Nông nghiệp - Ảnh hưởng của peroxide hydrogen lên năng suất và chất lượng dưa lưới sau thu hoạch

Khi có 1 chất tín hiệu stress hiện diện, tế bào sẽ kích hoạt những nhân tố để kháng lại hiện tượng stress này. Trong những nhân tố đó có 3 enzyme bao gồm sucrose synthase, sucrose photphate synthase và invertase (Uchida và cs., 2002a; Uchida và cs., 2002b; Uchida và cs., 2004). Đây là 3 enzyme xúc tác tổng hợp đồng sucrose trong thực vật, khi những enzyme này được tăng cường sẽ làm tăng độ ngọt của quả lên cao. Hàm lượng các hợp chất hoà tan (Brix) do cũng tuyến tính với hàm lượng đường nên cũng tăng cao lên. Khi nồng độ áp dụng cao hơn 30 mM thì có hiện tượng giảm độ đường, peroxide hydrogen là một chất gây stress, ở mức độ nào đó nó sẽ gây hại cho tế bào làm ảnh hưởng đến các hoạt động sinh hoá của cây, do đó kết quả ở đây chỉ ra với nồng độ 30mM thì hiện tượng stress chỉ diễn ra ở mức “tín hiệu” để kích thích cây chứ chưa làm tác động mạnh đến sự sinh trưởng của cây giai đoạn ra quả. Hàm lượng đường tăng là kết quả hoạt động chủ yếu của 3 enzyme trong quả bao gồm sucrose phosphate synthase, sucrose sythase và invertase trong đó sucrose phosphate synthase và sucrose synthase có chức năng chủ yếu là tổng hợp lên đường sucrose trong khi inveratse, có hoạt tính xúc tác cắt đôi sucrose ra thành glucose và fructose. Sự cân bằng và của 3 enzyme tạo nên sự cân bằng của từng loại đường đơn trong quả mà ở đây là dưa lưới chu phấn. Có thể suy luận từ kết quả thực nghiệm cho thấy đây là 3 enzyme phản ứng lại với điều kiện stress của môi trường ở thực vật. Những nghiên cứu về stress cũng cho thấy sự hoạt động mạnh của 3 enzyme trên có nhiệm vụ giúp cây đề kháng lại với điều kiện bất lợi của môi trường (Bảng 3).

pdf8 trang | Chia sẻ: huyhoang44 | Ngày: 30/03/2020 | Lượt xem: 20 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Nông nghiệp - Ảnh hưởng của peroxide hydrogen lên năng suất và chất lượng dưa lưới sau thu hoạch, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Journal of Science – 2016, Vol. 11 (3), 94 – 101 Part C: Agricultural Sciences, Fisheries and Biotechnology 94 ẢNH HƯỞNG CỦA PEROXIDE HYDROGEN LÊN NĂNG SUẤT VÀ CHẤT LƯỢNG DƯA LƯỚI SAU THU HOẠCH Nguyễn Anh Dũng1, Lê Sĩ Ngọc1, Bùi Văn Lệ2 1Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Nông nghiệp Công nghệ cao Thành phố Hồ Chí Minh 2Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh Thông tin chung: Ngày nhận bài: 22/09/2015 Ngày nhận kết quả bình duyệt: 22/10/2015 Ngày chấp nhận đăng: 09/2016 Title: An investigation on the effect of peroxide hydrogen on the quality of postharvest muskmelon Từ khóa: Dưa lưới, peroxide hydrogen, stress, độ Brix Keywords: Muskmelon, peroxide hydrogen, stress, Brix ABSTRACT Muskmelon, the plant widely planted in Vietnam, provides for human nutrition but does not still satisfy customer because of its quality. Recently researches show that hydrogen peroxide can increase the germination, growth rate, as well as biochemical metabolism such as Vitamin C, individual sugar This study is to investigate the effect of peroxide hydrogen on quality of postharvest muskmelon. During the period of germination and seedlings, the peroxide hydrogen 1.5 mM gives the best result in germination, root, shoot length and fresth weight (94.67 ± 1.53%; 8 ± 2.16 cm; 7.1 ± 0.99 cm; 94.8 ± 22.81 g) compared to control (82.67 a ± 2.08%; 5.35 ± 1.38 cm; 5.34 ± 0.62 cm; 68.4 ± 12.81 g). In preharvest stage, peroxide hydrogen 30 mM achives the best quality in agronomic criteria such as weight diameter, productivity (1.75 ± 0.17 kg; 16.1 ± 1.91 cm, 3850 kg/1000 m2); as well as brix, total sugar, vitamin C (9.33 ± 0.76 0brix; 88 ± 6.8 mg/g; 40.751 ± 1.862 mg/g). The activity of catalase linearly with hydrogen peroxide concentration remains in leaves but not in fruit. TÓM TẮT Dưa lưới là cây ăn quả đang được trồng nhiều tại Việt Nam, đem lại nguồn dinh dưỡng cho con người, tuy nhiên vẫn chưa đáp ứng được nhiều chỉ tiêu chất lượng, trong đó có độ ngọt. Nhiều nghiên cứu cho thấy peroxide hydrogen giúp tăng tỷ lệ nảy mầm, tốc độ sinh trưởng, các chỉ tiêu sinh hóa như độ đường, Vitamin C, Mục tiêu đề tài nhằm khảo sát ảnh hưởng của peroxide hydrogen lên chất lượng dưa lưới sau thu hoạch. Trong giai đoạn nảy mầm và cây con, peroxide hydrogen xử lí với nồng độ 1,5 mM đạt kết quả cao ở các chỉ tiêu tỷ lệ nảy mầm, chiều dài thân, rễ, trọng lượng (94,67 ± 1,53%; 8 ± 2,16 cm; 7,1 ± 0,99 cm; 94,8 ± 22,81 g) so với đối chứng (82,67 a ± 2,08%; 5,35 ± 1,38 cm; 5,34 ± 0,62 cm; 68,4 ± 12,81 g). Trong giai đoạn cận thu hoạch, peroxide hydrogen 30 mM bổ sung vào rễ cải thiện các chỉ tiêu nông học như trọng lượng, đường kính, năng suất (1,75 ± 0,17 kg; 16,1 ± 1,91 cm, 3850 kg/1000m2) đạt giá trị cao nhất cũng như các chỉ tiêu sinh hóa như độ Brix, đường tổng, Vitamin C (9,33 ± 0,76 0brix; 88 ± 6,8 mg/g; 40,751 ± 1,862 mg/g). Bên cạnh đó, hoạt tính enzyme catalase tuyến tính với nồng độ peroxide hydrogen tồn đọng trong lá nhưng không có trong quả. Journal of Science – 2016, Vol. 11 (3), 94 – 101 Part C: Agricultural Sciences, Fisheries and Biotechnology 95 1. GIỚI THIỆU Dưa lưới (Cucumis melo L.) là rau ăn quả có thời gian sinh trưởng ngắn, trồng được nhiều vụ trong năm với năng suất khá cao. Dưa lưới sinh trưởng khỏe, khả năng phân nhánh nhiều, cung cấp rất nhiều tiền vitamin A (β-carotene), vitamin C, các loại dinh dưỡng như vitamin E và axit folic là những chất chống oxy hóa quan trọng trong quá trình biến dưỡng dinh dưỡng của con người (USDA, 2001). Dưa lưới hiện nay đang được trồng phổ biến rộng rãi tại nhiều nước trên thế giới như Nhật Bản, Hàn Quốc,... Ở Việt Nam dưa lưới mới được trồng một số năm gần đây tại các khu có áp dụng công nghệ cao như TP HCM, Bình Dương tuy nhiên chất lượng đặc biệt là độ ngọt vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu người dùng. Hiện nay có nhiều nghiên cứu cho thấy peroxide hydrogen bên cạnh những áp dụng trong y học còn có khả năng được áp dụng trong nông nghiệp bằng cách đóng vai trò là một chất tín hiệu stress giúp cây phản ứng lại và tăng tốc độ sinh trưởng cũng như những hợp chất hóa sinh trong đó. Kết quả nghiên cứu của Arakawa, Katayama và Takabe (1990) chỉ ra rằng ở cây lúa mạch (Hordeum vulgare) khi được trồng trong điều kiện stress sẽ ảnh hưởng đến việc tổng hợp glycinebetaine. Tương tự vậy khi trong điều kiện nuôi trồng có chứa 5 mM peroxide hydrogen cũng làm tăng hàm lượng của glycinebetaine lên 25 mM. Bên cạnh tăng nồng độ các chất thẩm thấu, peroxide hydrogen còn có tác dụng tăng hoạt tính các enzyme chịu hạn, trong đó có sucrose synthase, sucrose phosphate synthase. Ozaki và cs. (2009) đã tiến hành nghiên cứu làm tăng độ ngọt của dưa lê lên sau khi áp dụng peroxide hydrogen 20 mM tưới vào gốc rễ của cây trong 1 tháng. Do đó, peroxide hydrogen còn tác dụng tăng độ ngọt của quả (Hengge, 1999). Trong giai đoạn ươm hạt, bên cạnh khả năng kháng chịu mặn ở lúa, peroxide hydrogen còn có tác dụng nhằm tăng tốc độ sinh trưởng của rễ và thân cây (Çavusoglu, 2010; Deng, 2012; Jaskani, 2006). Với kết quả nghiên cứu của Çavusoglu và Kabar vào năm 2010, ông cho rằng giai đoạn quan trọng nhất của một cây nằm ở giai đoạn ươm mầm, giai đoạn này sẽ quyết định khả năng phát triển của cây có tốt hay không và có khả năng chống chịu lại stress và bệnh (Loew, 1900). Kết quả cho thấy khi ngâm hạt cây lúa mạch trong 1 ngày trong phòng ẩm với peroxide hydrogen ở nồng độ 30 mM sau đó sấy khô 50 0C trước giai đoạn ươm sẽ giúp hạt giống nảy mầm tốt hơn, thời gian nảy mầm ngắn so với đối chứng, đồng thời sẽ tăng khả năng phát triển sơ khởi rễ. Deng và cs. (2012) đã nghiên cứu ảnh hưởng của peroxide hydrogen tác động lên khoai lang thấy rằng cây khi được áp dụng peroxide hydrgen với nồng độ dao động từ 0,5 – 5 mM ảnh hưởng rõ lên tỷ lệ sống và sinh trưởng ở rễ. Với nồng độ 2.5 mM cho tác dụng tốt nhất, nhưng ngược lại với nồng độ lên 5 mM ức chế hoàn toàn sinh trưởng ở rễ. Enzyme catalase (CAT) có tác dụng thủy phân peroxide hydrogen thành nước và O2, đóng vai trò quan trọng trong sự bảo vệ tế bào thực vật dưới tác động của peroxide hydrogen nội sinh sinh ra khi gặp stress (Mai Văn Chung và cs., 2014). Nhằm mục đích tăng khả năng sinh trưởng của cây dưa lưới cũng như cải thiện chất lượng của quả, chúng tôi đã tiến hành thực hiện nội dung nghiên cứu khoa học “Ảnh hưởng của peroxide hydrogen lên năng suất và chất lượng dưa lưới”. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Hạt giống của dưa lưới (giống Chu Phấn) được ngâm trong dung dịch peroxide hydrogen ở nồng độ 2% trong 1 ngày ở 25 0C (Jaskani và cs., 2006). Sau đó sấy khô 50 0C trong 1 giờ (Çavusoglu & Kabar, 2010; Deng và cs., 2012; Jaskani và cs, 2006). Hạt giống sau quá trình trên sẽ được ươm trong màng Israel và được phun sương 1 lần vào sáng (khoảng 20 ml/lần) trên 1 cây con với những nồng độ (0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 mM) trong 10 ngày. Hạt giống sau giai đoạn ủ được ươm cây trong nhà màng Israel để theo dõi những chỉ tiêu nghiên cứu. Journal of Science – 2016, Vol. 11 (3), 94 – 101 Part C: Agricultural Sciences, Fisheries and Biotechnology 96 Cây con sau khi được ươm và chọn ra nghiệm thức tốt nhất sẽ được trồng và chăm sóc theo quy trình số 512/QĐ – TT – CLT của Cục Trồng trọt thuộc Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn. Peroxide hydrogen 30% (Merk) được bổ sung thêm vào cây theo phương pháp: hòa vào nước tới những nồng độ nhất định (0; 10; 20; 30; 40) mM, sau đó tưới vào rễ hằng ngày, 1 lần vào buổi sáng với lượng thể tích là 300 ml một cây. Thời gian tưới bắt đầu khi quả bắt đầu giai đoạn tạo lưới và kéo dài đến 1 tuần trước khi thu hoạch 1 tuần. Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên, mỗi công thức lặp lại 3 lần, mỗi lần lặp bố trí trên 10 cây dưa lưới. 2.1 Phương pháp lấy mẫu Dưa lưới được thu hoạch sau 3 tháng trồng, sau đó được chuyển về phòng thí nghiệm. Mỗi quả sẽ được cắt theo đường kinh tuyến thành 8 miếng, rồi lấy 3 miếng, đem cắt nhỏ thành miếng có kích thước (5 x 5 x 5) mm (cỡ 5 g), rồi trộn đều, đem trữ ở – 85 0C bảo quản lạnh cho những thí nghiệm sau (Theo Tiêu chuẩn của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn). 2.2 Phương pháp phân tích mẫu Các chỉ tiêu nông học bao gồm: tỷ lệ sống (nảy mầm), chiều dài thân, rễ (cm), trọng lượng cây, quả, đường kính quả (cm) và năng suất lý thuyết trên 1000 m2 trồng sau thu hoạch. 2.2.1 Phương pháp đo chất lượng quả: Tổng hàm lượng các chất hòa tan được đo bằng máy đo độ Brix cầm tay. Độ cứng: sử dụng máy đo độ cứng Fruit Hardress Tester FHM-5 (Nhật), xác định tại 5 vị trí trên quả để lấy giá trị trung bình. Đường tổng của quả được đo bằng phương pháp phenol. Hàm lượng các loại đường đơn (sucrose, glucose, fructose) được đo bằng phương pháp sắc ký lỏng cao áp (HPLC). Mẫu được trữ ở – 85 0C và đem đi gửi phân tích. Hàm lượng acid tổng được đo bằng phương pháp chuẩn độ với NaOH 0,01 N. VitC (Acid ascorbic) được định lượng bằng phương pháp chuẩn độ với iod. Đo hàm lượng peroxide hydrogen nội bào tồn động trong lá bằng phương pháp đo máy quang phổ : Mẫu lá hay thịt quả (200 mg trọng lượng tươi) được đồng nhất với 5 ml dung dịch TCA lạnh 5% (w/v). Sau đó, 800 µl dịch chiết được đem phản ứng bằng cách thêm vào 100 µl dung dịch TiSO4 15% trong H2SO4 23% (v/v). Dịch sau phản ứng được ly tâm 10000 vòng/phút trong 10 phút, sau đó dịch nổi sẽ được đo độ hấp thụ ở bước sóng 408 nm. Hàm lượng peroxide hydrogen được đo bằng hệ số gốc với hệ số 0.28 µmol-1cm-1 (Deng và cs., 2012). 2.2.2 Hoạt tính chung của catalase : Mẫu lá được đồng nhất và nghiền trong cối lạnh với 0.1 M đệm phosphate pH 6.8. Sau đó, dịch được ly tâm ở 4 0C trong 15 phút ở tốc độ 17.000 vòng/phút. Dịch nổi sẽ được dùng để định hoạt tính catalase (CAT). Hoạt tính catalse được đo theo phương pháp của Chance and Maehly (1955). Hỗn hợp 5 ml bao gồm 3.0 ml phosphate buffer (0,1 M) (pH 6,8), l ml (30 mM) H2O2 và 1 ml dịch chiết chứa enzyme. Phản ứng được tiến hành ở nhiệt độ phòng 37 0C trong 5 phút. Phản ứng được dừng lại bằng cách thêm vào 0.5ml TiSO4 0,1% trong 20% H2SO4. Hoạt tính enzyme catalase được tính dựa trên sự phân huỷ µmole H2O2 trong 1 phút trong 1 gram mẫu lá ban đầu (Deng và cs., 2012). Hàm lượng protein được đo theo phương pháp Bradford. Các số liệu thu được từ các thí nghiệm được xử lý bằng phần mềm SPSS (ver 11.5) dùng cho Windows. 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết quả 3.1.1 Ảnh hưởng của peroxide hydrogen lên giai đoạn ươm hạt của dưa lưới Journal of Science – 2016, Vol. 11 (3), 94 – 101 Part C: Agricultural Sciences, Fisheries and Biotechnology 97 Bảng 1. Ảnh hưởng của peroxide hydrogen lên các chỉ tiêu nông học của dưa lưới giai đoạn cây con (Các số trung bình trong cùng một cột với các mẫu tự khác nhau khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức p = 0,05.) Hình 1. Dưa lưới (10 ngày tuổi) sau khi được phun bằng peroxide hydrogen trong vòng 10 ngày (mỗi ngày 1 lần; mỗi lần trung bình 20 ml/cây con). Từ trái qua phải nghiệm thức đối chứng: 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5 mM) Bảng 1 cho thấy ảnh hưởng của peroxide hydrogen lên giai đoạn ươm hạt của hạt dưa lưới. Ở nồng độ 1,5 mM, các chỉ tiêu nông học của dưa lưới đều cao hơn so với các nghiệm thức khác. Không có sự khác biệt cao giữa các nghiệm thức xử lý peroxide hydrogen. Tỷ lệ mầm sau khi được phun peroxide hydrogen đạt kết quả cao hơn 92% (94,67% ở nồng độ 1,5 mM) so với đối chứng 82,67%. Các chỉ tiêu rễ, thân, trọng lượng có xu hướng như nhau, cao nhất ở nồng độ 1,5 mM và đạt giá trị thấp nhất ở mẫu đối chứng. 3.1.2 Ảnh hưởng của peroxide hydrogen lên chất lượng dưa lưới sau thu hoạch bằng phương pháp tưới vào rễ Bảng 2 mô tả ảnh hưởng của peroxide hydrogen lên chất lượng của quả dưa lưới sau khi được tưới vào rễ. Kết quả cho thấy càng tăng nồng độ peroxide hydrogen áp dụng thì các chỉ tiêu nông học càng tăng. Tuy nhiên ở nồng độ 40 mM thì có sự ức chế nhẹ, do đó các chỉ tiêu có xu hướng giảm nhẹ. Ở nồng độ 20 mM, các chỉ tiêu trọng lượng (kg); đường kính (cm); năng suất (kg/1000 m2) đạt giá cao nhất so với các nghiệm thức khác và so với mầu đối chứng (1,82 ± 0,13) (kg) (14,6 ±1,71) (cm), 4004 (kg/1000 m2). Nồng độ (mM) Chỉ tiêu 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 Tỷ lệ sống 82,67 a ±2,08 93,33 b ±1,52 92,33 b ±1,52 94,67 b ±1,53 92 b ±1 92,67 b ±2,52 Rễ (mm) 5,35 a±1,38 6,6 ab ±1,71 7,5 b±1,58 8 b±2,16 7,3 b±1,64 7,6 b±2,01 Thân (mm) 5,34 a±0,62 6 ab±0,67 6,8 bc±0,35 7,1 c±0,99 6,95 c ±1,21 6,85 bc±1,29 Trọng lượng (g) 68,4 a ±12,81 86,5 ab ±13,29 84,8 ab ±24,79 94,8 b ±22,81 92,9 b ±31,46 83,7ab ±16,94 0mM 0.5mM 1.5mM 2mM 1mM 2.5mM Journal of Science – 2016, Vol. 11 (3), 94 – 101 Part C: Agricultural Sciences, Fisheries and Biotechnology 98 Bảng 2. Ảnh hưởng của peroxide hydrogen lên các chỉ tiêu nông học của dưa lưới sau thu hoạch (Các số trung bình trong cùng một hàng với các mẫu tự khác nhau khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức p = 0,05.) Bảng 3. Ảnh hưởng của peroxide hydrogen lên các chỉ tiêu sinh hóa của dưa lưới sau thu hoạch (Các số trung bình trong cùng một hàng với các mẫu tự khác nhau khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức p = 0,05.) Bảng 3 mô tả kết quả các chỉ tiêu sinh hóa của dưa lưới sau thu hoạch sau khi được tưới peroxide hydrogen vào rễ. Độ Brix có sự thay đổi tuyến tính nhau, tăng lên khi tăng nồng độ áp dụng peroxide hydrogen lên, đạt cực đại ở 20 mM (10,9 ± 0,76), sau đó giảm nhẹ ở nồng độ 30 mM và 40 mM. Các chỉ tiêu về đường tổng và đường đơn (glucose, fructose, sucrose) cũng có sự thay đổi tương tự như chỉ tiêu độ Brix, tăng lên đạt ngưỡng ở nồng độ 30 mM và giảm dần lại ở 40 mM. Bên cạnh đó, hàm lượng Vit C cũng tăng khi áp dụng peroxide hydrogen. Tuy nhiên, ở chỉ tiêu này, giá trị đạt cao nhất ở nồng độ 20 mM (40,751 ± 1,862), sau đó giảm mạnh ở nồng độ 30 mM và 40 mM (33,870 b ± 6,057 và 21,47 a ± 0,084). Chúng tôi không phát hiện có sự thay đổi về độ cứng, cũng như hàm lượng acid tổng trong dưa lưới sau thu hoạch. Nồng độ (mM) Chỉ tiêu 0 10 20 30 40 Trọng lượng (kg) 1,51 a ±0,144 1,7 b ±0,08 1,82 b ±0,13 1,75 b ±0,17 1,72 b ±1,75 Đường kính (cm) 14 a ±1,24 14,4 a ±1,26 14,6 ab ±1,71 16,1 b ±1,91 15,5 ab ±2,2 Năng suất (kg/1000m2) 3322 3740 4004 3850 3850 Nồng độ(mM) Chỉ tiêu 0 10 20 30 40 Brix 8,33 a ±0,5 10,23 b ±1,4 10,9 b ±1,47 9,33 b ±0,76 9,3 ab ±0,5 Đường tổng (mg/g) 46,65 a ±1,7 52,31ab ±4,4 67,01bc±4,55 88d±6,8 74,69 cd±17,02 glucose (mg/g) 7,9 a±0,66 9,02 a±0,65 11,8 ab±1,33 14,62 b±1,77 12,53 ab±4,93 fructose (mg/g) 11,83 a±1,12 15,2 b±1,8 17,39 bc±0,69 18,98 c±0,76 17,13 bc±3,26 sucrose (mg/g) 24,26 a±0,9 31,37 ab±2,85 38,78 bc±1,49 48,99 d±4,36 43,84 cd±10,18 VitC (mg/g) 23,291 a±2,56 33,559 b±2,404 40,751 c±1,862 33,870 b±6,057 21,47 a±0,084 Journal of Science – 2016, Vol. 11 (3), 94 – 101 Part C: Agricultural Sciences, Fisheries and Biotechnology 99 Hình 2. Peroxide hydrogen tồn động trong lá và Hoạt tính chung của enzyme catalase (HTC CAT) Hình 2 biểu diễn hàm lượng peroxide hydrogen tồn động trong lá và HTC CAT (UI/gFW) sau khi được xử lý với peroxide hydrogen ở những nồng độ khác nhau. Đối với mẫu lá, khi tăng nồng độ xử lý với peroxide hydrogen thì nồng độ còn tồn đọng trong lá tăng theo. Nồng độ đo được ở mẫu lá lần lượt là 0,5967 ± 0,066; 0,7567 ± 0,04; 1,0133 ± 0,04; 1,3167 ± 0,104; 1,723 ± 0,075 (µg/g). Tuy nhiên đối với mẫu thịt quả thì không phát hiện được lượng tồn dư peroxide hydrogen. Hoạt tính chung (HTC) enzyme CAT trong lá tuyến tính với hàm lượng peroxide hydrogen tồn động trong lá. Khi hàm lượng peroxide hydrogen tồn động trong lá càng cao thì HTC enzyme CAT cũng cao theo. Đối với hoạt tính riêng (HTR) CAT, không có sự khác biệt về mặt thống kê ở những nghiệm thức khác nhau, do hàm lượng protein tổng trong lá cũng tuyến tính với hàm lượng peroxide hydrogen tồn động trong lá. 3.2 Thảo luận Ảnh hưởng của peroxide hydrogen (0,5 mM – 2,5 mM) lên giai đoạn ươm hạt nhằm chứng minh khả năng phá vỡ “giai đoạn ngủ” cũng như sự phát triển của rễ, thân và trọng lượng của cây trong vòng 10 ngày đầu kể từ khi gieo hạt (Bảng 1). Thực nghiệm đã chứng minh hiệu quả của việc ứng dụng peroxide hydrogen nồng độ thấp có tác dụng rất lớn lên giai đoạn cây con (Deng và cs., 2012). Kết quả thực nghiệm cho thấy sự tương tự như những nghiên cứu của Çavusoglu và cộng sự năm 2010 khi ông khảo sát sự ảnh hưởng của peroxide hydrogen lên khả năng nảy mầm của cây con (Çavusoglu & Kabar, 2010). Cũng như nghiên cứu của Deng và cộng sự (2012) trên khoai lang cho thấy, ảnh hưởng của peroxide hydrogen lên sự phát triển của rễ và thân khoai lang, kết quả thực nghiệm cũng chứng minh được tác động của chất tín hiệu peroxide hydrogen lên giai đoạn cây con. Peroxide hydrogen cho thấy có khả năng kích thích sự phát triển của quả trong giai đoạn cận thu hoạch, tín hiệu stress gây ra làm nhiệm vụ kích thích cây đề kháng lại; từ đó tạo những hợp chất thứ cấp có vai trò phát triển cây từ đó cây phát triển mạnh hơn so với trong điều kiện bình thường (Bảng 2). Tuy nhiên, nồng độ áp dụng phải nằm trong khoảng cho phép, khi tăng nồng độ vượt ngưỡng chịu đựng của cây (trong thí nghiệm dao động khoảng 30 mM) thì cây bắt đầu bị ảnh Nông độ (mM) H T C C A T ( U I/ g F W ) H àm l ư ợ n g p er o x id e h y d ro g en t ro n g l á (µ g /g ) Journal of Science – 2016, Vol. 11 (3), 94 – 101 Part C: Agricultural Sciences, Fisheries and Biotechnology 100 hưởng xấu và sinh trưởng dần yếu đi (Çavusoglu & Kabar, 2010). Khi có 1 chất tín hiệu stress hiện diện, tế bào sẽ kích hoạt những nhân tố để kháng lại hiện tượng stress này. Trong những nhân tố đó có 3 enzyme bao gồm sucrose synthase, sucrose photphate synthase và invertase (Uchida và cs., 2002a; Uchida và cs., 2002b; Uchida và cs., 2004). Đây là 3 enzyme xúc tác tổng hợp đồng sucrose trong thực vật, khi những enzyme này được tăng cường sẽ làm tăng độ ngọt của quả lên cao. Hàm lượng các hợp chất hoà tan (Brix) do cũng tuyến tính với hàm lượng đường nên cũng tăng cao lên. Khi nồng độ áp dụng cao hơn 30 mM thì có hiện tượng giảm độ đường, peroxide hydrogen là một chất gây stress, ở mức độ nào đó nó sẽ gây hại cho tế bào làm ảnh hưởng đến các hoạt động sinh hoá của cây, do đó kết quả ở đây chỉ ra với nồng độ 30mM thì hiện tượng stress chỉ diễn ra ở mức “tín hiệu” để kích thích cây chứ chưa làm tác động mạnh đến sự sinh trưởng của cây giai đoạn ra quả. Hàm lượng đường tăng là kết quả hoạt động chủ yếu của 3 enzyme trong quả bao gồm sucrose phosphate synthase, sucrose sythase và invertase trong đó sucrose phosphate synthase và sucrose synthase có chức năng chủ yếu là tổng hợp lên đường sucrose trong khi inveratse, có hoạt tính xúc tác cắt đôi sucrose ra thành glucose và fructose. Sự cân bằng và của 3 enzyme tạo nên sự cân bằng của từng loại đường đơn trong quả mà ở đây là dưa lưới chu phấn. Có thể suy luận từ kết quả thực nghiệm cho thấy đây là 3 enzyme phản ứng lại với điều kiện stress của môi trường ở thực vật. Những nghiên cứu về stress cũng cho thấy sự hoạt động mạnh của 3 enzyme trên có nhiệm vụ giúp cây đề kháng lại với điều kiện bất lợi của môi trường (Bảng 3). Peroxide hydrogen được tưới vào rễ sẽ được vận chuyển lên lá, tại đây nó trở thành 1 chất tín hiệu kích thích con đường sinh hóa kháng stress ở thực vật. Các enzyme có chức năng phân hủy như catalse được kích hoạt để loại lượng peroxide hydrogen tồn dư trong lá. Do đó, khi xử lý với nồng độ càng cao thì nồng độ tích lũy trong lá càng nhiều. Tuy nhiên peroxide chỉ có tác dụng làm chất kích thích con đường sinh hóa ở thực vật, nó không được vận chuyển xuống quả như các hợp chất thứ cấp khác như đường (Çavusoglu & Kabar, 2010; Uchida và cs., 2002a; Uchida và cs., 2002b; Uchida và cs., 2004) (Hình 1). Hoạt tính chung (HTC) enzyme CAT trong lá tuyến tính với hàm lượng peroxide hydrogen tồn động trong lá. Khi hàm lượng peroxide hydrogen tồn động trong lá càng cao thì HTC enzyme CAT cũng cao theo. Đối với HTR CAT, không có sự khác biệt về mặt thống kê ở những nghiệm thức khác nhau, do hàm lượng protein tổng trong lá cũng tuyến tính với hàm lượng peroxide hydrogen tồn động trong lá (Hình 2). CAT là enzyme có chức năng thủy phân peroxide hydrogen thành O2 và H2O. Khi nồng độ cơ chất (peroxide hydrogen) càng cao và trong ngưỡng cho phép thì HTC của CAT càng cao. Trong điều kiện stress, peroxide hydrogen nội sinh tích lũy nhiều, đó cũng là lý do để cho HTC CAT tăng cao như số liệu ở bảng trên. Bên cạnh đó, stress sẽ làm tích lũy nhiều các hợp chất sinh hóa, trong đó có hàm lượng protein, kết quả là HTR của CAT không thay đổi có ý nghĩa ở những nghiệm thức khác nhau. 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận - Ở giai đoạn ươm hạt, cây được phun với nồng độ 1,5 mM peroxide hydrogen cho kết quả tốt nhất ở các chỉ tiêu chiều dài thân, rễ, trọng lượng cây. - Ở giai đoạn cận thu hoạch, khi tưới peroxide hydrogen vào rễ thì dưa lưới sau thu hoạch cho kết quả những chỉ tiêu sinh hóa và nông học cao nhất so với những nghiệm thức khác. - Peroxide hydrogen tồn đọng trong lá và hoạt tính enzyme catalase tuyến tính với nồng độ xử lý trên cây dưa lưới. 4.2 Kiến nghị - Ứng dụng peroxide hydrogen cho những loại cây trồng khác. Journal of Science – 2016, Vol. 11 (3), 94 – 101 Part C: Agricultural Sciences, Fisheries and Biotechnology 101 - Nghiên cứu sâu hơn về những quá trình chuyển hóa các hợp chất khác khi được áp dụng peroxide hydrogen. - Khảo sát khả năng kháng những stress khác nhau của cây trồng khi được xử lý với peroxide hydrogen ở nồng độ thích hợp. TÀI LIỆU THAM KHẢO Arakawa, K., Katayama, M., & Takabe, T. (1990). Levels of betaine and betaine aldehyde dehydrogenase activity in the green leaves, and etiolated leaves and roots of barley. Plant and cell physiology, 31(6), 797-803. short Çavusoglu, K., & Kabar, K. (2010). Effects of hydrogen peroxide on the germination and early seedling growth of barley under NaCl and high temperature stresses. Eur. Asian J. Biosci, 4, 70-79. 70-79.pdf Chance, B., & Maehly, C. (1955). Assay of catalase and peroxidases. Methods Enzymology, 11, 764-775. Deng, X. P., Cheng, Y. J., Wu, X. B., Kwak, S. S., Chen, W., & Eneji, A. E. (2012). Exogenous hydrogen peroxide positively influences root growth and exogenous hydrogen peroxide positively influences root growth and metabolism in leaves of sweet potato seedlings. Aust J Crop Sci, 6(11), 1572- 1578. _1578.pdf Hengge, A. (1999). Re: how is catalase used in industry?. General Biology. MadSci Network. Retrieved 2009-03-01. http:// madsci.org/ posts/ archives/ mar99/ 921636249.Gb. r. html Jaskani, M. J., Kwon, S. W., Kim, D. H., & Abbas, H. A. I. D. E. R. (2006). Seed treatments and orientation affects germination and seedling emergence in tetraploid watermelon. Pakistan Journal of Botany, 38(1), 89. 089.pdf Ozaki, K., Uchida, A., Takabe, T., Shinagawa, F., Tanaka, Y., Takabe, T., ... & Takabe, T. (2009). Enrichment of sugar content in melon fruits by hydrogen peroxide treatment. Journal of plant physiology, 166(6), 569-578. Loew, O. (1900). A new enzyme of general occurrence in organisms. Science, 701-702. ge_scan_tab_contents Mai Văn Chung, Nguyễn Đức Diện & Nguyễn Đình San. (2014). Phản ứng siêu nhạy cảm ở rễ cây đậu tương nam đàn đối với chì. Tạp chí Khoa học và Phát triển, 12 (7), 1023-1028. www.vnua.edu.vn Uchida, A., Jagendorf, A. T., Hibino, T., Takabe, T., & Takabe, T. (2002a). Effects of hydrogen peroxide and nitric oxide on both salt and heat stress tolerance in rice. Plant Science, 163(3), 515-523. ii/S0168945202001590 Uchida, A., Shi, W., Ozaki, K., Okamoto, M., Koshiba, T., Hirai, T., Hibino, T., Ichihara, S., Takabe, T. and Takabe, T. (2002b). Induction of glycinebetaine accumulation is possibly triggered by H2O2 and ABA in a winter-type barley under heat stress. Plant Sci. Submitted,162, 524 – 530. Uchida, A., Takabe, T., Hayashi, T. and Takabe, T. (2004). Sugar content increases in tomato and melon fruits by hydrogen peroxide treatment. Plant Growth Reg. Submitted, 154, 615 – 620.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdf10_nguyen_anh_dung_0_7894.pdf
Tài liệu liên quan