Tiến Sĩ Nghiên cứu một số chỉ tiêu sinh lý, hóa sinh liên quan đến tính chịu hạn, năng suất và phẩm chất hạt

Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Những chữ viết tắt
Danh mục các bảng trong luận án
Danh mục các hình trong luận án

MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5

1.1. Giới thiệu chung về cây vừng 5
1.1.1.Nguồn gốc và sự phân bố 5
1.1.2. Đặc điểm sinh học và cơ sở phân loại 6
1.1.2.1. Đặc điểm sinh học 6
1.1.2.2. Cơ sở phân loại 8

1.1.3. Đặc điểm sinh thái, sinh trưởng phát triển của cây vừng 9
1.1.4. Giá trị của cây vừng 11
1.1.5. Tình hình trồng vừng, sản xuất vừng trên thế giới và ở Việt Nam 15
1.2. Tính chịu hạn của thực vật, tình hình nghiên cứu vừng và tính 18
chịu hạn của cây vừng
1.2.1. Tính chống chịu của thực vật 18
1.2.1.1. Khái niệm về tính chịu hạn 19
1.2.1.2. Các kiểu hạn 20
1.2.1.3. Ảnh hưởng của hạn đối với thực vật 22
1.2.2. Đặc điểm thích nghi của thực vật đối với điều kiện hạn 25
1.2.2.1. Sự thích nghi về đặc điểm hình thái 26
1.2.2.2. Sự thích nghi về đặc điểm sinh lý 28
1.2.2.3. Sự thích nghi về đặc điểm hóa sinh 30
1.2.3. Tình hình nghiên cứu vừng và tính chịu hạn của cây vừng 35
1.3. Tình hình nghiên cứu tính đa dạng di truyền của cây vừng 39
1.3.1. Kỹ thuật RAPD trong phân tích quan hệ di truyền ở thực vật 39
1.3.2. Tình hình nghiên cứu tính đa dạng di truyền của cây vừng 42

CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45

2.1. Đối tượng, thiết bị và hóa chất nghiên cứu 45
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu 45
2.1.2. Thiết bị và hóa chất 48
2.2. Phương pháp nghiên cứu 48
2.2.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm 48
2.2.2. Phương pháp nghiên cứu các chỉ tiêu sinh lý và hóa sinh liên quan 51
đến tính chịu hạn
2.2.3. Xác định đa dạng di truyền bằng phương pháp RAPD 55
2.2.4. Phương pháp nghiên cứu các chỉ tiêu liên quan đến năng suất và 57 phẩm chất hạt vừng
2.2.5. Phương pháp xử lý số liệu 60

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BIỆN LUẬN 61

3.1. Đánh giá khả năng chịu hạn của 20 giống vừng nghiên cứu 61
3.1.1. Ảnh hưởng của ĐK hạn đến các chỉ tiêu sinh lý 61
3.1.1.1. Đánh giá nhanh khả năng chịu hạn bằng phương pháp gây hạn 61 nhân tạo
3.1.1.2. Độ ẩm cây héo và hệ số héo 64
3.1.1.3. Ảnh hưởng của ĐK hạn đến hàm lượng nước trong mô lá 66
3.1.1.4. Ảnh hưởng của ĐK hạn đến hàm lượng nước liên kết 68 trong lá vừng
3.1.1.5. Ảnh hưởng của ĐK hạn đến khả năng giữ nước của mô lá 72
3.1.1.6. Ảnh hưởng của ĐK hạn đến hàm lượng diệp lục trong lá 75
3.1.1.7. Ảnh hưởng của ĐK hạn đến huỳnh quang diệp lục trong lá 82
3.1.1.8. Ảnh hưởng của ĐK hạn đến áp suất thẩm thấu của mô lá 87
3.1.2. Ảnh hưởng của ĐK hạn đến các chỉ tiêu hóa sinh 90
3.1.2.1. Đánh giá khả năng chịu hạn thông qua hàm lượng đường khử 90
3.1.2.2. Đánh giá khả năng chịu hạn thông qua hoạt độ enzym α-amylase 93
3.1.2.3. Đánh giá khả năng chịu hạn thông qua hàm lượng prolin 96
3.1.3. Đánh giá chung về khả năng chịu hạn theo các chỉ tiêu sinh lý,
hóa sinh
3.2. Kết quả nghiên cứu đa hình của 20 giống vừng bằng kỹ thuật
RAPD102
3.2.1. Kết quả tách chiết ADN tổng số 102
3.2.2. Kết quả phân tích đa hình ADN bằng kỹ thuật RAPD 103
3.3. Đánh giá năng suất và phẩm chất hạt của 6 giống vừng 107
3.3.1. Năng suất vừng 107
3.3.2. Hàm lượng lipit và các chỉ số của lipit 109
3.3.3. Hàm lượng axit béo trong hạt vừng 113
3.3.4. Hàm lượng các nguyên tố khoáng trong hạt vừng 115
3.3.5. Hàm lượng axit amin trong hạt vừng 117

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 123
NHỮNG CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
TÀI LIỆU THAM KHẢO 126
PHỤ LỤC



MỞ ĐẦU
Cây vừng có tên khoa học là Sesamum indicum L., thuộc bộ Tubiflorae,họ Pedaliaceae, gồm16 chi và khoảng 60 loài. Có khoảng 37 loài thuộc chi Sesamum nhưng chỉ có Sesamum indicum là loài duy nhất được con người sử dụng trong trồng trọt.
Cây vừng có nguồn gốc từ Nam Phi, sau đó bằng nhiều con đường khác nhau, việc trồng vừng lan tỏa ra khắp Châu Phi, sang tận Trung Mỹ, Nam Mỹ, miền Trung Á, Ấn Độ, Trung Quốc, các nước Đông Nam Á, trong đó có Việt Nam. Ngày nay, vừng đã được gieo trồng rất phổ biến ở vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới và một phần ôn đới vào lúc thời tiết chưa bắt đầu giá lạnh [91], [220].
Vừng là một trong những loại cây lấy dầu ngắn ngày có giá trị kinh tế và dinh dưỡng. Sản phẩm chính của cây vừng là hạt. Trong hạt vừng, hàm lượng lipit cao, chiếm 45 – 54%, đặc biệt, sự có mặt của các axit béo không no (oleic, linoleic, linolenic), các axit amin không thay thế, các hợp chất chống oxy hóa (sesamin, sesamol, sesamolin và vitamin E) đã làm tăng giá trị của hạt vừng lên rất nhiều.
Trên thế giới, cây vừng đã được các nhà khoa học nghiên cứu theo nhiều hướng khác nhau. Trong đó, các nghiên cứu về những biến đổi sinh lý, hóa sinh trước và sau khi nảy mầm, ảnh hưởng của điều kiện hạn đến sự nảy mầm, sinh trưởng phát triển, năng suất của cây vừng, các chỉ tiêu hóa sinh và sự đa dạng di truyền đã được thảo luận rất nhiều trên các tạp chí chuyên ngành [95], [142], [152], [165].
Ở Việt Nam, đất đai và khí rất thích hợp cho cây vừng sinh trưởng và phát triển. Thực tế cho thấy, vừng được gieo trồng khắp từ Nam ra Bắc bởi khả năng thích ứng rộng, có thể trồng được trên nhiều loại đất, ngay cả những loại đất xấu, nghèo dinh dưỡng không thể trồng được cây trồng khác.

Nhưng cho đến nay, các công trình và các hướng nghiên cứu về vừng còn rất ít. Các nghiên cứu mới chỉ tập trung vào hướng chọn tạo giống vừng mới như V6, V36, VĐ10, cho năng suất cao, chất lượng tốt [42], [46], hay những nghiên cứu sâu hơn về một số chỉ tiêu hóa sinh thực phẩm, thành phần dinh dưỡng trong hạt của một số giống vừng, việc khai thác, sử dụng và chế biến bột vừng làm thức ăn cho trẻ em, tính kháng sâu bệnh, chống đổ lốp, chống tách vỏ . song một trong những ưu điểm nổi trội của cây vừng là khả năng chịu hạn, những biến đổi sinh lý, hóa sinh trong điều kiện hạn lại chưa được đi sâu nghiên cứu một cách có hệ thống. Trong khi đó, đã có khá nhiều những nghiên cứu về khả năng chịu hạn của các loại cây trồng khác như: cỏ ngọt, lúa, đậu tương, thuốc lá, đậu xanh, ngô . Năng suất và các yếu tố liên quan đến chất lượng hạt vừng cũng chưa được nghiên cứu đầy đủ.
Tính chịu hạn của cây phụ thuộc vào kiểu gen, các chỉ tiêu sinh lý và hóa sinh, một số đặc điểm nông sinh học, hình thái. Vì vậy, vấn đề đặt ra là cần nghiên cứu mối quan hệ giữa các đặc điểm sinh lý, hóa sinh và sâu hơn nữa ở mức độ phân tử liên quan đến khả năng chịu hạn của cây vừng. Hơn nữa, Việt Nam là nước nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, hạn là yếu tố thường xuyên xảy ra gây ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển của cây trồng, ảnh hưởng xấu đến năng suất và phẩm chất nông phẩm. Chính vì thế, việc tìm hiểu ảnh hưởng của hạn, đánh giá và sàng lọc các giống cây trồng có khả năng chịu hạn cao là giải pháp hữu hiệu, cần thiết, hạn chế ảnh hưởng của hạn đối với cây trồng nói chung và cây vừng nói riêng. Trên cơ sở đó xác định được cơ chế chịu hạn, định hướng cho việc cải thiện và chọn những giống vừng có triển vọng, có khả năng chịu hạn, cho năng suất cao, ổn định, phẩm chất tốt, thích ứng với điều kiện tự nhiên bất thuận ở các vùng sinh thái khác nhau. Xuất phát từ những lý do nêu trên, chúng tôi tiến hành đề tài:
“Nghiên cứu một số chỉ tiêu sinh lý, hóa sinh liên quan đến tính chịu hạn, năng suất và phẩm chất hạt của một số giống vừng (Sesamum indicum L.) trồng ở khu vực Hà Nội”
Mục tiêu nghiên cứu
Phát hiện được sự khác biệt đặc trưng trong một số chỉ tiêu sinh lý, hóa sinh liên quan đến tính chịu hạn của giống vừng chịu hạn tốt và kém. Thông qua đó, đề xuất được các chỉ tiêu sinh lý, hóa sinh đặc trưng liên quan đến tính chịu hạn của cây vừng, làm cơ sở khoa học, phục vụ cho công tác sơ tuyển, chọn các giống vừng có khả năng chịu
hạn tốt.