MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Đậu xanh [Vigna radiata (L.) Wilczek] là cây trồng có giá trị dinh dưỡng và giá trị kinh tế cao. Đậu xanh có thời gian sinh trưởng ngắn so với nhiều loại cây ăn hạt khác, chế độ chăm sóc đơn giản. Đậu xanh còn được xem như là một thứ dược liệu quí có tác dụng giải độc, thanh nhiệt, bớt sưng phù, điều hoà ngũ tạng, chữa bệnh cho con người.
Hạt đậu xanh còn là một mặt hàng nông sản xuất khẩu có giá trị. Ngoài ra, sản phẩm phụ của cây đậu xanh được dùng làm thức ăn cho gia súc. Trồng đậu xanh còn có tác dụng chống xói mòn, cải tạo đất. Hệ rễ của cây đậu xanh có nốt sần chứa vi khuẩn cố định đạm.
Trồng đậu xanh không những mang hiệu quả về mặt kinh tế và dinh dưỡng mà còn có tác dụng cải tạo đất. Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới, đặc điểm khí hậu thường nóng ẩm, đây là điều kiện tốt để phát triển sản xuất nông nghiệp. Tuy nhiên, cũng là yếu tố thuận lợi cho sâu hại phát sinh phát triển gây tổn thất nghiêm trọng tới năng suất và phẩm chất của nông sản. Đối với nhóm nông sản là hạt, một trong những nguyên nhân chính gây tổn thất đến số lượng và chất lượng hạt là côn trùng, chủ yếu là Bộ cánh cứng (thường gọi là mọt).
Mọt có thể gây thành dịch từ một số lượng nhỏ cá thể, do khả năng sinh sản lớn và thời gian phát triển cá thể ngắn. Sự tổn hại do mọt gây ra là rất lớn, do đó công t c phòng trừ mọt đậu nói chung và mọt đậu xanh nói riêng đang là một vấn đề cần được quan tâm nghiên cứu. Vì vậy, trong công tác chọn tạo giống thì bên cạnh yếu tố năng suất cao và chất lượng tốt thì khả năng chống chịu với điều kiện ngoại cảnh trong đó có khả năng kh ng mọt ở hạt là vấn đề cần thiết trong lĩnh vực chọn giống đậu đỗ nói chung và chọn giống đậu xanh nói riêng. Hiện nay, đã có c c công trình nghiên cứu về cây đậu xanh trên phương diện hình thái, năng suất, đ nh gi sự đa dạng về kiểu gen, kiểu hình và đa hình protein… của các giống đậu xanh địa phương.
Một số nghiên cứu bước đầu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN1 http://www.vn đ nh gi về khả năng kh ng côn trùng, kh ng nấm, kh ng virus … trên một số loại cây trồng trong đó có cây đậu xanh. Tuy nhiên, ở Việt Nam, những nghiên cứu trên cây đậu xanh mới tập trung đ nh gi về mức độ thiệt hại mà còn ít nghiên cứu x c định về cơ chế phân tử của tính chống chịu sinh vật hại nói chung và tính kháng mọt nói riêng. Theo các nghiên cứu đã công bố, đặc tính kháng mọt hại hạt của cây trồng rất phức tạp và có liên quan đến gen defensin1. Defensin1 thực vật hoạt động mạnh sẽ tổng hợp protein ức chế, ảnh hưởng đến chức năng kênh ion, t c động đến hoạt động của α-amylase côn trùng… Cơ chế gây độc của defensin đối với mọt ở hạt đậu xanh là khi mọt phá huỷ những hạt đậu xanh thì defensin1 đã ngăn chặn sự tiêu hoá tinh bột của mọt và ức chế sự sinh trưởng phát triển của chúng.
Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Phân lập gen defensin liên quan đến khả năng kháng mọt ở cây đậu xanh” nhằm x c định khả năng kh ng mọt của các giống đậu xanh góp phần tuyển giống đậu xanh kháng mọt tốt và nghiên cứu đặc điểm của gen defensin1 qua đó bước đầu tìm hiểu cơ sở phân tử của tính kháng mọt ở đậu xanh. Mục tiêu nghiên cứu Đ nh gi đặc điểm hạt và khả năng kh ng mọt của một số giống đậu xanh nghiên cứu, đồng thời phân lập và nghiên cứu đặc điểm của gen defensin1 liên quan đến tính kháng mọt của cây đậu xanh. Nội dung nghiên cứu 3. Nghiên cứu đặc điểm hạt của các giống đậu xanh nghiên cứu bao gồm: màu sắc hạt, hình thái hạt, khối lượng 1000 hạt.
Đánh giá khả năng kh ng mọt của các giống đậu xanh nghiên cứu. Phân lập, giải trình tự và so sánh gen defensin1 từ hệ gen của các giống đậu xanh nghiên cứu. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN2 http://www.vn Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Đặc điểm chung của cây đậu xanh 1.
Nguồn gốc và phân loại cây đậu xanh Cây đậu xanh [Vigna radiata (L.) Wilczek], có bộ NST 2n = 22, là loại cây trồng cạn thu quả và hạt. Theo Vavilov, đậu xanh có nguồn gốc từ Ấn Độ, được phân bố rộng rãi ở c c nước Đông và Nam Á, khu vực Đông Dương. Dạng dại của V. radiata cũng được tìm thấy ở Madagasca, bên bờ Ấn độ Dương, đông Phi [10].
Đậu xanh phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới và á nhiệt đới, là cây trồng khá quen thuộc và phổ biến ở nước ta. Phân loại khoa học của đậu xanh: Giới (regnum): Plantae Ngành (division): Magnolyophita Lớp (class): Magnolyopsida Bộ (order): Fabales Họ (Familia): Fabaceae Chi (genus): Vigna Loài (species): V.radiata Chi Vigna là một trong những chi lớn trong họ Đậu, bao gồm 7 chi phụ Vigna, Haydonia, Plactropic, Macrhincha, Cerachotopic, Lasiospron, Sigmaidotrotopis [2], [10]. Đặc điểm nông sinh và vai trò của cây đậu xanh Cây đậu xanh thuộc loại cây thân thảo, bao gồm các bộ phận rễ, thân, lá, hoa, quả và hạt. Rễ đậu xanh thuộc loại rễ cọc bao gồm rễ chính và các rễ phụ.
Rễ chính thường ăn sâu khoảng 20 - 30 cm, trong điều kiện thuận lợi có thể ăn sâu 70 - 100 cm, rễ phụ thường từ 30 - 40 cái, dài khoảng 20 - 25 cm [10]. Trên rễ phụ có nhiều lông hút do lớp tế bào biểu bì rễ biến đổi thành, có vai trò giúp cây hút Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN3 http://www.vn nước và các chất dinh dưỡng cần thiết đi nuôi cơ thể. Trên rễ các cây họ đậu có nhiều nốt sần chứa vi khuẩn cố định đạm Zhirubium. Nốt sần xuất hiện rất sớm (sau gieo 10 - 15 ngày).
Trên mỗi cây có khoảng 10 đến 20 nốt sần, kích thước nốt sần không giống nhau tập trung chủ yếu ở phần cổ rễ. Trung bình mỗi vụ, 1 ha đậu xanh có thể bù lại cho đất tương ứng 85 - 108 kg nitơ làm cho đất tơi xốp hơn [7], [8]. Thân cây đậu xanh thuộc loại thân thảo, có màu xanh hoặc tím. Thân có 3 dạng: thân đứng, thân nghiêng và thân bò lan trên mặt đất.
Dạng bò lan thường gặp ở vùng đồi núi của Ấn Độ và Mianma. Đường kính thân trung bình 5 - 8 mm. Chiều cao cây có nhiều biến động tùy thuộc vào giống, mùa vụ và khả năng thâm canh. Chiều cao cây có thể thay đổi từ 25 - 125 cm.
Toàn bộ chiều dài thân được chia thành 7 - 12 đốt. Ở các đốt gần mặt đất thường hình thành cành cấp 1. C c đốt phía trên là vị trí để hình thành chùm hoa, quả. Số cành trên thân thường 2 - 3 cành nhưng cũng có một số trường hợp cây có đến 9 - 10 cành [10].
Lá mầm xuất hiện khi hạt đậu hút đủ nước sau đó được tồn tại và phát triển cho đến khi toàn bộ chất dinh dưỡng trong l được huy động để cung cấp cho sự phát triển của cây con ở thời kì đầu. Thời kì này thường kéo dài 15 - 20 ngày sau khi hạt nảy mầm. Sau khi lá mầm xuất hiện từ 3 - 5 ngày thì 2 l đơn bắt đầu hình thành và mọc đối diện nhau trên mặt đất. Sau khi l đơn xuất hiện khoảng một tuần bắt đầu hình thành lá kép.
Tốc độ hình thành lá kép phụ thuộc vào thời vụ, giống và kỹ thuật chăm sóc cho cây. Trung bình 6 - 8 ngày thì hình thành một lá kép. Vị trí của lá kép trên thân hoặc cành thường mọc sole tại các phần giữa của c c đốt thân và cành. Kích thước của phiến l và độ dài của cuống l thay đổi tùy thuộc vào vị trí của tầng l.
Thông thường c c kích thước này thường tăng dần từ tầng l dưới lên tầng lá giữa và sau đó lại giảm dần ở các tầng l phía trên. Điều này biểu hiện sự sinh trưởng và phát triển bình Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN4 http://www.vn thường của cây đậu xanh. Khi gặp điều kiện thuận lợi và cây đậu xanh sinh trưởng, phát triển tốt thì lá chét giữa của l kép thường lớn hơn 2 l chét ở 2 bên. Vì vậy, căn cứ vào độ lớn của phiến lá có thể đ nh gi được tình hình sinh trưởng và phát triển của cây đậu xanh.
Lá chét giữa của cây đậu xanh có nhiều hình dạng kh c nhau thường có 1 số hình dạng phổ biến như: hình ovan, hình tim, hình l chẻ thùy, hình nhọn, hình lưỡi dao, hình b n ovan… L kép của cây đậu xanh phần mọc trên thân, thường có 7 - 8 lá. Ngoài ra lá còn mọc nhiều trên các cành cấp 1 [2], [10]. Lá non và ngọn của cây đậu xanh có thể được dùng để làm rau, muối dưa. Thân, l xanh có thể dùng làm thức ăn cho vật nuôi [1], [2].
Hoa đậu xanh được hình thành trên các trục hoa. Mỗi trục hoa có thể phát triển thành một hàng hoa mọc đối nhau. Các hoa trên cùng một hàng xếp liên tục và đối nhau. Trung bình mỗi hoa có từ 3 - 20 hoa, do đó mỗi trục hoa có thể có từ 6 - 40 hoa.
Vị trí bắt đầu của mỗi trục hoa phía dưới thường nằm giữa thân, giữa cành hoặc ở nách lá. Những trục hoa phía trên mọc sole từ các đốt thân. Ở phía trên của thân cây độ dài của lóng ngắn lại cho nên số lượng trục hoa nhiều hơn. Số lượng trục hoa trên mỗi cây thường biến động lớn.
Số lượng này thay đổi tùy thuộc vào giống và điều kiện trồng trọt. Thông thường trên mỗi cây trung bình có từ 5 - 7 trục hoa, tương ứng với 30 - 280 hoa mỗi cây. Hoa đậu xanh có màu vàng, cuống hoa kém phát triển. Hoa gồm 5 bộ phận: lá bắc, đài hoa, tràng hoa, nhị đực, nhị cái.
Lá bắc có màu xanh nhưng không phát triển mà thường tiêu biến rất sớm. Đài hoa chia thành 5 l đài trong đó có 2 l ngắn dính nhau tạo thành môi trên ôm lấy phía sau cánh cờ, 3 lá còn lại có dạng hình dài bằng nhau bọc xung quanh 2 cánh bên và cánh thìa. Phía dưới đài hoa c c l đan kết thành hình phễu tiếp xúc với trục hoa.