Đặc điểm hình thái, hóa sinh hạt của một số giống đậu tương địa phương của tỉnh Sơn La

T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(42)/N¨m 2007 67 ®Æc ®iÓm h×nh th¸i, ho¸ sinh h¹t cña mét sè gièng ®Ëu t−¬ng ®Þa ph−¬ng cña tØnh S¬n La Lª Ph−¬ng Dung - Chu Hoµng MËu (§¹i häc Th¸i Nguyªn) - NguyÔn ThÞ Thuý H−êng (Së Gi¸o dôc vµ §µo t¹o S¬n La) 1. §Æt vÊn ®Ò §Ëu t−¬ng (Glycine max (L.) Merrill) lµ mét lo¹i c©y c«ng nghiÖp ng¾n ngµy thuéc hä ®Ëu (Fabaceae). S¶n phÈm chÝnh cña c©y ®Ëu t−¬ng lµ h¹t. H¹t ®Ëu t−¬ng cã gi¸ trÞ dinh d−ìng cao: 35 – 45% protein, 12 – 24% lipit, cã ®ñ c¸c lo¹i axit amin kh«ng thay thÕ vµ nhiÒu lo¹i vitamin [7]. C©y ®Ëu t−¬ng cßn cã gi¸ trÞ cao vÒ mÆt kinh tÕ, cung cÊp thùc phÈm cho con ng−êi, cung cÊp nguyªn liÖu cho ngµnh c«ng nghiÖp, lµ thøc ¨n cho gia sóc vµ ®Æc biÖt cã kh¶ n¨ng c¶i t¹o ®Êt v× rÔ cã nèt sÇn chøa vi khuÈn Rhizobium cã kh¶ n¨ng cè ®Þnh ®¹m. Víi nh÷ng gi¸ trÞ to lín ®ã th× vÊn ®Ò ®Æt ra lµ ph¶i lµm thÕ nµo ®Ó chän vµ t¹o ®−îc nh÷ng gièng ®Ëu t−¬ng cã n¨ng suÊt cao, phÈm chÊt tèt, phï hîp víi ®iÒu kiÖn sinh th¸i rÊt ®a d¹ng ë tõng vïng khÝ hËu kh¸c nhau cña n−íc ta. C¸c gièng ®Ëu t−¬ng ®Þa ph−¬ng võa cã kh¶ n¨ng thÝch øng, kh¶ n¨ng chèng chÞu cao vµ võa cã chÊt l−îng tèt, v× v©y trong mét vµi gÇn ®©y viÖc s−u tËp, ®¸nh gi¸ nguån gen c¸c gièng ®Ëu t−¬ng ®Þa ph−¬ng ®T ®−îc quan t©m nghiªn cøu [4], [5], [8] . S¬n La lµ mét tØnh miÒn nói T©y B¾c ViÖt Nam, cã tæng diÖn tÝch ®Êt tù nhiªn lµ 1.405.500 ha, trong ®ã ®Êt n«ng nghiÖp chiÕm 14%. Cïng víi sù t¨ng tr−ëng cña c¸c lo¹i c©y l−¬ng thùc chÝnh nh− lóa, ng«, khoai, s¾n vµ c¸c c©y ®Ëu ®ç kh¸c th× ®Ëu t−¬ng còng lµ c©y trång ®T vµ ®ang ®−îc chó träng vµ ngµy cµng ph¸t triÓn. C¸c gièng ®Ëu t−¬ng ®Þa ph−¬ng cña tØnh S¬n La ph©n bè ë kh¾p c¸c huyÖn thÞ, cã sù ®a d¹ng vÒ h×nh th¸i vµ ®T ®−îc s−u tËp vµ gi¸m ®Þnh [5]. Trong bµi b¸o nµy chóng t«i ®Ò cËp tíi kÕt qu¶ ph©n tÝch ®Æc ®iÓm h×nh th¸i, ho¸ sinh liªn quan ®Õn chÊt l−îng h¹t vµ kh¶ n¨ng chÞu h¹n cña mét sè gièng ®Ëu t−¬ng ®Þa ph−¬ng cña tØnh S¬n La, lµm c¬ së cho viÖc chän t¹o gièng ®Ëu t−¬ng −u viÖt giíi thiÖu cho s¶n xuÊt. 2. VËt liÖu vµ ph−¬ng ph¸p VËt liÖu H¹t cña 5 gièng ®Ëu t−¬ng ®Þa ph−¬ng cña tØnh S¬n La (Bãng Phï Yªn (PY3), M¾t Cua Phï Yªn (PY5), Yªn Ch©u (YC), Mai S¬n (MS), Lµo (SM3)) ®−îc sö dông lµm vËt liÖu nghiªn cøu. C¸c gièng ®Ëu t−¬ng nµy ®−îc s−u tËp t¹i c¸c huyÖn cña tØnh S¬n La vµ ®−îc gi¸m ®Þnh t¹i Trung t©m Nghiªn cøu Thùc nghiÖm §Ëu ®ç – ViÖn Khoa häc N«ng nghiÖp ViÖt Nam. §èi chøng lµ gièng ®Ëu t−¬ng §T84, trång phæ biÕn hiÖn nay ë miÒn B¾c n−íc ta. Ph−¬ng ph¸p §Þnh l−îng lipit tæng sè theo ph−¬ng ph¸p chiÕt b»ng ete dÇu ho¶ [6], ®Þnh l−îng protein theo ph−¬ng ph¸p Lowry, x¸c ®Þnh ho¹t ®é cña α - amilaza (§VH§/mg) theo ph−¬ng ph¸p Heinkel ®−îc m« t¶ trong tµi liÖu cña Ph¹m ThÞ Tr©n Ch©u [2]. Hµm l−îng prolin (µM/g) ®−îc x¸c ®Þnh b»ng ph−¬ng ph¸p cña Bates vµ céng sù (1973) [1] T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(42)/N¨m 2007 68 X¸c ®Þnh hµm l−îng vµ thµnh phÇn axit amin trong h¹t ®Ëu t−¬ng ®−îc thùc hiÖn trªn m¸y ph©n tÝch axit amin tù ®éng HP -Amino Quant Seriese II cña Phßng C«ng nghÖ ho¸ sinh protein, ViÖn C«ng nghÖ Sinh häc. Sö dông OPA t¹o dÉn xuÊt ®èi víi axit amin bËc I vµ FMOC ®èi víi axit amin bËc II. MÉu ®−îc xö lý trong pha láng theo h−íng dÉn sö dông m¸y ph©n tÝch axit amin theo Phan V¨n Chi vµ cs [3]. Thµnh phÇn axit amin ®−îc tÝnh theo g axit amin/100 g protein. 3. KÕt qu¶ vµ th¶o luËn 3.1. §Æc ®iÓm h×nh th¸i vµ khèi l−îng h¹t KÕt qu¶ ph©n tÝch mét sè ®Æc ®iÓm h×nh th¸i h¹t vµ khèi l−îng h¹t cña c¸c gièng ®Ëu t−¬ng ®Þa ph−¬ng ®−îc tr×nh bµy ë b¶ng 1. B¶ng 1. H×nh d¹ng, mµu s¾c, kÝch th−íc vµ khèi l−îng 100 h¹t cña 5 gièng ®Ëu t−¬ng Gièng Mµu vá h¹t Mµu rèn h¹t H×nh d¹ng vá h¹t H×nh d¹ng h¹t Réng (cm) Dµi (cm) Khèi l−îng 100 h¹t (g) PY3 Vµng bãng §en Bãng Dµi 0,73±0,03 0,88±0,02 11,95±0,04 PY5 Vµng §en Tr¬n Trßn 0,73±0,03 0,78±0,02 9,68±0,11 SM3 Vµng nh¹t N©u x¸m Tr¬n Dµi 0,70±0,01 0,91±0,03 15,04±0,29 YC Vµng N©u nh¹t Tr¬n Dµi 0,74±0,02 0,92±0,02 11,20±0,08 MS Vµng §en Tr¬n Trßn dÑt 0,70±0,01 0,82±0,03 14,32±0,15 DT84 vµng n©u nh¹t r¹n vá dµi 0,72±0,02 0,90±0,01 17,87±0,17 B¶ng 1 cho thÊy h×nh d¹ng h¹t lµ tÝnh tr¹ng rÊt æn ®Þnh, hÇu hÕt c¸c gièng ®Ëu t−¬ng ®Òu h×nh trßn, trßn dÑt, dµi víi møc ®é phång dÑp kh¸c nhau. Mµu s¾c h¹t phÇn lín cã mµu vµng, ngoµi ra còng cã h¹t mang mµu vµng bãng. H×nh d¹ng vá h¹t th−êng tr¬n, ®Æc biÖt cã gièng PY3 cã vá bãng, mµu h¹t vµng bãng, mµu rèn h¹t ®en. VÒ khèi l−îng h¹t cña c¸c gièng ®Ëu t−¬ng, b¶ng 1 cho thÊy, c¸c gièng ®Ëu t−¬ng cã khèi l−îng dao ®éng tõ 9,68 ± 0,11 ®Õn 17,87 ± 0,17 vµ c¸c gièng ®Ëu t−¬ng ®Þa ph−¬ng ®Òu cã khèi l−îng 100 h¹t thÊp h¬n gièng ®èi chøng DT84. Trong sè c¸c gièng ®Þa ph−¬ng th× SM3 lµ gièng cã khèi l−îng h¹t cao nhÊt (15,04 ± 0,29) vµ thÊp nhÊt lµ gièng PY5 (9,68 ± 0,11). Cã thÓ s¾p xÕp khèi l−îng 100 h¹t theo thø tù tõ thÊp ®Õn cao nh− sau: PY5 < YC < PY3 < MS < SM3 < DT84. 3.2. Hµm l−îng protein, thµnh phÇn axit amin trong protein vµ hµm lipit trong h¹t KÕt qu¶ ph©n tÝch hµm l−îng protein vµ lipit ®−îc tr×nh bµy ë b¶ng 2. B¶ng 2. Hµm l−îng protein vµ lipit cña 5 gièng ®Ëu t−¬ng ®Þa ph−¬ng vµ gièng ®èi chøng §T84 Gièng Hµm l−îng protein (% khèi l−îng kh«) Hµm l−îng lipit (% khèi l−îng kh«) PY3 41,29±0,44 16,70±0,05 PY5 47,74±0,61 19,57±0,20 SM3 44,20±0,14 17,86±0,15 YC 37,28±0,38 20,08±0,11 MS 39,04±0,77 19,22±0,08 DT84 34,97±0,13 22,84±0,25 B¶ng 2 cho thÊy hµm l−îng protein trong h¹t cña c¸c gièng ®Ëu t−¬ng kh¸ cao vµ cã chªnh lÖch nhau, dao ®éng trong kho¶ng 34,97% ®Õn 47,74%. Trong ®ã gièng cã hµm l−îng protein cao nhÊt lµ PY5 (47,74%) vµ gièng cã hµm l−îng protein thÊp nhÊt lµ DT84 (34,97%). Hµm l−îng T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(42)/N¨m 2007 69 lipit cña c¸c gièng kh¸ ®ång ®Òu nhau, dao ®éng tõ 16,70% ®Õn 22,84%. Gièng DT84 cho hµm l−îng lipit cao nhÊt (22,84%) vµ thÊp nhÊt lµ gièng PY3 (16,70%). Víi môc tiªu kh¶o s¸t chÊt l−îng protein trong h¹t cña c¸c gièng ®Ëu t−îng chóng t«i ®T chän 2 gièng ®Ëu t−¬ng ®Þa ph−¬ng cña tØnh S¬n La (MS, PY5) vµ gièng ®èi chøng §T84 ®Ó ph©n tÝch hµm l−îng vµ thµnh phÇn axit amin, kÕt qu¶ ph©n tÝch ®−îc tr×nh bµy ë b¶ng 3. B¶ng 3. Thµnh phÇn axit amin trong protein cña h¹t 3 gièng ®Ëu t−¬ng PY5, MS vµ DT84 (g axit amin/100 g protein) TT Thµnh phÇn axit amin PY5 MS §T84 1 Axit aspactic 9,72 12,01 12,98 2 Axxit glutamic 20,19 24,05 28,48 3 Xerin 3,54 4,15 4,23 4 Histidin 1,99 2,36 2,37 5 Glyxin 3,44 5,05 4,15 6 Treonin 2,85 3,30 3,63 7 Alanin 2,95 3,56 3,95 8 Acginin 5,70 7,51 7,81 9 Tyrozin 2,66 3,30 3,37 10 Xystein+Xystin 1,11 1,43 1,43 11 Valin 3,39 4,05 4,23 12 Metionin 1,03 1,08 1,20 13 Phenyalanin 3,54 4,02 4,75 14 Isol¬xin 3,23 3,79 4,38 15 L¬xin 5,34 6,30 6,78 16 Lyzin 9,32 11,17 10,18 17 Prolin 2,45 3,23 2,89 KÕt qu¶ cña b¶ng 3 cho thÊy, protein cña c¶ 3 gièng ®Ëu t−¬ng ®Òu cã 17 lo¹i axit amin víi hµm l−îng tõng lo¹i axit amin kh¸c nhau gi÷a 3 gièng. §¸ng chó ý lµ trong sè 17 lo¹i axit amin th× c¶ 3 gièng ®Ëu t−¬ng ®Òu cã 7 lo¹i axit amin kh«ng thay thÕ (isol¬xin, l¬xin, lyzin, treonin, valin, phenyalanin, metionin) vµ protein cña h¹t gièng MS cã hµm l−îng lizin cao h¬n ë gièng PY5, DT84. 3.3. Hµm l−îng prolin vµ ho¹t ®é cña α - amilaza ë 5 gièng ®Ëu t−¬ng ®Þa ph−¬ng vµ gièng ®èi chøng DT84 tr−íc khi xö lý bëi h¹n vµ sau khi bÞ h¹n TiÕn hµnh g©y h¹n nh©n t¹o ë giai ®o¹n c©y non 3 l¸ vµ x¸c ®Þnh hµm l−îng prolin ë c¸c ng−ìng 3, 5 ngµy bÞ h¹n, kÕt qu¶ ®−îc tr×nh bµy ë b¶ng 4. B¶ng 4. Hµm l−îng prolin cña 5 gièng ®Ëu t−¬ng tr−íc vµ sau xö lý bëi h¹n (µM/g) Gièng Tr−íc h¹n Sau h¹n 3 ngµy Sau h¹n 5 ngµy X ± XS % so víi tr−íc h¹n X ± XS % so víi tr−íc h¹n PY3 2,56 ± 0,01 2,75 ± 0,04 107,42 3,40 ± 0,10 132,81 PY5 1,90 ± 0,01 2,40 ± 0,03 126,32 3,10 ± 0,32 163,16 SM3 1,30 ± 0,20 2,00 ± 0,23 153,85 2,56 ± 0,30 196,92 YC 1,35 ± 0,20 1,75 ± 0,30 129,63 2,43 ± 0,30 180,00 MS 1,85 ± 0,03 2,20 ± 0,20 118,92 2,3 ± 0,10 124,32 DT84 1,38 ± 0,30 1,58 ± 0,20 114,49 1,85 ± 0,20 134,06 T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(42)/N¨m 2007 70 KÕt qu¶ ë b¶ng 4 cho thÊy, hµm l−îng prolin trong c©y cña c¸c gièng ®Ëu t−¬ng ®Òu cã sù t¨ng lªn sau khi g©y h¹n ë thêi ®iÓm 3 ngµy vµ 5 ngµy. gièng ®Ëu t−¬ng SM3 cã tèc ®é t¨ng m¹nh nhÊt (153,85% - 196,92%), sau ®ã lµ c¸c gièng YC (129,63% - 180%), PY5 (126,32% - 163,15%), PY3 (107,42% - 132,81%), DT84 (114,49% - 134,06%) vµ thÊp nhÊt lµ gièng MS (118, 92% - 124,32%). §ång thêi víi viÖc ph©n tÝch hµm l−îng prolin chóng t«i tiÕn hµnh kh¶o s¸t ho¹t ®é cña α - amilaza, kÕt qu¶ ph©n tÝch ho¹t ®é cña α - amilaza ë 5 gièng ®Ëu t−¬ng tr−íc vµ sau xö lý bëi h¹n vµ gièng ®èi chøng (DT84) ®−îc tr×nh bµy ë b¶ng 5. B¶ng 5. Ho¹t ®é cña α - amilaza (§VH§/mg) ë 5 gièng ®Ëu t−¬ng ®Þa ph−¬ng vµ gièng ®èi chøng (DT84) ë thêi ®iÓm tr−íc vµ sau xö lý bëi h¹n Gièng Tr−íc h¹n Sau h¹n 3 ngµy Sau h¹n 5 ngµy X ± XS % so víi tr−íc h¹n X ± XS % so víi tr−íc h¹n py3 0,15 ± 0,01 0,35 ± 0,03 233,33 0,38 ± 0,03 253,33 py5 0,20 ± 0,02 0,36 ± 0,01 180,00 0,35 ± 0,01 175,00 yc 0,19 ± 0,01 0,26 ± 0,05 136,84 0,39 ± 0,02 205,26 ms 0,17 ± 0,03 0,14 ± 0,04 82,35 0,37 ± 0,01 217,65 sm3 0,20 ± 0,01 0,45 ± 0,02 225,00 0,35 ± 0,02 175,00 dt84 0,3 ± 0,04 0,33 ± 0,03 110,00 0,56 ± 0,03 186,67 KÕt qu¶ ë b¶ng 5 cho thÊy ho¹t ®é cña α - amilaza cña 5 gièng ®Ëu t−¬ng ®Òu t¨ng lªn sau khi g©y h¹n ë thêi ®iÓm sau h¹n 3 vµ 5 ngµy. Trong c¸c gièng ®Þa ph−¬ng th× gièng ®Ëu t−¬ng PY3 cã tèc ®é t¨ng m¹nh nhÊt (233,33% - 253,33%), sau ®ã lµ c¸c gièng MS (82,35% - 217%), YC (136,84% - 205,26%), vµ thÊp nhÊt lµ gièng PY5 vµ DT84. 4. KÕt luËn H×nh th¸i vµ khèi l−îng h¹t cña 5 gièng ®Ëu t−¬ng ®Þa ph−¬ng nghiªn cøu lµ kh¸c nhau. Gièng ®Ëu t−¬ng ®Þa ph−¬ng cã khèi l−îng 100 h¹t cao nhÊt lµ SM3 (15,04 ± 0,29 ) vµ thÊp nhÊt lµ gièng PY5 chØ cã 9,68 ± 0,11. Hµm l−îng protein cña 5 gièng ®Ëu t−¬ng dao ®éng tõ 34,97% ®Õn 47,74%. Trong ®ã gièng PY5 cã hµm l−îng protein cao nhÊt (47,74%) vµ gièng cã hµm l−îng protein thÊp nhÊt lµ dt84 (34,97%). Hµm l−îng lipit cña c¸c gièng dao ®éng tõ 16,70% ®Õn 22,84%, h¹t cña gièng YC cã hµm l−îng lipit cao nhÊt (20,08%) vµ gièng PY3 cã hµm l−îng lipit thÊp nhÊt (16,70%). §T x¸c ®Þnh ®−îc hµm l−îng cña 17 lo¹i axit amin trong h¹t cña 2 gièng ®Ëu t−¬ng MS vµ PY5 vµ gièng ®èi chøng DT84. C¸c gièng ®Ëu t−¬ng sau khi xö lý bëi h¹n ®Òu cã hµm l−îng prolin vµ ho¹t ®é cña α - amilaza t¨ng lªn rÊt nhiÒu so víi tr−íc h¹n, t¨ng cao nhÊt lµ gièng SM3, YC vµ PY3
T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(42)/N¨m 2007 71 Summary The study on morphological and biochemical characteristics of some local soybean cultivars in Sonla province Le Phuong Dung - Chu Hoang Mau (Thai Nguyen University) - Nguyen Thi Thuy Huong (Department of Educational and Training of Sonla) The diversity of seeds morphological characteristics of some local soybean cultivars in Sonla province: Bong Phu Yen (PY3), Mat Cua Phu Yen (PY5), Mai Son (MS), Laos (SM3), Yen Chau (YC) and DT84 cultivar of control experiment were used for studying. The total protein content in soybean seeds cultivars was from 34.97% to 47.74% of dry weight and this value was highest in PY5 cultivar (47.74%), the total lipid content was from 16.70% to 22.84% of dry weight. 17 kinds of amino acid in protein of seeds of two PY5, MS cultivars and DT84 were defined. When drought happens, the soybean increases the production of proline and enzyme α - amylase and this value was highest in SM3, YC and PY3. Tµi liÖu tham kh¶o [1]. Bates LS (1973): Rapid determination of free proline for water- stress studies. Plant Soil 39: 205-207. [2]. Ph¹m ThÞ Tr©n Ch©u, NguyÔn ThÞ HiÒn, Phïng Gia T−êng (1980: Thùc hµnh ho¸ sinh häc, NXB Gi¸o dôc, Hµ Néi. [3]. Phan V¨n Chi, NguyÔn BÝch Nhi, NguyÔn ThÞ Tþ (1998): X¸c ®Þnh thµnh phÇn axit amin b»ng ph−¬ng ph¸p dÉn xuÊt ho¸ víi 0-phthal®ialehyd vµ 9-fluorenlmthyl chlorofomat trªn hÖ HP aminoquan series II. ViÖn C«ng nghÖ sinh häc. NXB Khoa häc kü thuËt H. 454-461. [4]. NguyÔn Thu HiÒn (2005): Nghiªn cøu mét sè ®Æc ®iÓm h×nh th¸i, ho¸ sinh h¹t vµ ph©n lËp gen liªn quan ®Õn tÝnh chÞu nãng, chÞu h¹n cña mét sè gièng ®Ëu t−¬ng ®Þa ph−¬ng. LuËn v¨n th¹c sÜ Sinh häc, Tr−êng §¹i häc S− ph¹m - §¹i häc Th¸i Nguyªn. [5]. NguyÔn ThÞ Thóy H−êng (2006): S−u tËp, ph©n lo¹i vµ ®¸nh gi¸ chÊt l−îng h¹t cña mét sè gièng ®Ëu t−¬ng ®Þa ph−¬ng t¹i tØnh S¬n La. LuËn v¨n th¹c sÜ Sinh häc, Tr−êng §¹i häc S− ph¹m -§¹i häc Th¸i Nguyªn. [6]. TrÇn ThÞ Ph−¬ng Liªn (1999): Nghiªn cøu ®Æc tÝnh ho¸ sinh vµ sinh häc ph©n tö cña mét sè gièng ®Ëu t−¬ng cã kh¶ n¨ng chÞu nãng, chÞu h¹n ë ViÖt Nam. LuËn ¸n tiÕn sü Sinh häc,ViÖn C«ng nghÖ sinh häc, Hµ Néi. [7]. TrÇn §×nh Long (2000): C©y ®Ëu t−¬ng, NXB N«ng NghiÖp. Hµ Néi [8]. Chu Hoµng MËu, Lª ThÞ Thanh H−¬ng, NguyÔn Phó Hïng, TrÇn §×nh Long (2006): „Nghiªn cøu thµnh phÇn protein cña h¹t vµ nh©n gen chaperonin cña mét sè gièng ®Ëu t−¬ng (Glycine max (L.) Merr.) s−u tËp t¹i vïng nói T©y B¾c ViÖt Nam“. T¹p chÝ Sinh häc, 28(3):71-76.