Ảnh hưởng của axit salicylic tới một số chỉ tiêu sinh lý và hóa sinh của cây đậu xanh (Vigna radiata L.) giai đoạn nảy mầm trong điều kiện nhiễm phèn (Al2(SO4)3)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.38 MB, 71 trang )
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
5, 10 mM và SSA <<<
KHOA SINH – KTNN
----------
NGUYỄN DIỆU LINH
ẢNH HƢỞNG CỦA AXIT SALICYLIC TỚI
MỘT SỐ CHỈ TIÊU SINH LÝ VÀ HÓA SINH
CỦA CÂY ĐẬU XANH (Vigna radiata L.)
GIAI ĐOẠN NẢY MẦM TRONG ĐIỀU KIỆN
NHIỄM PHÈN (Al2(SO4)3)
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật
HÀ NỘI – 2018
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH – KTNN
----------
NGUYỄN DIỆU LINH
ẢNH HƢỞNG CỦA AXIT SALICYLIC TỚI
MỘT SỐ CHỈ TIÊU SINH LÝ VÀ HÓA SINH
CỦA CÂY ĐẬU XANH (Vigna radiata L.)
GIAI ĐOẠN NẢY MẦM TRONG ĐIỀU KIỆN
NHIỄM PHÈN (Al2(SO4)3)
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Sinh lý học thực vật
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học
TS. LA VIỆT HỒNG
HÀ NỘI – 2018
LỜI CẢM ƠN
Trƣớc hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến TS. La
Việt Hồng, ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện giúp đỡ
tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà
Nội 2, Ban Chủ nhiệm khoa Sinh – KTNN, Phòng thí nghiệm sinh lý học thực
vật, khoa Sinh – KTNN, Viện Nghiên cứu Khoa học và Ứng dụng trƣờng Đại
học Sƣ phạm Hà Nội 2 đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện trong suốt
quá trình tôi thực hiện đề tài.
Trong thời gian thực hiện đề tài tôi cũng nhận đƣợc sự giúp đỡ tận tình
của cô Mai Thị Hồng – Phòng thí nghiệm Sinh lý học thực vật đã giúp đỡ,
đóng góp ý kiến để tôi hoàn thành khóa luận này, nhân đây tôi cũng xin chân
thành cảm ơn.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên, tạo mọi điều
kiện giúp đỡ tôi trong suốt thời gian tôi học tập cũng nhƣ hoàn thành khóa
luận.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 10 tháng 05 năm 2018
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Diệu Linh
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan kết quả nghiên cứu đề tài: “Ảnh hƣởng của axit
salicylic tới một số chỉ tiêu sinh lý và hóa sinh của cây đậu xanh (Vigna
radiata L.) giai đoạn nảy mầm trong điều kiện nhiễm phèn (Al2(SO4)3)” là
kết quả nghiên cứu của riêng tôi do TS. La Việt Hồng hƣớng dẫn. Các số liệu,
kết quả trong nghiên cứu này là trung thực và không trùng lặp với kết quả
nghiên cứu của ngƣời khác.
Hà Nội, ngày 10 tháng 05 năm 2018
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Diệu Linh
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
SA
Axit salicylic
CT
Công thức
Al
Nhôm
SD
Sinh dƣỡng
ST
Sinh thực
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 1
1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................. 1
2. Mục đích nghiên cứu .......................................................................................... 2
3. Nội dung nghiên cứu........................................................................................... 2
4. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................ 3
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn .............................................................. 3
5.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài ............................................................................ 3
5.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài ............................................................................. 3
NỘI DUNG.............................................................................................................. 4
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU................................................................ 4
1.1. Đặc điểm cây đậu xanh.................................................................................... 4
1.1.1. Nguồn gốc và phân loại cây đậu xanh ........................................................ 4
1.1.2. Đặc điểm sinh học của cây đậu xanh .......................................................... 4
1.1.3. Đặc điểm sinh trưởng và phát triển của cây đậu xanh .............................. 6
1.1.4. Đặc điểm hóa sinh của hạt đậu xanh .......................................................... 7
1.2. Tình hình sản xuất đậu xanh ở Việt Nam và trên thế giới ............................ 8
1.2.1. Tình hình sản xuất đậu xanh ở Việt Nam .................................................... 8
1.2.2. Tình hình sản xuất đậu xanh trên thế giới .................................................. 9
1.3. Tình hình nghiên cứu đậu xanh ở Việt Nam và trên thế giới ...................... 10
1.3.1. Tình hình nghiên cứu đậu xanh ở Việt Nam ............................................. 10
1.3.2. Tình hình nghiên cứu ảnh hưởng của nhôm và axit salicylic đối với thực
vật nói chung và đậu xanh nói riêng trên thế giới .............................................. 12
CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................... 15
2.1. Vật liệu nghiên cứu ........................................................................................ 15
2.2. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị nghiên cứu ......................................................... 15
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................... 16
2.3.1. Bố trí thí nghiệm ......................................................................................... 16
2.3.2. Các phương pháp phân tích các chỉ tiêu nghiên cứu ............................... 17
2.3.3. Phương pháp xử lý số liệu .......................................................................... 20
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... 21
3.1. Ảnh hƣởng của Al3+, axit salicylic và sự kết hợp của chúng đến tỷ lệ nảy
mầm của hạt đậu xanh ............................................................................................ 21
3.2. Ảnh hƣởng của Al3+, axit salicylic và sự kết hợp của chúng đến một số chỉ
tiêu sinh lý của cây đậu xanh giai đoạn nảy mầm ............................................... 22
3.2.1. Ảnh hưởng của Al3+, axit salicylic và sự kết hợp của chúng đến chiều dài
thân mầm đậu xanh ............................................................................................... 22
3.2.2. Ảnh hưởng của Al3+, axit salicylic và sự kết hợp của chúng đến khối
lượng tươi của cây mầm đậu xanh ....................................................................... 26
3.2.3. Ảnh hưởng của Al3+, axit salicylic và sự kết hợp của chúng đến khối
lượng khô của cây mầm đậu xanh ........................................................................ 27
3.3. Ảnh hƣởng của Al3+, axit salicylic và sự kết hợp của chúng đến một số chỉ
tiêu hóa sinh của cây đậu xanh giai đoạn nảy mầm ............................................ 29
3.3.1. Ảnh hưởng của Al3+, axit salicylic và sự kết hợp của chúng đến hàm
lượng prolin ở cây đậu xanh giai đoạn nảy mầm ............................................... 29
3.3.2. Ảnh hưởng của Al3+, axit salicylic và sự kết hợp của chúng đến hoạt độ
peroxidase ở cây đậu xanh giai đoạn nảy mầm .................................................. 31
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 33
1. Kết luận.............................................................................................................. 33
2. Kiến nghị ........................................................................................................... 34
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 35
PHỤ LỤC
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Các giai đoạn sinh trƣởng và phát triển của cây đậu xanh ................7
Bảng 2.1. Thành phần dung dịch dinh dƣỡng Hoagland (1950) ......................15
Bảng 2.2. Các công thức thí nghiệm ..................................................................16
DANH MỤC HÌNH
Hình 3.1. Ảnh hƣởng của Al3+, axit salicylic và sự kết hợp của chúng đến tỷ
lệ nảy mầm của hạt đậu xanh .............................................................................21
Hình 3.2. Ảnh hƣởng của Al3+, axit salicylic và sự kết hợp của chúng đến
chiều dài thân mầm đậu xanh .............................................................................23
Hình 3.3. Chiều dài của thân mầm đậu xanh sau 4 ngày ngâm ủ hạt ..............25
Hình 3.4. Ảnh hƣởng của Al3+, axit salicylic và sự kết hợp của chúng đến khối
lƣợng tƣơi của cây mầm đậu xanh .....................................................................26
Hình 3.5. Ảnh hƣởng của Al3+, axit salicylic và sự kết hợp của chúng đến khối
lƣợng khô của mầm đậu xanh.............................................................................28
Hình 3.6. Hàm lƣợng prolin ở cây đậu xanh giai đoạn nảy mầm dƣới ảnh
hƣởng của muối nhôm, SA và sự kết hợp của chúng .......................................30
Hình 3.7. Hoạt độ peroxidase ở cây đậu xanh giai đoạn nảy mầm dƣới ảnh
hƣởng của muối nhôm, SA và sự kết hợp của chúng .......................................32
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Nhôm là nguyên tố phong phú thứ hai trong lớp vỏ trái đất, tồn tại
nhiều dạng khác nhau, trong đó Al3+ đƣợc giải phóng ở đất chua, là một trong
những dạng gây độc đối với thực vật [39]. Tại những vùng đất có giá trị pH
nhỏ hơn hoặc bằng 5, Al hòa tan vào dung dịch đất và ức chế sự tăng trƣởng
và hoạt động chức năng của rễ, do đó làm giảm năng suất cây trồng. Ngƣời ta
ƣớc tính rằng hơn 50% diện tích đất canh tác tiềm năng trên thế giới có tính
axit [33]. Tại Việt Nam, ƣớc tính 5,5% tổng diện tích đất đai trong toàn quốc
là đất phèn (khoảng 1,8 triệu ha), chiếm 15% diện tích đất phèn trên thế giới.
Diện tích đất phèn tập trung chủ yếu ở hai vùng đồng bằng lớn, đặc biệt là ở
đồng bằng sông Cửu Long, diện tích đất phèn chiếm khoảng 88,89% so với
diện tích đất phèn của cả nƣớc. Việc cải tạo đất phèn là một vấn đề rất cấp
bách để đáp ứng nhu cầu lƣơng thực ngày càng tăng cho dân số ngày càng
tăng nhanh của nƣớc ta và trên thế giới [14].
Trong môi trƣờng pH thấp, tính độc của ion nhôm (Al 3+) lên các loài
thực vật tăng lên. Al gây độc tính trực tiếp lên gốc, rễ, trong đó Al gây ức chế
sự kéo dài của tế bào và sự phân chia tế bào dẫn đến hệ thống rễ còi cọc, do
đó sự hấp thu ion khoáng và nƣớc kém [24].
Đậu xanh là một trong những loài thực vật đem lại những giá trị và lợi
ích rất to lớn đối với đời sống của con ngƣời. Đậu xanh có tên khoa học là
Vigna radiata L., thuộc họ đậu (Fabaceae), có nguồn gốc từ Ấn Độ, Trung Á,
đƣợc phân bố chủ yếu ở các vùng nhiệt đới, á nhiệt đới [18]. Đậu xanh (Vigna
radiata L.) đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp protein và phát triển
kinh tế tại các vùng khô hạn và bán khô hạn trên thế giới. Ngoài việc cung
cấp lƣợng dinh dƣỡng có giá trị cao thì do khả năng cố định đạm, canh tác
đậu xanh còn có thể làm tăng độ phì nhiêu của đất. Phát triển ngắn hạn, cung
1
cấp thức ăn giàu dinh dƣỡng cho gia súc và chịu nóng tốt là những đặc điểm
quan trọng khác của loại đậu này [44]. Mặc dù đậu xanh đƣợc trồng rộng rãi,
một trong những yếu tố hạn chế năng suất của nó là điều kiện stress nhôm và
đất chua. Do đó, những nghiên cứu liên quan đến khả năng chịu đựng của đậu
xanh sẽ có ý nghĩa rất lớn đối với việc trồng đậu xanh trong đất chua.
Axit salicylic là một chất điều hòa sinh trƣởng thực vật, thuộc nhóm
phenolic, tham gia vào quá trình điều tiết các quá trình sinh lý trong thực vật
[46]. Axit salicylic (SA) đƣợc coi nhƣ là một phân tử tín hiệu nội sinh điều
chỉnh một số stress trong thực vật. Hiệu quả tác động của axit salicylic lên các
quá trình sinh lý của thực vật phụ thuộc vào nồng độ axit salicylic, loại thực
vật, giai đoạn sinh trƣởng của thực vật và các điều kiện môi trƣờng [40].
Xuất phát từ những vấn đề lí luận và thực tiễn nêu trên, chúng tôi đã tiến
hành nghiên cứu đề tài: “Ảnh hưởng của axit salicylic tới một số chỉ tiêu
sinh lý và hóa sinh của cây đậu xanh (Vigna radiata L.) giai đoạn nảy mầm
trong điều kiện nhiễm phèn (Al2(SO4)3)”.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu ảnh hƣởng của axit salicylic ngoại sinh tới một số chỉ tiêu
sinh lý và hóa sinh của cây đậu xanh (Vigna radiata L.) giai đoạn nảy mầm
dƣới điều kiện stress Al. Trên cơ sở đó đề xuất giải pháp tăng cƣờng khả năng
sinh trƣởng của thực vật, đặc biệt là cây đậu xanh tại các vùng sinh thái đất
nhiễm phèn bằng cách xử lý SA ngoại sinh.
3. Nội dung nghiên cứu
Ảnh hƣởng của nhôm, SA và sự phối hợp của chúng đến tỷ lệ nảy mầm
của hạt đậu xanh.
Ảnh hƣởng của nhôm, SA và sự phối hợp của chúng đến một số chỉ
tiêu sinh lý của cây đậu xanh giai đoạn nảy mầm: chiều dài thân mầm, khối
lƣợng tƣơi, khối lƣợng khô của cây mầm.
2
Ảnh hƣởng của nhôm, SA và sự phối hợp của chúng đến một số chỉ
tiêu hóa sinh của cây đậu xanh giai đoạn nảy mầm: hàm lƣợng prolin, hoạt độ
peroxidase trong thân mầm.
4. Phạm vi nghiên cứu
Thực hiện các thí nghiệm tại Phòng thí nghiệm Sinh lý học thực vật,
Viện Nghiên cứu Khoa học và Ứng dụng trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2.
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
5.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ đóng góp bổ sung dẫn liệu mới cho
việc nghiên cứu SA ngoại sinh tới quá trình giải độc Al ở cây đậu xanh.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là cơ sở khoa học cho việc sử dụng
SA trong các chế phẩm không độc hại có khả năng giúp cây trồng chống lại
tác nhân stress Al, góp phần nâng cao năng suất, chất lƣợng cây trồng ở
những vùng đất bị nhiễm phèn.
3
NỘI DUNG
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Đặc điểm cây đậu xanh
1.1.1. Nguồn gốc và phân loại cây đậu xanh
Nguồn gốc:
Đậu xanh (Vigna radiata L.) có nguồn gốc từ Ấn Độ, nó phân bố ở
những vùng nhiệt đới và tập trung ở các nƣớc Đông, Nam Á [12].
Phân loại khoa học của cây đậu xanh:
Giới (regnum): Plantae
Ngành (division): Magnolyophita
Lớp (class): Magnolyopsida
Bộ (order): Fabales
Họ (Familia): Fabaceae
Chi (genus): Vigna
Loài (species): V. Radiata
Chi Vigna là một chi lớn của họ Đậu, bao gồm 7 chi phụ là Vigna;
Plectotropis;
Ceratotropis;
Lasionspron;
Sigmoidotropis;
Haydonia;
Macrohynchus. Ƣớc tính số loài trong chi Vigna lên đến 150 loài. Phân chi
Ceratotropis có tổng số 16 loài, đậu xanh thuộc một trong số các loài đó [3].
1.1.2. Đặc điểm sinh học của cây đậu xanh
Các bộ phận chính của cây đậu xanh là: rễ, thân, lá, hoa, quả, hạt.
Đặc điểm của rễ đậu xanh
Rễ đậu xanh là loại rễ cọc gồm rễ chính to, đâm thẳng xuống khoảng 20
- 30 cm, có thể dài đến 100cm và nhiều rễ phụ nhỏ hơn. Số lƣợng rễ con từ 30
- 40 cái, chiều dài rễ con từ 20 - 25 cm.
Trên rễ phụ có số lƣợng lớn lông hút giúp hấp thu nƣớc và các chất
dinh dƣỡng thiết yếu từ đất giúp cho sự phát triển thuận lợi của cây. Cây phát
4
triển mạnh hay yếu, ra hoa nhiều hay ít, quả mẩy hay lép phụ thuộc vào bộ rễ
phát triển tốt hay kém [9], [12]. Trên hệ rễ cây đậu xanh có nhiều nốt sần,
chúng chứa các vi khuẩn cổ định đạm Rhizobium. Vì vậy, trồng đậu xanh giúp
hạn chế xói mòn đất, làm cho đất tơi xốp hơn. Một hecta đậu xanh có thể
cung cấp cho đất khoảng 85 - 105 kg nitơ mỗi vụ [11].
Đặc điểm của thân và cành đậu xanh
Thân cây đậu xanh là loại thân thảo, hình trụ, phân đốt, cao khoảng 40 70 cm. Thân có màu xanh hoặc màu tím, trên thân đƣợc bao bọc bởi một lớp
lông. Có khoảng 7 - 8 đốt trên một thân, giữa các đốt cách nhau khoảng 3 - 4
cm, có khi đến 8 - 10 cm. Các cành mọc ra từ các đốt thân. Trên các cành lại
có 2 - 3 mắt, tại các mắt này lại mọc ra các chùm hoa. Tốc độ tăng trƣởng của
thân tăng dần từ khi cây còn non cho đến khi cây ra hoa, kết quả. Chiều cao
cây càng lớn thì tốc độ tăng trƣởng của thân càng mạnh [12].
Đặc điểm của lá đậu xanh
Lá đậu xanh thuộc loại lá kép, có ba lá chét, mọc cách. Số lƣợng lá thật
trên mỗi thân chính là 7 - 8 lá. Mỗi lá thật gồm các bộ phận: lá kèm, cuống,
phiến lá. Lông bao phủ cả hai mặt lá. Tùy thuộc vào mỗi loại giống đậu xanh,
loại đất trồng, điều kiện thời tiết hay mùa vụ gieo trồng mà số lƣợng lá trên
thân cây, hình dạng lá, kích thƣớc, diện tích lá lại khác nhau [3], [12].
Đặc điểm của hoa đậu xanh
Hoa đậu xanh là hoa lƣỡng tính, tự thụ phấn, hoa mọc thành chùm và
xen kẽ nhau. Thời gian nở hoa kéo dài từ 10 - 15 ngày. Chiều dài mỗi chùm
hoa từ 2 - 10 cm và có từ 10 - 125 hoa. Trung bình mỗi cây có khoảng 30 280 hoa. Hoa có hình cánh bƣớm, màu xanh tím khi mới hình thành và sau đó
chuyển sang màu vàng nhạt khi nở [12]. Hoa tàn sau 24 giờ nở hoa và quả
chín sau thụ tinh khoảng 20 ngày. Công thức hoa là: K5C5A10G1. Căn cứ
vào thời gian nở hoa dài hay ngắn, có thể chia thành 3 nhóm: nhóm ra hoa tập
5
trung (thời gian nở hoa nhỏ hơn 16 ngày), nhóm ra hoa không tập trung (hoa
nở kéo dài hơn 30 ngày), nhóm ra hoa trung gian (thời gian hoa nở từ 16 đến
30 ngày) [16].
Đặc điểm của quả đậu xanh
Quả đậu xanh là loại quả giáp, hình trụ, dạng tròn hoặc dẹt, dài 8 - 10
cm, có 2 gân nổi rõ hai bên quả, tách hạt khi chín. Màu sắc quả thay đổi từ
màu xanh khi quả còn non đến màu vàng nâu khi quả chín. Có khoảng 20 - 30
quả trên một cây. Có một lớp lông bao phủ trên vỏ quả. Lông thƣa hay dày
phụ thuộc vào đặc điểm di truyền của giống. Những giống đậu xanh có khả
năng chống chịu sâu bệnh tốt có mật độ lông dày và lông thƣờng rụng khi quả
chín hoàn toàn [2]. Những lứa hoa đầu thƣờng cho quả to, chắc, hạt mẩy hơn
so với những lứa hoa sau. Các chùm hoa trên thân thƣờng cho quả với số
lƣợng nhiều hơn và chất lƣợng quả tốt hơn so với các chùm hoa trên cành.
Thời gian chín của các quả trên cây có thể kéo dài đến 20 ngày [11].
Đặc điểm của hạt đậu xanh
Hạt đậu xanh là loại hạt không nội nhũ, hai lá mầm dày chứa nhiều chất
dinh dƣỡng. Hạt gồm vỏ hạt, rốn hạt 2 lá mầm và 1 mầm non.
Hạt đậu xanh có nhiều hình dạng đa dạng nhƣ hình tròn, hình ô van,
hình thoi... và nhiều màu sắc khác nhau nhƣ xanh, nâu, vàng,... Chất lƣợng
hạt đƣợc quyết định bởi cả màu sắc và độ lớn, kích thƣớc của hạt. Hạt trên
cành thƣờng bé hơn hạt trên thân, hạt của những lứa sau bé hơn hạt của những
lứa đầu. Trọng lƣợng 100 hạt dao động từ 0,5 - 0,7 gam [2].
1.1.3. Đặc điểm sinh trưởng và phát triển của cây đậu xanh
Cây đậu xanh vừa có khả năng sinh trƣởng sinh dƣỡng, vừa sinh trƣởng
sinh thực, ở một số giai đoạn trong chu trình sinh trƣởng và phát triển của
cây, sự sinh trƣởng sinh dƣỡng và sinh trƣởng sinh thực xảy ra đồng thời [12].
6
Điều kiện môi trƣờng ngoại cảnh ảnh hƣởng không nhỏ đến sự sinh trƣởng và
phát triển của cây đậu xanh.
Bảng 1.1. Các giai đoạn sinh trƣởng và phát triển của cây đậu xanh
Sinh trƣởng sinh dƣỡng
Ký
Sinh trƣởng sinh thực
Thể hiện bên ngoài
Ký hiệu Thể hiện bên ngoài
hiệu
SDm
Hạt nảy mầm
ST1
Cây bắt đầu ra hoa
SD l
Lá mầm xuất hiện
ST2
Hoa phát triển đầy đủ
SD1
Hình thành đốt thứ nhất
ST3
Bắt đầu hình thành quả
SD2
Hình thành đốt thứ hai
ST4
Quả phát triển đầy đủ
SD3
Hình thành đốt thứ ba
ST5
Bắt đầu hình thành hạt
ST6
Hạt phát triển đầy đủ
ST7
Hạt bắt đầu chín
ST8
Hạt chín hoàn toàn
.....
SDn
Hình thành đốt thứ n
Giai đoạn sinh trƣởng sinh dƣỡng (SD): Bắt đầu từ lúc hạt nảy mầm
cho đến khi cây xuất hiện lá mầm, hình thành đốt thứ nhất, hình thành đốt thứ
hai,... cho đến khi hình thành đốt cuối cùng. Ở mỗi giống thì số đốt hình thành
là khác nhau.
Giai đoạn sinh trƣởng sinh thực (ST): Đƣợc chia thành 8 thời kì nhƣ
trong bảng 1.1. Tuy nhiên ranh giới giữa các thời kì này không thực sự rõ
ràng.
1.1.4. Đặc điểm hóa sinh của hạt đậu xanh
Hạt đậu xanh chứa 23 - 28% protein, 1,3% lipid, 56 - 60% glucid, 12%
nƣớc, các vitamin B1, B2, C… các muối khoáng Ca, Na, Fe, K … [12].
Có thể nói hai thành phần quan trọng nhất trong hạt đậu xanh là lipit và
protein. Nó quyết định không nhỏ đến sự nảy mầm cũng nhƣ sự sinh trƣởng
và phát triển của cây đậu xanh.
7
Lipid
Khoảng 1,3% trọng lƣợng của hạt đậu xanh là lipit [12]. Lipit có đặc
điểm không tan trong nƣớc nhƣng tan trong các dung môi hữu cơ không phân
cực. Nó tham gia vào cấu tạo màng sinh học, cung cấp năng lƣợng cho sự
sinh trƣởng và phát triển của cơ thể. Cùng với protein và polisacarit, lipit giúp
cung cấp năng lƣợng cho hạt nảy mầm. Hàm lƣợng lipit trong hạt đậu xanh
cũng là một chỉ tiêu cần thiết giúp cho chúng ta đánh giá đƣợc phẩm chất
cũng nhƣ khả năng bảo quản của hạt giống [16].
Protein
Khoảng 23 - 28% trọng lƣợng của hạt đậu xanh là protein, gồm hai
loại: protein đơn giản và protein phức tạp. Protein đậu xanh là nguồn cung
cấp đạm dễ tiêu cho ngƣời và vật nuôi. Chức năng chính của protein là dự trữ
axit amin và nitơ giúp cho hạt nảy mầm [12].
Protein trong hạt đậu xanh có chứa đầy đủ các axit amin không thay thế
với hàm lƣợng lý tƣởng theo tiêu chuẩn của tổ chức y tế thế giới và tổ chức
nông lƣơng thế giới đƣa ra [18].
1.2. Tình hình sản xuất đậu xanh ở Việt Nam và trên thế giới
1.2.1. Tình hình sản xuất đậu xanh ở Việt Nam
Đậu xanh là một trong những loài cây đƣợc trồng lâu đời và rộng rãi ở
Việt Nam, nó phân bố ở nhiều địa phƣơng trên cả nƣớc từ vùng đồng bằng, trung
du cho đến miền núi. Trƣớc đây, vai trò của đậu xanh vẫn chƣa đƣợc xem trọng.
Những năm về trƣớc, đậu xanh đƣợc coi nhƣ là một loại cây trồng phụ và đƣợc
trồng chủ yếu với mục đích là để tận dụng lao động, đất đai dƣ thừa... Vì vậy
năng suất sản xuất đậu xanh còn chƣa cao. Từ năm 1991 đến năm 1995 năng
suất sản xuất đậu xanh trung bình dao động từ 5,5 - 12 tạ/ha. Trong bốn năm tiếp
theo, năng suất có sự gia tăng, đạt từ 15 - 20 tạ/ha. Đến năm 2000, Việt Nam là
quốc gia đứng thứ 6 trên thế giới về diện tích và sản lƣợng đậu xanh [11].
8
Có bốn vùng diện tích trồng đậu xanh chủ yếu trên cả nƣớc:
Vùng núi phía Bắc: Tập trung ở các tỉnh Sơn La, Lai Châu, Hòa
Bình,...: Từ tháng 4, 5 đến tháng 7, 8 là thời điểm có khí hậu thích hợp cho sự
sinh trƣởng và phát triển của đậu xanh. Do tập quán canh tác và kĩ thuật ở đây
tƣơng đối đơn giản, năng suất trung bình chƣa cao, đạt 600 kg/ha.
Vùng đồng bằng và trung du Bắc Bộ: Tập trung chủ yếu ở Hà Nội,
Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Hải Dƣơng, Thái Bình, Thanh Hóa,... Năng suất trung
bình cao hơn, dao động 800 - 1000 kg/ha.
Vùng duyên hải Trung Bộ và Tây Nguyên: Là vùng sản suất đậu xanh
với quy mô lớn và sản lƣợng hàng năm cao. Nhƣng do điều kiện thời tiết hay
có mƣa bão nên cũng thất thu nhiều về năng suất và sản lƣợng.
Vùng Đông Nam Bộ: Là vùng sản xuất đậu xanh với quy mô lớn,
chiếm 26% diện tích gieo trồng cả nƣớc, năng suất bình quân còn thấp, đạt
khoảng 500 kg/ha do chƣa sử dụng các giống đậu xanh mới, còn sử dụng
giống đậu xanh cũ có khả năng chống chịu kém [3].
Ngày nay, đậu xanh đang có xu hƣớng gia tăng về diện tích và sản
lƣợng do nhu cầu sử dụng của con ngƣời ngày càng tăng. Để đạt đƣợc kết quả
tốt nhất trong việc trồng đậu xanh cần có các phƣơng pháp lai tạo, chọn ra các
giống mới có năng suất cao, chống chịu đƣợc với các điều kiện stress của môi
trƣờng ngoại cảnh, phù hợp với điều kiện địa lí của từng vùng miền, đồng
thời có biện pháp canh tác, chăm sóc đậu xanh thích hợp.
1.2.2. Tình hình sản xuất đậu xanh trên thế giới
Trong những năm gần đây, nhu cầu protein động vật có xu hƣớng giảm
sút mạnh do những nhƣợc điểm của nó, trong khi đó nhu cầu về dinh dƣỡng
protein thực vật tăng lên nhanh chóng đặc biệt là ở các quốc gia phát triển. Sự
bùng nổ về nhu cầu protein thực vật trên thế giới đã thúc đẩy nhanh việc sản xuất
9
đậu xanh trên toàn cầu. Tình hình sản xuất đậu xanh trên thế giới không ngừng
tăng lên đáp ứng nhu cầu tiêu thụ ngày càng cao của con ngƣời.
Các nhà khoa học ƣớc tính có trên 20000 mẫu giống đậu xanh trên toàn
cầu. Trung tâm nghiên cứu và phát triển rau quả châu Á đóng tại Đài Loan đã
có một bộ sƣu tập khoảng 6000 mẫu giống đậu xanh khác nhau. Trong thời
gian gần đây, các nƣớc châu Á nhƣ Thái Lan, Philippin, Trung Quốc... đã
chọn ra đƣợc những giống đậu xanh cho năng suất cao (từ 10 - 12 tạ/ha trở
lên), hạt to, mẩy, thời gian sinh trƣởng ngắn, có khả năng thu hoạch tập trung,
có sức sống tốt trƣớc các điều kiện bất lợi của môi trƣờng ngoại cảnh [12].
Cho đến nay, cây đậu xanh đƣợc trồng rộng rãi trên thế giới với diện
tích khoảng 14 triệu ha, sản lƣợng đạt hơn 1 tỉ tấn trên một năm (năm 2014).
Ấn Độ là quốc gia có diện tích trồng đậu xanh lớn nhất, chiếm khoảng 70,9%
tổng diện tích đậu xanh trên thế giới (năm 2014), sản lƣợng đạt gần 10 triệu
tấn trên một năm (năm 2014). Thái Lan là nƣớc sản xuất đậu xanh lớn thứ hai
trên thế giới, chỉ đứng sau Ấn Độ. Thái Lan cũng là nƣớc đứng đầu thế giới
về xuất khẩu đậu xanh với hơn 400 triệu tấn đƣợc xuất ra các nƣớc khác mỗi
năm (năm 2014). Nhật Bản và Mỹ là hai nƣớc nhập khẩu nhiều đậu xanh nhất
với 80 tấn/năm (Nhật Bản) và 50 tấn/năm (Mỹ) [16].
1.3. Tình hình nghiên cứu đậu xanh ở Việt Nam và trên thế giới
1.3.1. Tình hình nghiên cứu đậu xanh ở Việt Nam
Với đặc điểm là một nƣớc nông nghiệp nhiệt đới, Việt Nam rất đa dạng
về hệ thống mùa vụ và cơ cấu cây trồng. Trong hệ thống cây trồng của Việt
Nam, đậu xanh là một trong những loài rất đƣợc quan tâm do những ƣu điểm
của nó. Trƣớc tiên phải kể đến kĩ thuật canh tác đậu xanh không phức tạp, thu
hồi lại vốn nhanh, hiệu quả kinh tế đem lại rất cao, phù hợp với các hộ nông
dân ít vốn [3]. Ngoài ra, trồng đậu xanh có ý nghĩa to lớn trong việc cải tạo
đất do có khả năng cộng sinh với vi khuẩn cố định đạm Rhizobium, trong việc
10
tăng cao hệ số sử dụng đất do có thể trồng luân canh, xen canh với các loại
cây trồng khác. Đậu xanh còn là loài ngũ cốc rất tốt cho sức khỏe và đƣợc sử
dụng trong các bài thuốc cổ truyền của dân tộc ta [12]. Vì lẽ đó, đậu xanh đã
đƣợc quan tâm nghiên cứu khá nhiều ở Việt Nam theo những hƣớng nghiên
cứu khác nhau.
Một trong những hƣớng nghiên cứu chính là chọn tạo giống đậu xanh
thích hợp với thời vụ, điều kiện sinh thái của từng vùng nhằm giúp ngƣời dân
đặc biệt là ngƣời dân vùng cao nâng cao thu nhập, ổn định đời sống. Tác giả
Lƣơng Văn Chín và cộng sự (2004) đã so sánh năm giống đậu xanh triển
vọng tại huyện Chợ Mới tỉnh An Giang vụ Xuân hè 2004. Kết quả nghiên cứu
cho thấy bên cạnh giống ĐX208 đang đƣợc sử dụng, nên đƣa giống VC6397
vào sản xuất hiện tại do nó có thời gian sinh trƣởng ngắn (62 ngày), năng suất
hạt cao nhất (gần 1,5 tấn/hecta) và phù hợp với điều kiện thời tiết và cơ cấu
mùa vụ tại địa phƣơng [1]. Đàm Thị Thiều (2013) đã đánh giá khả năng sinh
trƣởng, phát triển của một số giống đậu xanh vụ hè thu trên đất nƣơng rẫy tại
huyện Hà Quảng, tỉnh Cao Bằng [17].
Hƣớng nghiên cứu khác là liên quan đến kĩ thuật canh tác, trồng và
chăm sóc đậu xanh. Tác giả Phan Thị Thu Hiền và cộng sự (2016) đã nghiên
cứu ảnh hƣởng của liều lƣợng kali bón đến sinh trƣởng và năng suất của một
số giống đậu xanh trên vùng đất cát ven biển thuộc Nghệ An. Kết quả nghiên
cứu cho thấy khi bón kali cho cây đậu xanh thì tốc độ sinh trƣởng của cây, số
quả chắc/cây, số hạt/quả, khối lƣợng của 1000 hạt đều tăng. Có thể kết luận
rằng trên vùng đất cát ven biển Nghệ An, bón 60 kg K2O/ha kết hợp với 30 kg
N/ha và 60 kg P2O5/ha cho năng suất hạt tăng từ 29,1% đến 42,4% so với
trồng đậu xanh chỉ bón đạm và lân mà không bón kali. Vì vậy trong canh tác
đậu xanh ở vùng đất cát ven biển Nghệ An, để thu đƣợc năng suất cao đồng
11
thời duy trì độ phì nhiêu của đất, nông dân cần áp dụng chế độ bón kết hợp
kali với đạm và lân cho cây đậu xanh [5].
Các công trình quan trọng khác đáng chú ý nhƣ: Điêu Thị Mai Hoa, Lê
Trần Bình (2005) đã nghiên cứu tính đa dạng di truyền của 57 giống đậu xanh
bằng kỹ thuật RADP [6]. Nguyễn Thị Thu Trang (2008) đã phân lập gen
cystatin có khả năng chịu hạn ở 2 giống đậu xanh là DX208 và PAEC3 [19].
Võ Thị Minh Hòa (2011) đã thiết kế đƣợc vector mang cấu trúc gen liên quan
đến khả năng chống chịu ở cây đậu xanh [7].
Một hƣớng nghiên cứu quan trọng khác là nghiên cứu về tác động của
các điều kiện stress khác nhau lên đậu xanh. Nguyễn Đạt Kiên (2005) đã
nghiên cứu ảnh hƣởng của điều kiện gây hạn đến một số chỉ tiêu sinh lý, sinh
hóa của đậu xanh [10]. Trần Thị Thanh Huyền (2007) đã nghiên cứu sự biến
đổi chỉ số hàm lƣợng diệp lục và prolin của một số giống đậu xanh trong điều
kiện stress muối [8]. Tuy nhiên, ảnh hƣởng của SA đối với tính chống chịu
của thực vật nói chung và của đậu xanh nói riêng trong điều kiện stress Al
chƣa đƣợc nghiên cứu ở Việt Nam.
1.3.2. Tình hình nghiên cứu ảnh hưởng của nhôm và axit salicylic đối với
thực vật nói chung và đậu xanh nói riêng trên thế giới
Trong những năm gần đây, hƣớng nghiên cứu về tác động của các điều
kiện stress khác nhau lên thực vật nói chung và đậu xanh nói riêng rất phát
triển. Đặc biệt là sự nghiên cứu về ảnh hƣởng của stress Al lên các loài thực
vật.
Trong môi trƣờng pH thấp, tính độc của ion nhôm (Al 3+) lên các loài
thực vật tăng lên do nhôm hydroxide kết tủa, hình thành lớp màng nhầy phủ
lên rễ cây, từ đó làm giảm quá trình điều hòa áp suất thẩm thấu, trao đổi ion,
làm giảm sự di chuyển của oxy, làm ảnh hƣởng đến quá trình hô hấp của cây.
Độc tính của Al cũng gây ra chứng bệnh vàng lá và sự phát triển chậm của
12
cây. Ở cấp độ tế bào, đối tƣợng tác động của độc tính Al bao gồm thành tế
bào, tế bào chất và nhân. Nghiên cứu của tác giả Ma và cộng sự cho thấy gốc,
rễ cây là mục tiêu chính của độc tính Al 3+, do đó cây bị hạn chế trong việc lấy
nƣớc và chất dinh dƣỡng từ đất [37]. Nhìn chung, thực vật chống lại độc tố
Al 3+ bằng các cơ chế giải độc bên trong và các cơ chế giải độc bên ngoài. Guo
và cộng sự đã nghiên cứu sự giải độc nhôm ở Arabidopsis thaliana dƣới tác
dụng của axit salycilic ngoại sinh. Nghiên cứu cho thấy có hơn 1000 gen
Arabidopsis có thể tham gia vào việc ứng phó với stress Al3+, liên quan đến
việc phòng chống oxy hóa, chuyển hóa năng lƣợng, chuyển hóa
polysaccharide, truyền tín hiệu, kích hoạt phiên mã,... [30].
Axit salicylic (SA) là một phân tử tín hiệu, nó có liên quan mật thiết
đến các phản ứng của cơ thể thực vật để chống chịu với những điều kiện
stress của môi trƣờng, bao gồm cả stress Al. Axit salicylic thƣờng xuất hiện
trong các loài cây có mạch, đóng một vai trò thiết yếu trong việc điều hòa sự
phát triển của thực vật và phản ứng đối với môi trƣờng stress. SA làm giảm
bớt độc tính Cd ở cây ngô và lúa mạch [38]. SA gây tích tụ prolin trong lúa
mỳ để tăng khả năng chống chịu với độ mặn. Xử lý SA ngoại sinh đã cải thiện
đƣợc đáng kể sức chịu mặn trên bắp [31]. SA giúp cơ thể thực vật cải thiện
các sai hỏng do ảnh hƣởng của các kim loại nặng, nhƣ chì và thuỷ ngân. SA
ngoại sinh có hiệu quả làm giảm độc tính nhôm đối với thực vật bằng cách
giảm sự hấp thụ Al3+ và tăng cƣờng tính chống oxy hoá và giải phóng axit
hữu cơ [35], [46]. Thí nghiệm về axit salicylic chỉ ra sức chịu đựng ở nhiều
loại thực vật với các tác động sinh học và phi sinh học bao gồm nấm, vi
khuẩn, vi rút, lạnh, độ mặn, khô hạn và nắng nóng,… [45]. Nó cũng góp phần
vào sự điều hòa tiến trình sinh lý học ở các loài thực vật nhƣ là đóng lỗ khí,
hấp thụ và dẫn truyền ion, ức chế sự tổng hợp etilen, sự thoát hơi nƣớc, sức
chịu đựng, tính thấm của màng và sự quang hợp và phát triển [21]. Một điều
13
quan trọng trong vai trò của axit salicylic là sự kích hoạt các phản ứng bảo vệ
thực vật và phòng bệnh cho thực vật từ cuộc tấn công gây bệnh. Cây mù tạt
(Sinapis alba L.) đƣợc phun với nồng độ 10 - 500 µM SA đã cải thiện đáng
kể khả năng chịu sốc nhiệt, cho thấy rằng axit salicylic có liên quan đến bảo
vệ nhiệt. Áp dụng SA ngoại sinh cho thấy có hiệu quả trong việc làm giảm
tổn thƣơng nhiệt cho cây trồng [49].
Đã có nhiều công trình nghiên cứu về sự giải độc nhôm dƣới tác dụng
của axit salicylic trong cơ thể thực vật. Hao và cộng sự (2014) đã nghiên cứu
sự giải độc nhôm ở Arabidopsis thaliana dƣới tác dụng của axit salycilic
ngoại sinh [30]. Muñoz-Sanchez và cộng sự đã nghiên cứu ảnh hƣởng của
axit salicylic lên sự suy giảm độc tính nhôm ở Coffea arabica [42].
Movaghatian và Khorsandi (2014) đã nghiên cứu tác dụng của axit salicylic
đối với sự nảy mầm của đậu xanh (Vigna radiata L.) dƣới điều kiện stress
muối [22]. Tuy nhiên chƣa có nghiên cứu nào về tác dụng của axit salicylic
đối với sự nảy mầm của đậu xanh (Vigna radiata L.) dƣới điều kiện stress Al.
Trong tƣơng lai, với sự phát triển ngày càng mạnh của khoa học kỹ
thuật, các loại cây trồng nói chung và cây đậu xanh nói riêng sẽ còn đƣợc
nghiên cứu kĩ hơn, sâu hơn để có thể đáp ứng đƣợc nhu cầu sử dụng đậu xanh
ngày càng lớn của con ngƣời.
14
CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu nghiên cứu
Hạt của giống đậu xanh ĐX14 do Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển
đậu đỗ, Viện Khoa học Nông Nghiệp Việt Nam cung cấp.
2.2. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị nghiên cứu
Hóa chất
Hóa chất sử dụng cho thí nghiệm là: Al 2(SO4)3, axit salicylic, axit
sulphosalicylic 3% (w/v), axit photphoric 6M, axit axetic, ninhydrin, toluen,
dung dịch guaiacol 20 mM, dung dịch H2O2 0,042%, cồn,…
Bảng 2.1. Thành phần dung dịch dinh dƣỡng Hoagland (1950)
Thành phần
Nồng độ
Đa lƣợng
1 M NH4H2PO4
115.02 g/L
1 M KNO3
101.103 g/L
1 M Ca(NO3)2
164.088 g/L
2M MgSO4.7H2O
493 g/L
Vi lƣợng
H3BO3
2.86 g/L
MnCl2.4H2O
1.81 g/L
ZnSO4.7H2O
0.22 g/L
CuSO4.5H2O
0.08 g/L
H3MoO4.H2O
0.02 g/L
Sắt
EDTA
26.1 g/L
FeSO4.7H2O
24.9 g/L
KOH
19 g/L
15
