TÀI LIỆU ôn tập SINH lý THỰC vật 2

Tài liệu đề thi bộ môn Sinh lý thực vật dưới hình thức tự luận sơ đồ sẽ giúp cho sinh viên có thể học được nhiều và hiểu biết rộng qua đó làm được bài tập cũng như thuyết trình trên giảng đường, Tài liệu cũng giúp cho các bạn làm đề tài nghiên cứu khóa luận, khoa học dễ hiểu hơn.

TÀI LIỆU ÔN TẬP SINH LÝ THỰC VẬT

SƠ ĐỒ 1:

SƠ ĐỒ : HIỆU ỨNG QUANG CHU KÌ VÀ QUANG GIÁN ĐOẠN Ở CÂY NGÀY DÀI (CÂY IRIS)

- Giải thích từ trên sơ đồ:

+ Iris: Cây Iris (Diên Vĩ) là loài cây lưu niên có thân thảo vươn cao, lá hình lưỡi kiếm và những đóa hoa to nhiều màu sắc với ba cánh và ba đài hoa rũ xuống, có nguồn gốc từ vùng Địa Trung Hải và phía Nam Châu Âu, tuy nhiên nó cũng đã từng được thấy ở sa mạc, đầm lầy hay cả miền Bắc cực Siberia lạnh giá, nhiều nhất vẫn là ở các vùng khí hậu ôn hòa Phần lớn các loài đều nở vào hè - thu, là

một loài cây ngày dài

+ Critical noctoperiod: độ dài chiếu sáng tới hạn

+ 10 sec cover:10s che tối

+ 10 sec flash: 10s chiếu sáng

+ Thanh màu là chỉ ngày tức là độ dài chiếu sáng, thanh đen là chỉ đêm tức là độ dài tối

- Cây trồng khi chuyển từ giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng sang giai đoạn phân hóa mầm hoa - phát triển chịu tác động quan trọng bởi yếu tố quang kì

Để hiểu rõ hơn về sơ đồ, chúng ta cần tìm hiểu những khái niệm sau:

- Quang chu kỳ: Độ dài chiếu sáng tới hạn trong ngày có tác dụng điều tiết quá

trình sinh trưởng phát triển của cây phụ thuộc vào các loài khác nhau

- Độ dài chiếu sáng tới hạn: Đó là số giờ sáng cực đại (hay số giờ tối cực tiểu)

để cây ngày ngắn có thể ra hoa và ngược lại đó là số giờ sáng cực tiểu (hay số

giờ tối cực đại) để cây ngày dài có thể ra hoa Ví dụ: Một cây ngày dài sẽ ra hoa khi độ dài ngày >14 giờ (độ dài đêm <10 giờ) thì có nghĩa là 14 giờ là số giờ sáng cực tiểu và 10 giờ là số giờ tối cực đại Một cây ngày ngắn sẽ ra hoa khi độ dài ngày <10 giờ (độ dài đêm > 14 giờ) thì 10 giờ là số giờ sáng cực đại và 14

giờ là số giờ tối cực tiểu

Mỗi loài thực vật có một độ dài chiếu sáng tới hạn nhất định

- Dựa vào thời gian chiếu sáng nhỏ hơn hay lớn hơn độ dài chiếu sáng tới hạn

mà người ta chia thực vật thành:

+ Cây ngày ngắn: ra hoa trong điều kiện thời gian chiếu sáng ngắn hơn thời

gian chiếu sáng tới hạn, giai đoạn tối không được gián đoạn (dạ kỳ phải nghiêm nghặt)

+ Cây ngày dài (Cây đêm ngắn): ra hoa trong điều kiện thời gian chiếu sáng

dài hơn thời gian chiếu sáng giới hạn

+ Ngoài ra còn có cây trung tính, cây ngày ngắn bắt buộc - không bắt buộc, cây ngày dài bắt buộc - không bắt buộc

- Nhiều thí nghiệm đã chứng minh vai trò của độ dài tối là quyết định của sự ra hoa chứ không phải là thời gian chiếu sáng Bóng tối là yếu tố cảm ứng sự ra hoa, còn thời gian không ảnh hưởng đến sự xuất hiện của mầm hoa (không có ý nghĩa cảm ứng) nhưng lại có ý nghĩa về mặt định lượng tức là tăng số lượng nụ hoa.Vì vậy, nhiều người đề nghị sử dụng độ dài tối tới hạn để thay cho độ dài chiếu sáng tới hạn

- Cây ngày dài ra hoa khi độ dài tối ngắn hơn độ dài tối tới hạn.(Hình 1)

- Do đó có thể suy ra rằng cây ngày dài(đêm ngắn) khi trồng trong điều kiện

ngày ngắn(đêm dài) thì không ra hoa(Hình 2)

- Quang chu kì cảm ứng cho sự ra hoa không cần thiết phải kéo dài suốt thời

gian sinh trưởng, phát triển mà chỉ cần tác động một số quang chu kì cảm ứng

nhất định vào giai đoạn nhất định cũng đủ cho sự phân hóa hoa gọi là hiệu ứng

quang chu kì Hiệu ứng quang chu kì rất khác nhau với các loài cây khác nhau

- Nếu ta ngắt quãng thời gian tối của cây ngày ngắn bằng một thời gian chiếu sáng ngắn thì có thể phá bỏ đi hiệu ứng của quang chu kì vì thế cây sẽ không ra hoa được Hiện tượng đó gọi là quang gián đoạn

- Tuy nhiên đối với cây ngày dài- cây đêm ngắn (cần đêm ngắn để ra hoa) thì quang gián đoạn không gây ức chế ra hoa vì một đêm ngắn chia thành hai đêm

ngắn (Hình 4)

- Khi độ dài chiếu sáng ngắn hơn độ dài chiếu sáng giới hạn và bị chia thành 2

ngày ngắn bằng cách che tối cây vẫn ra hoa (Hình 3)

-Cơ quan tiếp nhận quang chu kỳ cảm ứng là lá Tuy nhiên, không cần nhất thiết tất cả các lá trên cây nhận quang chu kỳ cảm ứng mà chỉ cần một số lá hoặc cành nhận quang chu kỳ cảm ứng là đủ Các cành khác có thể ở quang chu kỳ khác nhưng tất cả đều ra hoa

-Khi nhận được quang chu kỳ cảm ứng thì trong các lá đó xuất hiện các chất nào

đó có bản chất hocmon và chúng có thể dễ dàng vận chuyển đi khắp nơi trong cây để kích thích sự phân hóa mầm hoa Hocmon điều chỉnh ra hoa này không

có tính chất đặc hiệu cho loài

- Hormone ra hoa gồm hai thành phần:

+ Giberelin kích thích sự sinh trưởng và phát triển của thân hoa (trụ dưới hoa) + Antesin (Hormone giả thiết) kích thích sự phát triển của hoa

- Ngoài ra còn có tác động của các Phytohormon lên sự ra hoa của cây ngày ngắn và cây ngày dài: Ánh sáng đỏ có bước sóng 660nm và ánh sáng đỏ xa có bước sóng 730nm

- Ứng dụng: Hiểu rõ được quang chu kỳ và hiện tượng quang gián đoạn của

cây, người ta có thể chủ động điều chỉnh sự ra hoa của cây cho phù hợp tùy theo mục đích

Muốn thu ngắn độ dài ngày ta có thể sử dụng bạt, vải đen để che đi ánh sáng Muốn kéo dài độ dài ngày ta có thể sử dụng đèn chiếu sáng

Ví dụ: Để ngăn cản sự ra hoa của cây mía làm giảm lượng đường trong cây, người ta thường bật đèn cho cây vào ban đêm

Để thúc cây thanh long ra hoa trái vụ, người ta cũng bật đèn cho cây vào ban đêm

SƠ ĐỒ 2:

SƠ ĐỒ : ẢNH HƯỞNG CỦA AUXIN VÀ CYTOKININ LÊN MÔ THỰC VẬT TRONG NUÔI CẤY IN VITRO

- Giải thích từ:

BA: BENZYL ADENYL

IAA: AXIT BETA INDOL AXETIC

NAA: NAPHTIL AXETIC

- Nuôi cấy mô- In Vitro là phương pháp sử dụng các điều kiện nhân tạo để duy

trì sự sống tế bào trong ống nghiệm (trong điều kiện in vitro)

- Nuôi cấy mô ở thực vật bao gồm:

+ Nuôi cấy cây non và cây trưởng thành

+ Nuôi cấy các cơ quan: rễ, thân, lá, hoa quả, bao phấn…

+ Nuôi cấy phôi non và phôi trưởng thành

+ Nuôi cấy mô sẹo

+ Nuôi cấy protoplast (nuôi cấy tế bào trần)

+ Nuôi cấy tế bào đơn (huyền phù tế bào)

- Các chất điều hòa sinh trưởng thực vật là thành phần hóa học quan trọng bậc nhất của môi trường nuôi cấy Nhờ những chất này, các nhà nghiên cứu có thể chủ động điều khiển quá trình phát sinh hình thái của thực vật In Vitro Có 2 nhóm chất được sử dụng rộng rãi là Auxin và Cytokinin

- Auxin:

+ IAA:là một hợp chất tương đối đơn giản, có nhân indole, có công thức nguyên

là: C10H9O2N, tên của nó là axit β-indol-acetic

+ NAA hay còn gọi là α-naphtalene acetic acid là hợp chất hữu cơ với công

thức C10H7CH2CO2H NAA là hormone tổng hợp trong họ Auxin và cũng là thành phần trong sản phẩm kích thích ra rễ Do đó hormone NAA trong nông nghiệp thường được sử dụng trong quá trình nhân giống, lá hoặc thân được cắt

ra và kích thích ra rễ bởi NAA Nó còn được sử dụng phổ biến trong nuôi cấy

mô thực vật, kết hợp với các loại hormone khác để định hình sự phát triển của

mô thực vật, Tuy nhiên việc sử dụng hormone điều hòa sinh trưởng NAA có thể gây độc tố cho cây

- Cytokinin:

+ Zeatin: cytokinin tự nhiên ở dạng kết tinh từ hạt ngô

+ Zeatin tự do ở dạng trans trong phần lớn thực vật, mặc dù cả 2 dạng cis và trans đều có hoạt tính của cytokinin Nhiều chất tổng hợp có hoạt tính cytokinin, chúng đều là các aminopurin được thay thế ở vị trí 6, thí dụ benzylaminopurin (benzyl adenin, viết tắt BAP hay BA) là chất được dùng trong nông nghiệp Ngoại lệ, vài dẫn xuất diphenilurê có hoạt tính cytokinin nhưng yếu

- Giài thích sơ đồ:

* Hàng ngang là chất điều hòa sinh trưởng BA nằm trong nhóm điều hòa sinh trưởng Cytokinin

* Hàng dọc là chất điều hòa sinh trưởng NAA và IAA đại diện cho nhóm điều hòa sinh trưởng Auxin

* Các số 0,0.1,0.5, 1, 2 là nồng độ các chất điều hòa sinh trưởng Auxin và Cytokinin với đơn vị đo lường là mg/l

1 Trong nuôi cấy InVitro Auxin:

- Thúc đẩy sinh trưởng của mẫu qua sự phân chia và dãn nở của tế bào:

+ Trong quá trình tạo chồi

+ Trong quá trình tạo rễ

Auxin ở nồng độ cao kích thích sự tạo sơ khởi rễ và ở nồng độ thấp cần cho sự tạo chồi

→ Ở một nồng độ nào đó, auxin có hiệu ứng khác nhau đối với các quá trình sinh lý khác nhau của một cơ quan (như sự kéo dài và phát triển rễ), hay đối với một quá trình sinh lý của những cơ quan khác nhau (như sự kéo dài của thân và

rễ, sự phát triển chồi và rễ) Đối với sự phân hóa cơ quan, auxin có hiệu ứng thay đổi theo thời gian, vì hàm lượng auxin thay đổi theo sự phát triển

2 Auxin nhân tạo hay tổng hợp:

- IAA tổng hợp được sử dụng trong nuôi cấy mô nhưng nó dẽ bị biến tính trong môi trường nuôi cấy và nhanh chóng thoái biến ở trong mô Tuy nhiên những đặc tính này có thể trở nên hữu dụng bởi vì trong cây, IAA (cùng với cytokinin) sau khi cảm ứng hình thành mô sẹo sẽ kích thích sự tạo chồi hoặc phôi khi hàm lượng của nó trong mô giảm dần IAA thường được sử dung phối hợp với các chất điều hoà sinh trưởng khác để kích thích sự phát sinh hình thái trực tiếp (sự tạo rễ của cành giâm in vitro) và trong nuôi cấy đỉnh sinh trưởng và chồi Tuy

nhiên, tuỳ theo mục đích thí nghiệm mà người ta có thể sử dụng các hợp chất giống auxin khác được tổng hợp và nó có những hoạt động hơi khác với auxin

3 Cytokinin đến sự phát triển mô trong nuôi cấy:

- Phát sinh hình thái trong mô nuôi cấy và khối u, thúc đẩy phát sinh chồi

- Tác động sự giãn nở tế bào

- Tác động sự phân bào của trái và chồi đỉnh

- Làm chậm lão hóa lá

4 Sự phối hợp giữa Auxin và cytokinin:

- Cytokinin hỗ trợ auxin trong sự tăng trưởng, nhưng đồng thời cũng có sự đối

kháng giữa auxin (giúp sự tạo rễ) và cytokinin (giúp sự tạo chồi); sự cân bằng giữa hai hormon này là một trong những yếu tố kiểm soát sự phát triển

- Tỷ lệ giữa Cytokinin và Auxin tác động lên sự phát triển của mô thực vật: + Nếu tỷ lệ giữa Auxin/Cytokinin > 1: Kích thích hình thành rễ

+ Nếu tỷ lệ giữa Auxin/Cytokinin < 1: Kích thích hình thành chồi

+ Nếu tỷ lệ giữa Auxin/ Cytokinin =1: Hình thành mô sẹo (callus)

- Dựa vào sơ đồ ta thấy:

+ Khi nồng độ Auxin và Cytokinin bằng 0 thì không có sự thay đổi ở mẫu thí nghiệm

+ Khi nồng độ Cytokinin bằng 0, tăng nồng độ Auxin lên 0.1mg/l và 0.5mg/l ta thấy có sự thay đổi ở mẫu thí nghiệm

Nồng độ cao hơn nồng độ cytokinin và càng cao càng kích thích sự phát triển của rễ và kéo dài mẫu

+ Khi nồng độ Auxin bằng 0, tăng nồng độ Cytokinin từ 0.5mg/l lên 1mg/l và 2mg/l thấy có sự thay đổi của mẫu thí nghiệm

Nồng độ cao hơn nồng độ Auxin kích thích sự phát triển của chồi, nồng độ càng tăng càng tăng kích thước mô chồi

SƠ ĐỒ 3:

HOOCMON THỰC VẬT

I KHÁI NIỆM

- Hoocmon thực vật là các chất hữu cơ do cơ thể thực vật tiết ra có tác dụng điều

tiết hoạt động sống của cây Nó là chất đặc biệt của cơ thể, cần một lƣợng rất

ít để vận chuyển đến nơi cần phân bố ( nó rất quan trọng)

Đặc điểm của hoocmon thực vật:

+ Đƣợc tạo ra ở một nơi nhƣng gây ra phản ứng ở một nơi khác trong cây Trong cây hoocmon đƣợc vận chuyển theo mạch gỗ và mạch rây

+ Chỉ với nồng độ rất thấp có thể gây ra những biến đổi mạnh trong cơ thể + Tính chuyên hóa thấp hơn nhiều so với hoocmon ở động vật bậc cao

+ Điều hòa, cân bằng và ổn định nhất

II HOOCMON KÍCH THÍCH

1 Auxin (Axit Indol Axetic – AIA)

- Nguồn gốc: sinh ra ở đỉnh thân và cành Auxin có nhiều trong các cơ quan đang sinh trưởng mạnh: hạt đang nẩy mầm, lá đang sinh trưởng, …

- Tác động:

+ Ở mức tế bào: AIA kích thích sinh trưởng, nguyên phân của tế bào

+ Auxin có tính: ứng động, hướng động, quang hướng động và sinh hướng động + Ở mức cơ thể: AIA tham gia vào các hoạt động như: ứng động, hướng động, nẩy mầm, nẩy chồi, ra rễ phụ, thể hiện tính ưu thể đỉnh

- Auxin tự nhiên và các auxin nhân tạo được sử dụng làm chất kích thích trong

nông nghiệp

- Auxin nhân tạo không có enzim phân giải nên được tích lũy trong nông phẩm gây độc hại cho người và động vật Do đó không nên dùng nó đối với nông phẩm được sử dụng trực tiếp làm thức ăn

- Auxins ảnh hưởng tới sự phát triển chiều dài của tế bào( cell elongation) bằng cách thay đổi độ dẻo thành tế bào Chúng kích thích thượng tầng( tầng phát

sinh gỗ) phân chia, thượng tầng là dạng biệt hóa của tế bào phân sinh Auxins

hoạt hóa bơm proton, bơm H+ vào trong màng tế bào gây tăng độ axit, tức là

giảm pH của màng tế bào nên hoạt hóa enzyme phân hủy các polysaccharide

liên kết các sợi cellulose làm cho tế bào lỏng lẻo, tạo điều kiện cho thành tế bào

giản ra dưới tác dụng của áp suất thẩm thấu không bào trung tâm Ngoài ra

auxin còn kích thích sự tổng hợp các hợp các cấu tử cấu trúc nên thành tế bào như các chất cenlulose, pectin, hemicenlulose

2 Giberelin – GA

- Nguồn gốc: Sinh ra chủ yếu ở lá và rễ GAkích thích hạt nảy mầm, có nhiều trong lá, hạt, củ, chồi đang nẩy mầm, trong hạt, quả đang hình thành, trong các

lóng thân, cành đang sinh trưởng

- Phát triển chiều dài vì không có tính đối kháng

- Tác động:

+ GA cộng hưởng AIA

+ Ở mức tế bào: GA làm tăng lượng auxin của các mô bằng cách tác động trên sự tổng hợp protease phân giải protein có chứa tryptophan là tiền chất của auxin, điều hòa biểu hiện gen

 GA cũng biến đổi hoa lưỡng tính thành hoa đực, kích thích tạo hoa đực

 GA giúp nẩy mầm, phá vỡ miên trạng + GA kích thích tăng trưởng rễ

 Điều hòa tăng chiều cao cây trồng và ứng dụng trong sản xuất bia

3 Xitokinin:

- Là một nhóm chất tự nhiên và nhân tạo có tác dụng gây ra sự phân chia tế bào(

hệ số phân bào-sau đó mới đư vào môi trường Auxin)

- Tác động:

+ Ở mức tế bào: kích thích phân chia tế bào, làm chậm quá trình già của tế bào + Ở mức cơ quan:

 Gỡ miên trạng chồi, hột

 Tạo nụ mới, cản sự lão hóa, cản sự rụng lá

 Làm tăng dầy lá (kích thích phân chia tế bào)

 Kích thích sự thành lập củ, giúp tích trữ tinh bột ở củ

- Ứng dụng:

 Trong nuôi cấy mô, trong giâm cành, kích thích tạo hoa cái

 Trong tăng trưởng trái, làm trái lâu chín, chống rụng

II HOOCMON ỨC CHẾ

1 Êtilen(CH4)

- Nguồn gốc: được sinh ra từ hầu hết các phần khác nhau của hầu hết các thực vật Êtilen cũng sinh ra nhiều trong thời gian rụng lá, khi hoa già, khi mô bị tổn thương, bị tác động của cá điều kiện bất lợi, quả đang chín…

-Ethylene tan rất ít trong nước, không tích tụ trong tế bào, khuếch tán ra tế bào

và cuối cùng là thoát ra khỏi cây

 Làm trái mềm, đổi màu

 Trong tối, Ethylen cản sự kéo dài nhưng kích thích phù to ra

 Kích thích tạo hoa, ở một vài cây kích thích tạo hoa cái

 Lão hóa, lão suy thực vật (etylen và Acetylen.)

 Chuyển trái xanh thành trái chín trong thời gian nhanh

 Ở mức tế bào: Ethylen ảnh hưởng trên tính thấm của màng, các cấu tử dễ bị phân hủy

 Ở mức phân tử: Ethylen giúp sinh tổng hợp cellulase, polygalacturonase, mARN

- Tương quan:

 Ethylen có liên quan đến auxin và cytokinin (trong sự tổng hợp)

 Ethylen khi tạo ra làm hại sự chuyên chở auxin

 Cản ethylen bằng cách giảm nồng độ oxy, bảo quản ở nhiệt độ thấp

2 Axit abxixic – ABA

- Gặp ở mọi loại thực vật, nằm ở lá và rễ ABA hiện diện nhiều ở mô lão và trưởng thành hoặc ở hoa trái non, hột Thường ở 2 dạng tự do và dính với

 Gây miên trạng ở chồi, hột

 Làm chậm sự di chuyển qua mạch libe

 Làm đóng khẩu, giúp thực vật chống chịu hạn, cản sự thoát hơi nước -Axit abscisic hoạt động như một chất ức chế ảnh hưởng tới việc ra chồi, hạt, và chồi ngủ Nó còn truyền tín hiệu tới chồi phân sinh, gây ra hiện tượng chồi ngủ nhằm mục đích bảo vệ,ormone này hạn chế nên hạt không nảy mầm trong trái cây, hoặc hạt sẽ không nảy mầm vào mùa đông Thông thường khi nồng độ ABA giảm thì một loại hormone khác tên là Gibberellin sẽ tăng

- Có tính đối kháng cao

SƠ ĐỒ 4

Sơ đồ: Cơ chế vận chuyển nước trong cây

Thế nước của tế bào thực vât: Là một đặc trưng vật lí, được đo bằng thẩm thấu kế, thừa nhận con đường của nước vận chuyển Nó được điều chỉnh bằng nồng độ chất và áp suất của nước Nước được vận chuyển từ miền có thế nước cao tới miền có thế nước thấp hơn

Thế nước ở lá thấp hơn ở rễ vì nồng độ chất tan trong lá lớn hơn trong tế bào rễ

Mạch gỗ chứa nước và muối khoáng Ở rễ, mạch gỗ thu nhận nước và muối

khoảng từ tế bào nội bì và tạo nên một gradien của thế nước liên tục Tế bào rễ

có thế nước cao hơn tế bào lá vì nó không bị mất nước tinh khiết bằng sự bốc hơi như ở lá

Thế năng nước giảm theo chiều cao cây Như vậy sự giảm thế năng của nước từ

rễ tới lá chủ yếu là do sự tích lũy chất tan trong lá và cả do sự giảm của thế năng

áp suất

Cột thế năng của nước giảm dần từ rễ lên lá do nồng độ chất tan ở rễ ít hơn lá, nước vận chuyển từ rễ lên lá theo chiều đi lên với một khoảng cách dài

Sự vận chuyển nước từ rễ lên lá phụ thuộc vào các yếu tố: lực đẩy của rễ,

sự thoát hơi nước ở lá và lực kết và bám của các phân tử nước, với 3 giai đoạn chủ yếu là quá trình hấp thụ nước ở rễ, vận chuyển nước trong thân và thoát hơi nước ở lá

Quá trình hấp thụ nước ở rễ: Rễ tiếp xúc trực tiếp với đất là môi trường

chứa nước và các chất khoáng tan trong nước Rễ cây hút nước từ đất qua bề

mặt các tế bào lông hút (hình thành từ tế bào biểu bì của rễ có không bào trung

tâm lớn, hoạt động hô hấp mạnh, thành tế bào dày không thấm cutin) Trong đất

nước tồn tại ở 2 dạng: Nước liên kết gồm nước liên kết chặt trên bề mặt keo

đất cây không hấp thu được và nước màng bao quanh hạt keo có thể hấp thụ

được nhưng rất ít Nước tự do trong các mao quản giữa các hạt đất, đây là dạng nước cây hấp thụ chủ yếu (70%)

+Quá trình hút nước ở rễ gồm 3 giai đoạn: Giai đoạn nước từ đất vào lông

hút tiếp theo là từ lông hút vào mạch gỗ của rễ và cuối cùng là từ mạch gỗ của

rễ bị đẩy lên mạch gỗ của thân (Trong giai đoạn cuối nước bị đẩy lên do 1 lực

đẩy gọi là áp suất với 2 hiện tượng chứng minh là rỉ nhựa và ứ giọt)

+Nước hấp thụ theo 2 con đường: Con đường qua chất nguyên sinh

(symplast) nước từ đất đi vào tế bào lông hút của sau đó tiếp tục đi vào tế bào chất của các tế bào biểu bì, vỏ, nội bì vào cuối cùng là đi vào mạch gỗ của rễ

Động lực của con đường này là do sự chệch lệch thế nước giữa các tb từ trong ra ngoài Con đường gian bào (apoplast) nước đi trong thành tế bào, khoảng gian bào vào các mao quản trong thành đến nội bị gặp đai caspari đi vào nguyên sinh chất của tế bào nội bì và vào mạch gỗ của rễ

Vận chuyển nước trong thân: con đường vận chuyển nước dài qua các tế

bào chết và 1 chiều Cấu tạo mạch gỗ gồm: gồm 2 loại tế bào là quản bào và mạch ống nối tiếp nhau tạo thành con đường vận chuyển nước từ rễ lên lá Hệ thống gian bào gồm các tế bào hẹp và dài, mất hẳn chất nguyên sinh và chết, chúng có thành tế bào dày và hóa gỗ và giữa các vách có nhiều lỗ cho nước đi từ

tế bào này sang tế bào khác (vận chuyển ngang) Hệ thống mạch gỗ cũng gồm các tế bào chết, giữa các tế bào không có vách ngăn tạo các ống mao quản liên tục suốt hệ thống dẫn, nước vận chuyển liên tục.Thành mạch gỗ được lignin hóa tạo mạch gỗ bền chắc

+Động lực của con đường vận chuyển ở thân là theo áp lực, sức đẩy của rễ

do quá trình hấp thụ nước, lực hút của sự thoát hơi nước ở lá (quan trọng nhất)

và lực trung gian là lực liên kết giữa các phân tử nước Các phân tử nước gắn kết với nhau bằng liên kết H2 sẽ kéo dòng khối nước và các chất tan trong nước từ dưới lên trên do cơ chế thụ động Ngoài ra tính toàn vẹn của cột nước cũng được

duy trì là do sự bám của các phân tử nước vào thành mạch Các cây cao thì

sự chênh lệch thế năng áp suất giữa phần đỉnh và phần tận cùng của cột nước là rất lớn Sức cố kết của nước trong xylem đủ lớn để chịu đựng sức căng này, đảm bảo tính lien tục của cột nước

Quá trình thoát hơi nước ở lá: lá thoát hơi nước chủ yếu qua khí khổng,

98% lượng nước hấp thụ thoát ra ngoài, chỉ có 2% đc sử dụng để cây tạo ra chất hữu cơ Đặc điểm: theo một chiều Không có các chất hòa tan.Quãng đường cực ngắn

Nước thoát ra khỏi lá chủ yếu qua khí khổng, vì vậy cơ chế điều chỉnh quá trình thoát hơn nước chính là cơ chế điều chỉnh sự đóng mở khí khổng

Quan sát sự đóng mớ khí khổng, thấy rằng: nếu chuyển cây từ trong tối ra ngoài sáng thì khí khổng mở và ngược lại Như vậy, rõ ràng ánh sáng là nguyên nhân gây ra việc đóng với khí khổng Đó chính là sự mở chủ động của khí khổng ngoài ánh sáng Tuy nhiên, một số cây khi thiếu nước (bị hạn) khí khổng đóng lại

để tránh sự thoát hơi nước, mặc dù cây vẫn ở ngoài sáng Đó là sự chủ động của khí khổng khi thiếu nước.Trong trường hợp này, hàm được axit abcisic (AAB) tăng lên là nguyên nhân gây ra việc đóng khí khổng Ngoài ra, có một số cây sống trong điều kiện thiếu nước ( cây xương rồng, các cây mọng nước ở sa mạch) khí khổng đóng hoàn toàn vào ban ngày, chỉ khi mặt trời lặn, khí khổng mới mở nên tiết kiệm được nước đến mức tối đa Khi cây được chiếu sáng, lục lạp trong tế bào khí khổng tiến hành quang hợp là thay đổi nồng độ CO2 và tiếp theo là pH Sự thay đổi này dẫn đến một kết quả là hàm lượng đường tăng, làm tăng áp suất thẩm thấu trong tế bào Hai tế bào khí khổng hút nước, trương nước và khí khổng mờ

Trong phiến lá nước bốc hơi từ thành ẩm ướt của tế bào thịt lá đi vào khoảng không chứa khí Lực tạo ra do sự bốc hơi nước từ thành của các tế bào thịt lá đã tạo

ra 1 sức căng kéo nước từ tế bào trương nước gần xylem của gân lá nhằm bù vào lượng nước bị mất Nước từ xylem của gân lá qua các tế bào và cuối cùng là khí khổng thoát ra ngoài.Việc dời đi của nước từ gân lá lần lượt tạo ra sức căng trong toàn bộ cột nước trong xylem, do vậy mà nước được di chuyển lên từ rễ

SƠ ĐỒ 5:

Các con đường vận chuyển trong mạch xylem và phloem

Để nước, các chất khoáng và các chất hữu cơ tổng hợp từ quang hợp phân bố đều trong cây, là nhờ vào các dòng vận chuyển trong cây gồm: xylem và

Phloem: (mạch rây) chứa nhu mô cơ bản, mô cơ và các yếu tố rây (ống rây và tế bào kèm)

Chức năng: dẫn truyền các chất hữu cơ từ lá đi khắp cơ thể Chiều vận chuyển: Theo hai chiều từ nguồn đến cơ quan tiêu thụ (lá non) hay cơ quan dự trữ (rễ, thân,…)

Đầu tiên: trong mạch gỗ (xylem) các muối khoáng và nước từ rễ đi lên nuôi cây,

nó theo lực đẩy của rễ, lực hút do sự thoát hơi nước tạo ra, tính chất kết và bám của các phân tử nước

Ở mạch rây (phloem) diễn ra sự di chuyển của các chất hữu cơ từ nguồn ( lá quang hợp) và di chuyển xuống bể (nơi dự trữ hay tiêu thụ các chất hữu cơ) Quá trình này xảy ra 3 giai đoạn:

Đầu tiên, các chất hữu cơ như sucrose, acid amin, hormone… được sản xuất từ nguồn (các tế bào quang hợp ở lá) và được di chuyển tới các bể ( nơi dự trữ và tiêu thụ các chất hữu cơ) thông qua mạch rây (phloem) Tại đây, khi mật độ Saccarose được tạo ra tại tế bào nguồn cao gây khó khăn khi đi qua các bản rây

và thế nước tại đây thấp, đồng thời xylem vận chuyển đồng thời nước từ rễ lên cây, lá có thế nước cao, tạo sự chênh lệch thế nước, nước sẽ từ cao qua thấp, từ xylem qua phloem, giúp pha loãng mật độ saccarose tại nguồn, giúp saccarose

dễ dàng đi qua các bản rây đến tế bào nhận

Quá trình diễn ra gồm 3 giai đoạn

- Giai đoạn thứ nhất là nhập sàng: các chất hữu cơ từnguồn đi vào mạch rây theo cơ chế đồng vận chuyển và khuếch tán

Sucrose phải đi qua một số lớp tế bào nhu mô lá theo cơ chế đồng vận chuyển bằng con đường apolast, thông qua các khoảng gian bào di chuyển về phía tế bào rây (sieve tube member) Sau đó nhờ cơ chế đẩy proton đi vào tế bào rây

Cơ chế đẩy proton hoạt động như sau: Ion H+ sẽ được đẩy từ nơi có nồng độ thấp (bên trong tế bào rây) đến nơi có nồng độ cao (bên ngoài tế bào rây) nhờ cổng bơm proton và năng lượng ATP Các Ion H+ cùng với Sucrose sẽ được đưa vào bên trong tế bào rây nhờ cơ chế đổng vận chuyển

Các acid amin, hormone…được vận chuyển bằng con đường Symplast (qua hệ thống chất nguyên sinh), sau khi được sản xuất sẽ được vận chuyển qua các lớp

tế bào thông qua cầu liên bào (plasmodesma) Đi qua các tế bào lục mô

(mesophyll cell) đi qua tế bào bao bó mạch (Bundle Sheath Cell) đến tế bào nhu

mô mạch rây (Phloem parenchyma cell) vào ống sàng

Đó là quá trình nhập sàng

- Giai đoạn thứ 2: sự vận chuyển trong mạch rây

Các chất hữu cơ được tạo ra từ tế bào nguồn nhập sàng tạo nên mật độ cao gây khó khăn khi đi qua các bản rây và thế nước tại đây thấp Đồng thời xylem vận chuyển nước từ rễ lên thân, lá nên có thế nước cao Do có sự chênh lệch về thế nước, nước sẽ từ cao (xylem) qua thấp (phloem) thông qua cơ chế thẩm thấu Tại đây, nước sẽ kết hợp với các chất hữu cơ tạo thành hỗn hợp, di chuyển trong mạch rây

Hỗn hợp nước và chất hữu cơ được vận chuyển theo cơ chế thụ động, nó dẫn bởi khuynh độ áp suất giữ vùng cho và vùng nhận Sự chênh lệch ở nồng độ này diễn ra ở tế bào nguồn, nơi tạo ra chất hữu cơ nhiều sẽ có nồng độ cao, còn tế bào bể là nơi tiêu thụ hoặc dự trữ nên có nồng độ thấp

- Giai đoạn 3: quá trình tháo sàng

Là sự vận chuyển từ mạch sàng ra nhu mô Sựu vận chuyển sucrose từ mạch sàng để vào tế bào bể xảy ra theo con đường symplast hay apolast Trong quá trình chuyển sucrose được cắt thành glucose và fructose nhờ enzyme invertase Hai đường đơn đi vào tế bào bể tuỳ vào bể tiêu thụ ( 2 đường đơn sẽ không hợp lại nữa) hay bể dự trữ ( 2 đường đơn sẽ kết hợp với nhau tạo đường đôi sucrrose) Sau khi sucrrose đi vào tế bào bể, mật độ sucrose bên trong mạch sàng thấp, thế nước cao, nước sẽ thẩm thấu trở về mạch gỗ

Tóm lại

- Động lực đẩy của dòng mạch xylem là nhờ áp suất ở rễ, sự thoát hơi nước ở

lá, tính chất kết và bám của các phân tử nước với nhau và với thành mạch xylem

- Còn động lực đẩy ở phloem là nhờ sự chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa cơ quan nguồn và cơ quan nhận

- Phloem auxin distribution: Sự phân bố Auxin qua phloem từ các mô nguồn

- lá non và chồi hoa - đến các đầu mọc và chồi

Hình b: - Cell – to – cell polar auxin transport: Sự vận chuyển hữu cực auxin từ

tế bào này sang tế bào khác dựa trên độ chênh lệch pH giữa apoplast (pH 5.5)

và cytoplasm (pH 7.0)

- PGP transporters: bơm H+ - ATPase

- AUX1 / LAX auxin influx carriers: kênh vận chuyển auxin vào trong tế bào

- PIN auxin efflux carriers: Pin protein (kênh vận chuyển auxin ra ngoài tế bào) không ổn định lâu dài trên màng tế bào Nó là một chu kỳ vòng giữa màng tế bào với các bộ phận không chuyên hóa bên trong của tế bào(edosomal

Sự vận chuyển của auxin trong cây có tính chất phân cực rất nghiêm ngặt, tức là chỉ vận chuyển theo hướng gốc Chính vì vậy mà càng xa đỉnh ngọn, hàm lượng auxin càng giảm dần tạo nên một gradien nồng độ giảm dần của auxin từ đỉnh ngọn xuống gốc của cây

Ngoài đỉnh ngọn ra auxin còn được tổng hợp ở các cơ quan còn non khác như lá non, quả non, phôi hạt đang sinh trưởng, mô phân sinh tầng phát sinh Quá trình tổng hợp auxin xảy ra thường xuyên và mạnh mẽ ở trong cây dưới xúc tác của các enzyme đặc hiệu Axit β-Indol Axetic là loại auxin phổ biến trong cây, được tổng hợp từ tryptophan bằng con đường khử amin, cacboxyl và oxy hóa

- Auxin trong cơ thể thực vật tồn tại ở 2 dạng:

+ Auxin tự do hay hoạt động rất thấp ( 5%): IAA

+ Auxin dạng liên kết IAAH: Dạng liên kết của auxin có ý nghĩa rất lớn trong việc dự trữ IAA, làm giảm hàm lượng IAA, tránh tác dụng của enzim

auxinoxidaza và cũng là dạng vận chuyển auxin trong cây

IAAH IAA + H+

Auxin là một phân tử tín hiệu nhỏ hoạt động như một kích hoạt linh hoạt trong nhiều quá trình phát triển bao gồm cả sự phát sinh phôi thai, cơ quan sinh dục,

mô mạch, phát triển mạch và phản ứng nhiệt, sự phân bố của nó trong toàn bộ cây trồng kết hợp sự di chuyển nhanh và dài qua phloem (theo cách thụ động không trực tiếp cần năng lượng, không có tính hữu cực.) với vận chuyển chậm

từ tế bào này đến tế bào khác được điều chỉnh rất cao và xảy ra đúng hướng trong mô Loại vận chuyển xuyên tế bào này được gọi là vận chuyển auxin cực (từ ngọn đến gốc của auxin , cần năng lượng, phụ thuộc vào sự định hướng của

mô, ít chịu ảnh hưởng của trọng lực, chậm hơn sự di chuyển trong pholem, xảy

ra trong tế bào nhu mô bao quanh bó mạch của thân (trong mỗi tế bào diệp lục)), nó là con đường duy nhất của auxin và được Darwin phát hiện trong khi nghiên cứu các phản ứng tăng trưởng phototropic của cỏ đến ánh sáng đơn hướng, Chất hoá học thực sự đằng sau sự thúc đẩy tăng trưởng được cô lập bởi Went và Thimann vài thập kỷ sau đó

* Vận chuyển hữu cực của auxin

Sự di chuyển hữu cực của auxin được giải thích theo mô hình hóa thẩm thấu

Mô hình này dựa dựa trên độ chênh lệch pH giữa apoplast (pH 5.5) và

cytoplasm (tế bào chất) (pH 7.0) qua màng nguyên sinh chất, nhờ hoạt động của bơm ATPaz-H+

Bước đầu tiên trong vận chuyển là dòng auxin đi vào trong tế bào Auxin đi vào

tế bào thực vật bằng hai phương pháp:

Một là, auxin ở dạng liên kết IAAH khuếch tán thụ động qua lớp màng tế bào

Độ pH ở phía ngoài của màng tế bào acid hơn được duy trì ở khoảng 5,5 bằng hoạt động H+ -ATPase của màng Trong môi trường axit tương đối, một phần axit indolo-3-axetic (IAA), dạng chính của auxin, sẽ trở thành proton

IAA + H IAAH Hình dạng proton (IAAH) có nhiều chất béo hơn và có thể tự do lan truyền qua màng tế bào IAAH đi vào các tế bào màng trong một dạng proton hóa thông qua vận chuyển thụ động

Hoặc thứ hai, bằng vận chuyển đồng vận động trong dạng anion IAA Thông qua kênh protein AUX1 / LAX, làm trung gian sự xâm nhập của auxin vào tế bào

IAAH  IAA

+ H+ Khi vào trong tế bào, IAAH bị phân ly hoàn toàn vì pH (pH=7) cao hơn trong tế bào chất để trở thành một anion IAA tồn tại ở dạng tích điện, không thấm qua màng và bị mắc kẹt bên trong tế bào, do đó sự vận chuyển của nó ra khỏi tế bào đòi hỏi phải có protein vận chuyển qua màng tế bào

Có hai loại protein: Các protein mã PIN và các protein PGP trung gian vận chuyển auxin phụ thuộc ATP qua màng bán thấm (các protein vận chuyển của ABCB) hoạt động như là "các kênh vận chuyển chất lưu auxin" và vận chuyển anion của auxin ra khỏi tế bào Trong khi các phân tử phóng xạ PGP auxin được phân bố đều trên màng tế bào, các protein mã PIN thường được duy trì vị trí cực đại (tức không đối xứng) trên màng tế bào (tức là chúng xác định vị trí chủ yếu ở một bên của tế bào) Kết quả là, các protein mã PIN tạo ra một dòng chảy hướng xuống của auxin ở quy mô tế bào Do đó, trong hệ mạch rễ, auxin được vận chuyển hướng về phía dưới, hướng về đầu gốc

Đầu tiên chúng ta nói về hệ thống chồi cây và các chức năng

Đây là bộ phận trên của thân cây và cho phép cây trồng phát triển cao hơn để nhận năng lượng ánh sáng và là nơi dự trữ thức ăn Thân cây bao gồm lá hoa , cành , chồi Lá được gắn với gốc ở các vùng gọi là các nút

1/Photosynthesis:

- Là quá trình sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời đã được diệp lục hấp thụ để tổng hợp cacbonhidrat và giải phóng ôxi từ khí cacbonic và nước Bên cạnh đó một

số vi khuẩn và các cơ thể sống khác sữ dụng năng lượng mặt trời để tạo ra đường

và xảy ra quá trình hô hấp nó sẽ biến thành các ATP, năng lượng này để sữ dụng cho các hoạt động sống

-Quá trình quuang hợp chủ yếu thực hiện nhờ diệp lục Sắc tố này này thường được chứa trong các bào quang gọi là lục lạp Quá trình quang hợp chủ yếu được tiếp nhận từ lá

-Sự biến đổi năng lượng ánh sáng mặt trời thành năng lượng hóa học được thực hiện bởi hoạt động của chlorophyll Quá trình quang hợp đều sữ dụng nước và thải

ra khí O2, đó là điều kiện bắt buộc

-Nguyen liệu của quang hợp là nước , CO2 sẽ đi vào lá Và các O2 sẽ từ lá thoát ra Quang hợp gồm có 2 pha: pha sáng và pha tối

Pha tối bao gồm các phản ứng hóa học không có sự tham gia trực tiếp của ánh sáng, nhưng sữ dụng các sản phẩm của ánh sáng là các ATP và NADPH để khử CO2 tạo thành các hợp chất hữu cơ, rồi tổng hợp các hợp chất thứ cấp và đưa

chúng vào quá trình trao đổi chất khác nhau

Pha sáng là quá trình hấp thụ ánh sáng và kích động các phân tử sắc tố cùng với sự biến đổi năng lượng photon thành năng lượng hóa học dưới dạng các hợp chất dự trữ năng lượng ATP và chất khử NADPH

PT: 12H2O + 12NADP+18ADP+18P=> 12O2+12NADPH+18ATP

2/ Sinh sản

Thực vật cũng như mọi sinh vật khác, khi sinh trưởng đến một mức độ nào đều có

khả năng sinh sản để duy trì và phát triển nòi giống Cơ sở của quá trình sinh sản là khả năng phân chia và phân hóa của tế bào

Ở thực vật có 3 hình thức sinh sản chính: sinh sản dinh dưỡng, sinh sản vô tính và sinh sản hữu tính

Có 2 hình thức sinh sản chính: sinh sản dinh dưỡng tự nhiên và sinh sản dinh

dưỡng nhân tạo

Bên cạnh đó sinh sản bằng chồi bên trong hay còn được gọi là Endodyogeny là một quá trình sinh sản vô tính Endodyogenylà sự phân chia thành vài cơ thể trong một lần của sinh sản bằng chồi bên trong

3.Lưu trữ

Có nhiệm vụ lưu trữ các chất dinh dưỡng để nuôi các thành phần trong cây Bên cạnh đó nó đóng vai trò rất quang trọng trong việc giữ nước Những thực vật đang phát triển cần một lượng nước nhất định vì các quá trình nước bốc hơi khỏi lá để hoát ra khí O2 duy trì hoạt động sống của con người

4 Vận chuyển

Mạch gỗ có chức năng vận chuyển các muối khoáng hòa tan từ rễ lên thân và lá Mạch gỗ là một đường thẳng dẫn truyền từ rễ lên thân và lá Bên cạnh đó nó có chức năng nâng đỡ

Mạch rây có chức năng vận chuyển các chất hữu cơ từ lá xuống rễ và thân Cũng tương tự như mạc gỗ là một mạch phức tạp gồm các ống sàn và tế bào kèm, nhu

có vai trò trong phân chia tế bào

Cuống lá là phần gắn liền giữ phiến lá và thân cành, cuống lá có chức năng

nâng đỡ phiến lá và dẫn truyền chất dinh dưỡng giữa thân cây và phiến lá

Cuống lá có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau tùy vào điều kiện Đôi khi cuống lá còn đóng vai trò quang hợp

Lá : Leaf là một cơ quan của thực vật có mạch và là phần phụ thuộc ở bên chính

của thân cây Lá và thân cây hợp lại tạo nên chồi cây Lá thực hiện các chức

năng quang hợp, trao đổi khí và hô hấp Ngoài ra lá cây còn có chức năng sinh sản sinh dưỡng, dự trữ hoặc tự vệ ở thực vật

Rễ chùm: Trong trường hợp rễ xơ không có rễ chính Các rễ phát triển xuống và

ra ngoài từ thân cây, phân nhánh liên tục để tạo thành để tạo thành một lượng rễ phát triển tốt

Cố định: Rễ còn có chức năng cơ học: Giữ chặt cây vào đất, bám vào giá thể,

một số rễ cây còn là cơ quan dự trữ chất dinh dưỡng, ở một số loài rễ cây còn

có khả năng tham gia vào việc sinh sản dinh dưỡng, tham gia vào quá trình hô hấp và quang hợp của cây

+ Miền vận chuyển (miền trưởng thành): miền này có nhiệm vụ chính là vận chuyển nước và muối khoáng hòa tan từ rễ lên thân, có tác dụng nâng đỡ thân, ở miền này đã bắt đầu hình thành các rễ bên, bao phủ mặt ngoài của miền vận chuyển thường có một lớp bần Miền vận chuyển đã có cấu tạo thứ cấp 1

Các kiểu rễ : Rễ chính và rễ bên - hệ rễ trụ Rễ chính là rễ được phát triển trực tiếp từ rễ phôi và thường có vị trí hướng thẳng xuống đất, đâm sâu vào đất Rễ chính thường được gọi là rễ cấp1, từ rễ chính sẽ hình thành nên rễ bên (rễ cấp 2),

có kích thước nhỏ hơn rễ chính và từ rễ cấp 2 sẽ hình thành nên rễ cấp 3 quá trình cứ tiếp tục như vậy và kích thước của rễ bên có xu hướng giảm dần Các rễ bên được hình thành theo thứ tự hướng ngọn

Bên cạnh đó có các tế bào lông hút là phần kéo dài ra các tế bào biểu bì ở rễ là nơi phần lớn nước được hấp thụ ở rễ Tuy nhiên hút cũng thể dễ gẫy và tiêu biến

ở môi trường quá ưu trương hoặc thiếu acid và oxy Và nó có 3 đặc điểm cấu tạo , sinh lý phù hợp với các chức năng:

+Thành tế bào mỏng , không thám cutin

+ Chỉ có một không bào ở trung tâm lớn

+Áp suất thẩm thấu cao do hoạt động hô hấp của rể mạnh

3 con đường vận chuyển nước từ lông hút đến mạch gỗ

=Con đường gian bào

=Con đường tế bào

=Con dường qua màng

Tóm lại chức năng của rễ:

-Hấp thụ nước và muối khoáng

-Dẫn truyền các chất dinh dưỡng đi nuôi cơ thể

-Giúp giữ chặt cây

-Chống hiện tượng rửa rôi, xói mòi đất: bảo vệ trạng thái cân bằng của hệ sinh thái tự nhiên đất, nước , thực vật

SƠ ĐỒ 8:

SỰ CỐ ĐỊNH ĐẠM CỦA VI KHUẨN NỐT SẦN RHIZOBIUM

ĐỐI VỚI CÂY HỌ ĐẬU

 Lần lƣợt các thực vật cung cấp thực phẩm và nơi trú ẩn cho vi khuẩn này

 Nitrogen đối với thực vật là 1 nguồn lợi tốt của protein

 Rhizobium có liên quan đến rễ cây họ đậu nhƣ đậu hà lan, đậu và rau

Phần bài làm:

- Thành phần chính của khí quyển là nitơ ( khoảng 78% ) Nitơ trong môi trường tồn tại ở nhiều dạng hoá học khác nhau bao gồm:

 Nitơ hữu cơ như ammino, nitrit, nitrat, nitơ oxit, nitrit oxit, hoặc nitơ vô

- Vi khuẩn cố định nitơ cộng sinh với cây họ đậu:

 Đặc điểm chung vi khuẩn cố định nitơ cộng sinh với cây họ đậu còn gọi là vi khuẩn nốt sần

 Chúng hình thành những nốt sần ở rễ cây, đôi khi ở cả thân cây phần gần với đất và cư trú ở trong đó Tại nốt sần, vi khuẩn tiến hành quá trình cố định nitơ, sản phẩm cố định được một phần sử dụng cho vi khuẩn và một phần sử dụng cho cây Những sản phẩm quang hợp của cây cũng một phần được cung cấp cho vi khuẩn Chính vì thế mà quan hệ giữa vi khuẩn và cây là quan hệ cộng sinh hai bên cùng có lợi

- Khả năng hình thành nốt sần ở cây họ đậu không những phụ thuộc vào vi khuẩn

cơ trong đất mà còn phụ thuộc vào các điều kiện ngoại cảnh khác nhau

 Vi khuẩn nốt sần thuộc loại háo khí ( Độ thoáng khí của đất cũng ảnh hưởng đến sự hình thành và chất lượng nốt sần Đối với cây , thiếu oxy cũng làm giảm sự hình thành sắc tố Leghemoglobin Những nốt sần hữu hiệu có mà hồng chính là màu của sắc tố này )

 pH trung tính hoặc hơi kiềm ( có loại chỉ hình thành nốt sần ở pH từ 6,8 đến 7,4; có loại có khả năng hình thành nốt sần ở pH rộng hơn từ 4,6 đến 7,5 )

 Thích hợp với nhiệt độ 28-30 độ C

 Chúng có khả năng đồng hoá các nguồn cacbon khác nhau như các loại đường đơn, đường kép, acid hữu cơ, glycerin, …

- Đối với nguồn nitơ, khi cộng sinh với cây đậu, vi khuẩn nốt sần có khả năng sử dụng nitơ không khí Khi sống tiềm sinh trong đất hoặc được nuôi cấy trên môi trường, chúng mất khả năng cố định nitơ Chúng có thể đồng hoá tốt các loại acid amin, một số có thể đồng hoá pepton Ngoài nguồn dinh dưỡng cacbon và nitơ, vi khuẩn nốt sần còn cần các loại chất khoáng, trong đó quan trọng nhất là photpho Khi nuôi vi khuẩn nốt sần ở môi trường có sẵn nguồn đạm lâu ngày, chúng sẽ mất khả năng

- Quá trình hình thành nốt sần được bắt đầu từ sự xâm nhập của vi khuẩn vào rễ cây Vi khuẩn thường xâm nhập vào rễ cây qua các lông hút hoặc vết thương ở

vỏ rễ Cây đậu thường tiết ra những chất kích thích sinh trưởng của vi khuẩn nốt sần tương ứng, đó là các hợp chất gluxit, acid amin, … Muốn xâm nhiễm tốt, mật độ của vi khuẩn trong vùng rễ phải đạt tới 10.000 tế bào trong 1 gram đất Nếu xử lý với hạt đậu thì mỗi hạt đậu loại nhỏ cần 500-1000 tế bào vi

khuẩn, hạt đậu loại to cần khoảng 70.000 tế bào Khi mật độ vi khuẩn phát triển tời mức độ nhất định nó sẽ kích thích cây đậu tiết ra enzym poligalactorunaza

có tác dụng phân giải thành lông hút để vi khuẩn qua đó xâm nhập vào Chính

vì thế dể hình thành nốt sần cần mật độ vi khuẩn lớn

- Từ vùng mô phân sinh tế bào phân chia rất mạnh và hình thành 3 loại tế bào chuyên hoá:

 Vỏ nốt sần là lớp tế bào nằm dưới lớp vỏ rễ bao bọc quanh nốt sần Mô chứa

vi khuẩn gồm những tế bào bị nhiễm vi khuẩn nằm xen kẽ với các tế bào không nhiễm vi khuẩn Những tế bào chứa vi khuẩn có kích thuớc lớn hơn tế bào không chứa vi khuẩn tới 8 lần, có những mô chứa vi khuẩn toàn bộ các

tế bào đều bị nhiễm vi khuẩn

 Loại tế bào chuyên hoá thứ 3 là các mạch dẫn từ hệ rễ vào nốt sần Đây chính là con đường dẫn truyền sản phẩm của quá trình cố định nitơ cho cây

và các sản phẩm quang hợp của cây cho nốt sần

- Thời kỳ cây ra hoa là thời kỳ nốt sần hình thành nhiều nhất và có hiệu quả cố định nitơ mạnh nhất

- Trồng cây họ đậu còn có tác dụng cải tạo đất nhờ:

 Các loại nốt sần trong rễ còn lại sẽ giúp cho đất màu mỡ hơn

 Xác bả cây họ đậu là nguồn phân hữu cơ quý giá giúp cải tạo đất được phì nhiêu và giữ chất phân hoá học bón cho cây tốt hơn