Nghiên cứu sự biến động của một số chất có hoạt tính thẩm thấu trong cây đậu tương (glycine max (l ) merrill) chịu hạn qua các giai đoạn phát triển

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

NGUYỄN ĐOÀN HOÀNG VŨ

NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỘNG CỦA MỘT SỐ CHẤT
•••
CĨ HOẠT TÍNH THẨM THẤU TRONG CÂY
ĐẬU TƯƠNG (Glycine max L. Merrill) CHỊU HẠN
QUA CÁC GIAI ĐOẠN PHÁT TRIỂN

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

Bình Định - Năm 2017

NGUYỄN ĐOÀN HOÀNG VŨ

NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỘNG CỦA MỘT SỐ CHẤT
CĨ HOẠT TÍNH THẨM THẤU TRONG CÂY
ĐẬU TƯƠNG (Glycine max L. Merrill) CHỊU HẠN
QUA CÁC GIAI ĐOẠN PHÁT TRIỂN

Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
Mã số: 60 42 01 14

Người hướng dẫn: TS. Trương Thị Huệ


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu mà tôi đã thực hiện dưới
sự hướng dẫn khoa học của TS. Trương Thị Huệ. Các số liệu, kết quả nêu
trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng
trình nào khác.

Bình Định, tháng 8 năm 2017
Học viên

Nguyễn Đồn Hồng Vũ


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đề tài này, ngoài sự cố gắng phấn đấu của bản thân, tơi cịn
nhận được nhiều sự giúp đỡ tận tình của thầy cơ, và bạn bè.
Trước tiên tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến cơ TS. Trương Thị Huệ,
Phó trưởng khoa Sinh - KTNN, đã tận tình hướng dẫn, động viên giúp đỡ và
tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tơi trong q trình thực hiện đề tài để tơi
có thể hoàn thành đúng tiến độ và trau dồi cho bản thân những kiến thức
chun mơn bổ ích phục vụ cho công việc sau này.
Đồng thời, tôi xin chân thành gởi lời cảm ơn đến Ban chủ nhiệm Khoa
Sinh - KTNN, các thầy cô giáo bộ môn đã giảng dạy, truyền đạt cho tôi những
kiến thức nền tảng để tôi có thể hồn thành đề tài này.
Trân trọng cảm ơn gia đình, người thân và bạn bè đã ln động viên, giúp
đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hồn thành tốt luận văn này.
Tơi xin chân thành cảm ơn!
Bình Định, tháng 08 năm 2017

Người thực hiện

Nguyễn Đồn Hồng Vũ


MỤC LỤC
••
1.5.1.
Chương 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU 24
1.1.........................................................................................................
1.2.............................................................................................................
1.3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1.4.

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

1.5.

PHỤ LỤC


1.6.

1.8.

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT
1.7.
••
%T

1.9.

Tổng lượng chất rắn

1.10. APS

1.11. Ammonium persulfate

1.12. ASTT
1.14. CBB G250
1.16. ĐC

1.13. Áp suất thẩm thấu

1.18. Cs

1.19. Cộng sự

1.20. KHKT

1.21. Khoa học kỹ thuật

1.22. RADP

1.23. Random amplified polymorphic DNA

1.24. ROS

1.25. Reactive oxygen species

1.26. SDS
1.28. SDS PAGE

1.27. Sodium dodecyl sunfate

1.30. TEMED

1.31. N, N, N', N' - Tetramethylethylenediamine

1.32. TN

1.33. Thí nghiệm

1.34. 1.36.
p - ME

1.35. Beta - mecapthoethanol

1.15. Coomassie brilliant Blue - G250
1.17. Đối chứng

1.29. Sodium dodecyl sunfate - polyacrylamide gel
electrophoresis


1.37. DANH MỤC BẢNG
1.38. S
1.40. T
1.39.

Tên
bảng
ố hiệu
rang
1.41. 1.42. Sản lượng đậu tương ở Việt Nam giai đoạn
1.44. 8
2011
1.1
1.43. 2015
1.45. 1.46. Đặc điểm nông học của các giống đậu
1.47.
2.1
24
tương nghiên cứu
1.48. 1.49. Thành phần gel cô và gel tách acrylamide
trong
2.2
1.50. SDS - PAGE
1.52. 1.53. Hàm lượng proline trong mầm đậu tương
3.1
1.55. 1.56. Hàm lượng proline trong lá cây đậu tương ở
3.2
giai đoạn cây non

1.51.
31

1.58. 1.59. Hàm lượng proline trong lá cây đậu tương ở
3.3
giai đoạn cây ra hoa

1.60.
41

1.61. 1.62. Hàm lượng proline trong lá cây đậu tương ở
3.4
giai đoạn cây tạo quả

1.63.
43

1.64. 1.65. Hàm lượng đường khử trong lá cây đậu
3.5
tương ở giai đoạn cây mầm

1.66.
46

1.67. 1.68. Hàm lượng đường khử trong lá cây đậu
3.6
tương ở giai đoạn cây non

1.69.
48

1.70. 1.71. Hàm lượng đường khử trong lá cây đậu
3.7
tương ở giai đoạn cây ra hoa

1.72.

50

1.73. 1.74. Hàm lượng đường khử trong lá cây đậu
3.8
tương ở giai đoạn cây tạo quả

1.75.
53

1.76. 1.77. Hàm lượng glycine betain trong mầm đậu
3.9
tương ở giai đoạn cây mầm

1.78.
57

1.79. 3. 1.80. Hàm lượng glycine betain trong lá đậu
10
tương ở giai đoạn cây non
1.82.

1.81.
59

1.54.
34
1.57.
38

1.83. 3. 1.84. Hàm lượng glycine betain trong lá đậu
11
tương ở giai đoạn cây ra hoa

1.85.
61

1.86. 3. 1.87. Hàm lượng glycine betain trong lá đậu
12
tương ở giai đoạn cây tạo quả
1.89. 3. 1.90. Hàm lượng protein tổng số trong mầm đậu
13
tương
1.92. 3. 1.93. Hàm lượng protein tổng số trong lá cây đậu
14
tương ở giai đoạn cây non

1.88.
63

1.95. 3. 1.96. Hàm lượng protein tổng số trong lá cây đậu
15
tương ở giai đoạn cây ra hoa

1.97.
71

1.98. 3. 1.99. Hàm lượng protein tổng số trong lá cây đậu
tương ở giai đoạn cây tạo quả
16

1.101.

1.100.
74

1.91.
66
1.94.
69


1.102. DANH MỤC HÌNH
1.103.S
1.105.T
1.104.Tên hình
ố hiệu
rang
1.106. 1.107.Sự biến động hàm lượng proline trong quá
1.108.
3.1
36
trình gây hạn và phục hồi ở giai đoạn cây mầm
1.109. 1.110. Sự biến động hàm lượng proline trong quá
3.2
trình gây hạn và phục hồi ở giai đoạn cây non

1.111.
39

1.112. 1.113. Sự biến động hàm lượng proline trong quá

3.3
trình gây hạn và phục hồi ở giai đoạn ra hoa

1.114.
42

1.115. 1.116. Sự biến động hàm lượng proline trong quá
3.4
trình gây hạn và phục hồi ở giai đoạn tạo quả
1.118. 1.119. Sự biến động hàm lượng đường khử trong
quá trình gây hạn và phục hồi ở giai đoạn cây
3.5
mầm
1.121. 1.122.Sự biến động hàm lượng đường khử trong
3.6
quá trình gây hạn và phục hồi ở giai đoạn cây non

1.117.
44

1.124. 1.125.Sự biến động hàm lượng đường khử trong
quá trình gây hạn và phục hồi ở giai đoạn cây ra
3.7
hoa
1.127. 1.128.Sự biến động hàm lượng đường khử trong
3.8
quá trình gây hạn và phục hồi ở giai đoạn tạo quả

1.126.
51

1.130. 1.131.Sự biến động hàm lượng glycine betain
trong quá trình gây hạn và phục hồi ở giai đoạn
3.9
cây mầm
1.133. 1.134.Sự biến động hàm lượng glycine betain
3.10 trong quá tình gây hạn và phục hồi ở giai đoạn
cây non
1.136. 1.137.Sự biến động hàm lượng glycine betain
3.11 trong quá trình gây hạn và phục hồi ở giai đoạn
cây ra hoa
1.139. 1.140.Sự biến động hàm lượng glycine betain
3.12 trong quá trình gây hạn và phục hồi ở giai đoạn
cây tạo quả
1.142.3. 1.143.Sự biến động hàm lượng protein trong quá
13
1.145.trình gây hạn và phục hồi ở giai đoạn cây mầm

1.132.
58

1.120.
47
1.123.
49

1.129.
55

1.135.

60
1.138.
62
1.141.
64
1.144.
67


1.146. 1.147.Sự biến động hàm lượng protein trong quá
3.14 trình gây hạn và phục hồi ở giai đoạn cây non

1.148.
70

1.149. 1.150.Sự biến động hàm lượng protein trong quá
3.15 trình gây hạn và phục hồi ở giai đoạn cây ra hoa

1.151.
73

1.152. 1.153.Sự biến động hàm lượng protein trong quá
3.16 trình gây hạn và phục hồi ở giai đoạn tạo quả

1.154.
75

1.155. 1.156.Kiểm tra protein lá đậu tương tách chiết
3.17 trên gel SDS-PAGE

1.157.
76

1.158. 1.159.Phổ protein tổng số trong lá đậu tương sau
3.18 2 ngày xử lý hạn

1.160.
77

1.161. 1.162.Phổ protein tổng số trong lá đậu tương sau
3.19 4 ngày gây hạn (A) và 6 ngày gây hạn (B)

1.163.
78

1.164. 1.165.Phổ protein tổng số trong lá đậu tương ở
3.20 giai đoạn ra hoa sau 2 ngày gây hạn

1.166.
79

1.168.Phổ protein tổng số trong lá đậu tương ở
1.167.
giai đoạn ra hoa sau 4 ngày gây hạn (A) và 6 ngày
3.21
gây hạn (B)

1.169.
80

1.171.Phổ protein tổng số trong lá đậu tương ở
1.170.
giai đoạn tạo quả sau 2 ngày gây hạn (A) và 4
3.22
ngày gây hạn (B)

1.172.
81

1.173. 1.174.Phổ protein tổng số trong lá đậu tương ở
3.23 giai đoạn tạo quả sau 6 ngày gây hạn

1.175.
82


11

1.176. MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
1.177. Đậu tương (Glycine max (L.) Merrill) là cây trồng phổ biến ở
nước ta và trên thế giới. Ở nước ta, đậu tương là cây thực phẩm được sử dụng
thường xuyên cho cả người và vật nuôi. Thành phần dinh dưỡng của đậu tương
rất phong phú, hàm lượng protein cao nên đậu tương được dùng chế biến thực
phẩm giàu dinh dưỡng cho con người như bột ngũ cốc, bột đậu, tương, giá
đỗ... Bên cạnh giá trị dinh dưỡng cao, cây đậu tương còn có khả năng cố định
đạm nhờ sự cộng sinh với vi khuẩn cố định đạm nên đậu tương cịn có tác
dụng trong việc cải tạo đất.
1.178. Ở Việt Nam diện tích trồng đậu tương trong những năm gần đây
liên tục tăng. Đến nay, cây đậu tương đã trở thành cây trồng chính trong cơ cấu

cây trồng của nhiều vùng sản xuất ở nước ta. Tuy nhiên, theo Tổng cục thống
kê Việt Nam (GSO), Bộ Nông nghiệp và phát triển Nông thơn thì tổng sản
lượng của cây đậu tương ở Việt Nam đã giảm mạnh từ năm 2011 (với tổng
diện tích trồng là 181,1 nghìn ha và tổng sản lượng là 266,9 nghìn tấn) đến
năm 2015 (với tổng diện tích trồng là 192,4 nghìn ha và tổng sản lượng là
192,4 nghìn tấn). Điều này ảnh hưởng sâu sắc đến một số ngành công nghiệp
sản xuất liên quan đến đậu tương như công nghiệp sản xuất sữa đậu nành, các
nhà máy sản xuất thức ăn chăn nuôi,...
1.179. Ngày nay sự biến đổi khí hậu ngày càng sâu sắc, Việt Nam là một
trong những nước chịu ảnh hưởng nặng nề nhất do biến đổi khí hậu như hạn
hán, ngập mặn.. .do đó việc sản xuất đậu tương chưa mang lại hiệu quả kinh tế
cao. Vì vậy, việc nghiên cứu khả năng chống chịu của cây đậu tương ngày
càng trở nên cấp thiết.
1.180. Đối với cây trồng, để có thể tồn tại được với điều kiện bất lợi của
mơi trường phải có những cơ chế thích nghi. Một trong những phản ứng thích


12

nghi đó là khả năng tạo áp suất thẩm thấu cao trong tế bào để cạnh tranh nước
với môi trường xung quanh, dẫn đến sự xuất hiện và tích lũy các chất hòa tan,
protein, axit amin đặc hiệu.
1.181. Các nghiên cứu tìm hiểu bản chất khả năng chịu hạn của cây trồng
nói chung và đậu tương nói riêng ngày càng được mở rộng. Với sự tiến bộ của
khoa học kĩ thuật hiện đại, các nhà khoa học có điều kiện đi sâu tìm hiểu cơ
chế sinh lý, hóa sinh của tính chịu hạn, xác định vị trí của gen liên quan đến
khả năng điều chỉnh áp suất thẩm thấu, gen tổng hợp một số chất được hình
thành và tích lũy nhiều khi hạn hán... Tuy nhiên việc đi sâu tìm hiểu sự biến
động các chất có hoạt tính thẩm thấu của cây đậu tương trong điều kiện thiếu
nước nhằm làm rõ hơn bản chất phản ứng của đậu tương trong q trình bị

hạn, để từ đó đánh giá khả năng chịu hạn và tìm kiếm các giải pháp nâng cao
khả năng chịu hạn của đậu tương là vấn đề quan trọng đang cần được nghiên
cứu. Theo hướng này chúng tôi tiến hành đề tài “Nghiên cứu sự biến động
của một số chất có hoạt tính thẩm thấu trong cây đậu tương chịu hạn qua
các giai đoạn phát triển”.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Phân tích sự biến động một số chất có hoạt tính thẩm thấu của cây đậu
tương trong quá trình gây hạn và phục hồi khi tưới nước trở lại ở thời kỳ
cây mầm, cây non, ra hoa và tạo quả.
- Đánh giá sự biến động về thành phần hệ protein của cây đậu tương ở
thời kỳ cây non, ra hoa và tạo quả trong điều kiện thiếu nước và phục
hồi.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Cung cấp thêm dữ liệu về sự biến động các chất có hoạt tính thẩm thấu
của đậu tương ở giai đoạn nảy mầm, cây non, ra hoa và tạo quả dưới tác
động của điều kiện thiếu nước và giai đoạn phục hồi, góp phần bổ sung


13

nguồn tài liệu nghiên cứu về các chất có hoạt tính thẩm thấu của cây đậu
tương trong q trình gây hạn.
1.182.

- Kết quả nghiên cứu giúp đánh giá rõ hơn phản ứng của

đậu tương trong quá trình bị hạn, làm cơ sở khoa học cho việc chọn các giống
đậu tương chịu hạn phục vụ cho nhu cầu sản xuất ở những vùng gặp khó khăn
về nước tưới, góp phần làm tăng năng suất cây đậu tương.
4. Bố cục của luận văn

1.183. MỞ ĐẦU (từ trang 1 đến trang 3)
1.184. Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU (từ trang 4 đến trang 23)
1.185. Chương 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU (từ trang 24 đến trang 33)
1.186. Chương 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN (từ trang 34 đến trang
82)

1.187.
84)

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ (từ trang 83 đến trang


1.188. Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1.

Giới thiệu chung về cây đậu tương

1.1.1.

Nguồn gốc và phân loại đậu tương

1.189.Cây đậu tương là một loài thực vật thuộc họ Đậu (Fabaceae), bộ
Fabales là một trong những cây trồng xuất hiện sớm nhất cùng với nền văn
minh của nhân loại. Năm 1948, Ricker và Morse đã khẳng định danh pháp La
tinh chính xác của đậu tương là Glycine max (L) Merrill.
1.190.Chi phụ soja có hai lồi Glycine max (L.) Merrill và Glycine soja
Sieb et Zucc. Glycine max (L.) Merrill là cây trồng hàng năm, khơng phát hiện
thấy lồi hoang dại. Nó có nguồn gốc từ vùng Mãn Châu (Trung Quốc); xuất
phát từ một loài đậu nành dại thân mảnh, dạng dây leo, ít phân nhánh, dạng

bụi, xẻ lá chét lông chim, phiến lá hình ơ van, chùm hoa có cuống ngắn, hoa
tím hoặc trắng, quả thẳng hoặc cong, thường có nhiều lơng. Mỗi quả thường có
ba hạt hình trịn hoặc cầu. Vỏ hạt có màu sắc biến đổi từ vàng sáng đến nâu,
đen, xanh. Khối lượng của hạt dao động từ 10 g đến 20 g.
1.1.2.

Đặc điểm thực vật học của cây đậu tương

1.191.Về hình thái, rễ đậu tương là rễ cọc, trên rễ chính mọc ra nhiều rễ
phụ cấp 2, cấp 3 tập trung nhiều ở tầng đất 7-8 cm rộng 30-40 cm2. Trên rễ
chính và phụ có nhiều nốt sần. Bộ rễ phân bố nông sâu, rộng hẹp, số lượng nốt
sần ít hay nhiều phụ thuộc vào giống, đất đai, khí hậu và kỹ thuật trồng.
1.192.Thân cây đậu tương thuộc loại thân thảo, trên thân có nhiều lơng
tơ ngắn bao phủ. Thân cịn non có màu xanh hoặc màu tím khi về già chuyển
sang màu nâu nhạt, màu sắc của thân có liên quan chặt chẽ đến màu sắc của
hoa sau này. Một số giống có mật độ lơng tơ dày, màu sẫm có sức kháng bệnh,
chịu hạn và chịu rét khỏe. Thực tế cũng có giống khơng có lơng tơ, những
giống này thường sinh trưởng khơng bình thường, sức chống chịu kém. Thân
có lơng tơ nhiều hay ít, dài hay ngắn, dày hay thưa là một đặc điểm để phân


biệt giữa các giống với nhau.
1.193.Lá đậu tương gồm 3 loại: lá mầm, lá đơn và lá kép. Lá mầm lúc
mới mọc có màu vàng hay xanh lục, khi tiếp xúc với ánh sáng thì chuyển sang
màu xanh. Lá đơn mọc đối xứng nhau, xuất hiện sau khi cây mọc từ 2-3 ngày
và mọc phía trên lá mầm. Lá kép có 3 lá chét, mọc so le. Lá kép thường có
màu xanh tươi khi già biến thành màu vàng nâu.
1.194.Hoa đậu tương thường có màu tím. Hoa phát sinh ở nách lá, đầu
cành và đầu thân. Hoa mọc thành từng chùm, mỗi chùm có 1-10 hoa và thường
có 3-5 hoa. Hoa đậu tương thuộc loại hoa lưỡng tính, tiền khai hoa cờ, được

cấu tạo bởi 5 lá đài, 5 cánh hoa, 10 nhị và 1 nhụy bầu trên.
1.195. Quả có thể thẳng hoặc cong, có nhiều lơng. Số quả biến động từ
2-20 quả ở mỗi chùm hoa và có thể đạt tới 400 quả trên một cây. Một quả chứa
từ 1-5 hạt, hầu hết từ 2-3 hạt. Quả có màu sắc biến đổi từ vàng trắng tới vàng
sẫm, nâu hoặc đen. Lúc cịn non, quả có màu xanh nhiều lơng khi chín có màu
nâu. Hạt có nhiều hình dạng khác nhau: tròn, bầu dục,... Căn cứ vào thời gian
sinh trưởng của cây đậu tương, người ta chia làm 3 loại: chín sớm (75-85
ngày), trung bình (80-100 ngày), muộn (110-120 ngày). Thời gian sinh trưởng
là một yếu tố quan trọng để lựa chọn cây trồng luân canh tăng vụ [7].
1.1.3.

Giá trị sử dụng của cây đậu tương

1.1.3.1. Thành phần dinh dưỡng của đậu tương
1.196.Hạt đậu tương có thành phần dinh dưỡng cao, gồm có protein,
lipit, hydratcacbon và các chất khống. Trong hạt đậu tương, hàm lượng
protein chiếm khoảng 36-44%, nhiều hơn bất cứ các loại thực phẩm nào, kể cả
thịt động vật. Protein của đậu tương là loại protein dễ tiêu, có phẩm chất tốt
nhất trong số các protein của thực vật. Protein đậu tương hội tụ đủ các thành
phần axit amin thiết yếu với hàm lượng cao. Hàm lượng các axit amin có chứa
lưu huỳnh của đậu tương như methionine, cysteine,... rất gần với hàm lượng


chất này trong trứng, đặc biệt là hàm lượng lysine cao 1,5 lần so với trứng.
Đậu tương là loại thực phẩm nhiều protein nhưng lại ít chất béo bão hịa và
hồn tồn khơng có cholesterol. Hạt đậu tương cũng rất giàu vitamin như
vitamin B1, B2, B3, B6, A, E, D,. và các chất khoáng như canxi, sắt, kẽm,. hàm
lượng chất xơ trong hạt đậu tương cũng khá cao [3].
1.1.3.2. Giá trị sử dụng
1.197. Đậu tương có nhiều giá trị sử dụng khác nhau, từ hạt đậu tương

người ta đã chế biến được trên 600 sản phẩm khác nhau, trong đó có hơn 300
loại làm thực phẩm được chế biến bằng cả phương pháp cổ truyền, thủ công và
hiện đại dưới dạng tươi, khô và lên men như làm giá, đậu phụ, tương, xì dầu ...
đến các sản phẩm cao cấp khác như cà phê đậu tương, bánh kẹo và thịt nhân
tạo... Đậu tương còn là vị thuốc để chữa bệnh, đặc biệt là đậu tương hạt đen, có
tác dụng tốt cho tim, gan, thận, dạ dày và ruột. Đậu tương là thức ăn tốt cho
những người bị bệnh đái đường, thấp khớp, thần kinh suy nhược và suy dinh
dưỡng.
1.198. Đậu tương là nguyên liệu của nhiều ngành công nghiệp khác nhau
như chế biến cao su nhân tạo, sơn, mực in, xà phòng, chất dẻo, tơ nhân tạo,
chất đốt lỏng, dầu bôi trơn trong ngành hàng không, nhưng chủ yếu đậu tương
được dùng để ép dầu. Hiện nay trên thế giới đậu tương là cây đứng đầu về
cung cấp nguyên liệu cho ép dầu, dầu đậu tương chiếm 50% tổng lượng dầu
thực vật. Đậu tương là nguồn thức ăn tốt cho gia súc. Tồn cây đậu tương
(thân, lá, quả, hạt) có hàm lượng đạm khá cao cho nên các sản phẩm phụ như
thân, lá tươi có thể làm thức ăn cho gia súc rất tốt. Sản phẩm phụ công nghiệp
như khô dầu có thành phần dinh dưỡng khá cao: N: 6,2%; P 2O5: 0,7%; K2O:
2,4%; vì thế làm thức ăn cho gia súc rất tốt [5].
1.199. Đậu tương là cây luân canh cải tạo đất tốt, 1 ha trồng đậu tương
nếu sinh trưởng phát triển tốt để lại trong đất từ 30-60 kg N (Phạm Gia Thiều,


2000). Trong hệ thống luân canh, nếu bố trí cây đậu tương vào cơ cấu cây
trồng hợp lý sẽ có tác dụng tốt đối với cây trồng sau, góp phần tăng năng suất
cả hệ thống cây trồng mà giảm chi phí cho việc bón N. Thân, lá đậu tương
được dùng bón ruộng thay phân hữu cơ bởi hàm lượng N trong thân chiếm
0,05%, trong lá chiếm 0,19% [14].
1.1.4.

Tình hình sản xuất đậu tương trên thế giới và Việt Nam

1.1.4.1. Tình hình sản xuất đậu tương trên thế giới
1.200. Trên thế giới, diện tích đậu tương ngày càng được mở rộng, năng
suất ngày càng tăng. Đậu tương có mặt ở khắp các châu lục, tập trung nhiều
nhất ở châu Mỹ, tiếp đến là châu Á và một số nơi khác trên thế giới. Hiện nay
Mỹ vẫn là quốc gia có sản lượng đậu tương cao nhất trên thế giới, chiếm
31,9% tổng sản lượng toàn thế giới.
1.201.

Hàng năm trên thế giới trồng thêm khoảng hơn 3 triệu ha với năng

suất bình quân khá cao 22-25 tạ/ha đã tạo ra một sản lượng đậu tương gấp hơn
2 lần so với 20 năm về trước. Các nước trồng đậu tương đứng hàng đầu trên
thế giới về diện tích gieo trồng và sản lượng là Mỹ, Braxin, Achentina và
Trung Quốc.
1.1.4.2. Tình hình sản xuất đậu tương ở Việt Nam
1.202. Trong những năm gần đây, cây đậu tương đã phát triển khá nhanh
về diện tích đất canh tác. Cả nước hình thành 6 vùng sản xuất đậu tương: vùng
Đơng Nam Bộ có diện tích lớn nhất chiếm 26,2% diện tích đậu tương cả nước,
miền núi Bắc Bộ 24,7%; đồng bằng sông Hồng 17,5%; đồng bằng sông Cửu
Long 12,4%; còn lại là vùng đồng bằng ven biển miền Trung và Tây Nguyên
chiếm 33,4%. Về sản lượng, 3 vùng đồng bằng sông Hồng, Đông Nam Bộ,
đồng bằng sông Cửu Long chiếm 63% sản lượng đậu tương cả nước. Đặc biệt
vùng đồng bằng sông Cửu Long với 12,4% diện tích nhưng lại chiếm 20,9%
sản lượng đậu tương cả nước, năng suất bình quân đạt 16 tạ/ha [5], [14].


1.203. Bảng 1.1. Sản lượng đậu tương ở Việt Nam giai đoạn 2011- 2015
1.205.2 1.206. 1.207. 1.208.2 1.209.
1.204.Năm

011
2012
2013
014 2015
1.210.Diện tích gieo trồng
1.211. 1 1.212.1 1.213.1 1.214.1 1.215.
(nghìn ha)
81,1
19,6
17,8
20
130
1.216.Năng suất (tấn/ha)
1.217.1 1.218.1 1.219.1 1.220.1 1.221.
,47
,45
,43
,47
1,48
1.222.Tổng sản lượng (nghìn
1.223.2 1.224.1 1.225.1 1.226.1 1.227.
tấn)
66,9
73,7
68,4
76,4 192,4
1.228. (Nguồn: Tổng Cục thống kê Việt Nam (GSO) (2015), Bộ Nông nghiệp và phát triển
nông thôn số liệu dự báo của USDA).

1.229. Hiện nay cùng với nhịp độ tăng dân số và việc thay đổi tập quán

tiêu dùng dầu thực vật thay mỡ động vật, thì nhu cầu dầu thực vật đặc biệt là
dầu đậu tương sẽ tăng lên, do đó sẽ tạo ra một cơ hội rất lớn cho việc phát triển
sản xuất đậu tương trong nước để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng. Bởi vậy nghiên
cứu cải tiến các đặc điểm nông sinh học của các giống đậu tương địa phương
và tạo giống mới có năng suất cao, thích nghi với điều kiện sinh thái ở những
vùng khác nhau là yêu cầu cấp thiết đặt ra cho ngành chọn giống đậu tương.
1.230. Ở Bình Định, hàng năm, có từ 1.700 - 2.300 ha đất chân cao, bãi
bồi ven sông chuyên sản xuất cây đậu tương. Đây cũng là loại cây trồng truyền
thống, có đầu ra khá thuận lợi, đặc biệt đối với những diện tích đất chân cao
thiếu nước tưới có thể luân canh cây đậu tương với các loại cây trồng khác.
Tuy nhiên, lâu nay, nông dân trong tỉnh chủ yếu sử dụng các giống đậu tương ở
địa phương như MTĐ176, PC19, ĐT84... cho năng suất, hiệu quả thấp, thường
nhiễm sâu bệnh thông thường. Trước tình hình đó, Viện KHKT Nơng nghiệp
Dun hải Nam Trung bộ (Bộ NN-PTNT) đã tiến hành chọn tạo, sản xuất thử
các giống đậu tương mới vừa có tiềm năng năng suất cao, vừa có hàm lượng
protein cao để bổ sung vào bộ giống của tỉnh, đáp ứng nhu cầu sản xuất của
nơng dân địa phương.
1.2.

Cơ sở sinh lý, hóa sinh của tính chịu hạn


1.2.1.
1.231.

Ảnh hưởng của hạn đối với cây trồng
Môi trường khô hạn gây ra hàng loạt những tác động tiêu

cực đến thực vật ở tất cả các cấp độ, từ hình thái, cấu trúc tới phân tử và ở tất
cả các giai đoạn phát triển. Để đối phó với điều kiện hạn hán, thực vật sẽ khởi

động cơ chế phòng vệ chống lại sự thiếu hụt nước, sau đó sẽ là một loạt các cơ
chế ở các cấp độ khác nhau như giữ khơng để mất nước hoặc nhanh chóng bù
lại sự thiếu hụt nước thông qua những biến đổi về hình thái, duy trì áp suất nội
bào. Sự đáp ứng chống chịu stress hạn của thực vật được thực hiện thơng qua
một chuỗi các q trình rất phức tạp với sự tham gia của hàng loạt các yếu tố
[1].
1.232. Hạn hán ảnh hưởng đến sự cân bằng nước trong cây, ảnh hưởng
đến các chức năng sinh lý như hô hấp, quang hợp... dẫn đến năng suất giảm.
Khi gặp hạn, trạng thái chất nguyên sinh của tế bào bị thay đỗi mạnh làm ảnh
hưởng tới tính thấm, mức độ thủy hóa, thay đổi độ pH, độ nhớt dẫn đến sự thay
đổi các thành phần cấu tạo nên chất nguyên sinh, ảnh hưởng tới quá trình trao
đổi chất của cơ thể.
1.233. Hạn dẫn đến một số biến đổi trong mô và tế bào như làm biến tính
và kết tủa protein, làm tăng độ lỏng của lipit màng, mở xoắn các acid nucleic.
Hạn cũng phá hoại hệ thống quang hóa II trên màng thylacoid. Ảnh hưởng của
hạn trước hết là gây ra sự mất nước của tế bào và mô, tiếp theo là hệ nguyên
sinh chất bị đứt vỡ cơ học dẫn đến tế bào và mô bị tổn thương và chết. Hạn là
nguyên nhân chính của sự mất mùa và làm giảm năng suất gieo trồng [8].
1.234. Nước là yếu tố tới hạn của cây trồng, là sản phẩm quan trọng,
khởi đầu, trung gian và cuối cùng của các quá trình chuyển hóa các chất, trực
tiếp tham gia các phản ứng đồng thời cũng là môi trường cho các phản ứng
trao đổi chất xảy ra. Vì vậy, nước có ý nghĩa sinh thái và sinh lý quan trọng
trong đời sống thực vật. Thiếu nước là một trong những nguyên nhân ảnh


hưởng đến sự phát triển và năng suất cây trồng. Do vậy tính chịu hạn của cây
trồng và vấn đề chống chịu hạn thường xuyên được quan tâm.
1.235. Như vậy, ảnh hưởng cực đoan của hạn ở bất cứ giai đoạn sinh
trưởng nào của cây trồng cũng ảnh hưởng đến các yếu tố cấu thành năng suất
và làm giảm năng suất của cây trồng [9].

1.2.2.

Cơ sở sinh lý, hóa sinh và sinh học phân tử của tính chịu hạn

1.236. Để chống lại khơ hạn thực vật có những biến đổi về sinh lý, sinh
hố nhằm khơng để mất nước. Có 2 cơ chế bảo vệ thực vật tồn tại trên môi
trường thiếu nước là cơ chế tránh mất nước và cơ chế chịu mất nước. Cơ chế
tránh mất nước có liên quan đến đặc điểm cấu trúc và hình thái của bộ rễ, bộ rễ
dài khoẻ sẽ giúp cây hút được nước ở những vùng khô hạn, hay những vùng
sâu hơn, xa hơn. Ngồi ra, cây có hệ mạch dẫn phát triển sẽ dẫn nước lên các
cơ quan thoát hơi nước, hệ mơ bì phát triển sẽ hạn chế sự thốt hơi nước của
cây. thì sẽ biểu hiện ra ở mức độ tồn bộ cơ thể. Thực vật nói chung và cây đậu
tương nói riêng, khi ở giai đoạn cây non chịu tác động mạnh của hạn vì bộ rễ
chưa phát triển đầy đủ [23].
1.237.Để giảm tối thiểu sự mất nước, tế bào thực vật cịn có khả năng tự
điều chỉnh áp suất thẩm thấu nội bào thông qua việc tích luỹ các chất hồ tan,
các protein, proline, glycine betaine, fluctose, mannitol, ion K +... Khả năng
điều chỉnh áp suất thẩm (ASTT) có liên quan trực tiếp đến khả năng cạnh tranh
nước của tế bào rễ cây đối với đất. Bằng cơ chế như vậy, thực vật có thể vượt
qua tình trạng hạn cục bộ [1].
1.238.Trong điều kiện hạn, áp suất thẩm thấu được điều chỉnh tăng lên
giúp cho tế bào rễ thu nhận được những phân tử nước có rất ít trong đất. Khi tế
bào bị mất nước dần dần các chất hịa tan sẽ được tích lũy trong tế bào chất
nhằm chống lại việc giảm tiềm năng nước và tăng khả năng giữ nước của
nguyên sinh chất. Các chất hịa tan có liên quan bao gồm các loại đường, các


axit hữu cơ, các loại axit amin, các loại rượu đa chức hay các ion (chủ yếu là
ion K+). Các chất có hoạt tính thẩm thấu có khả năng giữ và lấy nước vào tế
bào hoặc ngăn chặn sự xâm nhập của ion Na+, ngồi ra cịn có thể thay thế vị

trí của nước nơi xảy ra các phản ứng sinh hóa, tương tác với protein và lipit
màng, ngăn chặn sự phá hủy màng [25].
1.239. Một số cơng trình nghiên cứu về cơ chế chịu hạn của cây trồng đã
cho thấy vai trị của một số chất có hoạt tính thẩm thấu đối với khả năng tăng
cường tính chống chịu ở điều kiện cực đoan [1], [3].
1.240.

Một trong các chất liên quan đến ASTT được chú ý là proline.

Proline là một axit amin có vai trị quan trọng trong sự điều hòa ASTT trong tế
bào. Theo Ashraf và Foolad (2002) [28], sức chống chịu của thực vật tăng lên
khi được chuyển các gen mã hóa enzyme tham gia vào con đường sinh tổng
hợp proline trong tế bào. Nhiều cơng trình nghiên cứu cho thấy sự tích lũy
proline có thể tăng 10 đến 100 lần ở thực vật dưới tác động của ASTT cao.
1.241.

Nghiên cứu về tính chịu hạn ở thực vật theo cơ chế chịu

mất nước, các nhà khoa học nhận thấy rằng các nhóm chất liên quan đến việc
bảo vệ cấu trúc tế bào và điều chỉnh áp suất thẩm thấu trong tế bào có vai trị
đặc biệt quan trọng. Những nhóm chất đó bao gồm protein sốc nhiệt, môi giới
phân tử, LEA [31].
1.242.

Protein sốc nhiệt (heat shock protein -HSP) có ở hầu hết

các lồi thực vật như lúa mì, lúa mạch, lúa gạo, ngơ, đậu nành, hành, tỏi,...
chúng chiếm khoảng 1% protein tổng số trong lá của các loài thực vật này.
HSP được tổng
1.243...............................................................................................................hợp

khi tế bào gặp điều kiện cực đoan như nóng, hạn, lạnh, phèn, mặn,............. Sự


1.244.xuất hiện của HSP có chức năng ngăn chặn hoặc sửa chữa sự phá hủy do
stress nóng và mở rộng giá trị ngưỡng chống chịu nhiệt độ cao. Trong các tế
bào thực vật, HSP tế bào chất tập chung thành các hạt sốc nhiệt (HSG - heat
shock granules). Người ta cho rằng các HSP gắn kết trên các ARN polymerase
để ngăn cản sự phiên mã tổng hợp mARN trong quá trình bị stress nóng. HSPs
được chia thành 6 nhóm dựa trên cơ sở khối lượng phân tử khác nhau. Trong
đó nhóm HSP 60 và HSP 70 có nhiều đại diện của chất môi giới phân tử
(chaperonin), HSP 8,5 kDa (ubiquitin) có chức năng bảo vệ tế bào nhưng
khơng phải chất mơi giới phân tử. Ubiquitin có hoạt tính protease với chức
năng phân giải các protein khơng có hoạt tính enzyme. Ubiquitin ít chịu ảnh
hưởng của nhiệt độ cao nên có vai trò tự sửa chữa khi tế bào gặp điều kiện cực
đoan, đặc biệt là nhiệt độ cao [31].
1.245.

Protein LEA (Late embryogenesis abundant protein) là

protein có vai trị bảo vệ thực vật bậc cao khi môi trường xảy ra stress, đặc biệt
là hạn. Protein LEA hạn chế sự mất nước do điều kiện ngoại cảnh bất lợi và
đóng vai trị điều chỉnh quá trình mất nước sinh lý khi hạt chín. Trong tự nhiên,
phơi sau khi hình thành trong giai đoạn chín thường được chuyển sang trạng
thái ngủ, lượng nước trong phôi và trong hạt giảm đến mức tối thiểu. Protein
LEA được tạo ra hàng loạt trong giai đoạn muộn của q trình hình thành phơi.
Mức độ phiên mã của gen LEA được điều khiển bởi ABA, độ mất nước của tế
bào và áp suất thẩm thấu trong tế bào. Protein LEA thực hiện các chức năng
như cô lập ion, bảo vệ protein màng tế bào, phân hủy protein biến tính, điều
chỉnh áp suất thẩm thấu. Nhiều gen LEA đã được nghiên cứu và phân lập trên
các đối tượng cây trồng khác nhau [31].

1.3.

Vai trị của các hợp chất có hoạt tính thẩm thấu trong việc

đánh giá khả năng chịu hạn
1.3.1.

Proline và vai trị của proline

Cơng thức cấu tạo
1.246.

cấu trúc khơng gian

Proline là một axit amin ưa nước, có khối lượng phân tử

nhỏ, được tổng hợp từ glutamin nhờ sự xúc tác của enzyme delta-1-pyrroline5-carboxylate sythetase (P5CS). Axit amin này được tích lũy nhiều ở lá cây
của nhiều lồi thực vật, mơ lá, mơ phân sinh chóp rễ thực vật và ở hạt phấn khi
thực vật bị mất nước [48].
1.247.

Proline thuộc nhóm các chất điều hịa thẩm thấu, chúng có

khối lượng phân tử nhỏ, các hợp chất này có chung tính chất là khơng tích điện
ở pH trung tính (như các ion vơ cơ) và có khả năng hịa tan tốt trong nước,
khơng độc khi có nồng độ cao và làm ổn định cấu trúc của các phân tử protein
[52]. Khi cây gặp stress, proline tự do có hiệu ứng sinh học đa năng, không chỉ
trong chức năng điều chỉnh áp suất thẩm thấu mà cịn có tác động bảo vệ hàng

loạt enzyme trong điều kiện biến tính (nhiệt độ cao, nồng độ muối cao...), bên
cạnh đó nó cịn thể hiện khả năng bảo vệ gián tiếp protein và màng khỏi tổn
thương. Proline còn được xem như một dạng dự trữ nitơ khi gặp stress, proline
còn là nguồn cung cấp năng lượng và đương lượng khử.
1.248.

Phân tử proline có cấu trúc vịng (pirolidin), cấu trúc này

tạo cho proline một hình dáng vững chắc hơn so với các axit amin khác. Như
vậy, vai trò của proline trong chống chịu stress nước ở thực vật thể hiện prolin


tham gia điều chỉnh áp suất thẩm thấu nội bào, tham gia vào cấu trúc bảo vệ
màng và protein, dự trữ nitơ và năng lượng.
1.249.

Trong điều kiện stress phi sinh học, thực vật có xu hướng

sản sinh proline, proline đóng vai trò như một chất điều hòa thẩm thấu, một
chất chống oxy hóa và là một phân tử tín hiệu (Yaish, 2015) [52].
1.250.

Proline ngồi vai trị quan trọng là điều hòa áp suất thẩm

thấu trong tế bào, axit amin này còn giúp giữ nước, lấy nước cho tế bào và
ngăn chặn sự xâm nhập của ion Na+ tương tác với protein màng, ngăn chặn sự
phá hủy của màng và các phức protein khác. Soulages và cộng sự (2003) [47]
đã chứng minh ngồi vai trị tăng cường chịu hạn thì chuỗi axit amin L-prolin
nhóm II cịn có khả năng chống lại tác động bất lợi của nhiệt độ và hạn đối với
cây đậu tương.

1.251.

Các kết quả nghiên cứu cho thấy khi cây trồng gặp hạn thì

cây giảm tổng hợp protein và tăng cường tổng hợp proline.
1.252.

Theo Chu Hoàng Mậu và Hà Tiến Sỹ [18], khi nghiên cứu

một số giống đậu tương địa phương của tỉnh Cao Bằng đã cho rằng tính chịu
hạn của cây đậu tương liên quan đến hàm lượng proline và protein. Khi gặp
hạn cây đậu tương giảm tổng hợp protein và tăng cường tổng hợp proline. Sự
gia tăng hàm lượng proline và giảm hàm lượng protein của các giống đậu
tương sau khi gây hạn đã chứng tỏ các cây đậu tương có phản ứng một cách
tích cực trước sự thay đổi của điều kiện môi trường.
1.253.

Proline được tổng hợp từ L-glutamate nhờ sự xúc tác của

enzyme ỗ- pyrrolin-cacboxilat-synthetase (P5CS), enzyme này được điều hịa
bởi proline thơng qua cơ chế ức chế ngược. Thực vật chịu stress nước, sự điều
hịa ngược này đã biến mất và đây có thể là nguyên nhân làm tăng sự tích lũy
proline dưới các điều kiện stress.
1.254.

Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu trên các đối tượng thực


vật và cây trồng khác nhau, tìm hiểu về cơ chế tổng hợp, chuyển hố proline...
liên quan đến vai trị của proline đối với tính chịu hạn của thực vật. Kishor và

cộng sự (1995) nghiên cứu cây thuốc lá được chuyển gen (gen liên quan đến
sinh tổng hợp prolin - P5CS ) trong điều kiện hạn nước, hạn muối, kết quả cho
thấy hàm lượng proline tăng khoảng từ 10 - 18 lần so với đối chứng [38].
1.255.

Ở Việt Nam, đã có một số tác giả nghiên cứu về vai trị của

proline đối với khả năng chịu hạn của nhiều loại cây trồng cũng cho kết quả
khả quan. Tác giả Nguyễn Hữu Cường (2003) [4], bằng việc xử lý lạnh, mặn,
hạn trên các giống lúa đã cho thấy có mối tương quan thuận giữa tính chống
chịu của cây với hàm lượng proline gia tăng của các giống lúa nghiên cứu. Tác
giả Đinh Thị Phịng (2001) khi xử lí hạn, hàm lượng proline đều tăng lên, mức
độ tăng lên ở các giống khác nhau là khác nhau, những giống chịu hạn tốt tăng
9 lần sau khi xử lí hạn 8 ngày [22].
1.256.

Như vậy, proline có ảnh hưởng lớn tới tính chịu hạn ở thực

vật và cây trồng nói riêng, sự tổng hợp axit amin proline ở thực vật hay cây
trồng diễn ra khi chúng sống trong điều kiện thiếu nước, stress muối. Những
nghiên cứu về proline trên đối tượng lúa, đậu xanh, cà chua, cây thuốc lá. cho
thấy sự tương quan thuận giữa gia tăng hàm lượng proline với tính chống chịu
sự thiếu nước, stress muối. Do đó có thể xem axit amin này như một chất chỉ
thị về khả năng chịu hạn của thực vật, hay sự tích lũy proline là biểu hiện của
phản ứng thích nghi của thực vật với điều kiện cung cấp nước khó khăn.
1.257.

Do đó cần đi sâu nghiên cứu về vai trò của proline đối với

cây đậu tương, từ đó có những nhận định khách quan về khả năng chịu hạn của

các giống đậu tương, đây là một vấn đề có ý nghĩa thực tiễn to lớn.