Bài giảng sinh học thực vật

Tổ chức cơ thể thực vậtcơ thể, cơ quan, mô và tế bào Cơ thể thực vật gồm các cơ quan: rễ, thân, lá, hoa, trái, hột... Đặc tính kép của RubiscoRubisco: • carboxyl hóa RuBP quang hợp • o

Phần 5 Sinh học thực vật

1 Tổ chức cơ thể thực vật

2 Dinh dưỡng

3 Phát triển

1 Tổ chức cơ thể thực vật

(cơ thể, cơ quan, mô và tế bào)

Cơ thể thực vật gồm các cơ quan: rễ, thân, lá, hoa, trái, hột.

Tế bào thực vật

2 Dinh dưỡng thực vật

2.1 Hấp thu, vận chuyển nước và dinh dưỡng khoáng

Hành trình của nước

● Dịch đất → bề mặt rễ (gradient áp suất)

● Bề mặt rễ → mạch mộc (di chuyển ngang)

● Đi lên trong mạch mộc (di chuyển đứng)

Bề mặt rễ tới mạch mộc

Dịch đất rất loãng, chứa nước & các ion khoáng hòa tan: NO 3 - , NH 4 + , K + , Ca 2+ …

Nước qua màng theo cơ chế thụ động xuống khuynh

độ (gradient) thế nước.

Các phân tử nước khuếch tán theo cách riêng rẽ qua lớp đôi phospholipid hay theo hàng qua aquaporin qua các màng tế bào thực vật

Đi lên trong mạch mộc: sức đẩy của rễ (yếu: tiết nước giọt vào sáng sớm), lực hút từ lá (rất mạnh)

Cả hai: nhanh & có mức bão hòa

2.2 Hấp thu và vận chuyển chất khoáng

Vận chuyển hoạt động cấp hai

Cùng với con đường tế bào, lực kéo cột nước quan trọng khi ion đã vào dịch mộc.

2.3 Đồng hóa khoáng

16 nguyên tố thiết yếu cho thực vật bậc cao (13 nguyên tố khoáng):

- 9 đa lượng: S, P, Mg, Ca, K, N, O, C, H

- 7 vi lượng: Mo, Cu, Zn, Mn, Fe, B, Cl

Vai trò của nguyên tố khoáng đa lượng:

* Tạo chất hữu cơ

* Tạo π cho tế bào

* Hoạt hóa enzyme (vai trò vi lượng)

Vai trò của nguyên tố khoáng vi lượng:

* Hoạt hóa enzyme

Thí dụ về đồng hóa đạm (3 giai đoạn):

Thực vật bậc cao, nói chung, dùng đạm khoáng

(nitrat hay amonium), dù có thể đồng hóa đạm hữu

cơ (cây tầm gởi, cây họ Đậu, cây bắt ruồi).

2.4 Quang hợp

= đồng hóa CO 2 thành đường dưới ánh sáng, và phóng thích O 2 từ nước.

2 giai đoạn

- “Sáng” (trên màng thylakoid): tạo NADPH và ATP

- “Tối” (trong stroma): đồng hóa CO 2 → glucid

Giai đoạn sáng

Sắc tố quang hợp: dlt a & các sắc tố phụ: dlt b, carotenoid… tập trung trong các quang hệ (PS).

Chu trình Calvin

Đặc tính kép của Rubisco

Rubisco:

• carboxyl hóa RuBP (quang hợp)

• oxygen hóa RuBP (quang hô hấp): khi nhiệt

độ cao dẫn tới sự thiếu CO 2 trong tế bào.

Quang hô hấp làm mất CO 2 được cố định (bởi chu trình Calvin), nhưng có thể có vai trò bảo vệ bộ máy quang hợp.

Nhiều thực vật tránh quang hô hấp bằng cách tập

trung CO 2 trong tế bào:

• Cyanobacteria và tảo: nhờ các protein bơm HCO 3

-• Cây C 4 (mía, bắp, cỏ dại…) & CAM (họ Crassulaceae

và cây mọng nước nơi khô hạn): nhờ PEPC cố định

CO 2 thành các acid C 4.

Quang hợp ở cây C 4 : 2 lần cố định CO 2 tách biệt theo không gian

Quang hợp ở cây CAM: 2 lần cố định CO 2 tách biệt theo thời gian

Chuyển vị sucrose trong libe theo cơ chế dòng khối

2.5 Hô hấp tế bào (ba giai đoạn)

Chức năng kép:

* Sản xuất năng lượng (ATP, NADH)

* Tạo tiền chất cho các sinh tổng hợp

Đặc tính của ti thể thực vật (2 con đường đặc biệt) (1) kháng rotenon (chất giết côn trùng / cá) nhờ các dehydrogenase (D, D’) kháng rotenon.

(2) kháng cyanid nhờ một oxidase (O) kháng cyanid

3 Phát triển

3.1 Các biểu hiện

Phát triển: những thay đổi để hoàn thành chu trình phát triển

= tăng trưởng + phân hóa

Tăng trưởng: phân chia (trong mô phân sinh) + kéo dài (ở vùng dưới MPS ngọn)

Phân hóa: tạo các tế bào chuyên biệt (chỉ xảy ra trong giai đoạn kéo dài tế bào)

Chu kỳ (phân chia) tế bào = interphase + phase M

• Interphase = G 1 , S và G 2

• Phase M = phân nhân + phân bào

Phân nhân: cũng qua bốn phase (chú ý MTOC)

Phân bào : phân chia tế bào chất (rất khác ở thực vật)

Đặc điểm của sự tăng trưởng: không hoàn nghịch (theo đường cong hình chữ S).

Lá tích tụ tinh bột (tăng TLK) dưới ánh sáng không phải là hiện tượng tăng trưởng.

Rễ (nhánh & bất định) có nguồn

gốc nội sinh (từ vùng gần tầng

phát sinh libe-mộc).

3.2 Phát sinh hình thái (tế bào,

mô, cơ quan)

Chồi có nguồn gốc ngoại sinh

(từ vùng bên của mô phân sinh

ngọn chồi)

Phát triển phôi

▪ Phôi hợp tử (trong hột)

▪ Phôi thể hệ (phôi soma, nuôi cấy tế bào cơ thể)

▪ Phôi giao tử (n): nuôi cấy hạt phấn hay noãn

3.3 Hormone tăng trưởng thực vật

Chất hữu cơ do tế bào tạo tại một nơi, di chuyển tới

mô đích để gây phản ứng sinh lý ở nồng độ rất thấp.

Nơi sản xuất: auxin từ ngọn, cytokinin từ rễ…

(không rõ như ở động vật với tuyến nội tiết)

Phân biệt:

• Hormone tăng trưởng thực vật: AIA (auxin)…

• Hormone ra hoa (florigen): protein FT

• Chất điều hòa tăng trưởng thực vật: AIA, 2,4-D…

Vai trò sinh lý của hormone thực vật

• Auxin: phân chia tế bào, kéo dài tế bào, tạo rễ,

hướng động, ưu tính ngọn

• Giberelin: kéo dài tế bào, nảy mầm

• Cytokinin: phân chia tế bào, tạo chồi, cản lão suy

• Acid abcisic: đóng khí khẩu, cản tăng trưởng, cản nảy mầm, tích lũy chất dự trữ trong hột

• Etilen: rụng, chín trái

3.4 Quang hướng động

Dieäp tieâu

Auxin phân phối không đều ở ngọn, di chuyển xuống và kích thích kéo dài.

3.5 Địa hướng động

Trọng lực → thể nặng (bột

lạp) tác động lên màng tế bào chóp rễ → hoạt hóa protein vận chuyển auxin → hiệu ứng cản của auxin ở mặt dưới rễ.

Chú ý tác động của auxin trên sự kéo dài tế bào

(tác động của hormone thực vật thay đổi theo nồng độ

và mô đích)

• Cắt ngọn (loại nguồn AIA) → nụ nách tăng trưởng →

MPS nụ nách bắt đầu sản xuất auxin →…

ngọn chồi).

3.7 Sự nảy mầm của hột

3.8 Sự ra hoa

Hai giai đoạn:

• Tượng hoa (tạo nụ hoa)

• Tăng trưởng & nở hoa

Nụ có thể ngủ (nụ hoa Lilas cuối hè chỉ nở vào

xuân, khi đã qua đông)

Các yếu tố của sự ra hoa:

• Tuổi, loài (nội sinh)

• Dinh dưỡng: không quá cao, cũng không quá thấp (tỉa cành); C/N cao.

• Nhiệt độ và quang kỳ

Thọ hàn (Lyssenko 1928): Đặt hột thứ mùa đông ở 1-2 0 C,

1 tháng, gieo vào mùa xuân → ra hoa như thứ mùa xuân.

Nhiệt độ

Quang kỳ = xen kẽ sáng / tối trong ngày

Trong thiên nhiên, CND thường ra hoa vào mùa hè, CNN: mùa thu

Thí nghiệm của Garner & Allard (1920):

• Cây thuốc lá Maryland Mammoth ra hoa vào mùa thu

• Trong nhà kính, cây ra hoa khi ngày dưới 13-14 h

→ Maryland Mammoth là CNN

Phân biệt CNN, CND, CBĐ dựa vào giai đoạn sáng tới hạn (C)

Yêu cầu quang kỳ cảm ứng

- Số chu kỳ (Xanthium cần 1 NN, Jusquiame cần 2-3 ND)

- Cường độ sáng: rất thấp (5-10 lx)

- Giai đoạn tối liên tục: gián đoạn đêm (400 lx, 2 phút) đảo ngược phản ứng ra hoa

Quan điểm “florigen”

(Chailakhyan, 1936)

Xanthium: đặt 1 lá trong NN, cả cây ra

hoa → ra hoa do hormone ra hoa

Florigen = giberelin + anthesin

Gần đây: protein FT được xem là

florigen (Arabidopsis thaliana)

R ≈660 nm

FR ≈ 730 nm

Ban ngày: R/FR = 1,19 → tác động giống R

Hệ thống phytochrome