Vai trò của nước đối với quang hợp có thể tóm tắt trên mấy mặt như sau :
~ Hàm lượng nước trong không khí, trong lá ảnh hưởng đến quá trình thoát hơi nước, do
đó ảnh hưởng đến độ mở khí khổng, tức là ảnh hưởng đến tốc độ xâm nhập CO; vào tế bào.
~ Nước ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng của cây, do đó đến kích thước của bộ máy
'đồng hoá. :
~ Nước ảnh hưởng đến tốc độ vận chuyển. các chất đồng hoá.
~ Hàm lượng nước trong tế bào ảnh hưởng đến độ hiđrat hoá của chất nguyên sinh và do đó ảnh hưởng đến điều kiện làm việc của hệ thống enzim. -
— Nước là nguyên liệu trực tiếp của phản ứng quang hợp với cương vị là chất cho
hiđro và điện tử. :
~ Quá trình thoát hơi nước đã điều hoà nhiệt độ của lá, do đó ảnh hưởng đến quang hợp.
.. Trên thực tế, nước cần cho cây chủ yếu là để bù vào sự mất nước do thoát hơi nước và để làm cho mô không bị khô và bị đốt nóng dưới ánh nắng. Các thí nghiệm đều cho thấy rầng : những hiện tượng gây ra do sự thiếu nước như sự đốt nóng lá, giảm sự xâm nhập CO,, thay đổi trạng thái keo của chất nguyên sinh đều có ảnh hưởng đến tốc độ quang hợp.
_ 144
__ Đồ thị về mối quan hệ giữa Pạ và độ thiếu nước (hình 64) cho thấy rằng : Pạ đạt cực đại khi có sự thiếu 5 — 20% nước so với mức bão hoà nước hoàn toàn. Khi thiếu nước từ
40 - 60%, P„ giảm mạnh và có thể giảm đến 0.
Người ta quan sát thấy sự mất một lượng nước không lớn ở cường độ ánh sáng cao có ảnh hưởng thuận lợi đối với quang hợp. Hiện tượng này được coi là biểu hiện của tính thích nghi của bộ máy quang hợp với điều kiện quang hợp thông thường, vì lá cây _trên cạn nói chung đều ở trạng thái
thiếu nước. 40
Sự tồn tại của các nhóm cây chịu hạn, trung sinh và ẩm sinh cho thấy rõ tính thích nghỉ của cơ quan đồng hoá của thực vật với những điều kiện về chế độ nước khác nhau. Người ta đã thấy rằng khi thiếu nước, cường độ quang hợp phụ thuộc vào lượng nước liên kết trong tế bào và mức độ ngậm nước của keo sinh chất. Chính sự thay đổi trạng thái của chất nguyên sinh trong tế bào khi thiếu nước đã ảnh hưởng mạnh mẽ đến Pạ và ảnh hưởng này còn tồn tại khá lâu sau khi cây đã chuyển sang
30
20
10†.
Cường độ quang hợp (mg CO„/dm2.h)
điều kiện đầy đủ nước. _ aa,
ae iz hiệp, vấn
- Đối với thực tiền nông nghiệp Ộ : 0 20 z9 s n0
đề tính thuận nghịch của sự thay doi P, Tinh trạng nước của lá
đo hạn hán gây ra là vấn đề có ý nghĩa TS
lớn, vì đặc điểm này chỉ phối tính chịu Hình 64 — Quan hệ giãa P„ và độ thiểu nước
hạn của thực vật. Tính thuận nghịch ;
này phụ thuộc vào các nhóm cây sinh thái khác nhau và vào giai đoạn phát triển của cây -trong thời gian bị hạn. Sự thay đổi chế độ nước của lá khi bị hạn đất và hạn không khí, không chỉ làm giảm P„ mà còn gây ra sự phân phối lại các sản phẩm đã tạo thành trong quá trình quang hợp. Trong thời gian bị hạn, người ta thấy trong cây xuất hiện nhiễu sản phẩm có hoạt tính thẩm thấu như đường, các axit amin và giảm mạnh các hợp chất cao
phân tử, nhất là protein:
5. Quang hợp và dinh dưỡng khoáng
_ Dinh dưỡng khoáng và quang hợp là hai mặt của một quá trình thống nhất của dinh
-đưỡng thực vật. ' .
Những nguyên tố quan trọng nhất của dinh dưỡng khoáng như N, P, K, S, Mg là những nguyên tố cần thiết để xây dựng bộ máy quang hợp. Những nguyên tố khác như Fe, Cl, K, tuy không có trong thành phần lục lạp, nhưng ảnh hưởng mạnh đến sự tích luỹ các sắc tố quang hợp. Nói chung các nguyên tố khoáng ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến quang hợp thông qua việc chúng là thành phần của bộ máy quang hợp, thành phần của sản phẩm quang hợp, chúng ảnh hưởng đến hệ thống keo của chất nguyên sinh, đến tính thấm của tế bào, đến hoạt động của hệ thống enzim, đến kích thước của bộ máy
quang hợp,... "
10. SLHTV -A . 145
— Keller (1967) đã thấy rằng : Dinh dưỡng khoáng ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp lên quang hợp và do đó đến năng suất trên các cơ sở sau đây :
+ Một số nguyên tố khoáng là thành phần của sắc tố và enzim.
+ Xúc tác cho quá trình tổng hợp và hoạt động của sắc tố và enzim.
+ Ảnh hưởng đến tính thẩm thấu của màng tế bào.
+ Thay đổi cấu tạo và điều chỉnh hoạt động của khí khổng.
+ Thay đổi độ lớn, số lượng lá, cũng như cấu tạo giải phẫu của nó.
_+ Ảnh hưởng đến thời gian sống của cơ quan đồng hoá.
Để có một hình ảnh rõ rệt về mối quan hệ giữa quang hợp và dinh dưỡng khoáng ta _ CỔ ó thể dẫn ra sơ đồ của Karpilov, 1970 (hình 65).
Chu trình
san, phim cacbon trong Ƒ_—ẬP
: quang hợp NADPH,
Bộ máy enzim
quang hợp Quá trình quang | hoá học
Chất dinh dưỡng trong dung dịch U chat khoan trong mô. Nong a6 > quang hợp Hệ sắc tố sac >—| Quá trình quan vật ir ° a hv
Am
Các chất xây dựng Bộ máy các chất dự trữ quang hợp
Hình 65 — Mối liên hệ giữa dinh dưỡng khoáng và quang hợp
Như đã nói ở trên, hầu hết các nguyên tố dinh dưỡng khoáng đều có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến quang hợp, nhưng đáng chú ý là ảnh hưởng của những nguyên tố đa lượng N, P, K.
Vai trò quan trọng đặc biệt của nitơ (N) đối với.quang hợp thể hiện ở chỗ nó có một hàm lượng cao trong luc lap, cơ quan xảy ra quang hợp. Nitơ trong lục lạp chiếm 75%
tổng số N trong tế bào. Nói chung sự trao đổi và đồng hoá N liên quan chặt chẽ với hoạt động quang hợp và ngược lại sự hình thành và hoạt động của bộ máy quang hợp lại liên quan chặt chẽ với mức độ cung cấp N.
— Natr (1973) đã để nghị tập trung nghiên ct cứu bốn ảnh hưởng của N len quang hop : + Ảnh hưởng lên quá trình khuếch tán CO,. ..
+ Ảnh hưởng lên cấu trúc và hoạt: động của lục lạp.
146 10. SLHTV-B
+ Mối liên quan giữa N trong mô đồng hoá và quang hợp.
+ Ảnh hưởng lên sự hình thành, tích luỹ và vận chuyển các sản phẩm quang hợp.
Hầu hết các nghiên cứu đều kết luận rằng : Hàm lượng N cao trong cơ quan đồng hoá làm tăng cường độ quang hợp. Nitơ ảnh hưởng rõ rệt lên độ lớn và diện tích lá, cũng như hàm lượng sắc tố trong lá và cấu tạo giải phẫu của bộ máy quang hợp. Thiếu N trong một thời gian dai đã làm thay đổi cấu trúc của lục lạp, giảm hoạt tính cha phan tmg Hill va các chu trình photphorin hoá quang hợp.
Các nghiên cứu vẻ ảnh hưởng của kali (K) đến quang hợp, thấy rằng : Dinh dưỡng K làm thay đổi cường độ quang hợp. Thiếu K làm giảm Pạ. Nếu thêm K vào môi trường nuôi tảo Chlorella sé lam tang cường độ quang hợp. K còn ảnh hưởng tốt đến sự tổng hợp clorophin, gluxit và protein. Ngoài ra, K có tác dụng trực tiếp đến trạng thái keo sinh chất, do đó có tác dụng gián tiếp đến quang hợp.
_ Vấn đẻ ảnh hưởng của photpho (P) đến quang hợp có ý nghĩa lớn trong đời sống cây trồng. P nằm trong thành phân của nhiều chất photphorin hoá (những chất tham gia vào quá trình khử CO;) cũng như trong nhiều sản phẩm trung gian của quang hợp. Các hợp -_ chất hữu cơ giàu năng lượng được hình thành trong quá trình quang hợp đều có sự tham
gia của P vô cơ.
Vai trò của một số nguyên tố khác và nguyên tố vi lượng đối với quang hợp cũng được nhiều tác giả nghiên cứu :
Ca có vai trò quan trọng đối với trạng thái keo sinh chất, trung hoà tác dụng độc của một số axit hữu cơ. Ca tham gia vào việc điều chỉnh pH và một số quá trình của enzim.
Thiếu Ca gây ra thối rễ, lá vàng.
Fe tồn tại trong thực vật với lượng rất nhỏ, nhưng lại có mặt ở tất cả các cơ quan.
Hàm lượng Fe lớn nhất trong lá, đặc biệt là lá còn xanh. Fe tham gia vào hệ thống enzim khử trong quang hợp và hô hấp. Fe còn tham gia vào quá trình tổng hợp clorophin như một chất xúc tác sinh học.
B (bo) tạo điều kiện thuận lợi cho dòng đồng hoá đi ra từ lá.
Mn là nguyên tố làm nhiệm vụ xúc tác cho quá trình oxi hoá — khử. Mn rất quan trọng đối với quang hợp và sự hình thành clorphin.
Cu là nguyên tố tham gia vào quá trình chuyển e trong hệ thống oxi hoá — khử. _ Tóm lại, mối liên quan giữa dinh dưỡng khoáng với quang hợp là mối liên quan đa dạng, phức tạp, vì các nguyên tố khoáng ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp lên nhiều mặt của quá trình quang hợp.