CHƯƠNG 7 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ VAI TRÒ CHẤT KHOÁNG ĐỐI VỚI THỰC VẬT 7. Nguyên tắc chung Chất khoáng tham gia vào các cấu tạo cơ thể thực vật và điều tiết hoạt động trao đổi chất của chúng. Có thể nghiên cứu vai trò của chất khoáng ở dạng riêng rẽ hay phối hợp (kể cả dạng phân bón đã chế biến sẵn). Để đạt được mức độ chính xác người ta thường nghiên cứu trong điều kiện từng cây ở giá thể sạch (hạt polietylen, nước cất hay dung dịch dinh dưỡng định trước).
Cũng có thể nghiên cứu trên nền cát, sỏi hay đất trồng sau khi đã sơ bộ xác định thành phần dinh dưỡng khoáng của chúng. Nghiên cứu vai trò của nguyên tố vi lượng trong kỹ thuật thủy canh và giá thể sạch * Thiết bị và vật liệu: hóa chất để pha dung dịch dinh dưỡng (xem phần 4.2 Chương 4), chậu thủy tinh hoặc nhựa, hạt polyetylen. pH‐meter, ống thổi khí. Hạt giống ủ mầm dài 2 ‐ 3 cm * Cách tiến hành: ‐ Chuẩn bị chậu trồng cây.
Trồng cây trong dung dịch chọn bình thủy tinh Φ = 20 - 30cm , cao 20 ‐ 40cm, có nắp tiêu chuẩn (như đã giới thiệu ở phần trước đây). Trồng cây trong giá thể hạt 127 nhựa cần chậu nhựa hay thủy tinh Φ = 40 ‐ 50cm, cao 20cm để có thể trồng được nhiều cây hơn. ‐ Pha dung dịch dinh dưỡng theo phương pháp đã giới thiệu trước đây. Các dung dịch trồng cây (dung dịch dinh dưỡng đầy đủ đa lượng và vi lượng, dung dịch đủ đa lượng nhưng thiếu nguyên tố vi lượng cần nghiên cứu, dung dịch dinh dưỡng đã có một số nguyên tố vi lượng cần nghiên cứu), tùy loại cây mà pha dung dịch dinh dưỡng thích hợp.
Kiểm tra pH của dung dịch cho phù hợp với loại cây. Thường sử dụng nồng độ vi lượng từ 0,01% ‐ 0,04% để nghiên cứu. ‐ Chọn hạt giống tốt, ủ mầm 2 ‐ 3 cm rồi đem trồng trong bình có dung dịch dinh dưỡng hay chậu có hạt nhựa có chứa dung dịch dinh dưỡng, cần thiết có thể có que nhựa hoặc giàn nhựa làm giá đỡ cho cây. ‐ Hàng ngày chăm sóc cây: để cây ở điều kiện buồng trồng cây Microclima hay buồng trồng cây trong điều kiện phòng thí nghiệm hoặc trong nhà lưới có đủ ánh sáng, thoáng khí, dùng bơm khí sục cho dung dịch.
‐ Đo các chỉ tiêu: sinh trưởng về chiều cao, diện tích lá, tốc độ ra lá, cường độ quang hợp, hàm lượng sắc tố, huỳnh quang diệp lục, năng suất quả hạt và chất lượng sản phẩm (tùy loại cây và theo các phương pháp đã nêu ở các phần khác). Trên cơ sở đó so sánh giữa các mẫu thí nghiệm để làm rõ vai trò của nguyên tố vi lượng khi tác động riêng rẽ và phối hợp tới cây trồng nói chung hay tới từng quá trình sinh lý, sinh hóa nói riêng. Các nguyên tố vi lượng thường có tác động rõ rệt tới quá trình quang hợp, hô hấp, tới hoạt động của hệ enzym, tới khả năng chống chịu điều kiện môi trường bất lợi, tới hiệu quả sinh trưởng và phát triển của cây Chú ý: Các phương pháp này đòi hỏi phải giữ sạch dụng cụ, vật liệu, tránh nhiễm bẩn hóa chất hay chất dinh dưỡng khác. Nghiên cứu vai trò của nguyên tố vi lượng, đa lượng đối với cây trồng trên đồng ruộng * Thiết bị và vật liệu: dụng cụ trồng cây, nguyên tố vi lượng, đa lượng, phân bón, giống cây trồng.
* Cách tiến hành: ‐ Sơ bộ phân tích thành phần dinh dưỡng đất trồng (đa lượng, vi lượng, độ pH. ‐ Làm đất tơi xốp, bố trí ô thí nghiệm (theo quy định). ‐ Chọn nguyên tố khoáng hay loại phân bón cần nghiên cứu trên cơ sở phân tích đất trồng. Chỉ nghiên cứu vai trò của những nguyên tố khoáng khi hàm lượng của chúng còn thiếu trong đất.
‐ Xác định cách bón: bón vào đất hay phun qua lá. ‐ Xác định hàm lượng chất khoáng cần thiết để trộn vào đất bón lót trước hay bón thúc và chọn nồng độ cần thiết để phun qua lá sau này. ‐ Phân bón cần nghiên cứu có thể dùng bón lót hay bón thúc tùy loại phân, với liều lượng chỉ dẫn (phân vi lượng nên bón qua lá với nồng độ từ 0,01% đến 0,04%). ‐ Trồng cây: gieo hạt trên các ô thí nghiệm theo phương pháp trồng cây trên đồng ruộng (có thể ngâm ủ mầm khi nảy mầm ngắn dưới 1cm đem trồng).
Đảm bảo chế độ tưới nước để đất có độ ẩm 60 ‐ 80%. ‐ Chăm sóc theo kỹ thuật gieo trồng. ‐ Theo dõi các chỉ tiêu: + Thời gian nảy mầm đồng ruộng (từ lúc gieo hạt đến khi cây lên khỏi mặt đất). + Thời gian xuất hiện lá thật đầu tiên.
+ Chiều cao cây, diện tích lá. 129 + Trao đổi nước của lá (sự thoát hơi nước, khả năng giữ nước, khả năng hút nước. + Cường độ quang hợp. + Huỳnh quang và hàm lượng diệp lục.
+ Sự ra hoa tạo quả. + Năng suất quả, hạt, lá. + Phẩm chất sản phẩm. So sánh giữa các lô thí nghiệm và đối chứng (không bón phân khoáng) để thấy ảnh hưởng của chất khoáng và phân bón tới cây trồng, đồng thời xác định nồng độ/hàm lượng chất khoáng/phân bón tối ưu cho một loại cây trên nền đất cụ thể.
130 CHƯƠNG 8 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ VAI TRÒ PHYTOHORMON 8. Nguyên tắc chung Phytohormon được sinh ra trong phần non của cây với hàm lượng rất nhỏ nhưng có vai trò rất quan trọng trong việc điều khiển các quá trình sinh lý trong cây. Thường thì phytohormon kích thích sinh trưởng khi ở nồng độ rất thấp, còn khi nồng độ cao chúng thường ức chế sinh trưởng. Mỗi nhóm chất phytohormon có tác động khác nhau tới các quá trình sinh lý và sinh trưởng.
Các bộ phận của cây chỉ chịu tác động khi chúng đang ở trạng thái sẵn sàng tiếp nhận phytohormon. Ngày nay người ta thường sử dụng phytohormon tổng hợp để nghiên cứu và ứng dụng vào trồng trọt trong việc kích thích ra rễ cành giâm, cành chiết, để phân hóa rễ và chồi trong nuôi cấy mô, để tăng chiều dài của cây, để phá ngủ nghỉ, để tạo dáng hợp lý cho cây cảnh. hoặc để ức chế sinh trưởng, diệt cỏ. Ảnh hưởng của auxin đến sự ra rễ của cành giâm * Thiết bị và vật liệu: Bình để ngâm cành giâm, ô cát ẩm để giâm cành, axit indolaxetic, axit naphtilaxetic, heteroauxin, cành giâm (cây ăn quả, cây lấy gỗ), cốc, ống đong, * Cách tiến hành: ‐ Pha dung dịch heteroauxin các nồng độ 10‐4, 10‐6, 10‐8, 10‐10 (M) hoặc 50, 70, 90, 110, 130, 150mg/100ml nước.
Nếu dùng naphtilaxetic 131 thì pha 5:1000. Trước tiên heteroauxin hòa tan trong cồn (10mg trong 0,5ml cồn), có thể thay cồn bằng nước sôi. Sau đó dùng nước đưa lên tới số lượng cần thiết. ‐ Đưa chồi vào ngâm trong dung dịch heteroauxin sao cho ngập 1/3 trong dung dịch, thời gian ngâm 24 – 28 giờ, không nên ngâm quá lâu vì có thể chúng bị độc.
Nhiệt độ xử lý ngâm tốt nhất khoảng 22 ‐ 230C. ‐ Sau đó lấy chồi ra, rửa bằng nước và đem giâm trong cát sạch (có trộn ít bùn thì tốt). Cát dùng để giâm cành nên đặt trong buồng trồng cây ở điều kiện phòng thí nghiệm, nhà lưới, chú ý giữ ẩm và mát. Tiến hành giâm cả cành đối chứng (không xử lý auxin).
‐ Theo dõi: sau một thời gian (tùy loại cây) theo dõi số lượng cành ra rễ, số lượng rễ/cành, chiều dài tổng số rễ hoặc chiều dài lớn nhất. So sánh với đối chứng để thấy ảnh hưởng của auxin tới khả năng ra rễ cành giâm và nồng độ xử lý thích hợp. Chú ý: có thể nhúng nhanh cành giâm vào dung dịch auxin với nồng độ cao gấp 100 lần. Ảnh hưởng của auxin tới sự sinh trưởng của rễ và thân mầm * Thiết bị và vật liệu: heteroauxin, đĩa petri, hạt (đậu, ngô, lúa.), thước đo, cân điện sartorius.
* Cách tiến hành: ‐ Chuẩn bị dung dịch heteroauxin với các nồng độ 0,01; 0,005; 0,001; 0,0005; 0,0001; 0,00005; 0,00001% hoặc nồng độ như ở thí nghiệm trước, cho dung dịch heteroauxin vào các đĩa petri tương ứng. ‐ Chọn hạt đều, cho vào ngăn trong đĩa petri, mỗi đĩa 20 hạt. Đậy nắp đĩa petri. Đặt đĩa vào nơi ẩm trong 5 ‐ 6 ngày.
132 ‐ Sau 2 ngày tiến hành theo dõi: tỷ lệ nảy mầm, chiều dài rễ, thân mầm, khối lượng tươi và khối lượng khô của mầm. So sánh kết quả với mầm đối chứng (đĩa petri cho nước cất và 20 hạt) để thấy vai trò của heteroauxin, đồng thời biết được nồng độ kích thích tốt nhất cho việc nảy mầm, sinh trưởng rễ và thâm mầm của loại cây nghiên cứu. Ảnh hưởng của giberelin tới sinh trưởng và phát triển của cây * Thiết bị và vật liệu: chậu trồng cây, phân bón NPK, giberelin, bình phun sương, cốc thủy tinh 100ml, hạt (đậu, ngô, cà chua. * Cách tiến hành: ‐ Chuẩn bị chậu trồng cây với giá thể là đất trộn phân bón hoặc giá thể khác phù hợp.
‐ Chuẩn bị dung dịch giberelin với các nồng độ 5. ‐ Cho hạt ngâm trong dung dịch giberelin nảy mầm (20 hạt cho vào cốc thủy tinh chứa 4ml dung dịch giberelin tương ứng có giấy thấm lót cốc và đậy trên hạt). Đưa cốc vào Microclima hay buồng sinh trưởng ở nhiệt độ 25 ‐ 300C để nảy mầm. ‐ Gieo hạt trong chậu với các công thức: 1) Đối chứng (không dùng giberelin) 2) Hạt của mẫu nảy mầm tốt nhất trong cốc thủy tinh 3) Mẫu phun giberelin 5.10‐4 4) Mẫu phun giberelin 5.10‐5 5)Mẫu phun giberelin 5.10‐6 6) Mẫu phun giberelin 5.10‐7 133 7) Mẫu phun giberelin 5.
Các công thức từ 3 đến 7 gieo hạt bình thường và chăm sóc cùng với các công thức khác. Việc phun giberelin cho các mẫu từ 3 đến 7 tiến hành vào thời kỳ 4 lá (phun đủ ướt lá dạng sương). ‐ Theo dõi kết quả: + Đối với hạt nảy mầm trong cốc thủy tinh: tỷ lệ nảy mầm, sinh trưởng của rễ, thân mầm, khối lượng tươi mầm, hoạt độ enzym phân giải chất dự trữ của lá mầm (protease, lipase, amylase. + Đối với cây trồng trong chậu: chiều cao cây, thời gian ra lá đầu tiên, diện tích lá, các chỉ số trao đổi nước, cường độ quang hợp, hàm lượng sắc tố, huỳnh quang diệp lục, khối lượng tươi, khô của cây, khả năng ra hoa, đậu quả, khối lượng quả.
Trên cơ sở kết quả thu được rút ra nhận xét về vai trò của giberelin trong việc kích thích nảy mầm, sinh trưởng mầm, sinh trưởng cây, cường độ các quá trình sinh lí, khả năng ra hoa tạo quả và sinh trưởng quả. So sánh việc phun và ngâm hạt bằng giberelin. Phát hiện nồng độ giberelin thích hợp để xử lý hạt và phun cho cây.