|
 Đang trực tuyến :
32 |
|
 Số lượt truy cập :
33458292 |
|
|
|
|
|
Khả năng thích ứng bất thuận của ngô nhiệt đới trong điều kiện đất thừa ẩm
Thứ năm, 26-12-2013 | 08:06:24
|
|
P.H. Zaidi1,*, P. Maniselvan1, P. Yadav1, A.K. Singh1, R. Sultana1, P. Dureja2, R.P. Singh1, G. Srinivasan3 1 Ban giám đốc Chương trình nghiên cứu ngô toàn Ấn Độ, Pusa Campus, New Delhi-110012, India 2 Bộ môn Hóa Nông nghiệp, Viện Nghiên cứu Nông nghiệp Ấn Độ, New Delhi-12, India 3 Chương trình Thâm canh hệ Sinh thái Nông nghiệp (IAP), Trung tâm Nghiên cứu Ngô và Lúa mì Quốc tế (CIMMYT), Apartado Postal 6-641, 06600 Mexico D.F., Mexico
Đối với các loài cây trồng cạn, bao gồm ngô, để kháng lại điều kiện thiếu ôxy ở vùng rễ, gây ra bởi thừa ẩm trong đất hoặc bất kỳ bất thuận nào khác, đều dẫn đến thiệt hại năng suất. Ở vùng nhiệt đới, thiệt hại do đất thừa ẩm trở nên nghiêm trọng do ngập úng bất ngờ, do mưa triền miên cùng với đất thoát nước kém hoặc mực nước ngầm dâng cao. Trong số các loại bất thuận phi sinh vật, đất thừa ẩm do ngập úng là một trong những trở ngại chính đối với sản xuất ngô vùng châu Á và nhiều vùng khác trên thế giới. Ở Nam và Đông Nam Á, > 15% diện tích ngô thường bị ảnh hưởng bởi ngập úng (Rathore và CS, 1997). Ở Ấn Độ, trong số 6,6 triệu ha ngô, có tới 2,5 triệu ha dễ bị ngập úng, thừa ẩm trong đất, làm thiệt hại tới 25-30 % sản lượng ngô toàn quốc hàng năm (Ban giám đốc nghiên cứu ngô toàn Ấn Độ, 2001).
Thừa ẩm hay ngập úng đều dẫn đến giảm sự trao đổi khí giữa mô cây và khí quyển, vì sự khuếch tán khí (đặc biệt ôxy) ở trong nước giảm đi 10.000 lần so với ở không khí (Amstrong, 1979). Không có hệ thống thông khí nào ở cây ngô để trao đổi khí giữa các bộ phận trên mặt đất với vùng rễ bị ngập úng. Vì thế bộ rễ ngô phải chịu đựng với sự suy giảm ôxy liên tục, từ hàm lượng ôxy thấp đến không có ôxy trong mô, nếu cây ngô gặp tình trạng đất úng ngập > 3 ngày (Zaidi và Singh, 2002). Mức độ thiệt hại do đất thừa ẩm tùy theo giai đoạn phát triển. Các nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng cây ngô trước trỗ cờ thường mẫn cảm với bất thuận thừa ẩm hơn giai đoạn sau (Palvadi và Lai, 1976; Mukhtar và CS, 1990; Evans và CS, 1990; Rathore và CS, 1998; Zaidi và CS, 2003). Ở các giai đoạn sau trỗ, các genotypes tự sinh ra được rễ chân kiềng và biến đổi hình thái như tăng sự hình thành mô khí ở vỏ thì chống chịu tốt hơn với điều kiện thừa ẩm vùng rễ ngô (Drew và CS, 1979; Rathore và CS, 1996; Zaidi và CS, 2003). Tuy nhiên có sự biến động di truyền về khả năng chống chịu đất thừa ẩm (TORBERT và CS., 1993; RATHORE và CS., 1996, 1998; ZAIDI và SINGH, 2001; ZAIDI và CS., 2002, 2004). Về mặt sinh lý thực vật cây ngô, thiếu ôxy ở mô cây ngô ảnh hưởng bất lợi đến sự cân bằng hocmon thực vật, ảnh hưởng đến giải phẫu và hình thái thực vật học cây ngô, dẫn đến cây lùn, giảm đáng kể sự hình thành chất khô, giảm diện tích lá, giảm hô hấp, kéo dài chênh lệch thời gian tung phấn – phun râu, cuối cùng dẫn đến giảm năng suất hạt (RATHORE và CS., 1997; ZAIDI và CS., 2002, 2003).
Phản ứng của cây trồng đối với đất úng nước (EM) đã được nghiên cứu sâu rộng. Tuy nhiên chưa có thông tin đầy đủ về tính thích ứng với bất thuận và phân loại genotype đối với khả năng chống chịu đất úng nước. Vấn đề chủ yếu là xác định được tính trạng nào liên quan đến khả năng thích ứng trong số nhiều tính trạng phản ứng khác nhau. Một số tính trạng đã được đề xuất như các tính trạng gián tiếp, có thể chọn bằng mắt thường để cải thiện khả năng chống chịu đất thừa ẩm, chủ yếu dựa trên tương quan kiểu hình giữa các tính trạng với năng suất hạt (LIU và CS., 1991; RATHORE và CS., 1996; ZAIDI và CS., 2003). Nhiều kết quả nghiên cứu ủng hộ nhận định lợi ích của bộ rễ chân kiềng để tăng khả năng thích ứng là sự hình thành bộ rễ chân kiềng, tăng lỗ khí trong mô, tăng lớp bần ở rễ, sự lên men ethanol, dự trữ carbohydrate, khả năng chịu đựng shock sau ngập úng và cơ chế phục hồi (Setter và Water, 2003). Tuy nhiên không phải tất cả đều thống nhất nhận định như nhau về khả năng chống chịu, đôi khi trái chiều nhau vì giống thí nghiệm và điều kiện thí nghiệm khác nhau.
Nghiên cứu này cố gắng đánh giá tính thích ứng về mặt sinh lý với bất thuận trong điều kiện bất thuận thiếu ôxy trong mô cây do đất úng gây ra và hiểu được cơ chế chống chịu với đất thừa ẩm ở ngô nhiệt đới. Toàn đoàn dòng ngô nhiệt đới/cận nhiệt đới ưu tú, biết rõ khả năng chống chịu bất thuận đất thừa ẩm được dùng trong nghiên cứu này. Bộ dòng được đưa vào môi trường gây úng nhân tạo vào giai đoạn ngô cao đến đầu gối (7-8 lá) bằng cách gây ngập 7 ngày liên tục trong chậu . Khả năng thích ứng được biểu hiện ở rễ gần mặt đất và nhiều rễ chân kiềng; Tuy nhiên, sự xuất hiện bộ rễ chân kiềng được kết luận là tính trạng thích ứng tốt, làm chỉ tiêu chọn lọc về khả năng chống chịu. Nghiên cứu giải phẫu bộ rễ cho thấy thay đổi cực mạnh, tạo nhiều khoảng mô khí ở vùng vỏ của mô rễ của genotype chống chịu. Về mặt điều chỉnh trao đổi chất gây ra bởi điều kiện bất thuận, hoạt tính của NAD+ - alcohol dehydrogenase (ADH) tăng ở tất cả các genotypes trong điều kiện đất úng nước. Mặc dầu hoạt tính của enzyme ở các nguồn chống chịu nhẹ hơn, nhưng không đủ lớn để điều chỉnh độ biến động di truyền. Tuy nhiên, sản phẩm của sự hoạt hóa của ADH, tức ethanol, tương đối cao ở mô rễ và lá ở các dạng mẫn cảm. Phân tích nông độ ethanol ở thân, rễ và ở nước ngập cho thấy hàm lượng enthanol tương đối cao ở nước ngập vùng rễ của các genotypes chống chịu. Kết luận này gợi ý rằng ở các genotypes chống chịu đất ngập úng, có khả năng thải ra ngoài mức độ độc của ethanol từ mô rễ ra xung quanh bộ rễ. Kết quả này gợi ý rằng cơ chế chống chịu đất ngập úng ở ngô bao gồm sự thích ứng về hình thái và giải phẫu của bộ rễ chân kiềng và sự hình thành mô khí và điều chỉnh trao đổi chất thông qua cảm ứng điều chỉnh men alcohol dehydrogenase (ADH), rồi thải ethanol ra ngoài của mô rễ.
Biên dịch: TS. Lê Quý Kha |
Trở lại
In
Số lần xem: 1204
|
|
[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
|
