Nghiên cứu khoa học: Hình thái, kích thước và độ hữu thụ hạt phấn của hai loài thực vật bắt mồi: cây Nắp ấm (Nepenthes mirabilis (Lour.) Druce) và cây Bắt ruồi (Drosera burmannii Vahl.) tại huyện Hương Thủy, tỉnh Thừa Thiên Huế.

Chia sẻ: Until You | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

162
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu khoa học: Hình thái, kích thước và độ hữu thụ hạt phấn của hai loài thực vật bắt mồi: cây Nắp ấm (Nepenthes mirabilis (Lour.) Druce) và cây Bắt ruồi (Drosera burmannii Vahl.) tại huyện Hương Thủy, tỉnh Thừa Thiên Huế nhằm cung cấp những thông tin về chiều hướng sinh sản hữu tính của chúng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu khoa học: Hình thái, kích thước và độ hữu thụ hạt phấn của hai loài thực vật bắt mồi: cây Nắp ấm (Nepenthes mirabilis (Lour.) Druce) và cây Bắt ruồi (Drosera burmannii Vahl.) tại huyện Hương Thủy, tỉnh Thừa Thiên Huế.

Hình thái, kích thước và độ hữu thụ hạt phấn của hai loài thực vật b ắt m ồi: cây Nắp ấm (Nepenthes mirabilis (Lour.) Druce) và cây Bắt ruồi (Drosera burmannii Vahl.) tại huyện Hương Thủy, tỉnh Thừa Thiên Huế. Lê Thị Trễ & Võ Quang Trung Trường ĐHSP - ĐH Huế Tóm tắt Kết quả nghiên cứu cho thấy hình thái hạt phấn của cây Nắp ấm có ki ểu tetrad. Trên bề mặt của mỗi hạt phấn có các gai nhỏ phân bố rải rác. Đường kính trung bình của hạt phấn hữu thụ trong tetrad là 16,37 0,12 µm; hạt phấn bất thụ là 16,23 0,12 µm; của tetrad hữu thụ là 26,400,13 µm; tetrad bất thụ là 26,300,14 µm. Đ ộ h ữu th ụ c ủa hạt phấn là 78,88 %. Hạt phấn của cây Bắt ruồi cũng kiểu tetrad. Hạt phấn có các phần phụ giống như các lò xo bao quanh phần tiếp xúc giữa các hạt. Bề mặt của m ỗi hạt có các gờ lồi nhỏ. Đường kính trung bình của hạt phấn hữu thụ trong tetrad là 26,46 0,20 µm; hạt phấn bất thụ là 25,21 0,24 µm; của tetrad hữu thụ là 47,79 0,28 µm, tetrad bất th ụ là 44,02 0,33 (µm). Độ hữu thụ hạt phấn là 82,20 %. Tính hữu thụ các hạt phấn trong tetrad ở 2 loài có thể là đồng nhất hoặc không. Có 3 kiểu tetrad: tetrad hữu thụ; tetrad bất thụ và tetrad hỗn hợp. I. Mở đầu Trong thế giới muôn màu của các loài thực vật, chúng đã có mặt ở hầu hết khắp mọi nơi trên Trái Đất, ngay cả trong điều kiện môi trường sống khắc nghi ệt nhất. S ự t ồn tại và phát triển của chúng - đó là kết quả của quá trình hình thành nên nh ững đ ặc điểm thích nghi đối với điều kiện sống của môi trường. Trong số các loài thực vật, có những loài sống trong môi tr ường nghèo ch ất dinh dưỡng, thiếu N2, đất có tính chua phèn. Sự quang hợp nhờ ánh sáng, n ước và khí CO 2 thông qua lục lạp để tổng hợp nên các chất hữu c ơ nh ưng vẫn không đ ủ ch ất cho s ự sinh trưởng và phát triển của cơ thể. Do đó, trong quá trình tiến hóa, nh ững loài th ực vật sống trong điều kiện này đã hình thành nên các bộ phận nhằm bắt gi ữ m ột s ố loài động vật hay côn trùng để bổ sung thêm chất dinh dưỡng cần thi ết cho s ự tồn tại của chúng, như lá biến đổi thành “nắp ấm” hay hình thành các lông ti ết chứa các enzym phân hủy các con mồi. Vì vậy, những loài thực vật này đ ược gọi là “ Thực vật bắt mồi hay thực vật ăn thịt”. Những loài thực vật bắt mồi thuộc nhóm thực vật trên cạn, nhưng chúng th ường sống trong điều kiện ẩm ướt. Việc nghiên cứu về đặc điểm sinh học sinh dưỡng của các loài này đã được tiến hành khá nhiều, nên cơ chế sinh dưỡng được hi ểu bi ết khá
tường tận. Tuy nhiên, những đặc điểm sinh học sinh sản c ủa chúng ch ưa đ ược quan tâm nhiều. Để tìm hiểu thêm về sinh học sinh sản của nhóm thực vật này, chúng tôi ti ến hành nghiên cứu “Hình thái, kích thước và độ hữu thụ hạt phấn của một số loài thực vật bắt mồi tại huyện Hương Thủy, Thừa Thiên Huế” nhằm cung cấp những thông tin về chiều hướng sinh sản hữu tính của chúng. II. Đối tượng nghiên cứu Chúng tôi tiến hành nghiên cứu trên 2 loài thực vật b ắt m ồi t ại xã Thủy Vân huyện Hương Thủy, tỉnh Thừa Thiên Huế, gồm: cây Nắp ấm ( Nepenthes mirabilis (Lour.) Druce) thuộc họ Nắp ấm (Nepenthaceae) và cây Bắt ruồi (Drosera burmannii Vahl.) thuộc họ Bắt ruồi (Droseraceae). III. Phương pháp nghiên cứu 3.1. Phương pháp nghiên cứu hình thái và kích thước hạt phấn Hoa mới nở và nụ hoa gần nở được thu vào buổi sáng từ kho ảng 7-9 gi ờ. Tách h ạt phấn từ bao phấn trên lam kính, sau đó cho vào ống nghi ệm nh ỏ (có th ể tích 0,5 ml) rồi pha loãng bằng nước. Hình thái và đường kính hạt phấn đ ược quan sát và đo bằng trắc vi vật kính và thị kính OMII (ở vật kính 40X c ủa kính hi ển vi quang h ọc Olympus CH20). Do hạt phấn của hai loài thuộc kiểu hạt phấn kép gồm 4 hạt dính nhau, nên chúng tôi tiến hành đo 2 chỉ tiêu: - Kích thước của hạt phấn hữu thụ và hạt phấn bất thụ. - Kích thước của bộ bốn (tetrad) hay còn gọi là hạt phấn kép hữu thụ và bất thụ. 3.2. Phương pháp xác định tính hữu thụ của hạt phấn Chúng tôi sử dụng phương pháp xác định tính hữu thụ của hạt phấn theo Tyagi (1998) [7]. Hạt phấn được nhuộm bằng carmine acetic 5 %. Nh ững hạt h ữu th ụ b ắt màu đỏ đậm; hạt phấn bất thụ bắt màu nhạt hoặc không bắt màu. Để tính độ hữu thụ của hạt phấn, chúng tôi đếm số lượng hạt phấn trên bu ồng đếm hồng cầu cải tiến Nebeuer. Sau đó tính độ hữu thụ theo công thức: Số hạt phấn hữu thụ Tổng số hạt phấn Số tetrad hữu thụ Tổng số tetrad IV. Kết quả nghiên cứu và bàn luận 4.1. Đặc điểm sinh học
* Cây Nắp ấm (Nepenthes mirabilis (Lour.) Druce) (hình 1) Đây là loài đơn tính, giữa cá thể đực và cái rất khó phân bi ệt về hình thái. Cây có dạng thân bò hay leo, tròn, phân đốt, màu xanh khi non và chuyển màu nâu đen khi già. Lá thuôn dài, mép lá nguyên hoặc có răng cưa, dài 25 – 40 cm, r ộng 5 – 8 cm, chóp lá kéo dài thành dải dạng sợi và tận cùng là cơ quan bắt mồi có hình dạng giống như chiếc ấm có nắp. Ấm của loài này có hình thái khác nhau khi ở các độ tuổi khác nhau. Ấm non màu xanh, có hai khía răng cưa rất rõ; khi già có th ể xu ất hi ện nhi ều vệt màu đỏ hay tím, với hai đường viền nhỏ. Cụm hoa dạng chùm, mọc ở đỉnh cành. Mỗi cụm hoa cái thường mang từ 48 - 91 hoa. Đài 4, màu xanh hay đốm đỏ, có lông dày, tràng tiêu gi ảm, bầu 4 ô, thon dài, có lông mịn. Mỗi cụm hoa đực thường mang từ 91 - 250 hoa. Đài 4, màu xanh hay đ ỏ, có lông dày, tràng tiêu giảm. Bao phấn đính trên một kh ối hình c ầu, màu vàng. Qu ả nang, tự mở thành 4 mảnh, hạt nhỏ, dài 0,5 – 1,5 cm, thuôn hai đầu. * Cây Bắt ruồi (Drosera burmannii Vahl.) (hình 2) Thân thảo, lá hình muỗm mọc thành hình hoa thị, nằm sát đất, có đ ường kính t ừ 1 – 5cm khi trưởng thành. Lá có cuống hẹp, dài 5–12 mm, rộng 2–4 mm, màu sắc sặc sỡ, mặt trên lá phủ nhiều lông tuyến chứa các enzyme tác dụng dính và giúp tiêu hóa con mồi, mặt dưới có các lông ép sát. Hoa m ọc thành chùm trên cu ống dài kho ảng 20 cm, có từ 9 – 22 hoa nhỏ, phủ đầy lông. Hoa lưỡng tính, cuống ngắn. Đài 5, màu đ ỏ, có lông mịn. Tràng 5, màu trắng hay hồng nhạt. Nhị 5, chỉ nhị dài 2 – 3 mm, bao ph ấn màu vàng. Nhụy 5, dính nhau ở gốc, trên đầu nhụy có nhiều tua nh ỏ. B ầu 5 ô, hình trứng. Quả nhỏ, đài còn tồn tại. Hạt hình elip hoặc trứng, màu đen. 4.2. Hình thái hạt phấn Qua nghiên cứu về hình thái của hạt phấn, chúng tôi thu được kết quả như sau: - Hạt phấn của cây Nắp ấm có kiểu dạng kép gồm 4 hạt dính nhau (tetrad), do trong quá trình hình thành hạt phấn, sự phân chia tế bào chất xảy ra không hoàn toàn [3]. Vì
vậy, đối với cây Nắp ấm, đơn vị phát tán hạt phấn chính là tetrad ch ứ không phải là kiểu hạt đơn [6]. Khi nhìn từ đỉnh, tetrad có hình tứ diện và khi nhìn bên là hình ch ữ thập (hình 3). Trên bề mặt của mỗi hạt có các gai nhỏ phân bố rải rác. Đặc đi ểm này cũng giống với nghiên cứu các loài thuộc chi Nepenthes ở Borneo c ủa Adam (1998). Theo J. Adam, gai trên bề mặt có tác dụng giúp hạt phấn dính vào các c ơ quan có lông của tác nhân thụ phấn [1]. Hạt phấn của cây Bắt ruồi cũng một kiểu tương tự. Nhìn từ đỉnh, tetrad có dạng t ứ diện vuông, khi nhìn bên đều là hình tứ diện vuông hay hình chữ th ập (hình 4). H ạt phấn có các phần phụ giống như các lò xo bao quanh phần ti ếp xúc gi ữa các hạt. B ề mặt của mỗi hạt có các gờ lồi nhỏ. Hình 3: Hạt phấn Nắp ấm Hình 4: Hạt phấn Bắt ruồi Từ kết quả trên chúng tôi nhận thấy đơn vị phát tán hạt phấn ở hai loài này là tetrad. Hiện tượng này thường gặp trong một chi ở một số họ thực vật có hoa như h ọ Rubiaceae (họ Cà phê), Annonaceae (họ Na), Apocynaceae (họ Trúc đào), Droseraceae (họ Bắt ruồi), Nepenthaceae (họ Nắp ấm), …[3]. 4.3. Kích thước của hạt phấn và của tetrad hữu thụ, bất thụ Khi đo đường kính của mỗi hạt phấn trong mỗi tetrad và các tetrad hữu th ụ và b ất thụ, chúng tôi thu được kết quả sau (bảng 1). Bảng 1: Đường kính hạt phấn, bộ bốn hữu thụ và hạt phấn bất th ụ c ủa hai loài B ắt ruồi và Nắp ấm tại huyện Hương Thủy, tỉnh Thừa Thiên Huế. Bắt ruồi (n=94) Nắp ấm (n=100) Loài HP HT HP BT Tetrad HT Tetrad BT HP HT HP BT Tetrad HT Tetrad BT Khoảng biến thiên (µm) 22,5 – 32,5 20 – 30 42,5 – 57,5 37.5 – 52.5 15 – 18,25 15 – 17,5 25 – 30 25 – 27,5 ĐK trung bình (µm) 26,460,20 25,210,24 47,790,28 44,020,33 16,370,12 16,230,12 26,400,13 26,300,14
Chú thích: HP: hạt phấn HT: hữu thụ BT: bất thụ Qua bảng trên, chúng tôi nhận thấy: - Khoảng biến thiên về đường kính của hạt phấn và đơn vị phát tán c ủa cây N ắp ấm nhỏ hơn so với loài Bắt ruồi; thậm chí đường kính trung bình hạt phấn c ủa cây B ắt ruồi (26,46 µm) tương đương với đường kính trung bình c ủa tetrad ở loài N ắp ấm (26,40µm). - Đối với loài Bắt ruồi, khoảng biến thiên và đường kính trung bình c ủa h ạt ph ấn hữu thụ lớn hơn nhiều so với dạng bất thụ; ngược lại với loài N ắp ấm, s ự bi ến thiên và đường kính trung bình của hạt phấn hữu thụ và b ất th ụ không có s ự chênh lệch lớn. 4.4. Độ hữu thụ, bất thụ của hạt phấn và tỉ lệ tetrad hữu thụ và bất thụ Qua kết quả nhuộm màu và đếm số lượng hạt phấn, chúng tôi thu được độ hữu th ụ và bất thụ của hạt phấn và tỉ lệ tetrad hữu thụ, bất thụ của hai loài trên (bảng 2). Bảng 2: Độ hữu thụ, bất thụ của hạt phấn và tetrad của hai loài Bắt ruồi và Nắp ấm Tetrad hữu thụ và bất Hữu thụ Độ hữu Bất thụ Độ bất thụ Loài (hạt) thụ (%) (hạt) thụ (%) Số lượng % (tetrad) Nắp ấm 1505 78,88 403 21,12 - - Hạt (n=1908) phấn Bắt ruồi 1494 82,20 302 16,80 - - (n=1796) Nắp ấm 366 (tetrad) 81,51 70 (tetrad) 15,59 13 2,90 (n=449) Tetrad Bắt ruồi 340 (tetrad) 71,28 85 (tetrad) 17,82 52 10,90 (n=477) Nhìn chung, độ hữu thụ của hai loài trên khá cao (>70 %). So sánh với các k ết qu ả nghiên cứu của các tác giả K. Ahmad và cs. (2010) [2] và P. Mazari (2012) [5] khi khảo sát khả năng sinh sản của hạt phấn của các loài thực vật có hoa, kết quả cho thấy độ hữu thụ của hạt phấn cao trên 70 %, thậm chí có khi đạt 100 % [2]. Tuy nhiên, độ hữu thụ hạt phấn của Bắt ruồi (82,20 %) lớn hơn Nắp ấm (78,88 %). Ngoài ra, so sánh với kết quả nghiên cứu của tác giả Dương Thị Minh Hoàng (2011) cho thấy độ hữu thụ của một số loài thực vật bậc cao ngập nước ở trằm Trà Lộc, huyện Hải Lăng, tỉnh Quảng trị có giá trị thấp hơn 50% [4]. Như vậy, khả năng sinh sản hạt phấn của các loài thực vật ưa ẩm có chi ến l ược giống với các loài thực vật trên cạn hơn.
Qua quan sát, chúng tôi còn nhận thấy tính hữu thụ của các hạt phấn trong tetrad ở cả 2 loài là không đồng nhất. Kết quả nghiên cứu cho thấy có 3 tr ường h ợp: tất c ả các hạt phấn trong tetrad đều hữu thụ (tetrad hữu thụ); tất cả các hạt phấn trong tetrad đều bất thụ (tetrad bất thụ) và các hạt phấn trong tetrad vừa hữu thụ vừa bất thụ (tetrad hỗn hợp). Tỉ lệ các kiểu này ở loài Nắp ấm lần lượt là: 81,51%; 15,59% và 2,90%. Còn ở loài Bắt ruồi là: 71,28 %; 17,82% và 10,90 %. Nh ư vậy tỉ l ệ đ ồng nh ất về tính hữu thụ hạt phấn ở Nắp ấm cao hơn Bắt ruồi; ngược lại tỉ lệ b ộ b ốn có hạt phấn hữu thụ và bất thụ ở loài Nắp ấm ( Nepenthes mirabilis (Lour.) Druce) nhỏ hơn so với loài Bắt ruồi (Drosera burmannii Vahl.). Kết luận 1. Hạt phấn của cây Nắp ấm có kiểu tetrad. Khi nhìn từ đỉnh, tetrad có hình t ứ di ện và khi nhìn bên là hình chữ thập. Trên bề mặt của mỗi hạt phấn có các gai nhỏ phân bố rải rác. 2. Đường kính trung bình của hạt phấn hữu thụ là 16,37 0,12 µm; h ạt phấn bất th ụ là 16,23 0,12 µm. Đường kính trung bình c ủa tetrad hữu th ụ là 26,400,13 µm; tetrad bất thụ là 26,300,14 µm, 3. Độ hữu thụ của hạt phấn là 78,88 % và độ bất thụ là 21,12 %. Tỉ lệ tetrad h ữu th ụ là 81,51 % ; tetrad bất thụ là 15,59 % và tetrad vừa có hạt phấn hữu thụ và bất thụ là 2,90 %. 4. Hạt phấn của cây Bắt ruồi cũng kiểu tetrad. Nhìn từ đỉnh, tetrad có d ạng t ứ di ện vuông, khi nhìn bên đều là hình tứ diện vuông hay hình chữ thập. Hạt phấn có các phần phụ bao quanh phần tiếp xúc giữa các hạt gi ống như các lò xo. B ề m ặt c ủa mỗi hạt có các gờ lồi nhỏ. 5. Đường kính trung bình của hạt phấn hữu thụ là 26,46 0,20 µm; hạt phấn bất thụ là 25,21 0,24 µm. Đường kính trung bình của tetrad hữu thụ là 47,79 0,28 µm, tetrad b ất thụ là 44,02 0,33 (µm). 6. Độ hữu thụ hạt phấn là 82,20 %; bất thụ là 16,80 %. Tỉ lệ của tetrad hữu thụ 71,28 %; tetrad bất thụ 17,82 % và tỉ lệ của tetrad vừa có hạt ph ấn h ữu th ụ và b ất th ụ là 10,90 %. Tài liệu tham khảo 1. Adam J. H. và Wilcock C.C. (1998). Palynological Study of Bornean Nepenthes (Nepenthaceae). Pertanika J. Trap. Agric. Sci. 22(1): 1-7 2. Ahmad K., Shaheen N., Ahmad M. và Khan M. A. Full Length Research Paper (2010): Pollen fertility estimation of some sub-tropical flora of Pakistan. African Journal of Biotechnology Vol. 9(49), pp. 8313-8317. 3. Gregory P. C. (2005). A compendium of plant species producing pollen tetrads. Journal of the North Carolina Academy of Science, 121(1), pp. 17–35
4. Dương Thị Minh Hoàng (2011). Nghiên cứu hiện tượng học sinh sản của một số loài thực vật ngập nước ở Tràm Trà Lộc, huyện Hải Lăng, tỉnh Quảng Tr ị. Luận văn thạc sĩ. 5. Mazari P., Khan M. A., Ahmad M., Khan K. Y., Zafar M., Ali B. và Niamat R. (2012). Short communication Pollen fertility estimation of selected taxa of Kaghan valley, Pakistan. Research in Plant Biology, 2(4): 16-21. 6. Pacini E., Hesse M. (2002). Types of Pollen Dispersal Units in Orchids, and their Consequences for Germination and Fertilization. Annals of Botany, Vol. 89 Issue 6, p653 7. Tyagi, Singh Ap. V. V. (1998). “Pollen fertility and intraspecific and interspecific compatibility in mangroves of Fiji”. Sexual plant reproduction. 60-63. Abstract Morphology, size and fertility of pollen in two carnivorous species: Nepenthes mirabilis (Lour.) Druce and Drosera burmannii Vahl. in Huong Thuy district, Thua Thien Hue province The study results showed that the pollen morphology of Nepenthes mirabilis is tetrad type. The surface of each pollen-grain is covered with small spines scatteredly. The average diameter size of fertile pollen grain in tetrad: 16.37 ± 0.12 µm; unfertile pollen: 16.23 ± 0.12 µm; fertile tetrad: 26.40 ± 0.13 µm; infertile tetrad: 26.30 ± 0.14 µm. The Pollen fertility is 78.88 %. The pollen of Drosera burmannii is also tetrad type. Its pollen has the spring-like appendages that surround the contact between the grains. The surface of each pollen- grain is covered with small convex edges. The average diameter size of fertile pollen grain in tetrad: 26.46 ± 0.20 µm; unfertile pollen: 25.21 ± 0.24 µm; fertile tetrad: 47.79 ± 0.28 µm, unfertile tetrad is 44.02 ± 0.33 µm. The pollen fertility is 82.20%. The fertility of pollen grain in tetrad of both species may be identical or not. There are 3 types of tetrad grain: fertile tetrad, infertile tetrad and mixed tetrad.