Trong đời sống thực vật, ngoài các chất hữu cơ như gluxit, lipit, protein, axit nucleic,... để cấu trúc nên tế bào, mô và cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống của chúng, thì còn có các chất có hoạt tính sinh lý như vitamin, enzyme và các hormone, trong đó các hormone có một vai trò rất quan trọng trong việc điều hòa quá trình sinh trưởng phát triển và các hoạt động sinh lý của thực vật. Chính vì thế, ngày nay người ta đã sử dụng các hormone nhân tạo trong nông nghiệp nhằm tăng năng suất cũng như chất lượng trong sản xuất. Nhưng liệu việc sử dụng chúng như thế có ảnh hưởng tới sức khỏe của người tiêu dùng hay không. Vì vậy chúng ta cùng tìm hiểu về chất điều hòa sinh trưởng và đặc biệt là nhóm chất kích thích sinh trưởng ở thực vật thường được sử dụng.
CÁC CHẤT KÍCH THÍCH SINH TRƯỞNG VÀ CÁC CHẤT ỨC CHẾ SINH TRƯỞNG LỜI MỞ ĐẦU Trong đời sống thực vật, chất hữu gluxit, lipit, protein, axit nucleic, để cấu trúc nên tế bào, mô cung cấp lượng cho hoạt động sống chúng, cịn có chất có hoạt tính sinh lý vitamin, enzyme hormone, hormone có vai trị quan trọng việc điều hịa q trình sinh trưởng phát triển hoạt động sinh lý thực vật Chính thế, ngày người ta sử dụng hormone nhân tạo nông nghiệp nhằm tăng suất chất lượng sản xuất Nhưng liệu việc sử dụng chúng có ảnh hưởng tới sức khỏe người tiêu dùng hay khơng Vì tìm hiểu chất điều hịa sinh trưởng đặc biệt nhóm chất kích thích sinh trưởng thực vật thường sử dụng Các chất điều hòa sinh trưởng phát triển thực vật chất có chất hóa học khác nhau, có tác dụng điều tiết q trình sinh trưởng, phát triển từ lúc tế bào trứng thụ tinh phát triển thành phôi hoa kết quả, hình thành quan sinh sản, quan dự trữ kết thức trình sống Các hormone thực vật (phytohormone) chất hữu có chất hóa học khác tổng hợp với lượng nhỏ quan, phận định từ vận chuyển đến tất quan, phận khác để điều tiết hoạt động sinh lý, trình sinh trưởng, phát triển để đảm bảo mối quan hệ hài hòa quan, phận thể Các chất điều hòa sinh trưởng, phát triển thực vật chia thành hai nhóm có tác dụng đối kháng sinh lý: chất kích thích sinh trưởng chất ức chế sinh trưởng Các chất kích thích sinh trưởng thực vật chất nồng độ sinh lý có tác dụng kích thích q trình sinh trưởng Các chất kích thích sinh trưởng thực vật gồm có nhóm chất: Auxin, Giberekkin, Cytokinine I/ Auxin 1.Giới thiệu auxin Auxin phytohormone phát vào năm 1934 Auxin bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp-auxein nghĩa tăng trưởng Auxin hợp chất tương đối đơn giản, có nhân indole, có cơng thức là: C10H9O2N, tên axit β-indol-acetic (IAA) Cấu tạo Auxin: A: Auxin a; B: Auxin b; C: Heteroauxin (IAA) Trong thực vật khơng tồn dạng tự mà cịn dạng liên kết khơng hoạt tính sinh lý như: IAA-glucose IAA-myoinositol, IAAmyoinositol arabinoside, IAA-myoinositol galactoside, IAA-gluca, IAAaspartate, Các dẫn xuất khác indol thể hoạt tính auxin indol-acetonitrit, indol-acetaldehyde, indol-pyruvate, indol-ethanol, indoltryptamine Cơ quan tổng hợp auxin chồi Từ đấy, vận chuyển phân cực nghiêm ngặt xuống quan phía thwo hướng gốc (không vận chuyển ngược lại), nên xa đỉnh hàm lượng auxin giảm dần tạo nên gradien nồng độ giảm dần auxin từ đỉnh xuống gốc Ngoài ra, quan cịn non sinh trưởng có khả tổng hợp lượng nhỏ auxin non, non, phôi hạt, mô phân sinh tầng phát sinh, Quá trình tổng hợp auxin xảy thường xuyên mạnh mẽ xúc tác enzyme đặc hiệu Chất tiền thân tổng hợp nên IAA thể axit amin tryptophan đường khử amin, cacboxyl oxi hóa Auxin bị phân hủy sau sử dụng xong hoạc bị dư thừa thành sản phẩm khơng có hoạt tính sinh lý Sự phân hủy enzyme IAA-oxidaza quang oxi hóa Sản phẩm phân hủy IAA khơng cịn hoạt tính sinh lý Có thể xem ba q trình: tổng hợp, phân hủy chuyển hóa thuận nghịch hai dạng auxin điều chỉnh hàm lượng auxin cây, bảo đảm cho sinh trưởng bình thường Vai trị sinh lý auxin Auxin có tác dụng điều chỉnh nhiều trình sinh trưởng tế bào, quan tồn thân - Auxin có tác dụng kích thích mạnh lên dãn tế bào, làm cho tế bào phình to lên chủ yếu theo hướng ngang tế bào Sự dãn tế bào gây nên tăng trưởng quan tồn - Auxin có tác dụng điều chỉnh tính hướng quang, hướng địa, hướng thủy.Bằng phương pháp sử dụng nguyên tử đánh dấu cho thấy AIA phóng xạ phân bố nhiều phần khuất sáng phần phận nằm ngang gây nên sinh trưởng khơng hai phía quan nên gây tính hướng động quan, phận Tính hướng địa Tính hướng quang - Auxin điều chỉnh tượng ưu Hiện tượng ưu tượng phổ biến Khi chồi rễ sinh trưởng ức chế sinh trưởng chồi bên rễ bên Ðây ức chế tương quan loại trừ ưu cách cắt chồi rễ cành bên rễ bên giải phóng khỏi ức chế sinh trưởng Hiện tượng giải thích auxin tổng hợp chủ yếu vận chuyển xuống làm cho chồi bên tích luỹ nhiều auxin nên ức chế sinh trưởng Khi cắt chính, lượng auxin tích luỹ chồi bên giảm kích thích chồi bên sinh trưởng Hiện tượng ưu Trong sản xuất việc, việc tạo hình cho cảnh, ăn quả, công nghiêp, biện pháp cắt, tỉa chồi cưa đốn nhằm mục đích loại trừ ưu chồi bên cành bên mọc Việc cưa đốn tạo chồi mới, làm trẻ hóa vườn biện pháp kĩ thuật quan trọng nhằm cải tạo vườn ăn quả, công nghiệp, - Điều chỉnh hình thành rễ Sự hình thành rễ phụ cành giâm, cành chiết chia làm ba giai đoạn: Giai đoạn đầu phản phân hóa tế bào trước tầng phát sinh, xuất mầm rễ cuối mầm rễ sinh trưởng thành rễ phụ chọc thủng vỏ ngồi Ðể khởi xướng phản phân hóa tế bào mạnh mẽ cần hàm lượng auxin cao Các giai đoạn sinh trưởng rễ cần auxin có cịn gây ức chế Trong kĩ thuật nhân giống vơ tính trồng, muốn tạo rễ nhanh cho cành chiết, cành giâm mô nuôi cấy ống nghiệm, người ta phải xử lí auxin ngoại sinh - Điều chỉnh hình thành, sinh trưởng tạo không hạt Tế bào trứng sau thụ tinh tạo nên hợp tử sau phát triển thành phôi Phôi hạt nguồn tổng hợp auxin nội sinh quan trọng, khuyếch tán vào bầu kích thích sinh trưauxin kích thích chồi Để tăng hệ số nhân giống, người ta thường tăng nồng độ cytokinin môi trường nuôi cấy giai đoạn tạo chồi - Cytokinin hormone hóa trẻ Nó có tác dụng kìm hãm hóa già kéo dài tuổi thọ cuả Sự hóa trẻ gắn liền với hiệu ức chế trình phân hủy, tăng trình tổng hợp, đặc biệt trình tổng hợp protein, acid nucleic diệp lục Biện pháp kích thích phát triển rễ (bằng dinh dưỡng nước) để tồng hợp cytokinin có ý nghĩa việc kéo dài tuổi thọ - Cytokinin có hiệu lên phân hóa giới tính cái, làm tăng tỉ leệ hoa đơn tính họ bầu, bí có hoa đực hoa riêng lẽ nhãn, vải, - Cytokinin có tác dụng kích thích nảy mầm hạt, củ có tác dụng phá trạng thái ngủ hạt, củ chồi ngủ GA không đặc trưng GA IV/ Ứng dụng chất kích thích sinh trưởng sản xuất Nguyên tắc sử dụng chất hóa sinh trưởng - Nồng độ sử dụng: Hiệu tác dụng chất hòa sinh trưởng phụ thuộc vào nồng độ Nếu sử dụng để kích thích dùng nồng độ thấp, dùng để ức chế sinh trưởng diệt trừ cỏ dùng nồng độ cao Mặc khác phận khác tuổi khác cảm ứng với chất hòa sinh trưởng khơng giống nhau, rễ chồi có cảm ứng mạnh với auxin thân Cây non có cảm ứng mạnh già Vì muốn sử dụng chất hịa sinh trưởng có hiệu cần phải xác định loại trồng, thời kì sinh trưởng chất kích thích sinh trưởng tương ứng khác - Nguyên tắc không thay thế: Khi sử dụng chất hòa sinh trưởng phải thoải mản điều kiện sinh thái yếu tố dinh dưỡng cho Vì chất hịa sinh trưởng làm tăng cường trình trao đổi chất mà không tham gia trực tiếp vào trao đổi chất, mà khơng thể dùng chất mà thay chất dinh dưỡng Vì vậy, muốn sử dụng chất hịa sinh trưởng có hiệu cao cần phải xác định thời vụ vùng trồng thích hợp để có điều kiện sinh thái thích hợp yếu tố nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, Đồng thời cần đáp ứng đầy đủ nước phân bón cho trồng Như rõ ràng chất hòa sinh trưởng phân bón có mối quan hệ khắng khít Phân bón làm tăng cương hiệu kích thích chất hòa sinh trưởng Ngược lại chất kích thích làm tăng hiệu phân bón Vì vây việc sử dụng phối hợp phân bón chất hịa sinh trưởng có ý nghĩa lớn hướng quan trọng nông nghiệp - Nguyên tắc đối kháng sinh lý: Khi sử dụng chất hòa sinh trưởng cần ý nguyên tắc đối kháng nhóm chất sau: Chẳng hạn đối kháng sinh lý auxin xử lý etilen nội sinh việc ngăn ngừa rụng lá, hoa, quả; đối kháng giberillin ngoại sinh acid absisic nội sinh việc phá trạng thái ngủ nghỉ cây; đối kháng auxin cytokinin phân hóa rễ chồi - Nguyên tắc chọn lọc: Nguyên tắc thường áp dụng với chất diệt trừ cỏ dại Các chất diệt trừ cỏ có tính độc chọn lọc cao Một chất diệt cỏ 10 có tác dụng độc với số loại định mà khơng độc loại khác Khả độc chọn lọc phụ thuộc vào đặc trưng giải phẩu có khả ngăn chặn xâm nhập thuốc hay khả phân hủy nhanh nhờ có emzyme đặc hiệu Do phải chọn thuốc diệt cỏ không độc cho trồng, đồng thời phối hợp với số thuốc khấc để diệt hết đối tượng cỏ vốn mẫn cảm với thuốc lớn Một số ứng dụng chất kích thích sinh trưởng sản xuất 2.1 Ứng dụng Auxin - Người ta sử dụng auxin IBA, α-NAA, 2,4D, để tăng tỷ lệ rễ, rút ngắn thời gian rễ, tăng hệ số nhân giống Tùy theo chất, trồng phương pháp xử lý mà nồng độ dụng khác Có phương pháp xử lý auxin cho rễ bất định: + Phương pháp xử lý nồng độ loãng: Nồng độ xử lý vào khoảng vài chục ppm Với ciệc giâm cành ta ngâm phần gốc vào dung dịch thời gian từ 12 đến 24 cắm cành giâm vào giá thể, cịn với cành người ta trộn dung dịch xử lý với chất bó bầu trước bó bầu lại + Phương pháp xử lý nồng độ đặc: Nồng độ xử lý giao động từ 100010000ppm Với cành giâm nhúng phần gốc vào dung dịch 3-5 giây, cắm vào giá thể Với cành sau khoanh vỏ, tẩm bơng dung dịch auxin đặc bôi lên chổ khoanh vỏ, nơi xuất rễ bất dịnh, sau bó bầu đất ẩm Phương pháp có ưu điểm hiệu cao gây nên “ sốc sinh lý” cần cho giai đoạn đầu xuất rễ Ngồi ra, phương pháp khơng địi hỏi thiết bị ngâm cành giâm hóa chất tiêu tốn + Sử dụng dạng bột: Có nhiều chế phẩm chiết cành dạng bột, có chất điều hòa sinh trưởng auxin với tỉ lệ định phối trộn với loại bột Khi giâm cành cần chấm vết cành giâm vào chế phẩm cắm vào giá thể - Người ta thường phun NAA cho cà chua nhằm tăng kích thước trọng lượng - Phun NAA cho lê nhằm ngăn rụng trước lúc thu hoạch - Phun α-NAA táo lúc có biểu bắt đầu rụng nhằm kéo dài thời gian tồn - Phun α-NAA 25ppm lên nõn dứa nhằm cho dứa hoa trái vụ để tăng thêm vụ, tăng thêm thu nhập 11 - Để cải tạo vườn ăn quả, công nghiệp, táo, xoài, cà phê, chè, người ta thường dùng biện pháp cưa đốn phục hồi nhằm loại trừ ưu - Trong trương hợp quất chín sớm người ta sử lý auxin nhằm làm cho quất chín chậm lại vào dịp tết - Auxin tổng hợp nhân tạo sử dụng chất diệt cỏ đặc hiệu 2,4D; 2,4,5T; MT; Những loài thực vật mầm có thảng, hẹp (như ngủ cốc, hịa thỏa) nói chung chống chịu với 2,4D thực vật hai mầm thường mẫn cảm với hợp chất VÌ hợp chất thường sử dụng có hiệu việc diệt cỏ dại hai mầm cho loại ngủ cốc loại trồng mầm khác 2.2 Ứng dụng Giberillin - Người ta sử dụng GA để đem lại hiệu cao lấy sợi, lấy thân có tác dụng lên toàn thể làm tăng chiều cao chiều dài phận Phun dung dịch GA cho đay làm tăng chiều cao gấp đôi mà chất lượng sợi đay không - Đối với rau việc tăng sinh khối có ý nghĩa quan trọng, người ta phun dung dịch GA cho bắp cải, rau cải loại làm tăng suất rõ rệt - Xử lý GA cho chè có tác dụng làm tăng số lượng búp số chè, phun với nồng độ 0,01% làm tăng suất chè lên lần, số trường hợp tăng lên lần - Phun dung dịch GA cho nho hai lần thời kỳ hoa rộ hình thành bầu với nồng độ 0,01 - 0,02% (100 - 200 ppm) làm tăng kích thước trọng lượng - Phun dung dịch GA cho trồng thuộc họ cam, chanh giai đoạn nở hoa với nồng độ dung dịch 0,025 - 0,1% làm tăng suất phẩm chất (vỏ mỏng, màu đẹp, hàm lượng vitamin C tăng) Với táo dùng GA nồng độ 400 ppm phối hợp GA (250 ppm) với auxin (10 ppm) - Ðể ngăn chặn giai đoạn rụng non người ta phun lên hoa non nho dung dịch GA với nồng độ từ 1- 20 ppm - Ðể phá bỏ trạng thái ngủ nghỉ cho khoai tây thu hoạch vụ đông để trồng vụ xuân cách xử lý GA3 nồng độ ppm cho khoai tây thu hoạch kết hợp với xông hỗn hợp rindit CS2 hầm đất kín kích thích nảy mầm thời gian từ - ngày Ngoài kết hợp xử lý GA3 với xử lý nhiệt độ thấp (4 - 10OC) có khả phá bỏ ngủ nghỉ nhiều đối tượng khác 12 - Xử lý GA3 cho hoa loa kèn với nồng độ 10 - 30 ppm làm cho hoa sớm - Trong việc sản xuất hạt lai F1 bầu bí, người ta phun GA3 để tạo mang hoàn toàn hoa đực trồng mang hoa cạnh hoa đực tạo cho hạt lai 2.3 Ứng dụng Cytokinin - Làm chậm già hóa rau cách kết hợp với số chất khác: Các loại rau xanh sau kkhi thu hoạch thường nhanh bị hỏng, giảm phẩm chất Hàm lượng diệp lục protein bị giảm nhanh Cytokinin retardant sinh trưởng kìm hãm già hóa rau bảo quản + Bắp cải: Người ta phun BA nồng độ 20-40ppm sau thu hoạch giữ màu xanh (hàm lượng diệp lục) lâu bắp cải không xử lý Thời gian bảo quản kéo dài vài ngày chí 2-3 tuần + Xà lách: Lá xà lách bị úa vàng nhanh sau thu hoạch Phun dung dịch BA nồng độ 2,5-10ppm giữ xà lách tươi xanh 3-5 ngày + Xúp lơ: Xúp lơ sau thu hoạch việc hóa vàng rụng làm giảm phẩm chất Người ta phối hợp dung dịch BA 10ppm với 2,4D 50ppm bảo quản 90C sau 28 ngày xúp lơ giữ nguyên màu xanh + Cần tây: Người ta phun BA nồng độ 10ppm bảo quản 22 ngày - Kéo dài thời gian sống hoa cắt Người ta sử dụng cytokinin dẫn xuất hoa mõm chó kéo dài thời gian cắm hoa lên đến 10 ngày so với mẫu đối chứng khơng xử lí 4-7 ngày - Để nhân nhanh invitro, giai đoạn đầu cần phải điều khiển mô nuôi cấy phát sinh thật nhiều để tăng hệ số nhân Người ta tăng nồng độ cytokinin môi trường nuôi cấy - Điều chỉnh hoa bầu bí 13 TÀI LIỆU THAM KHẢO: http://www.caycongtrinh.com.vn/phan-bon-sau-benh-thuoc-chocay/mot-so-ung-dung-chat-dieu-hoa-sinh-truong-trong-trong-trot http://text.123doc.org/document/2678546-chuyen-de-vai-tro-sinh-ly-vaung-dung-cua-cytokinin.htm http://text.123doc.org/document/3077587-ung-dung-auxin-cho-caytrong.htm http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-chat-dieu-hoa-sinh-truong-thuc-vat2099/ Hoàng Minh Tấn + CS – 2004 - Giáo trình sinh lý thực vật – NXB ĐH Sư Phạm- 261-269 14 ... phận thể Các chất điều hòa sinh trưởng, phát triển thực vật chia thành hai nhóm có tác dụng đối kháng sinh lý: chất kích thích sinh trưởng chất ức chế sinh trưởng Các chất kích thích sinh trưởng. .. sức khỏe người tiêu dùng hay khơng Vì tìm hiểu chất điều hòa sinh trưởng đặc biệt nhóm chất kích thích sinh trưởng thực vật thường sử dụng Các chất điều hòa sinh trưởng phát triển thực vật chất. .. chất kích thích sinh trưởng thực vật chất nồng độ sinh lý có tác dụng kích thích q trình sinh trưởng Các chất kích thích sinh trưởng thực vật gồm có nhóm chất: Auxin, Giberekkin, Cytokinine I/