Chương 1 TONG QUAN TAI LIEU 1. Tổng quan về cây bí xanh Bí xanh có tên khoa học là Benincasa hispida, thuộc họ bầu bí (Cucurbitaceae) có nguồn gốc Đông Nam Á, được trồng pho biến ở các nước thuộc khu vực cận nhiệt đới. Bí xanh là loại cây thân thảo, thuộc họ thập tự, thân lá phát triển mạnh, nhiều nhánh, có khả năng leo rất tốt, lá mọc cách, có màu xanh thẫm, dày phủ lông cứng, lá giáp, lá to có phiến lá xẻ thùy 5 cạnh. Hoa màu vàng, hợp bởi 5 cánh, hoa đơn tính cùng sốc, hoa cái hoa đực mọc riêng biệt ở nách lá, thụ phấn nhờ các loài côn trùng.
Khi còn non quả bí có màu xanh nhạt, phủ một lớp lông trang cứng. Khi quả gia chuyên sang màu xanh đậm hơn lớp lông cứng được thay bằng lớp phan trắng (Hình Lip. Quả bí xanh có rất nhiều hạt, từ 400 đến 700 hạt, nhưng khả năng nảy mầm của hạt trong điều kiện tự nhiên rất khác nhau, thất thường và rất thấp. Tỷ lệ nảy mầm của hạt bí xanh càng rat thấp nếu hạt được tách lấy từ qua ngay khi vừa mới thu hoạch và hạt bí xanh có tính miên trạng là một trong những lý do dẫn đến tỷ lệ nảy mầm thấp đã được công bố trước đây (Nerson, 2007; Doody và Conor, 2011; Bian và cs.
Tình trạng miên trạng ngăn cản hạt nảy mầm trong vài tháng hoặc thậm chí nhiều năm sau khi thu hoạch (Ganar, 2003). Sự phá vỡ trạng thái miên trạng trong tự nhiên là một quá trình dan dần và có thể kéo dai trong khoảng thời gian từ 5 đến 6 tháng. Các nghiên cứu bảo quản quả cho thấy thời gian miên trạng của các loại bí xanh kéo đài tới 6 đến 11 tháng sau khi thu hoạch và hiện điện phổ biến trong các hạt được sản xuất ở tất cả các vụ mùa (Rahman và cs. Sự nảy mầm của hạt giống 1.
Cường lực của hạt Cường lực của hạt hay còn gọi là sức sống của hạt là một đặc tính được xác định bởi khả năng nảy mầm nhanh chóng, đồng loạt và sự phát triển bình thường của cây mầm trong các điều kiện môi trường. Cường lực là tông tính chất xác định hoạt động và hoàn thành của lô hạt có tỉ lệ nảy mầm chấp nhận được trong các điều kiện ngoại cảnh khác nhau. Các yêu tố ảnh hưởng đến cường lực bao gồm đặc tính di truyền của giống, điều kiện môi trường nảy mầm và điều kiện tồn trữ hạt (Lê Quang Hưng, 2007). Hạt lão hóa thể hiện với sự giảm cường lực, nảy mam chậm, cây con không bình thường hay biến dạng.
Hạt có cường lực tốt có thé nay mam trong điều kiện bat lợi như nhiệt độ cao hay thấp ngoài khoảng nhiệt độ thích hợp, trong khi hạt kém cường lực nảy mầm chỉ trong nhiệt độ giới hạn (Lê Quang Hưng, 2007). Sự nảy mầm của hạt Sự nảy mam của một hat là quá trình mọc mam và phát triển thành cây con đến giai đoạn đạt hình thái cấu trúc cần thiết, đủ sức phát triển mạnh hơn thành cây hoàn chỉnh trong điều kiện đất đai thích hợp (Lê Quang Hưng, 2007). Hạt phơi khô có âm độ thấp hơn 14% thì chúng luôn ở trạng thái ngủ nghỉ, không nay mam. Trạng thái ngủ nghỉ này có thé kéo dài đến khi nào độ âm hạt vẫn duy trì ở mức an toàn.
Tuy nhiên khi tiếp xúc với nước, chúng sẽ hút nước và trương lên, bắt đầu phát động sinh trưởng và hiện tượng nảy mam sẽ diễn ra. Việc hút nước là giai đoạn đầu tiên chuẩn bị cho quá trình nảy mầm của hạt. Trong điều kiện cung cấp đầy đủ oxy và nhiệt độ tối ưu, yếu tố quan trọng nhất trong quá trình nảy mầm của hạt là trạng thái nước. Hạt giống tồn tại có khả năng phá vỡ trạng thái ngủ và bắt đầu nảy mầm sau khi hấp thụ đủ nước (Saberali và Moradi, 2017).
Sự nảy mầm của hạt khi biến đổi từ trạng thái ngủ nghỉ là một quá trình biến đôi nhanh chóng về mặt hóa sinh và sinh lí xảy ra trong hạt, đánh dau sự mở dau của một sự song mới. Đặc trưng nhất của các biến đổi hóa sinh trong khi hạt nảy là sự tăng lên đột ngột hoạt động thủy phân diễn ra bên trong hạt. Các hợp chất dưới dang polymer như tinh bột, protein, lipit bị phân giải thành các monomer như các đường đơn, axít béo đê phục vụ cho quá trình nảy mâm. Biến đôi hô hap là sự biến đổi sinh lý đặc trưng nhất của hạt trong quá trình nay mầm.
Cường độ hô hap tăng lên ngay sau khi hat hút nước đồng thời hoạt tính của enzym hô hấp tăng lên mạnh. Biến đổi cân bằng hocmon sinh trưởng xảy ra, khi hạt nảy mam sự cân bằng của hocmonở trạng thái ngủ nghỉ và nảy mam bị thay đồi, đó là sự cân bằng giữa gibberellic acid (GA3) va abscisic acid (ABA). Khi hat dang ngủ thì hàm lượng ABA rat cao va GA không đáng ké. Thế nhưng khi hạt được ngâm trong nước, phôi phat động sinh trưởng thì phôi tăng cường tổng hợp GAs, ngược lại ABA sẽ giảm dan.
Trong quá trình nay mầm, GAs giúp sự tong hợp các enzym thủy phân, chang hạn như amylase và protease. Các enzym này làm suy giảm lượng carbonhydrate được tích lũy trong nội nhũ hoặc phôi khi hạt trưởng thành. Sự phân hủy carbohydrate và protein dự trữ này cung cấp dinh dưỡng va năng lượng dé hỗ trợ sự nảy mam và phát triển của cây con. GAs kích hoạt sự phát triển sinh dưỡng của phôi, làm suy yếu lớp nội nhũ liên quan đên phôi và hạn chê sự phát triên của nó, và huy động năng lượng dự trữ từ nội nhũ của ngũ cốc (Taiz và Zeiger, 2006).
Sự nảy mam của hạt được cai thiện khi xử lý GA3 có thé thông qua việc tăng tong hợp các enzym thủy phân, các enzym này được vận chuyên tiếp đến nội nhũ. Các enzym phân hủy thức ăn dự trữ để cung cấp năng lượng cần thiết cho quá trình nay mam (Chen va cs. GA3 có thê thúc day hoạt động của cytokinin và làm giảm hàm lượng abscisic acid, chất ức chế nảy mầm, cuối cùng dẫn đến kích thích các quá trình sinh hóa của sự nảy mam của hat (Chen và cs., 2008; Cetinbas va Koyuncu, 2006; Tuan va cs. Cac yếu tố ảnh hưởng đến sự nay mầm và sức sống của hạt Sự nảy mầm hạt giống phụ thuộc vào cả yếu tố bên trong của hạt cũng như điều kiện bên ngoài.
Hạt ở một số cây chịu ảnh hưởng của gene làm chậm nảy mầm như gene DOGI trên cây Arabidopsis (Bentsink và cs. Một số cây hạt bị ức chế do hàm lượng cao của ABA gây chậm nảy mam, một số hạt khác bi ức chế do màng hạt bao và vỏ quả (Lê Quang Hưng, 2007). Ngoài ra, những yếu tố môi trường quan trọng có tác động lớn đến sự nảy mầm của hạt bao gồm nhiệt độ, nước, oxy, và đôi khi là ánh sáng hay bóng tối. Những loại cây, loại hạt khác nhau yêu cầu những điều kiện môi trường khác nhau cho sự nảy mầm.
Nhiệt độ Nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ chuyên hóa và phát triển tế bào. Hạt giống của các chủng loài khác nhau và kể cả từ cùng một cây có thé nảy mầmở nhiều nhiệt độ khác nhau. Hạt giống thường có một ngưỡng nhiệt độ mà chúng nảy mam tốt, và sẽ không nảy mầm nếu chúng nằm ở trên hay dưới ngưỡng đó. Nhiều hạt giống nảy mamở nhiệt độ cao hơn 30 — 35°C, trong khi những hạt khác nảy mầmở nhiệt độ chỉ trên nhiệt độ đóng băng, và một số hạt chỉ nảy mam khi phản ứng có sự chuyền đôi trong nhiệt độ, giữa ấm và lạnh.
Nhiệt độ tối ưu cho sự nảy mam của đa số thực vật là khoảng 25 — 28°C. Với các cây nhiệt đới, nhiệt độ tối ưu vào khoảng 30 — 35°C. Nhiệt độ tối cao cho sự nay mam của hạt đối với cây ôn đới là 35 — 37°C và cây nhiệt đới là 37 — 40°C. Một số hạt giống nảy mam khi nhiệt độ đất lạnh (2 — 4°C), và một số nảy mầm khi dat 4m (24 — 32°C).
Một số hạt thì cần tiếp xúc với nhiệt độ thấp dé phá vỡ trạng thái tiềm sinh. Một số hạt giống khi ở trong trạng thái miên trạng sẽ không nảy mầm kể cả khi các điều kiện đều thuận lợi. Hạt giống mà phụ thuộc vào nhiệt độ đề kết thúc sự miên trạng thường là dạng tiềm sinh sinh lý. Một số hạt giống chỉ nảy mầm sau khi trải qua nhiệt độ cao trong suốt một trận cháy rừng mà sẽ làm nứt lớp áo hat của chúng, dang này là tiềm sinh vật lý.
Hầu hết hạt các loại rau quả hàng năm thường gặp đều có nhiệt độ nảy mầm tối ưu giữa 24 — 32°C, dù nhiều loài như cải củ hay rau chân vịt có thé nảy mầm ở nhiệt độ thấp hơn đáng kẻ, ở 4°C, do đó cho phép chúng phát triển từ hạt ở những vùng khí hậu lạnh. Nhiệt độ thấp hơn mức tối ưu dẫn đến tỉ lệ này mầm thấp hơn và khoảng thời gian nảy mầm dài hơn. Nhiệt độ ảnh hưởng tới tốc độ các phản ứng hoá sinh diễn ra trong qua trình nảy mầm và hô hấp của hạt. Với đa số thực vật hạt nảy mầmở nhiệt độ thấp là điều kiện tốt cho cây trải qua giai đoạn xuân hóa, tác động tốt đến sự sinh trưởng và phát triển của giai đoạn sau.
Nước Nước là điều kiện quan trọng và không thể thiếu cho sự nảy mam của hạt. Hạt khô có độ âm từ 11 - 14% thường ở trạng thái ngủ nghỉ, khi hạt hút hàm lượng nước từ 50 — 70% thì hat bắt đầu phát động sinh trưởng và nay mam. Những hạt giống đang bao quản thường có âm độ rất thấp và cần phải hấp thu một lượng nước đáng kẻ, tương đương với trọng lượng khô của hạt, trước khi sự chuyên hóa và phát triển tế bào có thể được phục hồi. Sự hấp thu nước của hạt giống được gọi là sự hút hơi ầm, sẽ làm cho lớp vỏ hạt nở ra và vỡ đi.
Khi hạt giống được hình thành và phát triển, hầu hết hạt các cây đều tích luỹ một lượng dinh dưỡng dự trữ trong hạt như tinh bột, protein hay hàm lượng dầu. Nguồn dự trữ này cung cấp đủ dưỡng chat dé phôi phát triển khi hạt nay mầm phát triển thành cây con. Nước là dung môi cho các phan ứng hóa học, khi hạt giống được hút nước, các enzyme thủy phân được kích hoạt và sẽ chuyên nguồn dự trữ này thành các chất hữu ích. Sau khi rễ mầm xuất hiện ra khỏi lớp vỏ hạt và bắt đầu phát triển.