Chuyên đề : SINH LÝ THỰC VẬT Phần 3: SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN Ở THỰC VẬT C. Sự phát triển của thực vật có hoa I/ Sự phát triển phôi ở thực vật có hoa: II/ Sự phát triển hậu phôi ở thực vật : 1/ Sự nảy mầm của hạt: - Hạt khô có hàm lượng nước 12- 14%◊ phôi ở trạng thái ngủ ( tiềm sinh) - Hạt nảy mầm: + Hấp thu nước  trương to  tăng hoạt tính của các enzim thủy phân, enzim hô hấp… tăng quá trình trao đổi chất trong hạt. +Phôi trương lên làm nứt vỡ vỏ hạt + Rễ mầm nhú ra và sinh trưởng  rễ sơ cấp  rễ thứ cấp. + Trụ trên lá mầm kéo dài và sinh trưởng hướng lên với chóp chồi mầm uốn cong◊ phá vỡ bề mặt đất để trồi lên  bảo vệ chóp chồi mầm. - Các kiểu nảy mầm: + Nảy mầm trên mặt đất: cây 2 lá mầm + Nảy mầm dưới mặt đất: cây một lá mầm 2. Sinh trưởng sơ cấp và thứ cấp của thân a. Sinh trưởng sơ cấp b. Sinh trưởng thứ cấp Các chỉ tiêu Sinh trưởng sơ cấp Sinh trưởng thứ cấp Dạng cây Một lá mầm và chóp thân 2 lá mầm khi còn non Hai lá mầm Nơi sinh trưởng Mô phân sinh đỉnh Mô phân sinh bên ( tầng sinh vỏ và tầng sinh mạch) Đặc điểm bó mạch Xếp lộn xộn Xếp chồng chất Kích thước thân Bé lớn Dạng sinh trưởng sinh trưởng chiều cao Sinh trưởng bề ngang Thời gian sống 1 năm Nhiều năm III. NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SINH TRƯỞNG 1.Nhân tố bên trong - Các hooc mon thực vật bao gồm các chất kích thích như auxin, gibêrelin, xitôkinin, các chất kìm hãm sinh trưởng: axit abxixic, chất phênol. 2. Nhân tố bên ngoài * Nước (độ ẩm) - Nước là nhân tố tác động lên hầu hết các giai đoạn: nảy mầm, ra hoa, tạo quả và hoạt động hướng nước của cây. Nước là nguyên liệu của trao đổi chất ở cây. *Nhiệt độ - Nhiệt độ là điều kiện sống rất quan trọng đối với thực vật. Nhiệt độ có vai trò quyết định ở giai đoạn nảy mầm của hạt, chồi. Đối với sự sinh trưởng, nhiệt độ tối ưu là khoảng 25-35 o C , tối thiểu 5-15 o C và tối đa là 45-50 o C *Ánh sáng - Ánh sáng ảnh hưởng đến sự tạo lá, rễ, hình thành chồi, hoa, sự rụng lá. Từ đó có thể phân biệt thành cây ưa sáng, cây ưa bóng. *Phân bón - Phân bón là nguồn cung cấp nguyên liệu cho cấu trúc tế bào (AND, ARN, ATP, chất nguyên sinh, enzim, sắc tố) và các quá trình sinh lí diễn ra trong cây. 3. Sự hình thành hoa a. Các nhân tố chi phối sự ra hoa: * Tuổi của cây - Tuổi của cây ra hoa được tính bằng số lá xác định ◊ đến độ tuổi nhất định thì cây ra hoa, không phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh Một số cây đến tuổi ra hoa nhưng không thể ra hoa được là do sự ra hoa còn phụ thuộc vào ngoại cảnh * Vai trò của ngoại cảnh Hoa lí thái lan chỉ ra hoa vào mùa đông khi nhiệt độ xuống thấp trong vài ngày Bông tuyết chỉ ra hoa ở nhiệt độ thấp  xuân hóa * Sự xuân hóa: - Khái niệm: Sự xuân hoá là quá trình xúc tiến hay kích thích phản ứng ra hoa trong cây nhờ trải qua nhiệt độ thấp . + Ảnh hưởng của nhiệt độ thấp là bắt buộc: Những thực vật loại này thường cảm ứng rất rõ rệt với nhiệt độ thấp. Chúng chỉ ra hoa khi có một giai đoạn phát triển nhất định trong điều kiện nhiệt độ thấp thích hợp (nhiệt độ xuân hoá). Nếu nhiệt độ cao hơn nhiệt độ xuân hoá thì chúng không ra hoa. Nhóm này gồm các thực vật như củ cải đường, rau cần tây, bắp cải, su hào + Ảnh hưởng của nhiệt độ thấp là không bắt buộc: Với các thực vật này, nếu nhiệt độ cao hơn nhiệt độ xuân hoá thì cây vẫn ra hoa nhưng muộn hơn. Nhóm cây này có thể xử lý nhiệt độ thấp giai đoạn quả và hạt, có thể thay thế xuân hoá như lúa mì mùa đông, lúa mạch, đậu Hà Lan, xà lách, củ cải đỏ - Cơ chế: Dưới tác động của nhiệt độ thấp, trong đỉnh sinh trưởng sản sinh một chất có bản chất hoocmon ( Vernalin - chất xuân hoá). Chất này sẽ vận chuyển đến các bộ phận cần thiết để kích thích và gây nên sự hoạt hoá phân hoá gene cần thiết cho sự phân hoá mầm hoa ở đỉnh sinh trưởng của thân. - Với hầu hết cây trồng , việc xử lý và bảo quản hạt giống , củ giống ở nhiệt độ thấp( trong tủ lạnh hoặc kho lạnh) sẽ có tác dụng rất tốt cho thế hệ sau, rút ngắn thời gian sinh trưởng , ra hoa nhanh, tăng năng suất và phẩm chất thu hoạch. - VD: việc xử lý nhiệt độ thấp cho củ giống của hoa loa kèn có thể tạo ra hoa loa kèn trái vụ vào dịp Tết Nguyên đán - Bằng cách chuyển gen điều khiển sự xuân hóa trong cây ta có thể tạo ra những cây xưa nay không nở hoa vào mùa đông thì giờ đã có b) Vai trò của ngoại cảnh - Ngày ngắn, ánh sáng xanh, nhiệt độ thấp, hàm lượng CO 2 cao, độ ẩm cao, nhiều nitơ, cây sẽ tạo nhiều hoa cái. - Ngày dài, ánh sáng đỏ, nhiệt độ cao, hàm lượng CO 2 thấp, nhiều kali, cây tạo nhiều hoa đực - Cây được cung cấp chế độ dinh dưỡng tốt, thích hợp, tỉ lệ C/N cân đối sẽ tạo cây khoẻ, thúc đẩy sự ra hoa. c) Hoocmôn ra hoa - Florigen * Bản chất Florigen - Là hợp chất của giberelin và antezin ◊ kích thích ra hoa + Giberelin: kích thích sự hình thành đế hoa + Antezin: kích thích sự hình thành mầm hoa * Tác động của florigen - Lá là cơ quan tiếp nhận ánh sáng và sản sinh florigen kích thích sự ra hoa. - Tác nhân kích thích nở hoa có thể được truyền qua chỗ ghép, xử lí ra hoa ở cây này thì cây kia cũng ra hoa. d) Quang chu kì: Cây ngày dài Cây ngày ngắn Cây trung tính * Ví dụ - Lúa mì, sen cạn, dâu tây, thanh long - Thược dược, vừng, đậu tương,cà phê - Cà chua, lạc, hướng dương, ngô * Đặc điểm - Cây chỉ ra hoa khi có độ chiếu sáng lớn hơn 12h/ngày - Cây chỉ ra hoa khi có độ chiếu sáng nhỏ hơn 12h/ngày - Độ tuổi ra hoa không phụ thuộc vào ngoại cảnh - Cây ngày dài: đêm ngắn ◊ kích thích ra hoa + Mùa hè(ngày dài): ra hoa + Mùa đông(ngày ngắn) : không ra hoa + Mùa đông: thắp sáng ban đêm (chia đêm dài thành 2 đêm ngắn) ◊ cây ra hoa + VD: * Thanh long ra hoa vào mùa hè. Mùa đông thanh long không ra hoa.Muốn cho thanh long ra hoa trái vụ vào mùa đông người ta thắp đèn vào ban đêm trên cánh đồng để cắt đêm dài thành 2 đêm ngắn . * Thắp đèn trên các vườn cúc vào ban đêm để cho Cúc ra hoa muộn hơn (vào dịp tết) * Cúc ra hoa vào mùa thu, vì mùa thu thời gian ban đêm bắt đầu dài hơn ban ngày, thích hợp cho Cúc ra hoa. * Thắp đèn ban đêm ở vườn hoa Cúc vào mùa thu nhằm rút ngắn thời gian ban đêm, để hoa Cúc không ra hoa. Cúc ra hoa chậm hơn vào mùa đông (khi không thắp đèn nữa ) sẽ có cuống dài hơn, đoá hoa to hơn, đẹp hơn và mùa đông ít chủng loại hoa hơn, nhu cầu hoa lại lớn hơn, hoa Cúc bán sẽ thu lợi nhuận cao hơn. - Cây ngày ngắn: đêm dài  kích thích ra hoa + Mùa hè(ngày dài):không ra hoa + Mùa đông(ngày ngắn) : ra hoa + Mùa đông: thắp sáng ban đêm (chia đêm dài thành 2 đêm ngắn) ◊ cây không ra hoa + VD: Mía là cây ngày ngắn, ra hoa vào mùa đông. Khi mía ra hoa sẽ tiêu tốn một lượng đường rất lớn ◊ mùa đông người ta thắp sáng vào ban đêm để chia đêm dài thành 2 đêm ngắn ◊ mía không ra hoa ◊ cho sản lượng đường cao hơn.  Ở Cuba người ta bắn pháo hoa vào ban đêm trên các cánh đồng mía để tăng sản lượng đường * Quang chu kì: độ dài của ngày, đêm - Thuyết quang chu kì: 1.Định nghĩa: Thuyết quang chu kì là thuyết giải thích quá trình ra hoa phụ vào quang chu kì. 2.Nội dung: Dựa theo thời gian ra hoa phụ thuộc vào quang chu kì người ta chia ra 3 nhóm cây: cây ngày dài, cây ngày ngắn, cây trung tính. - Quang chu kì: 3. Độ dài đêm quyết định sự ra hoa. Có 4 thí nghiệm để chứng minh kết luận này. Như vậy, cây ngày dài thực chất là cây đêm ngắn, ngược lại cây ngày ngắn thực chất là cây đêm dài. 4. Chất điều khiển thời gian ra hoa trong Thuyết quang chu kì là Phytocrom 660 (kích thích sự ra hoa cây ngày ngắn) và Phytocrom 730 (kích thích sự ra hoa cây ngày dài). e. Phitôcrôm Trong đêm tối khi có lóe sáng với cường độ thấp đã ức chế sự ra hoa của cây ngày ngắn, nhưng không ảnh hưởng đến sự ra hoa của cây dài ngày ◊ phản ứng quang chu kì không phải do diệp lục mà do phitôcrôm - Có ở chồi mầm và chóp của lá mầm. - Là sắc tố - enzim, tồn tại trong tối ở 2 dạng. 1. Phitôcrôm là sắc tố có bản chất là prôtêin, có khả năng hấp thụ ánh sáng để cảm nhận quang chu kì và cảm nhận ánh sáng trong các loại hạt cần ánh sáng để nảy mầm. 2. Phitôcrôm tồn tại ở 2 dạng đó là: dạng hấp thụ ánh sáng đỏ Kí hiệu P đ (P660) và dạng hấp thụ ánh sáng đỏ xa kí hiệu là P đx (P730) Ánh sáng đỏ P đ P đx Áng sáng đỏ xa - P 730 làm tăng tính thấm của màng, làm thay đổi điện thế hoá qua màng, giải phóng các enzym vốn liên kết với màng như ATP-aza, do đó làm tăng tốc độ biến đổi có liên quan đến quá trình phát sinh hình thái như quá trình làm xuất hiện mầm hoa - Ngoài ra, phytocrom còn có mối tác động tương hỗ với phytohoocmon, đặc biệt là tăng cường tổng hợp và giải phóng gibberellin khỏi màng lục lạp. - Với cây ngày ngắn, để ra hoa được cần giảm đến mức tối thiểu P 730 , do đó cần đêm dài để biến P 730 thành P 660 . - Cây ngày dài cần tích luỹ đủ một lượng nhất định P 730 nên cần thời gian ngày dài và tối ngắn để biến P 660 thành P 730. (làm P 730 thành P 660 ít và chậm hơn). - Trong điều kiện đêm tối: + Nếu loại ánh sáng chiếu lần cuối cùng là đỏ ( biến đổi P660◊ P730)kích thích cây ngày dài ra hoa + Nếu loại ánh sáng chiếu lần cuối cùng là đỏ xa ( biến đổi P730◊ P660) kích thích cây ngày ngắn ra hoa. - Cây ra hoa có sự tham gia của nhiều nhân tố: tuổi cây, florigen, quang chu kì, phitôcrôm và các điều kiện ngoại cảnh (ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, chất khoáng) - Phitôcrôm là một sắc tố enzim tồn tại ở hai dạng (P đ ) và (P đx ), tác động mạnh mẽ lên sự ra hoa, nảy mầm và nhiều quá trình sinh lí khác ở thực vật. Phitôcrôm có vai trò kích thích, tổng hợp và vận động. II. Ứng dụng - Dùng gibêrelin tạo điều kiện cho sự ra hoa - Thắp đèn ban đêm để kích thích thanh long ra hoa trái vụ - Thắp đèn ban đêm để kích thích hoa loa kèn ra bông - Dinh dưỡng hợp lí (tỉ lệ C/N) cây ra hoa dễ dàng - Dùng tia laze helium – nêon có độ dài bước sóng 632 nm chỉ sau vài giây sẽ chuyển hoá P 660 thành P 730 cho cây sử dụng ◊ thúc cây ra hoa theo ý muốn  Thực tế trong nông nghiệp, trồng cây dựa vào yêu cầu ánh sáng ( chất lượng, độ dài ngày) cho phép nhập nội, chuyển vùng, trồng cây với điều kiện quang hợp nhân tạo Giáo viên biên soạn: Cao Mai Hương . Chuyên đề : SINH LÝ THỰC VẬT Phần 3: SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN Ở THỰC VẬT C. Sự phát triển của thực vật có hoa I/ Sự phát triển phôi ở thực vật có hoa: II/ Sự phát triển hậu phôi ở thực vật : 1/. cây một lá mầm 2. Sinh trưởng sơ cấp và thứ cấp của thân a. Sinh trưởng sơ cấp b. Sinh trưởng thứ cấp Các chỉ tiêu Sinh trưởng sơ cấp Sinh trưởng thứ cấp Dạng cây Một lá mầm và chóp thân 2 lá. mầm Nơi sinh trưởng Mô phân sinh đỉnh Mô phân sinh bên ( tầng sinh vỏ và tầng sinh mạch) Đặc điểm bó mạch Xếp lộn xộn Xếp chồng chất Kích thước thân Bé lớn Dạng sinh trưởng sinh trưởng chiều cao Sinh