Ảnh hưởng nhiệt đọ và độ ẩm đến quang hợp, thoát hơi nước và huỳnh quang diệp lục của cây Địa liền

72 833 0
Ảnh hưởng nhiệt đọ và độ ẩm đến quang hợp, thoát hơi nước và huỳnh quang diệp lục của cây Địa liền

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 NGUYỄN ANH SƠN ẢNH HƯỞNG NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ ẨM ĐẾN QUANG HỢP, THOÁT HƠI NƯỚC VÀ HUỲNH QUANG DIỆP LỤC CỦA CÂY ĐỊA LIỀN (KAEMPFERIA GALANGA L.) Chuyên ngành : Sinh học thực nghiệm Mã số : 60 42 30 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS NGUYỄN VĂN MÃ HÀ NỘI, 2009 2 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Cây Địa Liền (Kaempferia galanga Linn) thuộc chi Kaempferia họ Gừng (Zingiberaceae) là một loại cây thuốc đã được ghi vào Dược điển Việt Nam (1983), và dược điển Trung Quốc (1963), (1997) với các thành phần hoá học có tinh dầu thơm, trong đó thành phần chủ yếu là bormeol, metyl p.coumaric, acid etyl este, cin-namic acid etyl, cineol, cinnamic aldehyd có giá trị rất lớn trong việc chế tạo dược phẩm [1], [12], [19]. Ở Việt Nam, Địa liền được nhân dân ta trồng và sử dụng từ rất sớm. Nó thường được dùng làm thuốc trợ giúp tiêu hóa, giúp ăn ngon miệng, chóng tiêu và còn dùng làm thuốc xông, ngâm rượu dùng xoa bóp chữa tê phù, tê thấp, nhức đầu, đau nhức… Ngoài ra nó còn có tác dụng ôn trung tán hàn, trừ thấp, tránh uế, chữa ngực bụng lạnh đau, đau răng [12]. Cây Địa liền dễ trồng , có khả năng thích nghi tương đối rộng với các loại đất trồng và nhiều vùng khí hậu khác nhau. Hiện nay, Địa liền được trồng đại trà ở một số tỉnh trong nước như Phú Thọ, Yên Bái, Tuyên Quang, Thái Bình, Hà Nam, Bắc Giang… và được thu mua bán sang Trung Quốc, Ma-lai- xia, Ấn Độ… Do vậy, Địa liền có thể là một trong những mặt hàng nông phẩm đáp ứng được nhu cầu kinh tế của người nông dân [5]. Vấn đề cơ bản hạn chế việc phổ biến đại trà cây Địa liền ở Việt Nam là điều kiện khí hậu. Do nước ta có địa hình đa dạng, diễn biến khí hậu phức tạp nên khó có thể đưa ra trồng đại trà khi chưa nghiên cứu mức ảnh hưởng của các yếu tố sinh thái lên khả năng sinh trưởng, phát triển và khả năng chống chịu của cây trồng. Các nghiên cứu tìm hiểu mối liên hệ giữa các yếu tố sinh thái với các quá trình sinh lý trong cơ thể thực vật trên thế giới nói chung và Việt Nam nói 3 riêng ngày càng được mở rộng. Với sự tiến bộ của kĩ thuật hiện đại, các nhà khoa học có điều kiện đi sâu tìm hiểu bản chất của các mối liên hệ giữa các yếu tố môi trường với cơ thể thực vật như: ảnh hưởng của nhiệt độ, độ ẩm không khí, ánh sáng, lượng nước… đến khả năng quang hợp, sự phát triển của hạt, chất lượng nông phẩm, hô hấp… [32], [33], [53]. Một số cơ chế hóa sinh và sinh học phân tử cũng đã được nghiên cứu như: xác định bản chất protein trong cấu trúc bộ máy quang hợp [10], xác định vị trí của gen liên quan đến quá trình chịu nhiệt, quá trình điều chỉnh áp suất… [46]. Tuy nhiên, việc nghiên cứu một cách hệ thống và sâu sắc về các biến đổi sinh lý, hóa sinh của cây dưới tác động của các yếu tố môi trường và bản chất của các mối liên hệ đó còn chưa đầy đủ. Với tinh thần đó, chúng tôi xác định nhiệm vụ nghiên cứu một số chỉ tiêu sinh lý như quá trình thoát hơi nước, quá trình quang hợp, huỳnh quang diệp lục dưới ảnh hưởng của yếu tố nhiệt độ và độ ẩm không khí. 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện nhiệt độ, độ ẩm tới các quá trình thoát hơi nước, quang hợp và huỳnh quang diệp lục của cây Địa liền. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu Xác định sự biến đổi cường độ thoát hơi nước, cường độ quang hợp và khả năng huỳnh quang của Địa liền dưới tác động của hai yếu tố nhiệt độ và độ ẩm không khí. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: cây Địa liền, tên khoa học là Kaempferia galanga L. thuộc chi Kaempferia họ Gừng (Zingiberaceae). - Phạm vi nghiên cứu: Có nhiều yếu tố môi trường ảnh hưởng đến các quá trình sinh lý của cây nhưng trong phạm vi đề tài này tôi chỉ nghiên cứu sự ảnh hưởng của yếu tố 4 nhiệt độ và độ ẩm không khí. Tuy nhiên mỗi yếu tố này lại ảnh hưởng tới nhiều quá trình sinh lý của cây, ở đây tôi tập trung nghiên cứu ảnh hưởng tới ba quá trình: thoát hơi nước, quang hợp và huỳnh quang diệp lục của cây Địa liền. 5. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 6. Giả thuyết khoa học Sự biến đổi của các quá trình thoát hơi nước, quang hợp và huỳnh quang diệp lục có mối liên hệ chặt chẽ với sự biến đổi của các yếu tố môi trường nhiệt độ và độ ẩm không khí. 7. Ý nghĩa lý luận và thực tiễn của đề tài Tìm hiểu về mối liên hệ giữa các quá trình sinh lý của cây với các nhân tố sinh thái. Kết quả nghiên cứu có thể làm cơ sở khoa học cho việc đưa Địa liền trồng vào vùng sinh thái phù hợp. 5 NỘI DUNG CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Đặc điểm sinh trưởng phát triển, yêu cầu sinh thái và giá trị của cây Địa liền Cây Địa liền còn gọi là Sơn nại, Tam nại, Thiền liền, Sa khương. Tên khoa học là Kaempferia galanga L. thuộc chi Kaempferia họ Gừng (Zingiberaceae). Địa liền được trồng phổ biến tại một số nước như Ấn Độ, Malaysia, Trung Quốc, Lào, Campuchia…Vùng đồi núi ta có nhiều địa liền mọc hoang (Phú Thọ, Yên Bái, Tuyên Quang ) và được trồng nhiều ở Thái Bình, Hà Nam, Bắc Giang… Sở dĩ có tên Địa liền vì lá mọc sát đất. Địa liền là một loại cỏ nhỏ, sống lâu năm, thân rễ hình củ nhỏ bám vào nhau, hình trứng, chứa nhiều chất dự trữ chủ yếu là các loại tinh dầu trong đó thành phần chủ yếu là bormeol, metyl p.coumaric, acid etyl este, cin-namic acid etyl, cineol, cinnamic aldehyd [1], [19]. Lá khá rộng, hai hoặc ba lá mọc sát đất, hình trứng, phía cuống hẹp lại thành một cuống dài độ 1 – 2cm, mặt trên xanh lục và nhẵn, mặt dưới có lông mịn, cả hai mặt đều có những điểm nhỏ, dài rộng gần bằng nhau, chừng 8 – 15cm. Lá cũng gồm có bẹ dài ôm lấy nhau làm thành thân giả, cuống ngắn và phiến lớn, giữa cuống và bẹ lá cũng có phần phụ gọi là lưỡi nhỏ. Thân lá có mùi thơm. Cụm hoa mọc ở giữa, không cuống, gồm 8 – 10 hoa màu trắng với những điểm tím ở giữa. Hoa không đều, đài hình ống, màu lục, tràng hình ống, phía trên chia 3 thùy, thùy giữa lớn hơn hai thùy bên. Chỉ có một nhị sinh sản (ở vòng trong) với hai bao 6 phấn lớn nứt phía trong. Một cánh môi hình bản lớn, thường có điểm tím do ba nhị dính với nhau và biến đổi thành, nằm đối diện với nhị sinh sản. Hai nhị còn lại biến thành hai nhị lép nhỏ nằm ở hai bên bao phấn. Quả là loại quả nang, hạt có nội nhũ và ngoại nhũ [5], [11]. Trong nhân dân, thường trồng Địa liền vào tháng hai hoặc tháng ba. Mùa hoa vào tháng 8 tháng 9. Địa liền có thể mọc hoang ở nhiều nơi nên yêu cầu của Địa liền với điều kiện sinh thái cũng không quá khó khăn. Khả năng chịu lạnh của cây trưởng thành tới 6 0 C, chịu nhiệt lên tới 38 0 C. Nếu nhiệt độ cao quá 38 0 C kéo dài có thể gây phản ứng xấu về sinh lý. Nhiệt độ sinh trưởng tốt nhất là 20 – 25 0 C. Địa liền có thể phát triển tốt ở nhiều loại đất nhưng thường đòi hỏi đất giàu hữu cơ, đất không bị bí chặt, độ pH thích hợp từ 5,0 – 5,5. Do đó, khi trồng Địa liền người ta thường bón rất nhiều phân chuồng. Về chế độ gió và chế độ mưa, Địa liền không đòi hỏi khắt khe [5]. Địa liền đã được ghi vào Dược điển Việt Nam (1983), và dược điển Trung Quốc (1963), (1997) với các thành phần hoá học có tinh dầu thơm, trong đó thành phần chủ yếu là bormeol, metyl p.coumaric, acid etyl este, cin- namic acid etyl, cineol, cinnamic aldehyd… có giá trị rất lớn trong việc chế tạo dược phẩm và trong công nghiệp chất thơm [19]. Ở nước ta, Địa liền được trồng đại trà, thường được thu mua và bán sang các nước như Trung Quốc, Ma-lai-xia Từ tháng 12 đến tháng 3 năm sau, người ta đào củ về, chọn những cây đã trên hai năm, rửa sạch đất cát, thái thành miếng mỏng, xông diêm sinh một ngày rồi phơi khô. Có nơi chỉ đào củ về , rửa sạch phơi khô. Địa liền mùi thơm mát, đặc biệt dễ chịu, vị cay tê. Loại địa liền khô, mùi thơm dịu, vị cay tê, da vàng ngà, thịt trắng, nhiều bột, sạch rễ con, không vụn nát, không mốc mọt, không lẫn tạp chất, củ to đường kính trên 1cm là tốt. Địa liền rất dễ bảo quản, hầu như không bị mốc, mọt dù điều kiện bảo quản cũng như các vị thuốc khác. Người ta cũng thu mua Địa liền tươi [12]. 7 Địa liền đã được nhân dân ta sử dụng từ rất sớm. Theo Đông y, Địa liền vị cay, tính ôn, vào hai kinh tỳ và vị, có tác dụng ôn trung tán hàn, trừ thấp, tránh uế, chữa ngực bụng lạnh đau, đau răng. Nó thường được dùng làm thuốc trợ giúp tiêu hóa, giúp ăn ngon miệng, chóng tiêu và còn dùng làm thuốc xông. Ngâm rượu dùng xoa bóp chữa tê phù, tê thấp, nhức đầu, đau nhức… Ngoài ra chúng còn có tác dụng ức chế tế bào ung thư [1], [5]. 1.2. Huỳnh quang diệp lục ở thực vật Huỳnh quang diệp lục là sự bức xạ được diệp lục phát ra với bước sóng dài hơn bước sóng hấp thụ và đồng thời với thời gian chiếu sáng. Khi hấp thụ năng lượng của lượng tử ánh sáng thì phân tử diệp lục chuyển sang trạng thái kích thích điện tử. Thực chất là khi nhận ánh sáng đỏ hay xanh tím thì một điện tử rất linh động trong phân tử diệp lục sẽ vượt ra ngoài quỹ đạo cơ bản của mình để đến một quỹ đạo xa hơn, tức là đã nâng mức năng lượng của nó cao hơn trạng thái cũ. Có thể nói rằng năng lượng ánh sáng đã chuyển thành năng lượng của điện tử được kích thích của phân tử diệp lục. Năng lượng của lượng tử hấp thu càng lớn thì điện tử nhảy lên quỹ đạo càng xa hơn và mức năng lượng kích thích cũng lớn hơn. Có hai trạng thái kích thích điện tử của phân tử diệp lục: Trạng thái kích thích sơ cấp còn gọi là Singlet hay trạng thái không bền, nếu như khi chuyển điện tử lên mức năng lượng cao hơn không kèm theo sự đổi dấu của spin điện tử. Thời gian tồn tại của trạng thái này là khoảng 10 -12 đến 10 -9 giây. Trạng thái kích thích thứ cấp được gọi là Triplet hay trạng thái bền ổn định hoặc trạng thái bền thứ cấp, nếu như sự chuyển điện tử lên mức năng lượng cao hơn có kèm theo sự đổi dấu spin điện tử. Thời gian tồn tại của trạng thái này lâu hơn, khoảng 10 -3 giây. 8 Điện tử ở trạng thái kích thích sẽ nhanh chóng chuyển về trạng thái cơ bản bằng cách giải phóng năng lượng hấp thụ theo những con đường sau: Một là, nó có thể chuyển năng lượng tới một phân tử nhận năng lượng khác và cuối cùng là khởi động các phản ứng quang hóa, gây ra sự truyền điện tử quang hợp. Hai là, năng lượng được giải phóng ra dưới dạng nhiệt. Ba là, năng lượng được giải phóng ra dưới dạng sóng điện từ. Có nghĩa là nó có thể phát lại dưới dạng một photon có năng lượng nhỏ hơn (tức là có bước sóng dài hơn). Hiện tượng này được gọi là huỳnh quang. Hiện tượng huỳnh quang xảy ra khi chuyển điện tử từ trạng thái kích thích Singlet về trạng thái cơ sở, năng lượng phát ra dưới dạng sóng điện từ. Các quá trình truyền năng lượng nêu trên cạnh tranh nhau, chủ yếu là sự cạnh tranh giữa phản ứng quang hóa và huỳnh quang diệp lục. Ta có thể mô tả quá trình trên bằng sơ đồ: Kf + Kd + Kph P* P  P và P* là trạng thái cơ bản và trạng thái kích thích của phân tử diệp lục. K f , K d , K ph là các hệ số tốc độ làm mất đi trạng thái kích thích bằng bức xạ (huỳnh quang), không bức xạ (mất đi dưới dạng nhiệt) và quang hóa (sự phân chia đầu tiên của các điệc tích trong tâm phản ứng). Hiệu suất lượng tử của phản ứng quang hóa và huỳnh quang sẽ tương ứng bằng: ph f d ph k Qz = k k +k  0 f F f d ph k Q k k k    Trong điều kiện tối ưu, khi các tâm phản ứng hoạt động (các tâm phản ứng “mở”) hằng số K ph lớn hơn đáng kể so với các hắng số còn lại và do đó năng lượng kích thích được sử dụng trong phản ứng quang hóa với hiệu suất lượng tử Q Z gần bằng đơn vị (=1) và chỉ có một phần rất nhỏ năng lượng kích 9 thích bị mất dưới dạng huỳnh quang trong quá trình vận chuyển năng lượng kích thích về tâm phản ứng. Như vậy, khi tâm phản ứng “mở” xảy ra quá trình oxi hóa hoàn toàn chất nhận điện tử đầu tiên Quinon (Q A ), còn khi các tâm phản ứng “đóng” xảy ra khử chất nhận điện tử đầu tiên Quinon (Q A ) và khi đó huỳnh quang diệp lục đạt giá trị cựu đại. Khi tâm phản ứng “đóng” thì hằng số tốc độ mất trạng thái kích thích bằng quang hóa sẽ bằng 0, còn huỳnh quang tăng lên và đạt giá trị cựu đại (F m ) [10] (Q Z ) = 0 m f F f d ph k Q k k k    Hiệu số giữa cường độ huỳnh quang khi tâm phản ứng “đóng” và “mở” (Fv = Fm – F 0 ) được gọi là huỳnh quang biến đổi diệp lục. Nó tương ứng với phần năng lượng ánh sáng được các tâm phản ứng “mở” sử dụng trong phản ứng quang hóa. Một cách dễ dàng có thể chỉ ra rằng tỉ lệ huỳnh quang biến đổi và huỳnh quang cực đại (Fv/Fm) bằng hiệu suất lượng tử (hiệu suất huỳnh quang biến đổi) của phản ứng quang hóa đầu tiên phân chia các điện tích ở các tâm phản ứng quang hợp [37]. m 0 m F F f Z F f d ph Q Q k Q Q k k k      Như vậy, đo cường độ huỳnh quang ổn định – F 0 và cường độ huỳnh quang cực đại – Fm trong một thời gian tương đối cho phép nhận được giá trị tuyệt đối về hiệu quả sử dụng năng lượng ánh sáng trong các phản ứng quang hóa. V m 0 Z m m F F F Q F F    Hiệu quả phân chia điện tích trong các tâm phản ứng bị giảm đi nhiều khi điều kiện sinh trưởng gặp bất lợi (ánh sáng dư thừa, nhiệt độ thấp, hạn 10 hán, không đủ dinh dưỡng…). Hiệu suất huỳnh quang biến đổi đặc trưng cho hiệu quả khử Quinon (Q A ) trong hệ quang hóa II và có thể được sử dụng để đánh giá trạng thái sinh lý của thực vật [10]. Tỷ lệ F V /F m là phản ánh dòng điện tử trong phản ứng quang hợp đi qua chất nhận điện tử thứ hai là Q B . Tỷ lệ này giảm đi khá nhiều khi điều kiện sinh trưởng gặp bất lợi và có thể sử dụng để đánh giá trạng thái sinh lý của thực vật. 1.3. Quá trình quang hợp ở cây xanh Quang hợp là quá trình biến đổi vật chất vô cơ đơn giản thành các hợp chất hữu cơ phức tạp có hoạt tính sinh học cao trong cơ thể thực vật dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời với sự tham gia của hệ sắc tố trong cây. Bản chất của quá trình quang hợp là sự khử CO 2 thành hydrocacbon với sự tham gia của năng lượng ánh sáng mặt trời do sắc tố thực vật hấp thụ. Phản ứng tổng quát của quá trình quang hợp dạng chung nhất có thể được biểu diễn như sau 2 2 2 2 CO + 2H O [CH O] + H O + 2O hv  Cơ quan làm nhiệm vụ quang hợp là lục lạp, tập trung chủ yếu ở lá và các phần khác như thân, quả non, bông lúc còn xanh, bẹ lá… Về hình dáng, lá có dạng bản mỏng nên dễ hấp thụ năng lượng ánh sáng, có thể di chuyển vuông góc với tia sáng tới. Về cấu trúc, lá có các lỗ khí cho O 2 , CO 2 , H 2 O đi qua, có chứa diệp lục và các hệ sắc tố, có hệ thống mạng lưới dẫn dày đặc cung cấp nước, muối khoáng, và vận chuyển chất hữu cơ sản phẩm của quang hợp. Lục lạp (Chloroplast) là bào quan thực hiện chức năng quang hợp. Lục lạp có chứa hệ sắc tố trong đó quan trọng nhất là nhóm sắc tố chlorophyll (diệp lục). Nhóm sắc tố này có khả năng hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt trời và biến năng lượng hấp thụ ấy thành dạng năng lượng hóa học, trong khi [...]... được biên độ nhiệt độ và độ ẩm để sử dụng trong thí nghiệm thực là 10C nhiệt độ và 8% độ ẩm 28 3.2 ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ KHÔNG KHÍ TỚI QUÁ TRÌNH THOÁT HƠI NƯỚC, QUANG HỢP VÀ HUỲNH QUANG DIỆP LỤC 3.2.1 Cường độ thoát hơi nước Thoát hơi nước là quá trình sinh lý phức tạp chịu ảnh hưởng rất lớn của các yếu tố sinh thái, đặc biệt là nhiệt độ Nhiệt độ ảnh hưởng đến áp suất hơi nước bão hòa Nhiệt độ tăng... pha sáng và pha tối của quang hợp đều rất nhạy cảm với nhiệt độ Nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ vận chuyển của điện tử trên chuỗi vận chuyển điện tử quang hợp, ảnh hưởng đến các phản ứng sinh hóa trong pha tối Ngoài ra nhiệt độ còn ảnh hưởng đến quá trình hình thành diệp lục và phân hủy của diệp lục Chúng tôi tiến thành đo cường độ quang hợp của Địa liền ở từng mốc nhiệt độ khi cho tăng nhiệt độ từ 5... tăng Tốc độ tăng của cường độ thoát hơi nước khá đều Khi nhiệt độ tăng từ 50C đến 150C thì cường độ thoát hơi nước tăng từ 0,73 đến 2,05 (≈ 2,8 lần), từ 150C đến 250C cường độ thoát hơi nước tăng từ 2,05 đến 4,1 (≈ 2 lần) còn từ 250C đến 370C nhiệt độ tăng từ 4,1 đến 8,16 (≈ 2) Như vậy có thể thấy quá trình thoát hơi nước cũng tuân theo quy luật của nhiệt động học và Q10 của quá trình thoát hơi nước là... f) tăng và làm tốc độ thoát hơi nước tăng lên như đã nói ở trên Ithn 49 45 41 37 33 29 25 21 17 13 9 5 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 t0 C Hình 3.1 Mối quan hệ giữa nhiệt độ không khí với cường độ thoát hơi nước của cây Địa liền Tuy nhiên cường độ thoát hơi nước đạt cực thuận ở 370C sau đó khi tiếp tục tăng nhiệt độ thì cường độ thoát hơi nước lại giảm xuống Nhìn vào đồ thị có thể thấy tốc độ thoát hơi nước giảm... tự với độ ẩm, từ 0% đến 100%, ta chia thành 25 các khoảng độ ẩm cách đều nhau với khoảng chênh lệch là 8% Tại mỗi mốc độ ẩm, tiến hành đo các chỉ số quang hợp, thoát hơi nước và huỳnh quang diệp lục Phép đo được thực hiện sau khi điều kiện nhiệt độ, độ ẩm của buồng khí hậu nhân tạo đạt mức ổn định 30 phút 2.2.3 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu - Xác định huỳnh quang diệp lục Huỳnh quang diệp lục được... lên và vận tốc thoát hơi nước của lá cũng tăng lên Ngược lại, nhiệt độ giảm thì F giảm và thoát hơi nước cũng chậm lại Tuy nhiên nếu nhiệt độ quá cao thì khí khổng buộc phải đóng lại nên thoát hơi nước cũng giảm Đây là trường hợp giảm sút thoát hơi nước vào các buổi trưa hè Chúng tôi tiến hành đo cường độ thoát hơi nước tại mỗi điểm nhiệt độ khi cho nhiệt độ không khí tăng từ 50 – 500C nhằm tìm hiểu ảnh. .. chọn ra được biên độ nhiệt độ và độ ẩm phù hợp, tiến hành thí nghiệm như sau: Cây cũng được trồng trong 4 chậu tương ứng với 4 lần nhắc lại với chế độ chăm bón giống nhau và được đặt trong buồng khí hậu nhân tạo Tiến hành đo các chỉ số cường độ thoát hơi nước, cường độ quang hợp, huỳnh quang diệp lục của lá Địa liền như sau: Điều chỉnh nhiệt độ từ 50C tăng dần đến 500C, cứ mỗi một độ ta tiến hành đo... chế lượng nước thoát ra Đây là cơ chế sinh học điều hòa thoát hơi nước bằng cơ chế đóng mở khí khổng 30 Như vậy, cường độ thoát hơi nước có sự phụ thuộc với nhiệt độ không khí và sự phụ thuộc này là có giới hạn Khi nhiệt độ tăng lên thì cường độ thoát hơi nước cũng tăng lên đến giới hạn cực đại ở 370C sau đó cường độ thoát hơi nước giảm xuống khi nhiệt độ tiếp tục tăng lên 3.2.2 Cường độ quang hợp... so với lượng nước mà cây cần cho các hoạt động sống và sinh lý trong cơ thể Người ta đã tính toán cho thấy rằng 99% lượng nước hút vào bị thoát ra ngoài thông qua quá trình thoát hơi nước trong suốt mùa sinh trưởng của cây Sự thoát hơi nước tạo điều kiện cho cây lấy CO2 từ môi trường vào để thực hiện quang hợp Do tính chất đối lập của quá trình thoát hơi nước (vai trò của nó) và ảnh hưởng của cơ chế... độ quang hợp Qua bảng và đồ thị cũng có thể thấy nhiệt độ tối ưu của quang hợp ở cây Địa liền là 250C – 300C Đây là khoảng nhiệt độ mà ở đó cường độ quang hợp của cây có thể đạt ≥ 90% cường độ quang hợp cực đại Khi vượt quá nhiệt độ tối ưu (t0 ≥ 300C) thì cường độ quang hợp giảm dần Tốc độ giảm của cường độ quang hợp là không đều Từ 300C – 400C cường độ quang hợp giảm từ 36,05 đến 17,06 (≈ 2,1 lần), . trình thoát hơi nước, quá trình quang hợp, huỳnh quang diệp lục dưới ảnh hưởng của yếu tố nhiệt độ và độ ẩm không khí. 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện nhiệt độ, độ ẩm. trình thoát hơi nước, quang hợp và huỳnh quang diệp lục của cây Địa liền. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu Xác định sự biến đổi cường độ thoát hơi nước, cường độ quang hợp và khả năng huỳnh quang của Địa. GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 NGUYỄN ANH SƠN ẢNH HƯỞNG NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ ẨM ĐẾN QUANG HỢP, THOÁT HƠI NƯỚC VÀ HUỲNH QUANG DIỆP LỤC CỦA CÂY ĐỊA LIỀN (KAEMPFERIA

Ngày đăng: 22/07/2015, 23:01

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • PHẦN MỞ ĐẦU

  • 1. Lý do chọn đề tài

  • Cây Địa Liền (Kaempferia galanga Linn) thuộc chi Kaempferia họ Gừng (Zingiberaceae) là một loại cây thuốc đã được ghi vào Dược điển Việt Nam (1983), và dược điển Trung Quốc (1963), (1997) với các thành phần hoá học có tinh dầu thơm, trong đó thành phần chủ yếu là bormeol, metyl p.coumaric, acid etyl este, cin-namic acid etyl, cineol, cinnamic aldehyd có giá trị rất lớn trong việc chế tạo dược phẩm [1], [12], [19].

  • Ở Việt Nam, Địa liền được nhân dân ta trồng và sử dụng từ rất sớm. Nó thường được dùng làm thuốc trợ giúp tiêu hóa, giúp ăn ngon miệng, chóng tiêu và còn dùng làm thuốc xông, ngâm rượu dùng xoa bóp chữa tê phù, tê thấp, nhức đầu, đau nhức… Ngoài ra nó còn có tác dụng ôn trung tán hàn, trừ thấp, tránh uế, chữa ngực bụng lạnh đau, đau răng [12].

  • NỘI DUNG

  • CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

  • 1.1. Đặc điểm sinh trưởng phát triển, yêu cầu sinh thái và giá trị của cây Địa liền

  • 1.2. Huỳnh quang diệp lục ở thực vật

  • 

  • 1.3. Quá trình quang hợp ở cây xanh

  • 1.4. Quá trình thoát hơi nước ở thực vật

  • 1.5. Lịch sử nghiên cứu vấn đề ảnh hưởng một số yếu tố sinh thái tới các quá trình sinh lý của thực vật

  • Vấn đề mối liên quan giữa các quá trình sinh lý của thực vật với các yếu tố khí hậu của môi trường như nước, ánh sáng, nhiệt độ, không khí, các điều kiện dinh dưỡng của nước, đất… là một trong hai hướng cơ bản của ngành Sinh lý học thực vật mà các nhà khoa học đã quan tâm nghiên cứu từ rất lâu. Hướng này chủ yếu tiến hành nghiên cứu trong các điều kiện của phòng thí nghiệm, bán tự nhiên và tự nhiên, nhằm tìm ra các quy luật hoạt động của các quá trình sinh lý trong những điều kiện môi trường xác định, tìm ra các đặc trưng của từng giới thực vật trong các vùng nhất định. Hiện nay hướng nghiên cứu sinh lý – sinh thái chuyển mạnh sang hướng sinh lý – sinh thái thực nghiệm. Đó là hướng nghiên cứu cây trồng trong điều kiện sinh thái cực thuận (trong phytotron), nhằm xây dựng mô hình tối ưu sinh thái học cho các quá trình sinh lý, nhằm đạt hiệu quả trồng trọt cao nhất.

  • Với sự tiến bộ của khoa học, vấn đề nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố sinh thái tới các quá trình sinh lý của thực vật ngày càng được tìm hiểu một cách toàn diện và sâu sắc hơn. Từ năm 1971, những nghiên cứu về khả năng quang hợp trên cây lúa của Ishihara và cộng sự [38] đã chỉ ra rằng nhiệt độ cao là một trong những yếu tố quyết định đến sinh trưởng và quang hợp của cây trồng. Khi nhiệt độ tăng làm cho không khí quanh cây trồng thay đổi như độ ẩm giảm và áp suất tăng. Chính vì vậy, lượng CO2 đi qua khí khổng bị hạn chế và đây là nguyên nhân giảm quang hợp của cây. Những nghiên cứu sau này cũng chỉ ra các kết quả tương tự (Zeiger và cộng sự, 1987; Kawamitsu và cộng sự, 1993) [43], [56]. Tìm hiểu sâu hơn về ảnh hưởng của nhiệt độ lên quá trình quang hợp, các nghiên cứu cũng cho thấy trong chuỗi phản ứng quang hợp thì giai đoạn quang hóa không bị ảnh hưởng nhiều bởi nhiệt độ, tuy nhiên pha tối của quang hợp khi mà có hoạt động của các enzim thì rất mẫn cảm với nhiệt độ. Trị số Q10 đối với hai pha của quang hợp là khác nhau, đối với pha sáng Q10 là 1,1 – 1,4, đối với pha tối là 2 – 3 trùng với Q10 của các phản ứng hóa học (Ishihii và cộng sự, 1977) [39]. Tuy nhiên, trị số Q10 ở từng khoảng nhiệt độ và tùy từng loài thực vật là khác nhau. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ lên quang hợp và hiệu quả sử dụng CO2 trong tối và sáng của lá xanh, Choy-Sin Hew và cộng sự (1969) [33] đã nhận thấy rằng trị số Q10 từ 200 – 300C là 0,92 và từ 300 – 400C là 0,73, đồng thời hiệu suất quang hợp cũng giảm 50% khi nhiệt độ tăng từ 200 – 400C. Sự ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình quang hợp có liên quan đến cấu trúc protein trong trung tâm phản ứng quang hệ 2 của bộ máy quang hợp. Nhiệt độ tăng cao gây nên sự biến tính của protein D1 và D2 trong quang hệ 2, từ đó ảnh hưởng hoạt động của bộ máy quang hợp (Georgieva,1997; Nabra O. và Satoh K., 1987) [41] [49]. Nhiệt độ không khí cao không những trực tiếp phá hủy bộ máy quang hợp mà còn tác động gián tiếp thông qua sự thay đổi độ ẩm tương đối (Horie, 1988) [37]. Nhiệt độ không chỉ ảnh hưởng đến quá trình quang hợp mà nó còn ảnh hưởng đến tất cả các quá trình sinh lý sinh hóa khác trong cơ thể thực vật một cách trực tiếp hoặc gián tiếp. Thông qua hiệu quả quang hợp, nhiệt độ còn ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng chiều cao, khả năng ra hoa, đậu quả, hàm lượng enzim, cường độ tích lũy chất khô, chất lượng nông phẩm… (Abd El-Walhab,1973; Schereiber và cộng sự,1997; Zauberman và Jobin-Decor,1995) [27], [54], [55].

  • Ngoài những nghiên cứu về nhiệt độ, các nhân tố sinh thái khác cũng được nghiên cứu rất nhiều trong mối quan hệ giữa chúng với cây trồng như ánh sáng, độ ẩm, nồng độ khí, chất lượng nước và chế độ dinh dưỡng đất… Ánh sáng là nguồn cung cấp năng lượng cho thực vật tiến hành quang hợp, vì vậy ánh sáng có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình quang hợp nói riêng và các quá trình sinh lý trong cơ thể thực vật nói chung. Cho đến nay đã có rất nhiều công trình nghiên cứu mối liên quan giữa quang hợp với cường độ, thành phần quang phổ của ánh sáng. Inagaki và cộng sự (1989) [50] khi nghiên cứu ảnh hưởng của ánh sáng, nồng độ CO2 và nhiệt độ lên quá trình quang hợp của loài Asparagus officinalis L. đã nhận thấy rằng khi tăng cường độ ánh sáng từ 5 đến 100 klx, thì cường độ quang hợp tăng dần trong khoảng từ 5klx đến 30klx sau đó gần như không đổi, sau đó nếu tiếp tục tăng cường độ ánh sáng thì cường độ quang hợp giảm dần. Nghiên cứu cũng cho thấy cường độ quang hợp tăng khi nồng độ CO2 tăng, và nhiệt độ tăng cao làm cường độ quang hợp giảm. Việc tăng cường độ quang hợp khi cường độ ánh sáng tăng là do tăng khả năng vận chuyển điện tử đồng thời hoạt tính của enzim cố định CO2 tăng (Ishhi và cộng sự, 1977) [39]. Tuy nhiên, ánh sáng mạnh đặc biệt khi kết hợp với nhiệt độ cao có thể gây oxy hóa và phá hủy bộ máy quang hợp nếu như cây trồng không có cơ chế giải phóng năng lượng dư thừa (Joshi và cộng sự 1995) [40]. Những nghiên cứu khác cũng cho kết quả tương tự (Gabriel Cornic, 1991; Khan và cộng sự, 1995; Randa và cộng sự, 2004) [34], [35], [47].

  • Nhiều công trình nghiên cứu cũng đã chỉ ra mối quan hệ giữa các yếu tố như nồng độ oxy, độ ẩm không khí, độ mặn của nước lên quá trình quang hợp, sự trao đổi nước, khả năng sinh trưởng, khả năng chống chịu của cây…(Rawson và Begg, 1977; Randa và cộng sự, 2004) [36], [47]. Ngoài những nghiên cứu sinh lý thực nghiệm còn có những nghiên cứu sinh lý – sinh thái trên diện rộng nhằm tìm hiểu tác động của các nhân tố khí hậu đến sự sống của thảm thực vật như tổng hợp nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ hàng năm đến hiệu quả quang hợp của hệ thống rừng phía Bắc Phần Lan từ năm 1906 đến năm 2002 của Perti Hari và Pekka Nöjd [53].

  • Ở Việt Nam, vấn đề nghiên cứu mối liên hệ giữa các nhân tố sinh thái với các quá trình sinh lý của thực vật còn khá mới mẻ. Các nhà nghiên cứu chủ yếu tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện dinh dưỡng đất, theo hướng tìm hiểu tác động của việc bổ sung các nguyên tố đa lượng, vi lượng hay các công thức bón phân khác nhau tới sự sinh trưởng và chống chịu của cây trồng, từ đó nhằm tìm ra một công thức chăm sóc, tưới tiêu hợp lý để đạt được hiệu quả trồng trọt cao nhất. Một số tác giả nghiên cứu vấn đề này như Nguyễn Văn Mã, Nguyễn Như Khanh, Điêu Thị Mai Hoa, Võ Minh Thứ… [6], [13], [14], [15], [16], [17], [24].

  • Vấn đề nghiên cứu mối liên hệ giữa các yếu tố sinh thái với các hoạt động sinh lý của thực vật bước đầu đã có những kết quả nhất định. Trong báo cáo về ảnh hưởng của nhiệt độ và ánh sáng đến ưu thế lai về các đặc tính quang hợp của lúa lai F1 (Oryza sativa L.), Phạm Văn Cường và cộng sự (2004) [2] đã khẳng định khi ánh sáng và nhiệt độ tăng làm cho độ nhạy khí khổng của lúa lai F1 tăng ở tất cả các giai đoạn. Nhiệt độ và ánh sáng đều có tương quan thuận đối với hàm lượng diệp lục, quá trình thoát hơi nước và quá trình quang hợp. Tuy nhiên ở điều kiện nhiệt độ cao và cường độ chiếu sáng mạnh thì cường độ quang hợp lại giảm. Trong những nghiên cứu khác, Phạm Văn Cường cũng đã phát hiện thấy trong điều kiện lượng phân đạm cao thì con lai F1 cho ưu thế lai về quang hợp, do có ưu thế lai về hiệu suất sử dụng đạm đối với hàm lượng diệp lục và hoạt tính của enzim cố định CO2 [31], [32]. Cũng nghiên cứu về bộ máy quang hợp, tác giả Đặng Diễm Hồng nghiên cứu về bản chất mất hoạt tính của quang hệ II của tảo ở nhiệt độ cao đã giải thích việc giảm hiệu suất sử dụng năng lượng ánh sáng trong quang hợp khi nhiệt độ cao trên 450C là có liên quan đến sự phá hủy bằng nhiệt của một số protein của PSII [10]. Những nghiên cứu khác cũng đã chỉ ra tác động của nhiệt độ đến các quá trình sinh lý khác của thực vật như nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự biến đổi sinh lý, hóa sinh của quả chuối tiêu trong thời gian bảo quản (Nguyễn Thị Bích Thủy, 2002) [23]. Nghiên cứu đã khẳng định chuối tiêu bảo quản ở nhiệt độ thấp (60 – 100C) có biểu hiện bị tổn thương lạnh ở các thời điểm khác nhau và mức độ tổn thương cũng khác nhau và mức độ tổn thương cũng tùy thuộc và nhiệt độ bảo quản.

  • Tuy nhiên ở nước ta, ngoài yếu tố nhiệt độ và ánh sáng thì các yếu tố khác vẫn chưa được tìm hiểu và đánh giá một cách sâu sắc.

  • CHƯƠNG 2.

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan