Bộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC sư PHẠM HÀ NỘI MAI ANH TÚ NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH LÍ, HÓA SINH LIÊN QUAN TỚI KHẢ NẦNG CHỊU HẠN CỦA GIỐNG CÀ CHUA LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC • ■ • MAI ANH TÚ HÀ NỘI 2014 Bộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC sư PHẠM HÀ NỘI NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH LÍ, HÓA SINH LIÊN QUAN TỚI KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CỦA GIỐNG CÀ CHUA Chuyên ngành : Sinh học thực nghiệm Mã số : 60 42 01 14 LUẬN VÃN THẠC SĨ SINH HỌC • • • Người hướng dẫn khoa học: TS. ĐIÊU THỊ MAI HOA Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tói TS. Điêu Thị Mai Hoa tận tình hướng dẫn, bảo, giúp đỡ suốt trình học tập hoàn thành đề tài nghiên cứu này. Tôi xin cảm ơn quý thầy cô khoa Sinh - KTNN, phòng thực hành Sinh lí thực vật, cán Trung tâm nghiên cứu chuyển giao công nghệ trường Đại học Sư phạm Hà Nội hỗ ừợ, cung cấp phương tiện thiết bị máy móc, hóa chất cho suốt thời gian học tập làm thí nghiệm. Xin gửi lời cảm ơn tới PGS.TS. Nguyễn Hồng Minh - Giám đốc Trung tâm nghiên cứu phát triển giống rau chất lượng cao Đại học Nông nghiệp I Hà Nội HÀ NỘI 2014 Bộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC sư PHẠM HÀ NỘI tư vấn cung cấp giống ừồng cho để tiến hành nghiên cứu thực nghiệm. Cuối xin bày tỏ biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân đồng nghiệp tạo điều kiện, động viên tâm sự, ủng hộ, khuyến khích giúp đỡ để thực thành công đề tài luận văn thạc sĩ Sinh học. Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2014 Tác giả Mai Anh Tú Tôi xin cam đoan, toàn kết công trình nghiên cứu đề tài riêng tôi. Các kết số liệu đề tài trung thực chưa công bố nghiên cứu khác. Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2014 Tác giả HÀ NỘI 2014 Bộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC sư PHẠM HÀ NỘI Mai Anh Tú HÀ NỘI 2014 MỤC LỤC Tên bảng Trang Bảng 1. Thành phần dinh dưỡng ttong lOOg Bảng 2.1. Khả nảy mâm hạt dung dịch sorbitol 32 Bảng 3.1. Khả sinh trưởng chiêu dài mâm dung dịch sorbitol 35 Bảng 5.1. Hàm lượng prolin mâm so với đôi chứng 39 Bảng 6.1. Khả giữ nước giai đoạn gây 41 hạn hoa Bảng 6.2. Khả giữ nước giai đoạn sau tưới l ' nước phục hôi Bảng 7. Sô héo, không héo tỷ lệ % héo so với 46 tổng số Bảng 8.1. % lượng nước liên kêt so với lượng nước tông sô 48 giai đoạn gây hạn hoa Bảng 8.2. % lượng nước liên kêt so với lượng nước tông sô 49 giai đoạn tưới nước phục hồi Bảng 9.1. Hàm lượng diệp lục tông sô giai đoạn gây hạn Bảng 9.2. Hàm lượng diệp lục tông sô giai đoạn tưới nước phục hồi Bảng 10.1. Hàm lượng diệp lục liên kêt cà chua giai đoạn gây hạn 52 53 14 fiảng 10.2. Hàm lượng diệp lục liên kêt cà chua giai 56 đoạn tưới nước phục hồi 15 Bảng 11.1. Hàm lượng prolin giai đoạn hoa gây 59 hạn 16 Bảng 11.2. Hàm lượng prolin giai đoạn hoa tưới 60 nước phục hồi 17 Bảng 12.1. Sô lượng hoa cà chua giai đoạn gây 64 hạn 18 Bảng 12.2. Sô lượng hoa cà chua giai đoạn tưới nước phục hồi 19 Bảng 13. Số lượng 65 66 20 Bảng 14. Khối lượng 67 21 Bảng 15. Khối lượng trung bình 68 22 Bảng 16. Tổng hợp tiêu nghiên cứu 69 DANH MUC CÁC HÌNH • STT Tên hình Trang Hình 1. Khả nảy mầm hạt dung dịch sorbitol 34 Hình 2. Khả sinh trưởng chiều dài mầm 36 Hình 3. Khối lượng tươi mầm so với đối chứng 38 Hình 4. Sự biên động hàm lượng prolin mâm so với đôi chứng 40 Hình 5. Khả giữ nước cà chua so với đối chứng Hình 6. Sô lượng héo, không héo tỷ lệ % héo 43 45 so với tổng số Hình 7. Sự biên động % lượng nước liên kêt so với lượng 50 nước tổng số giai đoạn gây hạn tưới nước phục hồi Hình 8. Sự biên động hàm lượng diệp lục tông sô cà 51 chua giai đoạn gây hạn tưới nước phục hồi Hình 9. Sự biên động hàm lượng diệp lục liên kêt cà 57 chua bị hạn sau tưới nước phục hồi 10 Hình 10. Sự biên động hàm lượng prolin cà chua bị hạn sau tưới nước phục hồi 11 Hình 11. Số lượng hoa 12 Hình 12. Phân nhóm khả chịu hạn giống cà chua 61 63 70 MỞ ĐẦU 1. Lí chọn đề tài Cây cà chua {Lycopersicon esculentum Mill) có nguồn gốc từ châu Mỹ, loại rau ăn quả, thuộc họ Cà (Solanaceae), chi Lycopersicon. Cà chua rau sử dụng rộng rãi có giá trị kinh tế cao, trồng nước nhiệt đới cận nhiệt đới [21]. Quả cà chua có giá trị dinh dưỡng cao, chứa nhiều vitamin c, A, K, Bl9 B2, pp, axit hữu cơ, chất xơ nguyên tố vi lượng molybden (Mo), mangan (Mn), crom (Cr). Một số vitamin ttong cà chua không bị trình chế biến. Theo y học cổ truyền, ăn cà chua có tác dụng mát máu, ổn định gan, giải độc, tốt cho người bị chảy máu chân răng, cao huyết áp, thể nóng nhiệt. Bởi thế, ăn cà chua không sở thích mà có tác dụng nâng cao sức khỏe, phòng ngừa bệnh tật. Trong chế độ dinh dưỡng hàng ngày nên sử dụng đặn cà chua để chế biến nhiều ăn khác [8]. Ở nước ta, việc phát triển trồng cà chua có ý nghĩa quan trọng mặt luân canh, tăng vụ tăng suất ừên đơn vị diện tích, cà chua khuyến khích phát triển diện rộng thuộc nhiều tỉnh khác nước. Tuy nhiên, việc trồng cà chua chưa phát triển mạnh mong muốn cà chua trồng điều kiện nóng ẩm nước ta dễ mắc nhiều bệnh gây hại như: xoăn lá, mốc sương, héo tươi, virut V.V Những giống trồng có suất khác nhau, có đặc điểm sinh lí, hóa sinh không giống nhau. Do đó, người dựa vào đặc điểm để đánh giá khảo nghiệm giống ừồng có triển vọng cho suất cao. Các giống cà chua có suất cao có lại khả chống chịu tốt với điều kiện bất lợi nhiệt độ (nóng, lạnh), chế độ nước V.V Hạn hán yếu tố bất lợi môi trường, gây nên thiệt hại nặng nề suất chất lượng sản phẩm. Vì vậy, nghiên cứu tính chịu hạn đặc điểm sinh lí hóa sinh thu hút nhà nghiên cứu. Mức độ thiệt hại nặng hay nhẹ phụ thuộc vào thời gian, giai đoạn bị hạn. Các chế khả bị hạn đề cập khả điều chỉnh áp suất thẩm thấu, vai trò rễ, hiệu sử dụng nước, vai trò thành tế bào, di truyền phân tử liên quan đến tính chịu hạn. Ở Việt Nam nay, công trình nghiên cứu cà chua chủ yếu tập chung vào hướng chọn tạo khảo nghiệm đánh giá giống, kĩ thuật nhân sản xuất giống, khả thích ứng kháng bệnh giống. Hướng nghiên cứu tiêu sinh lí, hóa sinh liên quan tới khả chịu thiếu nước, mặn giống cà chua có suất cao chưa quan tâm nhiều. Vì vậy, việc nghiên cứu tiêu cần thiết cho công tác chọn giống cà chua có triển vọng. Khi điều kiện môi trường hạn nặng làm cho cà chua lấy nước vào thể qua hệ rễ, gây nên tượng héo lâu dài chết, hủy hoại ừồng diện tích rộng. Ở thời kì hoa, hạn hán làm cho hạt phấn không nảy mầm, trình thụ tinh không xảy không hình thành, gây thiệt hại nghiêm trọng kinh tế, ảnh hưởng tới sản xuất nông nghiệp. Xuất phát từ ý nghĩa lí luận thực tiễn đó, tiến hành đề tài “Nghiên cứu số đặc điểm sinh lí, hóa sinh liên quan đến khả chịu hạn giống cà chua 2. Mục đích nghiên cứu - Thấy khác biệt số tiêu sinh lí, hóa sinh liên quan đến khả chịu hạn giống cà chua. ởng phá t triể n tốt tro ng suố t trìn h gây hạn kéo dài bị thiế u nướ c. 3.2.6. Hàm lư ợn gp rol in tro ng Tro ng điề u kiệ n sốn g thự c vật, trồn g bị thiế u nướ c làm cho tế bào bị nướ c dẫn đến chấ t hòa tan loại đườ ng, axit hữu cơ, axit ami n, ion kho (ch ủ yếu K+) tton g tế bào đượ c tích lũy nhằ m chố ng lại khả năn g nướ c tế bào tăn g khả năn g giữ nướ c ngu yên sin h chấ t. Tro ng trìn h sốn g trồn g bị ảnh hưở ng bỏi stre ss nướ c axit ami n prol in có vai ừò làm tăn g áp suất thẩ m thấ u tế bào . Khi ngh iên cứu prol in tron g giai đoạ n hoa cà chu a bị hạn , kết đượ c thể hiệ n qua g 11. 1, 11. hìn h 10 biế n độn g hà m lượ ng prol in tron g cà chu a bị hạn sau tưới nướ c phụ c hồi so với % đối ng. Ở lô thí ngh iệm hà m lượ ng prol in tron g có có biế n độn g c nha uở giố ng, điề u thể hiệ n nga y ừon g giai đoạ n hạn ngà y kể từ hoa bắt đầu héo , hà m lượ ng prol in giố ng HT 152 cao nhấ t đạt 4,9 8| ig/g chi ếm 117 ,45 % so với đối ng. ngày Đối chứng \ Thí nghiệm ngày % so vói Đối chứng Thí nghiệm đối chứng Ngày % so với Đối đối chứng HT126 3,95a± 0,020 4,22a± 0,311 106,84 4,02a±0,042 4,67a± 0,021 116,17 4,43a± HT144 Giống\ 4,16ab±0,016 4,46a±0,012 107,21 4,01a±0,028 4,92b±0,017 122,70 4,34” ± HT152 4,24b±0,027 4,98b± 0,042 117,45 4,53b±0,041 5,62c± 0,036 124,06 4,41a± HT160 4,20ab± 0,032 4,82b±0,036 114,76 4,34b±0,052 5,12d±0,041 117,97 4,48c±0 ngày Đối chứng \ Thí nghiệm Giống\ % so vói Đối chứng Thí nghiệm đối chứng Ngày HT126 ngày 4,05a±0,012 4,12a±0,011 101,73 % so vói Đối đối chứng 4,12a±0,016 4,10a± 0,023 99,51 4,23a± HT144 4,13b±0,016 4,38” ±0,022 106,05 4,21b±0,018 4,31b±0,027 102,38 4,36b±0 HT152 4,20c± 0,037 4,76c±0,021 113,33 4,43c±0,043 4,70c± 0,026 106,09 4,31a± HT160 4,24c± 0,042 4,62d± 0,026 108,96 4,38c±0,032 4,59d± 0,020 104,79 4,35b± s5 !‘ r c © ã OỊD 140 z- 120 100 4HHÌT ‘5 11IIIIIIIIIIIIIIIII MI II! illiiiiiiiiililiiiiiiiil iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii 80 60 - 40 20 Ì3 > © B9 s eạ r ì IĐối chứng IThí nghiệm ngày ■% so với đối chứng ngày Pha ngày gây hạn ngày ngày Pha ngày phục hồi Thời gian (ngày) Hình 10. Sự biến đổi hàm lượng prolin cà chua khỉ bị hạn sau khỉ tưói nước phục hồi Ở giai đoạn ngày, ngày cho kết cao giống HT152. Tỷ lệ % so với đối chứng hàm lượng prolin giống cao chứng tỏ giống có khả thích nghi với điều kiện thiếu nước tốt so với giống lại, giống HT126 có % hàm lượng prolin so với đối chứng thấp thời điểm héo. Thời điểm hoa lúc hình thành quan sinh sản mẫn cảm với điều kiện ngoại cảnh, đặc biệt chế độ nước. Nhu cầu nước thời kỳ cao cà chua, hàm lượng prolin cao ừong thời kỳ làm tăng khả thẩm thấu, điều giúp cho cà chua hút nước tốt hơn. Những giống có hàm lượng prolin cao lúc hoa thường dễ dàng vượt qua khó khăn trao đổi nước tạo điều kiện cho việc hoa kết thuận lợi để đảm bảo suất trồng. Trong pha phục hồi sau tưới nước hàm lượng prolin lại có giảm dần so với pha gây hạn, chứng tỏ trồng giai đoạn phục hồi hàm lượng nước thể thực vật lấy vào hòa tan chất có nguyên sinh chất đặc biệt axit amin prolin làm cho hàm lượng prolin giảm xuống. Trong giai đoạn hàm lượng prolin so với % đối chứng cao giống HT152 đạt 102,55%, giống HT160 chiếm 99,77 % thấp giống HT126 chiếm 91,25% giai đoạn phục hồi sau ngày. Như vậy, bị khô hạn cà chua tăng cường tổng họp tích lũy prolin cây. Tác giả Đinh Thị Phòng (2001), việc xử lí hạn giống lúa đưa kết luận giống sau xử lí hạn hàm lượng prolin tăng lên 7,5 [22]. Nghiên cứu trước đậu xanh điều kiện strees muối tác giả Điêu Thị Mai Hoa, Trần Thị Thanh Huyền cho kết hàm lượng prolin tăng sau xử lí mặn [9]. Sự tăng cường tổng hợp tích lũy prolin có ý nghĩa quan trọng phản ánh khả chống chịu gặp điều kiện hạn hán, điều giúp trì áp lực thẩm thấu, giúp cho trồng hoạt động bình thường. 3.3. 3.3.1. Các yếu tổ cấu thành suất Số lượng hoa trẽn Khi tiến hành đếm số lượng hoa cà chua lô thí nghiệm đối chứng nhận thấy có chênh lệch số lượng hoa. Ở lô gây hạn giai đoạn gây héo giống HT144 cho tỷ lệ hoa sai so vói giống lại. Trong thời ngày kể từ bắt đàu héo số lượng hoa trung bình đạt 12,5 hoa/cây chiếm 88,03% so với đối chứng giống HT126, tỷ lệ cao so với giống lại, thấp giống HT144 đạt 66,88%. Đến giai đoạn ngày số lượng hoa tăng lên không đáng kể đối chứng thí nghiệm. Sang giai đoạn ngày, lô thí nghiệm số lượng hoa lại giảm dần lúc bị thiếu nước nghiêm trọng, số lượng héo tăng lên tỷ lệ hoa rụng nhiều, giống HT144 cho số lượng hoa cao đạt 13,5 hoa/cây chiếm tỷ lệ 23,11% so với đối chứng. Giống HT144 có số lượng hoa nhiều % so với đối chứng lại thấp giống lại, bị hạn hoa rụng nhiều, điều thể mẫn cảm, thích ứng trồng thiếu nước. Khi bị hạn, giống HT126, HT152, HT160 cho số hoa rụng nên % so với đối chứng thời điểm cao giống HT144. Ở pha phục hồi tưới nước trở lại bình thường số lượng hoa bắt đầu tăng dần so với thời điểm héo ngày (bảng 12.2), giống HT144 có số lượng hoa cao nhất, thấp giống HT160. Như vậy, giai đoạn hoa bị thiếu nước ảnh hưởng đến tỷ lệ hoa khả tạo trồng, số lượng hoa phản ánh đến suất OOOOÒOÓOC . LĨ ỊỊ , ■ THÍ NGHIỆM [Ị tt tỉ 1111111 T VO^-[...]... được giống chịu hạn tốt nhất trong số các giống nghiên cứu, để khuyến cáo cho người ừồng cà chua và có những dẫn liệu khoa học cho các nghiên cứu sâu sắc hơn 3 Nhiệm vụ nghiên cứu - Thu thập giống và các tài liệu liên quan - Bố trí thí nghiệm giai đoạn nảy mầm trong phòng thí nghiệm và giai đoạn trồng cây trong nhà lưới - Xác định một số chỉ tiêu sinh lí, hóa sinh liên quan đến khả năng chịu hạn trong... cây cà chua nói riêng, là cơ sở cho những nghiên cứu sâu sắc hơn về khả năng chịu hạn của các giống cà chua năng suất cao Ỷ nghĩa thực tiễn Bước đầu đánh giá được nguồn vật liệu chọn giống, xác định khả năng chịu hạn của 4 giống cà chua ở giai đoạn nảy mầm và cây ra hoa Các giống này sẽ là nguyên liệu cho chọn tạo giống và ứng dụng vào thực tiễn sản xuất 6 Đóng góp mói của đề tài Đây là những giống. .. là hệ số héo [16] Hệ số héo của các loại đất khác nhau rất lớn, ví dụ đất cát là 2,2%; đất thịt 12,6%; đất sét 26,2 % v.v , đối với cà chua xác định hệ số héo cây là rất càn thiết, nó cho phép chúng ta đánh 2 8 giá mức độ giới hạn mà cây trồng có thể chịu hạn được trong những điều kiện stress môi trường 1.7 Một số nghiên cứu đặc điểm sinh lí, hóa sinh liên quan đến tính chịu thiếu nước ở cà chua Trong... gần đây một số tác giả nghiên cứu trên đối tượng cây cà chua tập chung chủ yếu vào các hướng như lai tạo, đánh giá năng suất, quá trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng Các chỉ tiêu nghiên nghiên cứu về sinh lí, hóa sinh liên quan tới chịu áp suất thẩm thấu cao, khả năng sinh trưởng và nảy mầm trong dung dịch sorbitol, hàm lượng prolin, hàm lượng diệp lục Những chỉ tiêu này có liên quan mật... cacbon-hydrat cần thiết cho sự tăng trưởng của cây trồng [33] CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu • 2.1 Các giống cà chua - Cây cà chua, là các giống Quốc gia do Trung tâm nghiên cứu và phát triển giống rau chất lượng cao của trường Đại Học Nông Nghiệp I cung cấp - Đặc điểm 4 giống cà chua như sau: TÊN GIỐNG ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC HT126 - Giống lai Fl, là giống ngắn ngày (khoảng 70 - 75 ngày cho... sinh trưởng được, sự thụ tinh không xảy ra làm giảm năng suất và chất lượng sản phẩm 1.6 Một số yếu tố liên quan tới tính chịu hạn của thực vật Thực vật có khả năng chịu được khô hạn liên quan đến khả năng giữ nước của protein nguyên sinh chất và áp suất thẩm thấu cao Tăng tích lũy protein ưa nước phân tử thấp và có khả năng liên kết được nhiều phân tử nước ở dạng màng nước Ở những loài cây chống chịu. .. nóng và chịu hạn của cây trồng Trong các cơ thể non, hàm lượng nước liên kết thấy nhỏ hơn trong các cơ thể già Khi thực vật gặp điều kiện khô hạn, hàm lượng nước liên kết tăng lên Như vậy, hàm lượng nước 2 7 liên quan tới tính chống chịu chống chịu của thực vật như chịu hạn, chịu rét, chịu mặn của cây ừồng Người ta đã dùng tỷ lệ hàm lượng nước liên kết và nước tự do để đánh giá khả năng chống chịu của. .. ra hoa 4 Đổi tượng và phạm vỉ nghiên cứu 4. 1 Đổi tượng nghiên cứu Gồm 4 giống cà chua, là các giống lai Fl, xuất xứ tò Việt Nam, do Trung tâm nghiên cứu và phát triển giống chất lượng cao Đại Học Nông Nghiệp I cung cấp 4. 2 Phạm vỉ nghiên cứu Nghiên cứu tập chung vào 2 giai đoạn: Giai đoạn nảy mầm trong điều kiện phòng thí nghiệm và cây bắt đàu ra hoa tạo quả trong nhà lưới Thòi gian nghiên cứu: Từ... định một số chỉ tiêu sinh lí, hóa sinh liên quan tói khả năng nảy mầm của hạt, bao gồm những chỉ tiêu sau: • Xác định khả năng nảy mầm của hạt trong dung dịch sorbitol Những hạt nảy mầm là những hạt có chiều dài rễ mầm đạt từ 3 mm trở lên Khả năng nảy mầm của hạt được tính theo công thức sau: p = - X 100% b Trong đó: P: Khả năng nảy mầm của hạt ttong dung dịch sorbitol so với đối chứng a: Là số hạt... tăng áp suất thẩm thấu của tế bào [11] Cùng với nghiên cứu về khả năng chịu mặn của muối NaCl của tác giả Điêu Thị Mai Hoa, Trần Thị Thanh Huyền (2007) cũng đã kết luận về sự tích lũy prolin trong điều kiện stress muối ở rễ và lá cây đậu xanh [9] Như vậy, vai trò của axit amin prolin được nhiều tác giả nghiên cứu, có ảnh hưởng tới khả năng chống chịu của thực vật Prolin của lá cà chua dao động theo nồng . tài Nghiên cứu một số đặc điểm sinh lí, hóa sinh liên quan đến khả năng chịu hạn của 4 giống cà chua 2. Mục đích nghiên cứu - Thấy được sự khác biệt về một số chỉ tiêu sinh lí, hóa sinh liên quan. NỘI - 20 14 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH LÍ, HÓA SINH LIÊN QUAN TỚI KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CỦA 4 GIỐNG CÀ CHUA Chuyên ngành : Sinh học thực nghiệm Mã số : 60 42 01 14 LUẬN VÃN THẠC SĨ SINH HỌC •. MAI ANH TÚ NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH LÍ, HÓA SINH LIÊN QUAN TỚI KHẢ NẦNG CHỊU HẠN CỦA 4 GIỐNG CÀ CHUA LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC • ■ • MAI ANH TÚ Bộ GIÁO DỤC VÀ