Tìm hiểu quá trình phát triển trái và sự tích lũy dầu trong phần cơm trái ở cây dừa (cocos nucifera l )
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (7.82 MB, 200 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
NGUYỄN KIM BÚP
TÌM HIỂU QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN TRÁI
VÀ SỰ TÍCH LŨY DẦU TRONG PHẦN CƠM TRÁI
Ở CÂY DỪA (Cocos nucifera L.)
LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC
TP. Hồ Chí Minh – 2017
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
NGUYỄN KIM BÚP
TÌM HIỂU QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN TRÁI
VÀ SỰ TÍCH LŨY DẦU TRONG PHẦN CƠM TRÁI
Ở CÂY DỪA (Cocos nucifera L.)
Chuyên ngành: Sinh lý học Thực vật
MÃ SỐ: 62 42 30 05
Phản biện 1: PGS.TS. Lê Văn Hòa
Phản biện 2: TS. Nguyễn Thị Bích Hồng
Phản biện 3: TS. Nguyễn Hữu Hổ
Phản biện độc lập 1: TS. Nguyễn Thị Bích Hồng
Phản biện độc lập 2: TS. Huỳnh Hữu Đức
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS. TS. Bùi Trang Việt
2. PGS.TS. Lê Thị Thủy Tiên
TP. Hồ Chí Minh – 2017
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
-----------------
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong
bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả luận án
Nguyễn Kim Búp
LỜI CẢM ƠN
ực hiệ
ự ỗ tr
ổ chứ
ờ
- UBND Tỉnh Đồng Tháp, Ban Giám Hiệu, Ban Chủ nhiệm Khoa SP Hóa – Sinh
– Kỹ Thuật Nông Nghiệp, Trường Đại học Đồng Tháp đã hỗ trợ kinh phí cũng như tạo
điều kiện thuận lợi cho tơi trong suốt q trình thực hiện luận án.
- Ban
iá
iệu, h ng Đ
tạ
u đại học,
h
Sinh lý Thực vật, Trường Đại học Khoa học Tự nhi n T
inh học v
N
M đã tạ
,
n
ọi điều kiện
thuận ợi, gi p đ t i tr ng uá tr nh học tập v h n th nh uận án
- PGS.TS. Bùi Trang Việt, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, TP. Hồ Chí
Minh, Thầy đã tận t nh hướng dẫn, hết
ng gi p đ , đ ng viên và tạo mọi điều kiện
thuận lợi cho tơi trong suốt q trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận án.
- PGS.TS. Lê Thị Thủy Tiên, Trường Đại học Bách Khoa, TP. Hồ Chí Minh, Cô
đã tận t nh hướng dẫn, truyền đạt kinh nghiệm, luôn tạ điều kiện v đ ng viên tôi trong
suốt q trình thực hiện và hồn thành luận án.
Xin chân thành c
-
ự
ng viên, hỗ tr và t
ều kiện c a:
PGS.TS. Nguyễn Du Sanh, PGS.TS. Võ Thị Bạch Mai, ThS. Phan Ngô Hoang,
TS. Trần Th nh ương, N
Trịnh Cẩ
T ,T
Đỗ Thường Kiệt, NCS. Trần
Thị Thanh Hiền, ThS. Huỳnh Thị Xuân Quỳnh, CN. Trần Thanh Thắng, B
môn Sinh lý Thực vật, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, TP. Hồ Chí Minh.
-
Các thầy, cơ, các bạn đồng nghiệp Khoa SP Hóa Sinh Kỹ thuật Nông Nghiệp,
Trường Đại học Đồng Tháp đã u n đ ng vi n, gi p đ và tạo mọi điều kiện
thuận lợi cho tơi trong suốt q trình thực hiện luận án.
-
Th
Ng Thị
dầu d i ng y v
iều Dương,
n
ồ Thị M i cùng các nh, chị ở
n ây có
ng nghệ dầu bé v phân tích, Viện nghi n cứu dầu
v cây có dầu T
ồ hí Minh, đã đ ng vi n, gi p đ t i tr ng uá tr nh thực
hiện uận án
-
hị Nguyễn Thị Thủy, giá
đốc Trung tâ
Dừ Đồng
tạ điều kiện tr ng uá tr nh tôi thực hiện các thí nghiệ
ùi Văn Nhân, h ng ế h ạch
Đồng
học v
ng nghệ, Trung Tâ
Anh h nh, ấp 2, xã Lương
Cả
Dừ
ng i vườn dừ
,
uyện Giồng Trôm, Tỉnh Bến Tre đã nhiệt
t nh gi p đ tơi trong q trình thực hiện các thí nghiệ
-
ở ến Tre
, nh đã nhiệt t nh gi p đ tr ng suốt uá tr nh thực hiện các thí
nghiệ
-
h
, chị đã gi p đ v
ơn các e
ng i vườn dừ
sinh vi n đã nhiệt t nh gi p đ tơi trong q trình thực hiện
luận án.
Xin trân tr ng c
ự
nhiệt tình c a các h tr ng dừa:
i đ nh anh Nguyễn Văn ùng, gi đ nh nh Nguyễn Quốc ưng v gia đ nh nh
Nguyễn Văn
iệp ấp 2, xã Lương
,
uyện Giồng Trôm, Tỉnh Bến Tre, đã ch phép
và tạ điều kiện cho tôi thực hiện các thí nghiệ
tr ng vườn dừa.
Lời s u cùng, xin được bày tỏ lòng biết ơn chân th nh tới bạn bè v gi đ nh đã
luôn bên tôi, kịp thời cổ vũ v đ ng viên trong những
c khó khăn để tơi có thể vượt qua
và hồn thành tốt luận án.
Xin trân trọng cả
ơn tất cả sự gi p đ quý báu này.
MỤC LỤC
Các chữ viết tắt
v
Danh mục các bảng
viii
Danh mục các hình
x
Danh mục các ảnh
xiii
MỞ ĐẦU
1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
3
1.1. Cây dừa (Cocos nucifera L.)
3
1.1.1. Vị trí phân loại
3
c iểm sinh học của cây dừa
1.1.3. Phân biệt các giống dừa
1.1.4.
3
5
c iểm sinh thái của cây dừa
6
1.1.5. Tầm quan trọng kinh tế của cây dừa
8
1.1.6. Cây dừa và các nghiên cứu liên quan
10
10
1.2. Sự phát triển trái dừa
1.2.1. Nguồn gốc và cấu tạo trái
10
1.2.2. Sự ậu trái và phát triển trái
13
1.2.3. Sự phát triển của trái dừa
13
1.3. Vai trò của các hormone trong quá trình phát triển trái
17
1.4. Mối quan hệ xuất – nhập (source – sink)
20
1.5. Lipid và sinh tổng hợp lipid ở thực vật
23
1.5.1. Khái niệm chung về lipid
23
1.5.2. Lipid dự trữ ở thực vật
24
1.5.3. Sự sinh tổng hợp lipid ở hột cây lấy dầu
27
1.6. Điều hòa sinh tổng hợp lipid ở hột lấy dầu
33
1.6.1. Yếu tố di truyền
33
1.6.2. Ảnh hưởng của nguồn carbon
33
1.6.3. Ảnh hưởng của hệ thống enzyme tham gia tổng hợp lipid
36
i
1.6.4. Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường
37
Chƣơng 2.VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP
2.1. Vật liệu
41
2.2. Phƣơng pháp
41
2.2.1. Theo dõi sự ra hoa, ậu trái và rụng trái non
41
2.2.2. Quan sát sự thay ổi hình thái của trái
44
2.2.3. Khảo sát sự tăng trưởng trái
44
2.2.4. Khảo sát các thành phần trong nước và cơm dừa
45
5
o hoạt tính của các chất iều hịa tăng trưởng
50
6
o cường ộ quang hợp và hơ hấp
54
2.2.7. Khảo sát ảnh hưởng của chất iều hòa sinh trưởng thực vật lên
56
cơm dừa in vitro
2.2.8. Xử lý các chất iều hịa sinh trưởng trên trái dừa
58
2.2.9. Phân tích thành phần acid béo trong dầu dừa
60
2.2.10. Xử lý thống kê
61
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
62
3.1. Kết quả
62
3.1.1. Sự ra hoa, ậu trái và rụng trái non
62
3.1.2. Sự thay ổi hình thái của trái
66
3.1.3. Sự hình thành nội nhũ và giọt dầu
70
3.1.4. Sự tăng trưởng trái
75
3.1.4.1. Sự thay ổi kích thước trái và các thành phần của trái
75
3.1.4.2. Sự thay ổi về khối lượng trái và các thành phần của trái
77
3.1.5. Sự thay ổi hình thái phơi trong q trình phát triển trái
81
3.1.6. Sự thay ổi các thành phần trong nước và cơm dừa
87
3.1.6.1. Sự thay ổi các thành phần trong nước dừa
87
3.1.6.2. Sự thay ổi các thành phần trong cơm dừa
87
3
7 Cường ộ quang hợp và cường ộ hô hấp của lá và cơm dừa
3.1.8. Sự thay ổi hoạt tính các chất iều hịa sinh trưởng thực vật nội sinh
ii
92
95
trong nước, cơm và phôi dừa
3.1.9. Ảnh hưởng của chất iều hịa sinh trưởng thực vật lên cơm dừa ni
98
cấy in vitro
3.1.10. Ảnh hưởng của NAA, BA và GA3 lên sự tăng trưởng và tích lũy
103
lipid trong cơm dừa ở các ộ tuổi khác nhau
3.1.10.1. Ảnh hưởng của NAA, BA và GA3 lên sự tăng trưởng và
103
tích lũy lipid trong cơm dừa ở các ộ tuổi khác nhau sau 1 tháng xử lý
3.1.10.2. Ảnh hưởng của NAA, BA và GA3 lên sự tăng trưởng và
107
tích lũy lipid trong cơm dừa ở các ộ tuổi khác nhau vào giai oạn
thu hoạch
3.1.11. Ảnh hưởng của ethrel và các chất iều hòa sinh trưởng thực vật
110
riêng lẻ hay phối hợp ến sự tăng trưởng và tích lũy lipid trong cơm dừa
3.1.11.1. Ảnh hưởng của ethrel riêng lẻ ến sự tăng trưởng và tích
110
lũy lipid trong cơm dừa của trái 10 tháng tuổi
3.1.11.2. Ảnh hưởng của NAA, BA và GA3 phối hợp với ethrel ến
112
sự tăng trưởng và tích lũy lipid trong cơm dừa của trái 10 tháng tuổi
3.1.12. Ảnh hưởng của NAA và GA3 phối hợp với ethrel lên sự tăng
115
trưởng và tích lũy lipid trong cơm dừa ở giai oạn trái 8 và 10 tháng tuổi
3.1.13. Sự thay ổi thành phần và tỷ lệ acid béo trong cơm dừa sau các xử
120
lý phối hợp các chất iều hòa sinh trưởng thực vật
3.2. Thảo luận
123
3.2.1. Sự ra hoa, ậu trái và rụng trái non
123
3.2.2. Mối liên hệ giữa sự thay ổi hình thái ngoài và các thành phần bên
126
trong trái
3.2.3. Sự phát triển của phôi và các thành phần của trái
128
3.2.4. Sự tăng trưởng trái và tích lũy các chất dự trữ trong nội nhũ
129
3.2.5. Sự quang hợp, hô hấp của lá và nội nhũ rắn ở giai oạn trái trưởng
133
thành ến chín
3.2.6. Hormone nội sinh và sự tăng trưởng, tích lũy lipid trong trái dừa
iii
137
3.2.7. Mối liên hệ giữa sự tăng trưởng và sự tích lũy lipid trong cơm dừa ở
138
trái Dừa Ta Xanh
3.2.8. Các biện pháp xử lý giúp tăng trưởng và tích lũy lipid trong cơm dừa
142
3.2.8.1. Ảnh hưởng của chất iều hịa sinh trưởng thực vật lên sự
142
tăng trưởng và tích lũy lipid của cơm dừa in vitro
3.2.8.2. Ảnh hưởng của chất iều hòa sinh trưởng thực vật lên sự
143
tăng trưởng và tích lũy lipid của cơm dừa khi xử lý lên trái trên cây
3.2.8.3. Ảnh hưởng của các chất iều hòa sinh trưởng thực vật ến
148
thành phần và hàm lượng acid béo trong lipid
Chƣơng 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
152
4.1. Kết luận
152
4.2. Kiến nghị
153
DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ
154
TÀI LIỆU THAM KHẢO
155
PHỤ LỤC
iv
CÁC CHỮ VIẾT TẮT
1,3PG
:
1,3-bisphosphoglycerate
2PGA
:
2-phosphoglycerate
3PGA
:
3-phosphoglycerate
6PG
:
6-phosphogluconate
6PGL
:
6-phosphogluconolactone
ABA
:
acid abscisic
ACC
:
acetyl-CoA carboxylase
AcCoA
:
acetyl-coenzyme A
ACL
:
ATP-citratelyase
BA
:
benzyladenine
C HSTTV
:
chất iều hòa sinh trưởng thực vật
CIT
:
citrate
DAG
:
diacylglycerol
DGAT
:
1,2-diacylglycerol-sn acyltransferase
DHAP
:
dihydroxyacetone-3-phosphate
E4P
:
erythrose-4-phosphate
ENR
:
enoyl-ACP reductase
ER
:
lưới nội chất nhám (endoplasmic reticulum)
F1,6P
:
fructose-1,6-bisphosphate
F6P
:
fructose-6-phosphate
FA
:
acid béo (fatty acid)
FAE
:
sự kéo dài acid béo (fatty acid elongation)
FAS
:
fatty acid synthase
FATA
:
acyl-ACP thioesterase A
FATB
:
acyl-ACP thioesterase B
v
G6P
:
glucose-6-phosphate
GA3
:
acid gibberellic
GAP
:
glyceraldehyde-3-phosphate
HmACC
:
homomeric acetyl-CoA carboxylase
IAA
:
acid β-indoleacetic
ICT
:
isocitrate
KAR
:
β-ketoacyl-ACP reductase
KASI
:
β-ketoacyl ACP synthase I
KASII
:
β-ketoacyl ACP synthase II
KASIII
:
β-ketoacyl ACP synthase III
KG
:
alpha-ketoglutarate
LACS
:
long-chain acyl-CoA synthetase
LPAAT
:
lysophosphatidic acid acyltransferase
MaCoA
:
malonyl-coenzyme A
MAL
:
malate
MCFA
:
acid béo chuỗi trung bình (medium chain fatty acids)
MDH
:
NAD-dependent malate dehydrogenase
ME
:
enzyme malic
MS
:
Murashige và Skoog
NAA
:
α-naphthalene acetic acid
OAA
:
oxaloacetate
OPPP
:
con
ường pentose phosphate oxi hóa (oxidative pentose
phosphate pathway)
PA
:
acid phosphatidic
PAP
:
PA phosphatase
PDC
:
phức hợp pyruvate dehydrogenase
vi
PEP
:
phosphoenolpyruvate
PEPC
:
phosphoenolpyruvate carboxylase
PGA
:
phosphoglycerate
Pk
:
khối lượng khô
PKp
:
plastidial pyruvate kinase
PRK
:
phosphoribulokinase
Pt
:
khối lượng tươi
PYR
:
pyruvate
R5P
:
ribose-5- phosphate
Ru1,5P
:
ribulose-1,5-bisphosphate
Ru5P
:
ribulose-5-phosphate
RuBisCO
:
ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase
S7P
:
sedoheptulose-7-phosphate
T3P
:
triose-phosphate
TCA
:
acid tricarboxylic
V
:
thể tích (volume)
VLCFA
:
acid béo chuỗi rất dài (very long chain fatty acids)
W
:
trọng lượng (weight)
Xu5P
:
xylulose-5-phosphate
vii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Những
c iểm phân biệt giữa nhóm dừa cao và dừa lùn
6
Bảng 1.2. Thành phần acid béo phổ biến trong dầu dừa
17
Bảng 1.3. Một số acid béo thường g p
24
Bảng 2.1. Thành phần các chất iều hòa sinh trưởng thực vật ược xử lý
riêng lẻ hay phối hợp khi trái 8 và 10 tháng tuổi
60
Bảng 3.1. Thời gian phát triển của các pha ực và pha cái trên cùng phát hoa
và thời gian giữa pha cái và pha ực của phát hoa kế tiếp
63
Bảng 3.2. Tỷ lệ rụng trái non ở Dừa Ta Xanh
63
Bảng 3.3. Tỷ lệ phần trăm lipid trong mẫu cấy cơm dừa 8 - 10 tháng tuổi sau
1 tuần nuôi cấy trên môi trường MS bổ sung chất iều hòa sinh trưởng thực vật
99
Bảng 3.4. Tỷ lệ khối lượng khô và lipid trong mẫu cấy cơm dừa 10 tháng
tuổi sau 1 tuần nuôi cấy trên môi trường nước dừa bổ sung chất iều hòa
sinh trưởng thực vật
100
Bảng 3.5. Khối lượng tươi, khối lượng khô cơm của trái dừa ở các ộ tuổi
sau 1 tháng xử lý với chất iều hòa sinh trưởng thực vật
105
Bảng 3.6. Tỷ lệ phần trăm lipid và lượng lipid trong cơm dừa của trái ở các
giai oạn tuổi sau 1 tháng xử lý với chất iều hòa sinh trưởng thực vật
106
Bảng 3.7. Khối lượng tươi, khối lượng khô cơm dừa của trái ở giai oạn thu
hoạch (11 tháng tuổi) sau khi ược xử lý chất iều hòa sinh trưởng thực vật
vào các giai oạn tăng trưởng khác nhau (7 - 10 tháng)
108
Bảng 3.8. Tỷ lệ phần trăm lipid và hàm lượng lipid trong cơm dừa của trái ở
giai oạn thu hoạch (11 tháng tuổi) sau khi ược xử lý chất iều hòa sinh
trưởng thực vật vào các giai oạn tăng trưởng khác nhau (7 - 10 tháng)
109
Bảng 3.9. Sự thay ổi khối lượng tươi, khối lượng khô và hàm lượng lipid
trong cơm của trái dừa 10 tháng tuổi sau 1 tháng xử lý ethrel ở các nồng ộ
khác nhau
111
viii
Bảng 3.10. Sự thay ổi khối lượng tươi, khối lượng khô và hàm lượng lipid
trong cơm của trái dừa 10 tháng tuổi sau một tháng xử lý phối hợp ethrel với
chất iều hòa sinh trưởng thực vật
113
Bảng 3.11. Sự thay ổi khối lượng tươi, khối lượng khô và hàm lượng lipid
của cơm dừa sau xử lý phối hợp NAA, GA3 và ethrel lên trái ở giai oạn 8
và 10 tháng tuổi
116
Bảng 3.12. Thành phần acid béo trong cơm dừa sau xử lý phối hợp các chất
iều hòa sinh trưởng thực vật lên trái
121
Bảng 3.13. Mối liên hệ giữa hoạt ộng biến dưỡng và sự thay ổi hàm lượng
các chất iều hòa sinh trưởng thực vật trong sự tăng trưởng và tích lũy ở trái
140
Bảng 3.14. Ảnh hưởng của các xử lý chất iều hòa sinh trưởng thực vật lên
sự tăng trưởng và tích lũy lipid ở trái Dừa Ta Xanh
ix
151
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Nguồn gốc của trái và hột
12
Hình 1.2. Sơ ồ sự phát triển của ba kiểu nội nhũ
12
Hình 1.3. Sơ ồ mơ tả các giai oạn phát triển phơi của cây dừa
16
Hình
4 Sơ ồ mơ tả sự phát triển không ều của tử diệp ở cây dừa
16
Hình
5 Con ường sinh tổng hợp acid béo
29
Hình 1.6. Các phản ứng trong quá trình sinh tổng hợp acid béo và lắp ráp
TAG ở các hột chứa dầu
30
Hình 1.7. Sự sinh tổng hợp lipid ở thực vật
31
Hình 1.8. Các protein gắn trên lớp ơn lipid óng gói TAG
32
Hình
9 Sơ ồ mô tả các con ường trao ổi chất trung tâm ở hột chứa dầu
trưởng thành
Hình
34
0 Sơ ồ mơ tả các nguồn ATP và chất khử từ các nguồn khác nhau
cung cấp cho sự sản xuất các chuỗi acyl béo trong hột chứa dầu
35
Hình
Ly trích và phân oạn chất iều hịa sinh trưởng thực vật
52
Hình
Sơ ồ mơ tả vị trí thu các lá chét ( oạn giữa) của các lá mang trái
ể o quang hợp và hơ hấp
55
Hình 3.1. Sự thay ổi ường kính trái Dừa Ta Xanh theo tuổi trái
75
Hình 3.2. Sự thay ổi kích thước các thành phần của trái Dừa Ta Xanh theo tuổi trái
76
Hình 3.3. Sự thay ổi kích thước phơi của trái dừa ở các ộ tuổi khác nhau
76
Hình 3.4. Sự thay ổi khối lượng tươi của trái Dừa Ta Xanh theo tuổi trái
78
Hình 3.5. Sự thay ổi khối lượng của vỏ trái Dừa Ta Xanh theo tuổi trái
79
Hình 3.6. Sự thay ổi khối lượng nước của trái Dừa Ta Xanh theo tuổi trái
79
Hình 3.7. Sự thay ổi khối lượng cơm của trái Dừa Ta Xanh theo tuổi trái
80
Hình 3.8. Sự thay ổi khối lượng phơi của trái Dừa Ta Xanh theo tuổi trái
80
Hình 3.9. Sự thay ổi lượng glucose trong nước của trái Dừa Ta Xanh theo tuổi trái
88
Hình 3.10. Sự thay ổi lượng tinh bột trong nước của trái Dừa Ta Xanh theo tuổi trái
89
Hình 3.11. Sự thay ổi lượng lipid trong nước của trái Dừa Ta Xanh theo tuổi trái
89
Hình 3.12. Sự thay ổi lượng glucose trong cơm của trái Dừa Ta Xanh theo tuổi trái
90
x
Hình 3.13. Sự thay ổi lượng tinh bột trong cơm của trái Dừa Ta Xanh theo tuổi trái
90
Hình 3.14. Sự thay ổi lượng nitrogen trong cơm của trái Dừa Ta Xanh theo tuổi trái
91
Hình 3.15. Sự thay ổi lượng lipid trong cơm của trái Dừa Ta Xanh theo tuổi trái
91
Hình 3 6 Cường ộ quang hợp của lá chét (ở oạn giữa) của các lá mang
trái 7 - 11 tháng tuổi
94
Hình 3 7 Cường ộ hơ hấp của lá chét (ở oạn giữa) của các lá mang trái 7
- 11 tháng tuổi và cường ộ hô hấp cơm của các trái 7 – 11 tháng tuổi
94
Hình 3.18. Sự thay ổi hoạt tính IAA nội sinh trong nước, cơm và phơi dừa
theo tuổi trái
96
Hình 3.19. Sự thay ổi hoạt tính zeatin nội sinh trong nước, cơm và phơi
dừa theo tuổi trái
96
Hình 3.20. Sự thay ổi hoạt tính GA nội sinh trong nước, cơm và phơi dừa
theo tuổi trái
97
Hình 3.21. Sự thay ổi hoạt tính ABA nội sinh trong nước, cơm và phơi dừa
theo tuổi trái
Hình 3
97
Sơ ồ mơ tả sự nở hoa của các phát hoa kế tiếp trên cùng một cây
Dừa Ta Xanh
123
Hình 3 3 Các giai oạn hình thành và phát triển của các thành phần của trái
Dừa Ta Xanh
127
xi
DANH MỤC CÁC ẢNH
Ảnh 2.1. Cây Dừa Ta Xanh ược trồng trên liếp ơn ở Xã Lương Hịa, huyện
Giồng Trơm, Tỉnh Bến Tre
43
Ảnh 2.2. Phần ngọn cây Dừa Ta Xanh ang cho trái ổn ịnh
43
Ảnh
3
oạn giữa của lá chét trên lá mang buồng trái ược cô lập ể o
quang hợp và hô hấp
55
Ảnh 2.4. Mẫu cơm dừa của trái 10 tháng tuổi ược cắt ể tiến hành nuôi cấy in vitro
57
Ảnh 3.1. Phát hoa dừa ã mở mo
64
Ảnh 3.2. Hoa dừa ực nở hoàn toàn cho thấy các bộ phận của hoa
64
Ảnh 3.3. Hoa dừa cái nở sau khi pha ực kết thúc
64
Ảnh 3.4. Lát cắt ngang bầu noãn hoa dừa cái cho thấy 3 lá nỗn dính nhau tạo
nên 3 tâm bì
65
Ảnh 3.5. Lát cắt ngang trái dừa 2 tháng tuổi cho thấy sau khi ậu trái chỉ có
một lá noãn phát triển thành hạt
65
Ảnh 3.6. Sự trùng pha giữa pha ực của phát hoa thứ (n+1) với pha cái của
phát hoa thứ n trên cây Dừa Ta Xanh
65
Ảnh 3.7. Sự hư hỏng ở phần vỏ trong của trái Dừa Ta Xanh giai oạn trái 0 –
4 tháng tuổi khi trái rụng
67
Ảnh 3.8. Sự thay ổi màu sắc vỏ trái Dừa Ta Xanh theo các giai ọan phát
triển của trái
67
Ảnh 3.9. Trái Dừa Ta Xanh 0 – 6 tháng tuổi
68
Ảnh 3.10. Trái Dừa Ta Xanh 7 - 12 tháng tuổi
68
Ảnh 3.11. Sự thay ổi ộ dày cơm của trái dừa 8 – 12 tháng tuổi
68
Ảnh 3.12. Khí khổng ở m t dưới lá nuôi trái Dừa Ta Xanh 10 tháng tuổi
69
Ảnh 3.13. Khí khổng ở vỏ ngồi trái Dừa Ta Xanh mở rộng
69
Ảnh 3.14. Thể nhân tự do trong nước của trái dừa 6 tháng tuổi dưới kính hiển
vi quang học
71
Ảnh 3.15. Tế bào tự do trong nước của trái dừa 6 tháng tuổi dưới kính hiển vi quang học
71
Ảnh 3.16. Tế bào tự do của nước dừa 6 tháng tuổi dưới kính hiển vi huỳnh
xii
quang sau khi nhuộm calcofluor white
71
Ảnh 3.17 Cơm dừa của trái 5 tháng tuổi dưới kính hiển vi quang học
72
Ảnh 3.18. Lát cắt ngang cơm dừa ở vùng chứa phôi của trái dừa 6 tháng tuổi
72
Ảnh 3.19. Lát cắt ngang cơm dừa ở vùng trợ cầu của trái dừa 6 tháng tuổi
72
Ảnh 3.20. Lát cắt ngang tế bào cơm dừa của trái 7 tháng tuổi cho thấy có sự
phân chia tế bào trong giai oạn này
73
Ảnh 3.21. Các giọt dầu trong nước của trái dừa 8 tháng tuổi ược nhuộm
Sudan III và quan sát dưới kính hiển vi quang học
73
Ảnh 3.22 – 3.27. Lát cắt dọc cơm dừa của trái 7 – 12 tháng tuổi dưới kính
hiển vi quang học sau sự nhuộm Sudan III
74
Ảnh 3.28. Sự thay ổi hình thái phôi của trái Dừa Ta Xanh giai oạn trái từ 7
- 12 tháng tuổi
81
Ảnh 3.29. Lát cắt dọc qua vị trí phơi của trái Dừa Ta Xanh 2 tháng tuổi cho
thấy phơi ở giai oạn hình thành cơ quan
82
Ảnh 3.30. Lát cắt dọc qua vị trí phơi của trái Dừa Ta Xanh 5 tháng tuổi cho
thấy sự tăng trưởng không ồng ều của tử diệp, phần trên tăng trưởng mạnh
hơn phần dưới
82
Ảnh 3.31 – 3.36. Lát cắt dọc qua phôi của trái Dừa Ta Xanh 7 – 12 tháng tuổi
ược quan sát dưới kính hiển vi soi nổi
83
Ảnh 3.37. Một phần lát cắt dọc qua phôi của trái Dừa Ta Xanh 7 tháng tuổi
84
Ảnh 3.38. Một phần lát cắt dọc qua phôi của trái Dừa Ta Xanh 8 tháng tuổi
84
Ảnh 3.39. Lát cắt dọc qua phôi của trái Dừa Ta Xanh 9 tháng tuổi
85
Ảnh 3.40. Lát cắt dọc qua phôi của trái Dừa Ta Xanh 10 tháng tuổi
85
Ảnh 3.41. Lát cắt dọc qua phôi của trái Dừa Ta Xanh 11 tháng tuổi
86
Ảnh 3.42. Lát cắt dọc qua phôi của trái Dừa Ta Xanh 12 tháng tuổi
86
Ảnh 3.43. Lá chét ở oạn giữa của các lá mang trái 7 – 11 tháng tuổi
93
Ảnh 3 44 Cơm dừa trái 10 tháng tuổi trên môi trường MS sau 1 tuần nuôi cấy
101
Ảnh 3 45 Cơm dừa trái 10 tháng tuổi trên môi trường MS bổ sung NAA 1
mg/l sau 1 tuần nuôi cấy
101
xiii
Ảnh 3 46 Cơm dừa trái 10 tháng tuổi trên môi trường MS bổ sung GA3 20
mg/l sau 1 tuần nuôi cấy
102
Ảnh 3 47 Cơm dừa trái 10 tháng tuổi trên môi trường MS bổ sung ethrel 50
mg/l sau 1 tuần nuôi cấy
102
Ảnh 3.48. Trái Dừa Ta Xanh 7 – 10 tháng tuổi sau
tháng phun nước cất có
bổ sung Tween 20 (1 mg/l)
104
Ảnh 3.49. Trái Dừa Ta Xanh 7 – 10 tháng tuổi sau 1 tháng phun NAA 1 mg/l
có bổ sung Tween 20 (1 mg/l)
104
Ảnh 3.50. Trái Dừa Ta Xanh 7 – 10 tháng tuổi sau 1 tháng phun BA 1 mg/l có
bổ sung Tween 20 (1 mg/l)
104
Ảnh 3.51.Trái Dừa Ta Xanh 7 – 10 tháng tuổi (từ trái sang) sau 1 tháng phun
GA3 20 mg/l có bổ sung Tween 20 (1 mg/l)
104
Ảnh 3.52. Trái Dừa Ta Xanh 10 tháng tuổi sau 1 tháng phun với Tween 20 (1 mg/l)
114
Ảnh 3.53. Trái Dừa Ta Xanh sau một tháng xử lý phối hợp NAA 1 mg/l, BA
10 mg/l, GA3 20 mg/l và ethrel 200 mg/l khi trái 10 tháng tuổi
114
Ảnh 3.54. Trái Dừa Ta Xanh 10 tháng tuổi sau 1 tháng xử lý phối hợp (NAA
1 mg/l, BA 10 mg/l, GA3 20 mg/l) và xử lý ethrel 200 ng/l sau xử lý phối hợp 1 tuần
114
Ảnh 3.55. Trái Dừa Ta Xanh 10 tháng tuổi sau 1 tháng xử lý phối hợp (NAA
1 mg/l, BA 10 mg/l, GA3 20 mg/l) và xử lý ethrel sau xử lý phối hợp 3 tuần
114
Ảnh 3.56. Phần ngọn cây dừa không xử lý
117
Ảnh 3.57. Phần ngọn cây dừa sau 3 tháng xử lý NAA 1 mg/l trên trái 8 tháng tuổi
117
Ảnh 3.58. Phần ngọn cây dừa sau 3 tháng xử lý GA3 20 mg/l khi trái 8 và 10
tháng tuổi
118
Ảnh 3.59. Phần ngọn cây dừa sau 3 tháng xử lý NAA 1 mg/l và GA3 20 mg/l
khi trái 8 tháng tuổi, xử lý bổ sung GA3 20 mg/l khi trái 10 tháng tuổi
118
Ảnh 3.60. Lát cắt dọc cơm của trái Dừa Ta Xanh 11 tháng tuổi sau sự nhuộm
Sudan III
119
Ảnh 3.61. Lát cắt dọc cơm của trái Dừa Ta Xanh 11 tháng tuổi sau xử lý GA3
20 mg/l khi trái 8 tháng tuổi và 10 tháng tuổi sau sự nhuộm Sudan III
xiv
119
Ảnh 3.62. Lát cắt dọc cơm của trái Dừa Ta Xanh 11 tháng tuổi sau xử lý
NAA 1 mg/l, GA3 20 mg/l khi trái 8 tháng tuổi và xử lý bổ sung GA3 20 mg/l
với ethrel 200 mg/l khi trái 10 tháng tuổi sau sự nhuộm Sudan III
xv
119
MỞ ĐẦU
Ước tính trong 50 năm nữa, năng suất cây trồng cần phải tăng gấp đôi để đáp
ứng nhu cầu đời sống của con người do sự gia tăng dân số và sự giảm diện tích đất
canh tác (Ruan và cộng sự, 2012). Trong đó, nhu cầu về dầu thực vật sẽ tăng gấp
đôi vào năm 2030 khi dầu thực vật vừa được sử dụng trong chế biến thực phẩm vừa
là nguồn nguyên vật liệu trong chế biến công nghiệp và sản xuất nhiên liệu sinh học
(Chapman và Ohlrogge, 2012).
Cây dừa (Cocos nucifera L.) là một trong những loại cây trồng lấy dầu quan
trọng ở vùng nhiệt đới. Dừa được trồng ở hơn 93 quốc gia (Rajesh và cộng sự,
2015) và được mệnh danh là “cây của cuộc sống” vì là cây được sử dụng nhiều bộ
phận nhất so với những cây trồng khác. Các bộ phận của cây dừa được sử dụng
trong lĩnh vực thực phẩm, sản xuất dầu, vật liệu xây dựng, năng lượng và mỹ phẩm
(Persley, 1992). Mặt khác, cây dừa cịn là một trong số ít các loại cây trồng có thể
chịu đựng và tồn tại được trong những điều kiện khắc nghiệt của môi trường như
đất cát nghèo dinh dưỡng, nước mặn xâm nhập, bão tố. Cây cịn góp phần bảo vệ
mơi trường, tạo tiểu khí hậu ổn định, chắn gió, chống xói mịn, tạo cảnh quan cho
du lịch sinh thái, tham gia phát triển nông nghiệp nông thôn bền vững và là cây
trồng mang lại nguồn thu nhập đáng kể cho người dân. Do đó, cây dừa được xem là
cây thích nghi tích cực với các tác động của biến đổi khí hậu (Võ Văn Long, 2009;
Kumar và cộng sự, 2013; Estrera, 2014).
Dừa Ta thuộc nhóm dừa cao, là một trong những giống dừa lấy dầu được trồng
phổ biến ở Việt Nam, với trái có màu xanh hay vàng tùy theo giống. Cây Dừa Ta có
tuổi thọ dài (60 - 70 năm), trái có gáo to, cơm dừa dày chứa acid lauric với hàm
lượng cao phù hợp cho việc chế biến các sản phẩm có giá trị kinh tế như dầu dừa
tinh khiết, kẹo dừa, cơm dừa nạo sấy, sữa dừa, bột sữa dừa, xà phòng, chất tẩy rửa,
tạo bọt, bơ thực vật và đặc biệt là dầu sinh học (Opik và Rolfe, 2005; Baudouin và
cộng sự, 2006; Phạm Thị Lan và cộng sự, 2010; Harries, 2012).
1
Cây dừa là một trong những cây trồng đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế
của nhiều quốc gia. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, người trồng dừa và ngành
dừa đang phải đương đầu với một trong số những thách thức là năng suất và lợi
nhuận từ cây dừa rất thấp (Koffi và cộng sự, 2013; Rajesh và cộng sự, 2015). Do
đó, việc nâng cao năng suất trái hoặc sản lượng dầu trong trái dừa để đáp ứng nhu
cầu dầu thực phẩm cũng như chế biến và đặc biệt là chế biến nhiên liệu sinh học là
việc làm cần thiết góp phần làm tăng năng suất và lợi nhuận cho người trồng dừa.
Từ những lý do trên, chúng tơi tiến hành đề tài “Tìm hiểu q trình phát triển
trái và sự tích lũy dầu trong phần cơm trái ở cây dừa Cocos nucifera L.” với mục tiêu:
- Xác định được q trình tăng trưởng và sự tích lũy dầu ở trái qua khảo sát một
số chỉ tiêu về hình thái, khối lượng, các thành phần hóa sinh nội nhũ trái, cường độ
quang hợp, hô hấp của lá/cơm trái và hoạt tính các chất điều hịa sinh trưởng thực
vật nội sinh trong trái ở giống Dừa Ta Xanh.
- Xác định được phương pháp xử lý chất điều hòa sinh trưởng thích hợp làm
tăng hàm lượng lipid trái ở giống Dừa Ta Xanh.
Đề tài được thực hiện từ tháng 3/2013 đến tháng 9/2015, tại Bộ môn Sinh lý
thực vật, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí
Minh và Khoa SP Hóa – Sinh – KTNN, Trường Đại học Đồng Tháp. Những thí
nghiệm ngồi đồng được thực hiện tại một số vườn dừa tại huyện Giồng Trôm, Tỉnh
Bến Tre.
2
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Cây dừa (Cocos nucifera L.)
1.1.1. Vị trí phân loại
Theo Phạm Hồng Hộ (2003), cây dừa thuộc:
Lớp Đơn tử diệp: Monocotyledonae
Bộ: Arecales
Họ: Arecaceae (Palmae)
Chi: Cocos
Loài: Cocos nucifera L.
1.1.2. Đ c i m sinh học của cây dừa
Cây dừa mọc thẳng, không phân nhánh, thường cao 20 – 30 m. Tuy nhiên,
chiều cao cây thay đổi tùy theo giống và điều kiện môi trường. Ngọn thân mang tán
lá và đỉnh sinh trưởng. Nếu đỉnh sinh trưởng chết thì cây chết. Đặc điểm của thân là
khơng có tượng tầng do đó khơng thể tăng sinh thứ cấp (Trần Mỹ Lý và cộng sự,
1990; Võ Văn Long và cộng sự, 2008). Dừa lùn thường có gốc nhỏ, ngược lại dừa
cao và dừa lai thường có gốc phình to đến rất to (Chan và Elevitch, 2006; Nguyễn
Thị Lệ Thủy, 2009; Orwa và cộng sự, 2009; Perera và cộng sự, 2009).
Rễ dừa thuộc dạng rễ chùm, rễ bất định sinh ra liên tục ở phần gốc thân, khơng
có rễ trụ. Hệ thống rễ tập trung xung quanh thân trong vòng bán kính 1,5 – 2 m và
ăn sâu trong đất 0,75 – 1 m. Do đó, nếu mực nước thủy cấp cạn (q 1 mét) thì hệ
thống rễ khơng phát triển đầy đủ, dẫn đến tình trạng cây sinh trưởng kém. Tuy
nhiên, ngập nước liên tục sẽ ảnh hưởng đến khả năng hô hấp của bộ rễ. Rễ già sẽ
chết và rễ mới phát triển liên tục (Nguyễn Văn Dõng, 1962; Chan và Elevitch,
2006; Võ Văn Long và cộng sự, 2008; Orwa và cộng sự, 2009).
Một cây dừa có khoảng 30 - 35 tàu lá, mọc xoay vòng từ dưới lên trên. Lá rất
to, có bẹ ơm lấy thân cây và một trục mang nhiều lá chét xếp hai dãy đều đặn ở hai
bên. Mỗi tàu lá dài 5 – 6 m, gồm 2 phần: phần cuống lá không mang lá chét, lồi ở
3
mặt dưới, phẳng hay hơi lõm ở mặt trên, đáy phồng to, bám chặt vào thân và khi
rụng sẽ để lại một vết sẹo trên thân; phần mang lá chét với 90 – 120 lá chét mỗi bên,
các lá chét không đối xứng hẳn qua sống lá mà một bên này sẽ nhiều hơn bên kia
khoảng 5 - 10 lá chét (Chan và Elevitch, 2006; Võ Văn Long và cộng sự, 2008;
Orwa và cộng sự, 2009). Đỉnh sinh trưởng cho lá liên tục, cứ một lá xuất hiện trên
tán thì một phác thể lá xuất hiện trong chồi và một lá già rụng đi. Nếu bên ngồi có
30 – 35 tàu lá thì bên trong cũng có từng ấy lá hình thành. Một cây dừa, mỗi năm ra
12 - 14 lá. Một tàu lá dừa ln có đời sống 5 năm, gần như không đổi (Edward và
Craig, 2006).
Hoa dừa thuộc loại đơn tính, đồng chu. Bơng mo (buồng hoa) ở nách lá trong
một lá bắc (còn gọi là mo), phân nhánh nhiều thành bông, mỗi bông mang hoa đực
ở trên và hoa cái ở dưới. Số lượng hoa cái trung bình biến động từ 20 - 40 hoa trên
mỗi phát hoa tùy theo giống. Hoa đực có 6 mảnh bao hoa màu vàng, 6 nhị và 1
nhuỵ lép. Hoa cái lớn hơn, có 6 mảnh bao hoa, 3 lá nỗn nhưng chỉ có 1 lá nỗn
phát triển thành trái hạch mang 1 hột. Thời gian từ khi tượng đến khi nở hoa trung
bình 30 - 40 tháng (Esau, 1967; Periplus, 2001; Chan và Elevitch, 2006).
Trái dừa thuộc loại trái có nhân cứng. Vỏ trái gồm ba phần là ngoại quả bì
(phần vỏ bên ngồi được phủ cutin), trung quả bì (xơ dừa) và nội quả bì (gáo dừa).
Trái có hột to, nội nhũ đặc biệt gồm nội nhũ lỏng (nước dừa) ở trong và nội nhũ rắn
(cùi/cơm dừa) ở ngoài (Winton, 1901; Chan và Elevitch, 2006; Rudall, 2007).
Trong giới thực vật, dừa là một trong những lồi có kích thước hột lớn. Hột dừa
không trải qua thời kỳ tiềm sinh mà chín liên tục rồi nảy mầm, điều này gây khó
khăn cho việc bảo quản hột để nhân giống (Assy Bah, 1986; Engelmann,1997)
Phơi của trái dừa trưởng thành có hình trụ, nằm trong cơm dừa, dưới lỗ mầm.
Khi nảy mầm, chồi mầm và rễ mầm chui ra ngồi, phần cịn lại bên trong trái sẽ
phát triển thành một khối gọi là giác mút hay phổi dừa. Giác mút có vai trị hấp thu
chất dinh dưỡng để ni cây con. Đó là một thể xốp, phát triển thể tích rất nhanh
theo sự phát triển của chồi (Trần Mỹ Lý và cộng sự, 1990; Nguyễn Thị Minh
Nguyệt và Đồng Thị Thanh Thu, 2004).
4
1.1.3. Phân biệt các giống dừa
Ở Việt Nam cũng như các nước trên thế giới, cây dừa được chia thành hai nhóm
chính chủ yếu dựa trên cách thức thụ phấn cũng như đặc điểm hình thái và nơng
học: nhóm dừa cao (typica) và nhóm dừa lùn (nana). Các giống dừa ở các vùng
khác nhau được gọi tên theo nhóm kèm tên quốc gia và đặc điểm màu sắc trái. Ví
dụ như dừa cao Tây Phi, dừa cao Sri Lanka, dừa cao Mã Lai, dừa cao hay dừa lùn
Mã Lai, dừa lùn xanh Sri Lanka, dừa lùn vàng Mã Lai… (Perera và cộng sự, 2009;
Ngô Thị Lam Giang và cộng sự, 2012) (Bảng 1.1). Ngồi hai nhóm dừa cao và dừa
lùn cịn có nhóm dừa lai giữa hai nhóm này:
Nhóm dừa cao được trồng phổ biến cho việc khai thác thương mại, có chiều
cao thân tối đa 20 - 30 mét. Nhóm này chủ yếu thụ phấn chéo.
Nhóm dừa lùn đạt chiều cao tối đa 10 - 15 mét và chủ yếu là tự thụ phấn.
Nhóm dừa lai là nhóm dừa được lai tạo giữa giống dừa cao và dừa lùn nên
mang đặc tính trung gian của hai nhóm giống nói trên. Ưu điểm nổi bật của giống
dừa lai là ra hoa sớm, năng suất cao, hàm lượng dầu cao và có khả năng thích nghi
với một số điều kiện bất lợi của môi trường.
Một số giống dừa ƣợc trồng phổ biến ở Việt Nam hiện nay
-
Nhóm dừa cao có Dừa Ta (Xanh, Vàng), Dừa Dâu (Xanh, Vàng), Dừa Lửa,
Dừa Giấy và Dừa Sáp.
-
Nhóm dừa lùn có Dừa Xiêm (Xanh, Đỏ), Dừa Tam Quan, Dừa Ẻo và Dừa Dứa.
Trong nhóm dừa cao, Dừa Ta và Dừa Dâu là các giống dừa công nghiệp cho
năng suất cao, chủ yếu được dùng để ép lấy dầu và được trồng phổ biến. Trong
nhóm dừa lùn, Dừa Dứa là những giống có giá trị kinh tế cao hiện được nơng dân
ưa thích (Ngơ Thị Lam Giang và cộng sự, 2002).
5
