Chất điều hòa tăng trưởng trong thực vật docx

ự Auxin ph bi n nh t, axít indoleacetic acid IAA, thổ ế ấ ường được hình thành g nầ đ nh tăng trỉ ưởng và sau đó đi xu ng... Trong đó gibberellin A3 GA3 là axit gibberellic có tác d ng s

M c l c ụ ụ

Gi i thi u ớ ệ

I Các ch t kích thích sinh tr ấ ưở ng th c v t ự ậ 3

1.1 Auxin 3

1.1.1 Ngu n g c ồ ố 3

1.1.2 C u trúc hoá h c và s sinh t ng h p ấ ọ ự ổ ợ 4

1.1.3 Tính ch t sinh lý c a auxin ấ ủ 4

1.1.4 Các ch t auxin t ng h p ấ ổ ợ 8

1.2 Gibberellin 10

1.1.1.Ngu n g c ồ ố 10

1.1.2 Sinh t ng h p ổ ợ 11

1.2.3 Tính ch t sinh lý c a gibberelin ấ ủ 12

1.2.4 Các ch t kháng-gibberelin ấ 14

1.3 Cytokinin 14

1.3.1 Ngu n g c ồ ố 14

1.3.2 C u trúc và sinh t ng h p ấ ổ ợ 14

1.3.3 Các lo i cytokinin ạ 16

1.3.4 Tính ch t sinh lý c a cytokinin ấ ủ 18

II Các ch t c ch sinh tr ấ ứ ế ưở ng th c v t ự ậ 19

2.1 Axit abscisic (ABA) 19

2.1.1 S phát hi n ự ệ 19

2.1.2 Con đ ườ ng sinh t ng h p và s phân ph i trong t bào ổ ợ ự ố ế 20

2.1.3 Tính ch t sinh lý c a acid abscisic ấ ủ 21

2.2 Etylen 22

2.1.1 S phát hi n ự ệ 22

2.2.2 Con đ ườ ng sinh t ng h p ổ ợ 23

2.2.3 Vai trò c a etylen ủ 24

2.3 Nhóm các ch t có b n ch t phenolấ ả ấ 25

III M t s nguyên t c khi s d ng ch t đi u hoà tăng tr ộ ố ắ ử ụ ấ ề ưở ng th c v t ự ậ 26

IV ng d ng các ch t đi u hoà sinh tr Ứ ụ ấ ề ưở ng trong tr ng tr t ồ ọ 28

TÀI LI U THAM KH OỆ Ả 35

Các ch t đi u hòa sinh trấ ề ưởng và phát tri n c a th c v t là nh ng ch t cóể ủ ự ậ ữ ấ

b n ch t hóa h c khác nhau, nh ng đ u có tác d ng đi u ti t các quá trình sinhả ấ ọ ư ề ụ ề ế

trưởng, phát tri n c a cây t lúc t bào tr ng th tinh phát tri n thành phôi cho đ nể ủ ừ ế ứ ụ ể ế khi cây ra hoa k t qu , hình thành c quan sinh s n, c quan d tr và k t thúcế ả ơ ả ơ ự ữ ếchu kỳ s ng c a mình Các hormone th c v t (phytohormone) là nh ng ch t h uố ủ ự ậ ữ ấ ữ

c có b n ch t hóa h c r t khác nhau đơ ả ấ ọ ấ ượ ổc t ng h p v i m t lợ ớ ộ ượng r t nh cácấ ỏ ở

c quan, b ph n nh t đ nh c a cây và t đó v n chuy n đ n t t c các c quan,ơ ộ ậ ấ ị ủ ừ ậ ể ế ấ ả ơcác b ph n khác c a cây đ đi u ti t các ho t đ ng sinh lý, các quá trình sinhộ ậ ủ ể ề ế ạ ộ

trưởng, phát tri n c a cây và đ đ m b o m i quan h hài hòa gi a các c quan,ể ủ ể ả ả ố ệ ữ ơ

b ph n trong c th ộ ậ ơ ể

Bên c nh các ch t đi u hoà sinh trạ ấ ề ưởng t nhiên (đự ượ ổc t ng h p trong cợ ở ơ

th th c v t) còn có các ch t do con ngể ự ậ ấ ườ ổi t ng h p nên (g i là các ch t đi u hoàợ ọ ấ ềsinh trưởng nhân t o).ạ

Ngày nay b ng con đằ ường hoá h c con ngọ ười đã t ng h p nên hàng lo t cácổ ợ ạ

ch t khác nhau nh ng có ho t tính sinh lý tấ ư ạ ương t v i các ch t đi u hòa sinhự ớ ấ ề

trưởng t nhiên (phytohormone) đ đi u ch nh quá trình sinh trự ể ề ỉ ưởng, phát tri n c aể ủ cây tr ng, nh m tăng năng su t và ph m ch t c a cây tr ng Các ch t đi u hoàồ ằ ấ ẩ ấ ủ ồ ấ ềsinh trưởng nhân t o ngày càng phong phú và đạ ượ ức ng d ng r ng rãi trong s nụ ộ ả

I Các ch t kích thích sinh tr ấ ưở ng th c v t ự ậ

Các ch t kích thích sinh trấ ưởng c a th c v t là nh ng ch t n ng đ sinh lýủ ự ậ ữ ấ ở ồ ộ

có tác d ng kích thích các quá trình sinh trụ ưởng c a cây Các ch t kích thích sinhủ ấ

trưởng th c v t g m có các nhóm ch t: auxin, gibberellin, cytokinine ự ậ ồ ấ

1.1.1 Ngu n g c ồ ố

Năm 1880 Sacl Ðacuyn (Darwin) đã phát hi n ra r ng bao lá m m c a câyơ ệ ằ ở ầ ủ

h hòa th o r t nh y c m v i ánh sáng N u chi u sáng m t chi u thì gây quangọ ả ấ ạ ả ớ ế ế ộ ề

hướng đ ng, nh ng n u che t i ho c b đ nh ng n thì hi n tộ ư ế ố ặ ỏ ỉ ọ ệ ượng trên không x yả

ra Ông cho r ng ng n bao lá m m là n i ti p nh n kích thích c a ánh sáng.ằ ọ ầ ơ ế ậ ủ

Vào năm 1885, m t nhà khoa h c tên là Salkowski đã phát hi n ra indole-3-ộ ọ ệacetic acid (IAA) trong môi trường lên men Th nh ng quá trình chi t tách s nế ư ế ả

ph m tẩ ương t trong các mô th c v t đã không thành công trong su t g n 50 nămự ự ậ ố ầsau

Năm 1926, m t sinh viên t t nghi p đ i h c t i Hà Lan tên Fritz Wentộ ố ệ ạ ọ ạ đã công

b báo cáo mô t phố ả ương pháp phân l p ch t kích thích tăng trậ ấ ưởng b ng cách đ tằ ặ

nh ng kh i th ch tr ng bên dữ ố ạ ắ ưới đ nh c a lá bao m m trong m t th i gian nh tỉ ủ ầ ộ ờ ấ

đ nh sau đó l y ra và đ t chúng vào thân cây khác đã b b m ng n Sau khi đ t cácị ấ ặ ị ấ ọ ặ

kh i th ch đó, các thân cây b t đ u tăng trố ạ ắ ầ ưởng tr l i Năm 1928, Went đã tri nở ạ ể khai m t phộ ương pháp đ nh lị ượng ch t kích thích tăng trấ ưởng th c v t này Wentự ậ

thường được bi t đ n nh ngế ế ư ười tiên phong s d ng thu t ng “auxin”, nh ng th tử ụ ậ ữ ư ậ

s ph i k đ n Kogl and Haagen-Smit H là nh ng ngự ả ể ế ọ ữ ười đã tinh ch đế ược h nỗ

h p axít auxentriolic (auxin A) t nợ ừ ước ti u c a ngể ủ ười vào năm 1931 Sau đó, Kogl

đã phân l p đậ ược nh ng h n h p khác t nữ ỗ ợ ừ ước ti u có c u trúc và ch c năngể ấ ứ

tương t auxin A, trong đó có IAA ự

Auxin ph bi n nh t, axít indoleacetic acid (IAA), thổ ế ấ ường được hình thành g nầ

đ nh tăng trỉ ưởng và sau đó đi xu ng Quá trình đó khi n cho các lá non s m c dàiố ế ẽ ọ

h n IAA kích thích cây c i phát tri n hơ ố ể ướng theo ánh sáng và phát tri n b r ể ộ ễVào năm 1954, m t h i đ ng các nhà sinh lý h c th c v t đã độ ộ ồ ọ ự ậ ược thành l pậ

đ đ nh danh cho các nhóm auxin Thu t ng này xu t phát t ti ng Hy L p, cóể ị ậ ữ ấ ừ ế ạnghĩa là “tăng trưởng” Các h p ch t đợ ấ ược g i chung là auxin n u chúng t ng h pọ ế ổ ợ trong các lo i th c v t và là nh ng ch t chia s nh ng ho t đ ng tạ ự ậ ữ ấ ẻ ữ ạ ộ ương t v i IAA.ự ớ

đó được v n chuy n xu ng dậ ể ố ướ ớ ậ ối v i v n t c 0,5 - 1,5cm/h.

S v n chuy n c a auxin trong cây có tính ch t phân c c r t nghiêm ng t,ự ậ ể ủ ấ ự ấ ặ

t c là ch v n chuy n theo hứ ỉ ậ ể ướng g c Chính vì v y mà càng xa đ nh ng n, hàmố ậ ỉ ọ

lượng auxin càng gi m d n t o nên m t gradien n ng đ gi m d n c a auxin tả ầ ạ ộ ồ ộ ả ầ ủ ừ

đ nh ng n xu ng g c c a cây Ngoài đ nh ng n ra auxin còn đỉ ọ ố ố ủ ỉ ọ ượ ổc t ng h p cácợ ở

c quan còn non khác nh lá non, qu non, phôi h t đang sinh trơ ư ả ạ ưởng, mô phânsinh t ng phát sinh Quá trình t ng h p auxin x y ra thầ ổ ợ ả ường xuyên và m nh m ạ ẽ ở trong cây dưới xúc tác c a các enzyme đ c hi u Axit β-Indol Axetic là lo i auxinủ ặ ệ ạ

ph bi n trong cây, đổ ế ược t ng h p t tryptophan b ng con đổ ợ ừ ằ ường kh amin,ửcacboxyl và oxy hóa

Auxin được t ng h p thổ ợ ường không d ng t do, mà liên k t v i m t acidở ạ ự ế ớ ộamin (acid aspartic ở Pisum, acid glutamic cây cà chua), hay glucid (AIA-glucoz,ởAIA-thioglucosid, AIA-inositol) Các d ng liên k t này không có ho t tính auxinạ ế ạ

nh ng d dàng phóng thích auxin theo con đư ễ ường enzim (b i s thu gi i ki mở ự ỷ ả ề trong th c nghi m), là các d ng d tr (không b phá hu b i AIA-oxidaz) và v nự ệ ạ ự ữ ị ỷ ở ậ chuy n c a auxin ể ủ

1.1.3 Tính ch t sinh lý c a auxin ấ ủ

Auxin can thi p vàp nhi u hi n tệ ề ệ ượng sinh lý, ho t đ ng c a nó tuỳ thu c vàoạ ộ ủ ộ

n ng đ và các s h tồ ộ ự ỗ ương qua l i c a chúng v i các ch t đi u hoà khác M t sạ ủ ớ ấ ề ộ ố

ho t đ ng chính c a auxin:ạ ộ ủ

1.1.3.1 Ho t đ ng trong s kéo dài t bàoạ ộ ự ế

Auxin kích thích m nh s kéo dài t bào ng n ch i S kéo dài t bào làạ ự ế ở ọ ồ ự ế

m t quá trình ph c t p, k t h p nhi u hi n tộ ứ ạ ế ợ ề ệ ượng: h p thu nấ ước; dãn dài vách v iớ

s c trứ ương; đ t các h p ch t m i c a vách gi a các m ng vi s i cellulos; sinh t ngặ ợ ấ ớ ủ ữ ạ ợ ổ

h p protein và các ch t khác.ợ ấ

Vai trò c a auxin là gây nên s gi m pH c a thành t bào b ng cách ho tủ ự ả ủ ế ằ ạ hóa b m proton ( Hơ +) n m trên màng ngo i ch t Khi có m t c a auxin thì b mằ ạ ấ ặ ủ ơ proton ho t đ ng và b m H+ vào thành t bào làm gi m pH và ho t hóa enzymeạ ộ ơ ế ả ạxúc tác c t đ t các c u n i ngang c a các polysaccarit Enzyme tham gia vào quáắ ứ ầ ố ủtrình này là pectinmetylesterase khi ho t đ ng s metyl hóa các nhóm cacboxyl vàạ ộ ẽngăn ch n c u n i ion gi a nhóm cacboxyl v i canxi đ t o nên pectat canxi, do đóặ ầ ố ữ ớ ể ạ

 Kích thích s phân chia t bào tự ế ượng t ngầ

Auxin kích thích r t m nh s phân chia t bào tấ ạ ự ế ượng t ng (t ng phát sinhầ ầlibe - m c), nh ng h u nh không tác đ ng trên mô phân sinh s c p Nh v y,ộ ư ầ ư ộ ơ ấ ư ậ auxin tác đ ng trên s tăng trộ ự ưởng theo đường kính

n ng đ cao, auxin kích thích s t o mô s o t các t bào s ng nh vào

ch t “histogene” ( là ch t t o ra nhi u t bào gi ng nhau hoàn toàn) Đây là đ cấ ấ ạ ề ế ố ặ tính t t đố ược áp d ng trong nuôi c y t bào.ụ ấ ế

 Phân hoá mô d nẫ

Auxin kích thích phân chia c a tủ ượng t ng, đ ng th i giúp s phân hoá c aầ ồ ờ ự ủ các mô d n (libe và m ch m c) Auxin có kh năng c m ng tr c ti p s phân hoáẫ ạ ộ ả ả ứ ự ế ự

t bào nhu mô thành các t ch c mô d n ế ổ ứ ẫ

1.1.3.3 Ho t đ ng trong s phát sinh hình thái (r , ch i, qu )ạ ộ ự ễ ồ ả

 Kích thích phát tri n ch iể ồ

Auxin (ph i h p v i cytokinin) giúp s tăng trố ợ ớ ự ưởng ch i non và kh i phát sồ ở ự

t o mô phân sinh ng n ch i t nhu mô Tuy nhiên, n ng đ cao, auxin c n sạ ọ ồ ừ ở ổ ộ ả ự phát tri n c a phát th ch i v a thành l p hay ch i nách: các ch i bây gi vàoể ủ ể ồ ừ ậ ồ ồ ờ

tr ng thái ti m sinh.ạ ề

Auxin gây hi n tệ ượng u th ng n: Hi n tư ế ọ ệ ượng u th ng n là m t hi nư ế ọ ộ ệ

tượng ph bi n trong cây Khi ch i ng n ho c r chính sinh trổ ế ở ồ ọ ặ ễ ưởng s c chẽ ứ ế sinh trưởng c a ch i bên và r bên Ðây là m t s c ch tủ ồ ễ ộ ự ứ ế ương quan vì khi lo iạ

tr u th ng n b ng cách c t ch i ng n và r chính thì cành bên và r bên đừ ư ế ọ ằ ắ ồ ọ ễ ễ ượ c

gi i phóng kh i c ch và l p t c sinh trả ỏ ứ ế ậ ứ ưởng Hi n tệ ượng này được gi i thích r ngả ằ auxin đượ ổc t ng h p ch y u ng n chính và v n chuy n xu ng dợ ủ ế ở ọ ậ ể ố ưới làm cho các

ch i bên tích lu nhi u auxin nên c ch sinh trồ ỹ ề ứ ế ưởng Khi c t ng n chính, lắ ọ ượngauxin tích lu trong ch i bên gi m s kích thích ch i bên sinh trỹ ồ ả ẽ ồ ưởng

 Kích thích phát tri n rể ễ

Auxin n ng đ cao kích thích s t o s kh i r (phát th non c a r ),ở ồ ộ ự ạ ơ ở ễ ể ủ ễ

nh ng c n s tăng trư ả ự ưởng c a các s kh i này Đ c tính này đủ ơ ở ặ ượ ức ng d ng phụ ổ

bi n trong giâm cành S hình thành r ph trong giâm cành có th chia làm 3 giaiế ự ễ ụ ể

đo n: giai đo n đ u là ph n phân hoá t bào trạ ạ ầ ả ế ướ ầc t ng phát sinh, ti p theo là xu tế ấ

hi n m m r và cu i cùng m m r sinh trệ ầ ễ ố ầ ễ ưởng thành r ph ch c th ng v và raễ ụ ọ ủ ỏ

ngoài Giai đo n đ u c n hàm lạ ầ ầ ượng auxin cao, giai đo n r sinh trạ ễ ưởng c n ítầauxin và có khi không c n có auxin.ầ

 Kích thích s hình thành, s sinh trự ự ưởng c a qu và t o qu không h tủ ả ạ ả ạ

T bào tr ng sau khi th tinh t o nên h p t và sau phát tri n thành phôi.ế ứ ụ ạ ợ ử ểPhôi h t là ngu n t ng h p auxin n i sinh quan tr ng, khuy ch tán vào b u và kíchạ ồ ổ ợ ộ ọ ế ầthích s sinh trự ưởng c a b u đ hình thành qu Vì v y qu ch đủ ầ ể ả ậ ả ỉ ược hình thành khi có sự th tinh N u không có quá trình th tinh thì không hình thành phôi và hoaụ ế ụ

s b r ng Vi c x lý auxin ngo i sinh cho hoa s thay th đẽ ị ụ ệ ử ạ ẽ ế ược ngu n auxin n iồ ộ sinh v n đố ược hình thành trong phôi và do đó không c n quá trình th ph n thầ ụ ấ ụ tinh nh ng b u v n l n lên thành qu nh auxin ngo i sinh Trong trư ầ ẫ ớ ả ờ ạ ường h p nàyợ

qu không qua th tinh và do đó không có h t.ả ụ ạ

 Kìm hãm s r ng lá, hoa, qu c a cây, vì nó c ch s hình thành t ng r iự ụ ả ủ ứ ế ự ầ ờ

cu ng lá, hoa, qu v n đ c c m ng b i các ch t ch sinh tr ng Vì v y

phun auxin ngo i sinh có th gi m s r ng lá, tăng s đ u qu và h n ch r ngạ ể ả ự ụ ự ậ ả ạ ế ụ

n , qu non làm tăng năng su t Cây t ng h p đ lụ ả ấ ổ ợ ủ ượng auxin s c ch s r ngẽ ứ ế ự ụ hoa, qu , lá ả

Auxin đ ượ c hình thành liên t c trong đ nh sinh ụ ỉ

tr ưở ng c a thân và r cây ( nh: ủ ễ Ả www.nsf.gov )

1.1.4 Các ch t auxin t ng h p ấ ổ ợ

IAA t ng h p đổ ợ ược s d ng trong nuôiử ụ

c y mô nh ng nó d b bi n tính trong môiấ ư ẽ ị ế

trường nuôi c y và nhanh chóng thoái bi n ấ ế ở

trong mô Tuy nhiên nh ng đ c tính này cóữ ặ

th tr nên h u d ng b i vì trong cây, IAAể ở ữ ụ ở

(cùng v i cytokinin) sau khi c m ng hìnhớ ả ứ

thành mô s o s kích thích s t o ch i ho c phôi khi hàm lẹ ẽ ự ạ ồ ặ ượng c a nó trong môủ

gi m d n IAA thả ầ ường được s dung ph i h p v i các ch t đi u hoà sinh trử ố ợ ớ ấ ề ưở ngkhác đ kích thích s phát sinh hình thái tr c ti p (s t o r c a cành giâm in vitro)ể ự ự ế ự ạ ễ ủ

và trong nuôi c y đ nh sinh trấ ỉ ưởng và ch i Tuy nhiên, tuỳ theo m c đích thíồ ụnghi m mà ngệ ười ta có th s d ng các h p ch t gi ng auxin khác để ử ụ ợ ấ ố ượ ổc t ng h pợ

và nó có nh ng ho t đ ng h i khác v i auxin nh :ữ ạ ộ ơ ớ ư

Tên ch tấ Vi t t tế ắ

Tr ngọ

lượng phân tử

oC2,4,5-Trichlorophenoxyacetic

oCp-Chlorophenoxyacetic acid 4-CPA 158.1 EtOH - 2-8oC2-Methyl-4-

-β-Naphthyloxyacetic acid NOA 202.2 1N NaOH - 2-8oC3,6-Dichloro-2-

-

4-Amino-3,5,6-trichloropicolinic acid Picloram 241.5 DMSO - 2-8

oC

2,3,5-Triiodobenzoic acid TIBA 499.8 1N NaOH 0oC 0oC

So sánh qu trong t nhiên (bên trái) v i ả ự ớ

qu đã đ ả ượ c x lý b ng ch t kích thích tăng ử ằ ấ

tr ưở ng (bên ph i) ( nh: www.plant- ả Ả hormones.info )

2,4-D thường được s d ng ph i h p v i cytokinin đ c m ng t o mô s o vàử ụ ố ợ ớ ể ả ứ ạ ẹhuy n phù t bào và nó s đề ế ẽ ược thay th b i IBA hay NAA đ kích thích s phátế ở ể ựsinh hình thái IBA và NAA là lo i auxin thích h p trong nuôi c y ch i.ạ ợ ấ ồ

2,4,5-T hi m khi đế ược s d ng trong nuôi c y mô th c v t, h u nh ch đử ụ ấ ự ậ ầ ư ỉ ượ c

s d ng đ c m ng s t o mô s o và s phát sinh gián ti p c a cây m t lá m mử ụ ể ả ứ ự ạ ẹ ự ế ủ ộ ầ

nh ư Avena, Oryza, và Panicum Heyser và c ng s (1983) nh n th y ộ ự ậ ấ ở Triticum

aestivum, m t s th t o độ ố ứ ạ ược mô s o có kh năng sinh phôi v i 2,4-D, m t sẹ ả ớ ộ ố khác ch t o mô s o v i 2,4,5-T.ỉ ạ ẹ ớ

Dicamba thường có hi u qu trong s t o mô s o có kh năng sinh phôi ệ ả ự ạ ẹ ả ở nhóm cây m t lá m m.ộ ầ

Picloram thường được s d ng đ c m ng và duy trì mô s o ho c huy nử ụ ể ả ứ ẹ ặ ề phù t bào c a các lo i cây lá r ng ho c đ c m ng s t o mô s o có kh năngế ủ ạ ộ ặ ể ả ứ ự ạ ẹ ả

sinh phôi Picloram có hi u qu đ i v i biên đ các ki u di truy n r ng h n Chệ ả ố ớ ộ ể ề ộ ơ ỉ trong m t s r t ít trộ ố ấ ường h p cá bi t, lo i auxin này đợ ệ ạ ược dùng trong nuôi c y đ nhấ ỉ sinh trưởng và nuôi c y n t đon thân và đấ ố ược dùng v i n ng đ r t th p (0.012 ớ ồ ộ ấ ấ ÷ 0.4 μM) khi ph i h p v i m t cytokinin.ố ợ ớ ộ

1.2.1 Ngu n g c ồ ố

Gibberellin là nhóm phytohormone

th hai đứ ược phát hi n sau auxin Tệ ừ

nh ng nghiên c u b nh lý “b nh lúa von”ữ ứ ệ ệ

do loài n m ký sinh cây lúa Gibberellaấ ở

fujikuroi (n m Fusarium moniliforme giaiấ ở

đo n dinh dạ ưỡng) gây nên Năm 1926, nhà

nghiên c u b nh lý th c v t Kurosawaứ ệ ự ậ

(Nh t B n) đã thành công trong thí nghi m gây “b nh von” nhân t o cho lúa vàậ ả ệ ệ ạngô

Yabuta (1934-1938) đã tách được hai ch t dấ ướ ại d ng tinh th t n m lúa vonể ừ ấ

g i là gibberellin A và B nh ng ch a xác đ nh đọ ư ư ị ược b n ch t hóa h c c a chúng ả ấ ọ ủNăm 1955 hai nhóm nghiên c u c a Anhứ ủ

và M đã phát hi n ra axit gibberellic cây lúaỹ ệ ở

b b nh lúa von và xác đ nh đị ệ ị ược công th cứ

hóa h c c a nó là Cọ ủ 19H22O6

Năm 1956, West, Phiney, Radley đã tách

được gibberellin t các th c v t b c cao và xác đ nh r ng đây là phytohormone t nừ ự ậ ậ ị ằ ồ

t i trong các b ph n c a cây Hi n nay ngạ ộ ậ ủ ệ ười ta đã phát hi n ra trên 50 lo iệ ạ gibberellin và ký hi u Aệ 1, A2, A3, A52 Trong đó gibberellin A3 (GA3) là axit gibberellic có tác d ng sinh lý m nh nh t Ngụ ạ ấ ười ta đã tìm được gibberellin nhi uở ề ngu n khác nhau nh các lo i n m, th c v t b c th p và th c v t b c cao ồ ư ở ạ ấ ở ự ậ ậ ấ ự ậ ậ

1.2.2 Sinh t ng h p ổ ợ

Gibberelin là nh ng terpenoid, đữ ược c u t o t 4 đ n v isopren (Cấ ạ ừ ơ ị 5):

CH2=C(CH3)-CH=CH2 Các đ n v này ít nhi u b bi n đ i trong phân t gibberelin.ơ ị ề ị ế ổ ửTheo lý thuy t, các gibberelin có 20C, nh ng nhi u ch t ch còn 19C (do m t –CHế ư ề ấ ỉ ộ 3

b oxi hoá thành –COOH, và nhóm này đị ược kh carboxyl).ử

Acid mevalonic (C6), có ngu n g c t acetyl CoA trong con đồ ố ừ ường hô h p, làấ

ch t kh i đ u c a các sinh t ng h p terpenoid T acid mevalonic, các isoprenấ ở ầ ủ ổ ợ ừ

được thành l p và k t h p nhau qua nhi u giai đo n đ cho kauren (Cậ ế ợ ề ạ ể 20), s nả

ph m chuyên bi t đ u tiên trong con đẩ ệ ầ ường sinh t ng h p giberelin M i ch t cóổ ợ ọ ấ

ho t tính giberelin đ u có nhân giberelan, kh i đ u là GAạ ề ở ầ 12-aldehyd

Tóm l i, các giai đo n chính c a con đạ ạ ủ ường sinh t ng h p các gibberelin là:ổ ợAcetil CoA  acid mevalonic  Kauren  GA12-aldehid  các GA  …Trong số các gibberelin, GA1 là ch t chính kích thích s kéo dài thân th c v t GAấ ự ở ự ậ 3 ít g p ặ ở

th c v t, nh ng là ch t có ho t tính trong các sinh tr c nghi m, và đự ậ ư ấ ạ ắ ệ ược xem như

ch t chu n cho các gibberelin.ấ ẩ

Gibberellin được t ng h p trong phôi đang sinh trổ ợ ưởng, trong các c quanơđang sinh trưởng khác nh lá non, r non, qu non và trong t bào thì đư ễ ả ế ượ ổ c t ng

h p m nh trong l c l p Gibberellin v n chuy n không phân c c, có th hợ ạ ở ụ ạ ậ ể ự ể ướ ng

ng n và họ ướng g c tùy n i s d ng Gibberellin đố ơ ử ụ ược v n chuy n trong h th ngậ ể ệ ố

m ch d n v i v n t c t 5- 25 mm trong 12 gi Gibberellin trong cây cũng t nạ ẫ ớ ậ ố ừ ờ ở ồ

t i d ng t do và d ng liên k t nh auxin, chúng có th liên k t v i glucose vàạ ở ạ ự ạ ế ư ể ế ớprotêin

Gibberelin liên k t v i các ch t đế ớ ấ ường: nhi u gibberelin-glycosid đề ược tìm

th y th c v t, nh t là trong các h t Khi các gibberelin đấ ở ự ậ ấ ộ ược áp d ng vào th cụ ự

v t, m t ph n gibberelin thậ ộ ầ ường b glycosyl hoá; ngị ượ ạc l i, gibberelin-glycosid có

th để ược đ i thành gibberelin t do.ổ ự

1.2.3 Tính ch t sinh lý c a gibberelin ấ ủ

 S kéo dài t bào ự ế

Gibberelin ki m soát hể ướng đ t các vi s i celluloz ( v a m i đặ ợ ừ ớ ượ ổc t ng h pợ

nh celluloz synthetaz) trong vách t bào, hờ ế ướng đ t này l i do hặ ạ ướng đ t c a cácặ ủ

vi ng ngo i vi t bào quy t đ nh Gibberelin c m ng s đ t các vi ng theoố ở ạ ế ế ị ả ứ ự ặ ố

hướng ngang nhi u ki u t bào ( k c các t bào mà gibberelin không kích thíchở ề ể ế ể ả ế

s kéo dài), tuy nhiên s ph i h p ho t đ ng gi a gibberelin và auxin trong s đ tự ự ố ợ ạ ộ ữ ự ặ các vi ng ch a đố ư ược bi t.ế

Gibberelin h th p n ng đ Caạ ấ ồ ộ 2+ trong vách ( có l b ng cách kích thích sẽ ằ ự

h p thu ion này vào trong t bào), và do đó giúp s kéo dãn vách, vì Caấ ế ự 2+ c n sả ự kéo dãn vách dicot (không c n monocot) Trong ho t đ ng này, vách t bàoở ả ở ạ ộ ếkhông b acid hoá b i giberelin ( khác v i ho t đ ng nhanh c a auxin).ị ở ớ ạ ộ ủ

Gibberelin c n ho t đ ng c a các peroxidaz vách t bào, do đó làm ch mả ạ ộ ủ ế ậ

s hoá c ng c a vách, hi n tự ứ ủ ệ ượng do s t o lignin dự ạ ưới tác d ng c a cácụ ủperoxidaz

 S kéo dài c a thân ự ủ

Hi u qu sinh lý rõ r t nh t c a gibberellin là kích thích m nh m s sinhệ ả ệ ấ ủ ạ ẽ ự

trưởng kéo dài c a thân, s vủ ự ươn dài c a lóng Hi u qu này có đủ ệ ả ược là do c aủ gibberellin kích thích m nh lên pha giãn c a t bào theo chi u d c Vì v y khi x lýạ ủ ế ề ọ ậ ử

c a gibberellin cho cây đã làm tăng nhanh s sinh trủ ự ưởng dinh dưỡng nên làm tăng

sinh kh i c a cây Dố ủ ưới tác đ ng c a gibberellin làm cho thân cây tăng chi u caoộ ủ ề

r t m nh (đ u xanh, đ u tấ ạ ậ ậ ương thành dây leo, cây đay cao g p 2-3 l n) Nó khôngấ ầ

nh ng kích thích s sinh trữ ự ưởng mà còn thúc đ y s phân chia t bào.ẩ ự ế

 S kéo dài lóng và tăng tr ự ưở ng lá

Kích thích s kéo dài lóng, v a do s kéo dài v a do s phân chia t bàoự ừ ự ừ ự ếthân, là đ c tính n i b t c a gibberelin Gibberelin kích thích m nh s phân chia tặ ổ ậ ủ ạ ự ế bào nhu mô v và bi u bì X lý gibberelin làm tăng năng su t mía cây và đỏ ể ử ấ ườ ng(do kích thích s kéo dài lóng).ự

Giberelin li u cao (hay ph i h p v i citokinin) kích thích m nh s tăngề ố ợ ớ ạ ự

trưởng lá (di n tích có th g p đôi bình thệ ể ấ ường nh Trèfle, Radis) Trên lá y nư ở ế

m ch hay di p tiêu lúa, giberelin ch có vai trò làm tăng hi u ng auxin.ạ ệ ỉ ệ ứ

 S n y m m, n y ch i ự ả ầ ả ồ

Gibberellin kích thích s n y m m, n y ch i c a các m m ng , c a h t vàự ả ầ ả ồ ủ ầ ủ ủ ạ

c , do đó nó có tác d ng trong vi c phá b tr ng thái ng ngh c a chúng Hàmủ ụ ệ ỏ ạ ủ ỉ ủ

lượng gibberellin thường tăng lên lúc ch i cây, c , căn hành h t th i kỳ ngh , lúcồ ủ ế ờ ỉ

h t n y m m.Trong trạ ả ầ ường h p này c a gibberellin kích thích s t ng h p c a cácợ ủ ự ổ ợ ủenzyme amilaza và các enzyme thu phân khác nh protease, photphatase vàỷ ưlàm tăng ho t tính c a các enzyme này, vì v y mà xúc ti n quá trình phân h y tinhạ ủ ậ ế ủ

b t thành độ ường cũng nh phân h y các polime thành monome khác, t o đi u ki nư ủ ạ ề ệ

v nguyên li u và năng lề ệ ượng cho quá trình n y m m Trên c s đó, n u x lýả ầ ơ ở ế ử gibberellin ngo i sinh thì có th phá b tr ng thái ng ngh c a h t, c , căn hànhạ ể ỏ ạ ủ ỉ ủ ạ ủ

k c tr ng thái ngh sâu ể ả ạ ỉ

 S ra hoa, qu ự ả

Trong nhi u trề ường h p c a gibberellin kích thích s ra hoa rõ r t nhợ ủ ự ệ Ả

hưởng đ c tr ng c a s ra hoa c a gibberellin là kích thích s sinh trặ ư ủ ự ủ ự ưởng kéo dài

và nhanh chóng c a c m hoa Gibberellin kích thích cây ngày dài ra hoa trong đi uủ ụ ề

ki n ngày ng n (Lang, 1956) ệ ắ

Gibberellin nh hả ưởng đ n s phân hóa gi i tính c a hoa, c ch s phátế ự ớ ủ ứ ế ựtri n hoa cái và kích thích s phát tri n hoa đ c ể ự ể ự

Gibberellin có tác d ng gi ng auxin là làm tăng kích thụ ố ước c a qu và t oủ ả ạ

qu không h t Hi u qu này càng rõ r t khi ph i h p tác d ng v i auxin ả ạ ệ ả ệ ố ợ ụ ớ

1.2.4 Các ch t kháng-gibberelin ấ

Vài ch t làm ch m tăng trấ ậ ưởng, được dùng đ t o cây lùn, là các ch t kháng-ể ạ ấgibberelin Thí d : CCC (Chlorocholine chloride, tr ng lụ ọ ượng phân t : 158.1), Amo-ử

1618 và phosfon c n s t ng h p kauren; paclobutrazol ( tên thả ự ổ ợ ương m i: Bonzi)ạ

c n giai đo n sau kauren, Acid abcisic không c n chuyên bi t s t ng h pả ạ ả ệ ự ổ ợ gibberelin, nh ng ho t đ ng đ i ngh ch v i gibberelin.ư ạ ộ ố ị ớ

Letham và Miller (1963) l n đ u tiên đã tách đầ ầ ược cytokinin t nhiên d ngự ở ạ

k t tinh t h t ngô g i là zeatin và có ho t tính tế ừ ạ ọ ạ ương t kinetin Sau đó ngự ười ta đãphát hi n cytokinin có trong t t c các lo i th c v t khác nhau và là m t nhómệ ở ấ ả ạ ự ậ ộphytohormone quan tr ng trong cây Trong các lo i cytokinin thì 3 lo i sau đây làọ ở ạ ạ

ph bi n nh t: Kinetin (6- furfuryl- aminopurin), 6-benzin- aminopurin và zeatin tổ ế ấ ự nhiên

Nước d a (phôi nhũ l ng) t lâu đừ ỏ ừ ược dùng trong nuôi c y (Van Overbeek etấal., 1941) Môi trường ch a auxin và 10-20% nứ ước d a giúp s phân chia c a từ ự ủ ế bào thân đã phân hoá (s t o mô s o) Ngự ạ ẹ ười ta tìm cách xác đ nh b n ch t hoáị ả ấ

h c c a ch t có trong nọ ủ ấ ước d a, nh ng ph i sau s khám phá cytokinin vài năm,ừ ư ả ự

nước d a m i đừ ớ ược ch ng minh ch a zeatin (Letham, 1974)ứ ứ

Sau zeatin, h n 30 cytokinin khác nhau đơ ược cô l p Ngày nay, ngậ ười ta g iọ cytokinin đ ch m t nhóm ch t thiên nhiên hay nhân t o, có đ c tính sinh lý gi ngể ỉ ộ ấ ạ ặ ố

nước d a hay kinetin.ừ

1.3.2 C u trúc và sinh t ng h p ấ ổ ợ

Zeatin t do d ng trans trong ph n l n th c v t, m c dù c 2 d ng cis vàự ở ạ ầ ớ ự ậ ặ ả ạtrans đ u có ho t tính c a cytokinin Nhi u ch t t ng h p có ho t tính cytokini,ề ạ ủ ề ấ ổ ợ ạchúng đ u là các aminopurin đề ược thay th v trí 6, thí d benzylaminopurinế ở ị ụ(benzyl adenin, vi t t t BAP hay BA) là ch t đế ắ ấ ược dùng trong nông nghi p Ngo iệ ạ

l , vài d n xu t diphenilurê có ho t tính cytokinin nh ng y u.ệ ẫ ấ ạ ư ế

Chu i ngang c a các cytokinin thiên nhiên có liên h v m t hoá h c v i caoỗ ủ ệ ề ặ ọ ớ

su, carotenoid, gibberelin, axit abcisic, và vài h p ch t b o v th c v t g i làợ ấ ả ệ ự ậ ọ

phytoalexin T t c các h p ch t này, ít ra là m t ph n, đấ ả ợ ấ ộ ầ ược thành l p b i các đ nậ ở ơ

v isopren có ngu n g c t ti n ch t acid mevalonic th c v t, cytokinin synthazị ồ ố ừ ề ấ Ở ự ậ

là enzym xúc tác s liên k t gi a chu i bên và adenosin monophosphat (AMP).ự ế ữ ỗ

Mô phân sinh ng n r là n i t ng h p ch y u các cytokinin t do cho c cọ ễ ơ ổ ợ ủ ế ự ả ơ

th th c v t T r , cytokinin di chuy n trong m ch m c đ t i ch i Tuy nhiên, cácể ự ậ ừ ễ ể ạ ộ ể ớ ồ

ch i ( cà chua) và phôi cũng là n i t ng h p cytokinin.ồ ơ ổ ợ

Khác v i mô phân sinh ng n ch i, phôi b tách kh i cây v n ti p t c tăngớ ọ ồ ị ỏ ẫ ế ụ

trưởng và phát tri n bình thể ường trên môi trường thi u hormon Ngế ười ta không bi tế chính xác khi nào phôi t l p v cytokinin, tuy nhiên, có l phôi quá non ( không cóự ậ ề ẽ

kh năng t ng h p cytokinin) dùng cytokinin hi n di n hàm lả ổ ợ ệ ệ ở ượng cao trong phôinhũ.

Phân t tRNA (tham gia trong s t ng h p protein trong cytosol hay trong di pử ự ổ ợ ệ

l p) không ch ch a 4 nucleotid t o nên m i RNA, mà còn vài nucleotid không bìnhạ ỉ ứ ạ ọ

thường v i các baz b bi n đ i Vài baz này ho t đ ng nh cytokinin khi tRNA bớ ị ế ổ ạ ộ ư ị thu gi i (theo con đỷ ả ường enzym troong t bào) Nh v y, tRNA c a th c v t (vàế ư ậ ủ ự ậ

h u nh c a m i sinh v t t vi khu n đ n con ngầ ư ủ ọ ậ ừ ẩ ế ười) ch a zeatin, m c dù d ngứ ặ ở ạ

đ ng phân cis thay vì trans nh các cytokinin t do.ồ ư ự

1.3.3 Các lo i cytokinin ạ

 Các lo i cytokinin t nhiên: ngày nay, ngạ ự ười ta cho r ng kinetin không ph iằ ả

là ch t t nhiên mà nó đấ ự ượ ạc t o thành do s tái s p x p l i c u trúc c a m t ch tự ắ ế ạ ấ ủ ộ ấ khác (Hecht, 1980), có ít nh t hai lo i cytokinin t nhiên có c u trúc tấ ạ ự ấ ương t nhự ư

c u trúc c a kinetin đã đấ ủ ược xác đ nh, đó là nhg ng h p ch t t do hay nh ng h pị ữ ợ ấ ự ữ ợ

ch t có g n v i nhóm glucoside ho c riboside (Entsch và c ng s , 1980) Hai lo iấ ắ ớ ặ ộ ự ạ cytokinin thường được s d ng trong nuôi c y mô là:ử ụ ấ

Zeatin: 4-hydroxy-3-methyl-trans-2-butenylaminopurine, ho c 6-(4-hydro-3-ặmethylbut-2-enyl)-aminopurine ho c 2-methyl-4(-1H-purine-6-ylamino)-2-buten-1-ol)ặ2-iP (IPA): N6-(2-isopentyl)adenine ho c 6-(3-methyl-2-butenylamino)purine.ặDihydrozeatin: 6-(-hydroxy=3=methyl-trans-2-butenyl)aminopurine

 Các lo i cytokinin t ng h p: các lo i cytokinie t nhiên nh 2-iP và zeatin ítạ ổ ợ ạ ự ư

được s d ng trong các thí nghi m vì giá thành cao M t s h p ch t t ng h pử ụ ệ ộ ố ợ ấ ổ ợ thu c nhóm cytokinin thộ ường được s d ng trong công tác nuôi c y là:ử ụ ấ

Kinetin: 6-furfurylaminopurine ho c N-(2-furanylmethyl)-1H-purine-6-amineặ

BAP (BA): 6-benzylaminopurine ho c benzyladenine ặ

oC 0oC

1-phenyl-3(1,2,3 thiadiazol-5-yl) TDZ 220.2 DMSO - 2-8oC

1.3.4 Tính ch t sinh lý c a cytokinin ấ ủ

Tính ch tấ đ c tr ng c a xytokinin là kích thích s phân chia t bào m nh m ặ ư ủ ự ế ạ ẽ

Vì v y ngậ ười ta xem chúng nh là các ch t ho t hóa s phân chia t bào, nguyênư ấ ạ ự ếnhân là do xytokinin ho t hóa m nh m quá trình t ng h p axit nucleic và proteinạ ạ ẽ ổ ợ

d n đ n kích s phân chia t bào ẫ ế ự ế

Cytokinin nh hả ưởng rõ r t lên s hình thành và phân hóa c quan c a th cệ ự ơ ủ ự

v t, đ c bi t là s phân hóa ch i Ngậ ặ ệ ự ồ ười ta đã ch ng minh r ng s cân b ng gi aứ ằ ự ằ ữ

t l auxin (phân hóa r ) và Cytokinin (phân hóa ch i) có ý nghĩa r t quy t đ nhỷ ệ ễ ồ ấ ế ịtrong quá trình phát sinh hình thái c a mô nuôi c y in vitro cũng nh trên câyủ ấ ưnguyên v n N u t l auxin cao h n cytokinin thì kích thích s ra r , còn t lẹ ế ỷ ệ ơ ự ễ ỷ ệ cytokinin cao h n auxin thì kích thích ra ch i Ð tăng h s nhân gi ng, ngơ ồ ể ệ ố ố ười ta

thường tăng n ng đ cytokinin trong môi trồ ộ ường nuôi c y giai đo n t o ch i ấ ở ạ ạ ồ Ở trong cây r là c quan t ng h p cytokinin ch y u nên r phát tri n m nh thì hìnhễ ơ ổ ợ ủ ế ễ ể ạthành nhi u cytokinin và kích thích ch i trên m t đ t cũng hình thành nhi u ề ồ ặ ấ ề

Cytokinin kìm hãm quá trình già hóa c a các c quan và c a cây nguyên v n.ủ ơ ủ ẹ

N u nh lá tách r i đế ư ờ ược x lý cytokinin thì duy trì đử ược hàm lượng protein vàchlorophin trong th i gian lâu h n và lá t n t i màu xanh lâu h n Hi u qu kìmờ ơ ồ ạ ơ ệ ảhãm s già hóa, kéo dài tu i th c a các c quan có th ch ng minh khi cành dâmự ổ ọ ủ ơ ể ứ

ra r thì r t ng h p cytokinin n i sinh và kéo dài th i gian s ng c a lá lâu h n.ễ ễ ổ ợ ộ ờ ố ủ ơ Hàm lượng cytokinin nhi u làm cho lá xanh lâu do nó tăng quá trình v n chuy nề ậ ể

ch t dinh dấ ưỡng v nuôi lá Trên cây nguyên v n khi b r sinh trề ẹ ộ ễ ưởng t t thì làmốcho cây tr và sinh trẻ ưởng m nh, n u b r b t n thạ ế ộ ễ ị ổ ương thì c quan trên m t đ tơ ặ ấ chóng già

Cytokinin trong m t s trộ ố ường h p nh hợ ả ưởng lên s n y m m c a h t vàự ả ầ ủ ạ

c a c Vì v y n u x lý cytokinin có th phá b tr ng thái ng ngh c a h t, c vàủ ủ ậ ế ử ể ỏ ạ ủ ỉ ủ ạ ủ

ch i ng ồ ủ