Hiệu quả của chất kìm hãm hô hấp ánh sáng Na2SO3 đến quá trình quang hợp của cây cà chua (Lycopersicum Esculentum Mill)

JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE

Natural Sci., 2011, Vol. 56, No. 3, pp. 100-105

HIỆU QUẢ CỦA CHẤT KÌM HÃM HÔ HẤP ÁNH SÁNG Na2 SO3
ĐẾN QUÁ TRÌNH QUANG HỢP CỦA CÂY CÀ CHUA

(Lycopersicum esculentum Mill)
Nguyễn Duy Minh

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội

1.

Mở đầu

Quá trình quang hợp ở thực vật tạo thành các chất hữu cơ quan trọng (gluxit,
protein, lipit) sử dụng cho quá trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Các
sản phảm hữu cơ đó dùng một phần cho quá trình hô hấp ty thể để tạo nên sản
phẩm cuối cùng là ATP, H2 O và thải CO2 . Năng lượng ATP được sử dụng vào mọi
hoạt động sống của tế bào và cơ thể thực vật.

Hình 1. Sơ đồ quá trình hô hấp ánh sáng [1]
100


Hiệu quả của chất kìm hãm hô hấp ánh sáng Na2 SO3 ...

Ở thực vật C3 (đậu tương, khoai tây, cà chua, ớt,. . . ) trong trường hợp thiếu
CO2 khi khí khổng đóng (do ánh sáng mạnh, nhiệt độ cao, hạn hán), quá trình
quang hợp thường giảm sút, ảnh hưởng đến các quá trình trao đổi chất trong cây.

Trong điều kiện khắc nghiệt đó quá trình thoát hơi nước của thực vật thường giảm
sút, axit abxixic xuất hiện làm giảm sức trương của tế bào khí khổng và khí khổng
đóng lại. Quá trình hô hấp ánh sáng diễn ra làm cho enzim rubisco nghiêng về phía
oxigenaza qui trình oxi hóa mạnh phân giải chất nhận CO2 không thực hiện theo
hướng cacboxylaza.
Quá trình hô hấp ánh sáng diễn ra ở thực vật C3 mạnh gấp 3 - 5 lần hô hấp
ti thể, do đó sản phẩm quang hợp ở loại thực vật C3 này mất một phần dùng cho
hô hấp ty thể nên giảm ATP lại mất một phần do hô hấp ánh sáng không tạo ATP.
Đó là lí do năng suất thu hoạch ở thực vật C3 giảm sút vì hai loại hô hấp này.
Ngăn chặn và kìm hãm hô hấp ánh sáng được xem là tác động giảm sự mất
mát hàm lượng chất hữu cơ trong quang hợp.
Natri sunfit Na2 SO3 và các sản phẩm nitrit, monoxit cacbon nghèo oxi được
dùng thu nhận oxi, làm giảm hoạt động enzim oxigenaza ngăn chặn quá trình hô
hấp ánh sáng, góp phần thu hoạch được ổn định hơn [2-7].

2.
2.1.

Nội dung nghiên cứu
Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Cà chua trồng trong chậu Mitcherlic có dung tích 5 lít với 4 lần lặp lại công
thức thí nghiệm trong nhà kính.
Natri sunfit dùng ở các nồng độ 20, 40 và 60 mg/l phun trên lá ở giai đoạn 5
- 7 lá, lúc ra hoa, tạo quả.
Các chỉ tiêu nghiên cứu bằng phương pháp cân và cân nhanh: diện tích lá
cây A (dm2 /cây), cường độ thoát hơi nước (g/dm2 /giờ), hàm lượng sắc tố (mg/g
lá tươi), cường độ quang hợp (mg chất khô/dm2 /giờ), LAR (diện tích tương đối
của lá dm2 /g), NAR (năng suất thuần quang hợp (g/dm2 /ngày), sản lượng khô C
(g/ngày), năng suất quả (kg/cây).

A
LAR =
(dm2 /g)
W
trong đó A là diện tích (dm2 ) và W là khối lượng khô (g).
W2 − W1 1
NAR =
.
(g/dm2 /ngày)
t2 − t1
A
trong đó t là thời gian (ngày); t1 là ngày bắt đầu đo; t2 là ngày thu đo, A là diện
tích trung bình giữa t1 và t2 .
W2 − W1
(g/dm2 /ngày)
C=
t2 − t1

101


Nguyễn Duy Minh

2.2.

Kết quả và thảo luận

2.2.1.

Diện tích lá

Diện tích lá được đo bằng phương pháp cân (Bảng 1).
Bảng 1. Hiệu lực của Na2 SO3 đến diện tích lá trung bình (dm2 /cây)
trong các giai đoạn phát triển ở cà chua
Giai đoạn
Công thức
sinh trưởng,
Công thức Na2 SO3
đối chứng
phát triển
20 mg/l
40 mg/l
60 mg/l
1,15 ± 0,09
1,20 ± 0,05
1,10 ± 0,12
1,08 ± 0,12
5 lá
3,01 ± 0,10
3,59 ± 0,08
3,21 ± 0,08
3,15 ± 0,09
7 lá
Ra hoa
18,20 ± 0,12 19,70 ± 0,10 18,45 ± 0,13 18,17 ± 0,17
28,05 ± 0,08 31,60 ± 0,12 25,62 ± 0,15 25,30 ± 0,20
Tạo quả
Sử dụng chất ức chế hô hấp ánh sáng ở nồng độ 20 mg/l phun trên lá tăng
tương đối bề mặt lá, ở các nồng độ cao hơn 40 - 60 mg/l gây cản trở sự phát triển
diện tích lá so với đối chứng không phun natri sunfit.

2.2.2.

Cường độ thoát hơi nước

Cường độ thoát hơi nước được đo bằng phương pháp cân nhanh (Bảng 2).
Bảng 2. Hiệu lực của Na2 SO3 đến cường độ
thoát hơi nước (g/dm2 /h) của lá cây cà chua
Giai đoạn
Công thức
sinh trưởng,
Công thức Na2 SO3
đối chứng
phát triển
20 mg/l
40 mg/l
60 mg/l
2,52
1,97
2,18
2,07
5 lá
3,05
2,05
2,65
2,14
7 lá
Ra hoa
2,34
1,86
2,04

1,85
1,97
1,50
1,61
1,46
Tạo quả
Hô hấp ánh sáng chỉ thực hiện ở nồng độ oxi không quá thấp và hàm lượng
CO2 quá cao. Trường hợp phun Na2 SO3 ở nồng độ cao sẽ làm giảm nồng độ oxi,
ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của hoạt tính oxigenaza.
2.2.3.

Hàm lượng sắc tố và cường độ quang hợp của lá khi sử dụng chất
ức chế hô hấp ánh sáng

Sắc tố quang hợp và cường độ quang hợp khi có chất ức chế hô hấp ánh sáng
sẽ chuyển hóa về phía quang hợp theo chu trình Calvin, thực tế là làm giảm sút
102


Hiệu quả của chất kìm hãm hô hấp ánh sáng Na2 SO3 ...

sự oxi hóa tạo photpho glycolic để tăng quá trình cacboxyl hóa tạo APG. Kết quả
nghiên cứu về ảnh hưởng của chất ức chế quang hợp đến hàm lượng diệp lục và
cường độ quang hợp được trình bày ở Bảng 3 và Bảng 4.
Bảng 3. Hàm lượng diệp lục tổng số (mg/g lá tươi)
Giai đoạn
Công thức
sinh trưởng,
Công thức Na2 SO3
đối chứng

phát triển
20 mg/l
40 mg/l
60 mg/l
0,16 ± 0,05
0,16 ± 0,08
0,13 ± 0.03
0,11 ± 0.03
5 lá
2,15 ± 0,10
2,42 ± 0,15
2,09 ± 0,16
1,85 ± 0,14
7 lá
Ra hoa
2,06 ± 0,12
2,82 ± 0,05
2,21 ± 0,10
2,12 ± 0,15
2,00 ± 0,09
2,61 ± 0,11
2,32 ± 0,12
2,08 ± 0,09
Tạo quả
Bảng 4. Cường độ quang hợp (mg chất khô/dm2 /giờ)
Giai đoạn
Công thức
sinh trưởng,
Công thức Na2 SO3
đối chứng

phát triển
20 mg/l
40 mg/l
60 mg/l
6,30 ± 0,16
8,06 ± 0,15
6,20 ± 0,18
6,80 ± 0,09
5 lá
7,80 ± 0,20
8,96 ± 0,16
6,65 ± 0,10
6,14 ± 0,13
7 lá
Ra hoa
8,00 ± 0,18
9,40 ± 0,22
7,06 ± 0,28
6,82 ± 0,20
8,12 ± 0,21
10,15 ± 0,34 7,12 ± 0,91
7,07 ± 0,20
Tạo quả
Với nồng độ Na2 SO3 20 mg/l, cường độ quang hợp cao hơn so với đối chứng.
Ở các nồng độ Na2 SO3 cao hơn, hoạt động quang hợp giảm sút.
Hàm lượng diệp lục tổng số phản ánh cường độ của quang hợp. Natri sunfit
ở nồng độ 20 mg/l đã làm tăng hàm lượng diệp lục. Kết quả này đã phù hợp với
nhận xét của Mazliak (1974) và Haller (1980) cho rằng sự hiện diện của lưu huỳnh
có vai trò nâng cao sự tổng hợp diệp lục, khi thiếu nó sẽ gây nên bệnh vàng lá.
Nồng độ thích hợp natri sunfit có ý nghĩa làm tăng hoạt động quang hợp, tăng

hoạt động của rubisco về phía cacboxylaza.
2.2.4.

Hiệu lực của Na2 SO3 đến các chỉ tiêu thành tạo sinh khối và năng
suất thu hoạch của cây cà chua

Theo dõi số lượng và chất lượng hoạt động quang hợp, chất hữu cơ thu hoạch
và chất lượng của sản phẩm, chúng tôi thu được kết quả trình bày ở Bảng 5.
Dùng chất ức chế quá trình hô hấp ánh sáng ở nồng độ thích hợp (20 mg/l)
cho thấy cây sử dụng một diện tích tương đối lá (LAR) ít hơn 8 - 10% so với đối
chứng để tạo một g chất khô dẫn tới năng suất thuần quang hợp (NAR) cao hơn
103


Nguyễn Duy Minh

đối chứng. Zelich (1987) cho rằng tốc độ đồng hóa và khả năng vận chuyển tích lũy
cao chất khô khi dùng nồng độ chất kìm hãm quang hô hấp ở nồng độ thích hợp.
Chất kìm hãm ánh sáng ở nồng độ 20 mg/l đã làm tăng sản lượng chất khô
(C) g/ngày, khối lượng quả kg/cây cũng như hàm lượng chất khô (W) (%), hàm
lượng Vitamin C cao hơn đối chứng. Hiệu lực khi dùng Na2 SO3 làm tăng hoạt động
quang hợp ở cơ quan sinh dưỡng và tích lũy chất hữu cơ ở quả. Kết quả thu được
phù hợp với nhận định của Heller (1969) và Mazliak (1974).
Bảng 5. Hiệu lực của Na2 SO3 đến số lượng trung bình
sau mỗi đợt thu mẫu và chất lượng sản phẩm quang hợp
Giai đoạn
Công thức
Công thức Na2 SO3
sinh trưởng,
đối chứng

phát triển
20 mg/l
40 mg/l
60 mg/l
Diện tích tương đối của lá (LAR) dm2 /g
1,47
1,35
1,46
1,52
5 lá
1,62
1,56
1,76
1,72
7 lá
Ra hoa
0,86
0,66
0,84
0,82
0,72
0,63
0.80
0,79
Tạo quả
2
Năng suất thuần quang hợp (NAR g/dm /ngày
0,4750
0,5020
0,3920

0,2900
5 lá
7 lá
0,1880
0,1990
0,1802
0,1782
Ra hoa - Tạo
0,1330
0,1605
0,1601
0,1550
quả
Sản lượng chất khô C (g/ngày)
0,4410
0,5195
0,4125
0,3807
5 lá
7 lá
0,7781
1,0044
0,8411
0,8385
Ra hoa 0,5920
0,7786
0,6870
0,6475
Tạo quả
Năng suất quả (kg/cây)

2,15
2,21
2,14
2,13
Hàm lượng chất khô trong quả (%)
15,20
15,35
12,08
11,90
Hàm lượng vitamin C (mg/100 g quả)
185
240
190
143

3.

Kết luận

- Quá trình hô hấp ánh sáng làm giảm sút chất hữu cơ trong quang hợp. Dùng
chất kìm hãm quá trình này bằng Na2 SO3 ở nồng độ thích hợp (20 mg/l) có hiệu
lực nâng cao các chỉ tiêu sinh lí ở cà chua.
- Diện tích lá, hàm lượng diệp lục, cường độ quang hợp ở công thức xử lí
Na2 SO3 đều tăng cao hơn đối chứng.
104


Hiệu quả của chất kìm hãm hô hấp ánh sáng Na2 SO3 ...

- Cường độ thoát hơi nước, diện tích tương đối của lá (LAR) ở nồng độ thích

hợp sử dụng tiết kiệm hơn khi tạo thành chất hữu cơ.
- Năng suất thuần túy quang hợp (NAR), chất khô thu được C (g/ngày), năng
suất quả thu được (kg/cây), hàm lượng chất khô trong quả, hàm lượng vitamin C
(mg/100 g quả) ở nồng độ thích hợp đều tăng cao hơn đối chứng. Ở các nồng độ
Na2 SO3 cao hơn (40 - 60 mg/l) kết quả thu được không sai nhiều so với đối chứng.
Từ khóa: Quang hợp, hô hấp ánh sáng, cà chua, Na2 SO3 .
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Duy Minh, 2002. Sinh lí thực vật. Nxb Giáo dục, Hà Nội.
[2] Nguyễn Duy Minh, 1981. Quang hợp. Nxb Giáo dục, Hà Nội.
[3] Nguyễn Duy Minh, 1988. Les peroxysomes. Nxb Giáo dục, Hà Nội.
[4] Nguyễn Duy Minh, 2009. Bài tập sinh lí thực vật. Nxb Giáo dục, Hà Nội.
[5] Chu Jimping, 1994. The photosynthesis Assimilation of tomato. Proceeding
tomato variety trial, p. 205.
[6] Gabriel, 1991. Effect of temperature on net CO2 assimilation and photosystem II
quantum yield electron transfer of bean (Phasoelus vulgaris) leaves during drought
stress. Laphotosynteza, p. 207.
[7] Ishihi R., 1977. The effect of temperature on the rate of photosynthesis, respiration and the activity RuDP carboxylase in barley, rice and maize leaves. The
RuDP in photosynthesis, p. 202.
ABSTRACT
The effects of photorespiration inhibitor Na2 SO3
on photosynthesis of Tomatoes (Lycopersicum esculentum Mill)
The photo-respiration makes organic matter in photosynthesis decrease. Using inhibitor Na2 SO3 at a suitable concentration 20 mg/l helps to increase physiological indicators of tomatoes. Leaf surface, chlorophyll concentration, photosynthesis
intensity of the experimental formula are more than the control. At the suitable
concentration, transpiration intensity on the plants (g/dm2 /h) is weaker and leaf
area ratio (LAR) is smaller for formation organic matter. All net assimilation rate
(NAR), crop growth rate (g/day), fruit yield (kg/plant), concentration of dry matter
in fruit, concentration of vitamin C (mg/100 g fruit), at the optimal concentration
are higher than the control. At the higher Na2 SO3 concentration (40 - 60 mg/l),
there is no large difference between experimental plants and the control.

105