MỞ ĐẦU Đồng bằng sông Cửu Long là nơi sản xuất lúa chính của Việt Nam. Trong những năm gần đây, tình hình biến đổi khí hậu ngày càng nghiêm trọng dẫn đến sự nhiễm mặn hàng năm ở vùng hạ lưu sông Mekong [1]. Sự gia tăng lượng muối trong đất hạn chế hoạt động trao đổi chất của rễ, từ đó làm giảm năng suất cây trồng. Lúa là loại cây mẫn cảm với mặn, chỉ có thể tồn tại trong điều kiện mặn thấp.
Khi độ muối trong đất tăng, sự sinh trưởng và và phát triển của lúa bị ức chế dẫn đến sự giảm mạnh năng suất [2]. Chitosan - một loại polymer sinh học, là mạch dài không phân nhánh hình thành từ hai tiểu đơn vị D-glucosamine và N-acetyl-D-glucosamine liên kết với nhau bằng cầu nối glycoside, có nguồn gốc từ vỏ tôm, cua, mai mực, một số loại nấm … Những ứng dụng của chitosan trong nông nghiệp được nghiên cứu từ năm 1979 và được chứng minh là yếu tố giúp thực vật chống stress sinh học như bệnh do vi khuẩn, nấm hay virus cũng như stress phi sinh học như mặn, hạn hán, kim loại nặng … [3]. Chitosan giúp tăng cường phản ứng sinh lý và làm giảm tác động bất lợi của stress phi sinh học thông qua các con đường truyền tín hiệu thứ cấp. Gần đây, oligochitosan được quan tâm nghiên cứu do có khả năng hòa tan trong nước cùng với các hoạt tính sinh học vượt trội so với chitosan [4].
Nhằm tiếp tục các nghiên cứu về tác động hỗ trợ của oligochitosan với stress mặn của lúa, đề tài này thực hiện trên cây lúa IR64 14 ngày tuổi trong vườn ươm với phân đoạn oligochitosan 5.994 Da, nồng độ 75 ppm. Mục tiêu đề tài: 1. Khảo sát ảnh hưởng của muối lên sự sinh trưởng cây lúa 2. Vai trò của oligochitosan lên sự sinh tổng hợp các chất điều hoà thẩm thấu của cây mạ lúa trong điều kiện mặn 3.
Ảnh hưởng của stress mặn lên bề mặt lá ở cây mạ lúa 4. Ảnh hưởng của stress mặn lên hoạt động của khí khẩu ở cây mạ lúa Nhằm giải thích cơ chế thích nghi giúp cây mạ lúa ngoài vườn ươm chống chịu với stress mặn với sự hỗ trợ của oligochitosan. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Nguồn gốc phân bố Lúa trồng (Oryza sativa L.) là cây trồng có từ lâu đời và gắn liền với quá trình phát triển của xã hội loài người, nhất là vùng châu Á.
Lúa trồng hiện nay có nguồn gốc từ lúa dại (Oryza fatua, Oryza offcinalis, Oryza minuta) do quá trình chọn lọc tự nhiên và chọn lọc nhân tạo lâu dài tạo nên [5]. Lúa thuộc ngành thực vật có hoa (Angiospermes), lớp một lá mầm (Monocotyledones), bộ hoà thảo có hoa (Poales), họ hoà thảo (Proaceae). Lúa trồng thuộc chi Oryza, chi Oryza có 23 loài phân bố rộng khắp thế giới. Loài Oryza sativa L.
được trồng phổ biến ở khắp các nước trên thế giới và phần lớn tập trung ở châu Á. Loài Oryza gluberrima S. được trồng một diện tích nhỏ ở một số nước thuộc châu Phi [5]. Loài Oryza sativa L.
được chia làm ba loài phụ: japonica, indica, javanica. Loài phụ japonica phân bố ở những nơi có vĩ độ cao (bắc Trung Quốc, Nhật Bản, Triều Tiên), có những đặc điểm như chịu rét cao, nhưng ít chịu sâu bệnh. Loài phụ indica được trồng ở các nước nhiệt đới và cận nhiệt đới (Việt Nam, Ấn Độ, Mianma, Philippines). Loài phụ indica có đặc điểm: hạt dài, thân cao, mềm, dễ đổ, chịu sâu bệnh khá, năng suất thấp, mẫn cảm với chu kỳ ánh sáng.
Loài phụ javanica có hình thái trung gian. Hạt dài nhưng dày và rộng hơn hạt của Indica, chỉ được trồng ở một vài nơi thuộc Indonesia [5]. Ở Việt Nam, các kết quả khảo sát nguồn gen cây lúa trong những năm gần đây ghi nhận được các loài là các loài O. Với điều kiện khí hậu nhiệt đới, Việt Nam cũng có thể là cái nôi hình thành cây lúa nước.
Từ lâu, cây lúa đã trở thành cây lương thực chủ yếu có ý nghĩa quan trọng trong nền kinh tế và xã hội của nước ta. Đặc điểm sinh học cây lúa Mục này được trích từ Giáo trình sinh lý thực vật [6]. Rễ lúa Cây lúa có 2 loại rễ: rễ mầm và rễ phụ. Rễ mầm là rễ mọc ra đầu tiên khi hạt lúa nảy mầm.
Thường mỗi hạt lúa chỉ có một rễ mầm. Rễ mầm không ăn sâu, ít phân nhánh, chỉ có lông ngắn, thường dài khoảng 10 - 15 cm. Rễ mầm giữ nhiệm vụ chủ yếu là hút nước cung cấp cho phôi phát triển và sẽ chết sau 10 - 15 ngày, lúc cây mạ được 3 - 4 lá. Rễ phụ (còn gọi là rễ bất định) mọc ra từ các mắt (đốt) trên thân lúa.
Mỗi mắt có từ 5 - 25 rễ phụ, rễ phụ mọc dài, có nhiều nhánh và lông hút. Tại mỗi mắt có 2 vòng rễ: vòng rễ trên to và khỏe, vòng rễ dưới nhỏ và kém quan trọng hơn. Trong giai đoạn tăng trưởng, các mắt này thường rất khít nhau và nằm ở dưới mặt đất, nên rễ lúa tạo thành một chùm, do đó, rễ lúa còn gọi là rễ chùm. Tầng rễ phụ đầu tiên mọc ra ở mắt đầu tiên ngay trên trục trung diệp.
Thân lúa Thân lúa gồm những mắt và lóng nối tiếp nhau, lóng là phần thân rỗng ở giữa 2 mắt và thường được bẹ lá ôm chặt. Thông thường các lóng bên dưới ít phát 4 triển nên các mắt rất khít nhau, chỉ có khoảng 3 - 8 lóng trên cùng bắt đầu vươn dài khi lúa trổ đòng (2 - 35 cm). Thiết diện của lóng có hình tròn hay bầu dục với thành lóng dày hay mỏng và lóng dài hay ngắn tùy từng loại giống và điều kiện môi trường, đặc biệt là nước. Lá lúa Lúa là cây đơn tử diệp.
Lá lúa mọc đối ở 2 bên thân lúa, lá ra sau nằm về phía đối diện với lá trước đó. Lá trên cùng (lá cuối cùng trước khi trổ bông) gọi là lá cờ hay lá đòng. Lá lúa gồm phiến lá, cổ lá và bẹ lá (hình 1. Phiến lá là phần lá phơi ra ngoài ánh sáng, bộ phận quang hợp chủ yếu của cây lúa nhờ vào các tế bào nhu mô có chứa nhiều hạt diệp lạp.
Bẹ lá là phần ôm lấy thân lúa. Bẹ lá có nhiều khoảng trống nối liền các khí khẩu ở phiến lá thông với thân và rễ, dẫn khí từ trên lá xuống rễ giúp rễ có thể hô hấp được trong điều kiện ngập nước. Cổ lá là phần nối tiếp giữa phiến lá và bẹ lá. Cổ lá to hay nhỏ ảnh hưởng tới góc độ của phiến lá.
Cổ lá càng nhỏ, góc lá càng hẹp, lá lúa càng thẳng đứng và càng thuận lợi cho việc sử dụng ánh sáng mặt trời để quang hợp. Bông lúa Bông lúa là loại phát hoa chùm gồm một trục chính mang nhiều nhánh gié bậc nhất, bậc hai và đôi khi có nhánh gié bậc ba. Hoa lúa được mang bởi một cuống hoa ngắn mọc ra từng nhánh gié này. Hạt lúa (trái lúa) gồm có: phần vỏ lúa và hạt gạo.
Vỏ lúa gồm 2 vỏ trấu ghép lại (trấu lớn và trấu nhỏ). Ở gốc 2 vỏ trấu chỗ gắn vào đế hoa có mang hai tiểu dĩnh. Phần vỏ chiếm khoảng 20 % trọng lượng hạt lúa. Hạt gạo ở bên trong vỏ lúa.
Hạt gạo gồm 2 phần: phần phôi hay mầm (embryo) và phôi nhũ. Phôi nằm ở góc dưới hạt gạo, chỗ đính vào đế hoa, ở về phía trấu lớn. Phôi nhũ chiếm phần lớn hạt gạo chứa chất dự trữ, chủ yếu là tinh bột. Bên ngoài hạt gạo được bao bọc bởi một lớp vỏ lụa mỏng chứa nhiều vitamin, nhất là vitamin nhóm B.
Các giai đoạn sinh trưởng cây lúa Thời gian sinh trưởng cây lúa được tính từ lúc nảy mầm cho đến khi chín có thời gian từ 80 ngày đến 180 ngày, tùy theo giống và điều kiện ngoại cảnh. 5 Đời sống cây lúa bắt đầu từ lúc hạt nẩy mầm cho đến khi lúa chín. Có thể chia làm 3 giai đoạn chính: giai đoạn tăng trưởng (sinh trưởng dinh dưỡng), giai đoạn sinh sản (sinh dục) và giai đoạn chín. Giai đoạn tăng trưởng bắt đầu từ khi hạt nảy mầm đến khi cây lúa bắt đầu phân hóa đòng.
Giai đoạn này, cây phát triển về thân lá, chiều cao tăng dần và ra nhiều chồi mới (nở bụi). Cây ra lá ngày càng nhiều và kích thước lá ngày càng lớn giúp cây lúa nhận nhiều ánh sáng mặt trời để quang hợp, hấp thụ dinh dưỡng, gia tăng chiều cao, nở bụi và chuẩn bị cho các giai đoạn sau. Giai đoạn sinh sản bắt đầu từ lúc phân hóa đòng đến khi lúa trổ bông. Giai đoạn này kéo dài khoảng 27 – 35 ngày, trung bình 30 ngày và giống lúa dài ngày hay ngắn ngày thường không khác nhau nhiều.
Giai đoạn chín bắt đầu từ lúc trổ bông đến lúc thu hoạch. Giai đoạn này trung bình khoảng 30 ngày đối với hầu hết các giống lúa ở vùng nhiệt đới. Tuy nhiên, nếu đất ruộng có nhiều nước, thiếu lân, thừa đạm, trời mưa ẩm, ít nắng trong thời gian nầy thì giai đoạn chín sẽ kéo dài hơn và ngược lại. Giống lúa IR64 Thời gian sinh trưởng 105 - 115 ngày.
Chiều cao cây trung bình 95 - 105 cm. Dạng hạt dài (7,5 mm), khối lượng 1000 hạt trong khoảng 26 – 27 g. Tỷ lệ gạo trên 70%, không bạc bụng, gạo trắng, cơm dẻo, ngon, đạt tiêu chuẩn xuất khẩu, được nhiều nước ưa chuộng. Năng suất trung bình: vụ Hè thu 40 - 50 tạ/ha, vụ Đông xuân 60 – 65 tạ/ha, nếu thâm canh tốt có thể đạt 70 - 80 tạ/ha.
Kháng rầy nâu (cấp 3 - 5), rất kháng đạo ôn (cấp 1), hơi kháng bạc lá (cấp 3 - 5), nhiễm khô vằn (cấp 5 - 7), chịu phèn nhẹ. Tình hình nhiễm mặn ở đồng bằng sông Cửu Long Quy luật khí hậu nhiệt đới gió mùa xứ sở châu Á đã ấn định quy luật mùa khô - kiệt trùng mùa gió Đông Bắc (tháng 12 - tháng 4 năm sau), mùa mưa lũ trùng mùa gió Tây Nam (tháng 5 đến tháng 11) diễn ra trên ĐBSCL hàng năm. Trong mùa khô - kiệt, thường tổ hợp hạn, kiệt, mặn tác động mạnh nhất đến sản xuất và đời sống vào khoảng thời gian từ 15/2 đến cuối 15/4 (tùy từng năm). 6 Mùa mưa năm 2019 trên lưu vực sông MeKong xuất hiện muộn, thời gian mùa mưa ngắn, tổng lượng dòng chảy năm chỉ ở mức trung bình - thấp.
Dòng chảy về đồng bằng từ đầu mùa khô đến nay giảm nhanh, đang xuống ở mức rất thấp so với tài liệu trung bình nhiều năm từ 1980 đến nay.