Giáo trình Sinh lý học thực vật: Phần 1

Giáo trình Sinh lý học thực vật: Phần 1 - Nguyễn Du Sanh

SINH LÝ HỌC THỰC VẬT NGUYỄN DU SANH Tài liệu tham khảo 1) Bùi Trang Việt 2000 - Sinh Lý Thực Vật Đại Cương, Phần II Phát triển Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí minh, 349 trang 2) Bùi Trang Việt 2002 - Sinh Lý Thực Vật Đại Cương, Phần I Dinh dưỡng Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí minh, 333 trang 3) Campbell, N A (1996) Biology, 4th ed Benjamin/Cummings, Menlo Park, CA 4) Hopkins G., 1995 - Introduction to Plant Physiology John Wiley & Sons Inc., New York, 464 p 5) Lea, P.J and Leegood R.C., 1999 - Plant Biopchemestry and Molecular Biology John Wiley & Sons Inc., New York, 363 p 6) Leegood, R.C., Sharkey, T.D., and Susanne von Caemmerer., 2000- Photosynthesis: Physiology and Metabolism Kluwer Academic Publishers, Dordrecht 7) Sage, R F., and Monson, R.K., 1999 – C4 Plant Biology Academic Press 8) Frank B Salisbury, F.B and Ross, C.W 1992 - Plant Physiology Wadsworth Publising Company, California 1992 9) Taiz, L., and Zeiger, E., 1991 - Plant Physiology The Benjamin/Cumming Publishing Company, Inc California, 565p 10) Vũ Văn Vụ, Hoàng Đức Cự, Vũ Thanh Tâm Trần Văn Lài 1993- Sinh lý học Thực Vật Giáo trình Cao học Nơng nghiệp Sinh học NXB KHKT Hà Nội 11) Plant Physiology online (http://www.plantphys.net/article.php?ch=e&id=282) 12) General Plant Biology (http://hcs.osu.edu/hcs300/) MỞ ĐẦU Sự sống khởi đầu sau tỉ năm Sinh vật gồm có protein acid nucleic Ngày giới sinh vật chia thành giới (kingdom): 1) Monera (giới vi khuẩn = prokaryot) xuất khoảng 3,5 tỉ năm 2) Protista (sinh vật đơn bào nhân thật : eukaryot) xuất cách 1,5 tỉ năm 3) Fungi (giới nấm) 4) Plantae (giới TV) 5) Animalia (giới Động vật) Tất sinh vật có chung đặc trưng (trao đổi chất lượng, sinh trưởng phát triển, sinh sản, cảm ứng vận động) PHÂN LOẠI THỰC VẬT Rong: sống nước Địa y: rong nấm hợp lại Đài Thực vật (rêu): sống chổ ẩm, có quan sinh bào tử rõ Khuyết TV: có rễ thật (cây), có mạch, chưa có quan hoa (quyển bá, mộc tặc, ráng: dương xỉ , ) Cây có hoa: Hạt trần (lỗ tử: thơng, thiên tuế, tùng bách) Hạt kín (bí tử: xịai, lúa, ) Vị TRÍ PHÂN LOẠI Giới (Plantae) Ngành (-phyta) Lớp : (song tử diệp: Dicotyledonae hai mầm; đơn tử diệp: Monocotyledonae mầm) Bộ (-ales) Họ (-aceae) Giống (Chi): Loài: (thường hai từ viết in nghiêng) CÁC KHÁI NIỆM CỦ: Bộ phận dinh dưỡng đất phù THÂN: Bộ phận mang LÁ: Do cuống ( petiole) mang lấy phiến (limbe) HOA Hoa: gồm:Lá đài, cánh hoa, nhụy đực (nhị), nhụy (nhụy Phát hoa (hoa tự): Nhiều hoa mọc ghép lại với Có nhiều kiểu phát hoa: chùm, gié, tán, tản phòng, hoa đầu (đế) , tụ tán TRÁI Gồm nhiều loại: mập (phì quả), nhân cứng, trái kép, khô (gồm bế hay nang) HỘT: Chứa phôi chất dự trữ nuôi phôi ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Thực vật bậc cao gồm hai nhóm: Song tử diệp (hai mầm- Dicotyledons):khoảng 200.000 lồi + Gân phân nhánh, hình mạng + Bó mạch thân xếp vòng (libe nằm bó mộc) có tượng tầng libe-mộc + Thường có rễ cọc (rễ taproot) + Hoa tứ hay ngũ phân Hột chứa phôi với mầm Đơn tử diệp (một mầm -Monocotyledon): khoảng 50.000 loài + Gân song song + Bó mạch thân xếp nhiều vịng đồng tâm, khơng có tượng tầng libe-mộc + Thường có rễ chùm (rễ sợi fibrous roots) + Hoa tam phân Hột chứa phôi với mầm Sinh lý thực vật môn học nghiên cứu chất sinh học thực vật  Nghiên cứu sinh lý thực vật tìm hiểu chế bên thể (nội sinh) thực vật tác động yếu tố bên (ngoại sinh = môi trường sống) để tổ chức lại thể nhằm tồn phát triển Việc nghiên cứu thể mức thể, quan, tế bào tế bào Thực vật có hoạt động  Sự hấp thu vận chuyển chất  Sự biến dưỡng  Sự phát triển  Nghiên cứu sinh lý thực vật nghiên cứu đầy đủ ba trình chúng liên quan chặt chẽ với CÁC MƠN HỌC KHÁC CĨ LIÊN QUAN : Hình thái giải phẫu thực vật Sinh hóa học thực vật Sinh học phân tử Sinh thái học thực vật Sinh lý sinh thái thực vật Di truyền học thực vật Trong thực tế môn khoa học gần gũi, liên hệ chặt chẽ bổ sung cho nhau, khó tách bạch Ý NGHĨA CỦA VIỆC HỌC SINH LÝ THỰC VẬT:  Hiểu rõ thực vật sinh vật có tầm định cho sống trái đất (sinh vật tự dưỡng)  Hiểu vai trị thực vật chu trình vật chất (sinh địa hóa) chu trình lượng đảm bảo cho sống trái đất  Là sở cho việc trồng trọt, công nghệ sinh học: tăng suất, chất lượng SƠ LƯỢC VỀ TỔ CHỨC CƠ THỂ THỰC VẬT Tế bào thực vật bào quan: Tế bào nơi hoạt động biến dưỡng chính, nhân trung tâm điều khiển Mức độ tổ chức từ: Tế bào  mô  quan  thể PHẦN DINH DƯỠNG CHƯƠNG I: SỰ HẤP THU VÀ VẬN CHUYỂN NƯỚC I- Nước đặc tính nước Phân tử nước Cầu nối O-H tạo với góc 105 Các trạng thái nước Sự ngưng tụ Hơi Sự bay lỏng Sự đóng băng Lỏng rắn Sự tan chảy Sự thăng hoa Rắn Sự hình thành sương 10 III- Sự cung cấp chất dinh dưỡng cho thực vật - Cây hấp thu chất khóang qua thân, lá, rễ chủ yếu qua rễ - Thực vật lấy chất khóang từ mơi trường dạng chất hịa tan Phải cung cấp đủ lượng lọai nguyên tố tùy thuộc vào giai đọan phát triển Cần ý đến pH dung dịch hòa tan IV- Các kiểu vận chuyển chất hòa tan Sự vận chuyển đến mạch mộc Theo ba đường: apoplast, symplast qua màng (symplast) Sự vận chuyển ion qua màng tế bào Cơ chế vận chuyển chủ động (cần lượng) Cơ chế vận chuyển thụ động (không cần lượng) V- Cơ chế hấp thu vận chuyển mạch mộc - Sự phóng thích ion vào mô mộc - Sự vận chuyển lên nhựa nguyên mạch mộc - Sự thu nhận ion khoáng từ dịch mộc 21 VI- Sự biến dưỡng nitơ  Nhu cầu N 1-3% có ý nghĩa quan trọng bậc Thực vật lấy đạm từ đất dạng NH4+, dạng nitrat (NO3-) Dạng nitơ cung cấp nhờ nguồn: - Q trình tổng hợp hóa học (rất từ sấm sét) -Q trình cố định nitơ vi khuẩn, vi khuẩn lam sống tự - Quá trình cố định nitơ vi khuẩn, tảo cộng sinh - Nguồn nitơ hữu từ xác sinh vật - Nguồn nitơ dạng phân bón - Nguồn đạm động vật sống (ít số lồi) Sự hấp thu N qua dạng: NO3- (nitrat) NH4+ (ammon) Q trình amin hóa: NO3-  NH4+ Q trình đồng hóa nitơ amon thực vật Sinh tổng hợp protein Sự tổng hợp protein tế bào thực ribosome tế bào 22 chất CHƯƠNG III: QUANG HỢP I- Cấu trúc máy quang hợp sắc tố  Diệp lạp Diệp lạp hình trứng, dài 3-10 m, rộng 1-4 m II- Cơ chế quang hợp Định nghĩa quang hợp CO2 + NADPH + H+ 12ATP  C6H12O6 + H2O Quang hợp có giai đoạn chính: Pha sáng: trình quang giải nước Pha tối: khử CO2 thành glucid Hệ thống thu ánh sáng PS II (P680) PS I (P700) Gồm cặp phân tử diệp lục tố a phân tử sắc tố phụ phức hợp thu ánh sáng (phức hợp anten) 23 HAI PHA CỦA QUÁ TRÌNH QUANG HỢP Pha sáng: màng thylakoid Sự quang giải nước 4H2O  4OH- + 4H+ 4OH-  2H2O + O2 + 4eSau đó, có chuyển điện tử qua đường: đường khơng vịng đường vịng Pha tối : stroma Kết nạp CO2 (chu trình C3, PCR, Chu trình Calvin) Gồm giai đoạn chính: - Carboxyl hóa ribulose-1,5-biphosphat (RuBP) để tạo phosphoglycerat (APG) - Khử APG - Tái sinh RuBP 24 III- Các yếu tố ảnh hưởng đến trình quang hợp Ánh sáng Nhiệt độ Nồng độ CO2 :tối hảo khoảng 0,1%; >3% ức chế Nước Dinh dưỡng khoáng  Các yếu tố khác: tăng nồng độ O2, diện chất cản biến dưỡng, chất gây mê (chloroform, ether)…, chất trừ cỏ (Diuron) làm cản mạnh quang hợp 25 IV- Biến dưỡng carbon (các kiểu quang hợp thực vật) Chu trình C3 (PCR - Photosynthesis Carbon Reaction) Quang hơ hấp (photorespiration) Là tượng thối biến tỏa CO2 hô hấp xảy tế bào chứa diệp lục tố ánh sáng Quang hô hấp gắn liền với chức cố định O2 (oxygenase) Rubisco khí có nồng độ O2 cao nồng độ CO2 thấp (