Bài giảng Sinh lý học thực vật - Chương VI: Sinh trưởng và phát triển của thực vật

Chương VI- SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA THỰC VẬT 6.1.1. Khái niệm về sinh trưởng và phát triển Theo D.A. Xabinin: Sinh trưởng là quá trình tạo mới các yếu tố cấu trúc của cây một cách không thuận nghịch (các thành phần mới của tế bào, tế bào mới, cơ quan mới...) thường dẫn đến tăng về số lượng, kích thước, thể tích, sinh khối của chúng. Biểu hiện ở những đặc điểm nào? - Sự tăng về khối lượng và kích thước - Sự tăng thêm số lượng cơ quan, số lượng tế bào - Tăng thể tích của tế bào - Tăng các yếu tố cấu trúc của tế bào - Tăng trọng lượng chất khô của cây 6.1.2 . Khái niệm về phát triển Ghenken (1960 ), D.A.Xabinin (1963 ), Bonnơ (Bonner 1968 ) Di truyền học hiện đại: sự phát triển cá thể là quá trình thực hiện dần các chương trình di truyền đã được mã hóa trong phân tử ADN trong quá trình phát triển cá thể. 6.1.3 . Mối quan hệ giữa sinh trưởng và phát triển Quan hệ mật thiết với nhau. - Sinh trưởng tốt, phát triển chậm (chậm ra hoa kết qủa). - Sinh trưởng xấu, phát triển sớm (sớm ra hoa kết quả). - Sinh trưởng và phát triển cân đối. 6.2. Cơ quan tiến hành sinh trưởng của cây 6.2.1. Các mô phân sinh * Mô phân sinh đỉnh (sinh trưởng dọc ): đầu ngọn, đầu cành và rễ * Mô phân sinh lóng, đốt: phần gốc của lóng, đốt * Mô phân sinh tượng tầng (sinh trưởng ngang ): giữa phần libe và gỗ ở trong bao bó mạch của cây 6.2.2. Sự sinh trưởng và sự phân hóa của tế bào 3 pha : - Pha phân chia tế bào: xảy ra trong các mô phân sinh: Sự phân chia nhân ( mitoz): 1 nhân thành 2 nhân sự phân bào (xytokinez ): 1 tế bào 2 nhân thành 2 tế bào 1 nhân Ðặc trưng: tế bào bé, đồng nhất, cùng kích thước, thành tế bào mỏng, toàn bộ thể tích tế bào chứa chất nguyên sinh và nhân to, chưa xuất hiện không bào. - Pha lớn lên của tế bào: Xuất hiện không bào Phytohormone: auxin và giberellin Nước có vai trò quan trọng?, nitơ, phôtpho Pha phân hóa của tế bào: - nhờ một số gen ở bên trong tế bào quy định - là sự hoạt hóa phân hóa gen 6.3. Sinh trưởng của các cơ quan, cơ thể 6.3.1 . Sinh trưởng của rễ Rễ được tạo thành từ miền sinh trưởng rễ: 4 miền khác nhau: Chóp rễ là miền phôi thai, tiếp theo là miền kéo dài, miền lông hút và cuối cùng là miền phân nhánh của rễ . Các yếu tố ảnh hưởng: nhiệt độ, độ ẩm, thoáng khí, các chất điều hòa sinh trưởng 6.3.2. Sinh trưởng của thân Thực hiện bởi 2 loại mô: mô phân sinh ngọn, mô phân sinh thượng tầng Chóp ngọn giúp cây lớn lên, Cành: phát triển từ chồi Sinh trưởng bề ngang thân, cành: nhờ nhóm mô phân sinh nằm giữa libe (phloem) và gỗ (xylem ) Các yếu tố ảnh hưởng: chất điều hòa sinh trưởng, chất khoáng, dinh dưỡng, các yếu tố ngoại cảnh: 6.3.3. Sinh trưởng của lá Lá được hình thành từ nón sinh trưởng của chồi, mầm lá là một nhóm tế bào phân sinh tạo thành. Trên phiến lá có nhiều điểm sinh trưởng, từ các điểm sinh trưởng đó tạo thành các thùy lá, răng lá. Các yếu tố ảnh hưởng: 6.4. Các chất điều hòa sinh trưởng của thực vật Chia thành hai nhóm có tác dụng đối kháng về sinh lý: các chất kích thích sinh trưởng (stimulator) và các chất ức chế sinh trưởng (inhibitor). 6.4.1 . Các chất kích thích sinh trưởng thực vật 6.4.1.1. Auxin: chiết tách được auxin từ các loại thực vật khác nhau (Hagen Smith, 1941, 1942, 1946...) và xác định bản chất hóa học là Axit  -Indol Axetic (AIA) * Sự trao đổi chất của auxin - Sự tổng hợp AIA: Auxin ở tất cả các thực vật bậc cao, tảo, nấm và cả ở vi khuẩn. Được tổng hợp chủ yếu ở đỉnh chồi ngọn, còn được tổng hợp ở các cơ quan còn non khác. Vận chuyển theo hướng xuống gốc Công thức tổng quát của Axit  -Indol Axetic là C 10 H 9 O 2 N - Sự phân hủy auxin: điều chỉnh hàm lượng * Vai trò sinh lý của auxin quá trình sinh trưởng của tế bào, hoạt động của tầng phát sinh, sự hình thành rễ, hiện tượng ưu thế ngọn, tính hướng của thực vật, sự sinh trưởng của quả và tạo quả không hạt Auxin kìm hãm sự rụng lá, hoa, quả của cây ... * Cơ chế tác dụng của auxin lên sự sinh trưởng của cây Auxin có tác dụng mạnh nhất lên sự sinh trưởng giãn của tế bào. Do hai hiệu ứng: Sự giãn thành tế bào và sự tăng thể tích, khối lượng chất nguyên sinh . Vai trò của auxin là gây nên sự giảm pH của thành tế bào bằng cách hoạt hóa bơm proton ( H + ) nằm trên màng ngoại chất. 6.4.1.2. Gibberellin Năm 1956, West, Phiney, Radley đã tách được gibberellin từ các thực vật bậc cao Trên 50 loại gibberellin và ký hiệu A 1 , A 2 , A 3 ,... A 52 Gibberellin được tổng hợp trong phôi đang sinh trưởng, trong các cơ quan đang sinh trưởng khác như lá non, rễ non, quả non... và trong tế bào: nhiều ở trong lục lạp . Vận chuyển hướng ngọn và gốc tùy nơi sử dụng + Vai trò sinh lý của gibberellin: kích thích mạnh mẽ sự sinh trưởng kéo dài của thân, sự vươn dài của lóng . kích thích sự nảy mầm, nảy chồi của các mầm ngủ, của hạt và củ kích thích sự ra hoa rõ rệt làm tăng kích thước của quả và tạo quả không hạt + Cơ chế tác dụng của gibberellin Gibberellin đóng vai trò như là chất cảm ứng mở gen để hệ thống tổng hợp protêin enzyme thủy phân hoạt động . 6.4.1.3. Cytokinin Letham và Miller (1963) lần đầu tiên đã tách được xytokinin tự nhiên ở dạng kết tinh từ hạt ngô gọi là zeatin 3 loại phổ biến nhất: Kinetin (6- furfuryl- aminopurin), 6-benzin- aminopurin và zeatin tự nhiên . trong các bộ phận đang sinh trưởng của cây + Vai trò sinh lý của xytokinin: kích thích sự phân chia tế bào mạnh mẽ Xytokinin ảnh hưởng rõ rệt lên sự hình thành và phân hóa cơ quan của thực vật, đặc biệt là sự phân hóa chồi . Xytokinin kìm hãm quá trình già hóa của các cơ quan và của cây nguyên vẹn . ảnh hưởng lên sự nảy mầm của hạt và của củ xytokinin làm yếu hiện tượng ưu thế ngọn, làm phân cành nhiều + Cơ chế tác dụng của xytokinin: kích thích sự tổng hợp ADN, ARN trong tế bào 6.4.2. Các chất ức chế sinh trưởng thực vật 6.4.2.1. Axit absisic (ABA ) 6.4.2.2. Etylen (CH 2 = CH 2 ) 6.4.2.3. Nhóm các chất có bản chất phenol 6.4.2.4. Các chất ức chế sinh trưởng nhân tạo 6.4.3. Ứng dụng các chất điều hòa sinh trưởng trong trồng trọt 6.4.3.1. Nguyên tắc sử dụng * Nồng độ sử dụng * Nguyên tắc phối hợp * Nguyên tắc đối kháng sinh lý giữa các chất điều hòa sinh trưởng nội sinh và ngoại sinh * Nguyên tắc chọn lọc 6.4.3.2. Ứng dụng các chất điều hòa sinh trưởng trong trồng trọt * Kích thích sinh trưởng của cây, tăng chiều cao, tăng sinh khối và tăng năng suất cây trồng * Kích thích sự hình thành rễ của cành giâm, cành chiết * Tăng sự đậu quả và tạo quả không hạt * Ngăn ngừa sự rụng nụ, hoa và quả * Ðiều chỉnh thời gian ngủ nghỉ của các loại củ, hạt * Ðiều chỉnh sự ra hoa của cây * Ðiều chỉnh giới tính của hoa * Ðiều chỉnh sự chín của quả * Nuôi cây mô tế bào * Các chất điều hòa sinh trưởng với mục đích diệt trừ cỏ dại (herbicid ) 6.5. Ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh đến quá trình sinh trưởng của thực vật 6. 5.1. Nhiệt độ 6.5.2. Ánh sáng 6.5.3. Hàm lượng oxy 6.5.4. Nước 6.6. Sự vận động sinh trưởng của thực vật 6.6.1. Khái niệm 6.6.2. Sự vận động hướng (Tính hướng động - Tropism ) 6.6.2.1. Vận động theo ánh sáng (Tính hướng quang ) 6.6.2.2. Vận động theo trọng lực (Tính hướng địa ) 6.6.2.3. Vận động theo nguồn dinh dưỡng (Tính hướng hóa) 6.6.3. Chuyển động cảm ứng của thực vật (Tính cảm ) 6.7. Sinh lý quá trình thụ phấn, thụ tinh, tạo quả và hạt 6.7.1. Sinh lý của quá trình thụ phấn 6.7.2. Sinh lý của sự thụ tinh 6.7.3. Sự hình thành và phát triển của quả và hạt, sự chín của quả * Sự hình thành quả và hạt * Cơ sở của việc tạo quả không hạt * Sinh lý quá trình chín của quả