Nghiên cứu khả năng chịu hạn ở giai đoạn mạ của 5 lúa cạn Sơn La

T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(46) Tập 2/N¨m 2008<br /> <br /> NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHNU HẠN<br /> Ở GIAI ĐOẠN MẠ CỦA 5 GIỐNG LÚA CẠN SƠN LA<br /> Vì Thị Xuân Thuỷ (Trường ĐH Tây Bắc)<br /> Nguyễn Lam Điền (Trường ĐH Sư phạm- ĐH Thái Nguyên )<br /> <br /> 1. Đặt vấn đề<br /> Lúa là cây lương thực chính của hơn nửa số dân trên trái đất và là cây lương thực quan<br /> trọng nhất của Việt Nam. Hiện nay gần 70% dân số nước ta sống bằng nghề trồng lúa, nên lúa<br /> không chỉ có ý nghĩa về mặt an ninh lương thực mà còn có ý nghĩa kinh tế với đa số nông dân,<br /> đặc biệt là các dân tộc miền núi. Nước ta có địa hình đa dạng, diện tích đồi núi chiếm 3/4 lãnh<br /> thổ và diễn biến khí hậu khá phức tạp, lượng mưa phân bố không đều giữa các vùng và các thời<br /> kỳ trong năm nên hạn hán có thể xảy ra ở bất cứ vùng nào, mùa nào.<br /> Lúa cạn Việt Nam phân bố chủ yếu ở vùng núi Tây Bắc, Đông Bắc, Tây Nguyên nơi có<br /> địa hình chủ yếu là núi cao, mưa nhiều nhưng lượng mưa phân bố không đều dẫn đến hạn cục<br /> bộ xảy ra thường xuyên. Do đó nghiên cứu khả năng chịu hạn và tăng cường tính chịu hạn của<br /> cây lúa là một đòi hỏi thực tiễn quan trọng trong ngành trồng lúa nói chung và cây lúa cạn nói<br /> riêng và được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu [1], [2].<br /> Để góp phần cùng các nhà chọn giống tìm ra những giống có khả năng chịu hạn tốt,<br /> chúng tôi tiến hành nghiên cứu khả năng chịu hạn ở giai đoạn mạ của 5 giống lúa cạn Sơn La.<br /> 2. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu<br /> 2.1.Vật liệu nghiên cứu<br /> Sử dụng 5 giống lúa cạn có tên gọi theo tiếng dân tộc Thái là: Khaurualon, Khautan,<br /> Khautanhay, Khautanlanh, Khaule thu thập ở huyện Mai Sơn tỉnh Sơn La.<br /> 2.2. Phương pháp nghiên cứu<br /> - Đánh giá nhanh khả năng chịu hạn của các giống lúa ở giai đoạn mạ bằng gây hạn nhân<br /> tạo theo Lê Trần Bình và cộng sự (1998) [1].<br /> Chúng tôi tiến hành xác định các chỉ tiêu:<br /> + Tỷ lệ cây không héo (%)<br /> + Tỷ lệ cây phục hồi (%)<br /> + Tỷ lệ chất khô của rễ sau hạn so với trước hạn (%).<br /> + Chỉ số chịu hạn tương đối của các giống lúa được tính theo công thức:<br /> S=1/2 Sinα (an.bn+bn.cn+ cn.dn +dn.en+….+ kn.an)<br /> S: chỉ số chịu hạn tương đối<br /> α: là góc tạo bởi hai trục mang trị số liền nhau<br /> a,b,c,d….k là các chỉ tiêu theo dõi<br /> n: kí hiệu các giống nghiên cứu.<br /> - Xác định hàm lượng prolin theo phương pháp của Bates và cộng sự (1973) [3].<br /> - Xác định hàm lượng đường tan theo phương pháp vi phân tích của Phạm Thị Trân<br /> Châu và cộng sự (1998) [4].<br /> 70<br /> <br /> T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(46) Tập 2/N¨m 2008<br /> <br /> 3. Kết quả và thảo luận<br /> 3.1. Chỉ số chịu hạn tương đối của 5 giống lúa cạn ở giai đoạn mạ<br /> Theo dõi sự sinh trưởng của mỗi giống lúa ở giai đoạn mạ trong thời gian gây hạn nhân<br /> tạo sau 3, 5, 7 ngày chúng tôi xác định tỷ lệ cây không héo, tỷ lệ cây phục hồi, tỷ lệ chất khô của<br /> rễ sau hạn so với trước hạn và chỉ số chịu hạn tương đối của mỗi giống lúa (Bảng 1). Chỉ số chịu<br /> hạn tương đối được tính bằng diện tích đồ thị hình rada (Hình 1), giống nào có diện tích rada<br /> càng lớn khả năng chịu hạn càng cao.<br /> Qua bảng 1 và hình 1 ta thấy giống Khaule có khả năng chịu hạn tốt nhất có chỉ số chịu hạn<br /> tương đối là 19799,70 tiếp đến là giống Khautanhay (17800,25) > Khautanlanh (17789,14) ><br /> Khautan (14299,32) và chịu hạn kém nhất là Khaurualon chỉ số chịu hạn tương đối là 13366,98.<br /> Bảng 1. Khả năng chịu hạn tương đối của các giống lúa cạn ở giai đoạn mạ<br /> Giống<br /> Khaurualon<br /> Khautan<br /> Khautanhay<br /> Khautanlanh<br /> Khaule<br /> <br /> Xử lý 3 ngày hạn<br /> CKH CPH<br /> CKR<br /> (%)<br /> (%)<br /> (%)<br /> 92,14 100<br /> 107,69<br /> 96,00 100<br /> 100,05<br /> 98,00 100<br /> 101,08<br /> 100<br /> 100<br /> 100,14<br /> 100<br /> 100<br /> 104,04<br /> <br /> Xử lý 5 ngày hạn<br /> CKH<br /> CPH<br /> CKR<br /> (%)<br /> (%)<br /> (%)<br /> 49,56<br /> 38,14<br /> 111,92<br /> 51,14<br /> 39,04<br /> 109,01<br /> 75,08<br /> 61,13<br /> 107,14<br /> 67,56<br /> 59,31<br /> 118,93<br /> 79,21<br /> 63,19<br /> 115,07<br /> <br /> Xử lý 7 ngày hạn<br /> CKH<br /> CPH<br /> CKR<br /> (%)<br /> (%)<br /> (%)<br /> 34,17<br /> 19,14<br /> 117,07<br /> 36,21<br /> 21,63<br /> 119,05<br /> 40,71<br /> 27,98<br /> 131,40<br /> 43,98<br /> 24,09<br /> 126,03<br /> 49,31<br /> 29,07<br /> 138,09<br /> <br /> Chỉ số<br /> chịu hạn<br /> tương đối<br /> 13366,98<br /> 14299,32<br /> 17800,25<br /> 17789,14<br /> 19799,70<br /> <br /> CKH: tỷ lệ cây không héo(%); CPH: tỷ lệ cây phục hồi (%)<br /> CKR: tỷ lệ chất khô của rễ sau gây hạn so với trước gây hạn (%)<br /> <br /> %CKH 3 ngày<br /> 150<br /> %CKR 7 ngày<br /> <br /> 100<br /> <br /> %CPH 7 ngày<br /> <br /> 50<br /> 0<br /> <br /> %CPH 3 ngày<br /> %CKR 3 ngày<br /> <br /> Khaurualon<br /> Khautan<br /> Khautanhay<br /> Khautanlanh<br /> <br /> %CKH 7 ngày<br /> %CKR 5 ngày<br /> <br /> %CKH 5 ngày<br /> <br /> Khaule<br /> <br /> %CPH 5 ngày<br /> <br /> Hình 1. Đồ thị thể hiện khả năng chịu hạn của 5 giống lúa<br /> <br /> 2. Hàm lượng đường tan của các giống lúa ở giai đoạn mạ<br /> Đồng thời với việc đánh giá khả năng chịu hạn của các giống lúa ở giai đoạn mạ chúng<br /> tôi tiến hành nghiên cứu hàm lượng đường tan và prolin ở các thời điểm trước gây hạn và 3, 5,<br /> 7, 9 ngày gây hạn.<br /> Đường đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh áp suất thNm thấu của dịch bào khi<br /> cây gặp điều kiện ngoại cảnh bất lợi. Nhiều nghiên cứu cho thấy, trong điều kiện bất lợi như<br /> nóng, lạnh, hạn, mặn…thì hàm lượng đường có xu hướng tăng. Theo nhiều tác giả [5] [6] thì<br /> 71<br /> <br /> T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(46) Tập 2/N¨m 2008<br /> <br /> hàm lượng đường trong cây liên quan trực tiếp đến khả năng chống chịu của cây. Nên chúng tôi<br /> tiến hành phân tích hàm lượng đường tan trước và sau gây hạn nhằm tìm mối liên quan với khả<br /> năng chịu hạn của các giống lúa nghiên cứu. Kết quả được trình bày ở bảng 2, hình 2.<br /> Bảng 2. Hàm lượng đường tan trước và sau hạn của các giống lúa (% khối lượng tươi)<br /> <br /> 2,01±0,024<br /> <br /> Hạn 3 ngày<br /> Tỷ<br /> Hàm<br /> lệ<br /> lượng<br /> tăng<br /> 2,63±0,054 1,31<br /> <br /> Hạn 5 ngày<br /> Tỷ<br /> Hàm<br /> lệ<br /> lượng<br /> tăng<br /> 2,81±0,132 1,39<br /> <br /> Hạn 7 ngày<br /> Tỷ<br /> Hàm<br /> lệ<br /> lượng<br /> tăng<br /> 3,01±0,053 1,49<br /> <br /> 2,09±0,003<br /> <br /> 1,96±0,047<br /> <br /> 2,23±0,115<br /> <br /> 1,14<br /> <br /> 2,63±0,097<br /> <br /> 1,34<br /> <br /> 3,13±0,418<br /> <br /> 1,59<br /> <br /> 2,31±0,236<br /> <br /> 1,53±0,067<br /> <br /> 1,91±0,256<br /> <br /> 1,25<br /> <br /> 2,40±0,063<br /> <br /> 1,56<br /> <br /> 2,60±0,032<br /> <br /> 1,69<br /> <br /> 1,89±0,056<br /> <br /> 2,18±0,087<br /> <br /> 1,15<br /> <br /> 2,71±0,013<br /> <br /> 1,43<br /> <br /> 3,11±0,035<br /> <br /> 1,64<br /> <br /> 1,87±0,030<br /> <br /> 1,97±0,231<br /> <br /> 1,05<br /> <br /> 2,56±0,138<br /> <br /> 1,36<br /> <br /> 3,36±0,012<br /> <br /> 1,79<br /> <br /> Trước<br /> hạn<br /> <br /> Giống<br /> Khaurualon<br /> Khautan<br /> Khautanhay<br /> Khautanlanh<br /> Khaule<br /> <br /> Hạn 9 ngày<br /> Hàm<br /> lượng<br /> <br /> Tỷ lệ<br /> tăng<br /> <br /> 1,03<br /> 1,17<br /> 1,87±0,009 1,22<br /> 1,99±0,013 1,05<br /> 2,07±0,012 1,10<br /> <br /> Qua bảng 2 và hình 2 cho thấy, cả 5 giống lúa nghiên cứu đều có hàm lượng đường tan<br /> tăng dần từ 3 – 7 ngày gây hạn và tăng cao nhất ở thời điểm 7 ngày hạn sau đó hàm lượng<br /> đường tan giảm ở ngày gây hạn thứ 9. Ở thời điểm 7 ngày hạn trong 5 giống tham gia thí<br /> nghiệm giống Khaule có tỷ lệ đường tan so với trước gây hạn tăng cao nhất (tăng 1,79 lần) và<br /> thấp nhất là giống Khaurualon (tăng 1,49 lần) mặc dù hàm lượng đường tan trước gây hạn của<br /> giống Khaurualon là cao nhất.<br /> 4<br /> <br /> Hàm lượng (%)<br /> <br /> 3.5<br /> 3<br /> <br /> Khaurualon<br /> <br /> 2.5<br /> <br /> Khautan<br /> <br /> 2<br /> <br /> Khautanhay<br /> <br /> 1.5<br /> <br /> Khautanlanh<br /> Khaule<br /> <br /> 1<br /> 0.5<br /> 0<br /> Trước hạn<br /> <br /> 3 ngày<br /> <br /> 5 ngày<br /> <br /> 7 ngày<br /> <br /> 9 ngày<br /> <br /> Thời gian gây hạn (ngày)<br /> Hình 2. Đồ thị biểu diễn sự biến động hàm lượng đường trước và sau hạn.<br /> <br /> 3. Hàm lượng prolin của các giống lúa ở giai đoạn mạ<br /> Sự duy trì áp suất thNm thấu nội bào có tác dụng bảo vệ hoặc duy trì sức sống của tế<br /> bào chất ngay cả khi bị mất nước cực đoan. Những thay đổi sinh hóa trong tế bào dẫn đến tích<br /> lũy các chất hòa tan như đường tan, axit amin prolin... là một cơ chế chịu mất nước của thực vât.<br /> Hiện tượng này có thể diễn ra rất nhanh ở một số thực vật có khả năng chống chịu cao khi gặp<br /> nóng, lạnh, hạn... của môi trường. Vậy hàm lượng prolin được xem như một chỉ tiêu quan trọng<br /> để đánh giá tính chịu hạn, do đó chúng tôi tiến hành nghiên cứu hàm lượng prolin ở thời điểm<br /> trước và sau gây hạn, kết quả được trình bày ở bảng 3 và hình 3.<br /> 72<br /> <br /> T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(46) Tập 2/N¨m 2008<br /> <br /> Bảng 3. Hàm lượng prolin trước sau và hạn của các giống lúa (mM/g khối lượng tươi).<br /> <br /> Giống<br /> <br /> Trước<br /> hạn<br /> <br /> Hạn 3 ngày<br /> Tỷ<br /> Hàm<br /> lệ<br /> lượng<br /> tăng<br /> <br /> Hạn 5 ngày<br /> Tỷ<br /> Hàm<br /> lệ<br /> lượng<br /> tăng<br /> <br /> Hạn 7 ngày<br /> Tỷ<br /> Hàm<br /> lệ<br /> lượng<br /> tăng<br /> <br /> Hạn 9 ngày<br /> Hàm<br /> lượng<br /> <br /> Tỷ<br /> lệ<br /> tăng<br /> <br /> Khaurualon<br /> <br /> 1,36±0,003<br /> <br /> 1,56±0115<br /> <br /> 1,15<br /> <br /> 3,04±0,006<br /> <br /> 2,24<br /> <br /> 5,39±0,080<br /> <br /> 3,96<br /> <br /> 2.14±0,028<br /> <br /> 1,57<br /> <br /> Khautan<br /> <br /> 0,99±0,050<br /> <br /> 1,33±0,073<br /> <br /> 1,34<br /> <br /> 2,93±0,023<br /> <br /> 2,96<br /> <br /> 5,14±0,046<br /> <br /> 5,19<br /> <br /> 2.79±0,007<br /> <br /> 2,81<br /> <br /> Khautanhay<br /> <br /> 1,06±0,043<br /> <br /> 1,28±0,009<br /> <br /> 1,21<br /> <br /> 3,68±0,033<br /> <br /> 3,47<br /> <br /> 5,89±0,007<br /> <br /> 5,56<br /> <br /> 3.01±0,004<br /> <br /> 2,83<br /> <br /> Khautanlanh<br /> <br /> 0,67±0,023<br /> <br /> 1,01±0,093<br /> <br /> 1,51<br /> <br /> 3,59±0,078<br /> <br /> 5,36<br /> <br /> 3,69±0,019<br /> <br /> 5,51<br /> <br /> 2.81±0,001<br /> <br /> 4,19<br /> <br /> Khaule<br /> <br /> 0,78±0,223<br /> <br /> 1,27±0,004<br /> <br /> 1,63<br /> <br /> 3,01±0,053<br /> <br /> 3,86<br /> <br /> 4,46±0,029<br /> <br /> 5,72<br /> <br /> 2.56±0,053<br /> <br /> 3,28<br /> <br /> Qua bảng 3 và hình 3, ta thấy hàm lượng prolin của các giống lúa đều tăng dần trong 7<br /> ngày gây hạn sau đó giảm dần ở thời điểm 9 ngày gây hạn. Hàm lượng prolin cao nhất ở thời<br /> điểm 7 ngày hạn, tại thời điểm này hàm lượng prolin cao nhất là giống Khatanhay tiếp đến là<br /> giống Khaurualon, Khautan, Khaule và thấp nhất là Khautanlanh. Tuy nhiên xét về sự biến động<br /> prolin đứng đầu là Khaule tăng 5,72 lần, tiếp đến là Khautanhay tăng 5,56 lần, Khautanlanh tăng<br /> 5,51 lần, Khautan tăng 5,19 lần và thấp nhất là giống Khaurualon tăng 3,96 lần.<br /> 7<br /> <br /> Hàm lượng (mM/g)<br /> <br /> 6<br /> 5<br /> <br /> Khaurualon<br /> <br /> 4<br /> <br /> Khautan<br /> Khautanhay<br /> <br /> 3<br /> <br /> Khautanlanh<br /> <br /> 2<br /> <br /> Khaule<br /> <br /> 1<br /> 0<br /> Trước hạn<br /> <br /> 3 ngày<br /> <br /> 5 ngày<br /> <br /> 7 ngày<br /> <br /> 9 ngày<br /> <br /> Thời điểm gây hạn (ngày)<br /> <br /> Hình 3. Đồ thị biểu diễn sự biến động hàm lượng prolin trước và sau hạn<br /> <br /> Qua các phân tích chúng ta thấy, giống Khaule có chỉ số chịu tương đối (19799,70), tỷ lệ<br /> tăng hàm lượng đường tan (1,79 lần) và prolin (5,72 lần) sau gây hạn so với trước hạn là cao nhất<br /> nên có khả năng chịu hạn là tốt nhất, tiếp đến là giống Khautanhay, Khautanlanh, Khautan và<br /> giống có chỉ số chịu hạn (13366,98) cũng như tỷ lệ tăng hàm lượng đường tan (1,49) và prolin<br /> (3,96) sau hạn so với trước hạn là thấp nhất tương ứng là giống có khả năng chịu hạn thấp nhất.<br /> 4. Kết luận<br /> Trong 5 giống lúa tham gia thí nghiệm thì giống Khaule có khả năng chịu hạn tốt nhất chỉ số<br /> chịu hạn là 19799,70 giống Khaurualon chịu hạn kém nhất với chỉ số chịu hạn là 13366,98.<br /> Khả năng chịu hạn của các giống lúa có mối tương quan thuận với sự biến động hàm<br /> lượng prolin, hàm lượng đường tan. Giống Khaule có khả năng chịu hạn cao nhất tỷ lệ tăng hàm<br /> lượng đường tan và prolin sau hạn so với trước hạn cũng cao nhất
.<br /> 73<br /> <br /> T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(46) Tập 2/N¨m 2008<br /> <br /> Summary<br /> Assessment droungt tolerant ability of 5 Sonla upland rice cultivars<br /> The competence to stand of drounght – resistant of 5 Sonla upland rice cultivars<br /> (Khaurualon, Khautan, Khautanhay, Khautanlanh, Khaule) were studied. The results showed<br /> Khaule rice cultivars have competence to stand of drounght – resistant better original rice<br /> cultivars.<br /> When drought happens, these local upland rice increase the production of prolin and<br /> sugar these value were highest in Khaule.<br /> Tài liệu tham khảo<br /> [1]. Lê Trần Bình, Lê Thị Muội (1998), Phân lập gen và chọn dòng chống chịu ngoại cảnh bất<br /> lợi ở cây lúa, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội.<br /> [2]. Chang E. H. and Troungton J. H. (1972), Chlorophyll a/b ration in C3 and C4 plant.<br /> Photosynthetica, vol 6: No 1: 57- 65.<br /> [3]. Bates LS (1973), Rapid determination of free proline for water- stress studies. Plant Soil, 39:<br /> 205- 207.<br /> [4]. Phạm Thị Trân Châu, Nguyễn Thị Hiền, Phùng Gia Thường (1998), Thực hành hóa sinh<br /> học. Nxb Giáo dục, Hà Nội.<br /> [5]. Đinh Thị Phòng (2001), Nghiên cứu khả năng chịu hạn và chọn dòng chịu hạn ở lúa bằng<br /> công nghệ tế bào thực vật. Luận án tiến sĩ sinh học, Viện công nghệ Sinh học, Hà Nội.<br /> [6]. Nguyễn Vũ Thanh Thanh(2006), "Nghiên cứu khả năng chịu hạn và hàm lượng prolin,<br /> đường tan của một số giống đậu xanh", Tạp chí Khoa học và Công nghệ, 3(39):58 -64.<br /> <br /> 74<br /> <br />