BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Nguyễn Thị Lương "SỰ TĂNG TRƯỞNG IN VITRO CỦA CÂY MẦM LÚA ORYZA SATIVA L TRONG ĐIỀU KIỆN STRESS NƯỚC" LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC \ Thành phố Hồ Chí Minh – 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Nguyễn Thị Lương "SỰ TĂNG TRƯỞNG IN VITRO CỦA CÂY MẦM LÚA ORYZA SATIVA L TRONG ĐIỀU KIỆN STRESS NƯỚC" Chuyên ngành: SINH HỌC THỰC NGHIỆM Mã số: 604230 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC \ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS BÙI TRANG VIỆT TS LÊ THỊ TRUNG Thành phố Hồ Chí Minh – 2013 i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn, em xin tỏ lòng chân thành biết ơn sâu sắc tới: Thầy PGS TS Bùi Trang Việt hết lòng hướng dẫn, giảng dạy đóng góp ý kiến cho em trình thực đề tài Cô TS Lê Thị Trung giảng dạy, hướng dẫn tận tình lí thuyết thực hành Đặc biệt cô luôn động viên khích lệ em gặp khó khăn công việc sống Cô TS Dương Thị Bạch Tuyết, cô TS Nguyễn Thị Mong, thầy TS Phạm Văn Ngọt, thầy PGS TS Bùi Văn Lệ, thầy TS Đỗ Minh Sĩ, cô TS Trần Thanh Hương giảng dạy cho em kiến thức bổ ích Cô ThS Trịnh Thị Cẩm Tú, cô Hồ Thị Mỹ Linh quý thầy cô tập thể khoa Sinh trường ĐHSP TP Hồ Chí Minh tận tình hướng dẫn tạo điều kiện tốt cho em phòng thí nghiệm Sinh lí thực vật để em hoàn thành đề tài Quý thầy cô, cán bộ, nhân viên phòng SĐH trường ĐHSP TP Hồ Chí Minh tạo môi trường học tập tốt để hoàn thành khóa học Các anh chị lớp sinh học thực nghiệm khóa 20, 21, 22 trường ĐHSP TP Hồ Chí Minh, em sinh viên môn sinh lí thực vật BGH, quý thầy cô tổ Hóa –Sinh trường THPT Nguyễn Đình Chiểu tỉnh Bình Dương giúp đỡ tạo điều kiện để có thời gian hoàn thành khóa học Con xin chân thành cảm ơn bố mẹ gia đình động viên chia sẻ với trình học tập, vui buồn sống Cuối em xin gửi lời tri ân đến thầy cô giáo dạy dỗ em từ ngày đầu cắp sách tới trường hoàn tất chương trình cao học ii MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cảm ơn i Mục lục ii Các chữ viết tắt v Danh mục ảnh vi Danh mục hình viii Danh mục bảng ix Lời mở đầu Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Khái quát lúa (Oryza sativa L.) .3 1.1.1 Phân loại 1.1.2 Nguồn gốc xuất phát lúa trồng 1.1.3 Đặc điểm hình thái sinh trưởng lúa 1.1.4 Đặc điểm sinh lí lúa 1.1.5 Giá trị kinh tế lúa 1.1.6 Mối quan hệ stress nước với suất lúa 1.1.7 Tình hình sản xuất lúa gạo 1.2 Sự tăng trưởng in vitro mầm lúa điều kiện stress 10 1.2.1 Khái niệm nhân giống in vitro 10 1.2.2 Sự tăng trưởng in vitro mầm lúa 10 1.2.3 Ảnh hưởng stress nước tới tăng trưởng in vitro mầm lúa 11 1.2.4 Sự đáp ứng mầm lúa điều kiện stress nước 13 1.2.5 Điều hòa sinh trưởng mầm điều kiện stress nước 16 1.2.6 Vai trò saccharose mannitol nuôi cấy in vitro mầm lúa 21 iii Chương 2: VẬT LIỆU – PHƯƠNG PHÁP 22 2.1 Vật liệu 22 2.2 Phương pháp 22 2.2.1 Xác định thời điểm bão hòa nước hạt lúa 22 2.2.3 Khảo sát tăng trưởng mầm lúa in vitro 24 2.2.4 Khảo sát tăng trưởng mầm lúa môi trường MS1/2 với nồng độ đường khác 25 2.2.4.1 Với nồng độ saccharose khác 25 2.2.4.2 Với nồng độ mannitol khác 25 2.2.4.3 Với nồng độ đường saccharose mannitol khác 26 2.2.5 Theo dõi tăng trưởng rễ nhánh mầm lúa môi trường MS1/2 bổ sung saccharose riêng rẽ kết hợp 26 2.2.6 Xác định thời gian bị stress mầm lúa 26 2.2.7 Xác định trọng lượng tươi, trọng lượng khô mầm lúa môi trường cảm ứng mannitol 3% kết hợp thời gian bị stress khác 27 2.2.8 Xác định cường độ hô hấp mầm lúa môi trường MS1/2 MS1/2 bổ sung mannitol 3% thời gian bị stress khác 27 2.2.9 Xác định hoạt tính chất điều hòa tăng trưởng thực vật nội sinh mầm lúa 28 2.2.10 Đưa in vitro từ hai môi trường MS1/2 MS1/2 có bổ sung mannitol 3% cảm ứng 48 vườn ươm 32 2.2.12 Xử lý thống kê kết thu 33 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 Kết 34 3.1.1 Thời điểm bão hòa nước hạt lúa 34 3.1.2 Sự tăng trưởng mầm lúa in vitro 38 iv 3.1.3 Sự tăng trưởng mầm lúa môi trường MS1/2 với nồng độ đường khác 43 3.1.3.1 Với nồng độ saccharose khác 43 3.1.3.2 Với nồng độ mannitol khác 46 3.1.3.3 Với nồng độ mannitol saccharose khác 52 3.1.4 Sự tăng trưởng rễ nhánh mầm lúa môi trường MS1/2 bổ sung saccharose riêng rẽ kết hợp 55 3.1.5 Thời gian bị stress mầm lúa 55 3.1.6 Trọng lượng tươi, trọng lượng khô mầm lúa sau ngày nuôi cấy môi trường cảm ứng mannitol 3% với thời gian khác 57 3.1.7 Cường độ hô hấp mầm lúa môi trường MS1/2 MS1/2 bổ sung mannitol 3% với thời gian khác 58 3.1.8 Hoạt tính chất điều hòa tăng trưởng thực vật nội sinh mầm lúa 60 3.1.9 Đưa in vitro từ hai môi trường MS1/2 MS1/2 có bổ sung mannitol 3% 48 vườn ươm 61 3.2 Thảo luận 66 Chương 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 72 4.1 Kết luận 72 4.2 Đề nghị 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 v CÁC CHỮ VIẾT TẮT AAB : Acid Abscisic AIA : Acid indol acetic ATP : Adenosine diphosphate ĐC : Đối chứng FAA : Formadehid acol acid GA : Gibberellin GA : Gibberellic acid Man : Mannitol NADP : Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate Sac : Saccharose TLT : Trọng lượng tươi vi DANH MỤC ẢNH Ảnh 2.1 Hạt lúa Nàng Thơm Chợ Đào 22 Ảnh 3.1 Hạt lúa trước ngâm nước 35 Ảnh 3.2 Cấu trúc phôi lúa cắt dọc trước ngâm nước 36 Ảnh 3.3 Hạt lúa sau giờ, hạt bão hòa nước tự nhiên 36 Ảnh 3.4 Hạt lúa sau giờ, hạt bão hòa nước môi trường MS1/2 37 Ảnh 3.5 Cấu trúc phôi lúa cắt dọc lúc bão hòa nước (sau tự nhiên) 37 Ảnh 3.6 Sự kéo dài sơ khởi rễ sau bão hòa nước sau môi trường MS1/2 38 Ảnh 3.7 Hạt lúa in vitro sau ngày nuôi cấy môi trường 40 Ảnh 3.8 Phôi lúa in vitro sau ngày nuôi cấy môi trường MS1/2 40 Ảnh 3.9 Cây lúa in vitro sau ngày nuôi cấy môi trường 41 Ảnh 3.10 Cây lúa in vitro sau ngày nuôi cấy môi trường 41 Ảnh 3.11 Cây lúa in vitro sau ngày nuôi cấy môi trường 42 Ảnh 3.12 Mô phân sinh chồi lúa in vitro ngày nuôi cấy môi trường MS1/2 42 Ảnh 3.13 Cây mầm lúa in vitro sau ngày nuôi cấy môi trường MS1/2 có bổ sung saccharose 44 Ảnh 3.14 Cây mầm lúa in vitro sau ngày nuôi cấy môi trường MS1/2 có bổ sung saccharose với nồng độ khác 45 Ảnh 3.15 Cây mầm lúa in vitro sau ngày nuôi cấy môi trường MS1/2 có bổ sung saccharose 45 Ảnh 3.16 Cây mầm lúa in vitro ngày nuôi cấy môi trường MS1/2 48 Ảnh 3.17 Cây mầm lúa in vitro sau ngày nuôi cấy môi trường MS1/2 48 Ảnh 3.18 Cây mầm lúa in vitro sau ngày môi trường MS1/2 có bổ sung mannitol có nồng độ tăng dần 49 Ảnh 3.19 Cấu trúc cắt dọc chồi mầm lúa in vitro môi trường MS1/2 sau ngày nuôi cấy 50 vii Ảnh 3.20 Sơ khởi rễ nhánh kéo dài mầm lúa in vitro môi trường MS1/2 sau ngày nuôi cấy 50 Ảnh 3.21 Cấu trúc cắt dọc chồi mầm lúa in vitro môi trường MS1/2 có bổ sung mannitol 3% sau ngày nuôi cấy 51 Ảnh 3.22 Cấu trúc cắt dọc chồi mầm lúa in vitro môi trường MS1/2 có bổ sung mannitol 3% sau ngày nuôi cấy 51 Ảnh 3.23 Cây mầm lúa in vitro sau ngày nuôi cấy môi trường MS1/2 bổ sung saccharose mannitol kết hợp với nồng độ khác 54 Ảnh 3.24 Cây lúa in vitro chuyển môi trường đất ướt sau ngày 63 Ảnh 3.25 Cây lúa in vitro chuyển môi trường đất khô sau ngày 63 Ảnh 3.26 Cây lúa in vitro chuyển môi trường đất ướt sau ngày 64 Ảnh 3.27 Cây mầm lúa in vitro chuyển môi trường đất khô sau ngày 64 Ảnh 3.28 Rễ lúa trồng tự nhiên môi trường đất khô sau ngày 65 viii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Sơ đồ ly trích xác định hoạt tính tương đương hormon thực vật (theo Bùi Trang Việt, 1992; Nguyễn Du Sanh cs, 2011) 31 Hình 3.1 Thời điểm bão hòa nước hạt lúa 35 Hình 3.2 Cường độ hô hấp hai trường MS1/2 MS1/2 bổ sung mannitol 3% với thời gian khác 59 67 mầm lúa (Bùi Văn Lệ Quách Diễm Phương, 2007) Ở ngày 5, Chiều dài rễ khác biệt rõ ràng môi trường MS1/2 với nồng độ đường thấp % (bảng 3.4) Đặc biệt mầm lúa đạt ngày, có khác biệt rõ ràng nuôi cấy môi trường MS1/2 có nồng độ saccharose 2% (bảng 3.5) Các sơ khởi rễ vòng rễ thứ hai xuất kéo dài (ảnh 3.19, 3.20) Đường có chức cung cấp nguồn lượng quan trọng cho mầm Sự tăng trưởng theo chiều dài rễ thực nhờ mô phân sinh rễ Trong vùng kéo dài, tế bào dẫn xuất từ mô phân sinh rễ vừa kéo dài vừa phân hóa Sau rễ mầm lú ngoài, cytokinin giúp tích lũy enzyme amylase, đóng vai trò chủ đạo việc phân chia tế bào kéo dài rễ mầm nên hàm lượng tăng nhanh (bảng 3.15) Sự sinh tổng hợp auxin mô phân sinh chồi cảm ứng khởi phát sơ khởi định tăng trưởng sơ khởi quan Auxin tăng nhanh từ hạt bão hòa nước (bảng 3.15), kích thích nảy mầm diễn nhanh chóng, giúp rễ mầm kéo dài trước (ảnh 3.5, 3.6) Điều auxin có tính hữu cực (Bùi Trang Việt, 2000), kích thích mạnh kéo dài chồi nên trình nảy mầm, hàm lượng auxin tăng lên nhanh chóng Sự diện auxin nồng độ cao giúp tế bào vùng mô phân sinh phân chia mạnh để cung cấp lượng lớn tế bào cho hình thành nhu mô vỏ, nhu mô lõi, bó mạch sau, di chuyển hữu cực auxin giúp tế bào vùng mô phân sinh biệt hóa, hình thành sơ khởi lá, hình thành mô mạch (Jenik Barton, 2005) Sự tăng trưởng in vitro mầm lúa điều kiện stress nước Sau ngày nuôi cấy, chiều dài rễ có khác biệt môi trường MS1/2 có bổ sung mannitol (> 1%), nhiên môi trường MS1/2 có bổ sung mannitol (< 1%) khác biệt Bổ sung mannitol cao 1,5% có khác biệt chiều dài chồi mầm lúa, cần 1% có tác động lên rễ Như vậy, bị stress nước, rễ bị tác động trước Điều ảnh hưởng đến khả vận chuyển chất từ môi trường vào thông qua rễ bị ảnh hưởng (Neuman, 1993) 68 Khi bị stress nước, khả hình thành sơ khởi rễ nhánh, kéo dài rễ nhánh chậm (ảnh 3.21, 3.22) Trên môi trường bổ sung mannitol, ức chế kéo dài rễ bên phần hoạt động AAB (Xiong et al, 2006) Khi xử lí stress trọng lượng tươi giảm thấp, tăng trưởng chồi kéo dài rễ chậm bình thường thay đổi áp lực thẩm thấu nước (Bahaji et al, 2002) Ở ngày sau nuôi cấy, phải dùng mannitol 1,5% có tác dụng rễ chồi (bảng 3.6 3.7) Điều cho thấy thích ứng thực vật, quen dần với stress nước xử lý mannitol (để hạ thấp nước môi trường), muốn gây ức chế sau đó, ta phải tăng nồng độ mannitol (Chaum et al, 2010) Nồng độ đường tổng số môi trường 6% (3% saccharose 3% mannitol) đảm bảo cho việc nghiên cứu stress, vừa đảm bảo cung cấp đủ nguồn lượng cho mầm phát triển Saccharose không nguồn cung cấp hydrat cacbon dồi mà yếu tố gây stress thẩm thấu (Bùi Văn Lệ Nguyễn Ngọc Hồng, 2006) Trehalose (disaccharide) đường không khử (nonreducing sugar) liên kết hai đơn vị glucose, liên quan điều hòa thẩm thấu, giúp nhiều vi khuẩn nấm kháng stress AtTRE1 mã hóa trehalase, enzyme thủy giải trehalose thành glucose Arabidopsis Sự biểu AtTRE1 làm giảm hàm lượng trehalose, cải tiến chống chịu stress khô hạn (Van Houtte et al, 2013) Khi bị thiếu nước, màng tế bào bị thay đổi giảm tính bền vững, có lắng đọng tế bào chất Để hạn chế tác hại stress nước, cần ngăn ngừa tích tụ này, điều chỉnh trình thẩm thấu cách tăng nồng độ proline tổng số đường hòa tan (Pirzad Shakiba, 2011) Khi bị stress nước, tích lũy protein LEA (Cuming, 1999) Protein LED chống lại nước việc tham gia bảo vệ màng tế bào, cô lập ion ổn định pH tế bào (Trần Thị Phương Liên, 2010) Protein LEA lúa nước chia thành nhóm: dehydrin, LEA1, LEA2, LEA3, LEA4, LEA5 protein hạt tiềm sinh (Trần Thị Phương Liên, 2010) Cùng với protein LEA, kênh protein aquaporin góp phần quan trọng giúp vận chuyển nước qua màng theo gradient nước (Maurel Chrispeels, 2001) 69 Sự thay đổi cường độ hô hấp hoạt tính chất điều hòa tăng trưởng thực vật mầm lúa điều kiện stress nước Khi xử lí mannitol 3%, mầm tăng trưởng chậm hơn, tế bào phân hóa chậm nên khả hô hấp thấp (bảng 3.6) Hô hấp có vai trò phóng thích lượng chứa chất biến dưỡng cung cấp vật liệu cần thiết cho phản ứng tổng hợp (Bùi Trang Việt, 2002) Do thể thực vật cấp cao, vùng sinh mô hô hấp mạnh nhiều hydrate cacbon oxy hóa, cường độ hô hấp tế bào phân chia cao tế bào phân hóa nhiều lần (Mai Trần Ngọc Tiếng, 2001) Trong nảy mầm hạt có tương quan hoạt động catalase peroxidase với hô hấp Hoạt động enzyme sử dụng số trao đổi chất, coi phần chế hô hấp lúa (Paul Mukherji, 1972) Sinh hóa thay đổi, chẳng hạn giảm hoạt động RuBisCO (ribulose-1,5-bisphosphatase carboxyase / oxygenase), giảm quang hiệu quả, tăng cường tích tụ chất làm giảm stress (proline, glycinebetaine, polyamine, glutathione, đường, rượu đường α-tocolpherol), tăng enzyme chống oxy hóa (superoxide dismutase, catalase, peroxidase glutathione reductase) nói chung phản ứng với tình trạng thiếu nước (Chaum et al, 2010) Khi bị khô hạn, cường độ hô hấp mầm giảm, xử lí 72 giờ, mầm tăng trưởng chậm, trọng lượng tươi trọng lượng khô giảm (bảng 3.12 3.13), nồng độ auxin, gibberellin cytokinin giảm, acid abscicic ethylene tăng (bảng 3.15) AAB thường tổng hợp gặp điều kiện không thuận lợi bị thương, thiếu nước… nhằm chống lại điều kiện bất lợi môi trường Hàm lượng AAB tăng kéo theo đóng lỗ khí, làm giảm cường độ thoát nước, giúp tổng hợp protein acid amin có tác dụng tăng khả giữ nước tế bào điều kiện khô hạn Proline nhân tố thẩm thấu (osmotic factor), stress nước nhẹ làm tăng hàm lượng proline Có liên hệ chặt chẽ tích lũy proline acid abscisic stress khô hạn (drought stress) Sự tích tụ protein biểu gene mã hóa 70 enzyme liên quan phản ứng tổng hợp giúp tránh stress thẩm thấu (osmotic stress) nghiên cứu Số lượng kênh dẫn nước aquaporin màng tế bào điều hòa chức thấm nước màng làm tăng tính thấm nước điều kiện môi trường hàm lượng nước thấp Ở cà chua, proline acid ascorbic (chất kháng oxid hóa) gia tăng để kháng stress khô hạn (Ghorbanli et al, 2013) Acid abscisic ethylene liên quan tới nhiều trình sống thực vật, bao gồm điều hòa biểu gene đáp ứng thích nghi với điều kiện stress, không sinh học sinh học (De Vleesschauwer et al, 2010) Khả “huấn luyện” làm tăng tính chống chịu mầm lúa vườn ươm Cây mầm lúa chưa qua cảm ứng trồng môi trường khô hạn xuất héo sớm có màu sắc nhạt so cới cảm ứng (ảnh 3.27) Các stress sinh học không sinh học giới hạn nghiêm trọng suất trồng Một kiểu stress áp dụng trước hay đồng thời với kiểu stress khác thường ảnh hưởng tới đáp ứng thực vật với kiểu stress Điều chứng tỏ xen lẫn (overlap and crosstalk) đường truyền tín hiệu đáp ứng với stress sinh học không sinh học Sự xen lẫn cho phép kháng chéo, liên quan tới tương tác hỗ trợ hay đối kháng hormone liên quan tới stress acid salicylic, ethylene, acid jasmonic acid abscisic nghiên cứu lúa (Sharma et al, 2013) Cây huấn luyện (cảm ứng) trước môi trường stress 48 giờ, sau trồng vườn ươm Cây cảm ứng trước, đưa vườn ươm có khả tăng trưởng tốt hơn, số phát triển mạnh có kích thước dài (bảng 3.16), số rễ nhiều hơn, có kích thước rễ dài so với không cảm ứng trồng môi trường khô, tưới nước gián đoạn Khi môi trường bị thiếu nước lúa phát triển rễ dài có khả đâm sâu vào lòng đất (bảng 3.16, ảnh 3.28), rễ dày dài với xylem lớn (Fukai, 1995) Sự thích nghi liên quan đến gene di truyền thực vật Mọi sinh vật sản xuất HSP (heat-shock proteins) đáp lại tăng nhiệt độ vài stress khác Do HSP xuất stress khác nhau, 71 nên kháng chéo (sự kháng stress nhờ thực vật thích nghi với stress khác) giải thích qua hoạt động protein Các HSP thực vật có vai trò bảo vệ thực vật tránh tổn hại stress, phân chia thành HSP có trọng lượng phân tử cao HSP có trọng lượng phân tử thấp Chính HSP có kích thước nhỏ (sHSPs, small HSPs) cảm ứng tress nhiệt thực vật Đặt mạ lúa Oryza sativa L nhiệt độ cao (420C) 24 làm tăng đáng kể kháng UV-B Sau xử lý nhiệt, tốc độ sống tế bào biểu gene sHSP17.7 cao gấp hai lần tốc độ sống tế bào đối chứng Tương tự, lúa chuyển gene biểu sHSP17.7 mạnh (tăng mạnh sản xuất protein sHSP17.7 ) chứng minh có tính kháng mạnh với stress UV-B (Murakami et al 2004) Khi thiếu nước thực vật giảm số giảm diện tích lá, làm đóng khí Đáp ứng khí với nước thay đổi tùy loài, chí thứ loài Kích thích rụng lá, kích thích tổng hợp ethylene tính nhạy cảm với ethylene Ở số loài thoát nước giảm tới mức nước giữ gần không thay đổi khô hạn Khi bị thiếu nước, hệ thống rễ phát triển thường có khuynh hướng phát triển sâu vào đất để thu nước (Bùi Trang Việt, 2002) Sự kháng hạn liên quan đến phát triển rễ sâu để lấy nguồn nước chất dinh dưỡng sâu lòng đất (Amelia et al ,2011) Bộ rễ phát triển rộng ra, đâm sâu xuống (ảnh 3.28), cong để hạn chế thoát nước (Zhang et al, 2009) Như xử lý trước điều kiện stress nước trở nên chịu hạn so với loài Tập tính cho thấy chế kháng vài stress có đặc tính chung; mặt khác, thích nghi với stress khô hạn đáng ý nông nghiệp (Bùi Trang Việt, 2002) 72 Chương 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 4.1 Kết luận Từ kết rút số kết luận: Môi trường MS1/2 phù hợp cho việc khảo sát tăng trưởng mầm lúa in vitro Mannitol 3% gây biểu stress nước rõ Trong điều kiện stress nước, mầm tăng trưởng chậm hơn, chiều dài rễ chiều dài chồi thấp so với không bị stress Cường độ hô hấp giảm, nồng độ auxin, gibberellin, cytokinin thấp hơn, acid abscisic cao nhiều mầm bị stress nước Cây lúa cảm ứng stress thời gian 48 phù hợp, giúp mầm lúa có khả chịu hạn tốt so với chưa cảm ứng đưa trồng tự nhiên 4.2 Đề nghị Tiếp tục nghiên cứu thêm tác động chất gây stress lúa với nồng độ thời gian xử lí khác để giúp cho mầm lúa thích ứng đưa đồng ruộng điều kiện khắc nghiệt 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu nước Bùi Chí Bửu Nguyễn Thị Lang, 1995, Ứng dụng công nghệ sinh học cải tiến giống lúa, NXB Nông nghiệp Võ Văn Chi, 2004, Từ điển thực vật thông dụng, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, t2 Nguyễn Văn Cường, 2011, Nghiên cứu đa hình AND số dòng lúa tám đột biến kĩ thuật RAPD, NXB Nông nghiệp Phát triển Nông thôn, 28-34 Lê Quốc Doanh, Nguyễn Thanh Tuyền, Nguyễn văn Niên, Lê Khải Hoàn, 2011, Tăng cường lực cải tiến nguồn hạt giống sản xuất lúa để đảm bảo an toàn lương thực vùng đồi núi cao Việt Nam, NXB Nông nghiệp Phát triển Nông thôn, 2-10 Nguyễn Ngọc Đệ, 2009, Giáo trình lúa, NXB Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh Nguyễn Văn Hoan, 2009, Cẩm nang lúa, NXB Lao Động Hà Nội Nguyễn Văn Hoan, 2009, Kỹ thuật thâm canh lúa hộ nông dân, NXB Nông Nghiệp Phạm Hoàng Hộ, 2003, Cây cỏ Việt Nam, NXB Trẻ Nguyễn Như Khanh, 2002, Sinh học phát triển thực vật, NXB Giáo dục 10 Nguyễn Như Khanh, Cao Phi Bằng, 2008, Sinh lí học thực vật, NXB Giáo Dục 11 Dương Công Kiên, 2002, Nuôi cấy mô thực vật, NXB Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh 12 Nguyễn Thị Lang, Phạm Thị Thu Hà, Nguyễn Hữu Hiền, Huỳnh Văn Nghiệp, Bùi Chí Bửu, 2010, Kết phân tích kiểu gen kiểu hình giống lúa kháng khô hạn đồng sông Cửu Long, NXB Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn, 3-9 13 Bùi Văn Lệ, Nguyễn Ngọc Hồng, 2006, Ảnh hưởng chất điều hòa tăng trưởng thực vật đường saccharose lên dịch nuôi cấy huyền phù tế bào dừa 74 cạn catharanthus roseus, Tạp chí phát triển KH&CN, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM, 59 14 Nguyễn Văn Luật, 2002, Cây lúa Việt Nam kỉ 20, NXB Nông Nghiệp 15 Nguyễn Văn Luật, 2009, Cây lúa Việt Nam T , T , NXB Nông Nghiệp 16 Nguyễn Đức Lượng, Lê Thị Thủy Tiên, 2006, Công nghệ tế bào, NXB ĐHQG TP Hồ Chí Minh 17 Lã Tuấn Nghĩa, 2011, Ứng dụng phương pháp thị phân tử chọn tạo giống lúa kháng đạo ôn, Tạp chí Nông nghiệp phát triển Nông thôn, 11-16 18 Nguyễn Văn Ngưu, 2007, Ngành sản xuất lúa Việt Nam nhìn qua lịch sử, văn hóa kỹ thuật, NXB Nông Nghiệp TP.HCM 19 Huỳnh Thị Diễm Phúc, Trịnh Cẩm Tú, Phan Ngô Hoang, 2011, Sự hoa in vitro dền xanh (Amaranthus viridis L.) điều kiện khô hạn PEG), Tạp chí phát triển khoa học công nghệ, ĐH Quốc Gia TP Hồ Chí Minh, Số 14: 38-45 20 Quách Diễm Phương, Bùi Văn Lệ, 2007, Nhân giống in vitro bắt ruồi drosera burmanni vahl để thu nhận hợp chất quinone có hoạt tính sinh học, Tạp chí phát triển KH&CN, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM, T10, 21 Mai Văn Quyền, 2009, Những điều cần biết trồng lúa xuất khẩu, NXB Nông Nghiệp 22 Nguyễn Du Sanh, 2011, Thực tập chuyên ngành Sinh lí thực vật, NXB ĐHQG TP.Hồ Chí Minh, Trường ĐH Khoc Học Tự Nhiên 23 Lê Sâm, Nguyễn Đình Vượng, 2009, Thủy nông vùng khô hạn, NXB Nông nghiệp TP.HCM 24 Nguyễn Đức Thành, 2000, Nuôi cấy mô tế bào thực vật – nghiên cứu ứng dụng, NXB Nông Nghiệp Hà Nội 25 Trần Thị Bích Trinh, Phan Ngô Hoang Bùi Trang Việt, 2000, Nuôi cấy tế bào lúa (Oryza sativa L.) dòng Bằng Ngọc, tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ Đại học Quốc gia TP.HCM, 92-97 75 26 Lê Thị Trung, 2003, Tìm hiểu áp dụng chất điều hòa tăng trưởng thực vật để kiểm soát tượng rụng trái non xoài (Mangisra Indica L.), Trường Đại học Khoa họcTự Nhiên TP Hồ Chí Minh 27 Bùi Trang Việt, 1992, Tìm hiểu hoạt động chất điều hòa tăng trưởng thực vật thiên nhiên tượng rụng “bông” “trái non” tiêu (Piper nigrum L.), Tập san Khoa học trường Đại học Tổng hợp TP HCM, phần B, khoa học tự nhiên, 155 – 165 28 Bùi Trang Việt, 2000, Sinh Lý Thực Vật Đại Cương, phần II, NXB ĐHQG TP Hồ Chí Minh 29 Bùi Trang Việt, 2002, Sinh Lý Thực Vật Đại Cương, phần I, NXB ĐHQG TP Hồ Chí Minh 30 Vũ Văn Vụ, Vũ Thanh Tâm, Hoàng Minh Tấn, 2000, Sinh lí học thực vật, NXB Giáo Dục 31 Võ Tòng Xuân, 1979, Cải tiến giống lúa, NXB trường Đại học Cần Thơ Tài liệu nước 32 Agric J & Environ, 2009, Effects of Drought Stress on Growth and Yield of Rice (Oryza sativa L.) Cultivars, Department of Biology, 264-272 33 Amelia H., Veeresh R G., Rolando O T., Kenneth L M., Rachid S., 2011, Variation in root system architecture and drought response in rice (Oryza sativa): phenotyping of the Oryza SNP panel in rainfed lowland fields, Field Crops Research, 205–214 34 Bahaji A., Mateu I., Sanz A., Cornejo M J., 2002, Common and distinctive responses of rice seedlings to saline- and osmotically-generated stress, Plant Growth Regulation, V38, 83 – 94 35 Balch E., Gidekel M., Nieto M., Estrella L H and Alejo N., 1996, Effects of water stress on plant graw and root proteins in three cultivars of rice (Oryza sativa) with different levels of drought tolerance, Physiologia Plantarum, V96, 284-290 76 36 Bewley J D., 1997, Seed germination and dormancy, The Plant Cell, V19, 1055-1066 37 Biswas A K., Choudhuri M A., 1984, Effect of water stress at different developmental stages of field-grown rice, Biologia Plantarum, V26, 263-266 38 Bogor, 2012, Expert Meeting on PGA Indicators set, UNDP 39 Chaum S., Yongwech S Y., Watana K S., 2010, Water deficit stress in the reproductive stage of four indica rice (Oryza sativa L.) genotypes, Pak J Bot, 3387-3398 40 Chang T T., 1976, The origin, evolution, cultivation, dissemination, and diversification of Asian and African rices, Biomedical and Life Sciences Euphytica, 425-441 41 Chaves M., Maroco P., Pereira S., 2003, Understanding plant responses to drought from the whole plant, Plant Biology, 239-264 42 Cho J and Oki T., 2012, Application of temperature, water stress, carbon dioxide in rice growth models Rice, 5, 1-8 43 Cooper M., Polich D W., and Fukai S., 1999, Combining information from multi-enviroment trials and molecular markers to select adaptive traits for yield improvement of rice in water-limited environments, IRRI, 13-35 44 De Vleesschauwer D., Yang Y., Cruz C.V.and Hofte M 2010, Abscisic acidInduced resistance against the brown spot pathogen Cochliobolus miyabeanus in rice involves MAP Kinase-Mediated Repression of Ethylene Signaling, Plant Physiology 152 (4): 2036-2052 45 Finch- savage W E, Bergervoet J H W, Bino R J, CLAY H A and Groot S P C, 2003, Nuclear Replication Activity During Seed Development, Dormancy Breakage and Germination in Three Tree Species: Norway Maple (Acer platanoidesL.), Sycamore (Acer pseudoplatanusL.) and Cherry (Prunus aviumL.), Life Sciences Annals of Botany V 81, I 4, 519-526 77 46 Gaspar T., Bisbis B., Kevers C., Jouve L., Hausman J F and Dommes J., 2002, Concepts in plant stress physiology, application to plant tissue cultures, Biomedical And Life Sciences Plant Growth Regulation, 263-285 47 Gauchan P D, 2012, Effect of different sugars on shoot regeneration of maize (zea mays L.), Kathmandu university journal of science, Engineering and Technology , V8, 119 – 124 48 Ghorbanli M., Gafaraabd M., Amirkian T and Allahverdi-Mamaghani B., 2013, Investigation of proline, total protein, chlorophyll, ascorbate and dehydro ascorbate changes under drought stress in Akria and Mobil tomato cultivars Iranian Journal of Plant Physiology (2), 651-658 49 Huang Y, Hu Y, Liu Y, 2010, Combined effects of chromium and arsenic on rice seedlings (Oryza sativa L.) growth in a solution culture supplied with or without P fertilizer, Science China Life Sciences, 1459-1466 50 Iwamoto K., Shiraiwa Y, 2005, Salt-regulated mannitol metabolism in an algae, Functional Biosciencesi, 305-8572 51 Jain K R., Sunita J., Wu R., 1996, Stimulatory effect of water stress on plant regeneration in aromatic Indica rice varieties, Plant Cell Reports, V15, 449 – 454 52 Jenik D P and Barton N K., 2005, Surge and destroy: The role of auxin in plant embryogenesis, Development, 132, 3577-3585 53 Kaufman M R and Eckard A N., 1971, Evaluation of Water Stress Control with Polyethylene Glycols by Analysis of Guttation, Plant Physiol; 47(4), 453 – 456 54 Khush G S, 1997, Origin, dispersal, cultivation and variation of rice, Biomedical And Life Sciences plant molecular biology, 25-34 55 Kim S.K, Son T.K, Park.S.Y, Lee I J, Lee B H, Kim H.Y and Lee S C, 2006, Influences of gibberellin and auxin on endogenous plant hormone and starch mobilization during rice seed germination under salt stress, Journal of Environmental Biology, 181-186 78 56 Kumar M.N., JaneW.-N., and Verslues P.E 2013 Role of the putative osmosensor Arabidopsis Histidine Kinase1 in dehydration avoidance and lowwater-potential response Plant Physiology, 161: 942–953 57 Loreti E, Yamaguchi J, Alpi A and Perata P., 2003, Gibberellins are not required for rice germination under anoxia, Plant and Soil, 137-143 58 Mostajeran A and Eichi R V., 2009, Effects of drought stress on growth and yield of rice (oryza sativa L.) cultivars and accumulati, on of proline and soluble sugars in sheath and blades of their different ages leaves, AmericanEurasian, Agric J & Environ, V5, 164-272 59 Neuman, 1993, Shoot responses to root stress-a resource gathering point of view, Journal of Arboriculture, V2, 118 -122 60 Paul A.K., Mukherji S., 1972, Change in respiration rate of rice seedlings as affected by storage and viability, and its possible relation with catalase and peroxidase activities during germination, Biologia Plantarum, 414-419 61 Pirzad A., Shakiba M S., Salmasi S Z., 2011, Effect of water stress on leaf relative water content, chlorophyll, proline and soluble carbohydrates in Matricaria chamomilla L., Journal of Medicinal Plants Research, 2483-2488 62 Perretti M & Flower RJ, 2003, Is FPR mediating the protective action of annexin in experimental cardiovascular pathologies, British Heart Foundation 368- 382 63 Sharma R., De Vleesschauwer D., Sharma M.K., and P.C 2013 Recent advances in dissecting stress-regulatory crosstalk in rice Molecular Plant (2), 250–260 64 Taiz And Zeiger E., 2010, Plant Physiology 5thed, Sinaue Associates 65 Tenuifolius and Dianthus, 2009, The effect of mannitol on antioxidative enzymes in vitro long term cultures of dianthus, Plant Biol, V54,25-33 66 USDA, 2011, forecasts global rice production, Department of Agriculture, 29 33 79 67 Van Houtte H., Vandesteene L., López-Galvis L., Lemmens L., Kissel E., Carpentier S., Feil R., Avonce N., Beeckman T., Lunn J.E., and Van Dijck P., 2013, Overexpression of the trehalase gene AtTRE1 leads to increased drought stress tolerance in Arabidopsis and is involved in abscisic acid-induced stomatal closure Plant Physiology, 161, 1158–1171 68 Wang H., Zhang H and Li Z., 2007, Analysis of Gene Expression Profile Induced by Water Stress in Upland Rice (Oryza sativa L var IRAT109) Seedlings using Subtractive Expressed Sequence Tags Library, Journal of Integrative Plant Biology, 1455-1463 69 Xiong L., Wang R G., Mao G., Koczan M., 2006, Identification of drought tolerance determinants by genetic analysis of root response to drought stress and abscisic acid, Plant Physiol, V3, 1065–1074 70 Yordanov I., Velikova V., Tsonev T., 2003, Plant responses to drought and stress tolerance, Plant Physiol, 187-206 71 Zhang W., 2012, Salt & Water Stress in Plants, The Chinese University of Hong Kong, China, 24-29 72 Zhang W., Li C., Qian C & Cao L., 2009, Studies on the responses of root, shoot and drought resistance in the seedlings of forage triticale to water stress, Journal of Agricultuval Science, V1, 50 – 57 80 PHỤ LỤC Bảng: Thành phần nuôi cấy MS (Murashige Skoog, 1962) Khoáng đa lượng Nồng độ (mg/l) NH NO 1650 KNO 1900 CaCl 2H O 440 MgSO 7H O 370 KH PO 170 Khoáng vi lượng Nồng độ (mg/l) H BO 6,2 MnSO 2H O 22,3 ZnSO 4H O 8,6 KI 0,83 Na MoO 2H O 0,25 CuSO 5H O 0,025 CoCl 6H O 0,025 Dung dịch Fe-EDTA Nồng độ (mg/l) FeSO 7H O 27,8 Na EDTA 37,3 Vitamin MS Glycine Nồng độ (mg/l) Acid nicotinic 0,5 Pyrydoxin HCl 0,5 Thiamin HCl Đường 30 Agar pH 5,7 ± 0,1 81  Dung dịch cố định mẫu FAA  lần thể tích cồn 700 : 40 ml  lần thể tích formaldehid : 37%  lần thể tích acid acetic : ml Dung dịch giữ mẫu lâu 100C [...]... nảy mầm có sự biến đổi tỷ l giữa acid abscisic và gibberellin ở trong các cơ quan (Jain et al, 1996) • Ethylene và một số chất l m chậm sinh trưởng Ethylene kích thích sự kéo dài thân cây mầm, ngược với hiệu ứng cản thông thường Khi cây mầm l a bị ngập nước, sự tăng trưởng l ng gia tăng đột ngột Điều này l do khi bị ngập nước cây l a bị thiếu oxygen, sự tổng hợp ethylene giảm, nhưng cây l a chìm trong. .. sinh trưởng của cây l a (Nguyễn Ngọc Đệ, 2009) Để phát triển, cây l a cần nhiều loại dưỡng chất Ba loại dưỡng chất chính cây l a cần dùng nhiều l đạm, l n, kali Đạm l chất tạo hình cây l a, l thành phần chủ yếu của protein và chất diệp l c l m cho l xanh tốt, gia tăng chiều cao cây, số chồi và kích thước l Ở giai đoạn sinh trưởng ban đầu, đạm được tích luỹ chủ yếu trong thân l L n l chất sinh... Quốc tế về vấn đề “Salt & Water Stress in Plants” diễn ra vào tháng 6/2012 tại Trung Quốc Với suy nghĩ trên, chúng tôi đã chọn đề tài "Sự tăng trưởng in vitro của cây mầm l a Oryza sativa L trong điều kiện stress nước" nhằm tìm hiểu sự thay đổi tăng trưởng của cây mầm l a khi bị stress nước, từ đó, mong muốn tìm ra biện pháp giúp cây l a có khả năng thích nghi tốt hơn trong điều kiện khô hạn 3 Chương... thì có khoảng 19% giống l a muộn, 73% l a l , 6% l a mùa sớm, nhóm l a nổi khoảng gần 3% ( Nguyễn Văn Hoan, 2009) 1.1.4 Đặc điểm sinh l cây l a Cây l a phát triển mạnh trong khoảng nhiệt độ từ 20 – 300C Nhiệt độ trên 400C hoặc dưới 170C, cây l a tăng trưởng chậm l i Dưới 130C cây l a ngừng sinh trưởng, nếu kéo dài 1 tuần cây l a có thể chết (Nguyễn Ngọc Đệ, 2009) 6 L a l cây có hình thức quang hợp... nghỉ của hạt, củ, căn hành kể cả trạng thái nghỉ sâu (Vũ Văn Vụ et al, 2000) Trong điều kiện hiếu khí gibberellin có vai trò quan trọng trong sự nảy mầm của hạt l a Dưới điều kiện hiếu khí -amylase sản xuất được tăng cường để đáp ứng gibberellin sản xuất phôi Nhưng trong điều kiện kị khí thì gibberellin không cần thiết cho nảy mầm của hạt l a mà việc sản xuất -amylase trong quá trình nảy mầm của hạt... bằng sự tăng trưởng l , vì quang hợp ít nhạy với sức tăng trưởng so với sự tăng trưởng l , Stress nước l m l p cutin trên bề mặt l dày l n, góp phần l m giảm sự thoát hơi nước qua l p biểu bì Tuy nhiên sự giảm này không quan trọng vì sự thoát hơi nước qua cutin chỉ khoảng 5-10% sự thoát hơi nước tổng cộng của l (Bùi Trang Việt, 2002) Thâm hụt nước trong cây giống nhạy cảm với áp l c về nước sẽ l m... chỉnh trong nuôi cấy in vitro Sự ngủ và nảy mầm được điều chỉnh bằng tỉ l giữa AAB/GA Tỉ l này nghiêng về AAB thì hạt ở trạng thái ngủ và ngược l i thì sự nảy mầm xảy ra (Vũ Văn Vụ et al, 2000) 1.2.6 Vai trò của saccharose và mannitol trong nuôi cấy in vitro cây mầm l a Trong nuôi cấy in vitro, sự sinh trưởng của cây chủ yếu được xác định bởi các thành phần của môi trường dinh dưỡng Đường trong môi... đoạn đầu cây l a ra l nhanh, trung bình 3 - 4 ngày một l Từ l c nảy mầm đến khi mạ được 3 - 4 l , cây mạ chỉ sử dụng chất dinh dưỡng dự trữ trong hạt (Nguyễn Văn Hoan, 2009) 1.2.3 Ảnh hưởng của stress nước tới sự tăng trưởng in vitro của cây mầm l a Stress (sự căng thẳng) được dùng để chỉ các yếu tố ngoại sinh gây ảnh hưởng bất l i cho thực vật Stress cũng được dùng để chỉ toàn bộ các phản ứng của thực... hòa nước của hạt l a 34 Bảng 3.2 Sự tăng trưởng chiều dài rễ của cây mầm l a theo thời gian trên các môi trường MS khác nhau 39 Bảng 3.3 Sự tăng trưởng chiều dài chồi của cây mầm l a theo thời gian trên các môi trường MS khác nhau 39 Bảng 3.4 Chiều dài rễ của cây mầm l a trên môi trường MS1/2 có nồng độ saccharose thay đổi 43 Bảng 3.5 Chiều dài chồi của cây mầm l a trên... (Nguyễn Đức L ợng và L Thị Thủy Tiên, 2006) • Gibberellin Gibberellin kích thích sự nảy mầm, nảy chồi của các mầm ngủ, của hạt và củ, do đó nó có tác dụng trong việc phá bỏ trạng thái ngủ nghỉ Hàm l ợng gibberellin thường tăng l n l c chồi cây, củ, căn hành hết thời kỳ nghỉ, l c hạt nảy mầm (Vũ Văn Vụ et al, 2000) GA nội sinh kích thích hạt nảy mầm kể cả sự phá ngủ của chồi, động viên chất dự trữ của nội