hoocmoon thực vật

Sự phân chia tế bào liên tục trong các mô phân sinh sẽ dẫn đến làm tăng số lợng tế bào trong cây rất nhanh, vì trong mỗi cây số lợng mô phân sinh rât nhiều đầu cành đầu rễ giữa các đốt,

B - Nội dung

1 Khái quát chung về Hoocmon Thực vật

Hoomon thực vật (HMTV) hay phytohoomon: Là các chất hữu cơ do bản thân cây tiết ra có tác dụng điều hoà hoạt động sinh trởng giữa các phần khác nhau trong cây

”Nơi hình thành chủ yếu các loại Hoocmon thực vật”

Tuỳ theo mức độ biểu hiện tính kích hay tính ức chế sinh trởng, các HMTV -Nhóm chất kích thích sinh trởng:

+Auxin (AIA), Gibêrelin(GA)

+Xitôkinin

-Nhóm các chất ức chế sinh trởng:

+Axit abxixic

+Êtilen

Auxin

Xytokinin Giberelin

Giberelin

Abxixic

Etilen

Etilen

Auxin Auxin

+Chất làm chậm sinh trởng và chất diệt cỏ.

-HMTV có những đặc điểm sau:

+Là những hợp chất hữu cơ phân tử lợng thấp đợc tạo ra ở một nơi

nh-ng gây phản ứnh-ng tronh-ng TB hoặc mô ở một nơi khác tronh-ng cây

+Với nồng độ thấp nhng gây ra những biến đổi mạnh mẽ trong cây +Trong cây, HMTV đợc vận chuyển theo mạch gỗ và mạch libe +Khác biệt với Enzim là chất xúc tác cho một phản ứng sinh hoá, hoocmon hoạt hoá cho cả một chong trình phát sinh hình thái nh kích thích hạt

và chồi nảy mầm

I Nhóm Hoocmon kích thích sinh trởng.

1.AUXIN :

1.1.Cấu tạo hoá học: Có rất nhiều dạng nh:Auxin a: C18H35O5 ;

Auxin b:C18H30O4 nhng loại Auxin quan trọng nhất đó β-indol-acetic acid (AIA),

+AIA có ở mô phân sinh chồi , lá mầm và rễ

1.2 Cơ chế tác động:

-Kích thích quá trình nguyên phân

- Kích thích sự sinh trởng của các cơ quan và toan cơ thể

-Có vai trò quyết định các cử động sinh trởng nh hớng sáng hớng trọnglực

-Kích thích quá trình nảy mầm , rút ngắn thời kỳ ngủ nghỉ của hạt , củ, -ức chế sự rụng lá , kích thích sự tạo quả

-Kích thích các hoạt động sinh lý ,các quá trình trao đổi chất và năng l-ợng của cơ thể

+Kích thích sự ra rễ của cành giâm

Auxin

nnnn

2.GIBERELIN:

2.1.Cấu tạo hoá học : Rất đa dạng ,có hơn 70 loại Gibbêrelin có mặt ở

Thực vật , Vi sinh vật Ngời ta đặt tên các Gibbêrelin theo thứ tự thời gian phát hiện GA1 ,GA2 Gan ,trong đó quan trọng nhất có thể kể đến đó là GA3 có… hoạt tính rất cao.Các Gibberelin đều là dẫn xuất của vòng Gibban

2.2.Cơ chế tác động:

-Giberelin có nhiều trong cây non , hạt nảy mầm, lạp thể ,không

bào nên nó biểu hiện nh:

+Kích thích sự phân chia , kéo dài tế bào

AUXIN

KÍCH THÍCH

ỨC CHẾ (KHI NỒNG ĐỘ QUÁ CAO)

O CH2

O OH C

Cơ chất

AUXIN

A

COOH

O CH2

O OH

C CH2 – O –

Cơ chất

AUXIN

B

6

Ánh sỏng

Ánh sỏng

Auxin

-+

Sự phân chia tế bào xảy ra ở mô phân sinh.có ba loại mô phân sinh chính là mô phân sinh ở đầu cành ,mô phân chính lông ở giữa các đốt cây họ lúa và mô phân sinh tầng phát sinh ở giữa libe và gỗ

Sự phân chia tế bào liên tục trong các mô phân sinh sẽ dẫn đến làm tăng

số lợng tế bào trong cây rất nhanh, vì trong mỗi cây số lợng mô phân sinh rât nhiều (đầu cành đầu rễ giữa các đốt, tầng phất sinh …

Mỗi tế bào mẹ khi đạt đợc kích thớc nhất định sẽ phân chia thành hai tế bào con bằng nhau Sau đó mỗi tế bào lớn lên bằng kích thớc tế bào mẹ thì bắt

đầu phân chia.Cứ thế mà số lợng tế bào tăng lên rât nhanh chóng

Ví dụ :ở cây hoà thảo Giberelin kích thích kéo dài các phiến lá , tăng

bề dày lá , diện tích lá kéo dài cuống hoa , tăng kích thớc hao và cụm hoa các sinh trởng của tế bào qua đó kích thích sự sinh trởng của các cơ quan và cơ thể

+Phá trạng thái ngủ của hạt , củ đặc biệt kích thích nảy mầm hạt tăng cờng độ nhạy ánh sáng của hạt

+Tác dụng trực tiếp quá trình sinh tổng hợp Enzim , cảm ứng sinh tổng hợp mARN dặc biệt là mARN-amilaza

+Kích thích sự ra hoa của cây dài ngày

+Kích thích các quá trình trao đổi chất ( Gluxit ,Photphat ,Sinh tổng hợp ATP) và năng lợng của cơ thể Tăng cờng hô hấp của cây ,kích thích sự thoat hơi nớc , hấp thụ nớc ở rễ giảm, giảm độ nhớt của sinh chất ,ức chế tổng hợp Prôtclorophy phối hợp với amin tác dụng đói với một số quá trình sinh lý thức vật

3 XYTOKININ:

3.1Cấu tạo hoá học:Xytokinin là các dẫn xuất của Bazơ Adenine Có

nhiều loại Xytokinin khác nhau , quan trọng nhất là Kinetin và Zeatin

3.2.Cơ chế tác động:

-Xytokinin đợc hình thành trong rễ, đặc biệt có nhiều ở đầu rễ , kich thích nhiều mô phát triển và phân hoá , khắc phục tác dụng kìm hãm của Auxin đối với chồi bên Trong các mô khác nhau ,Auxin và Xytokinin có tác sụng hỗ trợ nhau.Khi nuôi cấy mô tế bào thực vật càn bổ sung vào môi trờng Auxin và Xytokinin Tuỳ thuộc vào tỷ lệ nồng độ 2 loại Hoocmon gây tác dụng kích thích phát triển , phân hoá rễ , mầm

+Làm chậm quá trình hoá già của tế bào

+Giúp cho Thực vật chống lại các Stress của môi trờng có hiệu qủa +Là thành phần cấu tạo của Nuclêic ( Trong một số loại ARN ) nên có vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi Axit Nucleic và Prôtein

+Kích thích các hoạt động sinh lý , các quá trình trao đổi chất và năng lợng của cơ thể

4 Một số ứng dụng của các chất kích thích sinh trởng đối với Thực vật

4.1.Sử dụng GA để tăng chiều cao của cây

Một số cây trồng lấy sợi nh đay, cũng nh mía thì chiều cao cảu cây có ý nghĩa quyết định đến năng suất của chúng Để kích thích sự tăng trởng

về chiều cao ngời ta phun GA cho cây

A.Cây bình th ờng B.Cây đ ợc xử ly qua Hoocmon

Ví dụ : Với đay ngời ta phun với nồng độ 20-50ppm,vài lần cho ruộng

đay,thì có thể làm cho chiều cao cây đay cao gấp đôi ( từ 2m có thể cao đến 4-5m),mà chất lợng sợi đay không kém hơn Khi cây cao đợc 50 cm thì bắt đầu phun , phun ba lần , mỗi lần cách nhau 10-15 ngày Đối với mía , khi xử lí GA với nồng độ từ 10-100ppm mà độ kích thích của đốt làm tăng chiều cao và năng suất của ruộng mía Điều đáng quan tâm là khi xử lý thì tỷ lệ đờng tăng

rõ rệt chẳng hạn nếu phun 3 lần cách nhau từ 2-4 tuần thì sản lợng đờng tăng hơn 25% so với đối chứng

4.2.Sử dụng GA đẻ tăng sinh khối , năng suât cho rau quả …

Với cây rau thì việc tăng sinh khối có ý nghĩa quan trọng Để đạt đợc

điều đó ngời ta thờng phun chất kích thích tăng trởng đặc biệt là GA , vì GA kích thích sự dãn của tế bào rất mạnh và hoàn toàn không gây độc vì nó là sản phẩm tự nhiên ( phytohoocmon) Nồng độ sử dụng của GA trong trờng hợp này là dao động từ 20-100ppm Chẳng hạn ngời ta có thể phun GA cho bắp cải , cà rốt, rau cải có thể cho năng suất cao.…

A.Cây bình th ờng B.Cây qua xử lý

4.3.Sử dụng Auxin để điều khiển sự phát sinh cơ quan (rễ,chồi )…

trong nuôi cấy mô

Trong kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào thì việc ứng dụng các chất điều hoà sinh trởng là hêt sức quan trọng

Kích thích sự hình thành Rễ

Hai nhóm chất này đợc sử dụng nhiều nhất đó là (Auxin - Quyết định

đến sự hình thành rễ ) và Xytokinin (Quyết định hình thành chồi) Để tăng nhanh Invitro, trong giai đoạn đầu cần phải điều khiển mô nuôi cấy phát sinh thật nhiều chồi để tăng hệ nhân số.Vì vậy ngời ta tăng nồng độ Xytokinin trong môi trờng nuôi cấy

Nh vậy sự cân băng Auxin và Xytokinin trong môi trờng nuôi cấy quuy

định sự phát sinh ra rễ hay chồi ( Auxin đợc sử dụng nhiều đó là IAA,2.4D , anpha-NNA , Còn Xytokinin có thể là Kinêtin , BA hoặc nớc dừa…

.Nồng độ và tỉ lệ của chúng phụ thuộc vào các loài khác nhau , các giai

đoạn nuôi cấy khác nhau )…

4.4 Sự ngủ nghỉ của hạt , củ và vai trò của Phytohoocmon

Trong đời sống của cây có lúc cây sinh trởng nhanh hay sinh trỏng chậm thậm chí có lúc cây ngừng sinh trởng và bớc vào giai đoạn ngủ nghỉ…

Sự ngủ nghỉ thờng xảy ra đối với các loại hạt khi chín ,các loại củ,cũng

nh các chồi ngủ…

Dựa vào nguyên nhân gây lên ngủ nghỉ ngời ta chia thành 2 trạng thái :

a.Trạng thái ngủ nghỉ do điều kiện ngoại cảnh gây lên

.Khi gặp điều kiện ngoại cảnh không thuận lợi cho sinh trởng thì chúng bứơc vào trạng thái ngủ,nghỉ và khi nào gặp điều kiện ngoại cảnh thuận lợi chúng lại nảy mầm ngay

Ví dụ: Hạt lúa sau khi gặt xong phơi khô ( chỉ còn lại độ ẩm là 12-14% ) thì hạt thóc sẽ ngủ nghỉ Nhng nếu ngâm vào nớc thì chúng nảy mầm ngay đợc

b Trạng thái ngủ nghỉ không phải do ngoại cảnh.

Trạng thái này chủ yếu là các nhân tố ngoại tại và trải qua quá trình lâu

đời đã trở nên đặc tính di truyền gây lên

Ví dụ :Các loại hạt có vỏ cứng phải ngủ nghỉ rất lâu mới có thể nảy mầm đợc nh: Củ hành ,củ tỏi sau khi thu hoạch trồng ngay thì không thể nảy mầm đựơc……

Nguyên nhân quyết định đến sự ngủ nghỉ này là thuộc về các Phytohoocmon mà trong đó vai trò của các chất ức chế sinh trởng này là rất quan trọng Trong hạt và củ đang ngủ nghỉ chúng tích luỹ một hàm lợng rất cao chất ức chế sinh trỏng mà chủ yếu là axit abxixic(ABA) và đồng thời các chất kích thích sinh trởng cgủ yếu là GA giảm đến mức tối thiểu, khiến cho phôi hạt không thể sinh trởng đợc Nh vậy sự cân bằng giữa ABA và GA lệch sang ABA Hạt này sẽ còn ngủ nghỉ đến khi nào hàm lợng ABA trong chúng giảm đến mức cho phép chung sinh trởng đợc thì chúng mới nảy mầm

4.5 Sự nảy mầm của hạt.

Sự nảy mầm của hạt là giai đoạn bắt đầu của một chu kì sống mới.Nó là một quá trình biến đổi hết sức sâu sắc về sinh lý và sinh hoá trong chúng.Khi

trong hạt hàm lợng ABA giảm xuống mức tối thiểu và quá trình tổng hợp GA mạnh lên thì phôi hạt bắt đầu sinh trởng Quá trình biến đổi dẫn đến nảy mầm của hạt

Ví dụ: Quá trình biến đổi của cây họ lúa.Khi hạt hút ẩm thì trong phôi xảy ra mạnh mẽ quá trình tổng hợp GA làm hàm lợng GA tăng nhanh trong phôi hạt GA sẽ khuếch tán vào lớp aleuron của hạt, tại đây GA hoạt hoá sự tỏng hợp nên các Enzim thuỷ phân, đặc biệt là α-amilaza.Enzim thuỷ phân sẽ nội nhũ, nó xúc tác cho các phản ứng thuỷ phân α -amilaza xúc tác cho tinh bột biến thành đờng làm nguyên liệu cho quá trình nảy mầm của hạt

Vì vậy, muốn xúc tiến qua trình nảy mầm của hạt,củ thì cứ tìm cách αtăng hàm lợng GA trong chúng

ứ ng dụng:

- Sử dụng GA để pha ngủ,kích thích nảy mầm của hạt,củ

+Để phá ngủ ngời ta thờng xử lí GA.GA xâm nhập vào hạt,củ(hoặc phun ) bằng dung dịch GA với nồng độ 2-5ppm trong thơig gian nhất định, sau

đó ủ ấm thì có thể làm cho hạt, củ nảy mầm đợc.Ngoài GA ngời ta còn sử dụng rất nhiều hợp chất hoá học khác nhau để phá ngủ kể cả các chất vô cơ

nh axit nitric, sunfuric

VD:Quy trình phá ngủ tổng hợp cho khoai tây vừa mới thu hoạch vụ

đông để tạo củ giống trồng vụ xuân

4.6 Hiện tợng u thế ngọn và vai trò của Hoocmon

a.Hiện tợng u thế ngọn ở thực vật.

Trong cơ thể thì có những mối tơng quan kích thích, nhng cũng có những tơng quan ức chế mà trong đó chồi ngọn hoặc rễ chính sinh trởng sẽ ức

chế sự sinh trởng của chồi bên hay rễ phụ Nếu loại bỏ chồi ngọn thì chồi bên

sẽ thoát khỏi sự ức chế và lại sinh trởng bình thờng

Nguyên nhân : Do Hoocmon sinh trởng quyếtđịnh, hai Phytohoocmon

điều chỉnh hiện tợng u thế ngọn là Auxin làm tăng u thế ngọn , còn Xytokinin làm yếu u thế ngọn

Auxin đợc sản sinh ở đỉnh sinh trởng ngọn với hàm lợng khá cao và vận chuyển xuống dới đã gây ảnh hởng ức chế lên chồi bên do đó càng xa đỉnh ngọn hàm lợng Auxin càng giảm và hiện tợng u thế ngọn cũng giảm dần và các cành bên đợc sinh trởng Ngợc lại Xytokinin đợc sản sinh trong hệ thống

rễ và lại đợc vận chuyển lên các cơ quan trên mặt đất để giải phóng các chồi bên khỏi sự ức chế của chồi ngọn

Sự cân bằng giữa hai loại Hoocmon này ( Auxin / Xytokinin ) quyết

định đến hiện tợng u thế ngọn trong cây

b.ứng dụng u thế ngọn vào việc trồng trọt và nghề làm vờn.

Đối với nhiều loại cây trồng nh cây công nghiệp, cây ăn quả,cây cảnh,cây hoa thì việc tạo hình, tạo tán cho chúng là rất quan trọng , có ý… nghĩa quyết định Việc tạo hình, tán đều dựa trên nguyên tắc loại bỏ hoặc làm yếu u thế ngọn tạo điều kiện cho sự phân cành.Với nhiều loại cây trồng, ngời

ta dùng kĩ thuật đôn( nh với chè , dâu , táo ) để cải tạo lại chúng, làm tăng sức sống , tăng năng suất thu hoạch

4.7.Sự hình thành quả và tạo quả không hạt

a.Sự thụ phấn,và sự thụ tinh

Sự thụ phấn và sự thụ tinh là tiên đề của sự hình thành quả và hạt.Sự nảy mầm của hạt phấn là do sự kích thíchcủa các phytohoomon của chính hạt phấn .Hạt phấn là nguồn giàu chât kích thích, đặc biệt là Auxin Ngoài ra dung dịch của núm nhụy tiết ra cũng chứa chất kích thích sinh trởng và các chất dinh d-ỡng , góp phần kích thích sự nảy mầm của hạt phấn

Sau khi hạt phấn nảy mầm thì ống phấn đợc hình thành và sinh trởng ngày càng dài ra cho đến tận noãn.Sự sinh trởng của ống phấn đợc kích thích bởi Auxin trong hạt phấn và các chất kích thích và dinh dỡng từ núm nhụy,khi ống kéo dài đến tế bào noãn thì xảy ra hiện tợng thụ tinh kép Một tinh tử kêt hợp với tế bào tạo nên hợp tử lỡng bội ,một tinh tử khác kết hợp với tế bào nội nhũ 2n để tạo ra nội nhũ “3n” Hợp tử sẽ phát triển thành phôi, còn nội nhũ cùng với phôi sẽ cấu thành hạt

-Sự thụ phấn và thụ tinh chịu ảnh hởng lớn bởi nhiệt độ và độ ẩm không khí Nếu gặp nhiệt độ không thích hợp , độ ẩm quá thấp thì hạt sẽ không nảy mầm và ống phấn không đợc hình thành

Chính vì vậy thời vụ trồng cây là cực kì quan trọng quyết định sự thụ phấn, thụ tinh và tạo quả hạt sau này Sự nở hoa tung phấn nhất thiết phải rơi vào thời kì thuận lợi nhất để có nhiệt độ và độ ẩm thích hợp

b ng dụng ứ :

Tạo quả không hạt

Sau quá trình thụ phấn, thụ tinh thì quả bắt đầu hình thành và sinh trởng nhanh chóng Sự lớn lên của quả là do sự phân chia tế bào đặc biệt là do sự dãn nhanh của tế bào trong bầu Sự tăng trởng của kích thớc, thể tích của quả một cách nhanh chóng là đặc trng sự sinh trởng của quả

Tạo quả không hạt

Ví dụ:Một quả táo tây có thể tăng thể tích 6000 lần trong 20 tuần lễ sinh trởng

Sự sinh trởng nhanh chóng nh vậy là do đợc điều chỉnh bằng phytohoocmon xuất hiện trong phôi hạt

+Auxin: Sự sinh trởng của quả

-Sự tăng trởng kích thích của quả gây ra do sự co giãn của cáctế bào

mà trong đó Auxin đóng vai trò điều chỉnh Nguồn Auxin naysản sinh trong hạt

Ngời ta xác định có một mối tơng quan chặt chẽ giữa sự phát triển của hạt và sự sinh trởng của quả Kích thớc và hình dạng của quả phụ thuộc chặt chẽ vào số lợng hạt và sự phân bố hạt trong quả Nếu hàm lợng Auxin sản sinh ra từ hạt nhiều thì quả sinh trởng nhanh kích thớc và ngợc lại Sự vận chuyển của Hoocmon này đến các vùng khác nhau của quả cũng quyêt định

đến hình dạng của quả Nếu sự vận chuyển và phân bố đều ở mọi hớng thì quả lớn bình thờng, mẫu hình quả đặc trng cho giống , nhng nếu sự phân bố đó không đều thì dẫn đến sự sinh trởng nhanh chậm khác nhau làm cho quả có hình dạng thay đổi

+Gibberelin :Sự sinh trởng của quả

-Gibberelin cũng đợc sản sinh trong hạt và góp phần điều chỉnh sự sinh trởng của quả , kích thớc và hình dáng của quả nh Auxin.Vì vậy dùng GA

có thể làm tăng kích thớc của quả nh sử dụng Auxin

+Xytokinin :Sự sinh trởng của quả

-Trong quả non mới hình thành có chứa nhiều Xytokinin Nó kích thích sự phân chia tế bào Vì vậy trong giai đoạn sinh trởng dầu của quả Xytokinin có vai trò rất quan trọng ,việc sử dụng Xytokinin cũng xó thể làm tăng kích thớc của quả nh Auxin và GA

II Nhóm ức chế sinh trởng Thực vật:

1 Axit abcisic:

1.1.Cấu tạo hoá học:Acid acisic là dẫn xuất của Triterpen

1.2.Cơ chế tác động:

-Axit abcisic có tác dụng đối kháng sinh lý của nhiều Hoocmon thực vật, kìm hãm nảy mầm do hạt giảm hoạt độ α-Amilaza ,làm chậm quátrình hình thành Clorophyl trong lá mầm , xúc tiến quá trình già hoá của lá

-Axit abcisic liên quan đến tính chịu hạn của cây , khi cây bị héo quá trình sinh tổng hợp Axit abcisic trong lạp thể tăng cờng nhằm giảm độ mở của không khí hạn chế độ mất nớc.Phối hợp tác dụng của Axit abcisic với tác dụng của sốc nhiệt nóng , nâng cao tính chịu hạn của cây trồng

-Có ở cơ quan đang hoá già ta , đó là chất ức chế tự nhiên

-Tác động chủ yếu của ABA là ức chế quá trình sinh trởng của tế bào , gây hiện tợng rụng lá , rụng quả ,ABA kéo dài thời gian ngủ của hạt , củ,

-ABA phối hợp với nhóm chất kích thích sinh trởng để điều hoà quá trình sinh trởng của thực vật xảy ra cân đối

-Axit abcisic kết hợp với chất nhân trên màng tế bào , điều khiển qua trình bơm ion ,kìm hãm quá trình thoát K+ ra ngoài tế bào

-Chế phẩm Axit abcisic đợc sử dụng đối với cây trồng ở điều kiện hạn hán

2 Etylen :

2.1.Cấu tạo hoá học : Ethylen ( CH2=CH2 ) ở dạng khí đợc tổng hợp từ S-Adenozin Là nhóm Hoocmon thực vật có tác dụng gần giống ABA nên thuộc nhóm chất ức chế sinh trởng ,Ethylen lại đợc tổng hợp nhiều ở các phần già của cây

2.2.Cơ chế tác động :

-Ethylen thúc đẩy quá trình chín của quả ,quá trình rụng lá

-Ethylen giữ vai trò nh chất điều hoà nội sinh của sự tự ra hoa trong Họ Thơm

-Làm mất diệp lục tố trong lá , thúc đẩy quá trình lão suy và ức chế sự sinh trởng

3.Chất làm chậm sinh trởng và chất diệt cỏ: