Ảnh hưởng của hạn đến huỳnh quang diệp lục và năng suất một số giống khoai tây trồng trong chậu

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo TS. Nguyễn Văn Đính
đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và động viên em trong suốt thời gian nghiên
cứu để hoàn thành đề tài khóa luận của mình.
Qua đây, em cũng xin gửi lời cảm ơn các thầy cô giáo trong tổ Sinh lý
thực vật cũng như trong khoa Sinh - KTNN, Trung tâm hỗ trợ Nghiên cứu
khoa học, ban thư viện, các thầy cô phụ trách phòng thí nghiệm cùng các bạn
sinh viên đã giúp đỡ em trong thời gian thực hành thí nghiệm của đề tài.
Trong quá trình thực hiện đề tài, em không tránh khỏi những thiếu sót,
rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thày cô và các bạn sinh viên để đề
tài của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Xuân Hòa, tháng 5 năm 2011
Sinh viên
Nguyễn Thị Thu Trang

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

i


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

LỜI CAM KẾT

Khóa luận này là kết quả của bản thân em trong suốt quá trình học tập
và nghiên cứu. Bên cạnh đó em được sư quan tâm của các thầy, cô giáo trong
khoa Sinh-KTNN, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS.
Nguyễn Văn Đính.
Trong khi nghiên cứu hoàn thành bản khóa luận này em có tham khảo
một số tài liệu đã ghi trong phần tài liệu tham khảo.
Em xin khẳng định kết quả nghiên cứu của đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng
của hạn đến huỳnh quang diệp lục và năng suất một số giống cây khoai tây
trồng trong chậu” không có sự trùng lặp với kết quả của các đề tài khác.

Sinh viên
Nguyễn Thị Thu Trang

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

ii


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
LỜI CAM KẾT
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
1. Lý do chän đề tài........................................................................................ 1

2. Mục đích nghiên cứu .................................................................................. 3
3. Nội dung nghiên cứu .................................................................................. 3
4. Ý nghĩa của đề tài....................................................................................... 3
NỘI DUNG.................................................................................................... 4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU......................................................... 4
1.1 Đặc điểm sinh trưởng và phát triển của cây khoai tây............................... 4
1.2. Ảnh hưởng của sự thiếu nước đến sinh trưởng và phát triển của
thực vật nói chung và khoai tây nói riêng ....................................................... 6
1.3. Huỳnh quang diệp lục và tình hình nghiên cứu huỳnh quang diệp
lục ở thực vật nói chung và khoai tây nói riêng .............................................. 9
1.3.1 Huỳnh quang diệp lục ở thực vật ...........................................………9
1.3.2 Tình hình nghiên cứu huỳnh quang diệp lục ở thực vật nói
chung và khoai tây nói riêng......................................................................... 12
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............. 13
2.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................ 13
2.1.1. Giống Diamant (nhập nội từ Hà Lan).............................................. 13
2.1.2. Giống Solara (nhập nội từ Hà Lan) ................................................. 13
2.1.3. Giống Atlantic (nhập nội từ Mỹ) ..................................................... 14
2.1.4. Giống Espirit(nhập nội từ Đức) ....................................................... 14

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

iii


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

2.1.5. Giống KT3( Việt Nam và CIP) ........................................................ 14

2.2 Phương pháp nghiên cứu ........................................................................ 14
2.2.1. Bố trí thí nghiệm.............................................................................. 14
2.2.2. Phương pháp xác định chỉ tiêu huỳnh quang diệp lục ...................... 15
2.2.3. Phương pháp xác định chỉ tiêu năng suất ......................................... 16
2.3. Phương pháp xử lý số liệu ..................................................................... 16
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN....................... 18
3.1. Huỳnh quang ổn định (F0) trong pha gây hạn sâu và pha phục hồi
của các giống khoai tây ................................................................................ 18
3.2. Huỳnh quang cực đại (Fm) trong pha gây hạn sâu và pha phục hồi
của các giống khoai tây ................................................................................ 22
3.3. Huỳnh quang cực đại (Fvm) trong pha gây hạn sâu và pha phục hồi
của các giống khoai tây ................................................................................ 28
3.4. Các chỉ tiêu về năng suất của một số giống khoai tây trong điều
kiện bình thường và gây hạn nhân tạo .......................................................... 32
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 35
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 36

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

iv


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1.a. Ảnh hưởng của sự thiếu nước đến huỳnh quang ổn định (F0) của
một số giống khoai tây trồng trong chậu ở giai đoạn 30 ngày
Bảng 3.1.b. Ảnh hưởng của sự thiếu nước đến huỳnh quang ổn định (F0) của

một số giống khoai tây trồng trong chậu ở giai đoạn 45 ngày
Bảng 3.2.a. Ảnh hưởng của sự thiếu nước đến huỳnh quang cực đại (Fm) của
một số giống khoai tây trồng trong chậu ở giai đoạn 30 ngày
Bảng 3.2.b. Ảnh hưởng của sự thiếu nước đến huỳnh quang cực đại (Fm) của
một số giống khoai tây trồng trong chậu ở giai đoạn 45 ngày
Bảng 3.3.a. Ảnh hưởng của sự thiếu nước đến huỳnh quang biến đổi (Fvm) của
một số giống khoai tây trồng trong chậu ở giai đoạn 30 ngày
Bảng 3.3.b. Ảnh hưởng của sự thiếu nước đến huỳnh quang biến đổi (Fvm) của
một số giống khoai tây trồng trong chậu ở giai đoạn 45 ngày
Bảng 4.3. Các chỉ tiêu năng suất của một số giống khoai tây trong điều kiện
bình thường và gây hạn nhân tạo

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

v


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ
Hình 3.1.a: % đối chứng về huỳnh quang ổn định (F0) của một số giống khoai
tây trồng trong chậu ở thời điểm gây hạn 30 ngày
Hình 3.1.b: % đối chứng về huỳnh quang ổn định (F0) của một số giống khoai
tây trồng trong chậu ở thời điểm gây hạn 45 ngày
Hình 3.2.a: % đối chứng về huỳnh quang cực đại (Fm) của một số giống khoai
tây trồng trong chậu ở thời điểm gây hạn 30 ngày
Hình 3.2.b: % đối chứng về huỳnh quang cực đại (Fm) của một số giống khoai
tây trồng trong chậu ở thời điểm gây hạn 45 ngày

Hình 3.3.a: % đối chứng về huỳnh quang biến đổi (Fvm) của một số giống
khoai tây trồng trong chậu ở thời điểm gây hạn 30 ngày
Hình 3.3.b: % đối chứng về huỳnh quang ổn định (Fvm) của một số giống
khoai tây trồng trong chậu ở thời điểm gây hạn 45 ngày
Hình 3.4:

% đối chứng của các chỉ tiêu năng suất của các giống khoai tây

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

vi


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Cùng với sự nghiệp đổi mới của đất nước, nền nông nghiệp nông thôn
của nước ta đã có những bước phát triển nhanh, liên tục và khá toàn diện. Đặc
biệt là sản xuất lương thực đã góp phần quan trọng vào ổn định đời sống
chính trị, tạo cơ sở thuận lợi cho việc phát triển kinh tế xã hội của đất nước.
Vụ Đông hiện nay, tùy theo mức độ thâm canh, tập quán canh tác, nhu
cầu thực tiễn về sản xuất và đời sống mà mỗi địa phương có những cây trồng
khác nhau như: ngô, khoai lang, đậu đỗ, khoai tây… để làm tăng sản lượng
lương thực, thực phẩm cho xã hội và tăng thu nhập kinh tế cho người sản xuất
nông nghiệp
Là một loại cây trồng quen thuộc, khoai tây (Solanum Tuberosum L)
[1] vừa là cây lương thực, đồng thời là cây thực phẩm được trồng nhiều nơi

trên thế giới trong đó có Việt Nam
Ở Việt Nam, khoai tây được nhập nội từ Châu Âu do người Pháp đem
vào từ năm 1890. Khoai tây được trồng hơn 100 năm nay và là cây trồng lý
tưởng trong vụ Đông ở Đồng bằng Sông Hồng và trung du Bắc Bộ. Diện tích
trồng khoai tây ở Việt Nam tăng nhanh trong thập kỷ 70 từ 5.400 ha (năm
1971) tăng lên 104.600 ha (năm 1979). Đến thập kỷ 80, diện tích giảm và dao
động trong khoảng 23.600 ha đến 37.800 ha. Năm 2000 diện tích giảm còn
khoảng 28.000 ha.
Năng suất, sản lượng khoai tây ở Việt Nam không những còn thấp hơn
nhiều so với năng suất, sản lượng khoai tây ở các nước phát triển, mà còn
thấp so với tiềm năng suất ở chính các vùng này. Chính vì vậy, để nâng cao
sản lượng khoai tây ở Việt Nam thì cần mở rộng diện tích và nâng cao năng
suất.

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

1


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

Khoai tây vừa là cây lương thực, cây thực phẩm và thức ăn gia súc có
giá trị dinh dưỡng cao, vừa là nguyên liệu cho công nghiệp chế biến và là mặt
hàng xuất khẩu có giá trị kinh tế cao [10]. Trong củ khoai tây có nhiều tinh
bột và chứa nhiều chất dinh dưỡng quan trọng như: protein, lipit, đường và
các loại vitamin như: B1, B2, B3, B6, PP, C…[15] Ngoài ra còn có một số chất
khoáng quan trọng như: K, Ca, P, Mg [2]. Khoai tây là nguyên liệu có giá trị
cho nhiều ngành công nghiệp: dệt, sợi, gỗ ép, giấy và đặc biệt là chế biến các

axit hữu cơ (lactic, citric…), dung môi hữu cơ (etanol, butanol…). Ước tính 1
tấn củ khoai tây có hàm lượng tinh bột 17,6% thì sẽ cho 112 lít rượu, 55 kg
axit hữu cơ và 1 số sản phẩm khác. Hơn nữa khi trồng khoai tây còn góp phần
cải tạo đất: đất trồng khoai tây tơi xốp, thân và lá là nguồn phân xanh làm
tăng dinh dưỡng cho đất [3].
Ở nước ta, vụ Đông ở miền Bắc là vụ trồng thích hợp của khoai tây và
khoai tây trở thành cây trồng quan trọng trong canh tác luân canh: lúa xuân –
lúa mùa sớm – khoai tây.
Hạn hán là một trong những nguyên nhân chủ yếu làm giảm năng suất
của cây trồng. Vì vậy, việc nghiên cứu tính chịu hạn và các biện pháp nhằm
nâng cao tính chịu hạn là một vấn đề cần thiết đối với nhiều loại cây trồng.
Trong nhiều năm trở lại đây, có nhiều công trình nghiên cứu về chỉ tiêu
sinh lý của cây trồng trong các điều kiện môi trường khác nhau. Một trong
những phương pháp nghiên cứu đang được quan tâm hiện nay là thì phương
pháp đo huỳnh quang diệp lục. Huỳnh quang diệp lục là một thông số phản
ánh tình trạng sinh lý của bộ máy quang hợp trong điều kiện bất lợi của môi
trường. Vì vậy, phương pháp phân tích huỳnh quang diệp lục đang được sử
dụng như một công cụ hiệu quả để đánh giá tính chống chịu của môi trường.
Xuất phát từ các vấn đề lý luận và thực tiễn nêu trên, chúng tôi tiến hành đề
tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của hạn đến huỳnh quang diệp lục và năng
suất một số giống cây khoai tây trồng trong chậu”.

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

2


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu ảnh hưởng của hạn đến huỳnh quang diệp lục và năng suất
một số giống khoai tây nhằm xác định được giống có khả năng chịu hạn để
đưa vào sản xuất.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu các chỉ tiêu huỳnh quang ổn định (Fo), huỳnh quang cực
đại (Fm), huỳnh quang biến đổi (Fvm) của huỳnh quang diệp lục trong điều
kiện thường và gây hạn.
- Ảnh hưởng của gây hạn nhân tạo đến một số yếu tố cấu thành năng
suất một số giống khoai tây.
4. Ý nghĩa lý luận, thực tiễn
* Ý nghĩa lý luận
Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần bổ sung vào nguồn tài liệu
nghiên cứu về huỳnh quang diệp lục và năng suất của thực vật nói chung và
khoai tây nói riêng khi gặp hạn.
* Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của đề tài giúp đánh giá khả năng chịu hạn của một
số giống khoai tây từ đó chọn được các giống có khả năng chịu hạn và cho
năng suất cao để đưa vào sản xuất ở những vùng có khó khăn về cung cấp
nước chủ động.

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

3


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Đặc điểm sinh trưởng và phát triển của cây khoai tây
Khoai tây (Solanum tuberosum L.), có nguồn gốc ở vùng cao nguyên
thuộc dãy núi Andes, nơi có độ cao 2000 – 5000 mét so với mực nước biển.
Theo Salaman (1949) [17] người Tây Ban Nha lần đầu tiên phát hiện ra khoai
tây khi họ đặt chân đến thung lũng Magdalenna (Nam Mỹ) cùng với cây đậu
và cây ngô. Cây khoai tây được du nhập vào Tây Ban Nha khoảng năm 1570
và nước Anh khoảng năm 1590. Sau đó, nó được lan ra khắp châu Âu tiếp đến
châu Á[16]. Ở Việt Nam, cây khoai tây do người Pháp nhập nội vào từ năm
1890 và được trồng chủ yếu ở Đồng bằng Sông Hồng và Trung du Bắc Bộ.
Hiện nay, cây khoai tây đã trở thành cây trồng truyền thống của nhân dân Việt
Nam.
Cây khoai tây có thời gian sinh trưởng và phát triển tương đối ngắn (80
- 115 ngày), tuỳ thuộc vào giống. Quá trình sinh trưởng và phát triển của
khoai tây có thể chia thành các thời kì sau [1] [3]:
Thời kì ngủ nghỉ
Quá trình ngủ nghỉ của khoai tây bắt đầu từ khi củ bước vào giai đoạn
chín sinh lí. Lúc này, thân, lá trên mặt đất có hiện tượng vàng úa tự nhiên.
Nguyên nhân gây ra hiện tượng ngủ nghỉ là ở cuối thời kì chín của củ, lớp vỏ
củ hình thành tầng bần bao quanh củ gây cản trở đến khả năng hút nước, oxi
vào củ, làm quá trình biến đổi lí hoá bên trong khó thực hiện. Mặt khác, lúc
này trong củ xuất hiện chất ức chế (axit absisic) làm cho khoai tây không thể
nảy mầm. Thời kì ngủ ở khoai tây thường từ 2-4 tháng, cá biệt cũng có thể
kéo dài tới 6 tháng.

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

4

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

Thời kì nảy mầm
Trong quá trình ngủ, thực chất vẫn có quá trình biến đổi sinh lí, sinh
hoá trong củ. Hàm lượng gibberellin tăng cao vào cuối thời kì ngủ nghỉ làm
giảm nồng độ chất ức chế, phá vỡ tầng bần thúc đẩy quá trình mọc mầm. Sự
tổn thương ở củ cũng thúc đẩy sự tổng hợp gibberellin dẫn đến củ nảy mầm
sớm. Khi sự ngủ nghỉ phá vỡ, mầm đỉnh của củ mọc trước, sinh trưởng tốt
nhất. Khi mầm đỉnh mọc sẽ ức chế các mầm khác, vì thế các mầm khác ở
trạng thái ngủ. Chỉ khi nào mầm đỉnh bị gãy hoặc cắt bỏ các mầm khác mới
phát triển. Giai đoạn thích hợp nhất để trồng là khi củ có nhiều mầm, mầm có
sức sống cao.
Thời kì sinh trưởng thân, lá
Sau khi trồng, các mầm phát triển thành các thân. Thân chính mọc trực
tiếp từ củ giống, thân phụ mọc trực tiếp từ thân chính. Thân chính và thân phụ
sinh trưởng và phát triển như những cây độc lập (có thể ra rễ, tia củ, phát triển
củ). Nhiệt độ thích hợp để phát triển thân, lá là 20-25oC.
Thời kì hình thành thân ngầm (tia củ)
Tia củ được hình thành sau khi trồng khoảng 30-40 ngày. Tia củ có
màu trắng, phát triển nhanh, nằm ngang dưới mặt đất, có đốt là vết tích của
gốc cuống lá. Phần đầu tia củ có khả năng tăng trưởng nhanh về số lượng và
kích thước tế bào.
Thời kì phát triển củ, ra hoa, tạo quả và quả chín
Củ được hình thành từ tia củ. Trước tiên, các tế bào đỉnh sinh trưởng
của thân ngầm phân chia mạnh lớn lên tích luỹ chất dinh dưỡng (đặc biệt là
tinh bột). Kết quả củ lớn nhanh, cuối thời kì sinh trưởng vỏ củ sần sùi. Theo

một số tác giả thì sự lớn lên của củ nhờ chất điều hoà sinh trưởng auxin được
tạo ra từ ngọn và vận chuyển xuống. Cùng với sự phát triển của củ thì các
cụm hoa hình thành. Ở một số giống, nụ hoa có thể rụng nhiều. Vì vậy, cây

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

5


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

không có hoa và quả. Một số giống khác nụ hoa phát triển thành hoa lưỡng
tính. Sau khi thụ phấn, thụ tinh quả lớn dần và chuyển sang thời kì quả và hạt
chín.
1.2 Ảnh hưởng của sự thiếu nước đến sinh trưởng và phát triển của thực
vật nói chung và khoai tây nói riêng
Nước là nhân tố quan trọng bậc nhất đối với tất cả các sinh vật sống
trên Trái Đất. Trong cơ thể thực vật nước chiếm từ 60-90% khối lượng tươi.
Vai trò của nước thể hiện ở các mặt sau:
Nước là một dung môi: Nước có khả năng hoà tan các hợp chất hữu
cơ, vô cơ trong tế bào và hầu hết các phản ứng sinh hoá trong tế bào đều diễn
ra trong môi trường nước [14].
Nước đảm bảo sự thống nhất trong cơ thể thực vật: Các chất hoà tan
trong nước được dẫn truyền từ nơi này đến nơi khác. Thực vật có thể lấy chất
khoáng hoà tan trong nước từ đất qua rễ vận chuyển đến cơ quan đồng hoá và
các chất hữu cơ mới được tổng hợp được đưa đến các cơ quan bộ phận khác
nhau của cơ thể cung cấp năng lượng, xây dựng cấu trúc hoặc dự trữ [14].
Nước là một chất phản ứng: Nước trực tiếp tham gia vào quá trình trao

đổi chất, nó tham gia tích cực vào các phản ứng sinh học quan trọng với vai
trò là một nguyên liệu phản ứng. Chẳng hạn trong quang hợp, quá trình quan
trọng bậc nhất đối với thực vật, nước cung cấp proton H+ để khử NADP+
thành NADPH qua phản ứng quang phân li nước. Nước cũng hoạt động như
một chất có nhóm hiđroxil trong một số phản ứng hiđroxil hoá. Trong hô hấp
nước đóng vai trò như một chất phản ứng [14].
Nước có vai trò hiđrat hoá: Nước được hấp thụ trên bề mặt hạt keo
(prôtein, axit nucleic) và trên bề mặt màng tế bào (màng sinh chất, màng bao
quan, màng không bào) tạo thành lớp nước mỏng có vai trò như một tầng bảo

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

6


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

vệ, chống lại tác động bất lợi của môi trường, duy trì nguyên vẹn cấu trúc tế
bào [14].
Ngoài những vai trò trên nước còn góp phần đảm bảo sự liên hệ giữa cơ
thể và môi trường. Nhờ có nuớc cây hút được các chất khoáng trong đất, lá
hút được khí cabonic cũng cần có nước. Nước cũng là nhân tố điều hoà và ổn
định nhiệt độ của lá cây [14].
Hạn hán: là một phức hệ các điều kiện khí tượng gây ra sự thiếu nước
đối với cây trồng, gồm 2 loại hạn là hạn trong đất và hạn trong không khí.
Hạn trong đất là sự thiếu nước trong đất hoặc có thể là do nhiệt độ thấp hay
nồng độ dịch đất cao làm cây không hút được nước. Hạn trong không khí do
độ ẩm quá thấp gây lên hoặc cũng có thể do nhiệt độ quá cao, gió mạnh.

Nhiều khi 2 hình thức hạn hán trên lại đồng thời xảy ra gây nhiều tai hoạ cho
cây trồng.
Theo viện sỹ Macximop, hạn hán dẫu chỉ có tính nhất thời cũng không
phải đi qua mà không để lại dấu vết gì gây hại cho cây. Hạn hán có thể để lại
hậu quả chính làm cho cây bị đốt nóng hoặc hụt nước. Khi bị hạn sâu lá cây
thường bị cháy xém và chết khô từng đốm lá trước khi bị héo từng phần hoặc
toàn bộ cây. Ở mức độ nhẹ, hạn hán có thể làm giảm hoặc ngừng hẳn sinh
trưởng của cây.
Hạn nước trước tiên làm cho cây thay đổi về hình thái: Các mô mất
sức căng, cây bị héo. Trong tế bào: giảm lượng nước tự do, tăng nồng độ dịch
bào, thay đổi tính thấm của màng tế bào, khả năng hút chất khoáng của tế bào
rễ bị giảm sút, hoạt động của enzim thuỷ phân tăng mạnh, sự tổng hợp ADN
bị ngừng trệ và tăng sự phân giải axit nucleic. Nhiều khi các phản ứng phân
giải, xảy ra trong điều kiện thiếu ôxi do lỗ khí đóng dẫn đến hình thành nhiều
sản phẩm độc như: axitlactic, etanol, axetalđehyt, amoniac…[6].

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

7


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

Hoạt động đồng hoá bị ảnh hưởng rõ nét khi cây bị thiếu nước: Lúc
này, sự hút các chất khoáng ở rễ trở nên khó khăn. Ở rễ tăng cường sự tổng
hợp axit absisic. Đây là nguyên nhân dẫn đến sự đóng lỗ khí, do đó làm giảm
lượng CO2 xâm nhập vào lá, khiến hoạt động quang hợp giảm sút. Hơn nữa,
hạn còn làm giảm phản ứng cố định CO2, làm giảm sự vận chuyển các sản

phẩm quang hợp từ lá đến các bộ phận khác của cây, giảm việc gắn cacbon
vào các hợp chất protein [6].
Đối với quá trình hô hấp, tác hại của hạn hán cũng trầm trọng: Khi
thiếu nước cường độ hô hấp tăng lên một cách bất lợi, hiệu quả năng lượng bị
giảm sút (nhiệt thoát ra nhiều, ATP được tạo ra ít) [6].
Như vậy, chỉ cần giảm chút ít hàm lượng nước trong tế bào đã có thể
gây ra sự kìm hãm đáng kể những chức năng quan trọng như quang hợp, hô
hấp… do đó ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển của cây trồng.
Đối với khoai tây nhu cầu nước thay đổi tuỳ theo điều kiện khí hậu, kĩ
thuật trồng trọt, thời gian sinh trưởng. Trong suốt thời gian sinh trưởng, cây
khoai tây cần rất nhiều nước. Theo tính toán cho thấy: 1 ha khoai tây cần
khoảng 2800-2900 m3 nước để đạt năng suất củ từ 19-33 tấn/ha, để tạo ra 100
kg củ cần từ 12-15 m3 nước [9] [10]. Thời kì trồng đến xuất hiện tia củ cần
đảm bảo độ ẩm tối thiểu 60-80% sức chứa ẩm của đồng ruộng. Thời kì hình
thành và phát triển của củ cần thường xuyên giữ ẩm độ đất 80%. Thiếu hay
thừa nước đều ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của cây. Nếu thiếu
nước ở thời kì phát triển thì năng suất giảm rõ rệt [2].
Như vậy, nước có vai trò vô cùng quan trọng đối với đời sống của cây
trồng nói chung, khoai tây nói riêng. Do đó, trong trồng trọt cần chú ý cung
cấp đầy đủ nước cho cây, đặc biệt là thời kì khủng hoảng về nước, tạo điều
kiện cho cây sinh trưởng phát triển tốt, nâng cao năng suất chất lượng cây
trồng. Trong điều kiện ngày nay, đất đai càng trở nên bạc màu, hoang hoá,

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

8


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

hạn hán xảy ra thường xuyên. Do đó, để mở rộng diện tích khoai tây con
người đang tập trung chú ý tìm ra những giống có khả năng chịu hạn tốt, đó là
những cây trong quá trình sống thích nghi dần với điều kiện khô hạn do
những đặc tính tốt được hình thành dưới tác động của điều kiện môi trường và
được trải qua chọn lọc.
1.3. Huỳnh quang diệp lục và tình hình nghiên cứu huỳnh quang diệp lục
ở thực vật nói chung và khoai tây nói riêng
1.3.1 Huỳnh quang diệp lục ở thực vật
Huỳnh quang diệp lục (HQDL) là bức xạ được diệp lục phát ra có bước
sóng dài hơn bước sóng hấp thụ và đồng thời với thời gian chiếu sáng.
Khi hấp thụ photon ánh sáng, phân tử diệp lục trở thành trạng thái kích
thích do kết quả của quá trình nhảy điện tử từ

và từ n

*

(quỹ đạo

n do các điện tử n ở hợp chất hữu cơ vòng dị nguyên tử hình thành) [14].
Thông thường khi điện tử của phân tử bị kích thích có thể xảy ra 2 trường
hợp:
Trường hợp 1: là trạng thái kích thích của điện tử được gọi là Singlet
(trạng thái không bền) nếu như khi chuyển điện tử lên mức năng lượng cao
hơn không kèm theo sự đổi dấu của các Spin điện tử
Trường hợp 2: là trạng thái kích thích của điện tử được gọi là Triplet
(trạng thái bền ổn định hoặc trạng thái bền thứ cấp) nếu như sự chuyển điện tử
lên mức năng lượng cao hơn có kèm theo sự đổi dấu của Spin điện tử. Điện tử

ở trạng thái kích thích sẽ nhanh chóng chuyển về trạng thái khác bằng cách
giải phóng phần năng lượng hấp thụ theo những con đường sau:
Một là: nó có thể chuyển tới một phân tử nhận năng lượng khác và cuối
cùng khởi động các phản ứng quang hóa gây ra sự truyền điện tử quang hợp.
Hai là: năng lượng được giải phóng ra dưới dạng nhiệt độ.

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

9


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

Ba là: năng lượng được giải phóng ra dưới dạng sóng điện từ. Có nghĩa
là nó có thể phát lại dưới dạng một photon có năng lượng nhỏ hơn (tức là có
bước sóng dài hơn). Hiện tượng này gọi là huỳnh quang. Nguyên nhân của
hiện tượng huỳnh quang là do năng lượng phát ra dưới dạng sóng điện từ khi
chuyển điện tử từ trạng thái Singlet về trạng thái cơ sở.
Các quá trình truyền năng lượng nêu trên cạnh tranh nhau chủ yếu là sự
cạnh tranh giữa phản ứng quang hóa và huỳnh quang diệp lục, ta có thể mô tả
quá trình trên bằng sơ đồ:
k +k +k

f
d
ph
P* 
P

Trong đó:
+/ P* và P là trạng thái kích thích và trạng thái cơ bản của phân
tử diệp lục
+/ kf , kd , kph là các hệ số tốc độ làm mất đi trạng thái kích
thích bằng bức xạ (huỳnh quang), không bức xạ (mất đi dưới
dạng nhiệt), và quang hóa (sự phân chia điện tử của các điện
tích trong tâm phản ứng).
Tần suất lượng tử của phản ứng quang hóa và huỳnh quang sẽ tương
ứng bằng:

Qz =

k ph
k f +k d +k ph

,

Q F0 =

kf
k f +k d +k ph

Trong điều kiện tối ưu, khi các tâm phản ứng hoạt động (các tâm phản
ứng “mở”) hệ số kph lớn hơn đáng kể so với các hệ số còn lại do đó năng
lượng kích thích được sử dụng trong các phản ứng quang hóa với hiện suất
lượng tử QZ gần bằng đơn vị (bằng 1) có một phần rất nhỏ năng lượng kích
thích bị mất đi dưới dạng huỳnh quang trong quá trình vận chuyển năng lượng
kích thích về tâm phản ứng. Như vậy, khi tâm phản ứng “mở”, xảy ra qua

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

10


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

trình oxi hóa hoàn toàn các chất nhận điện tử đầu tiên Quinon (QA), còn khi
các tâm phản ứng “đóng” xảy ra khử chất nhận điện tử đầu tiên Quinon (QA),
và khi đó huỳnh quang đạt giá trị cực đại. Khi tâm phản ứng “đóng” thì hằng
số tốc độ mất trạng thái kích thích bằng quang hóa và bằng 0, còn huỳnh
quang tăng lên đạt giá trị cực đại (Fm).

Q Fm =

Q z =0 ,

kf
k f +k d +k ph

Hiệu giữa cường độ huỳnh quang khi tâm phản ứng “đóng” và “mở”
(Fv= Fm – Fo) được gọi là huỳnh quang biến đổi của diệp lục. Nó tương ứng
với phần năng lượng ánh sáng được các tâm phản ứng “mở” sử dụng trong
phản ứng quang hóa. Một cách dẽ dàng có thể chỉ ra tương ứng giữa huỳnh
quang biến đổi và huỳnh quang cực đại bằng hiệu suất lượng tử (hiệu suất
huỳnh quang biến đổi) của phản ứng quang hóa đầu tiên phân chia các điện
tích ở các tâm phản ứng quang hợp:

Qz =

Q Fm -Q F0
Q Fm

=

k ph
k f +k d +k ph

Như vậy, đo cường độ huỳnh quang ổn định (Fo) và cường độ huỳnh
quang cực đại (Fm) trong một thời gian tương đối, cho phép nhận giá trị tuyệt
đối về hiệu quả sử dụng năng lượng ánh sáng trong các phản ứng quang hóa:

Qz =

Fv Fm -F0
=
Fm
Fm

Tỷ lệ Fv Fm là phản ánh dòng điện tử trong phản ứng quang hợp đi qua
chất nhận điện tử thứ hai là QB. Tỷ lệ này giảm đi khá nhiều khi điều kiện
sinh trưởng gặp bất lợi (hạn hán, ánh sáng dư thừa, thiếu chất dinh dưỡng,…).
Hiệu suất huỳnh quang biến đổi đặc trưng cho hiệu quả khử Quinon A trong

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

11

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

hệ PSII. Ở điều kiện bất lợi có thể gây ra sự mất hoạt tính của quang hệ II
(PSII) trong vòng vài giờ. Sự mất hoạt tính PSII được thể hiện bằng việc giảm
huỳnh quang biến đổi [4].
1.3.2 Tình hình nghiên cứu huỳnh quang diệp lục ở thực vật nói chung
và khoai tây nói riêng
Huỳnh quang diệp lục là một thông số phản trạng thái sinh lý của bộ
máy quang hợp trong điều kiện bất lợi của môi trường. Phương pháp phân
tích huỳnh quang diệp lục cho phép xác định nhanh tính chống chịu của thực
vật dưới tác động của điều kiện bất lợi ở trạng thái invivo mà không gây tổn
thương cho cây trồng trong quá trình nghiên cứu [7]. Nhờ ưu điểm vượt trội
này mà phương pháp đo huỳnh quang diệp lục để đánh giá trạng thái sinh lý
của thực vật trong những năm gần đây được nhiều nhà khoa học quan tâm.
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì các kỹ thuật hiện đại đo
huỳnh quang đã được ra đời. Với sự phát triển này, đã đưa phương pháp phân
tích huỳnh quang trở thành một công cụ hết sức quan trọng trong nghiên cứu
sinh lý thực vật. Nhờ việc áp dụng các kỹ thuật hiện đại đó người ta thu nhận
các kết quả quan trọng cho phép giải thích nguồn gốc và hiểu được một cách
sâu sắc về cơ chế của hiện tượng huỳnh quang. Tuy nhiên giải thích về lý
thuyết hiện tượng huỳnh quang mới chỉ thu nhận được trên các đối tượng
nghiên cứu như: protoplast, lục lạp được tách rời, màng thylacoid …
Trong những năm gần đây, các kỹ thuật hiện đại đo huỳnh quang đã
đưa phương pháp này trở thành một công cụ quan trọng để đánh giá tính
chống chịu của một số giống cây trồng như: cà chua, nhãn, lúa, lạc, đậu tương
…[8][11][12][13] trong điều kiện môi trường bất lợi.

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

12


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

CHƯƠNG 2:
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng nghiên cứu
Đề tài này chúng tôi đã sử dụng 5 giống khoai tây gồm: Diamant,
Espirit, Atlantic, Solara, KT3 do trung tâm nghiên cứu cây có củ Viện khoa
học Nông nghiệp Việt Nam cung cấp.
2.1.1. Giống Diamant (nhập nội từ Hà Lan)
- Thời gian sinh trưởng 85-90 ngày
- Hình dạng củ: củ to hình ôvan, vỏ màu vàng có đốm màu vàng nâu,
ruột màu vàng, mắt nông vừa, củ to.
- Năng suất: cao và ổn định.
- Thân cao, thẳng đứng, phát triển nhanh, lá rộng trung bình
- Mầm: trung bình, hình trụ dài, mầu tím – nâu, to khỏe, có 2-3 mầm củ
- Chống chịu bệnh: chống bệnh lụi lá vừa phải, chống chịu khá bệnh lụi
củ, vừa phải với virut Yn nhưng khá mẫn cảm với bệnh ghẻ củ thông thường
2.1.2. Giống Solara (nhập nội từ Hà Lan)
- Thời gian sinh trưởng từ 80-90 ngày
- Hình dạng củ: củ lớn, hình tròn hoặc hình ôvan, vỏ mịn màu vàng
nhạt, ruột màu vàng, mắt nông, củ to đều, chất lượng khá
- Năng suất: trung bình – cao
- Thân cây cao trung bình, hơi nghiêng, tán lá hơi mở

- Mầm: lớn, màu tím nhạt, có từ 2-3 mầm/củ
- Chống chịu bệnh: nhạy cảm với bệnh lụi lá, chống chọi tốt với bệnh
lụi củ, bệnh xoăn lá, chống chịu khá tốt với virut Yn.

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

13


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

2.1.3. Giống Atlantic (nhập nội từ Mỹ)
- Thời gian sinh trưởng từ 90-100 ngày
- Hình dạng củ: có hình ôvan hoặc hình tròn, vỏ có màu sáng, ruột
trắng, mắt củ không sâu
- Năng suất: cao, củ to và đồng đều
- Thân đứng, lá rộng
- Mầm: trung bình, có màu tím
- Chống chịu bệnh: kháng rất tốt với bệnh ghẻ, bệnh héo xanh và mốc sương.
2.1.4. Giống Espirit (nhập nội từ Đức)
- Thời gian sinh trưởng từ 85-90 ngày
- Hình dạng củ: củ lớn, hình tròn hoặc ôvan, vỏ hơi đỏ, mắt củ nông
- Năng suất: trung bình – cao
- Thân cao, đứng, nhiều nhánh cấp 2, lá xanh rộng.
- Mầm củ màu đỏ tím
2.1.5. Giống KT3 (Việt Nam và CIP)
- Thời gian sinh trưởng từ 80 – 85 ngày
- Hình dạng củ: tròn, vỏ màu vàng nhạt, ruột màu vàng nhạt, mắt sâu

màu hồng, củ to đều, chất lượng trung bình
- Năng suất cao và ổn định
- Thân đứng, phát triển nhanh
- Mầm to, khỏe, màu tím hồng
- Chống chiu bệnh: chống chịu bệnh sương mốc và virut Yn ở mức
trung bình và rất mẫn cảm với bệnh héo xanh
2.2 Phương pháp nghiên cứu
2.2.1 Bố trí thí nghiệm
Chúng tôi tiến hành thí nghiệm tại nhà lưới trường Đại học sư phạm Hà
Nội 2 vào vụ Đông năm 2009. Bố trí thí nghiệm theo nguyên tắc ngẫu nhiên,
đảm bảo độ đồng đều giữa các giống.

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

14


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

- Các thí nghiệm trong chậu: các giống khoai tây được trồng trong các
chậu nhựa (có đường kính 40cm, cao 45cm) mỗi giống trồng 10 chậu, lượng
đất, phân bón đảm bảo sự đồng đều giữa các chậu. Từ 10 chậu, mỗi giống
chia làm 2 lô: lô thí nghiệm và lô đối chứng. Lô thí nghiệm gồm 6 chậu: 3
chậu làm thí nghiệm giai đoạn 30 ngày, 3 chậu dùng làm thí nghiệm giai đoạn
45 ngày. Lô đối chứng gồm 4 chậu dùng làm đối chứng trong cả 2 giai đoạn.
Chúng tôi tiến hành gây hạn trong 2 giai đoạn (30 ngày và 45 ngày)
- Phương pháp gây hạn: Gây hạn vào giai đoạn 30 ngày (giai đoạn cây
khoai tây bắt đầu hình thành tia củ) và 45 ngày (giai đoạn phát triển củ) sau

khi trồng [1], lô thí nghiệm ngừng tưới nước, dùng nilon trắng ngăn nước
mưa cho đến khi lá cuối cùng trên cây có hiện tượng héo (gọi là pha gây hạn
sâu) thì tưới nước trở lại như bình thường (gọi là pha phục hồi). Trong thí
nghiệm của chúng tôi, thời gian gây hạn là 8 ngày.
2.2.2 Phương pháp xác định chỉ tiêu huỳnh quang diệp lục
- Huỳnh quang diệp lục được đo trên máy chlorophyll fluorometer
OS_30 do hãng ADC_Anh cung cấp. Thời gian ủ tối là 10 phút để các tâm
phản ứng ở trạng thái “mở” hoàn toàn hay toàn bộ chất nhận điện tử đầu tiên
trong mạch vận chuyển điện tử quang hợp Quinon A (QA) ở trạng thái oxi
hóa.
- Máy đo xác định các chỉ tiêu:
+ F0: Cường độ huỳnh quang ổn định F0 phản ánh sự mất đi năng lượng
kích thích bằng bức xạ trong khoảng thời gian vận chuyển chúng về tâm phản
ứng PSII ở trạng thái “mở”.
+ Fm: Cường độ huỳnh quang cực đại, Fm đo được khi các tâm phản
ứng PSII ở trạng thái “đóng”, khi đó QA bị khử
+ Fvm: Hiệu suất huỳnh quang biến đổi, Fvm phản ánh hiệu quả sử dụng
năng lượng ánh sáng trong phản ứng quang hóa được xác định như sau:

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

15


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

Fvm =

Fv Fm -F0
=
Fm
Fm

Lá chọn để đo là lá thứ ba tính từ ngọn xuống, là lá được đánh giá có
hoạt động sinh lý, sinh hóa mạnh nhất. Chúng tôi tiến hành xác định các chỉ
số huỳnh quang 10 lần, mỗi lần cách nhau 2 ngày, từ lần đo thứ 1 đến 5 là pha
gây hạn sâu, từ lần 6 đến 10 là pha phục hồi
2.2.2 Phương pháp xác định chỉ tiêu năng suất
+ Chỉ tiêu về số củ/khóm: Thu hoạch 30 khóm liên tục để riêng theo
từng giống và cân riêng trọng lượng
+ Chỉ tiêu về khối lượng củ/khóm (g/khóm)
2.3. Phương pháp xử lý số liệu
Số liệu được xử lý, đánh giá theo phương pháp thống kê toán học nhờ
phần mềm Microsoft office Excel 2003 với các thông số:
 / Giá trị trung bình số học:
n

X = X1
i= 1

n: là số lần nhắc lại
 / Độ lệch tiêu chuẩn:
n

  X -X 
1

δ=

2

2

i=1

n-1

; n < 30

 / Hệ số biến động:

CV%=±

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

σ
×100%
X

16


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

 / Sai số trung bình số học:

m=±

σ
n

 / Tiêu chuẩn độ tin của hiệu:

td =

X1 -X 2
d
=
md
m12 +m 22

Tiêu chuẩn độ tin của hiệu (td) đọc so với bản tiêu chuẩn Student với số
bậc tự do n1 + n2 – 2 (trong đó n1: là số lần nhắc lại ở công thức thí nghiệm,
n2: là số lần nhắc lại ở công thức đối chứng)
+/ Nếu

td  t

α
(n1 +n 2 -2; )
2

 Sai số có ý nghĩa thống kê với độ tin

cậy 95% hay tương đương với mức ý nghĩa   0, 05
+/ Nếu

t d
α
(n1 +n 2 -2; )
2

 Sai số không có ý nghĩa thống kê

Với  là mức ý nghĩa cho trước

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

17


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Huỳnh quang ổn định (F0) trong pha gây hạn sâu và pha phục hồi
của giống khoai tây
Cường độ huỳnh quang ổn định F0 phản ánh sự mất đi năng lượng kích
thích bằng bức xạ trong khoảng thời gian vận chuyển chúng về tâm phản ứng
PSII ở trạng thái “mở”. Kết quả đo huỳnh quang ổn định (F0) được trình bày ở
bảng 3.1 và hình 3.1
Phân tích sự thay đổi huỳnh quang ổn định (F0) được trình bày ở bảng 3.1 và
hinh 3.1cho thấy:
Khi gây hạn ở giai đoạn 30 ngày và 45 ngày huỳnh quang ổn định F0

tăng dần so với ban đầu từ khi gây hạn và đạt giá trị cao ở pha gây hạn sâu
(lần đo thứ 4 và thứ 5) và ở đầu pha phục hồi (lần đo thứ 6 và thứ 7). Sau đó
huỳnh quang ổn định F0 của lô thí nghiệm lại giảm dần tương đương với lô
đối chứng (trừ lần lấy mẫu thứ 9 ở giống Diamant trong giai đoạn 30 ngày)
Cụ thể giá trị F0 khi gây hạn ở thời điểm 30 ngày:
- Giống Diamant huỳnh quang ổn định ở lô gây hạn tăng từ 104,5110,5% so với lô đối chứng. Cao nhất là lần lấy mẫu thứ 4 khi cây ở trạng thái
gây hạn sâu.
- Giống Solara huỳnh quang ổn định ở lô gây hạn tăng từ 105,4 –
108,2% so với lô đối chứng. Cao nhất là ở lần lấy mẫu thứ 5 khi cây ở trạng
thái gây hạn sâu.
- Giống Esprit huỳnh quang ổn định ở lô gây hạn tăng từ 105,3 –
109,8% so với lô đối chứng. Cao nhất là ở lần lấy mẫu thứ 4 khi cây ở trạng
thái gây hạn sâu.

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

18


Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật

- Giống Atlantic huỳnh quang ổn định ở lô gây hạn tăng từ 106,7–
110,5% so với lô đối chứng. Cao nhất là lần lấy mẫu thứ 6 khi bắt đầu pha
phục hồi.
- Giống KT3 huỳnh quang ổn định ở lô gây hạn tăng từ 106,5 – 107,9%
so với lô đối chứng. Cao nhất là lần lấy mẫu thứ 6 khi bắt đầu pha phục hồi.

Hình 3.1.a: % đối chứng về huỳnh quang ổn định (F0) một số giống khoai

tây trồng trong chậu ở thời điểm gây hạn 30 ngày

Hình 3.1.b: % đối chứng về huỳnh quang ổn định (F0) một số giống khoai
tây trồng trong chậu ở thời điểm gây hạn 45 ngày

Nguyễn Thị Thu Trang – K33B-Sinh

19