khảo sát khả năng chịu mặn của cây tràm chua melaleuca leucadendra l

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
_________________________

Nguyễn Kiều Thu

KHẢO SÁT KHẢ NĂNG CHỊU MẶN CỦA CÂY
TRÀM CHUA
Melaleuca leucadendra L.

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

Thành phố Hồ Chí Minh - 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
_________________________

Nguyễn Kiều Thu

KHẢO SÁT KHẢ NĂNG CHỊU MẶN CỦA
CÂY TRÀM CHUA
Melaleuca leucadendra L.
Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
Mã số: 60 42 01 14

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS. TS. Bùi Trang Việt

TS. Lê Thị Trung

Thành phố Hồ Chí Minh – 2014


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được các tác giả
công bố trong bất kì công trình nào.
Các trích dẫn về bảng biểu, kết quả nghiên cứu của những tác giả khác; tài
liệu tham khảo trong luận văn đều có nguồn gốc rõ ràng và theo đúng quy định.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 09 năm 2014
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Kiều Thu


LỜI CẢM ƠN
Xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:
- PGS. TS. Bùi Trang Việt, người đã truyền đạt cho tôi nhiều kiến thức
quý báu, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn. Thầy đã
gợi ý đề tài, hướng dẫn nghiên cứu và cho tôi những lời khuyên bổ ích
trong thời gian tôi thực hiện đề tài.
- TS. Lê Thị Trung, người đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi trong quá
trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn này. Cô đã truyền đạt cho tôi
nhiều kinh nghiệm quý báu trong học tập, nghiên cứu khoa học cũng
như trong cuộc sống.
Và tôi cũng xin chân thành cảm ơn sự giảng dạy, đóng góp ý kiến,
động viên và giúp đỡ của:
- Các thầy cô giảng dạy Cao học ngành Sinh học thực nghiệm trường Đại

học Sư Phạm Thành phố Hồ Chí Minh.
- Các thầy cô quản lý Phòng thí nghiệm Sinh lý thực vật và Phòng thí
nghiệm Hình thái - Giải phẫu - Phân loại thực vật của trường Đại học
Sư Phạm Thành phố Hồ Chí Minh.
- Các thầy cô quản lý phòng thí nghiệm sinh lý thực vật của trường Đại
học Khoa học tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh.
- Khoa Sinh học, trường Đại học Sư Phạm Thành phố Hồ Chí Minh.
- Phòng Sau đại học, trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh.
- Chị Hồ Thị Mỹ Linh – Cán bộ Phòng thí nghiệm Sinh lý thực vật,
trường Đại học Sư Phạm Thành phố Hồ Chí Minh.
- Anh Trần Minh Trang – Giám đốc vườn ươm Thùy Linh, huyện Hóc
Môn.
- Anh Đặng Tiến Dũng – Cán bộ Sở Nông nghiệp và phát triển nông thôn
Thành phố Hồ Chí Minh.


Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè, đồng
nghiệp, những người đã động viên và giúp đỡ tôi hết mình trong thời gian
tôi thực hiện đề tài này.


MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 1

1. Lí do chọn đề tài ...................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................ 1
3. Đối tượng nghiên cứu .............................................................................. 2
4. Nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................................... 2
5. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................. 2
6. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn..................................................... 2
6.1. Ý nghĩa khoa học.................................................................................. 2
6.2. Ý nghĩa thực tiễn .................................................................................. 2
Chương 1. TỔNG QUAN ................................................................................ 3
1.1. Sơ nét về cây tràm chua........................................................................ 3
1.1.1. Phân loại ......................................................................................... 3
1.1.2. Mô tả .............................................................................................. 4
1.1.3. Phân bố ........................................................................................... 4
1.1.4. Thành phần hóa học........................................................................ 5
1.1.5. Đặc điểm thích nghi........................................................................ 5
1.1.6. Công dụng ...................................................................................... 5
1.1.7. Xuất xứ ........................................................................................... 5
1.2. Stress ở thực vật ................................................................................... 6


1.2.1. Thuật ngữ ....................................................................................... 6
1.2.2. Tính chất của các tác nhân gây stress ............................................. 6
1.2.3. Cách đáp ứng của thực vật đối với stress........................................ 7
1.2.4. Acid abscisic và khả năng chống chịu với stress ............................ 8
1.3. Các vấn đề liên quan đến nồng độ muối cao ...................................... 14
1.3.1. Sự tích tụ muối làm hư hại cấu trúc đất và chức năng thực vật .... 15
1.3.2. Sự nhiễm mặn cản tăng trưởng và quang hợp .............................. 18
1.3.3. Nồng độ muối cao tác động lên sự thẩm thấu ............................... 18
1.3.4. Kiểm soát sinh tổng hợp glycerol khi cây chống chịu với stress
nồng độ muối cao ................................................................................... 18

1.3.5. Thực vật có nhiều cách tránh tổn hại do muối .............................. 19
1.3.6. Các phản ứng và biểu hiện của thực vật khi bị stress mặn ........... 20
1.3.7. Stress mặn cảm ứng sự tổng hợp các protein mới ........................ 22
1.4. Các nghiên cứu trong và ngoài nước về cây tràm chua ...................... 22
1.4.1. Nghiên cứu phản ứng của cây con với các kim loại ..................... 22
1.4.2. Nghiên cứu kỹ thuật trồng, lai giống tràm Melaleuca leucadendra
L.

..................................................................................................... 24

1.4.3. Nghiên cứu công dụng của tràm Melaleuca leucadendra L. ........ 25
1.5. Các nghiên cứu nước ngoài về khả năng chống chịu với stress của
thực vật....................................................................................................... 26
Chương 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................... 32
2.1. Vật liệu ............................................................................................... 32
2.2. Thời gian, địa điểm............................................................................. 33
2.2.1. Thời gian nghiên cứu .................................................................... 33
2.2.2. Địa điểm nghiên cứu..................................................................... 33
2.3. Phương pháp nghiên cứu .................................................................... 33
2.3.1. Quan sát thực địa .......................................................................... 33


2.3.2. Quan sát hình thái giải phẫu ......................................................... 35
2.3.3. Khảo sát khả năng chịu mặn ......................................................... 35
2.3.4. Xác định trọng lượng tươi, trọng lượng khô ................................. 37
2.3.5. Đo cường độ hô hấp, quang hợp ................................................... 38
2.3.6. Đo hàm lượng diệp lục tố tổng số................................................. 38
2.3.7. Đo hoạt tính các chất điều hòa tăng trưởng thực vật .................... 38
2.3.8. Ứng dụng ...................................................................................... 42
2.3.9. Xử lý thống kê .............................................................................. 45

Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..................................................... 46
KẾT QUẢ ...................................................................................................... 46
3.1. Hình thái ............................................................................................. 46
3.2. Cấu trúc giải phẫu .............................................................................. 51
3.3. Độ mặn của nước................................................................................ 57
3.4. Khả năng chịu mặn của rễ .................................................................. 59
3.5. Trọng lượng tươi, trọng lượng khô của lá sau khi nuôi cấy ............... 59
3.6. Cường độ hô hấp, quang hợp của lá sau khi nuôi cấy ........................ 60
3.7. Hàm lượng diệp lục tố tổng số của lá sau khi nuôi cấy ...................... 61
3.8. Khả năng chịu mặn của lá .................................................................. 61
3.9. Hoạt tính các chất điều hòa tăng trưởng của lá và rễ sau khi nuôi cấy62
3.10.Ứng dụng............................................................................................ 63
3.9.1. Trong vườn ................................................................................... 63
3.9.2. Trong tự nhiên .............................................................................. 68
THẢO LUẬN ................................................................................................ 69
Về khả năng chịu mặn của cây tràm chua .................................................. 69
Về hoạt tính các chất điều hòa tăng trưởng thực vật .................................. 71
Về xử lý các chất điều hòa tăng trưởng thực vật trên cây tràm chua.......... 73
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........................................................................ 75


KẾT LUẬN.................................................................................................... 75
KIẾN NGHỊ ................................................................................................... 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................. 76


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Kí hiệu

Chú giải

ABA

Abscisic acid

ADH

Alcohol dehydrogenase

ALDH

Aldehyde dehydrogenase

GLYDH

Glycerol dehydrogenase

G3P

Glycerol 3-phosphate

G3PP

G3P phosphatase

IAA

3- indolacetic acid

DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2. 1. Bố trí nghiệm thức khảo sát ảnh hưởng của các chất điều hòa tăng
trưởng thực vật trên cây con có xử lý NaCl 2,5%............................ 43
Bảng 3. 1. Độ mặn của nước ở mười khu vực trên địa bàn Huyện Nhà Bè ...... 58
Bảng 3. 2. Chiều dài và số rễ con của rễ tràm chua sau 2 tuần nuôi cấy ........... 59
Bảng 3. 3. Trọng lượng tươi, trọng lượng khô của lá tràm chua trưởng thành sau
7 ngày nuôi cấy................................................................................. 60
Bảng 3. 4. Cường độ hô hấp, quang hợp của lá tràm chua trưởng thành sau bảy
ngày nuôi cấy.................................................................................... 60
Bảng 3. 5. Hàm lượng diệp lục tố tổng số của của lá tràm chua trưởng thành sau
bảy ngày nuôi cấy ............................................................................. 61
Bảng 3. 6. Hoạt tính các chất điều hòa tăng trưởng thực vật của lá tràm chua sau
1 tuần nuôi cấy trên môi trường MS ................................................ 62
Bảng 3. 7. Hoạt tính các chất điều hòa tăng trưởng thực vật của rễ tràm chua sau
2 tuần nuôi cấy trên môi trường MS ở các nồng độ NaCl khác nhau
.......................................................................................................... 63
Bảng 3. 8. Tỷ lệ lão suy của lá sau 2 tuần xử lý chất điều hòa tăng trưởng thực
vật trên cây con bốn tháng tuổi ........................................................ 64
Bảng 3. 9. Sự thay đổi diện tích của lá sau 2 tuần xử lý chất điều hòa tăng
trưởng thực vật trên cây con bốn tháng tuổi .................................... 65
Bảng 3. 10. Cường độ hô hấp và quang hợp của lá sau 2 tuần xử lý chất điều hòa
tăng trưởng thực vật trên cây con bốn tháng tuổi ............................ 66
Bảng 3. 11. Hàm lượng diệp lục tố tổng số của lá sau 2 tuần xử lý chất điều hòa
tăng trưởng thực vật trên cây con bốn tháng tuổi ............................ 66
Bảng 3. 12. Trọng lượng tươi và trọng lượng khô của cây con bốn tháng tuổi sau
2 tuần xử lý chất điều hòa tăng trưởng thực vật............................... 68


Bảng 3. 13. Tỷ lệ cây tràm chua con sống sót sau 1 tháng trồng ở 3 khu vực có

độ mặn trung bình 2,5% thuộc Huyện Nhà Bè. ............................... 68


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Cây tràm chua Melaleuca leucadendra L. .......................................... 3
Hình 1.2. Hình thái các cơ quan của cây tràm chua ............................................ 4
Hình 1.3. Quá trình sinh tổng hợp và điều hòa Acid abscisic ............................ 12
Hình 1.4. Điều hòa hoạt động gen của thực vật trong các điều kiện stress........ 14
Hình 1.5. Ảnh hưởng của stress mặn đối với thực vật ....................................... 16
Hình 1.6. Các biến đổi sinh lý của cơ thể thực vật khi bị stress mặn................. 17
Hình 1.7. Sự thích ứng của thực vật đối với stress mặn ..................................... 20
Hình 1.8. Các phản ứng của thực vật khi bị stress mặn ..................................... 21
Hình 1.9. Tỷ lệ nảy mầm của hạt ở các điều kiện stress mặn khác nhau ........... 27
Hình 2.1. Cây tràm chua ba tháng tuổi lấy từ vườn ươm Thùy Linh, huyện Hóc
Môn, TP. HCM .................................................................................. 32
Hình 2.2. Vị trí địa lý của các xã thuộc khu vực Huyện Nhà Bè ....................... 34
Hình 2.3. Vị trí lấy mẫu rễ .................................................................................. 35
Hình 2.4. Vị trí lấy mẫu lá .................................................................................. 37
Hình 2.5. Sơ đồ ly trích các chất điều hòa tăng trưởng thực vật ........................ 39
Hình 3.1. Cây tràm chua con ba tháng tuổi được lấy từ vườn ươm Thùy Linh,
Huyện Hóc Môn, TP. HCM. .............................................................. 46
Hình 3.2. Thân cây tràm chua con ba tháng tuổi được lấy từ vườn ươm Thùy
Linh, Huyện Hóc Môn, TP. HCM. .................................................... 47
Hình 3.3. Cây tràm chua trưởng thành bốn năm tuổi được quan sát ở Huyện Nhà
Bè, TP. HCM ..................................................................................... 48
Hình 3.4. Thân cây tràm chua trưởng thành bốn năm tuổi được quan sát ở
Huyện Nhà Bè, TP. HCM .................................................................. 49

Hình 3.5. Bộ rễ của cây tràm chua con ba tháng tuổi lấy từ vườn ươm Thùy
Linh, Huyện Hóc Môn, TP. HCM. .................................................... 50
Hình 3.6. Các giai đoạn phát triển của lá cây tràm chua con ba tháng tuổi lấy từ
vườn ươm Thùy Linh, Huyện Hóc Môn, TP. HCM. ........................ 50
Hình 3.7. Cấu trúc giải phẫu lá trưởng thành của cây tràm chua được quan sát
qua lát cắt ngang ................................................................................ 52
Hình 3.8. Lát cắt ngang qua bó mạch ở gân chính lá trưởng thành của cây tràm
chua .................................................................................................... 52
Hình 3.9. Lớp biểu bì mặt trên lá trưởng thành của cây tràm chua.................... 53
Hình 3.10. Lớp biểu bì mặt dưới lá trưởng thành của cây tràm chua ................ 53
Hình 3.11. Cấu trúc giải phẫu thân non của cây tràm chua được quan sát qua lát
cắt ngang ............................................................................................ 54
Hình 3.12. Lát cắt ngang qua nhu mô vỏ thân non của cây tràm chua .............. 54
Hình 3.13. Cấu trúc bó mạch thân non của cây tràm chua được quan sát qua lát
cắt ngang ............................................................................................ 55
Hình 3.14. Cấu trúc tế bào bó mạch thân non của cây tràm chua được quan sát
qua lát cắt ngang ................................................................................ 55
Hình 3.15. Cấu trúc rễ non ép dọc của cây tràm chua lấy từ chóp rễ đến vị trí
5mm.................................................................................................... 56
Hình 3.16. Cấu trúc bó mạch rễ non của cây tràm chua quan sát qua lát cắt
ngang .................................................................................................. 56
Hình 3.17. Độ mặn của nước ở mười khu vực thuộc Huyện Nhà Bè ................ 58


1

MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Hiện nay, thiên tai, bão lụt xuất hiện ngày càng nhiều trên thế giới cũng như
ở Việt Nam. Chính vì thế, vấn đề bảo vệ môi trường đang được đặt lên hàng

đầu. Bảo vệ và phát triển rừng, mảng xanh thành phố là một vấn đề cấp thiết
đang được nhiều người quan tâm. Chính vì lẽ đó, Sở Nông nghiệp và phát triển
nông thôn thành phố đang kết hợp với các địa phương ở huyện ngoại thành,
trong đó có Huyện Nhà Bè để thực hiện đề án “Trồng rừng và cây xanh thành
phố Hồ Chí Minh giai đoạn 2011 – 2015”. Trong số các loài cây được chọn để
trồng trong dự án thì tràm chua là loài được đánh giá cao.
Tràm là nhóm cây trồng quan trọng cho vùng đất ngập nước, trong lúc loài
tràm Cajuputi của nước ta sinh trưởng chậm, thì tràm Melaleuca leucadendra có
xuất xứ từ Úc lại có khả năng sinh trưởng rất nhanh, thân cây thẳng đẹp. Đặc
biệt, khi trồng các loài tràm trong điều kiện ngập phèn thì loài có tỷ lệ sống cao
nhất là M. leucadendra L. với 97,0 - 98,8%, và đây cũng là loài sinh trưởng
nhanh nhất, sau 5 năm có thể cho thể tích thân cây 24,0 - 50,5 dm3 (trung bình là
39,8 dm3) (Lê Đình Khả và cộng sự, 2006).
Vì vậy giống tràm Melaleuca leucadendra L. đã được chọn để trồng trong
dự án. Thế nhưng, hiện tại ở Huyện Nhà Bè đang gặp phải tình trạng xâm lấn
của nước biển, làm cho một số khu vực bị nhiễm mặn. Vậy, vấn đề đặt ra là phải
làm tăng khả năng chịu mặn của cây tràm chua, giúp cây chống chịu với điều
kiện bất lợi này.
Từ những lí do trên, đề tài “Khảo sát khả năng chịu mặn của cây tràm
chua Melaleuca leucadendra L.” được thực hiện.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Khảo sát khả năng chịu mặn của cây tràm chua, giúp cây phát triển tốt ở khu
vực ven sông của Huyện Nhà Bè.


2

3. Đối tượng nghiên cứu
Cây tràm chua Melaleuca leucadendra L. ở vườn ươm Thùy Linh, Huyện
Hóc Môn và khu vực Huyện Nhà Bè, Thành phố Hồ Chí Minh.

4. Nhiệm vụ nghiên cứu
Tìm hiểu khả năng chịu mặn của cây tràm chua trên cơ quan tách rời (lá,
rễ) trong phòng thí nghiệm.
Tìm phương pháp giúp cây tràm chua chống chịu với điều kiện nồng độ
muối cao trong vườn ươm và vùng ngập mặn khu vực ven sông ở Huyện Nhà
Bè.
5. Phạm vi nghiên cứu
Phân tích biến đổi hình thái, cấu trúc và sinh lý của cây tràm chua chủ yếu
ở các cơ quan tách rời và cây nguyên vẹn.
Khu vực trồng tràm chua ở Huyện Nhà Bè – Thành phố Hồ Chí Minh.
6. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
6.1. Ý nghĩa khoa học
Tìm hiểu khả năng chịu mặn của cây tràm chua.
6.2. Ý nghĩa thực tiễn
Tìm phương pháp giúp cây tràm chua chống chịu với điều kiện nồng độ
muối cao trong vườn ươm và vùng ngập mặn khu vực ven sông ở Huyện Nhà
Bè.


3

Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Sơ nét về cây tràm chua

Hình 1. 1. Cây tràm chua Melaleuca leucadendra L.
(Wrigley and Fagg, 1993)
1.1.1.

Phân loại

Giới

: Thực vật (Plantae)

Phân giới

: Thực vật có mạch (Tracheobionta)

Liên ngành

: Thực vật có hạt (Spermatophyta)

Ngành

: Thực vật hạt kín (Magnoliophyta)

Phân lớp

: Hoa hồng (Rosidae)

Bộ

: Sim (Myrtales)

Họ

: Sim (Myrtaceae)

Phân họ

: Đào kim nương (Myrtoideae)

Loài

: Melaleuca leucadendra L.
(Wrigley and Fagg, 1993)

Tên gọi khác là: Tràm chua, Tràm Úc, Tràm lá dài, Tràm lơca.


4

1.1.2.

Mô tả

Tràm Melaleuca leucadendra L. là cây thân gỗ, cây trưởng thành có thể
cao 25 – 45m. Cây to, thân thẳng, vỏ mềm trắng, dễ tróc. Lá mọc so le, phiến
dày, gân lá hình cung. Lá non và ngọn non có lông dày màu trắng. Hoa nhỏ,
màu vàng ngà mọc thành bông ở đầu cành. Khi hoa kết quả, cành mang hoa lại
ra lá non ở đỉnh. Quả nang, hình trụ tròn, không cuống mọc thành cụm dọc theo
nhánh cây, chứa nhiều hạt (hình 1.2). Mùa ra hoa: khoảng tháng 3 đến tháng 5
(Wrigley and Fagg, 1993).

Hình 1. 2. Hình thái các cơ quan của cây tràm chua
(Wrigley and Fagg, 1993)
1.1.3.

Phân bố

Tràm chua được trồng nhiều ở vùng ngập phèn đồng bằng sông Cửu Long
và một số tỉnh, thành phố khu vực Đông Nam Bộ. Điều kiện khí hậu phù hợp
với Melaleuca leucadendra L.: lượng mưa trung bình năm 1500 - 2000 mm,
nhiệt độ trung bình năm 270C, tháng nóng nhất là 290C, tháng lạnh nhất là 260C;
đất phèn, độ chua cao, pH từ 3,2 – 3,5. Mức độ ngập úng không cao, từ 0,6 –
0,8m, có thể kéo dài khoảng 2 – 3 tháng (Phùng Cẩm Thạch, 2003).


5

1.1.4.

Thành phần hóa học

Lá tràm Melaleuca leucadendra L. có tinh dầu chứa cineol 5,0 – 6,5%,
a- terpineol và ester cùng nhóm, L- a-pinen, L-limonen, dipenten, sesquiterpen,
azulen, sesquiterpen alcol, aldehyd valerianic và benzaldehyd (Wrigley and
Fagg, 1993).
1.1.5.

Đặc điểm thích nghi

Tràm Melaleuca leucadendra L. là loài cây phát triển nhanh, chịu được đất
phèn và ngập nước tại các vùng nhiệt đới thấp. Những vùng ngập nước hình
thành nên các rễ tràm tự sinh. Chúng có khả năng tái sinh chồi, chịu lửa (Phùng
Cẩm Thạch, 2003).
Tràm Melaleuca leucadendra L. được chứng minh là tốt hơn tràm
M. cajuputi về khả năng tăng trưởng trên đất phèn (Phùng Cẩm Thạch, 2003).
M. leucadendra L. có khả năng chịu được môi trường có tính axit và ngập úng
(Doran và Gunn, 1994).

1.1.6.

Công dụng

Tràm Melaleuca leucadendra L. được sử dụng để cải tạo đất, bảo vệ đất
chống sạc lở, cũng như góp phần cải tạo môi trường (Phùng Cẩm Thạch, 2003).
Tinh dầu của tràm Melaleuca leucadendra L. có nhiều công dụng trong
điều trị bệnh (www.vienduoclieu.org.vn/melaleuca leucadendra).
Gỗ tràm chua có nhiều công dụng trong xây dựng, nhiên liệu và trang trí
nội thất (Đỗ Văn Bản, 2009).
1.1.7.

Xuất xứ

Tại Việt Nam, loài tràm bản địa M. cajuputi ở đồng bằng sông Cửu Long
là loài đã và đang được sử dụng để trồng rừng song hiệu quả kinh tế chưa cao.
Từ năm 1992, được sự giúp đỡ về nguồn hạt giống của Trung tâm giống cây
Lâm ngiệp Úc (thuộc CSIRO), Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam đã đưa


6

vào thử nghiệm trồng 12 loài Tràm Úc tại Long An và một số điểm thuộc đồng
bằng sông Cửu Long (Lê Ðình Khả và cộng sự, 2006).
Vụ Khoa học Công nghệ và Chất lượng sản phẩm thuộc Bộ Nông nghiệp
và Phát triển nông thôn đã chọn được loài Melaleuca leucadendra L. là có sinh
trưởng nhanh nhất, sau 5 năm loài này có thể tích thân cây là 10.4 dm3 – 18.0
dm3/cây. Ngoài ra, lá của loài tràm này còn có chất lượng tinh dầu lớn và giá trị
hơn hẳn tinh dầu của M. cajuputi Việt Nam. Còn đối với loài M. cajuputi Việt
Nam thì có sinh trưởng kém hơn rõ rệt (thể tích thân cây 5.8 – 9.8 dm3/cây), lá

của loài này có hàm lượng tinh dầu cũng thấp hơn (Lê Ðình Khả và cộng sự,
2006).
1.2. Stress ở thực vật
1.2.1.

Thuật ngữ

Stress (sự căng thẳng) được dùng để chỉ một yếu tố ngoại sinh gây ảnh
hưởng cho thực vật. Stress cũng được dùng để chỉ toàn bộ các phản ứng (sinh lý,
biến dưỡng, tập tính) đối với một tác nhân gây stress. Dưới các điều kiện thiên
nhiên và trồng trọt, thực vật không ngừng chịu các stress. Các tác nhân gây
stress có thể là: thiếu nước, lạnh và đóng băng, nhiệt độ cao, nồng độ muối cao
(nhiễm mặn), thiếu oxygen trong vùng rễ, hay sự ô nhiễm không khí. Phản ứng
với sốc nhiệt là phản ứng stress được biết rõ nhất ở động vật và thực vật. Trong
trường hợp này, sốc nhiệt (sự đặt sinh vật vào nhiệt độ cao nhưng chưa tới mức
gây chết) là một tác nhân gây stress (Bùi Trang Việt, 2002).
1.2.2.

Tính chất của các tác nhân gây stress

Các dạng stress thường gặp ở thực vật như: stress nồng độ muối cao (stress
mặn), nhiệt độ lạnh, nhiệt độ cao, thiếu nước...là nguyên nhân làm giảm mạnh
năng suất cây trồng. Trong số các dạng stress thì stress mặn gây hậu quả nghiêm
trọng nhất, làm giảm năng suất ít nhất là 20% tổng số cây trồng trên toàn thế


7

giới. Ngoài ra, việc tăng độ mặn của đất trồng có thể ảnh hưởng nghiêm trọng
đến toàn cầu, làm cho khoảng 50% diện tích đất bị mất khả năng canh tác vào

giữa thế kỷ 21 (Mahajan và Tuteja, 2005).
Stress thường làm giảm mạnh sự tăng trưởng và phát triển thực vật, năng
suất thu hoạch. Do đó, tìm hiểu cơ chế gây hại của các tác nhân gây stress, cũng
như các quá trình sinh lý xảy ra trong sự thích nghi và thích ứng của thực vật có
tầm quan trọng đặc biệt cho nông nghiệp và trồng trọt. Vài yếu tố môi trường
(như nhiệt độ không khí) có thể trở thành các tác nhân gây stress nhanh chóng
chỉ trong vài phút, trong khi những yếu tố khác phải cần nhiều ngày tới nhiều
tuần (nước trong đất), thậm chí nhiều tháng (vài chất dinh dưỡng khoáng). Các
tác nhân gây stress có thể tác động riêng rẽ hay phối hợp nhau. Ví dụ stress thiếu
nước thường liên kết với stress nhiễm mặn ở vùng rễ và stress nhiệt độ cao ở lá.
Một yếu tố môi trường gây stress cho thực vật này có thể không gây stress cho
thực vật khác (Bùi Trang Việt, 2002).
Ngoài ra, khả năng chống chịu với stress tăng lên cùng với sự tăng mức độ
ảnh hưởng của stress. Sự thay đổi khả năng chống chịu với stress muối cao đã
được nghiên cứu liên quan đến sự tích lũy của Na+ và K+ trong lá (Nguyen và
cộng sự, 2009).
1.2.3.

Cách đáp ứng của thực vật đối với stress

Thực vật có khả năng thích ứng và thích nghi với các điều kiện stress. Nếu
sự kháng stress gia tăng do thực vật chịu stress trước đó, ta nói thực vật thích
nghi. Khác với thích nghi, thích ứng là sự kháng được xác định về mặt di truyền,
cần qua nhiều thế hệ chọn lọc. Thực vật thường có khả năng kháng chéo, nói
cách khác, sự kháng một stress có thể cảm ứng sự thích nghi một stress khác.
Cây được xử lý trước bởi các điều kiện thế nước thấp, cường độ ánh sáng cao,
thiếu đạm….có thể trở nên chịu hạn so với cây cùng loài. Tập tính này cho thấy
các cơ chế của sự kháng đối với vài stress có những đặc tính chung; mặc khác,

8

sự thích nghi với stress khô hạn như vậy rất đáng chú ý trong nông nghiệp (Bùi
Trang Việt, 2002).
Thực vật có thể chống chịu với stress ở từng tế bào riêng lẽ hoặc trên toàn
bộ cơ thể. Các tín hiệu stress ngoại bào được tiếp nhận bởi các thụ thể màng,
kênh ion, các thụ thể giống như kinase (RLK) hoặc histidine kinase (HK)…..và
sau đó kích thích các tín hiệu thứ cấp trong tế bào như Ca2+, inositol phosphate
và ABA. Các tín hiệu stress sau đó được chuyển vào nhân để kích thích khởi
động các gen đáp ứng với stress. Các gen này sẽ tổng hợp các sản phẩm giúp
thực vật thích nghi với stress một các trực tiếp hoặc gián tiếp (Mahajan và
Tuteja, 2005). Nhìn chung, sự đáp ứng với stress là nhờ sự phối hợp của nhiều
gen. Các sản phẩm của gen tạo ra do stress cũng tham gia vào việc điều chỉnh sự
tổng hợp ABA, acid salicylic và ethylene. Các phân tử nhỏ như ABA đóng vai
trò quan trọng trong quá trình thực vật chống chịu với stress (Chinnusamy và
cộng sự, 2004).
Nhìn chung, khả năng chống chịu của thực vật đối với các tác nhân gây
stress cần sự tham gia của rất nhiều gen, ngoài ra còn có các thành phần khác
tham gia vào con đường truyền tín hiệu stress. Khả năng chống chịu của thực vật
với stress phụ thuộc vào mức độ tác động của các tác nhân gây stress và khả
năng trao đổi chất của cây (Tuteja, 2007).
Điều đáng lưu ý là các gen chống chịu với khô hạn, nhiệt độ lạnh và độ
mặn đã được xác định. Cặp NST số 22 đã được phát hiện để chống chịu với các
dạng stress trên (Seki và cộng sự, 2002).
1.2.4.

Acid abscisic và khả năng chống chịu với stress

Acid abscisic (ABA) là một phytohormone quan trọng giúp cho sự tăng
trưởng và phát triển của cây trồng, đồng thời đóng vai trò quan trọng trong việc

tích hợp các tín hiệu stress khác nhau và kiểm soát phản ứng của cây với stress.
Thực vật phải điều chỉnh mức ABA liên tục để đáp ứng với sự thay đổi điều


9

kiện sinh lý và môi trường. Các cơ chế để thực vật đáp ứng với stress bao gồm
hai con đường cơ bản là ABA phụ thuộc và ABA độc lập. Các yếu tố phiên mã
khác nhau như DREB2A/2B, AREB1, RD22BP1 và MYC/MYB giúp điều
chỉnh sự biểu hiện gen ABA thông qua sự tương tác với các yếu tố dẫn xuất
tương ứng của chúng như DRE/CRT, ABRE và MYCRS/MYBRS. Hiểu được
những cơ chế quan trọng này giúp cải thiện khả năng chống chịu của cây trồng
với stress (Tuteja, 2007).
Quá trình thích ứng của cây với các stress thường được kiểm soát bởi ABA.
Phytohormone này hoạt động như một tín hiệu nội sinh trong việc điều hòa
lượng nước của cây (Swamy và Smith, 1999). ABA được xem như một tín hiệu
kiểm soát sự nảy mầm và phát triển của cây. Hoạt động của ABA nhằm bảo vệ
các tế bào bằng cách kiểm soát sự đóng mở khí khổng, điều hòa lượng nước
trong tế bào khi cây thiếu nước (Mahajan và Tuteja, 2005). Nhiều nghiên cứu
chứng minh rằng ABA được tổng hợp để đáp ứng với các stress của cây và được
xem là hormone stress ở thực vật (Xiong và cộng sự, 2002). Các gen đáp ứng
với stress có thể được biểu hiện thông qua hai con đường ABA độc lập và ABA
phụ thuộc (Chinnusamy và cộng sự, 2004).
ABA giúp đáp ứng hiệu quả với các tín hiệu stress khác nhau, do đó, ABA
thường được sử dụng để giúp thực vật chống chịu với stress. Các dạng stress
thường gây hậu quả làm khô tế bào và mất cân bằng thẩm thấu ở thực vật, có sự
biểu hiện của các gen ABA khi cây bị lạnh, hạn hán hay nồng độ muối cao. Với
các tín hiệu stress khác nhau sẽ có các yếu tố ABA khác nhau tham gia vào con
đường truyền tín hiệu và các yếu tố này có liên quan mật thiết với nhau
(Shinozaki và Yamaguchi, 2000; Thomashow, 1999). ABA giúp hạt giống vượt

qua các điều kiện stress và đến khi gặp điều kiện thuận lợi, hạt nảy mầm và phát
triển. ABA giúp đóng khí khổng trong điều kiện hạn hán, ngăn cản sự mất nước
trong tế bào và do đó ABA được gọi là hormone stress (Tuteja, 2007).


10

Chức năng chính của ABA là giúp cân bằng nước và khả năng thẩm thấu
của tế bào. Một số Đột biến ABA cụ thể là aba1, aba2 và aba3 đã được thực
hiện trên Arabidopsis (Koornneef và cộng sự, 1998). Đột biến ABA ở thuốc lá,
cà chua và ngô cũng đã được báo cáo (Swamy và Smith, 1999). Trong điều kiện
hạn hán, đột biến thiếu ABA làm cây bị héo và chết. Khi cây bị stress mặn, đột
biến thiếu ABA làm chậm quá trình phát triển của cây. Ngoài ra, ABA cũng rất
cần thiết cho khả năng chịu lạnh, đồng thời liên quan đến gen cảm ứng sự mất
nước (Xiong và cộng sự, 2001).
Các nghiên cứu cho thấy stress muối cao hay hạn hán được truyền qua ít
nhất hai con đường: con đường ABA độc lập và con đường ABA phụ thuộc.
Điều kiện nhiệt độ lạnh gây ảnh hưởng đến sự biểu hiện gen thông qua con
đường ABA độc lập (Shinozaki và Yamaguchi, 2000; Thomashow, 1999). ABA
biểu hiện theo con đường ABA độc lập thường có sự hiện diện của yếu tố cisacting, còn gọi là yếu tố ABRE (yếu tố ABA đáp ứng) (Uno và cộng sự, 2000).
Phân tích di truyền cho thấy không có sự phân định rõ ràng giữa con đường
ABA phụ thuộc và ABA độc lập. Các thành phần có liên quan thường tham gia
vào cả hai con đường tín hiệu trên. Calcium được xem như là một thành phần
quan trọng tham gia vào các dạng stress khác nhau. Một số nghiên cứu đã chứng
minh rằng trong điều kiện hạn hán, muối cao, nhiệt độ lạnh, ABA làm gia tăng
nhanh chóng nồng độ calcium trong tế bào thực vật (Chinnusamy và cộng sự,
2004; Mahajan và Tuteja, 2005).
Gen RD29A tham gia vào cả hai con đường ABA độc lập và ABA phụ
thuộc ở thực vật (Yamaguchi và Shinozaki, 1993). Proline có thể là trung gian
cho các con đường truyền tín hiệu này (Mahajan và Tuteja, 2005). Vai trò của

calcium trong con đường ABA phụ thuộc có sự cảm ứng của gen P5CS trong
stress mặn (Knight và cộng sự, 1997). Theo các nghiên cứu, sự biểu hiện của
gen RD29A, RD22, COR15A, COR47 và P5CS bị hạn chế khi los5 bị đột biến


11

(Xiong và cộng sự, 2001). Các phospholipase D (PLD) cùng với ABA và hoạt
động của calcium như là một điều kiện giúp điều hòa sinh tổng hợp proline ở
Arabidopsis (Thiery và cộng sự, 2004). Đối với stress độ mặn cao, có sự gia
tăng các DNA helicase 45 (PDH45) theo con đường ABA phụ thuộc (Sanan và
cộng sự, 2005), trong khi ở họ đậu, protein calcineurin B – like (CBL) và CBL
tương tác protein kinase (CIPK) theo con đường ABA độc lập (Mahajan và cộng
sự, 2006). Hoạt động của AtBG1 polyme (β-glucosidase, enzyme thủy phân
glucose liên hợp) giúp kích hoạt ABA có thể là một cơ chế điều chỉnh mức độ
ABA nhanh chóng và đáp ứng với sự thay đổi của các yếu tố môi trường (Lee và
cộng sự, 2006).
Mức ABA trong cơ thể thực vật có sự thay đổi rõ rệt trong điều kiện stress,
chủ yếu là do sự cảm ứng của enzyme sinh tổng hợp ABA. Một số thành phần
tham gia vào quá trình sinh tổng hợp ABA đã được tìm thấy bao gồm
Zeathanxin epoxidase (được mã hóa bởi ABA1 trong Arabidopsis), 9-cisepoxycarotenoid dioxygenase (được mã hóa bởi

NCED), ABA aldehyde

oxidase và ABA3 còn được gọi là LOS5 (Xiong và cộng sự, 2001; Xiong và cộng
sự, 2002). ABA được tổng hợp từ β-carotene nhờ một số enzyme (Hình 1.3).
Việc đáp ứng stress nhờ hoạt động các gen sinh tổng hợp các chất như
zeaxanthin oxidase (được mã hóa bởi ZEP), 9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase
(được mã hóa bởi NCED), ABA-aldehyde oxidase (được mã hóa bởi AAO) và
molypden cofactor sulphurase (được mã hóa bởi MCSU) được quy định thông

qua quá trình phosphoryl hóa phụ thuộc calcium (Zhu, 2002; Chinnusamy và
cộng sự, 2004). Ngoài ra, có thể phản hồi kích thích sự biểu hiện của gen sinh
tổng hợp ABA thông qua con đường calcium báo hiệu và kích hoạt các enzyme
catabolic ABA để làm giảm lượng ABA. Sự thay đổi quá trình trao đổi chất làm
thay đổi nồng độ hydrogen peroxide cũng có thể ảnh hưởng đến sự tích lũy và
sự nhạy cảm của ABA (Verslues và cộng sự, 2007).