Khoá luận tốt nghiệp đại học Hà Thị Anh – K32 Sinh TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA SINH – KTNN ********** HÀ THỊ ANH NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI HÀM LƯỢNG PROLIN VÀ ÁP SUẤT THẨM THẤU TRONG LÁ MỘT SỐ GIỐNG KHOAI TÂY KHI GÂY HẠN NHÂN TẠO KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Sinh lí học thực vật Người hướng dẫn khoa học TS NGUYỄN VĂN ĐÍNH HÀ NỘI - 2010 Khoá luận tốt nghiệp đại học Hà Thị Anh – K32 Sinh MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Khoai tây (Solanum tuberosum L.) thuộc họ cà (Solanaceae), vừa lương thực, thực phẩm thức ăn gia súc có giá trị dinh dưỡng cao, vừa nguyên liệu cho công nghiệp chế biến mặt hàng xuất có giá trị kinh tế cao [13] Về giá trị dinh dưỡng: sử dụng 100 gam khoai tây đảm bảo 8% nhu cầu protêin, 3% lượng, 10% Fe, 10% B1 20 – 50% nhu cầu Vitamin C cho người ngày [14] Củ khoai tây có chứa trung bình khoảng 25% chất khơ, 80%-85% tinh bột, 3% protêin, nhiều vitamin A1, B1, B6, PP…và nhiều vitamin C (20-200mg) Ngồi chất khống quan trọng, chủ yếu K, thứ đến Ca, P Mg [5] Ở nước công nghiệp phát triển, khoai tây sử dụng làm thức ăn chăn nuôi gia súc Theo số liệu FAO (1991) lượng khoai tây làm thức ăn gia súc Pháp 3,06 triệu tấn, Hà Lan 1,93 triệu tấn…[18] Khoai tây nguyên liệu có giá trị cho nhiều ngành công nghiệp: dệt, sợi, gỗ ép, giấy đặc biệt chế biến axit hữu (Lactic, Citric…) dung mơi hữu (Etanol, Butanol…) Ước tính củ khoai tây có hàm lượng tinh bột 17,6% cho 112 lít rượu, 55kg axit hữu số sản phẩm khác [18] Ngày nay, khoai tây năm lương thực: lúa mì, lúa gạo, mạch, ngơ trồng phổ biến tồn giới Do có giá trị nhiều mặt nên khoai tây trồng rộng rãi 130 nước giới, từ 71 vĩ tuyến Bắc đến 46 vĩ tuyến Nam Tuy nhiên, trình độ sản xuất, trình độ khoa học cơng nghệ trình độ thâm canh khác nước trồng khoai tây nên suất chênh lệch Vùng trồng Khoá luận tốt nghiệp đại học Hà Thị Anh – K32 Sinh khoai tây có suất cao thường tập trung nước cơng nghiệp phát triển Điển hình nước Tây Âu như: Anh, Pháp, Bỉ, Hà Lan, Đan Mạch…năng suất khoai tây đạt từ 35- 42 tấn/ha Các nước Nhật Bản, Hoa Kì đạt suất khoai tây bình quân từ 31- 36 tấn/ha Về sản lượng khoai tây: Trung Quốc nước đứng đầu giới sản lượng 40 triệu năm, thứ Balan 24 triệu năm Ở Việt Nam, khoai tây trồng 100 năm trồng lý tưởng vụ đông Đồng Sông Hồng trung du Bắc Bộ Năng suất khoai tây năm 1976-1991 suất bình quân 10 tấn/ha, dao động khoảng 10 tấn/ha năm 1991-1998 đến 11-12 tấn/ha năm 1999-2002 [2] Sản lượng khoai tây dao động từ 260.100 361.638 năm 1976-1990 243.348 đến 382.296 năm 1991-2000, tăng lên tới 400.000 đến 421.036 năm 2002-2003 [2] Diện tích trồng khoai tây Việt Nam tăng nhanh thập kỷ 70 từ 5.400 năm 1971 tăng lên 104.600 năm 1979 Đến thập kỷ 80, diện tích giảm dao động khoảng 23.600 đến 37.800 Năm 2000 diện tích giảm khoảng 28.000 Năng suất, sản lượng khoai tây Việt Nam khơng thấp nhiều so với suất, sản lượng khoai tây nước phát triển, mà thấp nhiều so với tiềm suất vùng Chính vậy, để nâng cao sản lượng khoai tây Việt Nam cần mở rộng diện tích nâng cao suất Hiện nay, diện tích đất hoang hố ngày nhiều Riêng nước ta diện tích đồi núi, phần lớn đất bạc màu thường xuyên bị khô hạn khả giữ nước Hơn nữa, Việt Nam nước nằm khu vực nhiệt đới gió mùa, hạn yếu tố thường xuyên tác động gây ảnh hưởng đến sinh trưởng Khoá luận tốt nghiệp đại học Hà Thị Anh – K32 Sinh phát triển trồng làm giảm suất diện tích trồng có khoai tây Ngay từ khoai tây đưa vào trồng Việt Nam, có nhiều cơng trình nghiên cứu khoai tây nhằm mở rộng diện tích nâng cao suất Các cơng trình chủ yếu tập trung vào hướng: chọn tạo, khảo nghiệm đánh giá giống, kỹ thuật nhân nhanh sản suất giống, nguyên nhân thoái hoá giống cách khắc phục thoái hoá giống, kỹ thuật trồng khoai tây…Hướng nghiên cứu đặc trưng: sinh lý, sinh hoá giống khoai tây điều kiện gây hạn hạn chế Vì vậy, nghiên cứu theo hướng sở cho việc cải thiện giống tạo giống có tính chống chịu Trong điều kiện hạn hán, tế bào tăng khả giữ nước cách tăng tích luỹ protein ưa nước, amino acid prolin, monosaccharid… có tác dụng làm tăng áp suất thẩm thấu tế bào, tăng cường nước liên kết tế bào Prolin amino acid có khả hồ tan mạnh nước, tích luỹ nhiều loài thực vật bậc cao ưa mặn, tích luỹ mơ lá, mơ phân sinh chóp rễ thực vật rèn luyện stress nước, prolin tích luỹ hạt phấn bị làm khơ, tích luỹ vùng chóp rễ sinh trưởng nơi nước thấp Nói cách khác hàm lượng prolin tăng lên bị thiếu nước Sự tăng nồng độ prolin làm tăng khả chịu hạn chúng, coi chất thị cho khả sống môi trường khô hạn thực vật Prolin chất có vai trò điều hồ áp suất thẩm thấu tế bào thực vật, xem thành phần hệ thống giữ gìn áp suất thẩm thấu tế bào Trên giới, có nhiều cơng trình nghiên cứu prolin, tập trung vào lĩnh vực sau: biến đổi hàm lượng prolin điều kiện gây hạn, chất sinh hoá prolin, giải mã trình tổng hợp prolin [20], [21], [22], [23], [25] Ở nước, có Khố luận tốt nghiệp đại học Hà Thị Anh – K32 Sinh số nghiên cứu biến đổi hàm lượng prolin số đối tượng cà chua [6], đậu xanh [7], lúa [11] Đến nay, chưa có cơng bố thức thay đổi hàm lượng prolin, áp suất tẩm thấu khoai tây gây hạn Xuất phát từ vấn đề lý luận thực tiễn nêu trên, tiến hành đề tài “Nghiên cứu biến đổi hàm lượng prolin áp suất thẩm thấu số giống khoai tây gây hạn nhân tạo” MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Xác định biến đổi hàm lượng prolin, áp suất thẩm thấu giống khoai tây: Atlantic, Esprit, Diamant, Solara gây hạn giai đoạn 30 ngày giai đoạn 45 ngày NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU - Xác định biến đổi hàm lượng prolin khoai tây giai đoạn 30 ngày, giai đoạn 45 ngày - Xác định biến đổi áp suất thẩm thấu khoai tây giai đoạn 30 ngày, giai đoạn 45 ngày Ý NGHĨA LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN - Góp phần bổ sung tài liệu đặc điểm sinh lí, sinh hố khoai tây Đánh giá vài trò prolin liên quan đến áp suất thẩm thấu tế bào thực vật thiếu nước khả chịu hạn - Cung cấp tư liệu cho việc chọn giống khoai tây vừa có khả chịu hạn vừa cho suất cao, ổn định Khoá luận tốt nghiệp đại học Hà Thị Anh – K32 Sinh CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 ĐẶC ĐIỂM SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA KHOAI TÂY Khoai tây (Solanum tuberosum L.), có nguồn gốc vùng cao nguyên thuộc dãy núi Andes, nơi có độ cao 2000 – 5000 mét so với mực nước biển Theo Salaman (1949) [24] người Tây ban nha lần phát khoai tây họ đặt chân đến thung lũng Magdalenna (Nam Mỹ) với đậu ngô Cây khoai tây du nhập vào Tây ban nha khoảng năm 1570 nước Anh khoảng năm 1590 Sau đó, lan khắp châu Âu tiếp đến châu Á [19] Ở Việt Nam, khoai tây người Pháp nhập nội vào từ năm 1890 trồng chủ yếu Đồng Sông Hồng Trung du Bắc Bộ Hiện nay, khoai tây trở thành trồng truyền thống nhân dân Việt Nam Cây khoai tây có thời gian sinh trưởng phát triển tương đối ngắn (80115 ngày), tuỳ thuộc vào giống Quá trình sinh trưởng phát triển khoai tây chia thành thời kì sau [1] [3] Thời kì ngủ nghỉ Quá trình ngủ nghỉ khoai tây củ bước vào giai đoạn chín sinh lí Lúc này, thân, mặt đất có tượng vàng úa tự nhiên Nguyên nhân gây tượng ngủ nghỉ cuối thời kì chín củ, lớp vỏ củ hình thành tầng bần bao quanh củ gây cản trở đến khả hút nước, oxi vào củ, làm q trình biến đổi lí hố bên khó thực Mặt khác, lúc củ xuất chất ức chế (axit absisic) làm cho khoai tây khơng thể nảy mầm Thời kì ngủ khoai tây thường từ 2-4 tháng, cá biệt kéo dài tới tháng Khoá luận tốt nghiệp đại học Hà Thị Anh – K32 Sinh Thời kì nảy mầm Trong q trình ngủ, thực chất có q trình biến đổi sinh lí, sinh hố củ Hàm lượng Gibêrellin tăng cao vào cuối thời kì ngủ nghỉ làm giảm nồng độ chất ức chế, phá vỡ tầng bần thúc đẩy trình mọc mầm Sự tổn thương củ thúc đẩy tổng hợp Gibêrellin dẫn đến củ nảy mầm sớm Khi ngủ nghỉ phá vỡ, mầm đỉnh củ mọc trước, sinh trưởng tốt Khi mầm đỉnh mọc ức chế mầm khác, mầm khác trạng thái ngủ Chỉ mầm đỉnh bị gãy cắt bỏ mầm khác phát triển Sự nảy mầm củ phụ thuộc vào tuổi củ, già khả mọc mầm Giai đoạn thích hợp để trồng củ có nhiều mầm, mầm có sức sống cao Thời kì sinh trưởng thân, Sau trồng, mầm phát triển thành thân Thân mọc trực tiếp từ củ giống, thân phụ mọc trực tiếp từ thân Thân thân phụ sinh trưởng phát triển độc lập (có thể rễ, tia củ, phát triển củ) Nhiệt độ thích hợp để phát triển thân, 20-25oC Thời kì hình thành thân ngầm (tia củ) Tia củ hình thành sau trồng khoảng 30-40 ngày Tia củ có màu trắng, phát triển nhanh, nằm ngang mặt đất, có đốt vết tích gốc cuống Phần đầu tia củ có khả tăng trưởng nhanh số lượng kích thước tế bào Thời kì phát triển củ, hoa, tạo chín Củ hình thành từ tia củ Trước tiên, tế bào đỉnh sinh trưởng thân ngầm phân chia mạnh lớn lên tích luỹ chất dinh dưỡng (đặc biệt tinh bột) Kết củ lớn nhanh, cuối thời kì sinh trưởng vỏ củ sần sùi Theo số tác giả lớn lên củ nhờ chất điều hoà sinh trưởng Auxin tạo từ vận chuyển xuống Cùng với phát triển củ cụm Khố luận tốt nghiệp đại học Hà Thị Anh – K32 Sinh hoa hình thành Ở số giống, nụ hoa rụng nhiều Vì vậy, khơng có hoa Một số giống khác nụ hoa phát triển thành hoa lưỡng tính Sau thụ phấn, thụ tinh lớn dần chuyển sang thời kì hạt chín 1.2 ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ THIẾU NƯỚC ĐẾN SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA THỰC VẬT NÓI CHUNG VÀ KHOAI TÂY NÓI RIÊNG Nước nhân tố quan trọng bậc tất sinh vật sống Trái Đất Trong thể thực vật nước chiếm từ 60-90% khối lượng tươi Vai trò nước thể mặt sau: Nước dung mơi: Nước có khả hồ tan hợp chất hữu cơ, vơ tế bào hầu hết phản ứng sinh hố tế bào diễn mơi trường nước [15] Nước đảm bảo thống thể thực vật: Các chất hoà tan nước dẫn truyền từ nơi đến nơi khác Thực vật lấy chất khống hồ tan nước từ đất qua rễ vận chuyển đến quan đồng hoá chất hữu tổng hợp đưa đến quan phận khác thể cung cấp lượng, xây dựng cấu trúc dự trữ [15] Nước chất phản ứng: Nước trực tiếp tham gia vào trình trao đổi chất, tham gia tích cực vào phản ứng sinh học quan trọng với vai trò nguyên liệu phản ứng Chẳng hạn quang hợp, trình quan trọng bậc thực vật, nước cung cấp proton H+ để khử NADP+ thành NADPH2 qua phản ứng quang phân li nước Nước hoạt động chất có nhóm hiđroxil số phản ứng hiđrơxil hố Trong hơ hấp nước đóng vai trò chất phản ứng [15] Nước có vai trò hiđrat hoá: Nước hấp thụ bề mặt hạt keo (prôtêin, axit nuclêic) bề mặt màng tế bào (màng sinh chất, màng bao quan, màng không bào) tạo thành lớp nước mỏng có vai trò tầng bảo Khoá luận tốt nghiệp đại học Hà Thị Anh – K32 Sinh vệ, chống lại tác động bất lợi mơi trường, trì ngun vẹn cấu trúc tế bào [15] Ngồi vai trò nước góp phần đảm bảo liên hệ thể mơi trường Nhờ có nuớc hút chất khống đất, hút khí cabonic cần có nước Nước nhân tố điều hoà ổn định nhiệt độ [15] Ở đâu có nước có sống, thực vật bị thiếu nước? Hạn hán: phức hệ điều kiện khí tượng gây thiếu nước trồng, gồm loại hạn hạn đất hạn khơng khí Hạn đất thiếu nước đất nhiệt độ thấp hay nồng độ dịch đất cao làm không hút nước Hạn khơng khí độ ẩm q thấp gây lên nhiệt độ q cao, gió mạnh Nhiều hình thức hạn hán lại đồng thời xảy gây nhiều tai hoạ cho trồng Theo viện sỹ Macximop, hạn hán có tính thời khơng phải qua mà khơng để lại dấu vết gây hại cho Hạn hán để lại hậu làm cho bị đốt nóng hụt nước Khi bị hạn sâu thường bị cháy xém chết khô đốm trước bị héo phần toàn Ở mức độ nhẹ, hạn hán làm giảm ngừng hẳn sinh trưởng Hạn nước trước tiên làm cho thay đổi hình thái: Các mơ sức căng, bị héo Trong tế bào: giảm lượng nước tự do, tăng nồng độ dịch bào, thay đổi tính thấm màng tế bào, khả hút chất khoáng tế bào rễ bị giảm sút, hoạt động enzim thuỷ phân tăng mạnh, tổng hợp ADN bị ngừng trệ tăng phân giải axit Nucleic Nhiều phản ứng phân Khoá luận tốt nghiệp đại học Hà Thị Anh – K32 Sinh giải, xảy điều kiện thiếu ơxi lỗ khí đóng dẫn đến hình thành nhiều sản phẩm độc như: axitlactic, etanol, axetalđêhyt, amoniac…[10] Hoạt động đồng hoá bị ảnh hưởng rõ nét bị thiếu nước Lúc này, hút chất khống rễ trở nên khó khăn Ở rễ tăng cường tổng hợp axit absisic Đây ngun nhân dẫn đến đóng lỗ khí, làm giảm lượng CO2 xâm nhập vào lá, khiến hoạt động quang hợp giảm sút Hơn nữa, hạn làm giảm phản ứng cố định CO2, làm giảm vận chuyển sản phẩm quang hợp từ đến phận khác cây, giảm việc gắn cacbon vào hợp chất protein [10] Đối với q trình hơ hấp, tác hại hạn hán trầm trọng: Khi thiếu nước cường độ hô hấp tăng lên cách bất lợi, hiệu lượng bị giảm sút (nhiệt nhiều, ATP tạo ít) [10] Như vậy, cần giảm chút hàm lượng nước tế bào gây kìm hãm đáng kể chức quan trọng quang hợp, hơ hấp… ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển trồng Đối với khoai tây nhu cầu nước thay đổi tuỳ theo điều kiện khí hậu, kĩ thuật trồng trọt, thời gian sinh trưởng Trong suốt thời gian sinh trưởng, khoai tây cần nhiều nước Theo tính tốn cho thấy: khoai tây cần khoảng 2800-2900 m3 nước để đạt suất củ từ 19-33 tấn/ha, để tạo 100 kg củ cần từ 12-15 m3 nước [12] [13] Thời kì trồng đến xuất tia củ cần đảm bảo độ ẩm tối thiểu 60-80% sức chứa ẩm đồng ruộng Thời kì hình thành phát triển củ cần thường xuyên giữ ẩm độ đất 80% Thiếu hay thừa nước ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển Nếu thiếu nước thời kì phát triển suất giảm rõ rệt [4] Như vậy, nước có vai trò vô quan trọng đời sống trồng nói chung, khoai tây nói riêng Do đó, trồng trọt cần ý cung cấp đầy đủ nước cho cây, đặc biệt thời kì khủng hoảng nước, tạo điều 10 Khoá luận tốt nghiệp đại học Hà Thị Anh – K32 Sinh nhiều Do vây, lần đo thứ thứ hàm lượng prolin tăng cao Hàm lượng prolin tổng hợp giúp trì áp suất thẩm thấu đảm bảo trao đổi nước sống môi trường áp suất thẩm thấu cao Sự tăng cường tổng hợp prolin tiêu quan trọng phản ánh khả chống chịu gặp điều kiện hạn Theo Barret (1966) Stewart (1974), Briens (1982) axit amin prolin có khả hồ tan mạnh nước tích lũy nhiều loài thực vật bậc cao ưa mặn Prolin tích luỹ mơ phân sinh lá, mơ phân sinh chóp rễ thực vật rèn luyện stress nước, tích luỹ hạt phấn bị khơ, tích luỹ vùng chóp rễ sinh trưởng nơi nước thấp tế bào thực vật ni cấy mơi trường huyền phù thích nghi với stress nước stress muối Nghiên cứu thay đổi hàm lượng prolin axit absisic đối tượng mẫn cảm chống chịu điều kiện áp suất thẩm thấu Zheng Yi-Zhi Li Tian kết luận rằng: phản ứng với áp lực nước nồng độ muối, đậu tương tích luỹ hàm lượng prolin cao, xem phản ứng thích nghi với điều kiện khô hạn [25] Theo nghiên cứu Điêu Thị Mai Hoa, Nguyễn Thị Thu Hương, Bùi Văn Thắng (2005) vai trò prolin với tính chịu hạn đậu xanh có kết luận: hàm lượng prolin tăng lên đậu xanh bị hạn [7] Lần đo 6, 7, (pha phục hồi): hàm lượng nước tự đất lớn, dễ dàng hút nước để phục hồi lượng nước tác động điều kiện môi trường Lúc này, lượng nước tự tế bào dần tăng lên làm cho q trình sinh lí, sinh hóa trở lại bình prolin thường Enzim phân giải prolin PDH bắt đầu hoạt động làm hàm lượng khoai tây giảm từ từ Theo nghiên cứu tốc độ phân giải prolin tuỳ thuộc vào mức độ giải phóng stress [23] Theo đó, mức độ giảm hàm lượng prolin pha phục hồi phản ánh khả hút nước phục hồi sức trương tế bào Giống có hàm lượng prolin giảm nhiều, 27 Khố luận tốt nghiệp đại học Hà Thị Anh – K32 Sinh giảm nhanh thìcó khả phục hồi tốt Ngược lại có khả phục hồi - Giống Atlantic có hàm lượng prolin giảm lần đo thứ (giai đoạn 30 ngày), lần đo thứ 4, (giai đoạn 45 ngày), đặc điểm bất lợi với tính chống chịu thực vật Sự biến đổi ngày cuối thời gian gây hạn, stress nước ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động sinh lí, sinh hố tế bào, làm ngừng q trình tổng hợp prolin, từ làm giảm nồng độ Nhiều nghiên cứu rằng, giới hạn thiếu nước, khả giữ nước tăng lên tăng hàm lượng chất có tính thẩm thấu cao, thuỷ keo hố, thay đổi tính thấm màng…nhưng vô hạn Khi bị hạn nặng, tế bào mô nhiều nước, chế giữ nước bắt đầu suy yếu, hoạt động enzim thuỷ phân prolin PDH tăng cường Nghiên cứu biến đổi hàm lượng prolin giống khoai tây điều kiện gây hạn nhân tạo cho kết sau: - Ở pha gây hạn: hàm lượng prolin tăng dần, hạn nặng prolin tích luỹ nhiều Trong đó, giống (Diamant, Solara, Esprit) có khả tổng hợp prolin chống lại điều liện hạn tốt giống ((Atlantic) - Sau tưới nước trở lại, hàm lượng prolin giảm dần, sau tương đối ổn định Theo dõi mức độ giảm hàm lượng prolin sau tưới nước giống cho thấy: Solara, Diamant, Esprit giống có khả phục hồi tốt giống Atlantic 3.2 Sự biến đổi áp suất thẩm thấu khoai tây giai đoạn 30 ngày 45 ngày 3.2.1.Giai đoạn 30 ngày Kết xác định biến đổi áp suất thẩm thấu trình bày bảng 3.3 hình 3.3 a, b, c, d 28 Khoá luận tốt nghiệp đại học Hà Thị Anh – K32 Sinh Phân tích biến đổi áp suất thẩm thấu bảng 3.3 hình 3.3 cho thấy: * Lô đối chứng: Áp suất thẩm thấu giống 10 lần đo có biến động, dao động khoảng (10,23-13atm) * Lơ thí nghiêm: - Áp suất thẩm thấu lần đo thứ 1, (pha gây hạn), lần đo thứ 9, 10 (pha phục hồi) giống khơng có sai khác nhiều lơ thí nghiệm lơ đối chứng Lơ thí nghiệm dao động khoảng (10,2113,54atm) Lô đối chứng dao động (10,21-13,54atm) - Áp suất thẩm thấu lơ thí nghiệm cao hẳn lô đối chứng lần đo 3, 4, (pha gây hạn), lần đo 6, 7, (pha phục hồi) Áp suất thẩm thấu giống cao lần đo thứ Cụ thể: + Giống Diamant: Áp suất thẩm thấu tăng (111,9%-122,3% so với đối chứng) + Giống Solara: Áp suất thẩm thấu tăng (109,8%-122,4% so với đối chứng) + Giống Espirit: Áp suất thẩm thấu tăng (110%-123,2% so với đối chứng) + Giống Atlantic: Áp suất thẩm thấu tăng (110,7%-121,87% so với đối chứng) 29 Bảng 3.3 Sự biến đổi áp suất thẩm thấu tế bào pha gây hạn phục hồi số giống khoai tây giai đoạn 30 ngày (atm) Pha Gây hạn Phục hồi Các Diamat Solara Esprit Allantic lần % so % so % so % so lấy ĐC TN ĐC TN ĐC TN ĐC TN ĐC ĐC ĐC ĐC mẫu 10,23  0,77 10,21  0,76 98,8 12,62  0,73 12,31  0,58 97,6 11,32  0,28 11,19  0,55 98,9 12,62  0,56 12,73  0,55 100,9 11,28  0,50 11,89  0,81 105,4 12,56  1,12 13,27  1,34 105,7 12,05  0,43 12,47  0,92 103,5 11,85  0,44 12,37  0,64 104,4 12,22  0,34 14,11  1,23 115,7 11,98  0,35 13,84  0,54 115,6 12,45  0,97 14,65  0,59 117,7 12,08  0,94 13,37  0,66 110,7 12,13  0,67 14,02  0,94 115,6 12,44  0,83 14,75  0,25 118,6 12,78  0,49 14,81  0,52 115,9 12,46  0,74 15,10  0,78 121,2 12,45  0,28 15,23  0,73 122,3 12,64  0,64 15,48  0,59 122,4 12,07  0,57 14,87  0,71 123,2 12,53  0,49 15,27  0,56 121,87 12,86  0,73 14,84  0,65 115,4 12,78  0,55 15,36  0,88 120,2 12,77  0,49 15,14  0,44 118,6 13,11  0,88 15,58  0,83 118,9 12,78  0,51 14,30  0,59 111,9 12,34  0,57 15,02  0,37 121,7 12,32  0,59 14,51  0,56 117,8 12,22  0,65 14,81  0,55 121,2 12,25  0,72 13,94  0,38 113,7 12,65  0,46 13,98  0,15 109,8 12,44  0,66 13,68  0,83 110,0 12,79  0,82 14,14  0,94 110,6 11,98  066 10 12,45  0,45 12,49  0,34 100,4 12,83  1,14 13,41  0,25 104,5 12,19  0,47 12,54  0,32 102,9 12,77  0,52 13,20  0,45 103,4 12,68  0.81 105,8 12,02  0,78 12,44  0,81 103,5 12,79  0,69 13,46  0,57 105,3 13,00  0,73 13,54  0,56 104,2 Ghi chú: TN (thí nghiệm), ĐC (đối chứng), số liệu in đậm sai số có ý nghĩa thống kê so với đối chứng với xác suất 95% 30 Khoá luận tốt nghiệp đại học Hà Thị Anh – K32 Sinh Áp suất thẩm thấu (atm) Áp suất thẩm thấu (atm) 16 18 14 16 12 14 10 12 10 8 6 4 2 TN Diamant 10 Lần thứ TN Solara §C Diamant 10 Lần thứ §C Solara Hình b: Giống Solara Hình a: Giống Diamant Áp suất thẩm thấu (atm) Áp suất thẩm thấu (atm) 18 16 16 14 14 12 12 10 10 8 6 4 2 0 10 Lần thứ TN Allantic TN Esprit §C Esprit 10Lần §C Allantic Hình d: Giống Atlantic Hình c: Giống Esprit Hình 3.3 Sự biến đổi áp suất thẩm thấu pha gây hạn phục hồi sau tưới giống khoai tây (atm) 31 thứ Khoá luận tốt nghiệp đại học Hà Thị Anh – K32 Sinh Giống có chênh lệch áp suất thẩm thấu lơ thí nghiệm lơ đối chứng lớn giống có khả hút nước giữ nước chống lại điều kiện hạn tốt Trong điều kiện hạn, giống (Diamant, Esprit, Solara) có khả hút nước giữ nước tốt giống (Atlantic) - Ở pha phục hồi: Giống có áp suất thẩm thấu giảm nhiều, tốc độ giảm nhanh giống có khả hút nước phục hồi sức trương tế bào tốt (Diamant, Solara, Esprit) Ngược lại, giống có khả phục hồi (Atlantic) 3.2.2 Giai đoạn 45 ngày Kết xác định áp suất thẩm thấu trình bày bảng 3.4 hình 3.4 a, b, c, d Phân tích biến đổi áp suất thẩm thấu bảng 3.4 hình 3.4 cho thấy: *Lô đối chứng: Áp suất thẩm thấu giống 10 lần đo có biến động, dao động khoảng (8,62 – 13,21 atm) *Lơ thí nghiệm: - Áp suất thẩm thấu giống lần đo thứ 1, (pha gây hạn), lần đo thứ 9, 10 (pha phục hồi) khơng có sai khác nhiều lơ thí nghiệm lơ đối chứng Lơ thí nghiệm áp suất thẩm thấu dao động (8,51-13,94atm) Lô đối chứng áp suất thẩm thấu dao động (8,62-13,20atm) - Áp suất thẩm thấu lơ thí nghiệm cao hẳn lô đối chứng lần đo 3, 4, (pha gây hạn), lần đo thứ 6, 7, (pha phục hồi) Áp suất thẩm thấu tất giống cao lần đo thứ Cụ thể: + Giống Diamant: Áp suất thẩm thấu tăng (108,6%-123,6% so với đối chứng) 32 Khoá luận tốt nghiệp đại học Hà Thị Anh – K32 Sinh + Giống Solara: Áp suất thẩm thấu tăng (104,6%-128,7% so với đối chứng) + Giống Esprit: Áp suất thẩm thấu tăng (104,7%-124,9% so với đối chứng) + Giống Atlantic: Áp suất thẩm thấu tăng (115,1%-122,7% so với đối chứng) Sự chênh lệch áp suất thẩm thấu lơ thí nghiệm đối chứng lớn giống có khả hút nước giữ nước tốt Trong điều kiện hạn, giống (Diamant, Solara, Esprit) có khả hút nước giữ nước tốt giống (Atlantic) - Ở pha phục hồi: Giống (Diamant, Solara, Esprit) có áp suất thẩm thấu giảm nhiều, tốc độ giảm nhanh Giống (Atlantic) có áp suất thẩm thấu giảm ít, tốc độ giảm chậm Do vậy, giống (Diamant, Solara, Esprit) có khả hút nước phục hồi sức trương tế bào tốt giống (Atlantic) 33 Khoá luận tốt nghiệp đại học Hà Thị Anh – K32 Sinh Bảng 3.4 Sự biến đổi áp suất thẩm thấu tế bào pha gây hạn phục hồi số giống khoai tây giai đoạn 45 ngày (atm) Pha Gây hạn Phục hồi Diamat Các lần lấy ĐC TN mẫu 9,85  0,73 9,89  0,56 Solara % so ĐC ĐC 100,5 8,62  0,63 9,85  0,81 Esprit TN % so ĐC ĐC TN 8,51  0,35 98,7 9,85  0,78 9,92  0,75 10,11  0,76 102,7 9,85  0,84 Allantic % so ĐC ĐC 100,8 8,62  0,12 10,49  0,72 106,5 9,85  0,15 TN % so ĐC 8,69  0,23 100,9 11,08  0,45 11,04  0,71 99,6 10,21  0,34 103,7 12,31  0,34 14,48  0,56 117,7 11,08  0,55 12,27  0,73 110,8 11,78  0,97 13,81  0,53 117,2 11,08  0,23 12,82  0,30 115,7 12,03  0,57 14,62  0,87 121,6 11,56  0,33 14,75  0,21 127,6 12,05  0,19 14,32  0,41 118,9 13,21  0,23 16,00  0,65 121,1 13,01  0,78 16,08  0,93 123,6 12,04  0,74 15,50  1,02 128,7 12,56  0,77 15,68  0,87 124,9 12,76  0,25 15,66  0,45 122,7 12,56  0,93 15,12  0,45 120,4 11,78  0,45 14,10  0,98 119,7 13,01  0,79 15,81  0,78 121,5 12,89  0,34 15,44  0,57 119,8 11,78  0,71 13,16  0,59 111,7 11,04  0,77 13,01  0,77 117,8 12,56  1,12 15,04  1,12 119,8 12,05  0,35 14,52  0,67 120,5 12,00  0,62 13,04  0,38 108,6 12,45  0,46 13,01  0,55 104,6 12,67  1,20 13,27  1,04 104,7 12,23  0,22 14,08  0,34 115,1 10,89  0,56 11,29  0,75 103,7 12,12  0,78 12,66  0,71 104,5 12,56  0,89 12,99  0,91 103,5 11,79  0,43 12,70  0,77 107,7 10 11,45  0,55 11,66  0,74 101,8 12,03  0,91 12,27  0,95 102,0 12,44  0,77 12,99  0,71 104,5 13,20  0,12 13,94  0,61 105,6 Ghi chú: TN (thí nghiệm), ĐC (đối chứng), số liệu in đậm sai số có ý nghĩa thống kê so với đối chứng với xác suất 95% 34 Khoá luận tốt nghiệp đại học Hà Thị Anh – K32 Sinh Áp suất thẩm thấu (atm) Áp suất thẩm thấu (atm) 18 18 16 16 14 14 12 12 10 10 8 6 4 2 1 T N D i a ma n t 10 § C D i a ma n t Lần thứ TN Esprit 10 §C Esprit Hình b: Giống Espiri Hình a: Giống Diamant Áp suất thẩm thấu (atm) Áp suất thẩm thấu (atm) 18 18 16 16 14 14 12 12 10 10 8 6 4 2 TN Solara Lần thứ §C Solara 10 TN Allantic Lần thứ Hình c: Giống Solara 10 Lần thứ §C Allantic Hình d: Giống Atlantic Hình 3.4: Sự biến đổi áp suất thẩm thấu pha gây hạn pha phục hồi sau tưới nước giống khoai tây (atm) 35 Khoá luận tốt nghiệp đại học Hà Thị Anh – K32 Sinh Sự biến đổi áp suất thẩm thấu giống khoai tây: Diamant, Solara, Espirit, Atlantic pha gây hạn phục hồi giai đoạn 30 ngày 45 ngày giải thích sau: - Lơ đối chứng áp suất có biến động do: tế bào trình phân giải tổng hợp chất diễn liên tục làm cho nồng độ chất hoà tan tế bào biến động làm thay đổi áp suất thẩm thấu tế bào Ngoài áp suất thẩm thấu tế bào phụ thuộc vào điều kiện mơi trường: nhiệt độ, gió, ánh sáng… - Lơ thí nghiệm: + Áp suất thẩm thấu lần đo thứ 1, (pha gây hạn), lần đo thứ 9, 10 (pha phục hồi) khơng có sai khác nhiều lơ thí nghiệm đối chứng do: lần đo này, hàm lượng nước tự tế bào lớn, q trình sinh lí, sinh hố diễn bình thường, mà áp suất thẩm thấu giữ mức tương đối ổn định tuỳ giống + Áp suất thẩm thấu giống tăng cao lần đo 3, 4, (pha gây hạn), lần đo 6, 7, (pha phục hồi) do: Lần đo thứ 3, 4, hạn trầm trọng, hàm lượng nước tự tế bào giảm đáng kể, trình sinh li, sinh hố tế bào có biến đổi nhanh chóng Nhìn chung, tế bào nước chất hồ tan tích luỹ tế bào chất nhằm chống lại việc giảm tiềm nước tăng khả giữ nước nguyên sinh chất Các chất hồ tan có liên quan bao gồm: loại đường, axit hữu cơ, rượu đa chức hay ion (chủ yếu ion kali) Hầu hết loại chất tan hữu có tác dụng điều chỉnh áp suất thẩm thấu sinh q trình đồng hố trao đổi chất Theo nghiên cứu nhà khoa học nhóm chất có khối lượng phân tử nhỏ xem chất có khả tạo áp suất thẩm thấu cao bao gồm: axit amin (đáng ý prolin), nhóm hợp chất amon bậc (glycinebetain, prolinbetain,  - alaninbetain choline - oxi - sulfate) 36 Khoá luận tốt nghiệp đại học Hà Thị Anh – K32 Sinh nhóm hợp chất - dimethilsulfonio propionate (DMSP) [23] Trong điều kiện stress nước, tăng cường tổng hợp chất có vai trò điều hồ áp suất thẩm thấu làm tăng áp suất thẩm thấu tế bào, mà tế bào tăng khả hút nước giữ nước Theo Ghenken, có khả chịu hạn thường có khả giữ nước cao hút nước tốt Lần đo thứ 5, hạn nặng, tích luỹ chất điều hồ áp suất thẩm thấu lớn, enzim thuỷ phân hoạt động mạnh Do đó, áp suất thẩm thấu cao lần đo thứ Lần đo 6, 7, hàm lượng nước tự đất lớn dần, dễ dàng hút nước bù đắp luợng nước tác động thay đổi điều kiện môi trường Hàm lượng nước tự tế bào tăng dần lên làm áp suất thẩm thấu tế bào giảm xuống từ từ, trình tổng hợp chất điều hoà áp suất thẩm thấu dừng thời điểm này, enzim thủy phân hoạt động giảm Đây lí làm cho áp suất thẩm thấu giảm xuống từ từ Những giống có áp suất thẩm thấu giảm nhiều, giảm nhanh có khả hút nước phục hồi sức trương tế bào tốt Nghiên cứu biến đổi áp suất thẩm thấu giống khoai tây: Solara, Espirit, Atlantic, Diamant pha gây hạn phục hồi cho thấy: - Trong pha hạn: Áp suất thẩm thấu giống tăng lên, hạn nặng áp suất thẩm thấu lớn Trong giống (Diamant, Solara, Esprit) có khả điều chỉnh áp suất thẩm thấu chống lại điều kiện hạn tốt giống (Atlantic) - Trong pha phục hồi: Áp suất thẩm thấu giống giảm dần đến giá trị định tùy giống Trong giống (Diamant, Solara, Esprit) có khả hút nước phục hồi sức trương tế bào tốt giống (Atlantic) 37 Khoá luận tốt nghiệp đại học Hà Thị Anh – K32 Sinh CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ KẾT LUẬN Việc khảo sát biến đổi hàm lượng prolin, áp suất thẩm thấu giống khoai tây: Solara, Diamant, Esprit, Atlantic giai đoạn 30 ngày 45 ngày điều kiện gây hạn cho kết sau: - Khả tích lũy prolin khoai tây giai đoạn 45 ngày lớn giai đoạn 30 ngày - Ở pha gây hạn giai đoạn (30 ngày, 45 ngày), hàm lượng prolin áp suất thẩm thấu tăng dần lên, hạn sâu hàm lượng prolin áp suất thẩm thấu lớn Sau tưới nước trở lại hàm lương prolin áp suất thẩm thấu giảm xuống giữ mức tương đối ổn định - Theo kết nghiên cứu: Giống (Diamant, Solara, Esprit): Có biến đổi hàm lượng prolin, áp suất thẩm thấu đáp ứng điều kiện hạn có khả phục hồi sau tưới nước tốt giống Atlantic ĐỀ NGHỊ Cần tiếp tục tiến hành nghiên cứu nhắc lại mở rộng đối tượng khoai tây để thấy rõ vai trò prolin, áp suất thẩm thấu tính chịu hạn thực vật 38 Khố luận tốt nghiệp đại học Hà Thị Anh – K32 Sinh TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Hồ Hữu An, Đinh Thế Lộc (2006), Cây có củ kĩ thuật thâm canh - 6, khoai tây, Nxb Lao động Xã hội, Hà Nội Đỗ Kim Chung (2003), Thị trường khoai tây Việt Nam, NXB Văn hố Thơng tin, Hà Nơi, trang 82 Tạ Thu Cúc, Hồ Hữu An, Nghiêm Thị Bích Hà (2000), Giáo trình trồng rau, Nxb Nơng nghiệp, Hà Nội Tạ Thu Cúc (1979), Giáo trình trồng rau, Nxb ĐH THCN, Hà Nội, trang 145-166 Tạ Thu Cúc (2000), Giáo trình trồng rau, Nxb ĐH THCN, Hà Nội, trang 145-166 Nguyễn Hữu Đống, Bùi Thị Kim Khánh, Trương Thị Bích Phương (2003), Ảnh hưởng manitol đến tích luỹ prolin glucose liên quan đến khả điều chỉnh thẩm thấu nuôi cấy callus cà chua, Tạp chí Di truyền học ứng dụng, số 1, trang 1- 32 Điêu Thị Mai Hoa, Nguyễn Thị Thu Hương, Bùi Văn Thắng (2005), Sự biến đổi hàm lượng axit amin prolin mầm đậu xanh Báo cáo khoa học, Hội nghị toàn quốc (2005) NXB Khoa học Kĩ thuật, trang 531-533 Nguyễn Huy Hoàng, Trần Đình Long (1992) Đánh giá khả chịu hạn tập đồn đậu tương nhập nội, Tạp chí Nơng nghiệp Công nghiệp thực phẩm, Số 4, trang 138-140 Nguyễn Văn Mã (1990), Khả chịu hạn đậu tương suất cao đất bạc màu, Báo cáo tổng kết đề tài KHCN cấp bộ, mã số B9641-01, trang 6-15 39 Khoá luận tốt nghiệp đại học Hà Thị Anh – K32 Sinh 10 Nguyễn Duy Minh, Vũ Văn Dụ (1983), Sinh lí học thực vật, NXB Giáo dục, trang 44-47 11 Đinh Thị Phòng (2001), Nghiên cứu khả chịu hạn chọn dòng chịu hạn lúa công nghệ tế bào thực vật, Luận án tiến sĩ sinh học, Viện Công nghệ sinh học, trang 11- 106 12 Ngô Đức Thiệu (1976), “Kĩ thuật tưới nước cho khoai tây”, kết nghiên cứu khoa học khoa Trồng trọt, Trường ĐH Nông nghiệp Hà Nội 13 Ngô Đức Thiệu, Nguyễn Văn Thắng (1978), Kĩ thuật trồng khoai tây, NXB Nông nghiệp Hà Nội, trang 10,16 14 Đặng Thị Vân (1997), Nghiên cứu cải tiến số khâu cải tiến kĩ thuật góp phần hoàn thiện hệ thống khoai tây bệnh bắt nguồn từ nuôi cấy invitro cho vùng Đồng Sông Hồng, Luận văn thạc sĩ nông nghiệp trường ĐH Nông nghiệp Hà Nội 15 Vũ Văn Vụ, Vũ Thanh Tâm, Hồng Minh Tấn, Sinh lí học thực vật, NXB Giáo dục, trang 52-62 TIẾNG ANH 16 Chandler P.M, Walker Summols M, King R W, Crouch M, Close T J (1988), Expression of ABA in duceble genes in water stressed crereal reedlings, J cell, Biochem 12c (suppl), page 43-146 Http:// www.hort.purdue.edu/rhodcv/hort 640c/proline/prooool htm 17 FAO (1995), potatoes in the 1990 stuation and prospects of the world potato economy, Rome, pp 35-42 18 FAO (1991), potato production and comsumption in developing countries, Rome, pp 47-50 19 Hawker (1978), “History of potato, Biosystematies in the potato crop, pp 1-69 40 Khoá luận tốt nghiệp đại học Hà Thị Anh – K32 Sinh 20 Karin Wisiol, Clepping of water stressed blue grama affecs proline accumulation and productivity Http:// www.hort.purdue.edu/rhodcv/hort 640c/ proline/prooooo htm 21 Kishor P.B K, Hong Z, Miao G, Hu C, Verma D P S (1995), Ovetoln expression and confers ostolerance intrangsgenic plants, Plant physiol, 108, page 1387-1394 22 Nanjo T, Kobayashi M, Yoshiba Y, Sanada Y Wada K, Tsukaya H, Kakubari Y, Yamaguchi- Shinozaki K, Shinozaki K, Biologycal functiones of proline in morphogenetic and osmotolerance revealed in antisense transgenic Arabidopsis thaliana Http:// www.Soygenetics Org/ articles/sgu2001- 011.htm 23 Proline, ornithine and arginine metabolism, Roles of proline in plant adaptation to environmental stress Http:// www.hort.purdue Edu/ rhodcv/ hort 640c/ proline/ prooool Htm 24 Salaman R- N (1949), Some notes on the history of curl Jijds chrplfiek, 1949-55, pp 118-128 25 Zheng Yi- Zhi and Li Tian, Changes of proline levels and absisic acid content in tolerant/ Sensitive curtivas of soybean under osmotic conditions Http:// www.Soygenetics Org/ articles/sgu2001-011 htm 41 ... lý luận thực tiễn nêu trên, tiến hành đề tài Nghiên cứu biến đổi hàm lượng prolin áp suất thẩm thấu số giống khoai tây gây hạn nhân tạo MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Xác định biến đổi hàm lượng prolin, ... K32 Sinh số nghiên cứu biến đổi hàm lượng prolin số đối tượng cà chua [6], đậu xanh [7], lúa [11] Đến nay, chưa có cơng bố thức thay đổi hàm lượng prolin, áp suất tẩm thấu khoai tây gây hạn Xuất... thơng qua việc nghiên cứu biến đổi hàm lượng prolin, áp suất thẩm thấu giai đoạn (30 ngày 45 ngày), giúp hiểu rõ phản ứng với thiếu nước 3.1 Sự biến đổi hàm lượng prolin khoai tây giai đoạn 30