🔙 Quay lại trang tải sách pdf ebook Sinh lý thực vật ứng dụng Ebooks Nhóm Zalo vũ VĂN VỤ SINH LÝ THỰC VẬT ỨNG DỤNG NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC - 1999 67/422 - 99 M i s« : 7K273M9 G D -9 9 LỜ I NÓ I ĐẦU Sinh lý học thực vật - một môn học vẻ các quá trình sống xảy ra trong cơ thể và quần thể thực vật, từ lâu đã là một mổn học li£n quan chặt chẽ vói các mổn học cơ sỏ của Sinh học như : Di ttiiyẻn học, Hóa sinh học, Lý sinh học, Sinh thái học và có vai trò rất quan trọng trong việc cung cấp các kiến tìiức cơ sở cho các ngành Trỏng ưọt, Lãm học, Duợc học,... Trong những năm gần đây, nhất là khi phát triển các ngành mới như cững nghệ sinh học, cổng nghệ mồi ưuờng, sinh học mữi truờng, ... ứiì Sinh lý học thực vật, đặc biệt là những cơ sở lý luận và thục tiễn của nó đã đuợc ứng dụng rộng rãi và rất có hiệu quả trong nhong ngành mới xuít hiện này. Chẳng hạn ; các kiến thúc vẻ sinh lý tế bào đa được úng dụng thành cổng trong cỡng nghệ nuỡi cấy mô - tế bào thục vật ; các kiến thúc VỀ dinh duỡng khoáng và trao 4ổi nitơ đa đuợc ứng dụng ưong cống nghệ ưồng cãy khống cần trong cững nghệ thủỵ_canh, khí canh, góp ph&n tạo n£n một nẻn nông nghiệp sạch và bỀn vững, các kiến thức vẻ quang hợp đa đua đến biện pháp kỹ Quang hợ£ c^trồng^ nhằm mục đích "kinh doanh" năng luợng Mặt Trời sao cho hiộu qoi nhất, song song với việc nghien cúu một cững nghệ quãhg Hợp nEãn tạo ; các kiến thúc vẻ sinh truởng và phát ưiển thục vật, vẻ các chất điéu hòa sinh ưuửng thục vịt đa đuợc ứng dụng rộng rai và mang I9Ì ỉợi ỉch nhiéu mặt cho nẻn nổng nghiệp các nước, và quan ưọng hơn nOa CẮC kiến thức sinh lý thục vật còn đuọc ứng dụng ưong việc nghiẽn cứu, xây dụng, điéu khiển và khai thác các hệ sinh thái uu trong mỉ^ iiftn quan với việc bảo vệ mữi ưuờng bén vOng. Đó chính là nội dung cửa cuốn sách : "Sinh lý thực vật ứng dụng" và mục đích ra đời của nó là góp phần cung cấp các kiến thúc nẽu ưên cho nguời đọc. Vì thời gian có hạn, cuốn sách chua đẻ cập đến các phần ứng dụng của chế độ nuức thục vật, hft h^p thục vật, cũng như chua đưa vào cuốn sáclTnhoiĩg phũõrng pháp chủ yếu ưong quang hợp úng dụng và chắc chắn cuốn sách còn nhiẻu thiếu sót. Tác giả xin cám ơn những ý kiến đóng góp để cuốn sách đưgrc hoàn thiện dần, đáp ứng yẽu cầu nguời đọc. Tác giả Chương / NUÔI CẤY MÔ - TẾ BÀO THỰC VẬT • m Trong mấy thập kỷ qua nuôi cấy mô - tế bào thục vật đa phát triển mạnh mẽ à nhiẻu quốc gia trân thế giới. Đây là một cổng cụ cần thiết ưong nhièu lĩnh vực nghiên cứu cơ bản và úng dụng của ngành sinh học. Nhờ áp dụng các kỹ thuật nuồi cấy mổ phân sinh, mO sẹo... con nguời đã thúc đẩy thực vật sinh sản nhanh hon, gấp nhiẻu lần tốc độ vốn có trong tự nhiên. Do đó sẽ tạo ra hàng loạt cá thể mới giữ nguyẽn các tính trạng di truyẻn của cơ thể mẹ và làm rút ngắn đuợc thời gian đua một giống mói vào sản xuít quy mữ lớn. Hơn nOa, dựa vào kỹ thuật nuỡi cấy để duy trì và bẳo quản đuợc nhièu giống cây trồng quý hiếm, hoặc có thể tiến hành loại bô các mầm bệnh (phục tráng giống) - phuong pháp này đặc biệt cố hiỆu quả đỉTi với nhOng loài thục vật sinh sản sinh duỡng. Mặt khác, sử dụng các kỹ thuật nuôi cấy và dung hợp protoplast (tế bào ưần), đé tạo ra những con lai xa vè mặt di truyẻn mà phuong pháp lai giống cổ điển khống thực hiện đuọc, cOng như chuyén các gen mong muốn vầo cây ưồng... Bẽn cạnh đó các nhà nghien cúu còn thu nhận các chít trao đổi thứ cíp từ tế bào nudi cấy, dẫn đến một sự ổn định và độc lập hon, ít lộ thuộc vào sản xuất cửa thụpc v9t ngoài tự nhi6n. Ngoài ra nuữi ctfy mữ - tế bầo là một phuơng pháp nghiên cúu hiộu qụả nhtft qiiỉl trinh phết iinh h\nh ý Phuong pháp này giúp mở ra nhOng huớng mới ưong nghiỉn cúu sinh lý và di trayén thực_vẫt_như : cơ chế sinh tổng hợp các chất, sinh lý phân tử, di ưuyẻn - đột biến, sinh lý dinh duOng ở tế bào thục vật và nhiêu vấn đé sinh học khác... 1. Cơ sờ lý luận và thục nghiệm của nuôi cấy mô tế bào thục vật in*vỉtro Nuổi cíy mổ - tế bào thực vật in-vitro đã hình thành từ vài thập kỷ tniớc mà cơ sở của nó là giả thuyết của nhà thực vật học người Đức Haberland G. (1902). ông cho rằng tất cả các tế bào của cây đèir cồ tính toàn năng (totipotency), nghĩa là mỗi tế bào đều mang toàn luợng thống~ĩĩn di ưuyén của cơ thể. Theo Haberland mỗi tế bào ấy có khả nâng pháttĩ^tHànKcơ thể hoàn chỉnhjchị_gặp điều kiện ưuỊ|n^ lợi. Tiếc rằng các thí nghiệm của Haberland đa không thành công. Năm i924 Kotte và Robbins lặp lại các thí nghiệm của Haberland và nuổi được đỉnh sinh ttuởng tách từ đầu rẽ một cây hòa thảo, tạo ra hệ rễ nhỏ có cả rẽ phụ. Mu^ năm sau (1934) White đa nuổi cấy thành cổng đầu rẽ cà chua (Lycopersicum esculentum) ưsn inữi ttuờng lông có chứa đường, mu<â khoáng và dịch chiết l ì ^ men. Các thỉ nghiệm tiếp ứieo White thay thế dịch chiết nấtn men b^g hỗn hợp ba vitamin nhóm B : thiamiii (vitamin Bl), piridoxin (vitamin B6) và axit nicotinic (vitatnin B3^ Sau đó ít lâu Went và 'nỉimaim tìm ra chít kích thích sinh Utiỏng đ&u ti6n là lAA (indol axetic axit). Nghiên cứu vẻ huớng khác, Gautheiet và Nobecourt (1937) đa tạo ra và duy ừì điiọc sự sinh ttuởng cửa mO sẹo cà Tốt (Daucus carotà) ttoog một thời gian dỹ. ở đidi kỳ nàyTcác nliỉriEhoa học nghiên cúu và tổng hợp thành cdng lihiéu chất kích thích sinh ưuỏng nhu: NAA (a-naphứiyl axetic axit), 2,4D (2,4 diolorophenoxy axetic axit). Nhờ đó các thí nghiộm tạo mô sẹo da thu đuọc kết quả ò nhiiu đốì tuợng thục vật ttvổc đây rất khó nuổi cấy. Nắm 19SS, Skoog và Miller tìm ra kinetin trong dịch thủy phan của tinh dịch cá b$ (Ị^rríngpermì. Cừng với kinetin thì các xỵtokinin khác như BAP (6-benzyl amino purín), 2ip, zeatin... cOng iần luợt đuọc phát hiện. Những thành cổng trẽn là cơ sở bùng nổ ứng dụng kỹ thuật nuổi cấy tế bào thục vật trong sản xu^ với việc tạo đuợc/cãy hoàn chỉnh từ mô tách rời như đỉnh sinh tniởng... Hai tác giả Morel và Martin đa phát triển kỹ thuật nuỗi cấy đỉnh sinh tniủng để tạo ra các giống sạch bệnh ở khoai tây (Solanum tuberosum) và hoa lan (Orchid). Chính hai lĩHàlchoa học này đã mở đầu cho một hướng mới của nuối cấy mữ - tế bào thục vật đó là vi nhãn giống (micropropagation). Nuôi cấy tế bào tách rời (tế bào đom và tế bào trần) đuợc bắt đầu năm 1960 vái các thí nghiệm tiẽn phong của Cookịng và từ đó trở đi nuữi cấy tế bào tách rời đã có những buớc phát triển đáng khích lệ. Nhờ hoàn thiện các kỹ thuật nuôi cíy protogiasỉ, người ta cố thể tiến hànỉi dung hợp tế bào tạo ra tế bào lai hoặc nghiên cứu chuyển gen có lợi vào cfty tiổng nhằm cải tạo giốQg. •v---------------------- ^ ~ " 2. Các yếu tố ảnh huởng đến quá trình nu6i cấy 2.1. Ảnh huửng cúa m6i tniởng nuM cấy Thành cổng của nuối cấy mổ - tế bào thục vạt p^v rít nhiẦii vào sự chọn lựa mổi truờng dinh duỡng. bao gồm cả số luợng và chít lượng h5ã~chăt sử dụng. Nhu câu dỉĩĩirduOĩig cho sinh tnidng tốì uu của các loài là khừng gỉống nhau, ngay cả gitta các bộ phận ưong cùng một cơ thể cOng ít nhiều cố sự khác nhau (Murashige and Skoog, 1962). Cho đến nay đã có nhiỀu loại mỡi ưuờng dinh duOng đuợc tìm ra : Mổi tường Murashige và Skoog (1%2), mổi ữuờng Linsmainer và Skoog (1963), môi trường Gamborg (1^8), tnữi tniờng Knop (1974)... Đây là nhOng mổi truờng cơ bẳn và s6 đuợc cẳi biến ra nhiều I09Ì mối ưuờng khác nhau cho phù hợp với mồi đối tuọng nghiỉn cúu và mục đích thí nghiệm. Trong số đố mữi ttuờng MS (Murashige and Skoog, 1962) đuọc đánh giá là phù hợp nhất cho đa số các loài thục vật vầ chính Murashige (1974) đa dùng môi truờng này dể nuỡi cấy nhiéu loại ciy ưồng. Nét đặc trung của mổi truờng MS là giàu vé thành phần muối khoáng. Vì vậy đ(Ti với một số loài thì thành phần dinh duửng của tnữi tniờng MS tỏ ra quá cao và cố tniờng hợp gfty độc cho mổ nuổi cấy. Chồi cẩtn chuứng (Dianthus spp.), huong nhu {Ocimum gratis simtm) chỉ sinh tniởng đuợc khi hàm luợng khoáng MS giảm đi một nủa. Tuơng tự như thế chồi cây Feijoa sellowiana sinh sổi nảy nở tốt hơn ưẽn mồi ừuờng Knop-mổi trường nghèo chất dinh duững (Bho jwani and Razdan, 1983). ở một số ít loài, mỡi tniờng MS giàu chất dinh duOng còn gãy ra hiện tượng mọng nuức hay thủy tinh thể (viưiĩication) như ở cẩm chuớng^ hoa ciic... (Han et al, 1991). Thủy tinh thể là một uở ngại cho qúá ùinh chuyến cãy từ ống nghiệm ra vuờn uơm hay đồng ruộng. Như vậy có thế kết luận chung rằng ; thành phần chất khoáng ưong mOi truờng ảnh huỏng lẽn sự phát sinh hình thái thục vật in-vitro là tuong đối phúc tạp. Cho nSn với mỗi đốì tuợng, ở các giai đoạn sinh tniỏng khác nhau cần phầHìmcainổi tniờng thích hợp cho sinh tniởng và phát uiển của chúng. Các hợp chất vô cơ chúa nitơ đitợc bổ sung vào mổi truờng duứi hai dạng : nittat (NO3 ) và amon (NHỈ) làm nguồn nitơ. Luợng nỉtrat trong hầu hết các mổi tniờng là nhiéu hơn amon và thường dùng à nổng độ 2SmM nitrat vđi 2-20 mM amon (Naray anaswamy s., 1994). Khi niưat là nguồn nitơ duy nhít sS gây kiém hóa mổi ttiiờng, do đó cần phglutamin, L-asparagin (Narayanaswamy s., Ỉ994). Sự có mặt đồng thời cửa nguồn nitơ vổ cơ và hou cơ à hàm luợng thích hợp s£ thúc đẩy mỉu sinh ưuởng mạnh hơn và đảm bảo chống lại bất cứ sự thiếu hụt nitơ nào có thể xẳy ra. . „QuờữgAíĩữSi. sửxlụng-Iàni ngiiỏn các bon CUB§ cấp Aãng-ỉuợng^ ehà yếu trong nuổi cíy nhiéu loài thục vật (Hu et al, 1979). Đồng thời 8 đuờng còn đóng vai trò là chất thẩm thấu chính của môi ưuờng. Loại đuờng hay sử dụng là sacaroz với nồng độ từ 2 - 8% (Bhojwani and Razdan, 1983). Ngoầi ra các dạng điiờng khác như : manitol, mantoz, glucoz... cũng được dùng cho nuổi cấy trong một số truờng hgp như ở cây dâu tằm (Mulberry) sự sinh tnrởng của chồi tốt hơn khi thay thế sacaroz bằng mantoz hoặc glucoz Trong nuôi cấy nhiều loài thục vật, để tăng cường sự sinh tniởng của mẫu thì ưiồi trường nuổi cấy phải được bổ sung thẽm các vitamin, axit amin, các loại dịch chiết và các chất điẻu hòa sinh tniỏng thục vật. Hầu hết các mổ nuổi cấy đẻu có khả nâng tổng hợp tất cả các loại vitamin cần thiết nhung khổng đầy đủ vê số luợng (Czosnowski, 1952 ; París, 1958). Vitamin có vai trò xúc tác các quá trình ưao đổi chất diỉn ra trong tế bào, cho nên muốn đạt đuọc sự sinh ưuửng tối ưu của mổ nudi cấy thì các nhà nghiên cúu thuờng đua th6in vào mỡi truờng một số vitamin như : thiamin (vitamin Bỉ), axit nicotinic (vi tamin B3), vitamin B5, pirídoxin (vitamin B6). Trong số đố BI đuợc coi là vitamin thiết yếu đối vối sự sinh truởng của tế bào thục vật (Weaver R. J., 1972 ; Bhojwani and Razdan, 1983). Một số trường hợp phải bổ sung thẽm vitamin c ở nồng độ cao, vì vitamin c giúp chống lại các hiộn tuợng oxy hóa. Số lirợng và nồng độ các vitainin cần sử dụng biến đổi theo loài thực vật. Ri6ng đốì với nuổi cấy pro toplast thì VÌỆC thẽm cả một hỏn hợp vitamin là cản thiết (Kao, 1977 ; Gamborg et al, 1981). Các chất điều hòa sinh truớng thựr vật (phytohoocmon) là thành phần quan trọng bậc nhất của mổi trường nuổi cấy. Nhờ nhOng cbất này, các nhà nghi£n cúu có thế chủ động điẻu khiển quá trình phát sinh hình thái của thọc vật in-viưo. Có hai nhóm chất đuọc sử dụng rộng rai là auxin và xytokinin. Nhóm auxin bao gồm một số hợp chít có chúa nhân indol ưong phân tử. ở in-vitro các auxin gãy ra một loạt nhOng biến đổi sinh truởng như : tính trội đỉnh, tính hướng kích thích, sự rụng lá - quả. sự ra rè... và ảnh hưởng tới nhiều hoạt động sinh trưởng khác của cây. Trong nuôi cấy in-viưo, auxin thúc đẩy sinh trưởng cửa mẫu qua hoạt hóa sự phân chia và giãn nở của tế bào, kích thích các quá trình tổng hợp và ưao đổi chít, tham gia điẻu chỉnh sự phân hóa của rễ, chồi... (Bhojwani and Razdan, 1983). Trong vài ưuờng hợp bản thân mỉu nuổi cấy tạo ra đủ luợng auxin cho nhu cầu của chúng và khổng cần đến auxin ngoại sinh. Các auxin đèu có hiộu quả sinh lý ở nồng độ thấp, phạm vi sử dụng từ 0,1 - l,Omg/I tùy theo mục đích và vật liệu nuối cấy. Auxin đuợc th£m vào sẽ kết hợp vói auxin nội sinh để điẻu khiển chiẻu huớng và cuờng độ các quá trình sinh ưuỏng. Hàm luợng auxin thíp s$ kích hoạt sự phân hóa Tẻ, nguợc lại ở hàm ỉuợng cao auxin sẽ phát động sự tạo mổ sẹo (callus). NhOng chất thuộc nhóm auxin hay dùng ỉà IBA (indol butyríc axit), NAA, lAA, và 2,4D. lAA do kém bẻn nhiệt nẽn ít dùng, IBA và NAA dùng cho quá ttìnb tạo rỉ ở đa số các loài cây. 2,4D sử dụng rẩit có hiệu quả Ux>ng viộc tạo mổ sẹo ở nhiẻu loài thục vật, nó khững đuọc dừng ưong mổi ưuờng tái sinh cơ quan. Xytokinin là nhóm các phytohoocmon dẫn xuất của adenin, có vai ưò sinh lý tuong tự nhau, ở phổi, quả non và ừong lé xytokinin có hàm luợng cao nhất. Xytokinỉn Hftn quan chặt che với phân bầo, duy tti sự trỉ hóa của các cơ quan làm giảm hiện tuợng uu thế ngọn, kích thỉch sự phăn hóa chồi từ mổ sẹo nuối cấy... Đối vói nuổi cấy phổi ờ nhiỉu loài cây, xytokinin có ẳnh hudng duong tính rO rệt vì tfiế trcmg giai đo9n đầu của sinh phổi xởma, sự cố mặt cửa mixin là cân thiết nhung giai đoạn sau phổi phải đuợc nuổi cấy ttữn mối ttuờng có xytokinin đỂ biột hót chồi. Các xytokinin thuờng dùng trong nuOi cấy là kinetin, 2ip, BAP với nồng độ biến đổi từ 1 - 2 mg/1 thích hợp cho nhiêu loại mổ nuổi cíy. Các múc thíp hơn của xytokinin ■bi&i hiện hiệti quẳ kích-thích jcém, dân 4ỂD^t90.chồLyầ sinh ừuửng cửa ch6i giim. Với các hàm luợng xytokinin cao se hoạt hóa hình 10 thành chồi bít định (Mc Comb, 1978 ; Ziminennan and Broome, 1980), chồi nhiều nhưng có kích thước nhỏ. Để kéo dài chồi thì cần chuyển chúng sang mỡi trường có nồng độ xytokinin thấp hơn và có thể phải bổ sung thftm cả GA3 (gibberellic axit) vào mối trường. Ngoài ra nồng độ cao của xytokinin còn kìm hSm sự hình thành và phát triển của rễ (Narayanaswamy s., 1994). Trong nuôi cấy phôi, Ra jasekaran và cộng sự (1987) nhận thíy tỷ lộ phát sinh phôi thấp khi thêm nồng độ xytokinin cao vào môi tniờng nuôi cấy cây Dactylis glomerata và Pennisetum purpureum. Theo Bhojwani (1980) ở một số loài, tnổi tniờng nuổi cấy chỉ có một loại xytokinin cOng cho hệ số tạo chồi cục đại. Với các cây ngũ cốc sự phối hợp của hai hay nhiẻu loại xytokinin cho kết quả tốt hơn khi sử dụng một xytokinin nêng rẽ. Tuy nhiên muốn có tuong quan sinh ưuỏng tối ưu thì phải có cân bằng hoocmon thích hợp. Nhiẻu tắc giả đã tổng kết rằng sự biệt hóa cơ quan thục vật in-vitro là kết quả tác động qua lại giữa hai nhóni auxin và xytokinin. Tỷ lệ cao auxin xytokinin kích thích sự tạo rễ, trái lại se đẩy mạnh biẹt hóa chồi, còn ở tỷ 1$ trung gian mỡ sẹo đuợc hình thành. Đó là nguyCn tắc chung, còn phản úng cửa các loại mô là khổng giống nhau. Vì thế với mỗi loại mổ, ở từng giai đoạn sinh trưởng khác nhau thì tổ hợp nồng độ giOa auxin-xytokinin là rất quan ưọng. Ngoài auxin và xytokinin, ưong nuổi cấy mổ - tế bào thục vật nguởi ta còn sử dụng các phytohoocmon khác như : GA (gibberellic axit), ABA (absxixic axit), etylen... Đặc điểm cơ băn của các GA là kích thích kéo dài lóng, đốt và sự sinh ưuửng của căy. ỉ%ản úng kéo dài thăn chủ yếu do sự tăng tniởng của tế bào. b6n cạnh đó GA giúp phá vớ trạng thắi lừn di truyền ở c&y, kích thích nẳy mỉm cửa hạt mà bản chất là hoạt hóa các quá trình tổng hợp enzym thủy phân tinh bột. So sánh với auxin và xytokinin thì GA là nhóm rít ít dùng, vi có biếu hiện úc chế sinh ưưổnng và phát sinh hình thái thục vật in-viưo, đặc biệt là vói mổ thục vật một lá mầm (Narayanaswamy s., 1994). II GA đuọc đua vào mổi tniờng ưong những tniờng hợp cản thiết để kéo dài các chồi bất định hoặc kích thích tái sinh chồi ở một số ít loài thục vật (Bhojwani and Razdan, 1983). ABA là chất úc chế sinh tniửng tự nhiftn, tham gia vào điẻu tiết đóng mở khí khổng, duy trì ưạng thái ngủ nghỉ của quả, hạt... Nó đẩy nhanh các quá uình lão hóa và gãy ra sự rụng của cơ quan... (Wilmar and Doombos, 1971). Vì vậy ABA được sử dụng nhằm kìm hãm sỊnh ưuởng của chồi hoặc tham gia vào bảo quản luơng thục và quỹ gen inviưo. ở một số ít tniờng hợp ABA thúc đẩy sự phát triển rỉ như ưong các mẫu nuỡi cíy khoai lang (Ammirato, 1986), cà chua, đậu tuong (Sưeet, 1979). Trong nuôi cấy phôi, thẽm ABA vào mổi ưuờng là rít cần thiết do ABA giúp phổi chống iại sự khổ hóa (Senara tua et al, 1989). Ngoài ra ABA còn kích thích sự hình thành noi dự trtt lipit, protein và cacbon hydrat cần thiết cho phổi nảy mầm (Robetts et al, 19^0). Bên cạnh các chít điẻu hòa sinh ữudng, người ta còn sử dụng nhiẻu dung dịch hOu cơ phúc tạp có thành phần khổng xác định như : nuớc dừa, dịch chiết ním men, cazein thủy phân... nhằm tăng cuờng sự sinh tniởng và phát tríển của mổ nuôi cấy. Van Overbeck (1941) đa xác nhận tác dụng kích thích của nuức dừa trong nuổi cấy phổi họ Cà. Năm Ỉ948 Steward cOng thu đuợc kết quả như vậy ò mổ cà rốt. Trong nuổi cấy tế bào đơn, cuờng độ phỉn chia tế bào đuọc gia tSng khi bổ sung nuúc dửa vào dịch huyén phù nuổi cấy. Thành phần của nuớc dùa theo Nguyỉn Thới Nhăm (i988) bao gồm đuờng, axit amin, chất béo, vitamin, các. yếu tố đa luọng - vi luợng và các phytohoocmon. Tác dụng kích ho9t cửa niRỈc dừa có le do các chất điẻu hòa sinh truứng như lAA, GA hoặc các hợp chít tuong tự kinetin, zeatin ờ ttx>ng thành phần cửa nố (Pierík, 1987). Sự cố một cửa nuức dừa ưong nuữi cấy phổi đa giúp phổi non '^^©'ữTÍh' Sỉn^ữặnglliẳr ttuShỴ iEHẳnh'T)dĩ\^'nhiỉũ^k^inẵũ nũôi cấy, luợng nuớc dùa phù họp nhẩt là từ 15 - 20% theo thể tích. 12 Trong nuổi cấy có tniờng hợp người ta sử dụng cả than hoạt tính (Activated charcoal) như một chất phụ gia bởi vì than hoạt tính có tác dụng híp phụ các chất tiết ra từ mổ cíy, vỏ bao phấn... và lầm tăng hiệu suất sinh phồi (Prídborg et al, 1978 ; Ammirato, 1983). Vời những mẫu dễ bị hóa nâu thì than hoạt tính đặc biẹt cỏ hiệu quả, nó giúp làm giảm sự ảnh huởng của các độc tố đến mổ nuổi cấy. Agar (thạch) lầ thầnh phần quyết định trạng thái vật lý của mổi trường. Hàm lượng agar dùng cho nuôi cấy dao động từ 0,6 - 1,0% theo khối luợng. Nồng độ cao của agar, mổi ưuờng ưở nẽn cúng, sự khuếch tán của các chất dinh duững cũng như hấp thụ của mổ gặp khó khăn (Bhojwani and Razdan, 1983). Đa số nuôi cấy phổi được thực hiện U6n mổi ưuờng có agar nhưng phụ thuộc vào loài cây mà sử dụng cho phừ hợp. Pennce và đồng nghiệp (1980) phát hiện thấy phổi cây Thebroma nuổi cíy trẽn mổi trường lỏng có kích thuớc gíp đôi ttẽn mổi ưuờng đặc. Tuy vậy mổi tniờng lỏng dẽ găy ra hiện tuợng mọng nuóc ở mỉu nuổi cấy. Giá ưị pH của mổi trường thích hợp cho sinh tniửng và phát ưiển ở nhièu loài thực vật 1)iến đổi từ 5,0 đến 6,0. Có những loài sinh ưuửng tốt ở pH kièm như cây mận (Prunus domestica) (pH = 8,6). Sưaus và Larue (1954) nhận thíy vói mổ sẹo nội nha ngổ thì pH = 7,0 thuận lợi cho sự Ubig sinh khỉTi. Khi pH thấp (mdi ưuờng axit) sfi hoạt hóa các enzyin hydrolaza dẫn tới kìm hSm sinh ứuởng đồng thời kích thích sự hóa già của tế bào ưong mổ nuỡi cấy (Nguyỉn Như Khanh. 1996). 13.. Ảnh huửng cửa ể loại bô hệ vi sinh vật khổi mô cấy thì phuong pháp thũng dụng nhất hiện nay là dùng các hốa chất có hoạt tính diệt khuẩn và nỉbn. Khả năng tieu diệt nấm khuẩn của hóa chất vỡ trùng phụ thuộc vào nồng độ, thời gian xử lý và múc đọ xăm nhập của chúng vào ngỡ ngách ưẽn bẻ mặt mô cíy. Để tăng hiệu quả thì nguời ta có thể ngâm mẫu vào etanol 70 - 80% ưong 30 giây sau đố mổi xử lý với dung dịch diệt khuẩn. ĩXTi với các mỉu mà bẻ mặt chúng đuợc bao phủ bởi một lớp sáp thì muốn đạt kết quả tốt cần cho thẽtn vào dung dịch khử ưàng một vài giọt các chất iàm giảm súc căng bé mặt như tween 20, tweén 80, teepol... vì những chất này giúp làm tăng tính linh động của hóa chít vổ ưùng. Với các mỉu quá bẩn thì phải rửa kỹ bằng nuớc xà phòng và dể duớỉ vòi nuức chẳy tìr 20 - 30 phút se có tác dụng làm giảm đáng ké hộ vi khuẩn khỏi mỉu cấy (De Possaid, 1976 ; Narayanaswamy s., 1994). Tác nhfln vổ trùng ngoài diệt nẾFii khuẩn còn ảnh huởng đến mổ cíy. Vì vậy chọn lụa loại hóa chất pbẳi cãn cứ vào múc độ nhiím khaển và sự mẫn cảm của mỉu. Trong số các hóa chất vỗ ttừng thì canxi hypoclork và natrí Sodium hypoclorít là hay đuợc dùng hơn cả do dặc tính cửa chúng : có độ độc thấp vói mft duợc xử lý, khtag gay úc chế sinh tniởng và hiộtt qui diệt khuắn tốt. .. Khi vd trùng m&i cấy cỉn cho mỉu ngập hoàn toàn trcmg dung dịch diệt khuẩn. kfcn điuóc cửa m&u ph&ỉ lán hơn kích thuóc khi cỉy vào mổỉ tniởng vì sau đó sS cắt bớt phin mỉu bị hửy hoại do hóa chất vO toừng gfly ra. Nồng dộ sử dụng, thời xian xử lý và hiệu qui của một stf hóa chẩt vd tràng nbtf bảng sau : 16 Hóa chất vồ trùng Canxi hypoclorít Natri hypoclorit Hydro peroxit Thủy ngán cỉorua Nưtfc brom Cổng thúc hóa học Ca(C10)2 NaClO H2O2 HgCl2 Bf2 Nồng độ sử dụng (%) 5 - 15 0,5 - 2 10 - 12 0,1 - 1 1 - 2 Thời gian xử lý (phút) 10 - 30 10 - 15 5 - 15 2 - 10 10-30 Hiệu quả Rất tốt Rít tốt Tốt T/bình Rất tốt 3 Phuvmg pháp nuôi cấy 3.3.Ỉ. Nuôi cấy trên môi trường đặc TMnh phần của mổi ưuờng đặc có agar với hàm luựng biến -ỉieặe -eả-nhto ^fào- tẾ- bio - Quá ữỉnh sính tổng hợp màng tế bào. 24 5. Các huứng nghiên cứu và úng dụng 5.1. Vi nhftn g^tfng thục vật in-vỉtro Vi nhân giống in-vitro là lĩnh vực sử dụng các kĩ thuậr nuôi cấy mô - tế bào thục vật để nhân giống cây trồng trong ống nghiệm. Vi nhãn giống có thể thục hiện qua ; - Nuồi cấy mô phân sinh hay nuôi cấy đỉnh sinh tniỏng. - Nuôi cấy mô sẹo hoặc nuôi cấy phôi. Trong các phucmg pháp trẽn, vấn đẻ chọn nguyẽn liệu ban đầu có tầm quan ưọng đặc biệt, nó ảnh hưởng đến kết quẳ của toàn bộ quá trình nhãn giống (Nguyẽn Đúc Thành), 1997. Nuôi cấy mô phan sinh cố thé dùng đỉnh chồi, đỉnh cành... hoặc dùng phổi hợp tử chua ưuởng thành cho nuổi cíy phôi. Sử dụng đỉnh sinh truởng, lá và thãn còn non, hoa... trong nuổi cấy mổ sẹo. Áp dụng phuơng pháp nào để đạt hiệu quả cao là hoàn toàn phụ thuốc vào loài câv và diéu kiện nuỏi cấy. Các đỉnh sinh tfựfag chứa nhiéu tế bào mờ phân sinh, có khả năng phân chia rất manh, mặt khác Iì6 ổn dinh vè di truyén và những tế bàò cửa mổ phân sinh hoàn toàn khOng bị lây nhiêm viros. Từ đỉnh sinh tniỏng đem khử trùng rồi đua vào mối ưuởng nuối thích hợp. Chồi phát sinh từ mẫu nuổi cấy đuợc tách ra và chuyén sanỊg mối tniởng nhân chói. Quá trình này iặp lại nhiéu iần chp đến khi đạt đuợc số ỉuợng chồi đủ lớn theo yêu c&u. Trống quá^nh nuữi cấy, rẽ có thể đuọc hình thành ngay trẽn mữi truờng nhan chồi, các truờng hợp khác phải bổ sung thẽiìì auxin vào mổi tniòng io quản tốt nguồn gen in-vitro thì : -I- Phải có sự Ổn 4ịnh vé di ưuyén : Sử dụng chồi, Ỉ^IỔÍ hoặc cfly con, ít dùng nuOi cấy mổ sẹo đế bẳo quăn vì dí g&y đột biến. 31 + Phải loại bỏ hoàn toàn mầm bộnh cOng như các tác nhan có thể gây ra các biến dị, cần lưu ý đến cả những nhân tố làm chậm -sinh ữuởng. - Theo loại mẫu được bảo quản có thể chia ra ; -I- Băo quẳn nguồn gen : gồm chồi đỉnh và đĩnh sinh trưỏmg Đối với chồi đỉnh và đỉnh sinh ưuỏng tíiì hiện nay được bảo quản bằng phuong pháp sinh trưỏng chậm, các mổ thực vật dùng cho phương pháp này phăi qua ba £Ìai đoạn : . Giai đoạn phát ưiển chậm (Lag phase) Giai đôạn phát uiển nhanh (Exponential phase) : mổ và tế bào tỉng nhanh vẻ số luựng. Giai đoạn ổn định (Statíonary phase) Tùy thuộc loài căy ưồng và số luợng mẫu có mà thời gian từ pha một đến pha ba là 1 - 6 tuần. Cho thẽm vào mổi ưuờng những tác nhan làm chậm sinh ưuởng giúp kéo dài khoảng thời gian giữa hai lầii cấy ưuyẻn. + Bảo quản nguồn gen : phổi và phổi vổ tính + Bảo .quản nguồn gen : mổ sẹo, protoplast, dịch huyén phù tế bào. Dịch huyỀn phù tế bào đuọc bẳo quản bằng phuimg pháp lạnh sâu. Mổ sẹo, {mtoplast đuọc bio quẳo theo phuong pbáp lynh dân dần... - Phuong pháp bảo quin nguồn gen in-vỉtio có idiiéu lợi thế : •I- An toàn khi vận chuyển đi xa cũng nhv viộc ưao đổi ^tfng cay, nguồn gen giữa các nuóc. ^ Giống hoàn toàn đuợc sạch bệnh do sinh ưuởng úxMig điéu kỉộn vỡ ưừng. €6- thé- tạo -ra-ngsy 'Số' ỉngrng- cây -tìrồng -tóir khr xiirtínér iĩằng phuong pháp nuổi cíy mổ-tế bào. 32 6. Sự phát triển của nuôi cấy mô tẾ bào thực vật ở Việt Nam # « • Sau ngày đất nuức hoàn toàn được giải phóng, chính phủ ta đã đầu tư vẻ tiẻn của và con người nhằm phát triển các ngành khoa học nói chung và ngành sinh học nói riêng, trong đố có nuổi cây mô-tế bào thục vật. Nhiều phòng thí nghiệm nuôi cấy mô tế bào thục vật đuợc xây . dụng tại Viện cống nghệ sinh học (Viện khoa học Việt Nam), Viện sinh học nhiệt đới thành phố Hồ Chi Minh, Viện nghien cứu Đà Lạt, Viện khoa hục nông nghiệp, Viện di ưuyền nông nghiệp, Đại học nông nghiệp I, Viện lăm nghiệp... ở một số tình, ứiành phố cũng bắt đầu xây dụng phòng thí nghiộm nuỡi cấy mổ - tế bào thục vật. Nhiộm vụ cửa các phòng thí nghiệm này là xây dụng và phát triển các phuorng pháp nghiẽn cúu, đồng thời tổ chức nhong huớng nghiftn cứu ứng dụng phù họp với điéu kiện ưang thiết bị ở Việt Nam và đa thu được nhOng kết quả quan ưọng như ; vỊ nhto ảống.dứa. khoai tây, hoa hồng, cúc, cẩm chướng... ở Viện công nghệ sinh học. MiẠn giống chuối, hoa lan... tại Viện nghiên cúu Đà Lạt, Đại học nóng nghiệp I... Nh&n giống bạch đàn ở Vi$n lãm nghiệp... Đặc biệt là các kết quả nuôi cấy bao phấn lúa và thuốc lá, nuôi cấy tế bào trần của thuốc lá và khoai tây ở Viện công nghệ sinh học và Viện sinh học nhiệt đđi thành phố Hố Chỉ Minh. Một số kết quả khác bước đầu được ghi nhận : - Chọn dòng tế bào kháng bệnh - Chọn dòng tế bào chịu muối - Bảo tồn nguồn gen... 3-SLTVƯD 33 Chương II PHƯƠNG PHÁP TRỒNG CÂY TRONG DUNG DỊCH 1. Sơ luqrc vẻ lịch sử cửa phinmg pháp Sự tiến bộ của mỏi một chuyỀn ngành khoa học ở một múc đọ nhất định phụ thuộc vào sự phát minh và phát triển của những phuơng pháp mới. M dõi và nhận định thường xuyẽn vé hộ thống ré của thục vật (Kopetz và Steineck, 1%2). - Theo các vấn đé này, chúng ta có thể chia phuơng pháp trồng cfty ưong dung dịch dinh duỡng ra các Ì09Ì sau ; + Trồng cây ưong dung dịch dinh duững có các nguyỉn tố dinh duỡng khoáng cố định. + Trồng cfty ttong dung dịch dinh duỡng cố sự thay, đổi theo chu kỳ các nguySn tố dinh duửng khoáng. 37 H- Trồng cây trong dung dịch có sự thay đồi thuờng xuyCn dung dịch dinh duOng. -t- Trồng cây với việc phun dung dịch dinh duững ỉên ré hoặc nhúng ĩ€ theo chu kỳ vào dung dịch dinh dưỡng. + Trồng cây trong các lĩiôi trường trơ cứng (cát, sỏi,...) có tuới dung dịch dinh dưỡng. Sau đây chúng ta đi chi tiết hom vào các loại phương pháp ưồng cây trong dịch dinh duỡng này. 2.1. Trồng cfly trong dung dịch dinh duứng cố định Phuơng pháp trồng cây trong dung dịch dinh duỡng có thiết bị tuơng đối đơn giản (hình II. 1). Nhung việc sử dụng phuơng pháp này có mặt hạn chế vé thời gian thí nghiệm, vẻ số lượng cây trdng và thể tích dung dịch dinh duững. Dung dịch dinh duOng chỉ đưa vào một làn khi bắt đầu thí nghiệm và tính toán sao cho ỉuợng các chất dinh dirỡng cung cấp đầy đủ cho cây ưong quá trình thí nghiệm. Vì vậy hoặc là phải táng nồng độ cầc chất dinh duỡng và sử dụng những chậu cố thể tích lớn hon, hoặc là phẳi giảm thời gian thí nghiộm và số luọng cây ưồng. Hình II. l - Ch4u ưđng cfty với dung dịch diirii duOng ctf địrii (a), nắp chẶu có lỏ tbOng khí (b) 38 Nhũng thí nghiệm của Minar, Lastuvka và Navratila (1965) cho thíy : trồng 123 cây lúa mạch đen trong 8,5 lít dung dịch dinh dưOng Richter, sau 19 ngày, cây đã hút toàn bộ luợng photpho (P) trong dung dịch. Trong giai đoạn nảy mầm, tức là khoảng 4 - 8 ngày khi mầm xuất hiện, nhu cầu dinh dưỡng khoáng của cãy còn rất nhỏ, nhung sau thời gian đó, nhu cầu dinh dưỡng tăng lẽn rất nhanh và sự thiếu các nguyẽn tố dinh duỡng trong dung dịch là nhân tố hạn chế sinh tniởng của thục vật. Bên cạnh sự thay đổi về nồng độ và thành phần các nguyên tố dinh duững khoáng, còn có sự thay đổi nồng độ ion hyđro (pH). Sự thay đổi này càng lớn khi thể tích chậu cây càng nhỏ và số luựng cây ưồng càng lớn. Vì vậy phương pháp trồng cây ưong dung dịch dinh duỡng cố định này khỡng thích hợp đối vổi các thí nghiệm đòi hỏi độ chính xác cao. 2.2. Phinmg pháp trổng cây trong dung dịch dỉnh du0ng có sự thay đổi theo chu kỳ các nguyên ttf dinh duững khoáng Phương pháp này chỉ khác phương pháp thứ nhất ở chỗ các chậu ưồng cây đuợc n^i với nhau bằng các ống ưtủy tinh nhô để dung dịch dinh dưỡng có thể chảy vòng qua các chậu. Có thể dãn ra đây sơ 220V đồ cùa Bỡmer (1958) (hình II.2). Một tập hợp các chậu bằng chất dẻo nhăn tạo đưgrc nối với nhau bing các ống thủy tinh ngắn. Hình 11.2 - Sơ đồ phuang pháp trồng cfly trong dung dịch dinh duOng có thay dỉk theo chu kỹ. Ngoài ra hệ thống còn gồm một bơm khí I : Bom khí: 2 : Bộ ph«n Ngoài ra hệ thống còn gồm một bơm khí nhỏ, một bộ phận giúp cho sự thổng khí cMnh độ (hing d|di; và tuần hcAn dung dịch, một chậu chứa ^ chứa dui^ : J _ _ ù 4 : ch*u trồng cay ; 5 ; tìng dung dịch dinh duỡng. c4c dũto. 39 Yếu tố quyết định của phuơng pháp này là khoảng cậch vẻ thời gian giữa các lần thay đổi dung dịch dinh duỡng. đẻ này không thế xác định cụ tíiể vi nó phụ thuộc vào thể tích chậu cây, số luợng cây và loài cây. Thí dụ Brenchley (1916) thay đổi dung dịch dinh duCtag sau 4 ngày ưồng và sau đó cứ 4 ngày tiếp theo lại thay đổi một lân, Livingston (1919) cứ 3,5 ngày, Loo Tsung-Leé (1929) thay đổi hàng ngày, Olsen (ỉ923, 1930) cách 14 ngày thay đổi dung dịch một lần, Schropp (1951) : 14 đến 30 ngày, Martin và Rademacher (1960) : 8 ngày... Tuy nhiên có thể thấy rằng khoảng cách giữa hai lần thay đổi dung dịch càng ngắn thì càng đạt đuợc một sự đồng đẻu tốt hơn vé nồng độ các chất ưong dung dịch dinh duỡng. Có thể dỉn ra đ&y kết quả nghiẽn cứu về ảnh huởng của sự thay đổi dung dịch dinh duỡng l£n idt(ã luợng khổ ở lúa mỳ (bảng 1) theo Trelease và Frce (1917). . Báng ii.I : Ảnh huởng của sự thay đổi dung dịch dinh duững lên nâng suất chất khô ờ lúa mỳ. Đỉêu kiện ưiay đổi dung dịch Chít khổ Thay đđỉ hàng ngày Thay đdi sau 3 ngày một lin Sau 1 tuần và sau đỏ cứ sau 3 ngày 1 lần Cứ sau 2 tuỉn ỉ ỉân Sau 2 tuân, sau đó sau 3 ngày Sau 1 tíiáng KhÌVng thay dổi dung dịch Thay đổỉ ỉiên tục Năng suất ch& khô : g/chậu, Thé tích chậu : 250ml Dung dịch dinh!duOng : dung dịch Shive Thổn gian trồng : 41 ngày 1,243 1,012 0,995* 0J80 1,131 0,654 0.621 ^ 1,678 -Tdc- -clúly- thay- ^kwg-d{6h- ỉiẠii llíư24h (Tre leasc và Ree, 1917) 40 Tóm lại phương pháp này có nhiều thuận lợi hơn phuong pháp thứ nhất, nếu như chúng ta xác định được chu kỳ thay đổi dung dịch dinh, duỡng thích hợp, thì nồng độ các chất dinh dưỡng trong dung dịch sS đảm bảo việc cung cíp dầy đủ cho nhu cầu dinh duỡng của cây và phuong pháp này sẽ phục vụ tốt cho các thí nghiệm phúc tạp. 23. Phinmg pháp trồng cây trong dung dịch dinh duớng thay đổi liên tục. Đây là phuong pháp tốt nhất so với các phương pháp khác. Tuy nhiên vẻ mặf dụng cụ thí nghiệm, kỹ thuật thục hiện phuơng pháp thì lại phức tạp hơn nhiều so vối các phương pháp khác (hình ỈỈ.3). Ả r r 7 Hình !L3 - Các bộ phận cửa phương pháp ưồng cây ưong dung dịch dinh duỡng thay đổi ìitn tục (Theo Johnston, 1927). Dung dịch từ bình chứa (1*) lên l^nh chua (I) qua các khỏa đièu chỉnh (2 5), sau đớ chảy vào bỉnh (6) ói định múc, rời qua ống nốt (7) vầo binh (8), qua ống ĩìSì (9) vào chịu tf4ng cây (10), dung dịch đuợc thay chạy qua ống (11) và phiu (12) ra ngoài. / 41 Nguời đé nghị sử dụng {Ịhuơng pháp này là Nobbe (1865), nhimg tnẵi đến đầu thế kỷ XX mới được hàng loạt các nhà sinh lý thực vật sử dụng nó ưong các nghiên cứu của mình (Trelease và Livingston 1922, Olsen 1923, 1930, Allison và Shive 1923, Shive và Stahl 1927, lohnston 1927, Pưschle 1929, 1931, Andrew và Pieters 1962, Asher và những nguời khác 1965...) Như đã chỉ ra trong hình 3, dung dịch dinh duỡng trong phuơng Ị^áp này đuợc chảy liẽn tục qua các chậu và đồng thời đuợc thông khí. Do đó dung dịch dinh dưỡng cung cấp cho rẽ cây luổn luổn đổi mới, có pH cố định và nồng độ các chất dinh duỡng khổng đổi. Tuy nhiẽn đẻ đặt ra ờ đây là tốc độ dòng chảy của dung dịch sao cho thích hợp. Các tác giẳ khác nhau đã chỉ ra các số liệu khác nhau tùy theo điều kiện thí nghiệm cỏá mình. Ví dụ : Allìson và Shive (1923) đa dùng tốc độ 100)ml.24‘‘h.. Arrhenius (1930) : 5000 đến 10000 ml.24'*h., Johnston và Hoagỉand (1929) : 4320 mỉ . 24‘'h... Trong thời gian gần đây phuong pháp này đã đug^ hoàn thiện vẻ nhiéu mặt và đa được sử dụng rộng r&i trong các thí nghiộm vdi thục vật bậc cao. 2A. Phinmg pháp phun dung dịch dinh duứng vào rễ hoặc nhứng rỉ theo chụ kỳ vào dung dịch^inh du0ng Với phuong này, căy trồng chỉ nhận đuợc dung dịch dinh duOng ưong một khoẳng thời gian nhất định bàng cách phun dung dịch dinh duOng vào rỉ hoặc nhúng ré vào dung dịch. Ngoài những thời gian đó ra, rỉ căy sinh ưudng ưong Riữi tniờng khững khí ỉm. Nguời thực hiện đầu ti6n phuong pháp này là Arcichovsky (1911). ông đa ưồng cáy ưong các chậu ríỉng biệt và có thể dé dằng phun dung dịch dinh duOng vào rỉ. - BuelMMOồk- <ị940> -đ&- thục- ^ỉii-tíiứ-liaKphiimg-pháp^ véi hệ thống nhứng rS theò chu kỳ vào dung dịch dinh duOng (hình n.4) 42 Hình !IA - Sơ đồ cát ngang một chậu trồng cây với bộ phận gỉữ cây, cố thé đua cẳy ra khỏi dung dịch hoặc ngâm rẽ vào trong dung dịch theo ý muốn 2S. Phương pháp trồng cây trong mfti tniờng tr2 không ngậm nuớc 0,2674 KCl 0,1215 K2HPO4 0,1019 MgS04.7H20 0.1002 FeCl3.6H20 5% dung dịch 1 giột Nồng độ ; 0,540%o pH : 6,46 - 7,03 Cây thí nghiệm : Phaseolus multiýlorus, lúa mỳ (Ph.vulgarísXngữ (Zea mays) - Crone (1904) : KNO3 1,00 Ca3(PƠ4)2 0,25 CaS04.2H20 0,50 MgS04.7H2Ơ 0,50 Fc3(P04)2. 0,2Ì5 Nồng độ : 1,539%0 pH : 6,20 - 6,37 51 Cây thí nghiỆin : ngổ, lúa mỳ, đại mạch, yến mạch, cải đuờng, thuốc lá, đậu, lúa nuớc,... - Trírìkơv (1913) : KNO3 1,00 Ca3(P04>2. 0.464 CaS04.2H20 0,50 MgS04 khững ngậm nuức 0,50 0,31 ' Nồng độ 2,205%o pH: 5.55 Cậy thí nghiộm ; ngO, lúa lỊiỳ, các loại mạch, đậu, lanh. - Detmer (1895) : dung dịch a : Ca(N03)2 khổng ngậm nuóc 1,0 KQ 0.25 KH2PO4 _ Ò,25 MgS04.7H20 0,25 Fe0 3 .6H20 5% dung dịch ỉ giọt Nồng độ 1,622%0 pH 4,76 - 5,40 Cfty thí n^iiệm : ngổ, đậu, liỉu - Detmer (IS95) ; dung dịch b : KNO3 1,00 € 830*04)2 0 ^0 CaS0 4.2H aa -04J MgS04.7ỈÌ20 0 ^0 52 NaCI FeCl3.6H20 5% dung dịch FeP04.4H20 Nồng độ : 1,827%0 pH : 5,35 - 6.35 Cây thí nghiộm : đậu nành - Van Der Elst (1924) : KNO3 (NH4)2SƠ4 Ca(H2P04) khững ngậm nước MgS04.7H2Ơ FeCl3.6H20 5% dung dịch' Nồng độ : 2,901%o pH : 4.8 Cãy thí nghiệm : lúa nuớc - Gile a Carrero {1916) : KNO3 ' NaNƠ3 H2SO4 KH2PỌ4 Mgcĩi Na2SƠ4 Ndngđộ: 3,283%0 pH : axit 0,50 1 igiọt 0.11 1,40 0,46 0,70 0,70 2 - 3 giọt 0.5355 1,0715 0,01225 0,357 0,10 0.10 1,1575 53 Cây thí nghiệm : lúa nuức - Hampe và Tn0aut (1938) : KNO3 0.568 Ca(N03)2.4H20 Ồ.710 (NH4)2HP04 0,142 MgS04.7H20 0,284 Fe2(S04)3.9H20 0,116 N6ng độ : 1.424 %0 pH : 6,4 Cfly tfií nghiệm : Cà chua - Knop (I86I) : Ca(N03)2 khổng ngậitf nuớc 0,572 KNO3 0.143 KCl 0,071 KH2PO4 0.143 MgS04 kh6ng ngậm nuớc 0,143 FeCb>6H^ 5% dting dịch ỉ giọt Ndng độ ; 1.Ơ72%0 pH : 5,73 c&y thí n ^iệm : lứa mỳ. đại mạch. đậu. cà chua, thuốc lá. khoai táy,... - PrịanisỉMov (1927) : NH4NO3 0.24 KCI 0,16 _Ca|flPỌỊa«2CL Jtt47X C a S 0 4 ^ 2 0 0.344 54 MgS04 khOng ngậm nuớc 0,060 FeCl3.6H20 0,025 Nồng độ: 0,747%o pH ; 6,35 - 6,50 Cây thí nghiệm : lúa nước, ỉúa mỳ, đại mạch, ngổ,... - Richter (1926) : Ca(NC>3)2 khổng ngậm nuớc 0,50 KNO3 0.20 KH2PO4 ■ 0.20 MgS04.7H20 0,25 Fe đua vào duới dạng chelat : lOOml H2O cho vào 0,Sg PeCb và l,S6g Chelaton lỉl (líy lOml dung dịch Fe Chelat này cho vầo 10 lít dung dịch dinh duOng). Nồng độ: 1,051%« pH: 4.8 - 5,2 Cậy thi nghiệm ; Các loại lúa mỳ, lúa mạch, đậu, hgổ, đay, gai, lúa nuức, lanh, thu<ỉc lá, khoai tfly,... - Vỉrcmgell f/950Xnig/lft hước cất) : NH4NO3 8^ K2SO4 8^ N82HP04 0.1 ; 0,6 ; 3.6 CaS04.2H20 70,0 MgS04.7H^ ' 20,0 Caa2.6H20 ‘ 30.0 NaO 20.0 Nồng độ: 0,148%o pH : 5,8 - 6,8 55 Dung dịch dùng cho phuơng pháp trồng cay có thay đổi dung dịch dinh duOng liftn tục. Cflỵ thí nghiộm : ngổ. 43. Các dmig d|ch tiiỉ^ một I^yên tố đyi livgtig (dung dịch đầy đủ) Đung dịch dinh duỡH|g khững đầy đủ có nhiẻu. Sau đây là một vài ví dụ cụ thể. Cũng như ở phần tren, tnỗi dung dịch đèu mang tên tác gii, số luọng các muối tính theo gam (g) ưong một lít (1) nuớc, nóng độ tính theo %«, độ pH, các đặc ưurng của dung dịch và cuối cùng là nhOng thục vật thích hợp. với dung dịch. Các nguyên ttf có ưong dung dịch áaợc viết cả số iuợng, còn các nguyftn tố thiếu s£ đuợc gạch một gạch Hoagland (1939), Hoagland và Amon ịỈ939) đầy đủ thiếu thiếu thiếu thiếu thiếu thiếu . Ca N p K Mg • s Câ(N0 j)2 0,821 - 1,231 1.231 0,821 0.821 KNO3 0,506 1,518 - - m 0. ^ 0,506 K2SO4 - m 0,871 0,861 4» 0,436 - KH2PÒ4 0,136 0,136 - - - 0^36 0,136 CaíH2P04>2 - - 0,117 - 0,117 - - C1SO42H2Ò - ■ - 0.344 - - - Mgsoi 0.120 0,241 0Ị06O 0,241 Ó.241 - - Mg(N03)2 - ■ - - - - 0,296 Ndng độ 1,583 1.89S 1.320 2.343 1,589 ỉ.899 1,759 pH 4.57 53 ' 5.2 7,4 5.2 5,3 5.2 Fe đuợc đua vào vđfi ndng độ O.S% (5inl hàng tuần) Cầy thí.ngtiiệm ^ ngữ hierkenschiager (1927) : 36 pỉr'''';--- v"-'- đầy thiếuthiếu thiếu thiếu thiếu thiếu thiếu thiếuthiếu đủ Ca N|* N2** P K+NaKNa* Mg* s* Fe* NH4NO3 ........................................... 1.00 - - - KNO3 1 ^ 1 ,0 0 - - 1,00 - - 1.00 1.001.00 NaNƠ3 - - - - - 1.00 - - - - K2SO4 - 0,40 0,50 - ..................................................... K a - — 1,00 - - - - K2HPO4 - 0.25 - - - - - • - - Ca3(POÌ2 0,25 - 0,25 0,25 - 0,25 0,25 0,25 0,250,25 CaS04.2H20 0,50 - 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0J 8 = 0,50 - - - 0,25 - - - 0,80 - MgS04.7H200,500.70 0,50 0,50 0,50 0,50 0.50 - - 0,50 Mg(N03>2 - - - - - - 0,52 - Fe3(P04)2 0,500,50 0,50 0,25 - 0,50 0,25 0,50 0.5Ơ - FeS04.7H20 _ - - 0,04 - - Ndng độ : 1,641,99 1.14 1,63 1.78 1,64 1,64 1,62 1,721,89 pH ; 6,737.13 6,82 6,44 6,02 6,16 5.84 633 6.386.81 Dung dịch này do Schropp (1951)* và Zattỉer (1934)** chuẩn bị và sử dụng iàn đáu ti6n. Cfly thí nghiệm : ngổ, mạch đen, lúa nuớc, đại mạch, các loại đậu, lanh, cải đuờng, thuốc lá, khoai tíly, ... 4^. Các nguyên ttí vỉ luựng Khi nghiên cdu sự hấp thụ nguyen tố dinh duOng khoáng ở thục vật đa thấy rằng, sau một thời gian nhất định sự sinh ưiiđng cửa thục vật ngùng lại và có biểu hiộn nhong dấu hiệu bộnh lý, mặc dù trong dung dịch dinb duỡng có đầy đủ các nguy6n ựí đại iuợng. Trrnig nhiéu c6ng uình nghiftn cúu tiếp tục đa chi ra rằng, thục vật tttỉng trong 57 một tliời gian dài, đòi hỏi cho sự sinh tniỏng và phát ưiển bình thuờng của mình nhiéu nguyên tố khác, nhưng chỉ với một số luợng rát nhỏ. Các nguyẽn tố này. gọi là các nguyẽn tố vi ĩuợng. Đối với các giống thục vật người ta ^ xác định không những các nguyên tố vi luọng cần thiết, mà còn cần cả số luợng cụ thể. Bảng II.4 chỉ ra nhu cảu dinh duỡng các nguyồn tố vi luợng của một số cây ưồng (Lasstuvka và Minár 1967). Bảng tl.4 : Số luợng các nguyfth tố vi luợng (mg trong riiột lít dung dịch) đua vào dung dịch dinh duOng thay đổi tùy theo cfly Cây Si a B Mn Cu Zn mộch tring 60 2 0 - 250 0,05 - 0.08 0 3 - 1.0 0,002 - 0.4 - mộch đen 60 5 - 500 0.01 • 0.1 1.0 0,002 - 0.4 đại mạch 35 - 60 5 - 500 0.1 - 0,17 0.5 - 25,0 0.002-QA 0.1 yéh m|K:h 3 5 -6 0 5 - 500 0.08S 1.0 - 2^ 0,0Ơ2 - 0.4 ngổ. 4*60 120^ 500 0,1 - 1.0 0.1 - 50,0 0.1 0.05 - 0 4 kẽ 60 • 0^ 0.00S - 0.4 lúa 35-55 0,017 0,7 âậã Hà ian 60 2 0 - 500 0^ 0 3 - 1,0 0.014 -0,(6 0.005 - 0.2 đậu tim 60 soo 0,085 0.7 a o u 0,005 - 0^ đặd nành 120 0.17 - 1.0 0,7 0,014 0,001 - 0.3 Hioốc lá 60 2 0 - 120 034 0JS cầẩ đttờng I0< 20 0,12 n 0,17 1.0 cằ chua 35 - 55 0^5 1.0 0.06 0 4 lniớng duơng 150 0J5 13 OOl - 0.12 0^1 - 0.1 khou tây 20 o.oe - 035 037 0,02 . 0,115 0,5 IX) 0^14 0^12 • Sau đây là một stf dung # :h các pgpyẽn tố vi lugmg^ítính.tỊỊeọ gam (g) trẽn một số luợng nuóc nhất đinh) : 58 - Hoagland (1939) : Dung dịch a Dung dịch b HịO ISOOOml H2O ISOOOml AỈ2(S04)3 1.0 BaCỈ20,5 KI 0,5 CaCl2 0.1 KBr 0.5 Bì(N03)3.5H20 0,1 TÌO2 1.0 Rb2SO^ 0.1 SnCl2.2H20 0,5 K2Cr04 0.5 LiCl 0.5 KF 0,1 MnCl2. 4H2O 7,0 PbCl2 0.1 H3BO3 11,0 HgCl20,1 ZnS04 1,0 M0O30,5 CUSO4. 5H2O 1,0 H2Se04 NÌSO4.6H2O 1.0 S1SO4 0.5 Co(N03)2.6H20 1.0 H2W04 0,1 AS2O3 o;i VCl, 0.1 Cứ 1 lít dung dịch dinh dưỡng cho vào 0,Sinl dung dịch a và 0,5 ml dung dịch b. Williams và vĩamis (1956 - 1957, 1957) đa thíy rằng, hàm luợng Mn và B ưong dung dịch này độc với đạỉ mạch, nhmig vẫn thích hợp d^i với cà chua. - Scharrer và Schropp (1936) : H ị O H3BO3 KF KI M nC Ì2.4H 20 Z n S 0 4 .7 H 2 0 Al2(S04)3.18H20 C11SO4.SH2O lOOOml Ỉ.Ỉ430 0,3060 0.1308 ^ 1 6 2 0 assoo 2,4710 0,1965 59 Cứ 1 lít dung dịch các nguyftn tố đại luợng, cho vào lOml dung dịch vi luợng này. - Schropp (1951) : ZnS04.7H20 0,01 MnCl2.4H20 0,01 Na2Si03 0,01 Al2(S0^3.18H20 0,01 Nă2®407 0,005 NaF 0,002 KI 0,002 Số luợng các n^yftn ttf vi luợng này cho vào 1 lít dung dịch các nguyen tố đại luợng. - Van Schreveri (1939) : H3BO3 M11SO4.4H2O Al2(S04)3.16H20 ^ n S 0 4 .7 H 2 0 C11SO4.5H2O KI KF 0,0008 0,0015 0,0005 0,ÍX)05 0,000125 0,00025 0,00025 Cho vào 1 iỉt dung dịch các nguyên ttf đ9i luợng. ♦ í' 45i Sế Iiiviqi Fè trmig các dung dịch dlidl Sự hl^ thụ Fe d i€ phụ thuộc khững nhoiig vào pH dung dịch mà .^ n .vào dạng-R! dua vào dnng dich.-Vl vậy dỏi khirgố ỉụ?ng iVa-ỡHg dung dịch đty đA VÓI pH thích họp mà ciy vỉn bị bệnh th i^ Fe. Vin 60 đẻ này được giải quyết khi nguời ta sử dụng một phúc hệ Fe cố tên là EDTA (etyỉen-diamin-tetraoctan). lon Fe giải phóng từ hợp chất này trong duiỉậ dịch, được cây nhận rất tốt ưong suốt quá trình ưồng ở độ pH tuơng đốì rộng (Steward và Leónard 1952). Ngoài cheiat EDTA, nguời ta còii sử dụng N-hydroxy-etyl-etylen-diamin-trí-axetat (HEEDTA), dietyletylen-tri-amin-penta-axetat (DTPA), N-etylen-bis - 2 - (o - hydroxypenyl) giyxin (EHPG), ... Thường thuờng các chelat này chứa Fe, nhưng cũng chúa cả Zn, Mn, Mg, Cu và một số n^yẽn tố khác. Thục vật nhậy cảm khác nhau đối với Fe. Thổng thuờng nguời ta cho vào dung .dịch khoảng lOmg Fe/lít duứi dạng Fe EDTA. ở luợng cao hơn sẽ độc đốì với cây khổng những do hàm luợng Fe mà còn do hàm luợng chelitt. Jacobson (1951) đa sử dụng một dung dịch Fe' EDTA và dung dịch này đa đuợc coi là dung dịch tốt nhít : hòa tan 26 Jg EDTA trong 288ml KOH 1,0N^ sau đó cho thẽm 24,9g FeS04.7H20 rồi đổi nuớc dến 1 lít. 5. Nhdng tíiục vật tiư nghiệm Tất cẳ nhOng thiết bị kỹ thuật, những dung dịch dinh duong miổ tả ở ttftn chĩ nhằm phục vụ một mục đích là ư(ỉng các cầy thí nghiệm. Tít că các khflu chuẩn bị của chúng ta se có hiệu quả kém, I^u như chúng ta kh(^g chọn đuợc các cây thí nghiỆm tốt. Vì vậy vần đè ủ mAm, chọn c&y và bỏng cây ttong dung dịch đa đuợc các nhà nghiftn cứu chú ý nhiéu . 5.Ỉ. cắc ttií n^ưệm Nhờ có.phuơng pháp trồng cây ưong dong dịch, ta có thể n^iên cứu được nhiều vỂn đê idiác nhau như các víùn đồ dinh duóiìg, sinh ưuởng và phát ưỉén diục vật, ... cho nên vẩn đề đặt ra là chọn 61 cây thí nghiộtn như thế nào để {rfiù hgp.v<ỉ4 mục đích nghiên cúu của một thí nghiộm cụ thể, trong một điẻu kiộn cụ thế. Chẳng hạn nếu Diụốn nghi6n cúu ảnh hư ^g của Fe Iftn sinh ưuỏrng và phát tríén cửa căy, chúng ta se khOng chọn các cây có nhu cầụ t<â thiểu vé Fe và có lượng Fe dự ưo lớn ưong phỡi và lá mầm. Nhung thí nghiệm này se đạt kết quả tốt, nếu như chúng ta chọn cfty ngổ là căy cố luợng Fe dự ttữ rát ĩt và rít nhậy cẳm khi thiếu Fe. Các đổì tuợng cày ưồng chọn làm thí nghiệm khổng bị hạn chế, vì trong dung dịch dinh duỡng ta có thé trồng các cây nẩy mầm từ hạt, từ quả, từ củ, từ r£ hoặc cành, hoặc-các cãy đuợc tạo ra từ các phuơng pháp sinh sản vỡ tính khác. % Nói chung với tất cả. các căy có luợng các chất dự ưo iớn ưong phữi, lá mâm, cử,..; khững nẽn đim trồng ngay vào dung dịch dinh dụOng, mà cứ đé chúng sống bằng các chừ dự trữ Cj6 sẵn của mình ưong diời gian đáu (Mc Alister và Krobn 1951). PỊÌanisiiikov đã chọn hai cách : đé cho mỉu cfty "đói" thiớc khi đua vào duQg dịch dinh duOng ; Ì09Ì các mỡ ưữ bÌỊig (kK>. Muốn chọn cfly tốt ttuớc bứ phii chọn hạt (hoặc củ, cành, r ỉ , ...) tốu Thững thuờng nguời ta chọn CẮC h9t tốt, S9ch từ cùng một cay niạ và có cừng một khếi luợng. Nhiẻtt cikig ưỉnh nghiỄn cúu đa chỉ ra rằng : độ lớn cAc hạt ioh hudng nhiều đến quá trình sinh tniởng sau này của cfty (Breochley 1923, Trelease Ỉ924,...). 5 ^ CAng việc A mAm Đé bio đtai cbọn đuợc mỉm t<ít« ngiiồi ti stf ĩugmg h9t cho nẩy mảm gl^ 10 l&n (đdi khi ^ 50 lẳn, 100 uùi) stí lụợng ciy cần tfư Ágiuộm' đuợc chọn đem ngftiĐ nuớc (có thể ng&m vổi íormalin, láộf S lữ ^ ~ ^ Ở W c ỉc m yhỏTiộp tiiý mAm (hìi^ n.7). 62 \\Ể Hình IiJ - Sơ đổ cắt ngang hộp nảy mầm 1 : Hộp ngoài với nuớc (3) ; 2 : Hộp trong vớỉ dung dịch, phía trẽn là hạt đặt ưen luới (5) ; 4 : Hộp đuợc phử bằng lưới và giíy lọc thấm nuớc (6). Hộp nảy mảtn thuủng là các hộp bằng tôn, gỗ, có nắp, hình hộp chữ nhẠt. Trong hộp có phần đặt hạt đuợc lót bằng lớp giấy thấm nuức, để bảo đảm độ ẩm cho hạt. Hộp nẩy mầm đặt ưong phòng thí nghiệm cố nhiẹt độ khoảng từ 20°c đến 30°c. Các hạt đặt Uong hộp nẩy mÂm phải có trật tự, khững đè l£n nhau và với một khoảng căch nhất định để rS và mầm có đíẻu kiện sinh ưuởng bình tíiưồmg. Khi mầm hạt dài 3 - 4 cm, chọn các mầm tốt, đéu nhau, trồng ưong chậu với nuóc cất hoặc với dung dịch dinh duơng pha loãng (0,1%). Khi cây cao 6 đến 9cm, thay nuớc cất hoặc dung dịch dinh duO^ pha loang bằng dung dịch dinh duơng á& chọn cho thí nghiệm và ph&n chia các chậu theo mục đích thí nghiệm. 53. Stf luqng cfty trAng toong một chậu Đế tfing độ chính xác của các số liỆu thu đuọc, cần thiết phải có số lAn iặp iại lớn và do đó cần {rfiải có nhiéu c&ý ttổng. Nhung số Itagnng cầy trồng trong chậu như thế nào cho thích hợp là một vấh đê quan ưọng, vỉ nó liên quan đến các ng chậu vứi kh(fl luợng khổ và chiẻu dài của cãy. Bảng này còn chĩ ra rằng, vdỉ điéu kiệii của thí nghiệm, số iuợng tỉTi thích của cfly ti?ồng ưong .chậu iầ 2 dến 4 cây. Báng iL5 : Khối iuợng khô của đại mạch thay đổi theo sự tăng sổ lượng cây 'trong một chậu : thế tích chậu 3.500 ml, dung dịch dinh duõng Crone, thay đối dung dịch hàng, tuần, số liệu trung bình của 3 lĂn lặp lại (Schropp, 195ỉ). Sđ luQng chát khổ than lá/rS chiéu dài rS (cm) ch& khữ 1 cây (g) cfty/cMfei thSn, lá lê 29.5 14.7 2 . 10,09 ± 0,10 1 ^ ± 0 ,0 4 8.93 10 28 5,69 4 19,17 ± 0,06 2 .71 ± 0 ,05 7,07 11 42 5.94 6 220ữ ± 0.44 2.68 ± 0.04 41 ■ 44 4,15 8 29,42 ± 0,29 3,92 ± 0,10 731 11 52 4.17 10 3 U 7 ± 0.32 441 ± 0.07 7,00 11 52 3,61 12 3 U 3 ± 0,44 4 ,45 ± 0^7 7,09 11 50 3,00 14 33^2 ± 0,49 437 ± 0Ì22 7,33 10 52 2.72 • 16 34.68 ± 0,19 5,03 ± 0J2 6Ì89 10 54 2,48 18 32,15 ± 0,03 4Ì8 ± 0,09 741 10 55 2,02 20 33,74 ± 0^26 4.I2±Ọ.0S 8.19 11 55 l.w 22 34.98 ± 0.14 4.96 i 038 ISữ 11 54 1.82 24 ^2,rl ± 1.40 4.47 ± 0^21 6,87 12 50 ' \SJ ________ 3 Tóm lại khi tính toán số luợng cfly trống thích hợp trong chậu {diii chú ỷ đến nhỉỀu m ặt: I^uơng pháp trông cfty trong dung dịch (dung dịch ctf đ|nh, dung dịdi tbay đổi Uico dhii kỳ, <ỈQng dịdi thay đổi lita tục,...)í số luqng Àmg dịch troag chậu, các tính cliẩt đặc ưimg của cây thí I^ iệm (khi ning thụ các chểt dinh doOng, i6c độ h ì^ thàidi thftn, lá. cành, độ lớn của lá,...) vầ cuA cùn^ là <£^Jdện dữ õữĩà &tĩh siĩig, nhiệt Ãn, nống độ cx>2,. •). 64 Chương /// NHỮNG CON ĐƯỜNG Đlèu KHIỂN hoạt ĐỘNG QUANG HỢP CỦA THỰC VẬT NHẰM NÂNG CAO NẮNG SUẤT củ a chúng 1. Trỉến vọng sử dụng các nguyên tắc và cơ chế cửa quang hqrp trong những hệ nhăh tạo Mục đích của việc nghiẽn cứu bản chất và cơ chế của quá ưình quang hợp là tái lập và sử dụng các n^uỴẽn tắc và phấn ứnp của nó ưong các hệ cổng nghiệp nhãn tạo, và điéu chỉnh nhất là xậy dựng nhOng con đuờng và phuong tỉiức tăng nặng suất quang hợp của thục vật. Dĩ nhiẽn, khỡng ưiể nhằm vào việc tái lập ihột cách dập khuữn quá ưình quang hợp trong hệ nhãn tạo và nhờ quang hợp nhfln tạo chế ra một cách hoàn hảo các sản phẩm dinh duOng hay nguyftn liệu kỹ thuật giá ưị cao và nhiẻu loại mà thục vật cung cấp cho chúng ta, Quang hiợp nhân tạo khổng thể dảtn bảo cho CMI người các thúc ãn hoàn h&o và nhiêu loại nhu con người nhận đuợc của thục vịt và đ<^g vật. Tuy nhiên hoàn toàn cố lý khi nối rằng : nhờ quang hcrp nhân tgo^dể chế ra các chất don loại vé thực phẩm củng như các ioai tư liặu khác. Ví dụ ; axit amin, protein, các thành phần của mỡ, chất cố hoạt tính sinh lý, các loại chít ttùng hợp kỹ thuật, v.v... Sự tổng hợp ấy se đuợc thục hiện dụa theo hình miu của quang hợp tự nhien nhờ các nguyen liỆu có ở khí^ mọi nơi là khí CO2, đạm kh(^g khí. nuớc, một stf muối khoáng và nhờ ngụ6n năng luợng kh<^ lô không bao giờ cạn - bức xạ Mặt Trời. NhOng đặc điểm vă nguyen tắc nào của quá ttình quang hợp đặc biệt đáng chú .ý đỉ sử dụng tiong các hẹ nhân tạo tuơng lai ? ĩ 5-Sl.TVƯD 65 -4ậ Một trong những đặc điểm và nguydn tắc ấy là khẳ năng thu nhận các chất klỊổng có hoạt tính quang học vào một chuỗi các phản ứng quang hóa. Trng lứiOng điéu kiện đỉ đật hiệu quả cao ấy là : quang nãng đuợc Mt bing (piang tử và huớng một cách chọn lọc vèo chuy^ hóa một số hạn chế nhOng chất nhất định thu nhận vio 2> cũng như hộ số hiệu quả quang họp cao nhất (Kf). Và như là kết quả của các nhân tố trên, có hiệu suít quang hợp cao nhát (H) và năng suất chất khữ hầng ngày cao nhít (C). Hệ số hiệu quả kinh tế của quang hợp (Kkt) cao nhất. Tất cả các biện pháp kỹ thuật ưồng trọt bao gồm bón phân, tuứi nuớc V. V... phải nhằm thiết lập nẽn nhịp điệu cục thuận của các quá trình nói trên và làm cho các chỉ tiẽu Kf và Kkt có trị stf cao nhất. 3. Bức xạ Mặt Trờỉ là yếu tố quang hợp Đế tăng hiộQ suất quang hợp của thục vật cần biết năng suít tiém tàng của quá ưìáh quang hợp và hệ số sử dụng năng luợng búc xạ Mặt Tiửi có thể có vé mặt lý ứiuyết. So sánh chúng với các chỉ tiỀu thu đuợc ưong thục tiỉn, có thể suy ra múc độ c(teg tác ưong viộc tăng năng suất vào một thời gian nhất định, vé ưiển vọng và coo đuờng tăng năng suất. Muốn giiỉ quyết nhOng váh đê ấy, ưuớc bết cần đánh giá yếu tố cơ bản của nỉng suất thục vật - năng luợng bức xạ Mặt Trời, động lục của quá ưình quang hgp. Tình hình cửa các yếu tố khác chi ph Uy cta lit ít. Vì điế. xify dụng $VIII duới đuờng B là thiếu đỔì với quang hợp và sinh tniởng bình thuờng của thực vệt Stf ỉuợng búc xạ ngày tren các đồ thị I-VĨIl duứi đuờng A kết' hợp với nhíộl độ th ^ - vì vậy ỉàm cho số búc xạ íy cũng khổng hoạt tính đtfi với quang hợp binh thuờng. Đồ thị 3 đtfỉ với các đồ thị 1 và 2 cQng tuơng tự như dồ thị A đối với các đồ thị I-VIIl Trong nhiéu ưuờng hợp, một phăn nẳng luợng búc xạ Mặt Trời biểu thị ở mién của đồ thị nằm trẽn đường A, cũng khống thể xem là có giá ưị điy đủ để quạng hợp một cách có hiệu quả và bio đim cho căy có năng suất cao, vì rằng : một phin nãng hiợng ấy rói vào mién đít không đuợc cung cấp đầy đủ nuớc hoặc hoàn toàn thiếu nuức (sa mạc. nửa sa mạc, thảo nguyỀn). Tuy nhiẽn, cố thé vuợt qua cản trỏr íy -ờ một mức độ nhất định, và khi tính toán, chứng ta thùa nhận nãng luợng ấy có thể sử dụng 79 trong quang hợp. Trong bảng III. 1 có nêu những số liiọng đặc trung cho búc xạ quang hợp tổị ở các vĩ độ khác nhau. Đối với miẻn nhiệt đới, số luợng năng lượng trong thời gian có thể quang hợp là chừng 10 - 7 tỷ kcal/ha, đối với mién á nhiệt đới 7 - 5 tỷ và đối với miền ôn đới 4,0 - 1,0 tỷ kcal/ha. Chúng ta hãy đánh giá hiệu quả năng luựng có thẻ có cho quang hợp của thực vật trong ưuờng hợp đạt năng suất cao nhất đã đạt được của các loài cãy hay các quần tíiể cây khác nhau ở các miẻn địa lý khác nhaa. Cố ý kiến cho rằng độ ỉăng khối luợng sinh khối hăng năm của rừng nhiệt đới ẩm là 60 tíín/ha. Năng suất sinh học của, cãy mía ưồng ưong miẻn á nhiệt đối và nhiột đới đạt tđi 40 tấn/ha với thời gian sinh Uìiửng 210 - 240 ngày. Năng suất $inh khối của c&y ngổ cQng như của cây củ cải đuờng Uong mién á nhiệt đới và vừng nam mièn ổn đđi, đạt tói 20 - 30 tấn/ha ; nãng suất cao của khoai tíky vừng ưung bộ miẻn ổn đới là IS tíín/ha. Nếu thừa nhận nhiệt luọng của sinh kh(^ do cfly tích loy bằng 4000 kcal^a thì với nhOng năng suất íy, hệ số sử dụng bức xạ Mặt Tròi tổi quẳ 'đất tại các vĩ độ khác nhau t|T0ng thời gian sinh truởng có thể tuơng ứng với trị stf 2.iữ - 3.0% (bảiầg ni.2). B đt^ lli.l : Tổng 5Ố bức xạ tới có hoạt động quang hợp trong thời gian có thể trồng trọt (FAR) VI độ lý (<^) FAR (tỷ kcal/ha/mùa) 70 60 50 40 ' 30 20 10 - e - 2.Ọ - 1.0 3 Ì - 2 .0 5.0 - 3^ 6.0 - 4^ 9^ - 6.0 ” 10.0 - 9.0 • 1