Tải bản đầy đủ

Ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu đến một số chỉ tiêu sinh lý, hoá sinh giai đoạn nảy mầm của Ngô (Zea mays.L0

-1-

MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Cây ngô (Zea mays L.) là loại cây trồng quan trọng cung cấp thực phẩm đối
với nền kinh tế của mỗi quốc gia. Ngô là một trong những loại cây trồng quan trọng
nhất trên thế giới, do vậy việc tăng sản lượng ngô là một trong những vấn đề cấp
thiết ngay cả trong điều kiện không thuận lợi của môi trường. Các tác động bất lợi
của môi trường như hạn, muối, hóa chất độc hại và stress oxi hóa là những tác động
bất lợi nhất đối với nền nông nghiệp và gây suy thoái môi trường. Các tác động này
có thể làm giảm đến 50% năng suất trung bình của cây trồng [20].
Việt Nam là quốc gia có đường bờ biển dài, có diện tích đồng bằng tương đối
lớn, đó là một lợi thế để phát triển kinh tế tuy nhiên Việt Nam cũng như nhiều quốc
gia giáp biển trên thế giới đang đứng trước nguy cơ xâm lấn của nước biển do hậu
quả của biến đổi khí hậu toàn cầu. Làm cho diện tích đất nhiễm mặn ngày càng tăng
lên. Đất bị nhiễm mặn là nguyên nhân quan trọng làm tăng áp suất thẩm thấu của
môi trường ngoài, hay nói cách khác stress về muối làm giảm thế năng nước xung
quanh vùng rễ của cây trồng làm cho cây trồng lấy nước khó khăn.
Một trong những yếu tố quan trọng nhất hạn chế sự nảy mầm của hạt là
stress về nước do muối gây ra. Nảy mầm của hạt là một thời kì quan trọng nhất
trong đời sống của thực vật, đây là thời kì rất nhạy cảm với muối [44].

Dưới ảnh hưởng của điều kiện muối, thực vật điều chỉnh áp suất thẩm thấu
+

-

bằng việc tích lũy các ion vô cơ (chủ yếu là Na và Cl ) xảy ra ít hơn so việc điều
+

chỉnh thẩm thấu bằng việc tích lũy các chất hữu cơ [30]. Duy trì nồng độ K ở mức
đủ là điều kiện cần thiết cho cây tồn tại khi sống trong môi trường muối . Kali là
một trong những ion vô cơ hòa tan quan trọng bậc nhất, giúp tạo ra thế năng thẩm
thấu thấp trong trụ giữa rễ, đây là điều kiện cần cho áp suất trương để vận chuyển
chất tan trong mạch gỗ và giữa cân bằng nước cho thực vật [42]. Theo Sohan (1999)
[53] dưới tác động của áp suất thẩm thấu gây bởi muối lên thực vật sẽ dẫn đến thế
năng nước của đất thấp hơn. Do vậy, khi thế năng nước của đất rất thấp sẽ làm cho
thực vật không có khả năng lấy nước từ đất và cây không suy trì được sức trương.


Sự giảm hấp thụ nước do áp suất thẩm thấu gây bởi muối dẫn đến các thông số hình
thái và sinh lí chẳng hạn như diện tích lá giảm, mật độ lỗ khí giảm, sự đóng mở của
lỗ khí bị ảnh hưởng. Làm tăng hàm lượng của axit amin prolin, protein tan, axit
amin, giảm hàm lượng nước tương đối [56], làm tăng sự biểu hiện của gen (chẳng
hạn như gen mã hóa enzym tham gia sinh tổng hợp prolin,…) [54].
Nguyên nhân khác làm ảnh hưởng tới áp suất thẩm thấu của đất đó là hiện
nay, phần lớn các nhà máy đường và nhiều tổ hợp sản xuất tư nhân chưa có hệ
thống xử lý nước thải. Với lưu lượng lớn, hàm lượng chất hữu cơ và chất dinh
dưỡng cao, nước thải nhà máy đường đã và đang làm ô nhiễm các nguồn tiếp nhận.
Trong nước thải của các nhà máy đường chứa nhiều đường sacaroz, fructoz,
glucoz… các chất này khi được vi sinh vật phân giải sẽ tạo ra các chất có phân tử
lượng khác nhau, dễ tan trong nước làm cạn nguồn oxi trong nước [61], làm tăng áp
suất thẩm thấu của dịch đất, ảnh hưởng đến khả năng cung cấp nước của đất cho
cây trồng. Ngoài ra, trong hoạt động nông nghiệp, theo các nhà nghiên cứu về dinh
dưỡng cho cây trồng thì khi bón phân đạm cho cây trồng thì còn tới 40-60% còn lại
ở trên mặt đất, cùng đó là khi bón thúc đạm sẽ làm tăng hàm lượng nitrat tích lũy
trong đất làm giảm chất lượng nước [62], một trong những hậu quả là làm tăng áp
suất thẩm thấu dịch đất nơi đó.
Ở Việt Nam, đã có một số tác giả nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất thẩm
thấu tới một số chỉ tiêu sinh lí, hóa sinh trên đối tượng cà chua [11] gây áp suất
thẩm thấu bằng manitol, đậu xanh [3] gây áp suất thẩm thấu bằng muối NaCl, tuy
nhiên đến nay chưa có công trình nào nghiên cứu về ảnh hưởng các nồng độ áp suất


thẩm thấu trên đối tượng cây ngô
Xuất phát từ lí do trên, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Ảnh hưởng áp
suất thẩm thấu đến một số chỉ tiêu sinh lý, hóa sinh giai đoạn nảy mầm của ngô
(Zea mays L.)”
2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu
2.1. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu sự biến đổi của một số chỉ tiêu sinh lí, hóa sinh của hai giống
ngô LVN 66 và LVN 81 giai đoạn nảy mầm dưới điều kiện áp suất thẩm thấu môi
trường khác nhau.


2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Xác định một số chỉ tiêu sinh lí: tỉ lệ nảy mầm, sự sinh trưởng của rễ mầm, thân
mầm, khối lượng tươi và khối lượng khô cây mầm dưới tác động của áp suất
thẩm thấu khác nhau.
- Xác định một số chỉ tiêu hóa sinh: hàm lượng đường khử, hàm lượng glycine
betaine, enzym α-amylase, enzym lipase, enzym catalase và enzym peroxidase
trong mầm dưới tác động của áp suất thẩm thấu khác nhau.
3. Ý nghĩa lí luận và ý nghĩa thực tiễn
- Cung cấp thêm tư liệu cho nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu môi
trường tới một số chỉ tiêu sinh lí, hóa sinh giai đoạn nảy mầm ở ngô nói riêng và
thực vật nói chung.
- Đánh giá được khả năng chịu áp suất thẩm thấu giai đoạn nảy mầm của giống
ngô LVN 66 và LVN 81 để cung cấp thêm tư liệu ứng dụng cho sản xuất.


NỘI DUNG
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Đặc điểm nông sinh học của cây ngô
1.1.1.Nguồn gốc phân loại của cây ngô
Cây ngô (Zea mays L.) thuộc chi Zea, họ Lúa (Poaceae), có nguồn gốc từ
Trung Mỹ. Ngô có bộ nhiễm sắc thể (2n=20). Có nhiều cách để người ta phân loại
ngô, một trong các cách đó là dựa vào cấu trúc nội nhũ của hạt và hình thái bên
ngoài của hạt. Ngô được phân thành các loài phụ: ngô đá rắn, ngô răng ngựa, ngô
nếp, ngô đường, ngô nổ, ngô bột, ngô nửa răng ngựa. Từ các loài phụ dựa vào màu
hạt và màu lõi ngô được phân chia thành các thứ. Ngoài ra, ngô còn được phân loại
theo sinh thái học, nông học, thời gian sinh trưởng và thương phẩm.
Có rất nhiều giả thuyết về nguồn gốc của ngô tại châu Mỹ như ngô là sản
phẩm thuần dưỡng trực tiếp từ cỏ ngô (Zea mays ssp. Parviglumis) một năm ở
Trung Mỹ, có nguồn gốc từ khu vực thung lũng sông Balsas ở miền nam Mexico.
Cũng có giả thuyết khác cho rằng ngô sinh ra từ quá trình lai ghép giữa ngô đã
thuần hóa nhỏ (dạng thay đổi không đáng kể của ngô dại) với cỏ ngô thuộc đoạn
Luxuriantes. Song điều quan trọng nhất nó đã hình thành vô số loài phụ, các thứ và
nguồn dị hợp thể của cây ngô, các dạng cây và biến dạng của chúng đã tạo cho nhân
loại một loài ngũ cốc có giá trị đứng cạnh lúa mì và lúa nước [5], [59].
1.1.2. Đặc điểm nông sinh học của cây ngô
Thời gian sinh trưởng của cây ngô dài, ngắn khác nhau phụ thuộc vào giống
và điều kiện ngoại cảnh. Trung bình thời gian sinh trưởng từ khi gieo đến khi chín
là 90 - 160 ngày. Sự phát triển của cây ngô chia ra làm 2 giai đoạn:
-

Giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng: từ khi gieo đến khi xuất hiện nhị cái

-

Giai đoạn sinh trưởng sinh thực: bắt đầu với việc thụ tinh của hoa cái cho
đến khi hạt chín hoàn toàn.


Có nhiều ý kiến khác nhau về thời gian sinh trưởng phát triển của cây ngô,
song có thể chia ra các thời kỳ sau: thời kỳ nảy mầm, thời kỳ 3 - 6 lá, thời kỳ 8 - 10
lá, thời kỳ xoáy nõn, thời kỳ nở hoa và thời kỳ chín [59].
Thời kì nảy mầm của ngô: sau khi gieo, với điều kiện độ ẩm và nhiệt độ thích
hợp, hạt ngô trương lên rồi xuất hiện rễ mầm sơ cấp, tiếp đó là lá mầm mọc với chồi
mầm bọc kín. Sau đó xuất hiện 3 hoặc 4 rễ mầm thứ sinh. Trụ dưới lá mầm đẩy bao
lá mầm vượt khỏi mặt đất. Cây mọc sau 4-5 ngày tùy theo điều kiện độ ẩm và nhiệt
độ của môi trường mà có thể sớm hơn hoặc muộn hơn. Các điều kiện cần thiết cho
hạt ngô nảy mầm gồm:
- Sức nảy mầm của hạt: tùy thuộc vào giống.
- Độ ẩm: lượng nước cần thiết cho hạt ngô nảy mầm tương đối thấp (khoảng
45% trọng lượng khô tuyệt đối của hạt). Độ ẩm thích hợp của đất đảm bảo
cho sự nảy mầm khoảng 60 - 70% độ ẩm tương đối.
0

- Nhiệt độ: thích hợp cho ngô nảy mầm là 25 – 30 C. Nhiệt độ quá cao hay
quá thấp đều ảnh hưởng xấu đến sự phát triển của mầm.
Trong lúc bao lá mầm mọc và vươn ra ánh sáng, sự kéo dài của nó và của
bao lá mầm dừng lại. Ở thời điểm đó, điểm sinh trưởng của cây (đỉnh của thân) nằm
ở 2,5 - 3,8 cm dưới mặt đất và định vị ngay trên trụ gian của lá mầm. Lá mầm phát
triển nhanh chóng và mọc xuyên qua đỉnh bao lá mầm. Cây tiếp tục phát triển trên
mặt đất. Ngay sau khi cây mọc, hệ thống rễ mầm sinh trưởng chậm lại. Thường thì
đến khi ngô được 3 lá, rễ mầm sơ cấp không tồn tại nữa. Sau khi cây mọc, hệ thống
rễ đốt bắt đầu xuất hiện và khi cây được 1 lá mầm, từ đốt thứ nhất, vòng đầu tiên
của rễ đốt bắt đầu kéo dài. Một loạt các rễ đốt bắt đầu phát triển ở mỗi đốt của cây,
lần lượt từ dưới lên trên đến đốt thứ 7 -10.
Thời kì 3-6 lá: khi cây được 3 lá, điểm sinh trưởng còn nằm dưới đất, thân mới
kéo dài được một ít, lông hút mọc ra từ các rễ đốt, hệ thống rễ mầm ngừng phát triển,
Vào khoảng lúc cây ngô được 5 lá, lá và khởi đầu mầm bắp sẽ hoàn chỉnh. Ở đầu
đỉnh thân, một mầm cờ đực nhỏ được hình thành. Khi ngô được 6 lá, điểm sinh


trưởng và bông cờ đã ở trên mặt đất. Chiều dài thân bắt đầu tăng nhanh. Hàng loạt rễ
đốt mọc dài ra từ 3 hoặc 4 đốt thân dưới cùng. Hệ thống rễ đốt là hệ thống rễ chức
năng chính. Một vài mầm bắp hoặc chồi nhánh đã thấy rõ thời gian này. Nhánh (chồi
bên) thường được hình thành ở các đốt dưới mặt đất nhưng ít khi tiến triển.
Thời kì 8-10 lá: ở giai đoạn cây được 8 lá, 2 lá dưới có thể thoái hóa và mất.
Hệ thống rễ đốt đã được phân bổ đều trong đất. Khi được 9 lá, cây ngô có rất nhiều
chồi bắp. Trừ 6 đến 8 đốt cuối cùng dưới bông cờ, còn từ thân ngô lúc này mỗi đốt
còn lại sẽ xuất hiện một chồi bắp. Tuy nhiên, một số chồi bắp trên cùng được phát
triển thành bắp thu hoạch. Bông cờ bắt đầu phát triển nhanh. Thân tiếp tục kéo dài
theo sự kéo dài của lóng. Trong giai đoạn này, nhiệt độ thích hợp cho cây ngô là
0

khoảng 20 – 30 C. Cây ngô cần ít nước nhưng cần đảm bảo đủ oxi cho rễ phát triển.
Chính vì vậy mà kỹ thuật làm đất phải phù hợp để đất được tơi xốp và thông thoáng
như xới xáo hợp lý (không quá sâu hoặc quá gần gốc cây ảnh hưởng đến rễ). Khi
cây ngô được 10 lá, thời gian xuất hiện các lá mới ngắn hơn, thường sau 2 - 3 ngày
mới có 1 lá mới. Cây ngô bắt đầu tăng nhanh, vững chắc về chất dinh dưỡng và tích
lũy chất khô. Quá trình này sẽ tiếp tục đến các giai đoạn sinh thực. Do vậy, nhu cầu
về chất dinh dưỡng và lượng nước trong đất lớn hơn.
Thời kì xoáy nón: vào giai đoạn cây được 12 lá, số noãn (hạt thế năng) trên
mỗi bắp và độ lớn của bắp được xác định. Số hàng trên bắp đã được thiết lập. Các
chồi bắp trên vẫn còn nhỏ hơn các chồi bắp dưới, nhưng đang tiến tới sát dần nhau
về độ lớn. Điều kiện quan trọng cần được đảm bảo ở giai đoạn này là độ ẩm và chất
dinh dưỡng, sự thiếu hụt của các yếu tố này dẫn đến sự giảm sút nghiêm trọng số
hạt tiềm năng và độ lớn của bắp. Các giống ngô lai chín sớm thường có bắp nhỏ hơn
nên cần được trồng với mật độ cây cao hơn giúp chúng đảm bảo được lượng hạt
tương đương với các giống lai chín muộn trên cùng đơn vị diện tích. Giai đoạn cây
được 15 lá là giai đoạn quyết định đến năng suất hạt. Các chồi bắp phía trên vượt
hơn các chồi bắp phía dưới. Sau 1 - 2 ngày lại hình thành một lá mới. Râu ngô bắt
đầu mọc từ những bắp phía trên. Ở đỉnh của bẹ lá bao quanh, một số chồi bắp trên
cũng đã bắt đầu xuất hiện. Đỉnh của bông cờ cũng có thể nhìn thấy. Trong giai đoạn


này, sự đảm bảo đủ nước là điều kiện quan trọng nhất để có được năng suất hạt tốt.
Rễ chân kiềng bắt đầu mọc ra từ các đốt trên mặt đất khi cây được 18 lá. Chúng
giúp cây chống đổ và hút nước, chất dinh dưỡng ở những lớp đất bên trên trong giai
đọan sinh thực. Râu ngô mọc từ noãn đáy bắp rồi đến râu từ đỉnh bắp và tiếp tục
phát triển. Bắp ngô cũng phát triển nhanh chóng. Cây ngô lúc này đang ở vào
khoảng 1 tuần trước lúc phun râu.
Thời kỳ nở hoa: thời kỳ này bao gồm các giai đoạn: trỗ cờ, tung phấn, phun
râu, thụ tinh và mẩy hạt.
- Giai đoạn trổ cờ: bắt đầu khi nhánh cuối cùng của bông cờ đã thấy hoàn toàn,
còn râu thì chưa thấy. Đây là giai đoạn trước khi cây phun râu khoảng 2 - 3 ngày.
Cây ngô hầu như đã đạt được độ cao nhất của nó và bắt đầu tung phấn. Tùy thuộc
vào giống và điều kiện bên ngoài mà thời gian giữa tung phấn và phun râu có thể
dao động khác nhau. Ở điều kiện ngoài đồng, tung phấn thường xuyên xảy ra vào
cuối buổi sáng và đầu buổi chiều. Giai đoạn tung phấn thường kéo dài từ 1 đến 2
tuần. Trong thời gian này từng sợi râu cá thể có thể phun ra để thụ tinh nếu như
hạt đã phát triển. Thời kỳ này bông cờ và toàn bộ lá đã hoàn thiện nên nếu gặp mưa
đá thì lá sẽ rụng hết sẽ dẫn đến mất hoàn toàn năng suất hạt.
- Giai đoạn phun râu: giai đoạn này bắt đầu khi một vài râu ngô đã được
nhìn thấy bên ngoài lá bi. Khi những hạt phấn rơi được giữ lại trên những râu tươi,
mới này thì quá trình thụ phấn xảy ra. Hạt phấn được giữ lại cần khoảng 24 giờ để
thâm nhập vào từ râu cho đến noãn - nới xảy ra thụ tinh và noãn trở thành hạt.
Thường thường, tất cả râu trên 1 bắp phun hết và thụ phấn hết trong khoảng 2 - 3
ngày. Râu mọc khoảng 2,5 - 3,8 cm mỗi ngày và tiếp tục kéo dài đến khi được thụ
tinh. Noãn hay hạt ở giai đoạn phun râu hầu như hoàn toàn chìm trong các vật liệu
cùi bao quanh (mày, mày dưới, lá bắc nhỏ) và ở bên ngoài có màu trắng. Vật liệu
bên trong của hạt biểu hiện trong và hơi lỏng. Phôi hoặc mầm còn chưa thấy rõ.
Đây là thời gian quyết định số noãn sẽ được thụ tinh. Những noãn không dược thụ
tinh sẽ không cho hạt và bị thoái hóa. Ở giai đoạn này cần theo dõi các loại sâu hại
rễ ngô, sau ăn rau và xử lý kịp thời. Nhu cầu về kali của cây đã đủ, còn đạm và lân
được hút nhanh.


Thời kì chín:
- Giai đoạn chín sữa (18 - 22 ngày sau phun râu): hạt bên ngoài có màu vàng và chất
lỏng bên trong như sữa trắng do đang tích lũy tinh bột. Phôi phát triển nhanh
dần. Phần lớn hạt đã mọc ra ngoài vật liệu bao quanh của cùi. Râu có màu nâu,
đã hoặc đang khô. Do độ tích lũy chất khô trong hạt nhanh nên hạt lớn nhanh, độ
ẩm khoảng 80%. Sự phân chia tế bào trong nội nhũ của hạt cơ bản hoàn thành, tế
bào phồng lên và đầy lên bằng tinh bột.
- Giai đoạn chín sáp (24 - 28 ngày sau phun râu): tinh bột tiếp tục tích lũy bên
trong nội nhũ làm chất sữa lỏng bên trong đặc lại thành bột hồ. 4 lá phôi đã
được hình thành. Cùi tẽ hạt có màu hồng nhạt đến hồng do các vật liệu bao quanh
hạt đổi màu. Vào khoảng giữa giai đoạn này, bề ngang của phôi bằng quá nửa bề
rộng của hạt. Chất lỏng giảm dần và độ cứng của hạt tăng lên sinh ra trạng thái sáp
của hạt. Sau đó, những hạt dọc theo chiều dài của bắp bắt đầu có dạng răng ngựa
hoặc khô ở đỉnh. Lá phôi thứ 5 (cuối cùng) và các rễ mầm thứ sinh được hình thành.
- Giai đoạn hình thành răng ngựa (35 - 42 ngày sau phun râu): tuỳ theo chủng
mà các hạt đang hình thành răng ngựa hoặc đã có dạng răng ngựa. Cùi đã tẽ hạt có
màu đỏ hoặc trắng tuỳ theo giống. Hạt khô dần bắt đầu từ đỉnh và hình thành một
lớp tinh bột nhỏ màu trắng cứng. Lớp tinh bột này xuất hiện rất nhanh sau khi
hình thành răng ngựa như một đường chạy ngang hạt. Hạt càng già, lớp tinh bột
càng cứng và đường vạch càng tiến về phía đáy hạt (phía cùi). Vào đầu giai đoạn
này hạt có độ ẩm khoảng 55%. Ở giai đoạn này, nếu gặp thời tiết lạnh, chất khô
trong hạt có thể ngừng tích luỹ và lớp đen trên các hạt hình thành quá sớm. Điều
này dẫn đến sự giảm năng suất và trì hoãn công việc thu hoạch do ngô khô chậm
khi gặp lạnh. Để hạn chế thiệt hại do tác động của lạnh, nên chọn giống chín khoảng
3 tuần trước ngày lạnh gây tác hại đầu tiên ở mức trung bình.
- Giai đoạn chín hoàn toàn - chín sinh lý (55 - 65 ngày sau phun râu): sự tích luỹ chất
khô trong hạt đạt mức tối đa và tất cả các hạt trên bắp cũng đã đạt trọng lượng
khô tối đa của nó. Lớp tinh bột đã hoàn toàn tiến đến cùi và sẹo đen hoặc nâu đã
hình thành. Lớp đen này bắt đầu hình thành từ các hạt đỉnh bắp đến các hạt đáy


bắp. Hạt ngô lúc này ở thời điểm chín sinh lý và kết thúc sự phát triển. Lá bi và
nhiều lá không còn xanh nữa. Độ ẩm của hạt ở thời gian này tuỳ thuộc vào giống và
điều kiện môi trường, trung bình khoảng 30 - 35%. Nếu thu hoạch ngô cho ủ chua
(si-lô) thì đây là thời điểm thích hợp. Còn bình thường nên để ngô ở ngoài đồng một
thời gian nữa, lúc cả cây ngô đã ngả màu vàng để hạt ngô đủ khô (ở ngô tẻ độ ẩm
khoảng 13 - 15%) để hạt cất giữ được an toàn.
1.1.3. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và ở Việt Nam
Cây ngô là một trong năm loại cây lương thực chính của thế giới: ngô (Zea
Mays L.), lúa nước (Oryza sativa L.), lúa mì (Triticum sp. tên khác: tiểu mạch), sắn
(Manihot esculenta Crantz, tên khác khoai mì) và khoai tây (Solanum tuberosum
L.). Trong đó, ba loại cây gồm ngô, lúa gạo và lúa mì chiếm khoảng 87% sản lượng
lương thực toàn cầu và khoảng 43% calori từ tất cả mọi lương thực, thực phẩm.
Trong ba loại cây này, ngô là cây trồng có sự tăng trưởng mạnh cả về diện tích,
năng suất, sản lượng và là cây có năng suất cao nhất. Ngành sản xuất ngô trên thế
giới tăng liên tục từ đầu thế kỷ 20 đến nay ,nhất là trong hơn 40 năm gần đây,
ngô là cây trồng có tốc độ tăng trưởng cao nhất trong các cây lương thực chủ
yếu.Vào năm 1961, năng suất ngô trung bình của thế giới chỉ xấp xỉ 20 tạ/ha, thì
năm 2008 tăng gấp hơn 2,5 lần (đạt 51 tạ/ha), sản lượng đã tăng từ 204 triệu tấn lên
822,712 triệu tấn (gấp 4 lần), diện tích tăng từ 104 triệu lên 161 triệu hecta (hơn 1,5
lần). Với lúa nước năm 1961 có diện tích là 115,26 triệu ha, năng suất 18,7 tạ/ha và
sản lượng là 215,27 triệu tấn; năm 2008: diện tích 158,95 triệu ha (tăng hơn 1,3
lần), năng suất 43 tạ/ha (tăng 2,3 lần), sản lượng 685,01 triệu tấn (tăng hơn 3 lần).
Còn lúa mỳ năm 1961 có diện tích là 200,88 triệu ha, năng suất 10,9 tạ/ha, sản
lượng 219,22 triệu tấn và năm 2008 diện tích là 223,56 triệu ha (tăng không đáng
kể), năng suất 30,8 tạ/ha (tăng hơn 2,8 lần) và sản lượng là 689,94 triệu tấn, tăng
hơn 3 lần.
Trước đây, sản xuất ngô ở Việt Nam còn nhỏ lẻ và phân tán, chủ yếu là tự
cung tự cấp theo nhu cầu của hộ nông dân. Tại một số vùng miền núi do khó khăn
về sản xuất lúa nước nên nông dân phải trồng ngô làm lương thực thay gạo. Các


giống ngô được trồng đều là các giống truyền thống của địa phương, giống cũ nên
năng suất rất thấp. Vào thập kỷ 60 của thế kỷ trước, diện tích ngô Việt Nam chưa
đến 300 nghìn hecta, năng suất chỉ đạt trên 1 tấn/ha, đến đầu những năm 1980 cũng
không cao hơn nhiều, chỉ ở mức 1,1 tấn/ha, sản lượng đạt khoảng hơn 400.000 tấn
do vẫn trồng các giống ngô địa phương với kỹ thuật canh tác lạc hậu. Từ năm 2006,
năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam đã có những bước tiến nhảy vọt cao nhất
từ trước đến nay. Tốc độ tăng trưởng diện tích, năng suất và sản lượng ngô của Việt
Nam cao hơn nhiều lần của thế giới, lợi nhuận trồng ngô lai cao hơn hẳn các loại
cây trồng khác.
Bảng 1.1. Diện tích, năng suất, sản lượng ngô Việt Nam năm 2005 - 2010
Năm

Diện tích

Năng suất

Sản lượng

(ha)

(tấn/ha)

(tấn)

2005

1052600

3,59

3.787.100

2006

1033100

3,73

3.854.500

2007

1096100

3,92

4.303.200

2008

1440200

3,17

4.573.100

2009

1089200

4,01

4.371.700

2010

1126390

4,08

4.606.800

(Nguồn: theo http://faostat.fao.org) [60]
Bảng 1.2. Diện tích, năng suất, sản lượng ngô toàn thế giới năm 2005 - 2010
Năm

Diện tích

Năng suất

Sản lượng thế giới

(ha)

(tấn/ha)

(tấn)

2005

147.471.782

4,83

713.696.156

2006

148.410.212

4,76

706.832.229

2007

158.233.558

4,98

789.398.918

2008

161.203.204

5,13

827.489.803

2009

158.842.402

5,16

819.704.199

2010

161.908.449

5,21

844.405.181

(Nguồn: theo http://faostat.fao.org) [60]


1.2. Ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu đến thực vật
1.2.1. Vai trò của áp suất thẩm thấu môi trường
ASTT là lực gây ra sự chuyển dịch của dung môi vào tế bào qua màng sinh
chất. Nó không phụ thuộc vào bản chất của chất tan, mà phụ thuộc vào nồng độ
phân tử chất tan, nhiệt độ, sự phân li của dung dịch. ASTT bao gồm ASTT bên
trong (ASTT thấu nội bào) và bên ngoài (ASTT môi trường). ASTT bên trong: dịch
tế bào có chứa hàm lượng lớn các chất hữu cơ là sản phẩm của quá trình trao đổi
chất. Các chất này trong dịch tế bào đã tạo nên ASTT cao, giúp cho quá trình xâm
nhập của nước vào trong tế bào bằng con đường thẩm thấu. ASTT bên ngoài chủ
yếu do tính mặn của môi trường gây nên. Đất bị nhiễm mặn chứa hàm lượng muối
cao, đặc biệt là NaCl. Điều đó đã hạn chế khả năng hút nước, dẫn đến khó khăn
trong việc hút chất dinh dưỡng [3]. Nếu cây sinh trưởng trong môi trường không có
muối, thì nước sẽ dễ dàng thấm qua màng bán thấm để đi vào tế bào chất nhờ hiện
tượng thẩm thấu. Đất bị nhiễm mặn sẽ gây nên 2 tác hại đối với thực vật:
Tác hại thứ nhất, gây ra hiện tượng hạn sinh lí. Hàm lượng muối cao trong
đất làm cho ASTT môi trường lớn. Nếu ASTT nội bào không thắng nổi áp suất của
môi trường, cây sẽ bị khô héo do nước từ trong tế bào đi ra ngoài. Thiếu nước nhẹ
thì làm giảm tốc độ sinh trưởng, thiếu nước trầm trọng sẽ dẫn đến biến đổi hệ keo
nguyên sinh chất làm tăng quá trình già hoá tế bào. Khi bị khô kiệt nước, nguyên
sinh chất bị đứt vỡ cơ học dẫn đến tế bào và mô bị tổn thương và chết.
Tác hại thứ hai, liên quan đến tính gây độc của các ion đối với thực vật. Đất
+

-

bị nhiễm mặn chứa hàm lượng cao các ion, đặc biệt Na và Cl , ngoài ra còn có các
2-

-

+

ion khác: SO4 , HCO3 , Li ,... Hàm lượng cao các ion này đều gây hại cho sự sinh
trưởng và phát triển của thực vật.
Dung dịch có nồng độ càng cao thì áp suất thẩm thấu càng lớn . Áp suất thẩm
thấu của một dung dịch là giá trị để chỉ lượng nước có xu hướng đi vào trong dung
dịch bởi sự thẩm thấu. Do đó dưới một điều kiện nhiệt độ và áp suất nhất định, nước
sẽ di chuyển từ dung dịch có áp suất thẩm thấu thấp sang dung dịch có áp suất thẩm


thấu cao. Mỗi dung dịch đều có một năng lượng tự do nhất định, dưới một điều kiện
nhiệt độ và áp suất nhất định, năng lượng này có thể đo được và được gọi là thế
năng thẩm thấu (osmotic potential). Nước tinh khiết có thế năng thẩm thấu bằng
không. Vì thế năng thẩm thấu giảm khi nồng độ thẩm thấu tăng nên các dung dịch
có thế năng nhỏ hơn không. Nước sẽ di chuyển từ vùng có thế năng thẩm thấu cao
sang vùng có thế năng thẩm thấu thấp.
Áp suất thẩm thấu giữ nước ở vị trí cân bằng. Thay đổi áp suất thẩm thấu làm
thay đổi hàm lượng nước trong tế bào và gây ra rối loạn chức năng tế bào. Nhờ hiện
tượng thẩm thấu rễ cây có thể hút nước vào. Nước từ đất vào lông hút rồi vào mạch
gỗ của rễ theo cơ chế thẩm thấu, tức là từ nơi có áp suất thẩm thấu thấp đến nơi có
áp suất thẩm thấu cao. Cây hấp thụ nước qua hệ thống rễ nhờ sự chênh lệch áp suất
thẩm thấu (tăng dần từ đất đến mạch gỗ). Cây lấy được nước và chất khoáng từ đất
khi nồng độ muối tan trong đất nhỏ hơn nồng độ dịch bào của rễ, tức áp suất thẩm
thấu và sức hút nước của rễ cây phải lớn hơn áp suất thẩm thấu và sức hút nước của
đất. Nếu áp suất thẩm thấu của đất tăng cao đến mức sức hút nước của đất vượt quá
sức hút nước của rễ thì chẳng những cây không lấy được nước trong đất mà còn mất
nước vào đất.
1.2.2. Một số tác nhân gây áp suất thẩm thấu môi trường
Như đã đề cập ở trên, việc tăng áp suất thẩm thấu trong đất quá mức gây hại
cho cây trồng chủ yếu là cây trồng trên đất mặn. Đất mặn được định nghĩa theo
Ponnamperuma (1984) [48] là nơi chứa muối ở vùng rễ đủ để ức chế sinh trưởng
của cây trồng. Tuy nhiên, mức độ ảnh hưởng của muối phụ thuộc vào loài, giống,
giai đoạn sinh trưởng, các yếu tố của môi trường và tính chất của muối. Định nghĩa
đất mặn được sử dụng phổ biến nhất là định nghĩa của FAO (1997) [22] là nơi ngập
-1

nước có độ dẫn điện bão hòa ECe là 4dSm hoặc hơn, và đất với ECe vượt quá 15
-1

+

2+

2+

dSm được coi là đất cực mặn. Các cation phổ biến là Na , Ca và Mg . Các anion
-

2-

-

+

-

phổ biến là Cl , SO4 và HCO3 . Tuy nhiên, Na và Cl là các ion quan trọng nhất
gây hủy hoại cấu trúc của đất và gây độc cho cây trồng. Về mặt phân loại lịch sử,
đất được chia thành đất mặn (saline), solic, và dạng kết hợp đất mặn-solic, việc


+

phân loại này chủ yếu dựa vào tổng nồng độ muối và tỉ lệ của Na với Ca và Mg
trong dịch đất bão hòa của đất. Tuy nhiên đây là quan điểm mang tính lịch sử.
Cùng với sự gia tăng của dân số, sự cạnh tranh giữa nước ngọt cho các lĩnh
vực dành cho đô thị, công nghiệp và nông nghiệp. Kết quả là làm giảm nước ngọt
cho lĩnh vực nông nghiệp. Theo tác giả Carvajal et al. (1999) [19], Grattan và
Grieve (1999) [28] ảnh hưởng trực tiếp của muối lên sinh trưởng có thể được chia
thành ba nhóm:
(i)

Làm giảm thế năng thẩm thấu của dung dịch đất từ đó làm giảm nước tự
do trong đất.

(ii)

Phá hủy cấu trúc vật lí của đất do đó ảnh hưởng đến tính thấm nước và sự
thông khí của đất bị giảm.

(iii)

Tăng nồng độ của các ion có thể sẽ ức chế trao đổi chất ở thực vật (đặc
biệt là các ion gây độc và sự thiếu hụt chất khoáng). Ảnh hưởng của áp
suất thẩm thấu và các ion gây độc đến năng suất cây trồng rất khó để định
lượng. Tuy nhiên, với hầu hết các loại cây trồng, tác giả Dasberg (1991)
cho rằng sự mất mát năng suất do áp suất thẩm thẩm có thể rất nặng nề
trước khi biểu hiện ra thành các hư hại trên bộ lá.

Theo tác giả Dubey (1997) [21] mặn là nguyên nhân gây ra ảnh hưởng của
ion và áp suất thẩm thấu lên cơ thể thực vật và gần như các phản ứng của thực vật
được biết đều liên quan đến hai quá trình này. Phản ứng chung nhất của thực vật đối
với muối là làm giảm sinh trưởng (Ghoulam et al., 2002) [26]. Các tác động áp suất
thẩm thấu của muối lên thực vật thể hiện là giảm thế năng nước của đất và làm tăng
nồng độ của các chất tan xung quanh vùng rễ. Khi thế năng nước của đất quá thấp,
thực vật sẽ không có khả năng lấy nước từ đất. Vì vậy, một số loài khi bị stress muối
cũng giống với stress hạn. Tuy nhiên, ở nồng độ muối trung hoặc thấp , thực vật điều
chỉnh áp suất thẩm thấu (bằng cách tích lũy các chất tan nội bào) để lấy nước vào tế
bào (Guerrier, 1996; Ghoulam et al., 2002) [26], [32]. Sinh trưởng thực vật có thể
là trung bình dưới các điều kiện tương tự, nhưng không giống như stress hạn, thực vật
không thiếu hụt nước (Shannon, 1984) [51].


Khi nồng độ muối cao, một số triệu chứng mà thực vật gặp phải chẳng hạn
+

-

như hoại tử, đầu lá bị cháy do ion Na và Cl (Wahome et al., 2001) [57]. Khi
nồng độ ion cao có thể phá vỡ tính toàn vẹn và chức năng của màng sinh chất, ảnh
hưởng đến sự cân bằng của chất tan nội bào và sự hấp thụ dinh dưỡng, gây ra triệu
chứng thiếu hụt dinh dưỡng tương tự như xảy ra khi cây thiếu dinh dưỡng (Grattan
and Grieve, 1999) [28].
Một số nghiên cứu chỉ ra rằng, dưới stress muối thì sinh trưởng của cây trồng
bị giảm đáng kể chẳng hạn như ở cà chua (Romero-Aranda et al., 2001) [49], bông
(Meloni et al., 2001) [43] và củ cải đường (Ghoulam et al., 2002) [26]. Tuy nhiên,
có sự khác nhau khả năng chịu muối giữa các loài, giống cũng như các các thông số
sinh trưởng. Ví dụ, Aziz và Khan (2001) [15] tìm thấy rằng sự tăng trưởng tối ưu
của cây đưng (thuộc chi Đước) ở môi trường chứa 50% nước biển và nếu tăng
lượng muối lên thì sinh trường bị giảm trong khi đó Alhagi pseudoalhagi (một loại
cây họ Đậu), trọng lượng tổng tăng khi nồng độ muối thấp (50 mM NaCl) nhưng lại
giảm khi độ mặn cao (100 và 200 mM NaCl) (Kurban et al, 1999). Ở cây củ cải
đường, diện tích lá, khối lượng tươi, khối lượng khô của lá, rễ nhìn chung là cũng
giảm xuống khi nồng độ NaCl đạt 200mM, những số lá lại ít bị ảnh hưởng (Ghoulam
et al., 2002) [26]. Fisarakis et al (2001) [25] nghiên cứu trên đối tượng cây nho thấy
rằng có sự giảm tích lũy chất khô trong chồi nhiều hơn so với trong rễ, đặc biệt khi
nồng độ muối cao cho thấy quá trình quang đồng hóa (photoassimilates) vẫn diễn ra.
Điều đó có thể được giải thích là hệ rễ có khả năng điều chỉnh áp suất thẩm thấu.
Nguyên nhân chủ yếu làm giảm sinh trưởng của thực vật có thể do muối ảnh
hưởng đến chế độ nước ở cây. Theo Sohan et al (1999) [53] và Romero-Aranda et
al (2001) [4949] khi tăng muối trong môi trường rễ có thể dẫn đến suy giảm thế
năng nước của lá vì vậy có thể ảnh hưởng đến nhiều quá trình trong cây. Một số tác
giả thấy rằng thế năng nước và thế năng thẩm thấu của thực vật trở nên âm hơn khi
tăng nồng độ muối, dẫn đến áp suất trương tăng lên (Meloni et al., 2001; RomeroAranda et al., 2001; Gulzar et al., 2003) [33], [43], [49]. Ở cây chịu mặn Suaeda


salsa, tác giả Lu và cộng sự (2002) quan sát thấy thế năng nước của lá và tỉ lệ thoát
hơi nước giảm đáng kể với sự gia tăng nồng độ muối. Ashraf (2001) [14] thông báo
sự giảm tương tự về thế năng nước của lá với sự tăng của nồng độ muối ở 6 loài cây
thuộc họ Cải, kết quả tương tự trên đối tượng cây hướng dương cũng vậy (Sohan et
al., 1999) [53]. Theo các nhà nghiên cứu có hai nguyên nhân: (1) dưới nồng độ
muối cao, thực vật cô lập NaCl trong mô lá nhiều hơn mức bình thường. Sự gia tăng
muối NaCl trong mô lá dẫn đến làm thế năng thẩm thấu thấp hơn và âm hơn so với
thế năng nước. (2) Giảm độ dẫn thủy lực trong rễ làm giảm lượng nước từ rễ cung
cấp cho các bộ phận trên mặt đất, gây ra stress nước ở các mô lá. Xử lí muối làm
giảm đáng kể hàm lượng nước tương đối (Relative water content – RWC) ở củ cải
đường (Ghoulam et al., 2002) [26]. Theo tác giả Katerji và cộng sự (1997) [37] sự
giảm RWC làm mất sức trương và dẫn đến thiếu nước cho quá trình kéo dài tế bào.
Các nghiên cứu chỉ ra muối là nguyên nhân gây ra các thay đổi về hình thái
là cụ thể là số lá ở cây. Ví dụ, bộ lá của đậu, bông tăng chiều dày của biểu bì, độ
dày của mô mềm, chiều dài và đường kính của tế bào mô giậu, đường kính của tế
bào mô xốp khi tăng nồng độ muối (Longstreth và Noble, 1979) [41]. Ngược lại, cả
biểu bì, độ dày của mô mềm và khoang gian bào đều giảm đáng kể khi cây bị xử lí
muối ở cây vẹt (Brugueira parviflora) (Parida et al., 2004). Ở lá của cây Spinach
thấy có sự giảm xuống khoang gian bào (Delfine et al., 1998) [20] còn ở cà chua
thấy có sự giảm mật độ khí khổng (Romero-Aranda et al., 2001) [49]. Sinh trưởng
của thực vật phụ thuộc vào quang hợp và do vậy các stress môi trường ảnh hưởng đến
sinh trưởng thường ảnh hưởng đến quang hợp (Taiz và Zeiger, 1998) [55]. Nghiên
cứu của các tác giả khác cũng cho thấy các loài khác nhau thì quá trình quang hợp bị
ức chế là khác nhau bởi muối (Kao et al., 2001; Ashraf, 2001; Romero-Aranda et al.,
2001) [14], [36], [49]. Có sự tương quan thuận giữa tỉ lệ quang hợp và năng suất dưới
điều kiện muối (Pettigrew và Meredith, 1994) [47] (Faville et al., 1999) [24].
Fisarakis et al. (2001) [25] cho rằng sự ức chế sinh trưởng sinh dưỡng ở thực vật bởi
muối liên quan đến việc ức chế quá trình quang hợp.


Theo Iyengar and Reddy (1996) [35] sự suy giảm tỉ lệ quang hợp liên quan
đến muối là do một số nguyên nhân:
-

Sự mất nước của màng sinh chất tế bào dẫn đến làm giảm khả năng thấm
CO2. Nồng độ muối cao trong đất và trong nước sẽ tạo ra thế áp suất thẩm
thấu cao chúng sẽ làm giảm lượng nước có lợi cho thực vật. Sự giảm thế
năng nước gây ra stress thẩm thấu, gây ra sự bất hoạt không thuận nghịch
chuỗi vận chuyển điện tử.

-

+

-

-

Ngộ độc muối đặc biệt là Na và Cl . Theo một số tác giả Cl ức chế hoạt
động quang hợp.

-

Sự suy giảm CO2 cung cấp có nguyên nhân là do lỗ khí đóng. Theo
Iyengar và Reddy (1996) lỗ khí đóng làm giảm đến mức nhỏ nhất lượng
nước thoát ra ngoài, quá trình này tác động đến hệ thống hấp thu và
chuyển hóa năng lượng của lục lạp.

-

Muối cảm ứng tăng cường sự già hóa ở thực vật.

-

Thay đổi hoạt động của enzym được cảm ứng bởi những thay đổi trong
cấu trúc của tế bào chất.

Nhiều thay đổi diễn ra trong thực vật cho phép chúng chống chịu muối và
vẫn giữ được khả năng quang hợp. Đây là thông tin hữu ích cho kĩ thuật di truyền
trong việc tạo cây trồng chịu muối có sinh trưởng cao.
Lượng muối NaCl cao hấp thụ cạnh tranh với sự hấp thụ các ion khoáng
+

2+

khác chẳng hạn như K , Ca , N, P dẫn đến phá hủy quá trình hút khoáng bình
thường, làm giảm năng suất và chất lượng cây trồng (Grattan và Grieve, 1999)
+

[28]. Sự gia tăng nồng độ NaCl được thông báo là sẽ cảm ứng tăng nồng độ Na và
-

2+

+

2+

Cl và giảm Ca , K và Mg ở nhiều loài cây (Bayuelo-Jiménez et al., 2003) [17].
+

-

Ghoulam et al. (2002) [26] quan sát thấy sự gia tăng của nồng độ Na và Cl trong lá
và rễ của củ cải đường với sự gia tăng nồng độ NaCl trong môi trường nuôi cấy.
Dưới ảnh hưởng của điều kiện stress muối, sự hấp thụ nitơ cũng bị ảnh
hưởng. Các nghiên cứu chỉ ra muối có thể giảm sự tích lũy N ở thực vật (Silveira et
al., 2001) [52]. Ảnh hưởng của muối đến nồng độ của P cũng được thông báo bởi


Grattan và Grieve (1994) [29] phụ thuộc vào loài cây, giai đoạn phát triển và thành
phần và mức độ muối, và nồng độ P trong cơ chất cung cấp cho cây. Trong đa số
trường hợp, muối làm giảm nồng độ P trong mô thực vật (Kaya et al., 2001) [38].
Hiện nay, phần lớn các nhà máy đường và nhiều tổ hợp sản xuất tư nhân
chưa có hệ thống xử lý nước thải. Với lưu lượng lớn, hàm lượng chất hữu cơ và chất
dinh dưỡng cao, nước thải nhà máy đường đã và đang làm ô nhiễm các nguồn tiếp
nhận. Đường có trong nước thải chủ yếu là đường sucroza và các loại đường khử
như glocose và fructoze…. Các loại đường này dễ phân hủy trong nước. Chúng có
khả năng gây kiệt oxy trong nước, làm ảnh hưởng đến hoạt động của quần thể vi
0

sinh vật nước. Trong quá trình công nghệ sản xuất đường, ở nhiệt độ cao hơn 55 C
các loại đường glucoz và fructoz bị phân hủy thành các hợp chất có màu rất bền. Ở
0

nhiệt độ cao hơn 200 C, chúng chuyển thành caramen (C12H18O9)n. Đây là dạng bột
chảy hoặc tan vào nước, có màu nâu sẫm, vị đắng. Phần lớn các sản phẩm phân hủy
của đường khử có phân tử lượng lớn nên khó thấm qua màng vi sinh. Để chuyển
hóa chúng, vi sinh phải phân rã chúng thành nhiều mảnh nhỏ để có thể thấm vào tế
bào. Quá trình phân hủy các sản phẩm đường khử đòi hỏi thời gian phân hủy dài
hơn, nên sẽ ảnh hưởng đến quá trình tự làm sạch trong nguồn tiếp nhận. Các chất lơ
lửng có trong nước thải còn có khả năng lắng xuống đáy nguồn nước. Quá trình
phân hủy kị khí các chất này sẽ làm cho nước có màu đen và có mùi H2S.
Khi bón đạm cho cây trồng, cây chỉ sử dụng được 40 - 60%, phần còn lại
nằm trong đất và gây ô nhiễm đất. Các nhà nghiên cứu về dinh dưỡng cây trồng
thường nói đến ảnh hưởng xấu của hàm lượng nitrat quá cao trong nông sản có thể
gây ung thư. Việc bón thúc đạm sẽ làm cho hàm lượng nitrat tích lũy trên mặt đất và
làm giảm chất lượng nước. Khi bón đạm cho cây trồng từ phân khoáng và phân hữu
cơ thì sẽ có một lượng khí thải đưa vào không khí. Phân vô cơ có nhiều tác dụng, đó
là yếu tố thật cần thiết cho thâm canh tăng năng suất, thiếu phân vô cơ sẽ không thể
cho năng suất cây trồng cao. Tuy nhiên, điều quan trọng là phải sử dụng đúng kỹ
thuật vì hầu hết các trường hợp gây ra hậu quả không tốt do phân bón là do sử dụng
không đúng kỹ thuật. Khi thừa phân vô cơ trong đất sẽ làm tăng áp suất thẩm thấu


của dịch đất dẫn đến cây gặp khó khăn khi hút nước, thậm chí nếu nồng độ dịch đất
quá cao cây còn bị mất nước.
1.3. Các nghiên cứu về ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu đến cây trồng nói
chung và ngô nói riêng
Trong các nghiên cứu về ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu đến thực vật thì
NaCl là polyethylene glycol (PEG) là các hợp chất được sử dụng rộng rãi trong thí
nghiệm In vitro, các hợp chất này duy trì thế năng nước ổn định trong suốt thời gian
thực nghiệm [40].
Tác giả Farsiani A và cộng sự (2009) [23] chỉ ra rằng có sự suy giảm về tỉ lệ
nảy mầm, chiều dài rễ mầm và thân mầm, khối lượng tươi và khối lượng khô của rễ
mầm và thân mầm khi được cây ngô được thực nghiệm trên môi trường NaCl và
PEG. Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, cây ngô sống trên môi trường mà áp suất
thẩm thấu được tạo ra bởi NaCl thì ảnh hưởng đến giai đoạn nảy mầm và giai đoạn
sớm của cây mầm hơn so với cây ngô được thực nghiệm trên môi trường gây áp
suất thẩm thấu bằng PEG. Cũng trên đối tượng cây ngô giai đoạn nảy mầm và giai
đoạn sớm của cây non trồng trong điều kiện môi trường chứa NaCl, tác giả
Khodarahmpour Z và cộng sự (2012) cũng thông báo kết quả tương tự [39]. Trên
đối tượng đậu xanh, tác giả Al-Rawi IMT và cộng sự (2011) [12] khi nghiên cứu về
phản ứng nảy mầm của đậu xanh giai đoạn nảy mầm cũng kết luận các chỉ tiêu tỉ lệ
nảy mầm, chiều dài rễ mầm, chiều dài thân mầm, trọng lượng tươi, trọng lượng khô
của cây đều bị ảnh hưởng khi áp suất thẩm thấu của môi trường nuôi cấy tăng lên.
Cũng bằng cách sử dụng NaCl để tạo áp suất thẩm thấu của môi trường trồng cây
keo giậu, tác giả Anthraper và cộng sự (2003) đã cho rằng áp suất thẩm thấu của
môi trường làm giảm trọng lượng khô của mô, làm giảm nitơ tổng số trong lá, rễ,
tuy nhiên vào những ngày đầu thì áp suất thẩm thấu không ảnh hưởng tới hoạt động
của enzym nitrogenase [13]. Theo Basalah MO (2010) áp suất thẩm thấu tạo ra bởi
NaCl có ảnh hưởng tới tỉ lệ nảy mầm, chiều dài rễ mầm và thân mầm, trọng lượng
tươi (rễ mầm và thân mầm), ít ảnh hưởng tới trọng lượng khô (rễ mầm và thân
mầm), cùng với sự tăng lên của áp suất thẩm thấu thì làm tích lũy thêm hàm lượng


đường tan, tăng hoạt độ của enzym α-amylase [16]. Hamayun và cộng sự (2010)
[34] khi nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu tạo bởi PEG trên đối tượng
đậu tương đã rút ra được nhiều kết luận quan trọng đó là sinh trưởng và năng suất
của đậu tương bị sụt giảm trước và sau khi ra hoa khi nồng độ PEG đạt 16%, hàm
lượng các chất GA1, GA4 giảm xuống khi nồng độ PEG tăng, mặt khác hàm lượng
axit abxixic, axit jasmonic và axit salicyllic lại tăng lên. Áp suất thẩm thấu tăng lên
còn làm tăng hàm lượng các chất như prolin, protein tan, axit amin, hàm lượng
nước tương đối (RWC) ở cây Macrotyloma uniflorum (thuộc họ Đậu) khi áp suất
thẩm thấu được tạo ra bằng PEG 25% [56]. Các nghiên cứu không chỉ dừng lại ở
những chỉ tiêu sinh lí, sinh hóa mà còn tìm hiểu ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu
đến sự biểu hiện của gen, kết quả là PEG cảm ứng sự biểu hiện của các gen tham
gia vào quá trình hình thành phôi ZWILLE, FIDDLEHEAD, FUSCA, và
SCARECROW trên đối tượng cây Arabidopsis sau khi được xử lí bằng PEG [54].
Ở Việt Nam, một số tác giả đã nghiên cứu đánh giá khả năng chịu hạn khi xử
lý phân vi lượng, khả năng quang hợp, chất lượng hạt khi gây hạn, nâng cao khả
năng chịu hạn của đậu tương…Hiện còn rất ít công trình nghiên cứu đánh giá ảnh
hưởng của áp suất thẩm thấu ở cây trồng, chỉ có một số nhgiên cứu trên đối tượng
đậu tương [2], [6], trên đối tượng cà chua [11], đậu xanh [3]. Tuy nhiên, trên đối
tượng cây ngô hiện chưa có nghiên cứu nào về ảnh hưởng của các áp suất thẩm thấu
tới một số chỉ tiêu sinh lí, hóa sinh được thông báo.


-20CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu thực vật
Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng hai giống ngô LVN 66 và LVN 81
do Viện Nghiên cứu Ngô Trung ương cung cấp.
- Giống ngô lai mới LVN 66 được Viện Nghiên cứu Ngô lai tạo tại miền Đông
Nam Bộ và đưa ra khảo nghiệm khắp 3 miền Bắc Trung Nam kể từ năm 2005.
Kết quả khảo nghiệm các mùa vụ cho thấy LVN 66 đều có kết quả năng suất vượt
trội so với đối chứng C919 và CP 888 15-20%. Năng suất bình quân ở vụ
chính vụ Đông xuân đạt từ 7 – 10 tấn/ha. Giống ngô LVN 66 có đặc tính ngắn ngày
(95 – 105 ngày tương đương C919) tùy theo mùa vụ ở các vùng miền khác nhau.
Đồng thời LVN 66 còn có đặc tính chịu hạn, chống đổ ngã, kháng sâu bệnh khá và
chịu trồng dày (70.000 cây/ha). LVN 66 có bắp hình trụ, ít thối đầu trong mùa mưa,
lõi nhỏ, có tỉ lệ hạt/trái rất cao (80%), màu hạt đẹp, màu vàng cam.
- Giống LVN 81 do Viện Nghiên cứu Ngô lai tạo bằng phương pháp tự phối từ vật
liệu ban đầu là dòng H65 và dòng IL9. Được công nhận giống quốc gia vào tháng
3 năm 2012. Đặc điểm: LVN 81 có dạng hạt bán răng ngựa, hạt mầu vàng cam đậm,
bắp dài (18,1 cm) hơn đối chứng C 919 (17,7 cm), LVN 4 (17,3 cm). Đường kính
bắp của LVN81 (4,6 cm) lớn hơn so với các đối chứng. Trung bình số hạt/hàng của
LVN81 (36,1 hạt) tương đương giống C919 và cao hơn LVN 4 (34,1 hạt). Tỷ lệ
hạt/bắp của LVN81 (71,2 %) và có khối lượng 1000 hạt (280 gam) khá cao.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1.Phương pháp bố trí thí nghiệm
Bảng 2.1. Lượng đường sacaroz cần để pha 1 lít dung dịch với áp suất
thẩm thấu khác nhau
P = iCRT

0

2

4

6

8

10

m (g)

0

27,99

55,98

83,97

111,96

139,95


- Chuẩn bị dung dịch đường sacaroz có áp suất thẩm thấu khác nhau theo
công thức Van Hoff: P = iCRT
Trong đó:
P: áp suất thẩm thấu (atm)
i: hệ số Van Hoff, đối với dung dịch đường không điện li, i = 1
C: nồng độ dung dịch (g/l)
R: hằng số khí ( R = 0,082)
0

T: nhiệt độ tuyệt đối (K), T = 273 + t( C)
0

Với nhiệt độ phòng 25 C, cần pha 1 lít dung dịch có áp suất thẩm thấu tương
ứng 0, 2, 4, 6, 8, 10 (atm), lượng đường m (g) cần được chỉ ra ở bảng 2.1.
- Thí nghiệm được bố trí trên khay nhựa (30 x 40cm), lót phía dưới là giấy
thấm được làm ẩm bằng dung dịch vừa pha, mỗi công thức nhắc lại ba khay, mỗi
khay gieo 50 hạt. Hàng ngày tưới dung dịch có giá trị áp suất thẩm thấu tương ứng.
2.2.2. Phương pháp xác định chỉ tiêu nghiên cứu
2.2.2.1. Chỉ tiêu sinh lí
- Xác định tỉ lệ nảy mầm−GP(Germinationpercentage) của hạt
(là khả năng nảy mầm tối đa của lô hạt giống), xác định ở các ngày 3,4,5,6,7…
tính theo
công thức [50]:
số cây mầm
Tỉ lệ nảy mầm (%) =
tổng số hạt mang

x100

gieo
- Xác định các chỉ tiêu sinh trưởng của mầm.
+ Sự sinh trưởng của thân mầm: dùng thước kẻ chia đến mm, đo chiều dài
thân mầm ở các công thức, mỗi công thức nhắc lại 10 lần theo các ngày theo dõi.
Cách đo: đo từ gốc thân (phần tiếp giáp với hạt) đến đầu tận cùng của thân mầm.
+ Sự sinh trưởng của rễ mầm: dùng thước kẻ chia đến mm, đo chiều dài rễ
mầm ở các công thức, mỗi công thức nhắc lại 10 lần theo các ngày theo dõi. Cách
đo: đo từ cổ rễ đến đầu tận cùng của rễ mầm.


+ Xác định khối lượng tươi cây mầm (g/mầm): mầm được rửa sạch bằng
nước cất, lau khô sau đó dùng cân điện sartorius cân khối lượng cây mầm, mỗi công
thức nhắc lại 3 lần.
+ Xác định khối lượng chất khô: sau khi xác định khối lượng tươi của cây
0

mầm, các cây mầm được gói riêng rẽ, sấy bằng tủ sấy ở 105 C trong 3 giờ đồng hồ
đến khối lượng không đổi, cân để xác định khối lượng khô của cây mầm.
2.2.2.2. Chỉ tiêu sinh hóa.
1) Xác định hàm lượng đường khử bằng phương pháp vi phân tích (theo
mô tả của Phạm Thị Trân Châu) [1]
Nguyên tắc: trong môi trường kiềm, đường khử kaliferixianua thành
kaliferoxianua. Với sự có mặt của gelatin, kaliferoxianua kết hợp với sắt sunfat axit
tạo thành phức chất xanh bền.
Hóa chất: Dịch chiết từ thân mầm ngô: cân 1g mẫu, nghiền kĩ trong 10ml nước
cất, li tâm 7.000 vòng/15 phút. Thu dịch trong phía trên để phân tích. Dung dịch
kaliferixianua: hòa tan 1,65g K3Fe(CN)6 và 10g Na2CO3trong 1000ml nước cất. Bảo
quản trong lọ thủy tinh màu nâu. Dung dịch sắt sunfat axit: hòa tan 1g Fe2(SO4)3
trong 10ml H2SO4 đặc. Đổ từ từ dung dịch vào nước cất có sẵn trong bình định
mức, pha loãng đến mức 1000ml. Gelatin 10%: cân 10g gelatin với 100ml nước cất,
0

để lên máy gia nhiệt ở nhiệt độ 50 C để hòa tan gelatin. Dung dịch sắt sunfat axit
gelatin: trộn lẫn dung dịch sắt sunfat axit với gelatin 10% theo tỉ lệ 20:1. Hỗn hợp
chỉ sử dụng trong ngày.
Dụng cụ, thiết bị: Cối chày sứ, cốc thủy tinh, bình định mức, pipet…, máy li
tâm, máy gia nhiệtm, máy quang phổ tử ngoại khả kiến UV-vis Shimadzu 2450
(Nhật Bản),…
Cách tiến hành:
Cho vào ống nghiệm 2ml dịch chiết đường và 2ml dung dịch kaliferixianua
khuấy đều, đun sôi trong 15 phút, vừa đun vừa khuấy.


Sau đó để nguội, thêm vào ống 4ml dung dịch sắt sunfat axit gelatin, khuấy
đều, dẫn nước đến mức 30ml.
Đo cường độ màu dung dịch trên máy UV-Vis 2450 Shimadzu (Nhật Bản)
tại bước sóng 585nm.
Hàm lượng đường khử trong dung dịch đường suy ra từ đường chuẩn glucoz.
Cách dựng đường chuẩn glucoz: Lấy 5 ống nghiệm đánh số thứ tự từ 1 đến
5, cho vào từng ống khối lượng đường tương ứng như sau: 20, 40, 60, 80, 100mg
trong 2ml dung dịch. Sau đó tiến hành tương tự như ống thí nghiệm, so màu, xác
định OD585nm. Dựng đồ thị chuẩn. Kết quả đồ thị chuẩn:
Bảng 2.2. Bảng nồng độ glucoz và giá trị OD585nm
OD

Nồng độ (µg/ml)

0,98

20

1,03

40

1,04

60

1,11

80

1,13

100

120

y = 503.9x - 473.2
R² = 0.957

100
80
60

C(mg/ml)
Linear (C(mg/ml))

40
20
0
0.95

1

1.05

1.1

1.15


Phương trình đường chuẩn:
2

Y = 503,9.X - 473,2 (R = 0,957)
Trong đó: Y là nồng độ glucoz (mg/ml), X là giá trị OD tương ứng

Hàm lượng đường khử:
Hàm lượng đường khử
(mg/g)
Trong đó :

=

Y(mg/ml).V(ml)
w(g)

V là thể tích mẫu (30ml) W là số gam mẫu (1g)

2) Định lượng glycine betaine theo Grieve và Grattan (1983) [31]
Ngu yên tắc: phương pháp phân tích glycine betaine bằng tri-iốt (KI-I2) dựa
trên hợp chất amonium bậc 4 bị kết tủa bởi iốt để tạo thành phức chất periodide.
Phức chất periodide sau đó được chiết xuất bằng 1,2-dichloroethan và dịch này hấp
thụ tia cực tím tại OD365nm.
Hóa chất: chuẩn bị Kali tri-iot: lấy 15,7g Iốt và 20g kali iốt hòa tan trong
0

100ml nước cất và bảo quản ở tủ 4 C. Chuẩn bị axit sunfuric 2 N: lấy 55ml axit
sunfuric hòa tan vào nước cất và dâng thể tích tới 1000ml.
Dụng cụ, thiết bị: Cối chày sứ, cốc thủy tinh, pipet…, máy li tâm, máy quang
phổ tử ngoại khả kiến UV-Vis 2450 Shimadzu (Nhật Bản).
Cách tiến hành:
Lấy 0,5g thân mầm khô ráo rồi nghiền trong 5ml nước cất và rồi li tâm 7.000
vòng/15 phút.
Sau khi lọc, lấy 1ml dịch chiết trộn với 1ml H2SO4 2N.
Hỗn hợp này được chuyển vào cốc thủy tinh, và bổ sung vào đó 0,2ml
dung dịch kali tri-iốt, toàn bộ thể tích này được làm mát bằng đá khoảng 90 phút
trên máy lắc.
Sau đó bổ sung 2ml nước cất được làm mát trong đá và 20ml 1,2-diclometan
0

(được làm mát ở -10 C) vào hỗn hợp trên.


Hai lớp được hình thành trong hỗn hợp được hoà lẫn bằng cách đảo đều
0

trong khoảng 1-2 phút khi ống vẫn được để trong đá (4 C).
Bỏ lớp nước phía trên và xác định mật độ quang học của lớp chất hữu cơ
phía dưới ở bước sóng 365nm.
Nồng độ của glycine betaine được tính toán từ đường chuẩn:
Y = 0,672.X (µg/ml)
Trong đó: Y là nồng độ glycine betaine (µg/ml), X là giá trị OD tương ứng

Hàm lượng (µg/g)

=

Y(µg/ml).V(ml)
w(g)

Trong đó: Y là nồng độ glycine betaine (µg/ml), V là thể tích mẫu (28,2ml),w là khối lợng
mẫu.

3) Xác định hoạt độ enzym α-amylase theo phương pháp
Rukhliadeva Geriacheva (theo mô tả của Nguyễn Văn Mùi) [10]
Ngu yên tắc: amylase có khả năng thủy phân tinh bột tạo thành các dextrin có
khối lượng mol khác nhau. Khi cho tác dụng với Iốt chúng sẽ tạo màu. Đo cường độ
màu tạo thành tính được hoạt độ enzym amylase. Đơn vị hoạt độ enzym amylase là
lượng enzym xúc tác thủy phân được 1g tinh bột thành dextrin có phân tử lượng
0

khác nhau ở nhiệt độ 30 C trong 1 giờ.
Hóa chất: Dung dịch HCl 1N: lấy 8,2ml HCl đặc cho vào bình định mức
100ml, dâng nước cất đến vạch. Dung dịch Iốt gốc: hòa tan 0,5g Iốt và 5g KI trong
một lượng nhỏ nước, lắc nhẹ, chuyển vào bình định mức 200ml, dâng nước đến
vạch, bảo quản trong lọ màu, dùng trong 1 tháng. Dung dịch Iốt phân tích: pha
loãng 2ml dung dịch Iốt gốc bằng dung dịch HCl 0,1N trong bình định mức 100ml.
Dung dịch đệm axetat (pH 4,8): chuẩn bị dung dịch axit axetic 0,2M (dung dịch a):
bằng cách lấy 11,55ml axit axetic đặc dẫn nước đến mức 1000ml, chuẩn bị dung
dịch natri axetat 0,2M (dung dịch b): cân 16,4g CH3COONa hòa tan vào 100ml
nước cất. Lấy 20ml dung dịch a và 30ml dung dịch b cho vào bình định mức 100ml,
dâng nước lên mức 100ml. Dung dịch tinh bột 1%: hòa tan 1g tinh bột trong bình


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×