Bài giảng Sinh học B - Phần C: Sinh lý học thực vật

SINH HỌC B Giảng viên: GVC. ThSĩ Nguyễn Thị Sáu Khoa : Công nghệ Thực phẩm TP.HCM, Tháng 3 năm 2010PHẦN C: SINH LÝ HỌC THỰC VẬT I. Cảm ứng ở thực vật 1. Vận động hướng động 1. 1. Khái niệm Thực vật sống cố định trên mặt đất, tìm nguồn dinh dưỡng cần thiết cho sự sinh trưởng bằng sự vận động hướng động.Vận động hướng động là sự vận động của một bộ phận hay cơ quan của cây về phía tác nhân kích thích của môi trường.1. 2. Các hình thức vận động hướng động 1.2.1. Vận động theo ánh sáng (hướng quang) Phản ứng hướng quang dễ dàng nhận thấy khi đặt bao lá mầm vào ánh sáng chiếu một bên, bao lá mầm sẽ uốn cong hướng về phía ánh sáng do tế bào kéo dài mạnh mẽ hơn trên phía bị che tối. 1.2.2. Vận động theo trọng lực (hướng đất)Khi đặt cây con nằm ngang thì rễ cây hướng xuống đất, còn chồi cây hướng lên trời. Sự sinh trưởng như vậy gọi là hình thức vận động sinh trưởng theo trọng lực. Vì sự vận động sinh trưởng này chính là do tác động của từ trường trái đất. Trọng lực đã gây ra sự phân bố auxin không đều ở hai phía trên và dưới của rễ hay chồi, khi đặt cây nằm ngang, dẫn đến sinh trưởng không đều, gây phản ứng hướng đất (tương tự vai trò của auxin với hướng quang).1.2.3. Vận động theo nguồn nước (hướng nước)Rễ cây luôn luôn sinh trưởng theo nguồn nước (bò lan đến nơi có nước). ở đây nước đóng vai trò tác nhân kích thích của môi trường dẫn đến phản ứng hướng nước.1.2.4. Vận động theo nguồn dinh dưỡng (hướng hoá).Rễ cây luôn hướng về phía có nguồn dinh dưỡng tốt đối với chúng và tránh xa nguồn hoá chất độc hại.2. Vận động cảm ứng2.1. Khái niệm Vận động cảm ứng là sự vận động của cơ quan hay một bộ phận của cơ thể không phân biệt phía do sự tác động của các tác nhân gây ra sự vận động lên toàn bộ cơ thể.2.2. Các hình thức vận động cảm ứng 2.2.1. Vận động theo đồng hồ sinh học Đó là các hình thức vận động nở hoa vào ban đêm (cảm đêm), nở hoa vào ban ngày (cảm ngày), nở hoa vào một giờ nhất định, như hoa Mười giờ (cảm nhiệt), vận động ngủ của các cây họ Đậu. Các hình thức vận động này xảy ra theo một nhịp điệu đã được định sẵn cho từng loài cây (Đồng hồ sinh học).2.2.2. Vận động theo sức trương nước Đó là các hình thức vận động cụp lá, cụp cành của các cây thuộc họ Trinh nữ, vận động của các cây ăn thịt. Các hình thức vận động này xảy ra khi có sự va chạm cơ học. Sự va chạm cơ học này đã kích thích các bơm ion hoạt động, các bơm này bơm các ion ra khỏi tế bào khớp (thể gối), làm tế bào này mất nước, sức trương nước của tế bào khớp gỉảm, làm cành, lá cụp xuống hoặc các nắp, bẫy của các cây ăn thịt đóng lại.3. Sự cảm ứng quang chu kỳ gián đoạn Đối với cây đòi hỏi nhiều hơn một chu kỳ cảm ứng, những chu kỳ này không cần phải luôn luôn liên tục. Như vậy, sự xen vào những chu kỳ cảm ứng không kích thích giữa những chu kỳ kích thích không đủ gây ra sự chuyển tiếp ra hoa. Đây là hiện tượng cảm ứng gián đoạn được tìm thấy khác nhau trên cây ngày ngắn và ngày dài.II. Hormone thực vật:1. Khái niệmHoocmon thực vật (phitohoocmôn) là các chất hữu cơ có mặt trong cây với một lượng rất nhỏ, được vận chuyển đến các bộ phận khác nhau của cây, điều tiết và đảm bảo sự hài hoà các hoạt động sinh trưởng. Hoocmon thực vật có hai nhóm:- Nhóm chất kích thích sinh trưởng:Auxin, gibêrelin có tác động đến sự kéo dài, lớn lên của tế bàoXitôkinin: có vai trò trong phân chia tế bào. - Nhóm các chất ức chế sinh trưởngAxit abxixic: tác động đến sự rụng láÊtilen tác động đến sự chín của quảChất làm chậm sinh trưởng và chất diệt cỏ. 	2. HOOCMÔN KÍCH THÍCH SINH TRƯỞNG2.1. Auxin: Có 3 dạng auxin chính:- Auxin a:C18 H32 05- Auxin b:c14 H30 04- Heterôauxin:C10 H9 02N (AIA – axit inđol axêtic)Auxin có ở mô phân sinh chồi, lá mầm và rể. Ở đỉnh chồi ngọn, auxin vận chuyển tới cơ quan khác.Auxin có tác động kích thích nhiều hoạt động sinh trưởng, làm trương dãn tế bào, tác động đến tính hướng sáng và hướng đất, làm cho chồi ngọn và rễ chính sinh trưởng mạnh, ức chế sự sinh trưởng chồi bên, kích thích sự ra quả và tạo quả không hạt, ức chế sự rụng (hoa, quả, lá)2.2. GibêrelinCác dạng của nhóm gibêrelin là các axit gibêrelic (GA).Gibêrelin có ở các cơ quan còn non, với nồng độ thích hợp tác động kích thích thân mọc cao, dài, các lóng vươn dài ra, kích thích ra hoa, tạo quả sớm và quả không hạt, kích thích sự nảy mầm của hạt, củ và thân ngầm, tác động tới quá trình quang hợp, hô hấp, trao đổi nitơ, axit nucleic, hoạt tính enzim và thành phần hoá học trong cây.2.3. XitôkininXitôkinin là dẫn xuất của ađênin hình thành ở rễ vận chuyển hướng lên ngọn, có tác động đến quá trình phân chia tế bào, hình thành cơ quan mới, kích thích sự phát triển chồi bên, ngăn chặn sự hoá già (có liên quan tới sự ngăn chặn phân huỷ protein, axit nucleic và diệp lục). Xitôkinin nhân tạo như kinêtin dùng trong nuôi cấy tế bào và mô thực vật. 3. HOOCMÔN ỨC CHẾ SINH TRƯỞNG3.1. Axit abxixic (AAB,C14 H19 04 )Là Hoocmon thực vật có ở cơ quan đang hoá già. Vai trò chủ yếu là ức chế sự sinh trưởng của cành, lóng; gây trạng thái ngủ của chồi, của hạt, làm khí khổng của thực vật đóng lại.3.2. Êtilen (H2C = CH2)Là Hoocmon thực vật dạng khí thường gặp ở quả chín, làm tăng nhanh quá trình chín ở quả, làm rụng lá, quả.3.3. Chất làm chậm sinh trưởng và chất diệt cỏ- Chất làm chậm sinh trưởng là chất tổng hợp nhân tạo có vai trò như chất ức chế sinh trưởng nhưng không làm thay đổi đặc tính sinh sản. Dùng chúng để làm thấp cây, cứng cây, chống lốp, đổ - Chất diệt cỏ có tác dụng phá hoại các màng tế bào và màng sinh chất, ức chế quang hợp, xáo trộn quá trình sinh trưởng, ngừng trệ quá trình phân bào, ngăn cản các quá trình sinh tổng hợp của cỏ, còn cây trồng khác không bị hại. 4. SỰ CÂN BẰNG HOOCMÔN THỰC VẬT- Mọi hoạt động sinh trưởng đều được điều chỉnh bởi tác động của các Hoocmon thực vật. Các chất kích thích sinh trưởng thường được hình thành ở cơ quan non, chi phối sự hình thành cơ quan sinh dưỡng. Ngược lại, các chất ức chế sinh trưởng thường được hình thành và tích luỹ ở các cơ quan già, cơ quan sinh sản, cơ quan dự trữ, làm già hoá hay gây chết từng bộ phận hay toàn cây.- Tác động kích thích và ức chế: trạng thái cân bằng Hoocmon thực vậtsẽ tạo điều kiện cho sự sinh trưởng thích hợp, tăng cường sự tổng hợp protein, hoạt động của các enzim và tính thấm của màng. Sự cân bằng giữa hai tác dụng đó diễn ra lúc chuyển giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng sang giai đoạn sinh trưởng sinh sản, diễn ra lúc phân hoá mầm hoa và tạo thành hoa.5. TẦM QUAN TRỌNG CỦA HORMONE THỰC VẬT5.1. Auxin: Tác dụng sinh lý đến quá trình sinh trưởng của tế bào, hoạt động của tầng phát sinh, sự hình thành rễ, hiện tượng ưu thế ngọn, tính hướng của thực vật, sự sinh trưởng của quả và tạo quả không hạt... Kích thích sự sinh trưởng giãn của tế bào, đặc biệt giãn theo chiều ngang của tế bào làm tế bào to về chiều ngang, vì vậy làm cho các bộ phận của cây to về chiều ngang. Ảnh hưởng đến sự phân chia tế bào, tuy nhiên ảnh hưởng của auxin lên sự giãn và sự phân chia tế bào trong mối tác động tương hỗ với các phytohormone khác. Auxin còn có tác dụng hoạt hóa quá trình sinh tổng hợp các chất như protêin, cenlulose, pectin và kìm hãm sự phân giải chúng, nhờ thế có thể kéo dài tuổi thọ của các cơ quan, đồng thời làm tăng quá trình vận chuyển vật chất (nước, muối khoáng, chất hữu cơ) ở trong cây, đặc biệt về các cơ quan sinh sản và cơ quan dự trữ của cây.auxin ảnh hưởng mạnh đến hô hấp và quá trình photphoryl hóa trong tế bàoAuxin gây ra tính hướng động của cây Auxin gây hiện tượng ưu thế ngọn: Auxin kích thích sự hình thành, sự sinh trưởng của quả và tạo quả không hạtAuxin kìm hãm sự rụng lá, hoa, quả của cây, vì nó ức chế sự hình thành tầng rời ở cuống lá, hoa, quả vốn được cảm ứng bởi các chất ứ chế sinh trưởng. 5.2. Xytokinin Xytokinin là kích thích sự phân chia tế bào mạnh mẽ. Ảnh hưởng rõ rệt lên sự hình thành và phân hóa cơ quan của thực vật, đặc biệt là sự phân hóa chồi. Người ta đã chứng minh rằng sự cân bằng giữa tỷ lệ auxin (phân hóa rễ) và xytokinin (phân hóa chồi) có ý nghĩa rất quyết định trong quá trình phát sinh hình thái của mô nuôi cấy in vitro cũng như trên cây nguyên vẹn. Nếu tỷ lệ auxin cao hơn xytokinin thì kích thích sự ra rễ, còn tỷ lệ xytokinin cao hơn auxin thì kích thích ra chồi. Xytokinin kìm hãm quá trình già hóa của các cơ quan và của cây nguyên vẹn. 5.3. Gibberellin:Hiệu quả sinh lý rõ rệt nhất của gibberellin là kích thích mạnh mẽ sự sinh trưởng kéo dài của thân, sự vươn dài của lóng. Gibberellin kích thích sự nảy mầm, nảy chồi của các mầm ngủ, của hạt và củ, do đó nó có tác dụng trong việc phá bỏ trạng thái ngủ nghỉ của chúng. Gibberellin kích thích sự ra hoa rõ rệt. Gibberellin ảnh hưởng đến sự phân hóa giới tính của hoa, ức chế sự phát triển hoa cái và kích thích sự phát triển hoa đực. Gibberellin có tác dụng giống auxin là làm tăng kích thước của quả và tạo quả không hạt. Hiệu quả này càng rõ rệt khi phối hợp tác dụng với auxin.