ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG
CỦA CÁC NỒNG ĐỘ
POLY GLUCOMIC ACID
(PGA) BROTH ĐẾN SINH
TRƯỞNG VÀ NĂNG
SUẤT CỦA DƯA CHUỘT
BAO TỬ TRỒNG TRÊN
GIÁ THỂ TRONG ĐIỀU
KIỆN NHÀ MÀNG

i


BẢNG KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
PGA:

Poly Glutamic Acid

Cs:

Các tác giả

BNN & PTNT:

Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn

NST:

Ngày sau trồng

USDA:

Bộ Nơng nghiệp Mỹ

N:

Nitơ

P:

Phospho

K:

Kali

g:

Gam

kg:

Kilogam

mg:

Miligam

l:

Lít


ml:

Mililit

FAO:

Tổ chức Lương thực và Nơng nghiệp Liên hợp quốc

Ha:

Hecta

NST:

Ngày sau trồng

ii


DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1: Thành phần dinh dưỡng trong dưa chuột bao tử trên 100g ...........................4
Bảng 2: Sản xuất dưa chuột của 5 nước có sản lượng lớn nhất thế giới (2009-2011) 9
Bảng 3: Tình hình thương mại dưa chuột trên thế giới .............................................10
Bảng 4: Sản xuất dưa chuột toàn thế giới (2001 – 2011)..........................................10
Bảng 5: Lượng phân bón gốc của dưa chuột bao tử trong 3 tháng trên 1 ha ............21
Bảng 6: Các nghiệm thức thí nghiệm ........................................................................22

Bảng 7: Sơ đồ bố trí nồng độ PGA trên dưa chuột baby Jerry .................................22
Bảng 8: Ảnh hưởng của các nồng độ PGA đến tăng trưởng chiều cao cây ..............26
Bảng 9: Ảnh hưởng của các nồng độ PGA đến số lá trên cây ..................................28
Bảng 10: Ảnh hưởng của các nồng độ PGA đến các yếu tố cấu thành năng suất ....29
Bảng 11: Ảnh hưởng của các nồng độ PGA đến năng suất lý thuyết của cây..........30
Bảng 11: Ảnh hưởng của các nồng độ PGA đến hàm lượng chất khô trong quả .....31
Bảng 12: Ảnh hưởng của các nồng độ PGA đến hàm lượng đường trong quả ........31

iii


DANH MỤC HÌNH ẢNH

Trang

Hình 1: Cấu trúc của axit poly-glutamic ...................................................................17
Hình 2: Quá trình sinh tổng hợp PGA ......................................................................18

iv


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................ Error! Bookmark not defined.
LỜI CẢM ƠN .............................................................. Error! Bookmark not defined.
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................................3
1.1. Tổng quan về cây dưa chuột .............................................................................3
1.1.1. Nguồn gốc và vị trí phân bố .......................................................................3
1.1.2. Giá trị dinh dưỡng và kinh tế của dưa chuột ..............................................3
1.1.3. Đặc điểm thực vật học của cây dưa chuột bao tử .......................................5

1.1.4. Yêu cầu ngoại cảnh khi trồng cây dưa chuột bao tử ..................................6
1.1.5. Dinh dưỡng khoáng trong cây ....................................................................7
1.2. Tình hình sản xuất và nghiên cứu dưa chuột bao tử trên thế giới ....................8
1.2.1. Tình hình sản xuất và thương mại dưa chuột bao tử trên thế giới .............8
1.2.2 Tình hình nghiên cứu giống, kỹ thuật canh tác dưa chuột bao tử trên thế
giới ......................................................................................................................11
1.3. Tình hình sản xuất và nghiên cứu dưa chuột bao tử ở Việt Nam ...................13
1.3.1. Tình hình sản xuất dưa chuột bao tử ở Việt Nam ....................................13
1.3.2. Tình hình nghiên cứu giống, kỹ thuật canh tác dưa chuột bao tử ở Việt
Nam ....................................................................................................................14
1.4. Khái quát về Poly Glutamic Acid ...................................................................15
1.4.1. Giới thiệu về PGA ....................................................................................15
1.4.2. Nguồn gốc PGA .......................................................................................16
1.4.3. Cấu trúc PGA ...........................................................................................16
1.4.4. Quá trình sinh tổng hợp PGA ...................................................................17
1.4.5. Ứng dụng của PGA trong các lĩnh vực ....................................................18
1.4.6. Ứng dụng của PGA trong sản xuất nông nghiệp......................................19
Chương 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...........................21
2.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ..................................................................21
2.2. Vật liệu nghiên cứu .........................................................................................21
2.2.1. Giống ........................................................................................................21
2.2.2. Phân bón gốc: tưới kèm nước bằng hệ thống nhỏ giọt (500l/tank) ..........21
2.2.3. Giá thể trồng cây ......................................................................................22
v


2.2.4. Phân bón sinh học.....................................................................................22
2.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................22
2.3.1. Bố trí thí nghiệm.......................................................................................22
2.3.2. Phương pháp tiến hành .............................................................................22

2.3.3. Kỹ thuật chăm sóc ....................................................................................23
2.4. Chỉ tiêu đánh giá và phương pháp theo dõi ....................................................24
2.4.1. Chỉ tiêu sinh trưởng ..................................................................................24
2.4.2. Chỉ tiêu năng suất .....................................................................................24
2.4.3. Chỉ tiêu chất lượng ...................................................................................25
2.5. Phương pháp xử lý số liệu ..............................................................................25
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................26
3.1. Ảnh hưởng của nồng độ PGA đến các chỉ tiêu về sinh trưởng của cây .........26
3.1.1. Ảnh hưởng của các nồng độ PGA đến chiều cao cây ..............................26
3.1.2. Ảnh hưởng của các nồng độ PGA đến số lá trên cây ...............................27
3.2. Ảnh hưởng của các nồng độ PGA đến các chỉ tiêu về năng suất của cây ......29
3.2.1. Ảnh hưởng của các nồng độ PGA đến các yếu tố cấu thành năng suất ...29
3.2.2. Ảnh hưởng của các nồng độ PGA đến năng suất của cây........................30
3.3. Ảnh hưởng của các nồng độ PGA đến các chỉ tiêu về chất lượng của quả ....30
3.3.3 Ảnh hưởng của các nồng độ PGA đến hàm lượng chất khô trong quả .....30
3.3.2. Ảnh hưởng của các nồng độ PGA đến hàm lượng đường trong quả .......31
3.4. Hiệu quả kinh tế (Tính cho 1000m2/ vụ) .......................................................32
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................33
KẾT LUẬN............................................................................................................33
KIẾN NGHỊ ...........................................................................................................33
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................34
PHỤ LỤC HÌNH ẢNH
PHỤ LỤC MSTATC

vi


MỞ ĐẦU
Lâm Đồng được biết đến là vùng chuyên canh rau, hoa ứng dụng công nghệ
cao lớn nhất cả nước với khí hậu ơn hịa, thiên nhiên ưu đãi có thể sản xuất rất nhiều

loại cây trồng. Trong đó, dưa chuột là một mặt hàng nông sản thế mạnh được ưa
chuộng trong thời gian gần đây có thể dùng để ăn tươi, muối chua, chế biến nước
giải khát, đóng góp vào các ngành công nghệ thực phẩm, mỹ phẩm, cùng với tiềm
năng xuất khẩu lớn. Đồng thời đây cũng là loại cây trồng quan trọng trong kế hoạch
chuyển dịch cơ cấu cây trồng của nhiều địa phương bởi kỹ thuật trồng dưa đơn giản,
cho năng suất cao, có thị trường tiêu thụ lớn và ổn định. Trong số các giống dưa
chuột hiện nay thì dưa chuột bao tử là giống dưa chuột được ưa chuộng vì thời gian
trồng ngắn, cho thu hoạch sớm, kéo dài, hiệu quả kinh tế cao và phù hợp với thị
hiếu người tiêu dùng. Điều đó cho thấy tầm quan trọng của cây dưa chuột trong cơ
cấu ngành nông nghiệp địa phương và khả năng nâng cao thu nhập cho người nông
dân.
Tuy nhiên, trong thực tiễn sản xuất đã phát sinh nhiều vấn đề làm giảm giá trị
và sức cạnh tranh của các mặt hàng nông sản. Một trong số đó phải kể đến việc sử
dụng thiếu hiệu quả và lạm dụng phân bón. Hằng năm cả nước sử dụng trên 10 triệu
tấn phân bón nhưng hiệu quả sử dụng chưa cao. Hiệu suất sử dụng phân bón chỉ đạt
40-45% đối với đạm, 25-30% đối với lân và 55-60% đối với kali (Nguyễn Văn Bộ,
2013). Điều này gây nên sự lãng phí trong sử dụng phân bón và khiến các loại cây
chưa phát huy hết tiềm năng vốn có. Vì thế, việc tìm và cải tiến công thức dinh
dưỡng bổ sung cho cây trồng để đạt hiệu quả tốt nhất đang được hầu hết mọi người
quan tâm. Hiện nay, trên thị trường đang rất phát triển các loại phân bón sinh học
hay chế phẩm sinh học giúp tăng cường sự hấp thụ phân bón, giữ độ ẩm cho đất và
điều hịa mơi trường pH thuận lợi để cây trồng sinh trưởng phát triển tốt hơn.
Với xu hướng phát triển nông nghiệp theo hướng bền vững, các loại polymer
tự nhiên được chú ý nhiều nhằm thay thế các sản phẩm hóa học với đặc tính phân
hủy sinh học, không gây miễn dịch, thân thiện với người sử dụng và môi trường.
Trong đó, Poly Glutamic Acid là Poly-γ-Glutamic Acid (PGA) là một polymer
anion có trong tự nhiên. Được chứng minh là có khả năng tăng cường sự hấp thụ
phân bón, giảm tác hại của việc tích tụ muối có hại, giữ độ ẩm cho đất và tạo mơi
trường pH thuận lợi cho cây trồng sinh trưởng phát triển. Tìm hiểu về PGA là một
1



hướng nghiên cứu mới hứa hẹn mang tới những ứng dụng hiệu quả trong nông
nghiệp. Mới đây, các nhà khoa học Trung Quốc đã đánh giá hiệu quả sử dụng PGA
trên đối tượng lúa mì (Z. Xu và cs, 2013) và trên đối tượng rau chân vịt (Lin Chen
và cs, 2018). Vì vậy, trong nghiên cứu này, tơi muốn tìm hiểu khả năng ứng dụng
của PGA nhằm nâng cao năng suất trên cây dưa chuột bao tử được trồng tại địa
phương.
Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn sản xuất và xu hướng nêu trên, cũng như mục
đích nâng cao năng suất, chất lượng thành phẩm, giảm thiểu lãng phí phân bón và
đáp ứng nhu cầu thị trường, tơi qút định tiến hành “Đánh giá ảnh hưởng của các
nồng độ poly glucomic acid (PGA) đến sinh trưởng và năng suất của dưa chuột
bao tử trồng trên giá thể trong điều kiện nhà màng tại Lâm Hà”

2


Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan về cây dưa chuột
Dưa chuột tên khoa học: Cucumis Sativus L. thuộc họ bầu bí: cucurbitaceae,
bộ: Cucurbitales, họ: Cucurbitaceae, chi: Cucumis, lồi: C. Sativus
Có rất nhiều tác giả đưa ra những cách phân loại dưa chuột khác nhau, trong
đó căn cứ vào hình dạng, kích cỡ của các chủng loại dưa chuột mà phân dưa chuột
thành 4 nhóm chính như sau: Dưa chuột sản xuất ngoài đồng ruộng với đặc điểm
nổi bật là gai trắng hoặc đen. Dưa chuột trồng trong nhà kính như giống dưa chuột
Anh. Giống Sik Kim nguồn gốc Ấn Độ, quả có màu hơi đỏ hoặc vàng da cam. Dưa
chuột quả nhỏ (dưa chuột bao tử) dùng để ngâm dấm, muối chua (Raymond A.T
Geoge, 1989).
1.1.1. Nguồn gốc và vị trí phân bố
Dưa chuột là một loại cây trồng phổ biến trong họ bầu bí,là một trong những

loại rau được thuần hóa sớm nhất khi nó xuất hiện ở Ấn Độ cổ đại. Kể từ thời điểm
hơn 4000 năm trước, dưa chuột đã được lan rộng ra ngoài biên giới Ấn Độ, di
chuyển qua Hy Lạp cổ đại, La Mã, châu Âu, Tân thế giới, Trung Quốc và cuối cùng
trở thành loại rau được trồng rộng rãi thứ tư trên thế giới.
1.1.2. Giá trị dinh dưỡng và kinh tế của dưa chuột
1.1.3.2. Giá trị kinh tế
Dưa chuột bao tử thường được dùng để muối chua, đóng chai, có hiệu quả
kinh tế cao và được sử dụng nhiều cho mục đích xuất khẩu. Trong vài năm trở lại
đây, nước ta ngày càng chú trọng đến sản xuất rau hoa quả phục vụ chế biến xuất
khẩu. Trong đó xây dựng các cơ chế, chính sách, đầu tư kinh phí từ trung ương đến
địa phương để hình thành nên các vùng nguyên liệu sản xuất rau chế biến tập trung,
với các cây rau có giá trị kinh tế cao phục vụ cho chế biến xuất khẩu.
Trước đây với việc cây dưa chuột được trồng chủ yếu với mục đích phục vụ
cho sinh hoạt trong bữa ăn hàng ngày của người dân. Nhưng khi nền kinh tế ngày
càng phát triển, Việt Nam hội nhập, mở cửa với nền kinh tế của thế giới, đặc biệt là
với việc tham gia làm thành viên của Tổ chức thương mại thế giới (WTO, 2006),
chúng ta đã ngày càng mở rộng hơn được thị trường đầu ra đối với sản phẩm nông
sản nói chung và cây dưa chuột nói riêng. Trong đó việc lai tạo ra được những
giống dưa chuột quả nhỏ phục vụ cho công nghiệp chế biến thực phẩm, đây là một
3


mặt hàng nông sản trong vài năm trở lại đây đã góp phần không nhỏ cho việc đem
về ngoại tệ qua việc xuất khẩu sang các thị trường nước ngoài. Từ đó cải thiện rõ rệt
vị thế của cây dưa chuột trong công thức luân canh của người dân và nâng cao giá
trí sản xuất trên một đơn vị đất canh tác, tạo thu nhập cao cho người dân, nâng cao
đời sống cho người dân nông thôn.
1.1.3.2 Giá trị dinh dưỡng
Dưa chuột bao tử có giá trị dinh dưỡng cao, thành phần dinh dưỡng trong dưa
chuột được liệt kê chi tiết như ở bảng 1.

Bảng 1: Thành phần dinh dưỡng trong dưa chuột bao tử trên 100g
Thành phần

Hàm
lượng

Năng lượng

15 kca

Nước

95.23 g

Đạm
Total lipid (fat)
Carbohydrates, by difference

Thành phần
Vitamins
Vitamin C, total ascorbic

Hàm
lượng

2.8 mg

0.65 g
0.11 g


acid
Thiamin
Riboflavin

0.027 mg
0.033 mg

Fiber, total dietary

3.63 g
0.5 g

Niacin
Vitamin B6

0.098 mg
0.040 mg

Sugars, total

1.67 g

Folate, DFE

7 µg

Vitamin B12

0.00 µg


Khống chất
Canxi

16 mg

Vitamin A, RAE

5 µg

Sắt
Magiê

0.28 mg
13 mg

Vitamin A, IU
Vitamin E (a-tocopherol)

105 IU
0.03 mg

Phospho

24 mg

Vitamin D (D2 + D3)

Kali

147 mg


Vitamin D

0.0 µg
0 IU

Natri

2 mg

Vitamin K

16.4 µg

Kẽm
Lipids

0.20 mg

Fatty acids, total saturated

0.037 g
0.005 g

Fatty acids, total
polyunsaturated
Cholesterol

0.032 g
0 mg


Nguồn: USAD, 2018
Ngồi ra, dưa chuột bao tử cịn có vai trị rất lớn trong việc cung cấp nước cho
cơ thể vì trong thành phần dưa chuột bao tử có chứa 95% nước, nên có khả năng
cung cấp nước và giải độc tố cho cơ thể. Dưa chuột bao tử còn ngăn phòng ngừa đột
4


quỵ và giảm các bệnh về tim mạch do chứa hàm lượng kali cao. Trong dưa có hàm
lượng cao lariciresinol, pinoresinol và secoisolariciresinol là 3 vi lượng được thẩm
định với khả năng ngăn ngừa ung thư. Bên cạnh đó vỏ dưa chuột có chứa chất
colocynthine và nguồn chất xơ tốt giúp giảm béo, giảm táo bón và có tác dụng bảo
vệ chống ung thư đại tràng.
1.1.3. Đặc điểm thực vật học của cây dưa chuột bao tử
Hệ rễ
Bộ rễ dưa chuột phát triển rất yếu, rễ chỉ phân bố ở tầng đất mặt 30-40 cm. Bộ
rễ chính tương đối phát triển, phân bố chủ yếu ở tầng canh tác ở độ sâu từ 0 đến 30
cm, rộng 50-60 cm. Nếu đất tơi xốp rễ chính có thể ăn sâu từ 60-100 cm, trong điều
kiện lý tưởng (đất có tầng canh tác dày, nhiều mùn, tơi xốp, thống khí) thì rễ có thể
ăn sâu hơn nữa (Tạ Thu Cúc và cs, 2000).
Thân cây
Cây dưa chuột bao tử là cây thân thảo, hằng niên, có thân dài, có nhiều tua
cuốn để bám khi bò hoặc leo. Chiều dài thân tùy điều kiện canh tác và giống, các
giống canh tác ngoài đồng thường chỉ dài từ 0,5-2,5 m. Thân trên lá mầm và lóng
thân trong điều kiện ẩm độ cao có thể thành lập nhiều rễ bất định. Thân trịn hay có
góc cạnh, có lơng ít nhiều tùy giống. Thân chính thường phân nhánh; cũng có nhiều
dạng dưa chuột hồn tồn khơng thành lập nhánh ngang. Sự phân nhánh của dưa
còn chịu ảnh hưởng của nhiệt độ ban đêm (Tạ Thu Cúc và cs, 2000).
Lá
Lá dưa chuột bao tử gồm có lá mầm và lá thật. Lá mầm là lá (nhú ra đầu tiên)

có hình trứng trịn dài làm nhiệm vụ quang hợp tạo vật chất nuôi cây và lá mới. Lá
thật là những lá đơn to mọc cách trên thân, màu xanh sáng hoặc xanh sẫm, dạng lá
hơi tam giác (hình chân vịt 5 cạnh) 2 mặt phiến lá đều có lơng, với cuống lá dài 515 cm, rìa nguyên hay có răng cưa. Lá trên cùng cây cũng có kích thước và hình
dáng thay đổi (Trần Thị Ba, 2013).
Hoa
Dưa chuột bao tử có hoa đơn tính đồng hay biệt chu. Hoa cái mọc ở nách lá
thành đôi hoặc riêng biệt, hoa đực mọc thành cụm từ 5-7 hoa, hoa có 4-5 đài, 4-5
cánh hợp có màu vàng. Dưa chuột bao tử cũng có hoa lưỡng tính; có giống trên cây
có cả 3 loại hoa và có giống chỉ có 1 loại hoa trên cây. Hoa thụ phấn nhờ côn trùng,
5


bầu noãn của hoa cái phát triển rất nhanh ngay trước khi hoa nở. Trong điều kiện
ngày dài, nhiệt độ cao và các điều kiện bất lợi khác làm cho cây cho nhiều hoa đực.
Ngoài ra, tỉa nhánh, sử dụng kích thích sinh trưởng và chế độ phân bón có thể
ảnh hưởng đến sự biến đổi giới tính của cây (Tạ Thu Cúc và cs, 2000).
Quả
Quả dưa chuột bao tử lúc cịn non có gai xù xì, khi quả lớn gai từ từ mất đi.
Quả từ khi hình thành đến khi thu hoạch có màu xanh đậm, xanh nhạt, có hay khơng
có hoa văn (sọc, vệt, chấm), khi chín quả chuyển sang màu vàng sậm, nâu hay trắng
xanh. Quả tăng trưởng rất nhanh tùy theo giống, có thể thu quả từ 5-7 ngày sau khi
hoa nở. Phẩm chất quả không chỉ tùy thuộc vào thành phần các chất dinh dưỡng
trong quả mà còn tùy thuộc vào độ chặt của thịt quả, độ lớn của ruột quả và hương
vị quả (Tạ Thu Cúc và cs, 2000).
Hạt
Quả chứa hạt màu trắng ngà, trung bình có từ 200-500 hạt/quả. Hạt có sức
sống cao, khỏe, có thể nảy mầm ở nhiệt độ thấp từ 12o C–13o C (Trần Thị Ba,
2013).
1.1.4. Yêu cầu ngoại cảnh khi trồng cây dưa chuột bao tử
Nhiệt độ: Dưa chuột bao tử thuộc nhóm ưa nhiệt, nhiệt độ thích hợp cho cây

sinh trưởng tốt là 20oC trong đó nhiệt độ ngày là 30oC và nhiệt độ đêm từ 18- 21oC.
Dưa có phản ứng với độ dài ngày khác nhau tùy theo giống, thơng thường ngày
ngắn kích thích cây ra lá và quả. Vì vậy, điều kiện thời tiết vùng đồng bằng cho
phép dưa chuột bao tử ra hoa quả quanh năm.
Độ ẩm: Yêu cầu về độ ẩm đất của dưa chuột bao tử rất lớn. Dưa chuột chịu
hạn rất yếu, thiếu nước cây sinh trưởng kém và tích lũy chất cucurbitacin làm quả
trở nên đắng. Tuy nhiên, ẩm độ không khí cao lại giúp cho bệnh đốm phấn trắng
phát triển mạnh.
Ánh sáng: theo Nguyễn Văn Thắng và Trần Khắc Thi (1999) dưa chuột bao
tử ưa ánh sáng ngày ngắn. Cây thích hợp cho sinh trưởng và phát dục ở độ dài chiếu
sáng 10-12 giờ/ngày. Nắng nhiều có tác dụng tốt đến hiệu suất quang hợp là tăng
năng suất, chất lượng trái và rút ngắn thời gian lớn của trái. cường độ sáng thích
hợp cho dưa chuột bao tử trong phạm vi 15000-17000 lux. Theo Tạ Thu Cúc (2005)
ánh sáng thiếu và yếu làm cây sinh trưởng phát triển kém, ra hoa cái muộn, màu sắc
6


hoa nhạt, vàng úa, hoa cái dễ bị rụng, năng suất trái thấp, chất lượng trái giảm,
hương vị kém.
Nước: dưa chuột bao tử ở các thời kì khác nhau yêu cầu về lượng nước khác
nhau: hạt nảy mầm yêu cầu lượng nước 50% trọng lượng của hạt, thời kì cây con
thân lá và bộ rễ phát triển còn yếu lượng nước tiêu hao ít nên u cầu nước có mức
độ, thời kì ra hoa đến thu trái yêu cầu nước nhiều nhất (Trần Thị Ba và cs, 1999).
Theo Tạ Thu Cúc (2005) đất khô hạn, hạt mọc chậm, thân lá sinh trưởng kém. Đặc
biệt thiếu nước nghiêm trọng sẽ xuất hiện trái dị hình, trái bị đắng, cây bị nhiễm
bệnh virus.
Đất đai: do bộ rễ kém phát triển, sức hấp thụ của rễ lại yếu nên dưa chuột bao
tử yêu cầu nghiêm khắc về đất hơn các loại cây khác trong họ (Mai Thị Phương và
cs, 1996). Dưa chuột bao tử ưa thích đất đai màu mỡ, giàu chất hữu cơ, tơi xốp, độ
pH trong đất từ 5,5-6,8, thích hợp nhất là 6,5. Gieo trồng dưa chuột bao tử trên đất

thịt nhẹ, cát pha thường cho năng suất cao, chất lượng tốt. Đất gieo trồng phải xa
nơi bị ô nhiễm (Tạ Thu Cúc, 2007).
Quan hệ với điều kiện dinh dưỡng khống: dưa chuột bao tử khơng chịu
nồng độ phân cao nhưng lại nhanh chóng phản ứng với hiện tượng thiếu dinh
dưỡng. Phân hữu cơ, đặc biệt là phân chuồng có tác dụng rõ rệt làm tăng năng suất
dưa chuột (Nguyễn Văn Thắng và Trần Khắc Thi, 1996). Theo Trần Thị Ba và cs
(1999) trung bình 1 tấn dưa chuột bao tử lấy đi của đất 2,75 kg N; 1,46 kg P2O5;
4,42 kg K2O và 33 kg CaO. Ở giai đoạn đầu sinh trưởng dưa chuột hấp thụ đạm
nhiều hơn các chất khác; đến khi dưa phân nhánh và kết trái dưa hấp thụ mạnh kali.
1.1.5. Dinh dưỡng khoáng trong cây
Nguyên tố đa lượng là các nguyên tố dinh dưỡng thiết yếu mà cây trồng cần
với số lượng lớn, có vai trò cung cấp các dưỡng chất giúp cây trồng sinh trưởng,
phát triển cho năng suất và chất lượng tốt nhất. Nguyên tố đa lượng tham gia vào
cấu tạo chất sống, điều tiết quá trình trao đổi chất, các hoạt động sinh lý trong cây
như hoạt hóa enzyme, hoạt hóa quá trình trao đổi chất, điều chỉnh quá trình sinh
trưởng và phát triển của cây, tăng tính chống chịu của cây trồng trong các điều kiện
bất lợi. Dưa chuột bao tử không chịu được nồng độ phân cao nhưng lại nhanh chóng
phản ứng với hiện tượng thiếu dinh dưỡng. Vì vậy, phân bón cho dưa chuột bao tử
phải được chia thành nhiều lần thay vì bón tập trung. Ở giai đoạn đầu cây cần nhiều
7


đạm đến khi ra hoa, tạo quả cây mới hấp thu nhiều kali. Tuy nhiên tránh bón dư
đạm vì cây có thể ra nhiều hoa đực (Hồng Thị Hà, 1998).
Bên cạnh các nguyên tố đa lượng thì các nguyên tố vi lượng cũng đóng vai trò
rất lớn đối với quá trình sinh trưởng phát triển và tạo năng suất chất lượng trong
cây. Một số nguyên tố khoáng vi lượng cần thiết như: Fe, Mn, B, Cl, Zn, Cu, Mo,
Ni. Mặc dù một số chất vi lượng cần rất ít nhưng đôi khi lại rất quan trọng đối với
cây trồng. Các nguyên tố vi lượng giúp kích thích hoạt động hệ thống enzyme trong
cây, xúc tiến các phản ứng sinh hóa, điều tiết các bộ phận sống trong cây. Có vai trị

quan trọng trong q trình quang hợp, hơ hấp, hút khống, hình thành và chuyển
hóa các hợp chất hữu cơ trong cây. Thiếu hoặc thừa chất vi lượng cũng ảnh hưởng
rất lớn tới sự phát triển của cây. Khi thừa vi lượng có thể làm cho cây cịi cọc, chậm
phát triển hoặc nhiễm kim loại nặng, ảnh hưởng tới chất lượng nông sản, ảnh hưởng
tới sức khỏe con người. Một số nguyên tố vi lượng còn tạo ra các mùi vị đặc trưng
của cây trồng đó (Hoàng Thị Hà, 1998).
1.2. Tình hình sản xuất và nghiên cứu dưa chuột bao tử trên thế giới
1.2.1. Tình hình sản xuất và thương mại dưa chuột bao tử trên thế giới
Dưa chuột là loại rau ăn quả thương mại quan trọng, được trồng lâu đời trên
thế giới và trở thành thực phẩm của nhiều nước và được xếp thứ 4 trong số các cây
rau trồng phổ biến trên thế giới
Dưa chuột là cây rau ăn quả có thời gian sinh trưởng ngắn lại cho năng suất
cao, sản phẩm dưa chuột vừa sử dụng ăn tươi, vừa chế biến xuất khẩu. Trong những
năm gần đây diện tích trồng dưa chuột trên thế giới ngày càng tăng nhưng năng suất
lại giảm và sản lượng cũng giảm theo. Trong công tác nghiên cứu chọn tạo giống
rau nói chung và giống dưa chuột nói riêng, mục tiêu chọn tạo giống cho năng suất
cao được xem là mục tiêu quan trọng nhất. Tạo ra giống có năng suất cao khơng chỉ
tăng hiệu quả sản x́t mà cịn góp phần gia tăng lượng sản phẩm trên một đơn vị
diện tích trong điều kiện đất canh tác ngày càng thu hẹp. Để tạo được giống cho
năng suất cao quan trọng nhất là tạo giống có số quả/cây cao, để có số quả/cây cao
cần thiết phải là giống có số hoa cái/cây cao và như vậy nghiên cứu tạo ra giống dưa
chuột lai F1 theo hướng nhiều hoa cái là xu hướng tạo giống của các nước trên thế
giới.
Theo số liệu thống kê của FAO (2011), tổng diện tích dưa chuột của thế giới là
8


2,49 triệu ha, năng suất trung bình đạt 173,5 tạ/ha và sản lượng đạt 43,202 triệu tấn
quả.
Theo số liệu thống kê của FAO, Trung Quốc là nước có diện tích trồng dưa

chuột lớn nhất thế giới, năm 2009 diện tích chiếm 64,6% so với toàn thế giới và sản
lượng chiếm 63,7% tiếp theo là các nước Nga, Iran, Mỹ và Thổ Nhĩ Kỳ.
Năm 2012 châu Á có diện tích 1,57 triệu tấn (chiếm 71,36%) và sản lượng
56,37 (chiếm 86,55%) cao nhất so với các châu lục còn lại. Bên cạnh đó Trung
Quốc là quốc gia có diện tích và sản lượng trồng dưa leo lớn nhất trên thế giới
chiếm 53,11% về diện tích và 72,98% về sản lượng dưa leo trên thế giới năm 2012
(Faostat, 2012).
Bảng 2: Sản xuất dưa chuột của 5 nước có sản lượng lớn nhất thế giới (2009-2011)
Chỉ tiêu

Diện tích (ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (tấn)

Nước

2009

2010

2011

Trung Quốc
Iran
Thổ Nhĩ Kỳ
Nga

1.603.600

77.000
60.000
92.140

1.652.755
78.000
59.000
83.680

1.702.777
82.000
59.000
73.000

Mỹ
Trung Quốc
Iran

63.920
170.597
223.506

61.700
169.716
220.512

59.480
165.890
219.512


Thổ Nhĩ Kỳ

299.935

283.827

284.537

Nga
Mỹ
Trung Quốc

154.462
142.079
27.357.000

165.727
150.886
28.049.900

136.986
161.903
28.247.373

Iran

1.721.000

1.720.000


1.800.000

Thổ Nhĩ Kỳ

1.799.613

1.674.580

1.678.770

Nga

1.423.210

1.386.810

1.000.000

Mỹ

908.170

930.970

963.000

Nguồn: FAO statistical data base 2009, 2010, 2011
Dưa chuột là sản phẩm rau quả có giá trị và thị trường xuất nhập khẩu rất sôi
động. Mỹ là nước có lượng nhập khẩu lớn nhất thế giới khoảng 2 triệu tấn với giá
trị khoảng 1,7-2 tỷ đô la Mỹ. Mặc dù lượng nhập khẩu và giá trị nhập khẩu rất lớn

nhưng lượng xuất khẩu và giá trị xuất khẩu tương đương với nhập khẩu. Nga là
nước nhập khẩu rất nhiều khoảng 90 triệu USD năm 2008 và Thổ Nhĩ Kỳ là nước
có giá trị xuất khẩu cao 30 triệu USD năm 2011.
9


Bảng 3: Tình hình thương mại dưa chuột trên thế giới
Năm

Trung
Quốc

Thổ

Iran

Nhĩ Kỳ

Nga

Mỹ

Thế giới

Năm 2009

12

48.006


1

57.409

433.127

1.667.459

Năm 2010

4

601.611

2

79.817

441.900

2.369.978

Năm 2011

16

72.856

22


121.085 459.242

1.894.749

Năm 2009

20

16.847

1

32.626

319.164

1.372.768

Năm 2010

20

107.055

1

52.360

421.129


1.730.565

Năm 2011

94

24.936

16

89.980

471.380

1.905.364

Số lượng xuất

Năm 2009

18.485

-

31.352

66

48.774


1.718.717

khẩu (tấn)

Năm 2010

18.575

-

51.688

34

21.040

2.355.553

Năm 2011

33.124

-

58.492

48

43.765


1.926.276

Năm 2009

3.432

-

17.951

63

33.522

1.424.367

Năm 2010

3.951

-

24.057

21

17.772

1.660.059


Năm 2011

7.531

-

30.412

55

55.776

1.878.284

Số lượng nhập
khẩu (tấn)

Giá trị nhập
khẩu (1.000 $)

Giá trị xuất
khẩu (1.000 $)

Nguồn: FAO statistical data base 2009, 2010, 2011
Hiện nay để tăng sản lượng của dưa chuột, nhiều nước trên thế giới đã áp dụng
nhiều biện pháp như tăng diện tích trồng trọt, luân canh tăng vụ, tăng đầu tư giống,
cơ sở vật chất kỹ thuật…trong đó việc tăng đầu tư cơ sở vật chất kỹ thuật đặc biệt là
khâu giống được các nhà đầu tư quan tâm nhiều nhất.
Bảng 4: Sản x́t dưa chuột tồn thế giới (2001 – 2011)
Năm


Diện tích (ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (tấn)

2001
2002
2003
2004
2005

1.953.445
2.011.462
2.377.888
2.427.436
2.471.544

179,3
180,9
158,1
168,3
174,6

35.397.195
36.397.195
37.607.067
40.860.985
42.958.445


2006
2007
2008
2009
2010
2011

1.905.882
1.983.496
1.927.400
1.988.580
2.021.529
2.090.629

262,8
273,0
304,2
307,4
310,7
312,5

50.078.270
54.159.192
58.628.902
61.133.063
62.804.043
65.334.911

Nguồn: FAO statistical data base 2001- 2011

10


Theo thống kê của Tổ chức Nông lương Thế giới (FAO) hàng năm diện tích
trồng dưa chuột trên tồn thế giới biến động không đáng kể (bảng 4) nhưng năng
suất thì tăng đáng kể, năng suất dưa chuột năm 2011 tăng gấp gần 2 lần so với
những năm 2001 và năm 2003 do vậy mà sản lượng tăng rất lớn gần gấp đôi so với
những năm 2001, 2002 và 2003. Một trong những nguyên nhân là do áp dụng các
biện pháp kỹ thuật canh tác phù hợp, hiện đại và sử dụng giống ưu thế lai F1.
1.2.2 Tình hình nghiên cứu giống, kỹ thuật canh tác dưa chuột bao tử trên thế
giới
Trên thế giới, công tác nghiên cứu chọn tạo giống dưa chuột đã được các nước
phát triển tập trung đầu tư nghiên cứu. Các giống dưa chuột được sử dụng rộng rãi
trong sản xuất hầu hết là các giống lai với năng suất cao và chất lượng quả tốt. Tùy
thuộc vào mục đích sử dụng, vào mức độ phát triển khoa học công nghệ của từng
quốc gia, vào nguồn vật liệu di truyền có được, …công tác chọn tạo giống dưa
chuột được tập trung theo các hướng khác nhau:
Chọn giống dưa chuột kháng bệnh
Trong chương trình chọn tạo giống dưa chuột, bên cạnh mục tiêu chọn giống
cho năng suất cao, chất lượng tốt, tính chống chịu bệnh hại cũng đặc biệt được các
nhà chọn tạo giống quan tâm. Bệnh hại là yếu tố hạn chế sản xuất dưa chuột của hầu
hết các nước trên thế giới. Việc sử dụng hố chất bảo vệ thực vật đã gây nhiều khó
khăn cho người sản xuất và tiêu dùng, ảnh hưởng đáng kể tới mức độ an tồn của
sản phẩm và mơi trường. Để tăng năng suất dưa chuột vấn đề sâu bệnh hại là hết
sức quan trọng. Để chọn giống chống chịu sâu bệnh hại cần có sự kết hợp chặt chẽ
giữa nhà chọn giống, nhà sinh lý học và bệnh lý học.
Chọn giống dưa chuột trồng trong nhà kính/lưới ứng dụng công nghệ cao
Dưa chuột được sản xuất trong nhà kính/lưới ở rất nhiều nơi trên thế giới. Dưa
chuột là cây trồng ưa ấm, với điều kiện nhiệt độ thích hợp là 26-280C và nhiều ánh
sáng. Dạng dưa chuột đầu tiên trồng trong nhà kính/lưới ở Florida là dạng dưa chuột

không hạt của châu Âu. Quả dài 28-35cm, khối lượng trung bình quả khoảng 400500g, có vị ngọt, mát, khơng hạt và vỏ mỏng. Dưa chuột trong nhà kính dạng của
châu Âu là dưa chuột parthenocarpic (tạo quả không qua thụ phấn). Dạng dưa
chuột trong nhà kính phải đơn tính cái Gynoecious hoặc dạng nhiều hoa cái. Với
dưa chuột trồng trong nhà lưới dạng parthenocarpic, nếu có tác nhân thụ phấn quả
11


sẽ tạo hạt, cong thắt và có vị đắng vì thế mà đã tạo giống dưa chuột trồng trong nhà
lưới thì nhà lưới phải đảm bảo cách ly hồn tồn với ong bướm cũng như các tác
nhân có thể thụ phấn khác.
Giống dưa chuột trồng trong nhà kính, ngồi việc đảm bảo yêu cầu về năng
suất chất lượng quả cũng như thị hiếu tiêu dùng thì nghiên cứu sâu bệnh hại cho dưa
chuột trong nhà kính là vơ cùng quan trọng. Một trong những đối tượng sâu hại
quan trọng ảnh hưởng đến phát triển dưa chuột trong nhà kính/lưới là bọ trĩ
(Thripanmi). Willem Jan de Kogel và cs (1997) cho rằng, với tầng lá non và cây
đang ra hoa đậu quả là điều kiện thuận lợi cho bọ trĩ sinh sơi nảy nở. Cùng với bọ trĩ
thì bọ phấn (Bemisia tabaci G.) cũng là đối tượng rất nguy hiểm cho sản xuất rau
trong nhà kính nói chung và dưa chuột nói riêng. Việc nghiên cứu các biện pháp
hóa học để trừ bọ phấn cho dưa chuột sản xuất trong nhà kính từ những năm 80 của
thế kỷ XX (Kowalska và cs, 1980) đã đem lại thành công đáng kể nhưng việc sử
dụng hóa chất cho nhà lưới dần bộc lộ những mặt trái của nó: phun các thuốc hóa
học khơng làm chết hết được bọ phấn mà nó làm ơ nhiễm khơng khí trong nhà lưới
và có thể làm hại cho cây trồng, cơn trùng có ích và cả người lao động trong nhà
kính.
Các nghiên cứu trên thế giới
Những năm 60, tại Học viện Nông nghiệp Timiriazev đã thu thập được 8.000
mẫu giống dưa chuột đưa vào nghiên cứu và bảo tồn. Ngoài ra, tại Viện Nghiên cứu
Rau (VIR) cũng bảo tồn một số lượng giống dưa chuột khổng lồ (hơn 8.000 mẫu)
của toàn thế giới (Trần Khắc Thi, 1985), (Alexanyan, 1994).
Viện Nghiên cứu Rau thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nông nghiệp Trung Quốc đã

chọn tạo thành công giống dưa chuột ưu thế lai Ganfeng 3 với đặc điểm chín cực sớm,
năng suất cao và chất lượng quả tốt, chống chịu với bệnh đốm lá vi khuẩn và phấn trắng,
đặc biệt tính chống chịu rất cao với héo rũ do nấm Fusarium. Khi trồng trong điều kiện
nhà có mái che vào mùa xuân, giống Ganfeng 3 có thể cho năng suất cao tới 124,5 tấn/ha
và ổn định khi phát triển ở nhiều vùng sản xuất. Nhờ có ưu thế về tính chín sớm, năng
suất cao, ổn định, chống chịu bệnh và tính thích ứng rộng giống này đã nhận được phần
thưởng vàng tại Hội chợ Thương mại Công nghệ và Khoa học vào năm 1992 (Guiying
và cs, 1995).
Tại trường Đại học Kasetsart - Thái Lan đã xác định được hai tổ hợp lai C5 x C4
12


và C11 x C5 có triển vọng trong số 12 tổ hợp lai được đánh giá. Với ưu thế lai về số hoa
cái trên cây, chiều dài quả, chiều rộng quả và khối lượng trung bình quả, tính chín sớm
đạt được ở tổ hợp lai C5 x C4. Trong khi đó, tổ hợp lai C14 x C5 cho ưu thế lai khối
lượng quả và chiều dài quả (Kasem Piluek và cs, 1991).
Nghiên cứu đa dạng nguồn gen của dưa chuột tại Trường Đại học YS Parmar
Ấn Độ cho thấy, giới tính ở cây dưa chuột rất phong phú. Có 3 gen chính quy định
giới tính của dưa chuột đó là Acr/acr, M/m và A/a. Trong các dạng giới tính thì
dạng tồn hoa cái (gynocious) và dạng đơn tính cùng gốc (monocious) là quan trọng
nhất đối với chọn tạo và sản xuất giống ưu thế lai (Kohli cs, 2005).
Ngoài các Trường Đại học, Viện Nghiên cứu, công tác nghiên cứu chọn tạo
giống dưa chuột lai F1 cũng được đã được thực hiện tại nhiều Công ty Giống rau.
Một trong những công ty có nhiều kết quả trong việc cung ứng giống lai Fl dưa
chuột là công ty Chia Tai. Đặc biệt, công ty đã chọn tạo thành công giống Diva với
100% hoa cái, không yêu cầu thụ phấn, cho quả dưa khơng hạt dài từ 4-5cm, khơng
đắng, ngọt, giịn, năng śt cao, chống chịu với bệnh vảy nến và chống chịu tương
đối với bệnh sương mai và phấn trắng.
1.3. Tình hình sản xuất và nghiên cứu dưa chuột bao tử ở Việt Nam
1.3.1. Tình hình sản xuất dưa chuột bao tử ở Việt Nam

Sản xuất dưa chuột ở Việt Nam: theo số liệu của Tổng cục Thống kê năm 2011,
năng suất dưa chuột của nước ta hiện nay đạt 179.2 tạ/ha cao hơn so với trung bình
tồn thế giới (173.5 tạ/ha). Ở đồng bằng sông Hồng một số vùng đạt năng suất 235.2
tạ/ha trên diện tích hàng năm là 5201 ha. Như vậy với bình quân đầu người về lượng
dưa chuột sản xuất được của Việt Nam khoảng xấp xỉ 7 kg/người/năm tương đương
với trung bình tồn thế giới khoảng 7.4 kg/người/năm.
Nhu cầu tiêu dùng dưa chuột và các dạng sản phẩm chế biến từ dưa chuột đang
tăng mạnh kể từ cuối năm 2008 đến 2009. Theo số liệu thống kê của Tổng cục Hải
quan, kim ngạch xuất khẩu dưa chuột và các sản phẩm chế biến từ dưa chuột 5 tháng
đầu năm 2009 đạt hơn 22.2 triệu USD, tăng 155,6% so với cùng kỳ 2008. Tháng 6
năm 2009, kim ngạch xuất khẩu sản phẩm này đạt gần 1.9 triệu USD, nâng tổng kim
ngạch xuất khẩu dưa chuột nửa đầu năm 2009 lên 24,1 triệu USD. Trong đó, tỷ trọng
xuất khẩu sang 3 thị trường là Nga, Nhật Bản và Rumani chiếm ưu thế vượt trội
(chiếm 77.5% tổng kim ngạch).
13


Có 33 thị trường nhập khẩu dưa chuột từ Việt Nam, trong đó Liên Bang Nga
đạt kim ngạch cao nhất với 12.3 triệu USD, tăng 155% so với cùng kỳ. Đây cũng là
thị trường đạt kim ngạch cao nhất kể từ đầu năm 2008 đến 2009. Sản phẩm dưa
chuột và các sản phẩm chế biến từ dưa chuột được người tiêu dùng Nga rất ưa
chuộng.
1.3.2. Tình hình nghiên cứu giống, kỹ thuật canh tác dưa chuột bao tử ở Việt
Nam
Tình hình nghiên cứu giống
Các giống dưa chuột hiện đang trồng phổ biến ở Việt Nam được chia thành 2
nhóm, nhóm giống sử dụng cho các tỉnh phía Nam và nhóm giống sử dụng cho các
tỉnh phía Bắc. Nhóm các giống sử dụng cho các tỉnh phía Nam (bao gồm cả miền
Trung) là: Chia Tai 578, Ninja 179, Amata 765, Trang nơng 20, Hưng Thịnh. Nhóm
các giống được trồng tập trung ở các tỉnh phía Bắc là: giống Yên Mỹ, CV5, Ninja

179…. Các giống phải đáp ứng đúng yêu cầu của TCVN 4844 - 89 nay là
TCVN4844 - 2007 về dưa chuột sử dụng cho ăn tươi.
Trong những năm gần đây, các thành phố lớn của nước ta đã có các khu trình
diễn nơng nghiệp cơng nghệ cao như Hà Nội, Hải Phịng, Đà Lạt, thành phố Hồ Chí
Minh… Các khu Nông nghiệp công nghệ cao này đều coi dưa chuột và cà chua là đối
tượng sản xuất chính.
Những giống dưa chuột trong nhà kín có cách ly nghiêm ngặt với các tác nhân
truyền phấn phải là giống tạo quả không qua thụ phấn (mang gen Parthenocarpy),
những nhà có mái che nhưng không cách ly với các tác nhân thụ phấn phải là các dạng
cây ưu thể hoa cái (>70% hoa cái). Do trồng trong nhà nên cây leo thẳng đứng trên dây
vì vậy giống dùng trong nhà phải là giống đơn thân (ít phân cành) để tăng mật độ
trồng/đơn vị diện tích và quả phải mọc thành chùm và ánh sáng yếu.
Đối với cây dưa leo, các loại giá thể được sử dụng phổ biến để trồng trong nhà
kính gồm: các loại đá nhân tạo, rockwool, đá tự nhiên như đá xốp núi lửa (perlite)
và các loại vật liệu có nguồn gốc hữu cơ như các sản phẩm từ dừa (mụn dừa, xơ
dừa…), vỏ thông, than bùn...
Tại Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Nông nghiệp Công nghệ cao, qua kết
quả thử nghiệm về giá thể trồng cà chua trong nhà màng áp dụng tưới nhỏ giọt từ
năm 2013 đến 2014, đã xác định được thành phần giá thể thích hợp cho khả năng
14


sinh trưởng, phát triển, năng suất và chất lượng cà chua là 70% mụn xơ dừa + 20%
phân trùn quế + 10% tro trấu.
Nghiên cứu về dinh dưỡng và chế độ tưới
Theo Lê Quốc Vương và Trần Văn Lâm (2008), khi nghiên cứu ảnh của các
công thức phân bón đối với giống dưa leo Sao Xanh và Trang Nông trồng trên giá
thể mụn dừa cung cấp qua hệ thống tưới nhỏ giọt trong điều kiện nhà màng. Kết quả
thu được ở cơng thức có tỷ lệ NPK: 18: 4: 24 có chiều cao cây đạt cao nhất 324,6
cm/cây, số trái 6,2 trái/cây và năng suất đạt 56 tấn/ha đối với giống Sao Xanh.

Trong khi đó giống Trang Nơng có chiều cao cây 364,5 cm/cây, số trái đạt 5,9
trái/cây và năng suất 51 tấn/ha.
Theo Vũ Thị Quỳnh (2012), khi nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ tưới cho
giống dưa leo Monir và giống Cu – 932 vào mùa khô và mùa mưa thì kết quả cho
thấy: giống Monir đạt năng suất 6672 kg/1.000 m2 và giống Cu-932 đạt năng suất
6.303 kg/1.000 m2 vào mùa khô khi áp dụng chế độ tưới (1,2 lít (trước ra hoa) + 1,7
lít (sau ra hoa) /cây/ngày). Vào mùa mưa giống Monir đạt năng suất 6.461 kg/1.000
m2 khi áp dụng chế độ tưới (1,2 lít (trước ra hoa) + 1,7 lít (sau ra hoa) /cây/ngày) và
giống Cu-932 đạt năng suất 6.006 kg/1.000 m2 khi áp dụng chế độ tưới (1 lít (trước
ra hoa) + 1,5 lít (sau ra hoa) /cây/ngày).
1.4. Khái quát về Poly Glutamic Acid
1.4.1. Giới thiệu về PGA
Trong vài thập kỷ qua chứng kiến nhiều nghiên cứu mới về các loại polymer
sinh học, với ứng dụng đa dạng phục vụ đời sống và sản xuất. Người ta gọi các
polymer sinh học là polymer của thế kỉ 21 vì nhu cầu sử dụng các polymer này ngày
càng lớn, dễ dàng sản xuất thông qua ứng dụng vi sinh vật, thủy phân tự nhiên và
thân thiện với môi trường, nhằm thay thế dần cho các loại polymer hóa học vốn sản
xuất dựa vào các nguyên liệu hóa thạch, gây hiệu ứng nhà kính và mức độ ô nhiễm
cao.
Poly-γ-Glutamic Acid (PGA) là một polymer anion có trong tự nhiên bao gồm
các poly-amid đồng nhất của các đơn vị acid D và L-Glutamic. PGA được sản xuất
từ quá trình lên men vi sinh vật, có khả năng phân hủy sinh học, không độc hại với
cơ thể người, có thể được sử dụng làm vật liệu đóng gói phân hủy sinh học và trong

15


các ứng dụng khác bao gồm vật liệu hiển thị dẫn điện, phân phối thuốc, vector gen,
chất phân tán và vật liệu cố định enzyme.
1.4.2. Nguồn gốc PGA

Natto – đậu nành lên men, là thức ăn truyền thống rất tốt cho sức khỏe, đã
được người Nhật Bản và dân phía Nam Trung Quốc sử dụng làm thực phầm hơn
1000 năm về trước. Trong tự nhiên, natto là hợp chất lên men của đậu nành, rất giàu
vitamin, oligosaccharide và chứa nhiều enzym có lợi khác. Chất dịch dính ở bề mặt
của natto là γ-polyglutamate (muối γ-PGA).
PGA lần đầu tiên được phát hiện vào năm 1973 bởi Ivanovic và cs, nó được
giải phóng vào mơi trường trong q trình hấp hoặc lão hóa hoặc tự phân hủy của tế
bào vi khuẩn Bacillus anthracis. PGA đã được xác định là thành phần chính trong
chất nhầy dính của món đậu lên men - Natto có lợi cho sức khỏe phổ biến ở Nhật
Bản. Natto đã được sử dụng trong hơn một nghìn năm, được sản xuất bằng cách hấp
đậu nành nhỏ và lên men với Bacillus subtilis, ngày nay được xuất khẩu ra nước
ngoài.
1.4.3. Cấu trúc PGA
PGA được tạo bởi một chuỗi mono acid, glutamic acid, dạng tuyến tính
homopolypeptide. Đó là một chuỗi polyme có hơn 1000 đến 12000 phân tức phân
tử mono aicd, được liên kết với nhau bằng các liên kết amit được hình thành giữa
các nhóm α-amino và g-cacboxyl và do đó nó có khả năng chống lại protease. PGA
là một chất tạo màng sinh học có hoạt tính quang học có trung tâm bất đối xứng
trong mỗi đơn vị glutamate (hình 1). 14, 8 Polypeptit anion này có một đặc điểm bất
thường là glutamat được polyme hóa thông qua liên kết g-amide và có thể dễ dàng
được tổng hợp bởi một số vi sinh vật. Người ta phát hiện ra rằng ba loại PGA là các
chất hóa học nổi hoạt động: homopolyme bao gồm D- Glutamate (D- PGA),
homopolyme của L- Glutamate (L-PGA) và đồng trùng hợp bao gồm D- và LGlutamate (DL-PGA) (D) -Poly-Glutamic acid, g- (L) -Poly-Glutamic acid và g(D, L) -Poly-Glutamic acid được gọi chung là g-Poly-Glutamic acid (g-PGA).

16


Hình 1: Cấu trúc của axit poly-glutamic
1.4.4. Quá trình sinh tổng hợp PGA
Quá trình tổng hợp g-PGA là một quá trình độc lập của ribosome được xúc tác

bởi các enzym và nó xảy ra theo hai bước ở vi khuẩn: Bước đầu tiên là tổng hợp D
và L- axit glutamic và trong bước thứ hai, các đơn vị D và L- axit glutamic tham gia
tạo thành PGA. 51,185 g-Poly-Glutamic acid ban đầu được sinh tổng hợp bên trong
cơ thể tế bào và liên tiếp được giải phóng vào môi trường lên men. Con đường
chuyển đổi sinh học cứu hộ được thể hiện như trong hình 2. Để sản xuất axit gPoly-Glutamic, axit L-Glutamic đóng vai trò là chất cảm ứng và thức ăn dự trữ.
Trong con đường chuyển đổi sinh học này, hầu hết axit L- Glutamic đầu tiên được
racemi hóa thành axit D- Glutamic và sau đó cả axit L- và D- Glutamic đều được
đồng trùng hợp thành sản phẩm cuối cùng là axit g-Poly-Glutamic. Cả hai chất đối
quang quang học của axit D- và L- Glutamic đều tồn tại trong g-PGA, được tạo ra
bởi B. subtilis và được báo cáo là hầu hết có tỷ lệ từ 50-70% D- axit glutamic đến
50-30% L- Axit glutamic do hoạt tính Glutamate Racemase cụ thể ở các chủng B.
Subtilis (natto). Người ta mơ tả rằng ion Mn2+ đóng một vai trị quan trọng trong
việc điều chỉnh tỷ lệ (D: L) trong sinh tổng hợp g-PGA.

17


Hình 2: Quá trình sinh tổng hợp PGA
1.4.5. Ứng dụng của PGA trong các lĩnh vực
Axit poly-γ-glutamic (γ-PGA) là một môi trường rất hứa hẹn polymer thân
thiện với khả năng phân hủy sinh học, không gây miễn dịch và không độc hại đặc
điểm (Ogunleye và cs, 2015; Liang và cs, 2019). Nó đã được được áp dụng rộng rãi
trong thực phẩm (Bhat và cs, 2013), y học (Stephen và cs, 2012), xử lý nước (Hajdu
và cs, 2012), và các ngành nông nghiệp (Yin và cs, 2018; Pang và cs, 2018),... γPGA có thể có tiềm năng trong việc nâng cao năng suất nông nghiệp, đặc biệt là
trong lĩnh vực nông nghiệp. Ví dụ, nhiều nhà nghiên cứu đã điều tra tác động của γPGA đến khả năng giữ nước của đất và khả năng chứa nước sẵn có của đất (Liang
và cs, 2019), tăng trưởng cây trồng (Xu và cs, 2013; Lei và cs, 2015, 2016; Zhang
và cs, 2017; Yin và cs, 2018; Pang và cs, 2018), N mất mát do rửa trôi (Zhang và
cs, 2017b), và cấu trúc quần xã vi sinh vật (Xu và cs, 2013; Yin và cs, 2018).
Những nghiên cứu trên đã chỉ ra rằng γ-PGA có thể làm giảm hiệu quả q trình rửa
trơi NO3 – N và NH4 + –N, cải thiện rõ ràng khả năng giữ nước của giá thể, thúc

đẩy tăng trưởng cây trồng, và nâng cao năng suất cây trồng và khả năng chống hạn
của cây ngô giống. Điều đáng chú ý là kết quả trong số các nghiên cứu này chỉ thu
được thơng qua các thí nghiệm cột đất, thí nghiệm trong phịng thí nghiệm và thí
nghiệm trong nhà kính. Tuy nhiên, nghiên cứu về γ-PGA trong điều kiện thực
nghiệm vẫn chưa được hiểu rõ. Do đó, chúng tôi đưa ra giả thuyết rằng việc bổ sung
γ-PGA vào đất bị sa mạc hóa có thể thúc đẩy sự hình thành các tập hợp đất, tăng

18


cường sự ổn định của kết tụ đất, cải thiện năng suất cây trồng và năng suất phân bón
nước trong điều kiện thực nghiệm.
1.4.6. Ứng dụng của PGA trong sản xuất nông nghiệp
Theo Wang và cs (2008), đã chứng minh rằng lipopeptides và PGA do B.
Subtilis B6-1 tạo ra với bã đậu nành và khoai lang làm chất nền, ngăn chặn hiệu quả
sự héo rũ của dưa chuột và làm tăng đáng kể trọng lượng khô của cả rễ và chồi.
Việc lạm dụng phân bón hóa học và thực hành nông nghiệp sai lầm dẫn đến
nhiều vấn đề môi trường. Do đó, để giảm thiểu các vấn đề môi trường do nồng độ
amoni cao trong phân do chăn nuôi động vật gây ra, nhiều nước đang phát triển
đang sử dụng các giải pháp thay thế khác nhau. Một trong những q trình mong
muốn là chuyển đổi phân thành phân bón giải phóng chậm được thực hiện trong q
trình lên men ở trạng thái rắn. Gần đây, người ta đã chỉ ra rằng B. Licheniformis có
thể phát triển trong phân lợn lỏng với sự có mặt của natri gluconat hoặc citrat và
glycerol.
Các thí nghiệm của họ chỉ ra rằng hàm lượng amoniac giảm nghiêm trọng và
dẫn đến sản xuất 0.16–0.85 g /lg-PGA. Loại công việc tương tự được thực hiện bởi
Chen và cs, 2005) đã cho thấy năng suất PGA trung bình là 6% và điều này sẽ tạo
nền tảng để giảm thiểu ô nhiễm phân lợn, tăng hiệu quả sử dụng phân bón và khám
phá ra một loại phân bón hữu cơ kiểu mẫu muộn giúp giữ lại nước và chất dinh
dưỡng. Hơn nữa, nó đã được chứng minh rằng việc sử dụng γ-PGA có thể dẫn đến

việc tăng lúa mì mùa đơng, số nhánh đẻ nhánh, số hạt trên mỗi nhánh, năng suất,
Nitơ sinh khối vi sinh vật trong đất (SMBN) và các enzym trong đất sau khi sử
dụng γ-PGA. Năng suất hạt cao nhất 7435.69 ± 55,91 kg/Ha thu được sau khi áp
dụng γ-PGA trong thí nghiệm đồng ruộng, cao hơn 7.17% so với đối chứng urê.
Những kết quả này chứng minh rằng γ-PGA cũng có thể được sử dụng như một chất
hiệp đồng phân bón. King và cs (2007), đã phát triển một chế phẩm phân bón bao
gồm phân bón nitơ phản ứng giải phóng chậm khơng tan trong nước và một lượng
PGA hữu hiệu.
Gần đây, với vấn đề tỷ lệ sử dụng phân đạm trong đất canh tác thấp, các hoạt
động nông nghiệp đã chuyển sang phát triển các loại phân đạm thân thiện với môi
trường. Poly (axit γ-glutamic) là một chất điều hòa sinh trưởng thực vật mới với đặc
tính bảo tồn nước và phân bón. Kết quả chỉ ra rằng γ-PGA (0.1%) làm tăng sự phát
19