MỘT SỐ THAY ĐỔI SINH LÍ HỌC VÀ TÁC DỤNG CỦA 2,4 D TRONG SỰ RA HOA Ở CÂY MAI DƯƠNG (Mimosa pigra L ) LƯƠNG THỊ LỆ THƠ*, BÙI TRANG VIỆT** TÓM TẮT Sự phát triển hoa của cây Mai Dương cần nhiều năng lượng[.]
Lương Thị Lệ Thơ tgk Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TPHCM MỘT SỐ THAY ĐỔI SINH LÍ HỌC VÀ TÁC DỤNG CỦA 2,4-D TRONG SỰ RA HOA Ở CÂY MAI DƯƠNG (Mimosa pigra L.) LƯƠNG THỊ LỆ THƠ*, BÙI TRANG VIỆT** TÓM TẮT Sự phát triển hoa Mai Dương cần nhiều lượng hô hấp tế bào Khi bước vào giai đoạn hoa, hàm lượng cytokinin acid abcisic gia tăng hàm lượng auxin giberelin giảm nhẹ Ngược lại, xử lí 2,4-D 10mg/l để làm chậm phát triển hoa, hoạt tính auxin giberelin cao so với đối chứng (nước cất), hoạt tính cytokinin acid abcisic thấp Từ khóa: chất điều hịa tăng trưởng thực vật, hoa tự, Mai Dương (Mimosa pigra L.), phát triển hoa ABSTRACT Some physiological changes and the effect of 2,4-D in floral development of the Mimosa pigra L The development of Mimosa pigra L flower takes a lot of energy from the cell respiration As the tree enters the floral development period, the amount of cytokinin and abcisic acid increases while the amount of auxin and giberelin decreases slightly On the contrary, when 2,4-D 10mg/l is used to slow down the development of flower, the activity of auxin and giberelin is stronger than that of the control sample (distilled water), however the activity of cytokinin and abcisic is weaker Keywords: hoormon, inflorescence, Mimosa pigra L., floral development Mở đầu Mai Dương (Mimosa pigra L.) số loài cỏ dại nguy hiểm vùng đất ngập nước nhiệt đới nói riêng tồn giới nói chung (Trần Ngọc Hải, 2004) Trong nghiên cứu thực vào năm 1943, Fuvuya, nhà nghiên cứu tiếng người Nhật, cho 2,4-D có khả làm thay đổi phát sinh hình thái chồi giai đoạn dinh dưỡng (Fuvuya, 2003) Gần hơn, chứng minh 2,4-D 10mg/l làm chậm hoa xử lí Mai Dương mọc dại TPHCM vào giai đoạn mô phân sinh hoa vừa hình thành (Lương Thị Lệ Thơ cs, 2008) * ThS, Trường Đại học Sư phạm TPHCM ** PGS TS, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG TPHCM Do đó, nghiên cứu này, chúng tơi tiếp tục tìm hiểu số thay đổi sinh lí học quang hợp, hơ hấp hoạt tính chất điều hịa tăng trưởng thực vật theo giai đoạn phát triển khác Mai Dương điều kiện bình thường hay tác động xử lí 2,4-D Vật liệu Cây Mai Dương (Mimosa pigra L.) mọc dại Quận 12 TPHCM giai đoạn phát triển khác (Lương Thị Lệ Thơ cs, 2008) Phương pháp 3.1 Đo cường độ quang hợp cường độ hô hấp Đo cường độ quang hợp cường độ hô hấp trưởng thành cạnh vị trí phát hoa Mai Dương tự nhiên tương ứng với giai đoạn phát triển sau hai tuần xử lí 2,4-D 10mg/l Tương tự, cường độ hơ hấp khúc cắt hoa tự đo giai đoạn phát triển hoa tự sau hai tuần xử lí 2,4-D 10mg/l Cường độ quang hợp cường độ hô hấp đo máy Hansatech nhiệt độ 250C, ánh sáng 2000lux cho quang hợp hay tối cho hơ hấp biểu µmol O2 /dm2/giờ cho hay µmol O2/g/giờ cho khúc cắt hoa tự 3.2 Đo hoạt tính chất điều hịa tăng trưởng thực vật Các chất điều hòa tăng trưởng thực vật li trích từ chồi Mai Dương mọc dại Khúc cắt chồi có kích thước – 3cm tương ứng với giai đoạn phát triển khác sau hai tuần xử lí 2,4-D 10mg/l Dùng phương pháp sắc kí mỏng Silicagel F254 (mã số 1.0554 Merk) để phân tách chất điều hịa tăng trưởng thực vật Hoạt tính chất điều hòa tăng trưởng thực vật đo sinh trắc nghiệm, vị trí tương ứng với vị trí chất chuẩn Silicagel (Yokota cs, 1980): sinh trắc nghiệm khúc cắt diệp tiêu lúa (Oryza sativa L.) cho auxin acid abcisic, sinh trắc nghiệm mầm xà lách (Lactuca sativa L.) cho giberelin, sinh trắc nghiệm tử diệp dưa chuột (Cucumis sativus L.) cho cytokinin Các số liệu xử lí thống kê chương trình Statistical Program Scienttific System (SPSS), phiên 11.5 dùng cho Windows 3.3 Xử lí 2,4-D để kiểm soát hoa 2,4-D 10mg/l phun trực tiếp lần lên toàn Mai Dương tự nhiên giai đoạn mô phân sinh hoa vừa hình thành vào lúc 17giờ30 phút Thí nghiệm lặp lại lần, lần Kết 4.1 Sự thay đổi cường độ quang hợp hơ hấp trưởng thành cạnh vị trí phát hoa theo giai đoạn phát triển Cường độ quang hợp cao cuối giai đoạn dinh dưỡng, giảm dần bước vào giai đoạn chuẩn bị hoa, tiếp tục giảm giai đoạn phát triển hoa tự (với mô phân sinh hoa hoa đợt hình thành) Ngược lại, cường độ hô hấp thấp cuối giai đoạn dinh dưỡng, tăng dần bước vào giai đoạn chuẩn bị hoa, tiếp tục tăng giai đoạn phát triển hoa tự (bảng 1) Bảng Cường độ quang hợp hơ hấp trưởng thành cạnh vị trí phát hoa Mai Dương giai đoạn phát triển Giai đoạn Cường độ quang hợp (µmol O2/dm2/giờ) Cường độ hơ hấp ( µmol O2/dm2/giờ) 322, 18 ± 16, 46 c 60,09 ± 4,7 a Chuẩn bị hoa 264, 12 ± 7, 15b 87,32 ± 4,53 b Giai đoạn hoa tự 233, 02 ± 8,50 a 130, 98 ± 13, 82 c Dinh dưỡng Các số trung bình cột với mẫu tự khác khác biệt có ý nghĩa mức p= 0,05 Trong trình phát triển cây, tùy theo giai đoạn mà cần lượng nhiều hay Quang hợp mạnh giai đoạn dinh dưỡng giúp tăng trưởng nhanh lượng tạo từ quang hợp ưu tiên dùng cho tạo nhánh (Marambe cs, 2004) Sự phát triển hoa cần nhiều lượng (Taiz Zeiger, 2002), Mai Dương sử dụng nhiều lượng cho trình hoa từ hơ hấp tế bào, cường độ quang hợp giảm mạnh, hô hấp tăng mạnh giai đoạn hoa 4.2 Sự thay đổi cường độ hô hấp khúc cắt hoa tự theo giai đoạn phát triển hoa tự Cường độ hô hấp khúc cắt hoa tự Mai Dương tăng theo giai đoạn phát triển hoa tự từ giai đoạn (mô phân sinh hoa hoa đợt hình thành) đến giai đoạn (mô phân sinh hoa hoa đợt cho đài), giai đoạn (mô phân sinh hoa hoa đợt cho cánh) Tuy nhiên, cường độ hô hấp không khác biệt giai đoạn (mô phân sinh hoa hoa đợt cho quan sinh dục) (bảng 2) Bảng Cường độ hô hấp khúc cắt hoa tự Mai Dương tương ứng với giai đoạn phát triển hoa tự Giai đoạn phát triển hoa tự Cường độ hơ hấp ( µmol O2/g/giờ) 12,48 ± 0,13 b 13,72 ± 0,24 c 15,29 ± 0,24a 15,96 ± 0,22a Các số trung bình cột với mẫu tự khác khác biệt có ý nghĩa mức p= 0,05 Trong phát triển hoa, có nhiều kiện xảy ra: chuyển mô phân sinh dinh dưỡng thành mô phân sinh sinh dục, phân hóa tế bào để tạo sơ khởi quan hoa, tăng trưởng nở hoa Tất kiện cần lượng (Hopkin, 1995; Taiz and Zeiger, 2002) nhu cầu lượng tăng dần theo phát triển hoa, cường độ hô hấp đỉnh phát hoa tăng theo giai đoạn phát triển hoa Ở giai đoạn phát triển hoa tự, mô phân sinh hoa vừa hình thành chưa hoạt động mạnh Đến giai đoạn 4, mô phân sinh hoa hình thành cánh quan sinh dục với gia tăng cường độ hô hấp 4.3 Hoạt tính chất điều hịa tăng trưởng thực vật chồi theo giai đoạn phát triển Hoạt tính auxin giberelin cao giai đoạn dinh dưỡng chuẩn bị hoa, giảm giai đoạn phát triển hoa tự Khác hơn, hoạt tính cytokinin acid abcisic thấp giai đoạn dinh dưỡng, tăng dần từ giai đoạn chuẩn bị hoa giai đoạn phát triển hoa tự (bảng 3) Bảng Hoạt tính chất điều hòa tăng trưởng thực vật chồi Mai Dương theo giai đoạn phát triển Giai đoạn Auxin Giberelin Cytokinin Dinh dưỡng 0,59 ± 0,01ab 2,08 ± 0,02c 1,25 ± 0,01a Chuẩn bị hoa 0,55 ± 0,02b 1,82 ± 0,15b 1,35 ± 0,02b Giai đoạn hoa tự 0,39 ± 0,03c 1,46 ± 0,05a 1,89 ± 0,04c Acid abcisic 0,35 ± 0,03a 0,39 ± 0,01b 0,48 ± 0,02c Các số trung bình cột với mẫu tự khác khác biệt có ý nghĩa mức p= 0,05 Trong trình phát triển Mai Dương, gia tăng hàm lượng cytokinin acid abcisic giảm nhẹ hàm lượng auxin giberelin từ giai đoạn dinh dưỡng đến giai đoạn phát triển hoa tự (bảng 3) giải thích tự nhiên bước sang giai đoạn hoa Tuy nhiên, vai trò auxin giberelin hoa thay đổi tùy lồi Thí dụ, giberelin cảm ứng hoa số loài, Arabidopsis thaliana, qua mở gene chuyên biệt, tác dụng chưa chứng minh số loài khác (Blazquez cs 1998) Ở Sinapsis số khác, auxin kích thích hoa nồng độ thấp cản nồng độ cao (Bernier, 1988) Mặt khác, auxin kích thích mạnh kéo dài tế bào dẫn xuất từ mô phân sinh giai đoạn dinh dưỡng (Bùi Trang Việt, 2000) Vì vậy, hoạt tính auxin giảm nhẹ chồi giai đoạn phát triển hoa tự chứng tỏ hoạt động mô phân sinh hoa để tạo quan hoa Có thể hiểu, giảm hàm lượng auxin giai đoạn chuẩn bị hoa làm chậm kéo dài lóng (tăng trưởng khơng hạn định), giúp biến đổi hoa (tăng trưởng hạn định) Cytokinin thơng qua hoạt động kích thích phân chia tế bào huy động chất dinh dưỡng làm gia tăng hoạt động mô phân sinh hoa Cytokinin auxin hai yếu tố có liên quan hoa theo quan điểm đa yếu tố kiểm soát hoa (Bùi Trang Việt, 2000) 4.4 Cây Mai Dương sau hai tuần xử lí 2,4-D 10 mg/l Đối với Mai Dương giai đoạn phát triển hoa tự, sau hai tuần xử lí 2,4-D 10 mg/l, trưởng thành cạnh vị trí phát hoa có cường độ quang hợp cao so với đối chứng (nước cất), cường độ hô hấp thấp Tương tự, khúc cắt hoa tự có cường độ hơ hấp thấp so với đối chứng (bảng 4) Bảng Cường độ quang hợp hô hấp trưởng thành cạnh vị trí phát hoa cường độ hơ hấp khúc cắt hoa tự Mai Dương giai đoạn phát triển hoa tự sau hai tuần xử lí 2,4-D 10mg/l Nghiệm thức Cường độ Cường độ Cường độ hô hấp quang hợp hơ hấp (µmol O2/dm /giờ) khúc cắt hoa tự (µmol O2/g/giờ) (µmol O2/dm /giờ) Đối chứng 224,55 ± 5,6 a 155,45 ± 3,98 a 17,11 ± 0,33 b 2,4-D 10 mg/l 305, 43 ± 7,32b 79,94 ± 2,33 b 10,33 ± 0,34 a Các số trung bình cột với mẫu tự khác khác biệt có ý nghĩa mức p= 0,05 Sau hai tuần xử lí 2,4-D 10mg/l, hoạt tính chất điều hòa tăng trưởng thực vật chồi Mai Dương giai đoạn phát triển hoa tự thay đổi rõ: hoạt tính auxin giberelin cao so với đối chứng (nước cất), hoạt tính cytokinin acid abcisic thấp (bảng 5) Bảng Hoạt tính chất điều hịa tăng trưởng thực vật chồi Mai Dương giai đoạn phát triển hoa tự sau hai tuần xử lí 2,4-D 10 mg/l Nghiệm thức Auxin Giberelin Cytokinin Acid abcisic Đối chứng 0,34 ± 0,02a 1,37 ± 0,02a 1,97 ± 0,02 b 0,51± 0,04 b 2,4-D 10 mg/l 0,56 ± 0,02b 1,93 ± 0,24b 1,3 ± 0,01a 0,36 ± 0,02a Các số trung bình cột với mẫu tự khác khác biệt có ý nghĩa mức p= 0,05 Kết xử lí 2,4-D 10mg/l (để làm chậm phát triển hoa Mai Dương) dẫn tới tăng cao cường độ quang hợp trưởng thành giảm cường độ hô hấp trưởng thành khúc cắt hoa tự (so với đối chứng) cho thấy có xu hướng trở trạng thái dinh dưỡng Hoạt tính auxin thấp giai đoạn phát triển hoa tự tương ứng với ngừng hoạt động chồi biến đổi mô phân sinh hoa thành nụ hoa Do đó, xử lí auxin (2,4-D 10mg/l) làm tăng ưu tính (tăng trưởng khơng hạn định) cản phát triển nụ hoa (tăng trưởng hạn định) Giberelin diện nồng độ cao ức chế hoa (Guttridge, 1985) kích thích phát triển máy dinh dưỡng (Guttridge Thompson, 1959) Vì thế, Mai Dương xử lí với 2,4-D 10mg/l, với tăng nồng độ giberelin auxin làm tăng ưu tính cản hoa Tác dụng làm chậm phát triển hoa Mai Dương 2,4-D 10mg/l thấy qua làm giảm hoạt tính cytokinin acid abcisic (bảng 5) ngược với khuynh hướng gia tăng hoa bình thường (bảng 3) Kết luận - Sự phát triển hoa Mai Dương cần nhiều lượng hô hấp tế bào quang hợp - Khi bước vào giai đoạn hoa, với gia tăng hàm lượng cytokinin acid abcisic giảm nhẹ hàm lượng auxin giberelin - Sau hai tuần xử lí 2,4-D 10 mg/l vào giai đoạn phát triển hoa tự (để làm chậm phát triển hoa Mai Dương), hoạt tính auxin giberelin cao so với đối chứng (nước cất), hoạt tính cytokinin acid abcisic thấp TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Ngọc Hải (2004), “Sự xâm hại Mai Dương vùng bán ngập mặn Vườn quốc gia Bến En lịng hồ sơng Đà”, Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển Nông thôn, (12), tr 1769 – 1780 Lương Thị Lệ Thơ Bùi Trang Việt (2008), “Phân tích biến đổi hình thái q trình hoa Mai Dương(Mimosa pigra L.)”, Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TP Hồ Chí Minh, (16), tr 111- 117 Lương Thị Lệ Thơ Bùi Trang Việt (2008), “Tìm hiểu hoa in vitro dùng 2,4-D để làm chậm hoa Mai Dương (Mimosa pigra L.)”, Tạp chí khoa học cơng nghệ, ĐHQG TP Hồ Chí Minh Trịnh Cẩm Tú, Trương Thị Đẹp Bùi Trang Việt (2002), “Tìm hiểu vai trò chất điều hoa tăng trưởng thực vật hoa Lan Dendrobium sp”, Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ, (7 8), tr - 11 Bùi Trang Việt (2000), Sinh lí Thực vật đại cương, Phần II: Phát triển, Nxb Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Bernier G (1988), The control of floral evocation and morphogenesis, Annu Rev Plant Physiol, Plant Mol Biol, (39), pp 175 – 219 7 Blazquez M.A., Green R., Nilsson O., Sussman M.R and Weigel D (1998), “Gibberellins promote flowering of Arabidopsis by activating the LEAFY promoter”, The Plant Cell, (10), pp 791–800 Fuvuya M (2003), An unforeseen voyage to the world of phytochromes, Annu Rev Plant Biol, (55), pp 1- 21 Guttidge C.G and Thompson P.A (1959), Effect of giberellic acid on length and number epidermal cells in petioles of strawberry, Nature (183), pp 197 – 198 10 Guttidge C.G (1985), Fragaria x ananassa, In: Handbook of flowering, Vol III, CPC Press, Boca Raton, Florida 11 Hopkins W.G.(1995), Introduction to Plant physiology, John Willey and Sons, Inc, 464 pp 12 Marambe B., Amarasinghe L., Silva K., Gamage G., Dissanayake S., and Seneviratne A (2004), Research and management of Mimosa pigra Distribution, biology and managerment of Mimosa pigra in Sri Lanka (ed Julien M., Flanagan G., Heard T., Hennecke B., Paynter Q and Wilson C.), pp 85 – 90 13 Taiz and Zeiger (2002), Plant Physiology, th edition, Sinauer Associate (Ngày Tòa soạn nhận bài: 06-9-2011; ngày chấp nhận đăng: 20-11-2011) ... soát hoa (Bùi Trang Việt, 2000) 4.4 Cây Mai D? ?ơng sau hai tuần xử lí 2,4 -D 10 mg/l Đối với Mai D? ?ơng giai đoạn phát triển hoa tự, sau hai tuần xử lí 2,4 -D 10 mg/l, trưởng thành cạnh vị trí phát hoa. .. giai đoạn hoa Tuy nhiên, vai trò auxin giberelin hoa thay đổi tùy lồi Thí d? ??, giberelin cảm ứng hoa số loài, Arabidopsis thaliana, qua mở gene chuyên biệt, tác d? ??ng chưa chứng minh số loài khác... nghĩa mức p= 0,05 Trong phát triển hoa, có nhiều kiện xảy ra: chuyển mô phân sinh dinh d? ?ỡng thành mơ phân sinh sinh d? ??c, phân hóa tế bào để tạo sơ khởi quan hoa, tăng trưởng nở hoa Tất kiện cần