ĐHSP Hà Nội
2 đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để em thực hiện đề tài này.
Lần đầu làm quen với nghiên cứu khoa học, đề tài của tôi không tránh khỏi những
thiếu sót. Rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn sinh
viên để đề tài của tôi được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 15 tháng 05 năm 2010
Sinh viên thực hiện

Bùi Thanh Tâm

2


Khoá luận tốt nghiệp

Bùi Thanh TâmK32A-Sinh

Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan kết quả nghiên cứu trong khoá luận này:
Là kết quả của tôi, được thực hiện tại trường ĐHSP Hà Nội 2.
Hoàn toàn không trùng lặp hoặc sao chép kết quả của người khác.

Hà Nội, ngày 15 tháng 05 năm 2010
Sinh viên

Bùi Thanh Tâm

3


Khoá luận tốt nghiệp

Bùi Thanh TâmK32A-Sinh

Danh mục các kí hiệu và chữ viết tắt
atm:

atmosphere

ĐHSP:

Đại học sư phạm

NC:

Nước cất

Nxb:

Nhà xuất bản

tr:

trang

Danh mục các bảng và các hình

Bảng 1: Tỉ lệ nảy mầm của hạt đậu tương
Bảng 2: Hoạt độ của enzim proteaza
Bảng 3: Hoạt độ của enzim lipaza
Bảng 4: Hoạt độ của enzim _amilaza
Hình 1: Tỉ lệ nảy mầm của hạt đậu tương
Hình 2: Sự biến đổi hoạt độ proteaza
Hình 3: Sự biến đổi hoạt độ lipaza
Hình 4: Sự biến đổi hoạt độ _amilaza

4


Khoá luận tốt nghiệp

Bùi Thanh TâmK32A-Sinh

Mở đầu
1. Lí do chọn đề tài
Trải qua suốt quá trình lịch sử, loài người đã sử dụng khoảng 3000 loài
thực vật để làm lương thực và tối thiểu cũng tới 150 loài thực vật đã trở thành
hàng hoá trong đó tập trung vào 30 loại cây trồng. những loài này được xem
là bức tường ngăn cách loài người với sự nghèo đói. Trong đó không thể
không kể đến đậu tương.
Cây đậu tương (Glicine max L.Merr) là loài cây thuộc họ Đậu
(Fabaceae). Cây đậu tương có nguồn gốc Châu á và được trồng cách đây
5000 năm. Trong hạt đậu tương hàm lượng protein chiếm 40% đây là nguồn
protein thực vật vô cùng quan trọng; hàm lượng lipit 12 - 25%; hàm lượng
gluxit 10 -15%; các muối khoáng Ca, Mg, Fe, P, K, Na, S; các vitamin A, B1,
B2 , D, E, F; các enzim, sáp, nhựa, xenlulozơ. Trong đậu tương có đủ các axit
amin cơ bản: xistin, metionin, lizin, izolơzin, phenylalanin, triptophan,

valin,...[18].
Đậu tương là nguồn nguyên liệu quan trọng cho nhiều ngành sản xuất
công nghiệp nhất là công nghiệp thực phẩm phục vụ trực tiếp cho nhu cầu
của con người. Hạt đậu tương là sự kết hợp độc đáo các đặc tính làm cho nó
trở thành loại thực phẩm đa năng nhất trong các loại thực phẩm. Sản phẩm từ
hạt đậu tương được sử dụng trực tiếp dạng hạt thô hay dùng để chế biến
thành các sản phẩm khác như: sữa đậu nành, bánh kẹo, đậu phụ, bột đậu,...
Khô dầu đậu tương sau khi ép là nguồn thức ăn tốt cho chăn nuôi [13]. Đậu
tương còn được dùng trong sản xuất dược liệu với nhiều vị thuốc cổ truyền
có giá trị ở nước ta [8].
Ngoài giá trị kinh tế của đậu tương đối với công nghiệp ép dầu, công
nghiệp thực phẩm, chăn nuôi, cây đậu tương còn có tác dụng tốt trong việc
cải tạo đất chủ yếu là nhờ hoạt động cộng sinh của các vi khuẩn Rhizobium

5


Khoá luận tốt nghiệp

Bùi Thanh TâmK32A-Sinh

trong các nốt sần ở rễ cây, cung cấp nitơ cho cây và một lượng lớn nitơ cho
đất.
Như vậy, 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. Chính vì vậy mà diện tích
đậu tương tăng nhanh trong những năm gần đây.
Hiện nay cây đậu tương được trồng trên 200 quốc gia. Diện tích trồng
đậu tương tập trung chủ yếu ở các nước như: Hoa Kỳ (45%), Brazil (28%),
Achentina (18%),...

ở Việt Nam, đậu tương được trồng sớm nhưng năng suất chưa cao. Vấn
đề cơ bản hạn chế năng suất đậu tương ở các nước nhiệt đới nói chung trong
đó có Việt Nam là điều kiện khí hậu và đất đai. Nước ta nằm trong khu vực
nhiệt đới gió mùa, lượng mưa phân bố không đều giữa các vùng và các mùa
trong năm nên hạn là yếu tố thường xuyên tác động đến sinh trưởng của cây
trồng. Mặt khác, Việt Nam là một quốc gia không giàu về tài nguyên đất.
Diện tích đất canh tác chỉ chiếm 21% tổng diện tích đất. Đất canh tác đã
hiếm nhưng chất lượng đất lại không cao. Không những thế 3/4 diện tích cả
nước là những vùng đồi núi dốc dễ bị xói mòn mà ngay cả vùng đồng bằng
đất cũng có vấn đề về chất lượng. Tại khu vực châu thổ các con sông, hơn 3
triệu ha đất bị nhiễm mặn, kiềm hoá, ngập lụt [1]. Những vùng đất này phần
lớn chưa được sử dụng vì chưa tìm được loại cây trồng thích hợp.
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 tạo
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
trong các điều kiện áp suất thẩm thấu khác nhau để tìm được giới hạn chịu
hạn của đậu tương và điều kiện mà cây sinh trưởng tốt nhất từ đó tăng năng
suất đậu tương.

6


Khoá luận tốt nghiệp

Bùi Thanh TâmK32A-Sinh

Cây trồng có phản ứng với sự thiếu nước không giống nhau. Cây ở
những giai đoạn khác nhau cũng có những phản ứng với sự thiếu nước khác
nhau, đặc biệt giai đoạn nảy mầm rất mẫn cảm với sự thiếu nước. Giai đoạn

nảy mầm là thời điểm quan trọng trong chu trình sống của thực vật nói
chung và của đậu tương nói riêng. Những biến đổi của giai đoạn này sẽ ảnh
hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển bình thường của cây về sau.
Để có thể tồn tại được trong những điều kiện bất lợi trong cây trồng đã
hình thành những cơ chế thích nghi khác nhau [3], một trong số đó là hình
thành các hợp chất để bảo vệ cây trồng, đặc biệt là các enzim thủy phân phân
giải các chất dự trữ.
Trên đối tượng đậu tương, đã có một số nhà khoa học nghiên cứu như:
James A.Bunce, Miquel Ribas - Carbo, Finnegan, Sheila A.Blackman,...
[22], [28], [30] tìm hiểu ảnh hưởng của sự thiếu nước đến quang hợp, hô hấp,
sinh trưởng.
ở Việt Nam, một số tác giả nghiên cứu về đậu tương như: Nguyễn Huy
Hoàng, Trần Đình Long, Trần thị Phương Liên, Nguyễn Văn Mã,...[3], [5],
[7], [9] đánh giá khả năng chịu hạn, quang hợp, chất lượng hạt, nâng cao khả
năng chịu hạn.
Nghiên cứu về áp suất thẩm thấu và ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu
lên thực vật nói chung và đậu tương nói riêng là vô cùng cấp thiết nhưng lại
chưa được tiến hành một cách cụ thể.
Xuất phát từ những lí do trên tôi lựa chọn và tiến hành đề tài: Nghiên
cứu hoạt độ một số enzim của hạt đậu tương nảy mầm trong điều kiện áp
suất thẩm thấu khác nhau.
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
2.1. Mục tiêu
Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu đến hoạt độ một số enzim
của hạt đậu tương nảy mầm trong dung dịch đường sacarôzơ.

7


Khoá luận tốt nghiệp

Bùi Thanh TâmK32A-Sinh

2.2. Nhiệm vụ
- Xác định tỉ lệ nảy mầm của hạt đậu tương ở các áp suất thẩm thấu
khác nhau
- Xác định hoạt độ của các enzim: proteaza, lipaza, _amilaza trong
mầm đậu tương ở các lô thí nghiệm.
3. ý nghĩa lí luận và thực tiễn
Kết quả nghiên cứu góp phần bổ sung nguồn tài liệu cho việc xác định
nhanh khả năng chống chịu của đậu tương với các điều kiện môi trường khác
nhau. Trên cơ sở đó lựa chọn và định hướng gieo trồng trong những vùng
sinh thái và mùa vụ thích hợp.

8


Khoá luận tốt nghiệp

Bùi Thanh TâmK32A-Sinh

Chương 1: Cơ sở lí luận của vấn đề nghiên cứu
1.1. Sự nảy mầm của hạt đậu tương
Nảy mầm là giai đoạn quan trọng trong chu trình sinh trưởng và phát
triển của thực vật nói chung và đậu tương nói riêng. Giai đoạn nảy mầm ảnh
hưởng rất lớn tới sinh trưởng của cây sau này.
quá trình nảy mầm diễn ra nhiều biến đổi sinh lí, 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 của đậu tương cũng
gồm các pha như sự nảy mầm của cây Hai lá mầm:

Pha trương hạt: khi bắt đầu nảy mầm hạt hút nước rất mạnh làm
trương hạt.
Pha hình thành và hoạt hoá enzim trong hạt có một lượng enzim nhất
định nhưng chủ yếu ở dạng liên kết. Khi hạt hút nước enzim mới được giải
phóng ở dạng tự do và bắt đầu hoạt động mạnh.
Pha tích luỹ chất dinh dưỡng: ngay trong những phút ngâm trong
nước đầu tiên độ hấp thụ oxi của hạt tăng lên, đặc biệt chu trình
hexozomonophotphat tăng lên nhiều lần do vậy lượng ATP tích luỹ nhiều.
Pha động viên các chất dự trữ và xây dựng các chất hữu cơ đặc trưng
cho cơ thể trong giai đoạn nảy mầm: các chất dinh dưỡng trong hạt chủ yếu
thuộc 3 nhóm chất hữu cơ là: gluxit, protein, lipit. Trong quá trình nảy mầm
enzim _amilaza tác động vào liên kết 1,4_glucozit phân giải tinh bột thành
các đextrin tham gia vào quá trình hô hấp ở các dạng sacarôzơ tích luỹ ở các
tế bào trụ phôi. Protein được phân giải bởi enzim proteaza thành các axit amin
và các amít. Phần lớn các axit amin tạo thành được vận chuyển vào trụ phôi
để tổng hợp các phân tử protein đặc trưng cho cơ thể. Enzim lipaza phân giải

9


Khoá luận tốt nghiệp

Bùi Thanh TâmK32A-Sinh

lipit thành axit béo và glixerol, ngoài ra lipit được tái chuyển hoá thành gluxit
cung cấp năng lượng cho hạt nảy mầm.
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 hạt bắt đầu tăng tính thuỷ hoá
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 của hạt liên quan đế

sự nảy mầm. Đặc trưng nhất là tăng mạnh mẽ hoạt tính enzim thuỷ phân phân
giải polisacarit, protein và các chất phức tạp khác thành các chất đơn giản dẫn
đến sự thay đổi hoạt động thẩm thấu. Các sản phẩm thuỷ phân này 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.
Sự tăng hoạt tính enzim dẫn đến sự biến đổi các chất dự trữ và mức độ
hoạt hoá các enzim riêng biệt phụ thuộc vào tính chất đặc trưng và thành phần
hoá học của hạt. Đối với đậu tương, hạt dự trữ chủ yếu là protein thì hoạt tính
enzim proteaza tăng lên mạnh mẽ hơn các enzim khác. Sự tăng hoạt tính
enzim có lẽ là do quá trình tổng hợp mới các enzim ở trong lớp alơron hơn là
quá trình hoạt hoá các enzim cũ vốn có trong hạt.
Sinh trưởng của phôi: khi hạt nảy mầm phôi bắt đầu sinh trưởng. Đầu
tiên rễ mầm nhô ra để cố định cây, hút nước và thức ăn hoà tan. Trụ dưới lá
mầm duỗi ra trước khi mầm cành bắt đầu sinh trưởng và tạo cành.
1.2. ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu và sự thiếu nước đến đậu tương
trong giai đoạn nảy mầm
Nước là điều kiện quan trọng cho sự nảy mầm. Nước tham gia vào quá
trình trao đổi chất, các phản ứng sinh hoá học trong tế bào, là nguồn nguyên
liệu của nhiều phản ứng. Nước đảm bảo cho cây tồn tại và phát triển.

10


Khoá luận tốt nghiệp

Bùi Thanh TâmK32A-Sinh

Hạt khô có hàm lượng nước từ 10 - 14% thì không nảy mầm. Nhờ lực hút
trương nước của keo nguyên sinh mà hạt hút được nước và khi hàm lượng
nước bằng 50 - 70% khối lượng hạt thì các hoạt động sống tăng lên mạnh mẽ

và phôi phát động sinh trưởng hay nảy mầm.
áp suất thẩm thấu là lực gây ra sự chuyển dịch của dung môi vào tế bào
qua màng sinh chất. áp suất thẩm thấu không phụ thuộc vào bản chất của chất
tan mà phụ thuộc vào nồng độ phân tử chất tan, nhiệt độ, sự phân li của dung
dịch. áp suất thẩm thấu bao gồm áp suất thẩm thấu bên trong (áp suất thẩm
thấu nội bào) và áp suất thẩm thấu bên ngoài (áp suất thẩm thấu môi trường).
áp suất thẩm thấu bên trong: dịch tế bào có chứa hàm lượng lớn các chất
hữu cơ là sản phẩm của quá trình trao đổi chất. Các chất này trong dịch tế bào
đã tạo nên áp suất thẩm thấu cao giúp cho quá trình xâm nhập của nước vào
trong tế bào bằng con đường thẩm thấu.
áp suất thẩm thấu bên ngoài chủ yếu do tính mặn của môi trường gây
nên. Đất bị nhiễm mặn chứa hàm lượng muối cao đặc biệt là NaCl, điều đó đã
hạn chế khả năng hút nước dẫn đến khó khăn trong việc hút chất dinh dưỡng.
Nếu cây sinh trưởng trong môi trường không có muối thì nước sẽ dễ dàng
thấm qua màng bán thấm để đi vào tế bào chất nhờ hiện tượng thẩm thấu. đất
bị nhiễm mặn sẽ gây nên 2 tác hại đối với thực vật:
Tác hại thứ nhất, gây ra hiện tượng hạn sinh lí. Hàm lượng muối cao
trong đất làm cho áp suất thẩm thấu môi trường lớn. Nếu áp suất thẩm thấu
nội bào không thắng nổi áp suất của môi trường cây sẽ bị khô héo do nước từ
trong tế bào đi ra ngoài. thiếu nước nhẹ thì làm giảm tốc độ sinh trưởng, thiếu
nước trầm trọng sẽ dẫn đến biến đổi hệ keo chất nguyên sinh làm tăng quá
trình già hoá tế bào. khi bị khô kiệt nước nguyên sinh chất bị đứt vỡ cơ học
dẫn đến tế bào và mô bị tổn thương và chết.

11


Khoá luận tốt nghiệp

Bùi Thanh TâmK32A-Sinh

Tác hại thứ hai, liên quan đến tính gây độc của các ion đối với thực vật.
Đất bị nhiễm mặn chứa hàm lượng cao các ion đặc biệt Na+ và Cl-, ngoài ra
còn có các ion khác: SO42-, HCO3-, Li+,... hàm lượng cao các ion này đều gây
hại cho sự sinh trưởng và phát triển của thực vật.
Sự thiếu nước ở thực vật chủ yếu do hạn hán và áp suất thẩm thấu môi
trường gây nên. Khi thiếu nước thường làm cho tế bào mất sức căng, đỉnh sinh
trưởng bị héo và các quá trình sinh lý diễn ra không bình thường, hoạt động
của enzim thuỷ phân thường diễn ra nhanh hơn là enzim tổng hợp dẫn đến tế
bào mất chất dinh dưỡng, đồng thời cũng gây ảnh hưởng trầm trọng đến quá
trình hô hấp. Khi thiếu nước cường độ hô hấp tăng nhưng hiệu quả năng lượng
bị giảm sút. Thiếu nước gây ảnh hưởng xấu đến sinh trưởng và phát triển của
cây, cuối cùng ảnh hưởng đến năng suất và phẩm chất của chúng.
Thực vật nói chung và đậu tương nói riêng sống trong điều kiện thiếu
nước có khả năng chống lại hoặc hạn chế sự mất nước bằng những biến đổi
hình thái hoặc những phản ứng hoá sinh phù hợp.
Biến đổi hình thái được chú ý nhiều là ở bộ rễ. Bên cạnh đó là sự giảm
diện tích lá của đậu tương khi gặp hạn nhằm giảm sự thoát hơi nước của lá.
Các thay đổi hoá sinh thường liên quan đến cơ chế chống mất nước do
sinh tổng hợp các chất bảo vệ hoặc nhanh chóng bù lại sự thiếu hụt nước. điều
chỉnh áp suất thẩm thấu nội bào thông qua tích luỹ các chất tan, các protein và
axit amin nhờ enzim thuỷ phân là cơ chế giúp tế bào duy trì lượng nước tối
thiểu. Trong điều kiện thiếu nước các phản ứng hoá sinh diễn ra nhằm khử độc
các sản phẩm được tạo nên trong quá trình phân giải các hợp chất cao phân tử
hoặc xúc tiến phục hồi các cấu trúc bị tổn thương.
Về khả năng chịu mặn của thực vật trước hết phải nói đến cơ chế tích luỹ
và duy trì nồng độ cao các chất hoà tan trong tế bào nhằm đảm bảo cạnh tranh
nước với môi trường nhiễm muối và chống lại hiện tượng hạn sinh lí. Hàm

12

Khoá luận tốt nghiệp

Bùi Thanh TâmK32A-Sinh

lượng NaCl cao trong đất nhiễm mặn làm các loài thực vật sống thường xuyên
trên đất này phải có khả năng thu nhận và tích trữ Na+, Cl- cao hơn nhiều thực
vật vốn có khả năng chịu mặn.
Ngoài ra còn có những thay đổi về các phản ứng sinh lí như: hô hấp,
quang hợp, thoát hơi nước của lá cho phù hợp với điều kiện thiếu nước của
cây.
1.3. Đặc điểm một số enzim trong hạt đậu tương nảy mầm
Enzim có bản chất là protein. Đến nay đã biết và phân loại được hơn
3500 enzim. Ngày nay enzim được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác
nhau như: nghiên cứu cấu trúc phân tử, định lượng các chất trong công nghiệp,
nông nghiệp, y học,...
Đậu tương đang nảy mầm diễn ra quá trình phân giải các chất hữu cơ cung
cấp năng lượng cho cây sinh trưởng và phát triển. Enzim hoạt động chủ yếu
trong giai đoạn này là enzim thuỷ phân thuộc nhóm hiđrolaz (các enzim xúc
tác cho phản ứng thuỷ phân) như: proteaza, lipaza, _amilaza,...
Proteaza: xúc tác phản ứng thuỷ phân liên kết peptit, tạo thành peptit
phân tử thấp và các axit amin. Khi hạt nảy mầm protein bắt đầu được phân
giải thành axit amin dưới tác dụng của enzim proteaza. Proteaza trong hạt đậu
tương bao gồm nhiều loại, chúng có kích thước phân tử, nhiệt độ tối ưu khác
nhau, pH tối ưu là 5 (gần với pH của tế bào). Các axit amin là nguồn nguyên
liệu cho quá trình tổng hợp mới các chất đồng thời góp phần tăng áp suất thẩm
thấu của tế bào thực vật. Proteaza tham gia trong nhiều hoạt động sống quan
trọng và được sử dụng rộng rãi trong y học và nhiều ngành công nghiệp khác.
Foocmanđehit tác dụng với nhóm amin tạo thành dẫn xuất metilen của

axit amin. Chuẩn độ nhóm cacboxyl bằng kiềm từ đó tính lượng nitơ amin

13


Khoá luận tốt nghiệp

Bùi Thanh TâmK32A-Sinh

tương ứng, có thể dựa vào hàm lượng nitơ amin trong mẫu nghiên cứu để đánh
giá hoạt độ của proteaza.
Lipaza: xúc tác phản ứng thuỷ phân triaxilglixerol tạo thành các axit béo
tự do và glixerol. Lipaza xúc tác phản ứng thuỷ phân lần lượt từng este trong
phân tử chứ không cắt đứt cả 3 liên kết este cùng một lúc. Axit béo và glixerol
là nguyên liệu cho hô hấp giải phóng năng lượng và kiến tạo các thành phần
của tế bào. chuẩn độ lượng axit béo sinh ra bằng kiềm từ đó xác định hoạt độ
lipaza.
_amilaza: phân giải liên kết 1,4_glucozit ở giữa chuỗi mạch polisacarit
tạo các đextrin phân tử thấp. Dưới tác dụng của enzim này dung dịch tinh bột
nhanh chóng bị mất khả năng tạo màu với dung dịch iot và bị giảm độ nhớt
mạnh. Do đó để xác định hoạt độ của enzim _amilaza người ta thường dựa
vào sự biến đổi màu của iot khi cho tác dụng với enzim này.
1.4. Tình hình nghiên cứu về ảnh hưởng của áp suất thẩm thẩm môi
trường đối với thực vật nói chung và đậu tương nói riêng
Trong vài năm trở lại đây, thời tiết diễn biến bất thường đã gây tác động
không nhỏ đối với trồng trọt, đặc biệt là hạn hán và sự xâm thực của nước biển
làm diện tích đất nông nghiệp bị thu hẹp. Theo đánh giá của ngân hàng thế
giới năm 2007, Việt Nam sẽ là một trong năm nước chịu ảnh hưởng nghiêm
trọng của biến đổi khí hậu do trái đất nóng lên. Nước biển dâng lên 1m sẽ có
2.983 km2 đất bị ngập diện tích đất nhiễm mặn ngày càng tăng [19]. Để tìm ra

những loại cây trồng phù hợp cho những vùng đất nhiễm mặn, nghiên cứu về
ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu đối với thực vật là một yêu cầu bức thiết.
Những nghiên cứu có liên quan tới áp suất thẩm thấu đã được tiến hành ở
nhiều nước trên thế giới với nhiều loại cây trồng khác nhau trong đó có đậu
tương.

14


Khoá luận tốt nghiệp

Bùi Thanh TâmK32A-Sinh

Trên thế giới, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật, đã có
nhiều công trình nghiên cứu về tính chống chịu của thực vật như các nghiên
cứu của các tác giả: Bates L.S. (1973) [20], Barnet N.M., Naylor A.W (1966)
[21], Gerelet J và cộng sự (2005) [24], Goyal K., LJ Walton (2005) [25],
Ingram J, D. Bartel (1996) [26], Thomashow MI (1998) [31], Xiao B., Y
Huang, N Tang (2007) [33], Zhao SH và cộng sự (2000) [35],... nghiên cứu về
tính chịu hạn, chịu mặn và chịu lạnh ở lúa, lúa mì và thực vật nói chung.
Về đậu tương cũng có một số tác giả nghiên cứu như: Whitsitt và cộng sự
(1997) [32] đã cho thấy lượng nước mất trên 60% thì đậu tương không thể
phục hồi được. Những nghiên cứu của Matra N, Cushman J,C (1994) [27],...
đã nhận thấy rằng cDNA của đehiđrin từ lá đậu tương mất nước bị phân lập,
đehiđrin là một trong những LEA với chức năng bảo vệ tế bào khi mất nước.
Sheila A.Blackman và cộng sự (1992) [30] đã nghiên cứu protein sốc nhiệt
(HSP - heat shock protein) trong phôi mầm hạt đậu tương đang chín ở điều
kiện bình thường và dưới áp suất thẩm thấu cao. Kết quả nghiên cứu đã khẳng
định HSP tăng lên trong quá trình hình thành hạt và giảm khi hạt nảy mầm.
HSP hỗ trợ bảo vệ tế bào vào thời điểm oligosacarit chưa được tổng hợp để hỗ

trợ tế bào thực hiện chức năng. Fernando E. P. và cộng sự (2000) [23] đã
nghiên cứu ảnh hưởng của muối trên hạt đậu tương nảy mầm,...
ở Việt Nam, diện tích và năng suất đậu tương chưa cao do tập quán canh
tác, điều kiện tự nhiên, biện pháp kĩ thuật. So với bình quân chung của thế
giới, năng suất đậu tương ở Việt Nam chỉ đạt 57%[18].
Nghiên cứu tính chống chịu của cây trồng ở Việt Nam được tiến hành
sâu rộng ở các đối tượng lúa, đậu tương, lạc, thuốc lá, nhãn,... [1], [6], [10],
[12], [16] trong đó đậu tương là cây trồng được chú trọng khá nhiều. Chẳng
hạn: nghiên cứu đặc điểm di truyền và khả năng chịu hạn ở con lai đậu tương
F1 (Nguyễn Huy Hoàng) [4], nghiên cứu mối quan hệ giữa tính chịu hạn với

15


Khoá luận tốt nghiệp

Bùi Thanh TâmK32A-Sinh

thành phần điện di protein của đậu tương (Trần Thị Phương Liên, Nông Văn
Hải,... ) [7], khả năng chịu hạn của một số giống đậu tương (Nguyễn Văn Mã,
Nguyễn Văn Đính, Hoàng Thị Thuỳ Dương, Nguyễn Thị Hồng Thắm) [11], sự
biến đổi của hoạt độ enzim proteaza, amilaza và hàm lượng prolin của cây đậu
tương khi gặp hạn ở thời kì ra hoa (Nguyễn Thị Thanh Thuỷ, Nguyễn Văn
Mã) [17],... 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.
Tại trung tâm nghiên cứu và thực nghiệm đậu đỗ, Viện khoa học kĩ thuật
Nông nghiệp Việt Nam, nhiều giống đậu tương nhập nội và giống địa phương
đã được đánh giá khả năng chịu hạn, chịu nóng bằng một số biện pháp: cho
hạt nảy mầm trong dung dịch đường sacarôzơ, phương pháp dùng nhiệt độ

cao,... Kết quả trên 1000 mẫu giống nhập nội đã phân lập được 185 mẫu giống
có khả năng chịu hạn trồng vụ đông, 68 mẫu giống chịu hạn tổng hợp, 65 mẫu
giống chịu nóng khá, 14 mẫu giống vừa chịu nóng chịu hạn tốt và vừa có
nhiều đặc tính kinh tế quan trọng khác [3].

16


Khoá luận tốt nghiệp

Bùi Thanh TâmK32A-Sinh

Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
2.1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là cây đậu tương thuộc giống DT96 do Viện Di
truyền Nông nghiệp cung cấp.
Giống đậu tương DT96 do nhóm tác giả Viện Di truyền Nông nghiệp
chọn tạo bằng phương pháp lai hữu tính giữa 2 giống phổ biến trong sản xuất
là DT90 và DT84. DT96 kết hợp được nhiều đặc tính tốt của 2 giống: chịu
nóng tốt như DT84 và chịu lạnh như DT90. Ngoài ra còn nhiều đặc điểm ưu
việt hơn nhiều lần DT84 và DT90 về chất lượng hạt thương phẩm, tính kháng
sâu bệnh.
DT96 có thời gian sinh trưởng ngắn (90 - 98 ngày), phù hợp trồng thuần.
Cây cao 45 - 58cm, thân có 12 - 15 đốt, sinh trưởng hữu hạn, phân cành vừa
phải, lá hình tim nhọn, màu xanh sáng, lông nâu. Hạt màu vàng sáng, rốn hạt
màu trắng, hạt to, khối lượng 1000 hạt đạt 190 - 220g, tỉ lệ protein 42,86%,
dầu béo 18,34%.
Giống có khả năng chống chịu tốt, hiện nay đã được đưa vào cơ cấu cây
trồng ở diện rộng với tổng diện tích khoảng trên 2.200 ha.
2.2. Phương pháp nghiên cứu

2.2.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm tại Trung tâm Hỗ trợ Nghiên cứu Khoa học và Chuyển giao
công nghệ - Trường ĐHSP Hà Nội 2.
Để xác định các chỉ tiêu nghiên cứu, tiến hành thí nghiệm gieo hạt trong
dung dịch đường theo phương pháp xác định khả năng chịu hạn của Volcova:

17


Khoá luận tốt nghiệp

Bùi Thanh TâmK32A-Sinh

Chọn hạt giống đều, khoẻ, có phôi sáng, không nấm mốc. Khử trùng
khay, bình, tay,... bằng cồn. Giấy lọc được sấy 130oC trong vòng 1 giờ, hạt
được khử trùng bằng dung dịch KMnO4 1% trong 5 phút.
Gieo trên khay có giấy thấm, chia thành 2 phần:
+ Phần 1: cho hạt nảy mầm trong nước cất (lô đối chứng).
+ Phần 2: cho hạt nảy mầm trong dung dịch đường sacarôzơ với áp
suất thẩm thấu từ 1 atm đến 12 atm (lô thí nghiệm).
Hạt nảy mầm trong dung dịch đường dễ nhiễm nấm cần bổ sung thêm
kháng sinh nistatin 1/2 viên trong 1/2 lít. Hàng ngày bổ sung lượng nước hoặc
dung dịch đường ở các lô như nhau.
2.2.2. Phương pháp xác định các chỉ tiêu nghiên cứu
* Tỉ lệ nảy mầm của hạt
Những hạt nảy mầm là những hạt có chiều dài rễ mầm đạt từ 3mm trở
lên [29], tỉ lệ nảy mầm tính theo công thức sau:

P=

a
. 100
b

Trong đó:
P: Khả năng nảy mầm của hạt
a: Số hạt nảy mầm trong lô thí nghiệm
b: Số hạt nảy mầm trong lô đối chứng

* Hoạt độ của enzim proteaza
- Xác định hoạt độ proteaza theo Phạm Thị Trân Châu [2]

18


Khoá luận tốt nghiệp

Bùi Thanh TâmK32A-Sinh

Hàm lượng nitơ amin trong mẫu nghiên cứu được tính theo công thức:
X=

(V2 V1 ).2,82.V . f
V3 .g

Trong đó:
X: Hàm lượng nitơ amin trong mẫu nghiên cứu
V: Số ml dung dich mẫu
V1: Số ml dung dịch NaOH 0,2N chuẩn độ bình đối chứng
V2: Số ml dung dịch NaOH 0,2N chuẩn độ bình thí nghiệm

V3: Số ml dịch lọc đem chuẩn độ
g: Số gram mẫu phân tích
f: Hệ số điều chỉnh NaOH 0,2N
* Hoạt độ của enzim lipaza
- Xác định hoạt độ của enzim lipaza theo Nguyễn Văn Mùi [15]
Hoạt độ của lipaza được biểu thị bằng số ml NaOH 0,1N trong 10g
hạt theo công thức:

X=

(a b). f .10
w

Trong đó:
X: Là hoạt độ enzim lipaza
a: Số ml NaOH 0,1N dùng để chuẩn độ bình thí nghiệm
b: Số ml NaOH 0,1N dùng để chuẩn độ bình đối chứng
f: Hệ số chỉnh lí NaOH 0,1N
w: Khối lượng hạt

19


Khoá luận tốt nghiệp

Bùi Thanh TâmK32A-Sinh

* hoạt độ của enzim _ amilaza
- Xác định hoạt độ enzim _amilaza theo Nguyễn Văn Mùi [15]
Lượng tinh bột bị thuỷ phân tính theo công thức:

c=

(OD1 OD2 )
.0,1
OD1

Trong đó:
c : Lượng tinh bột bị thuỷ phân
OD1 :

Mật độ quang ở dung dịch đối chứng

OD2 : Mật độ quang ở dung dịch thí nghiệm

Hoạt độ của enzim _amilaza tính theo công thức:
X=

(6,889.c 0,029388).100
w

Trong đó :
X: là hoạt độ _amilaza
c: lượng tinh bột bị thuỷ phân (g)
w: Lượng chế phẩm enzim phân tích (mg)
100: Là hệ số chuyển mg thành gam
6,889; 0,029388: là các hệ số phương trình tính hoạt độ thu
được bằng phương pháp xử lí số liệu thực nghiệm.

20

Khoá luận tốt nghiệp

Bùi Thanh TâmK32A-Sinh

2.2.3. Phương pháp xử lý thống kê kết quả thực nghiệm.
n

n

X

X=

i

;

i 1

n

c.v =

.100
X

;

md = m12 m22 ;

2

(X

i

X )2

m=

td =

2 ;

;

i 1

n 1



;

n

d
md

m% = m.100 ;
X

; d = X1 X 2

X : Giá trị trung bình số học

: Độ lệch chuẩn

n : Số lần nhắc lại
m : Sai số trung bình số học
c.v : Hệ số biến động
m%: Độ chính xác của thí nghiệm
md : Sai số của hiệu các trung bình số học
td : Tiêu chuẩn độ tin cậy của hiệu các trung bình số học

21


Khoá luận tốt nghiệp

Bùi Thanh TâmK32A-Sinh

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận
3.1. Khả năng nảy mầm của hạt
Nảy mầm là quá trình sinh lí quan trọng trong chu kì sinh trưởng và phát
triển của thực vật nói chung và của đậu tương nói riêng, đảm bảo duy trì sự
sống, tạo cơ sở ban đầu cho một cơ thể mới.
Khi gieo hạt trong dung dịch đường sacarôzơ có áp suất thẩm thấu cao,
những hạt nảy mầm được là do chúng có khả năng hút nước lớn hơn sức hút

của môi trường.
Hạt chỉ nảy mầm mạnh từ ngày thứ 1 đến ngày thứ 3, sang ngày thứ 4 số
hạt nảy mầm mới rất ít, các hạt chưa nảy mầm có lớp keo bao quanh và bắt
đầu có dấu hiệu bị hỏng.
Hạt nảy mầm tới áp suất thẩm thấu 11 atm, ở áp suất thẩm thấu 12 atm
hạt vẫn trương nhưng không nảy mầm.
Tỉ lệ nảy mầm của hạt ở 4 ngày đầu được thể hiện qua bảng 1, hình 1.
Bảng 1: Tỉ lệ nảy mầm của hạt đậu tương
( Số hạt/ mẫu 30 hạt)
Mẫu

Ngày 1

Ngày 2

Ngày 3

Ngày 4

Nước cất

15,6 0,7

30,0

30,0

30,0

Số hạt nảy mầm

8,4 0,4

30,0

30,0

30,0

Khả năng nảy mầm

54,49%

100%

100%

100%

Số hạt nảy mầm

6,0 0,4

29,4 0,5

30,0

30,0

Khả năng nảy mầm

38,46%

98%

100%

100%

1 atm

2 atm

22


Khoá luận tốt nghiệp

Bùi Thanh TâmK32A-Sinh

Số hạt nảy mầm

4,7 0,5

28,6 0,6

30,0

30,0

Khả năng nảy mầm

30,13%

95,33%

100%

100%

Số hạt nảy mầm

0

22,2 0,2

30,0

30,0

Khả năng nảy mầm

0

74%

100%

100%

Số hạt nảy mầm

0

17,3 0,5

30,0

30,0

Khả năng nảy mầm

0

57,67%

100%

100%

Số hạt nảy mầm

0

15,0 1,0

29,5 0,2

30,0

Khả năng nảy mầm

0

50%

98,33%

100%

Số hạt nảy mầm

0

10,8 0,4

22,5 0,4

22,5 0,2

Khả năng nảy mầm

0

36,33%

75%

75%

Số hạt nảy mầm

0

9,0 0,1

20,3 0,4

20,4 0,4

Khả năng nảy mầm

0

30%

67,67%

68%

Số hạt nảy mầm

0

6,0 0,3

19,2 0,2

19,8 0,5

Khả năng nảy mầm

0

20%

64%

65%

Số hạt nảy mầm

0

0

11,3 0,6

11,3 0,6

Khả năng nảy mầm

0

0

37,67%

37,67%

Số hạt nảy mầm

0

0

7,6 0,2

8,0 0,5

Khả năng nảy mầm

0

0

25,33%

26,67%

Số hạt nảy mầm

0

0

0

0

Khả năng nảy mầm

0

0

0

0

3 atm

4 atm

5 atm

6 atm

7 atm

8 atm

9 atm

10 atm

11 atm

12 atm

23


Khoá luận tốt nghiệp

Bùi Thanh TâmK32A-Sinh

ở áp suất thẩm thấu thấp (1 atm - 3 atm) hạt vẫn hút được nước nên nảy
mầm mạnh. ở các áp suất thẩm thấu cao ức chế mạnh quá trình nảy mầm của
hạt do hạt không có khả năng hút nước từ môi trường. Đặc biệt ở áp suất thẩm
thấu cao so với đậu tương (12 atm) hạt không nảy mầm vì hạt không lấy được
nước do đó enzim không được hoạt hoá, không có năng lượng cho hạt nảy
mầm.

24


Kho¸ luËn tèt nghiÖp

Bïi Thanh T©mK32A-Sinh

25