QUANG CHU KỲ CHO SỰ RA HOA CỦA THỰC VẬT I. ĐẶT VẤN ĐỀ • Sinh trưởng phát triển của thực vật là kết quả tổng hợp của các hoạt động sinh lý • Sự sinh trưởng phát triển của cây đều chịu tác động của các yếu tố ngoại cảnh. Trong đó ánh sáng (quang chu kỳ) và nhiệt độ thấp (sự xuân hóa) là hai yếu tố quan trọng nhất • Đề tài này của chúng tôi chỉ đề cập tới vai trò của ánh sáng trong giai đoạn chuyển từ sinh trưởng sinh dưỡng sang sinh trưởng sinh sản- hay còn gọi là thời kỳ ra hoa. • Để từ đó chúng ta có thể ứng dụng các biện pháp kỹ thuật để nâng cao năng suất cây trồng. Đây được xem là mối quan tâm hàng của các nhà khoa học. II. NỘI DUNG 1. SỰ HÌNH THÀNH HOA a. Định nghĩa: Sự hình thành hoa là dấu hiệu của sự chuyển tiếp từ giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng sang giai đoạn sinh trưởng sinh sản. b. Các giai đoạn hình thành hoa - Cảm ứng hình thành hoa - Hình thành mầm hoa - Sinh trưởng của hoa và phân hóa giới tính Giai đoạn quan trọng nhất đối với sự hình thành hoa là cảm ứng hình thành hoa. c. Các yếu tố ảnh hưởng Các yếu tố chính tác động đến giai đoạn cảm ứng hình thành hoa bao gồm: nhiệt độ thấp (xuân hóa), ánh sáng (quang chu kì). 2.Quang chu kỳ 2.1. Lịch sử 2.2. Định nghĩa 2.3. Phân loại 2.4. Thời gian sáng và tối 2.5. Cơ quan cảm thụ 2.6. Quang gián đoạn 2.7. Bản chất quang chu kỳ 2.1.Lịch sử phát hiện  Vào năm 1920 the U.S. Department of Agriculture đã nghiên cứu đặc tính của 1 đột biến mới ở cây thuốc lá. Đột biến này được gọi là ‘Maryland Mammooth’, có lá lớn và chiều cao khác thường. Trong khi tất cả những cây trong vườn đã ra hoa, những cây ‘Maryland Mammoth’ vẫn tiếp tục sinh trưởng. Garner and Allard đã chuyển 1 số cây ‘Maryland Mammoth’ vào trong nhà kính, và những cây này đã ra hoa vào tháng 12  Garner and Allard đã đưa ra giả thuyết rằng kiểu ra hoa này có liên quan đến sự cảm ứng của cây đột biến đối với 1 số tín hiệu môi trường. 2 ông đã thử 1 số yếu tố môi trường khác nhau, chẳng hạn như là nhiệt độ, tuy nhiên độ dài ngày mới là yếu tố quan trọng. Bằng việc chuyển các cây trong điều kiện sáng và tối ở những thời điểm khác nhau để thay đổi độ dài ngày một cách nhân tạo, qua đó họ đã thiết lập được mối liên hệ trực tiếp giữa sự ra hoa và độ dài ngày.  Ngày nay, chúng ta hiểu rằng yếu tố biến động chính là độ dài đêm chứ không phải độ dài ngày, nhưng vào lúc này Garner và Allard vẫn chưa phát hiện ra điều này. 2.2. Định nghĩa:  Định nghĩa: Độ dài chiếu sáng tới hạn trong ngày có tác dụng điều tiết quá trình sinh trưởng phát triển của cây và phụ thuộc vào các loài khác nhau gọi là hiện tượng quang chu kỳ Độ dài ngày tới hạn • Mỗi loài thực vật có độ dài ngày tới hạn nhất định • Những cây ‘Maryland Mammoth’ không ra hoa nếu như chúng được đặt trong điều kiện thời gian chiếu sáng dài hơn 14 giờ, nhưng sự ra hoa được khởi động nếu thời gian chiếu sáng trong ngày nhỏ hơn 14 giờ. Như vậy, độ dài ngày tới hạn của ‘Maryland Mammoth’ là 14 giờ Độ dài ngày tới hạn 2.3. Phân loại  Cây ngày ngắn (short-day plants): ra hoa trong điều kiện thời gian chiếu sáng trong ngày ngắn hơn thời gian chiếu sáng tới hạn  Cây ngày ngắn bắt buộc:Qualitative (Obligate) short-day plants Cây ngày ngắn không bắt buộc: Quantitative (Facultative) short-day plants  Cây ngày dài (long-day plants): ra hoa trong điều kiện thời gian chiếu sáng trong ngày dài hơn thời gian chiếu sáng tới hạn  Cây ngày dài bắt buộc: Qualitative (Obligate) long-day plants  Cây ngày dài không bắt buộc: Quantitative (Facultative) long-day plants 2.3. Phân loại Một vài cây yêu cầu tín hiệu quang chu kỳ phức tạp hơn là chỉ là ngày ngắn hay ngày dài.  1 nhóm, những cây ngày ngày ngắn-dài, đầu tiên phải trải qua những ngày ngắn, sau đó là ngày dài để ra hoa. Do đó, cỏ 3 lá hoa trắng và những cây ngày ngắn khác nở hoa trong thời gian ngày dài trước khi bước vào giữa mùa hè.  Nhóm khác, những cây ngày dài-ngắn, không thể ra hoa cho đến tận khi ngày dài của mùa hè phải được nối tiếp bằng thời gian ngày ngắn, chúng ra hoa trong mùa thu.Kalanchoe là cây ngày dài- ngắn. [...].. .Quang chu kỳ bắt buộc và không bắt buộc  Qualitative or Obligate Response: Cây chỉ ra hoa trong điều kiện quang chu kỳ cụ thể  Ví dụ, 1 cây chỉ có thể ra hoa trong điều kiện quang chu kỳ ngắn được gọi là cây ngày ngắn bắt buộc  Quantitative or Facultative Response: Cây ra hoa trong bất kì quang chu kỳ nào nhưng ra hoa nhanh hơn trong điều kiện quang chu kỳ cụ thể  Ví dụ, 1 cây có thể ra hoa. .. Thí nghiệm đã chỉ ra rằng cây có khả năng đo độ dài đêm và sử dụng thông tin này để khởi động sự ra hoa (b) Phytochromes có vai trò trong quang chu kỳ 2.7 Bản chất của quang chu kỳ  Học thuyết về hormone ra hoa Flowering hormone or Florigen Giberelin và Antesin  Phytochrome: PR và PFR • Hoocmon ra hoa hay Florigen • Chailakhian đã đưa ra giả thuyết chất tạo hoa (florigen): gồm GA và antezinhoocmon... ngày ngắn và cây ngày dài vẫn được sử dụng  Như vậy: Cây ngày ngắn là cây đêm dài Cây ngày dài là cây đêm ngắn 2.5 Cơ quan cảm thụ quang chu kỳ • Lá là cơ quan cảm thụ quang chu kỳ 2.5 Cơ quan cảm thụ quang chu kỳ  Chỉ 1 lá được đặt trong điều kiện quang chu kỳ đúng, toàn bộ cây ra hoa  Cây Xanthium trong ví dụ dưới đây cần ít nhất 8.5 giờ tối để ra hoa 2.6 .Quang gián đoạn Hiệu quả của quang gián... ra hoa nếu quang chu kỳ nhỏ hơn 14 giờ Cây ngày dài bắt buộc Hoa chu ng Yến mạch Cẩm chướng Henbane Cỏ 3 lá Cây ngày dài không bắt buộc Đậu Hà lan Xà lách Lúa mạch Củ cải đường Lúa mì c.Cây trung tính Dưa chu t Tulip Cà chua Hoa hồng 2.4 Thời gian sáng và tối  Cụm từ “cây ngày ngắn” và “cây ngày dài” trở nên phổ biến trước khi các nhà khoa học phát hiện ra thời gian tối mới là yếu tố quyết định sự ra. .. để ra hoa thì cần có GA, mà GA lại chỉ được tạo ra trong điều kiện ngày dài - Thực vật ngày ngắn( đêm dài) luôn có GA, nhưng để ra hoa cần có antezin, được tạo ra trong điều kiện ngày ngắn Flowering hormone or Florigen • Theo M Kh Chailakhyan, ông đã đưa ra giả thuyết về hormone ra hoa như sau : Sự thay đổi Hình thái Sinh lý chính Pha thứ nhất Pha thứ 2 Sự hình thành thân mang Khởi động sự ra hoa hoa... :Thời gian tối và sự ra hoa: Độ dài của thời gian tối chứ không phải độ dài thời gian sáng mới quyết định sự ra hoa Độ dài đêm tiêu chu n  Nhân tố quan trọng quyết định sự ra hoa là thời gian tối hay độ dài đêm mà cây nhận được Mỗi loài yêu cầu thời gian tối riêng, được gọi là độ dài đêm tiêu chu n  Mặc dầu, ngày nay chúng ta hiểu rằng độ dài đêm chứ không phải độ dài ngày điều khiển sự ra hoa, nhưng... trong mầm thân, cacbonhydrate trong lá làm tăng hoạt động của các enzyme oxi hóa kim loại trong lá Sự tăng nồng độ nucleic acid được hình thành từ thân mầm, các hợp chất nito ở trong lá, tăng hoạt động của các enzyme hô hấp trong lá Bảng: Sự ra hoa của cây Flowering hormone or Florigen Cây Độ dài ngày cho sự chuyển qua giai đoạn Giai đoạn đầu của sự ra hoa Giai đoạn 2 của sự ra hoa Cây trung tính Ngày... dài + Ngày ngắn Bảng: Quang chu kỳ ở thực vật Ngày ngắn Điều khiển độ dài ngày cho sự ra hoa của thực vật Nhóm cây Độ dài ngày để chuyển qua giai đoạn Kí hiệu nhóm cây Trung tính _ L+S L+S NN Ngày ngắn _ L+S S NS Ngày dài _ L L+S LN Ngày dài-ngắn L L+S S L-NS Ngày ngắn -dài S L L+S S-LN N: Neutral day L: Long-day S: Short-day • Phytochrome Các sắc tố có thể khởi động các phản ứng quang phát sinh hình... kì độ dài ngày nào nhưng sẽ ra hoa sớm hơn trong điều kiện ngày dài được gọi là cây ngày dài không bắt buộc a.Cây ngày ngắn (SDP) Cây ngày ngắn bắt buộc Hoa cúc Maryland Mammoth Trạng nguyên Bèo tấm Ngô trồng nhiệt đới Dâu tây Cây ngày ngắn không bắt buộc Cây gai dầu Lúa Cây bông Mía b.Cây ngày dài (LDP) Cây ngày dài bắt buộc • Campanula carpatica là một ví dụ cho cây ngày dài bắt buộc, nó không ra. .. định sự ra hoa của cây  Thực tế này được chứng minh bởi Karl Hamner -trường đại học California ở LosAngeles và James Bonner -Viện kĩ thuật California Light vs Dark Tiến hành trên cocklebur, 1 cây ngày ngắn,Hamner và Bonner đã thiết kế một dãy thí nghiệm sử dụng 2 điều kiện Qua đó, Hamner và Bonner đã kết luận rằng thời gian tối là yếu tố quyết định; đối với cây cocklebur, thời gian tối tiêu chu n là . đã chuyển 1 số cây ‘Maryland Mammoth’ vào trong nhà kính, và những cây này đã ra hoa vào tháng 12  Garner and Allard đã đưa ra giả thuyết rằng kiểu ra hoa. kỳ nào nhưng ra hoa nhanh hơn trong điều kiện quang chu kỳ cụ thể.  Ví dụ, 1 cây có thể ra hoa trong bất kì độ dài ngày nào nhưng sẽ ra hoa sớm hơn trong