Sinh trưởng ở thực vật

- Mỗi TB sống đều có khả năng cảm ứng tiếp nhân kích thích, những thay đổi của môi trường -> hình thành phản ứng trả lời bằng cách điều tiết ở mức độ phân tử (thay đổi hoạ[r]

Đại học quốc gia - Hà Nội

Đại học khoa học tự nhiên

- Khoa sinh học

Tiểu luận sinh lÝ thùc vËt:

sinh tr ëng cña thùc vËt

Giáo viên bộ môn : GS.TS Vò V¨n Vô

Sinh viên thực hiện: Hoàng Kim Cúc Líp : CNTN-K8 Sinh häc

Khái niệm chung

• Sinh tr ởng là sự tạo mới các yếu tố cấu trúc một cách không thuận nghịch của tế bào, mô và toàn cây, kết quả dẫn đến sự tăng về số l ợng, thể tích, sinh khối của chúng

• Phát triển là quá trình biến đổi về chất bên trong tế bào, mô và toàn cây dẫn đến sự thay đổi về hình thái và chức năng của chúng

• Quan hệ giữa ST và PT:

-Hai quá trình diễn ra song song, khó tách bạch

-Chia đời sống của cây thành 2 giai đoạn: ST-PT dinh d ỡng và ST-PT sinh sản

• Phân loại cây theo chu kì sinh tr ởng: cây một năm, cây hai năm, cây nhiều năm

Nội dung

I. Sự sinh trưởng và phân hoá TB

II. Sinh trưởng của cơ quan, cơ thể

III. Sự tương quan sinh trưởng trong cây

IV. Các hình thức vận động sinh trưởng

I Sù sinh tr ëng vµ ph©n ho¸ tÕ bµo

Sự phát triển: biến đổi về cấu trúc và chức năng của TB

1.Giai đoạn phân chia TB

• Sự sinh trưởng bắt đầu từ mô phân sinh 3 loại:

- Mô phân sinh đỉnh: tận cùng thân, cành, rễ -> TB phân chia làm tăng chiều dài chiều cao cây.

- Mô phân sinh lóng: giữa các đốt cây hoà thảo -> kéo dài đốt cây hoà thảo, tăng chiều cao.

- Mô phân sinh thượng tầng: giữa gỗ và libe -> tăng trưởng đường kính thân, cành, rễ

• Đặc trưng chung của giai đoạn:

- TB bé, đồng nhất, thành mỏng, không có không bào, nhân to, toàn

bộ TB là khối nguyên sinh chất

- Số lượng TB tăng nhanh

• ĐK cần thiết:

- ĐK nội tại: có mặt xytokinin – hormon hoạt hoá phân chia TB

Sinh tổng hợp được tăng cường.

- Đk ngoại cảnh: mô phân sinh bão hoà nước, nhiệt độ: 20-250 C

- Tăng nhanh kích thước TB: do tăng sự dãn thành

TB, tăng thể tích không bào và khối lượng chất

nguyên sinh

• Điều kiện cần thiết:

- ĐK nội tại: có chất hormon kích thích dãn TB: auxin

(kích thích dãn chiều ngang), giberelin (kích thích dãn chiều dọc) Cần nhiều chất nguyên sinh và cấu tạo thànhTB.

- ĐK ngoại cảnh: Nhiệt độ và chất dinh dưỡng

(N,S,P ) Hạn, giá, đói dinh dưỡng kìm hãm sự phát triển

Cơ chế làm dãn TB của

auxin :

Auxin làm tăng pH bên

ngoài TB, hoạt hoá enzim

phân giải cầu nối ngang

giữa các polisaccarit của

xenlulo làm sợi xenluloz

trượt trên nhau

Điều chỉnh pha dãn TB:

- Kích thích: tưới nước đủ, bón phân, xử lí chất kích thích sinh trưởng

(phytohormon)

- Ức chế (khi cây có nguy cơ bị lốp đổ):

+ Tạo điều kiện khô hạn (VD: khi lúa

đứng cái cần rút nước phơi ruộng)

+ Sử dụng nhóm retardant như CCC chất kháng GA (VD: cây hoà thảo, lúa mì)

3.Phân hoá TB

• Sự phân hoá:

+ Chuyển TB phôi sinh thành các TB của mô chuyên hóa + Các TB sau khi sinh trưởng, phân hoá thành các mô

chuyên hoá đảm nhiệm chức năng khác nhau

• Sự phản phân hoá: các TB đã phân hoá có khả năng

phân chia thành TB mới.

• Tính toàn năng của TB

• Cơ sở di truyền phân tử: sự hoạt hoá phân hoá gen

-Một số gen đang hoạt động bị ức chế và các tính trạng

không còn.

-Một số gen từ trước đến nay n ằm yên vì bị ức chế nay

ho ạt hóa cho ra tính trạng mới.

Nhân tố nội tại: chất điều hoà sinh trưởng

Nhân tố ngoại cảnh: quang chu kì, nhiệt độ xuân hoá, nước

II.Sinh trưởng của cơ quan, cơ thể

• Sinh trưởng sơ cấp : hình

thức sinh trưởng của mô phân

sinh làm cho cây lớn và cao

lên.

• Sinh trưởng thứ cấp: thân cây

to, lớn lên do sự phân chia của

tế bào tầng sinh vỏ (phía ngoài

cho TB vỏ, phía trong cho thịt

vỏ) và tầng sinh trụ (mạch),

(nằm giữa mạch gỗ bên trong

và mạch rây bên ngoài).

Cấu trúc thân sơ và thứ cấp của cây 2 lá mầm

Mô phân

sinh ngọn

Bì sơ cấp

Tầng sinh mạch dẫn sơ cấp

Mô phân sinh vỏ

Mô phân sinh

sơ cấp Mô phân sinh bên

Tầng sinh mạch

(Tầng sinh trụ)

Tầng sinh vỏ

III.Sự tương quan sinh trưởng

trong cây

1.Tương quan kích thích

2.Tương quan ức chế

1.Tương quan kích thích

• Xảy ra khi bộ phận này sinh trưởng kích thích

bộ phận khác sinh trưởng – tương quan giữa rễ

2.Tương quan ức chế

• Xảy ra khi bộ phận này sinh trưởng ức chế

bộ phận khác sinh trưởng

1 Hiện tượng ưu thế ngọn

- Chồi ngọn (rễ chính) ức chế sinh trưởng

chồi bên (rễ phụ)

- Nguyên nhân: vai trò của auxin

- Ý nghĩa Đốn tạo hình

Đốn cải tạo

2 Tương quan giữa cơ quan dinh dưỡng và cơ quan sinh sản

- Sự dẫn truyền nhanh các kích thích được thực hiện bằng điện sinh học: sự thay đổi điện thế màng

- Xảy ra các cử động làm thay đổi tốc độ sinh trưởng ở những phần nhất định của cây Các hormon sinh trưởng có vai trò quan trọng

A Các hình thức hướng động

1 -Tính hướng sáng – Phototropism

2 -Tính hướng đất – Geotropism

3 -Tính hướng tiếp xúc – Thigmotropism

4 -Tính hướng hoá – Chemotropism

B Vận động theo đồng hồ sinh học (c ó sinh

trưởng)

C Vận động theo sức trương nước (không

sinh trưởng)

A Các hình thức h ướng động

1 Tính hướng sáng - Phototropism

• Phototropism: vận động sinh trưởng của TV đáp

ứng kích thích ánh sáng đảm bảo lá có thể nhận được ánh sáng tối ưu cho quang hợp

1 Tính hướng quang dương: các chồi cây mọc theo

hướng có ánh sáng đảm bảo lá có thể nhận được ánh sáng tối ưu cho quang hợp

2 Tính hướng quang âm: một số rễ cây mọc tránh

hướng có nguồn sáng

Thí nghiệm của Darwin

1- Hạt cây nảy mầm trong tối

2-Các bao lá mầm được bao bằng vòng giấy và được chiếu ánh sáng từ một phía 3-Chỉ có những bao lá mầm có chóp đỉnh ngọn hỏ mới có phản ứng hướng sáng

Thí nghiệm của Boysen - zensen

1- Cắt đỉnh bao lá mầm cài vào giữa một miếng gelatin Hiện tượng uốn cong vẫn xảy ra như bình thường

2-Thay miếng gelatin bằng mica không còn hiện tượng

uốn cong

3-Cài miếng mica về phía đối diện ánh sang  không uốn cong Cài miếng mica về phía có ánh sáng  xảy ra uốn cong

Chất kích thích truyền qua ở phía đỉnh bao lá mầm

không được chiếu sáng

Thí nghiệm của Paal:

Bằng việc sử dụng nguyên

tử đánh dấu người ta nhận

thấy AIA phóng xạ phân bố

nhiều hơn ở phần khuất

không đều của một chất

kích thích - AIA ở hai phía

của đỉnh chồi

Cơ chế

• Đối với chồi cây : auxin

tập trung phía khuất

sáng kích thích dãn TB

 cây uốn cong về

phía có ánh sáng

• Đối với rễ : auxin tập

trung quá nhiều phía

dưới của rễ (do trọng

lực và ánh sáng)  ức

chế dãn TB là cây uốn

cong về phía không có

ánh sáng So sánh tốc độ tăng trưởng giữa phần khuất sáng và được chiếu

Nguyên nhân gây ra sự phân bố auxin

• Khi bị kích thích sự vận chuyển phân cực

của phân tử auxin bị ức chế

• Tồn tại điện thế giữa phần được chiếu sáng

và khuất sáng của đỉnh chồi

• Tác động của phototrophin

Nguyên nhân gây ra sự phân bố auxin

Về nguyên tắc điện sinh học phía khuất sáng tích điện dương còn phía chiếu sáng tích điện âm

Phân tử auxin trong tế bào là ion mang điện

âm  phân bố về phía tích điện dương

+

-Nguyên nhân gây ra sự phân bố auxin

• Phototropin là photoreceptor - 1 protein kinase tự photphorin hoá dưới tác dụng của ánh sáng xanh

• Theo giả thuyết hiện nay, gradient của sự

photphorin hoá phototropin là nguyên nhân làm vận chuyển auxin về phía khuất sáng

• Có thể do tác động của phototropin lên các protein vận chuyển proton ra ngoài màng TB  tạo

gradient về pH và điện hoá

• Ánh sáng trắng trong tự nhiên bao gồm

nhiều loại sóng có độ dài khác nhau

• Tính hướng sáng của thực vật là kết quả sự tác động của các loại ánh sáng

• Ánh sáng xanh và đỏ là hai loại ánh sáng

quan trọng đối với TV

Ảnh hưởng

sáng đỏ lên

sự nảy mầm của hạt rau diếp

Nguyên nhân: giả thuyết là phototropin tác

động lên tổng hợp gibeberin

Ảnh hưởng của

ánh sáng đỏ lên

tốc độ tăng chiều

cao thân:

+ Cây ưa sáng : khi phát

triển dưới bóng (của cây

khác), cường độ ánh

sáng cực đỏ tăng 

giảm Pfr  kích thích

tăng chiều cao thân

+ Cây chịu bóng không

thấy tác động này

Gradient ánh sáng do sánh sáng một chiều sẽ có sự chiếu sáng khác nhau giữa vùng được chiếu sáng và khuất sáng

Mối liên quan giữa

TB

Thân cây mọc theo chiều

ngược lại với rễ

 Tính phân cực của cơ quan:

Đầu dưới hình thành rễ - hướng đất dương

Đầu trên hình thành chồi - Hướng đất âm

+

-Rễ đối chứng mọc thẳng với chóp rễ

bỏ chóp rễ Mặt rễ còn chóp

đỉnh bị kìm hãm

Rễ nằm ngang với chóp đỉnh cong xuống dưới

Bỏ phần chóp đỉnh,

rễ không cong xuống phía dưới

Thí nghiệm về tính hướng đất của rễ và vai trò của chóp rễ

• Với chồi cây - tính hướng đất được giải thích dưới vai trò của auxin

Cơ chế

Thí nghiệm của Cholodny - Went:

A- Gắn hai mẩu thạch với đỉnh chồi nằm ngang

B- Đặt hai mẩu thạch vào phần chồi còn lại

+Mẩu thạch phía dưới làm cong chồi nhiều hơn mẩu thạch phía trên

Cơ chế

với mặt dưới  uốn cong xuống dưới

• Có nhiều quan điểm giải thích trái ngược

nhau:

1 Vai trò của AIA

Giả thuyết : auxin tập trung mặt dưới với

nồng độ cao  kìm hãm mặt dưới sinh

trưởng (trong rễ auxin hàm lượng cao có tác dụng kìm hãm)

2 Vai trò của ABA

ABA tập trung mặt dưới rễ  kìm hãm TB mặt dưới  sinh trưởng chậm hơn măt trên làm rễ uốn cong xuống dưới

Tuy nhiên hiện nay, người ta cho rằng vai trò chủ yếu của AIA Trong đó có sự tham gia của

chất truyền tin : Ca2+ và pH

3 Vai trò của hạt tạo bột

T ế bào vùng giữa chóp rễ cảm nhận được kích thích của trọng lực nhờ vai trò của hạt bột lạp

3.Tính hướng tiếp xúc -

Thigmotropism

Cơ chế :

1 Do vai trò của auxin ở hai mặt tiếp xúc và không tiếp xúc

2 Do vai trò của các sợi liên bào “hairs” của các TB biểu bì

Khi bị kích thích bằng tiếp xúc làm xuất hiện điện thế hoạt động  làm

thay đổi tính thấm của màng tế bào đối với các ion và làm thay đổi hình dạng của màng TB  mặt tiếp xúc với kích thích sinh trưởng chậm hơn mặt còn lại  hiện tượng cong và uốn của các cơ quan

4.Tính hướng hoá - Chemotropism

• Hướng hóa được phát hiện ở rễ, ống phấn, lông tuyến của cây gọng vó

ăn côn trùng (Drosera rotundifolia) và những cây khác Các tế bào ở cơ quan của cây tiếp nhận gradient các hóa chất Các hóa chất có thể là axit, kiềm, các muối khoáng, các chất hữu

cơ, hoocmon, các chất dẫn dụ và các hợp chất khác.

• Hướng nước là một trường hợp cụ thể của hướng hóa

• Hướng hóa xác định sự sinh trưởng của rễ cây hướng tới nguồn

nước và phân bón

B Vận động theo đồng hồ sinh học

• Sự cảm ứng của cây

nhằm phản ứng lại sự

thay đổi có tính chu kì

của các điều kiện

nội sinh chịu tác động

của các tác nhân bên

ngoài

albizzia hoặc samanea theo

chu kì ngày đêm, gọi là

thực vật cảm đêm.

Lá bắt đầu mở trước khi

bắt đầu chiếu sáng của

ngày và đóng lại trước khi

tối

Hoạt động theo chu kì ngày đêm của lá

Cơ chế

So sánh với cơ chế hướng động

• Giống: đều do tốc độ sinh trưởng không đều tại 2

phía đối diện của cơ quan gây ra.

• Khác: chỉ xuất hiện ở cơ quan có cấu tạo kiểu lưng bụng (hình dẹp) như cánh hoa, lá, cụm hoa.

Trong những năm gần đây người ta cho rằng NĐSH được điều chỉnh bằng phytocrom và là phản ứng

quang chu kì trong cây

Do sự thay đổi sức trương nước của các TB vận động 2 bên “thể gối” và sự biến đổi sức trương do ion K+

và

• Trong tối, sự vận động của

ion K+ và kèm theo nước ra

khỏi TB phía trên “thể gối

“để xưống TB phía dưới đối

diện gây nên sự khép của lá

chét Ban ngày thì ngược lại.

C V ận động theo sức trương nước

• Các cử động cảm ứng không có liên

quan đến sự phân bào mà do sự

biến đổi sức trương (biến động hàm lượng nước) trong các TB chuyên hóa và các miền chuyên hóa của các cơ quan

+Vận động sức trương nhanh

+Vận động sức trương chậm

Vận động sức trương nhanh

• VD: cây trinh nữ, cuống lá cụp xuống khi va

chạm, cuống thứ cấp xếp lại từng cặp ở phía trên, nghiêng về phía trước

• Nguyên nhân vì sức trương nứoc ở nửa dưới của chỗ phình bị giảm do nước di chuyển vào những