Các chất kích thích sinh trưởng thực vật

Các chất kích thích sinh trưởng thực vật

Mục lục

Giới thiệu

I Các chất kích thích sinh trưởng thực vật 3

1.1 Auxin 3

1.1.1 Nguồn gốc 3

1.1.2 Cấu trúc hoá học và sự sinh tổng hợp 4

1.1.3 Tính chất sinh lý của auxin 4

1.1.4 Các chất auxin tổng hợp 8

1.2 Gibberellin 10

1.1.1 Nguồn gốc 10

1.1.2 Sinh tổng hợp 11

1.2.3 Tính chất sinh lý của gibberelin 12

1.2.4 Các chất kháng-gibberelin 14

1.3 Cytokinin 14

1.3.1 Nguồn gốc 14

1.3.2 Cấu trúc và sinh tổng hợp 14

1.3.3 Các loại cytokinin 16

1.3.4 Tính chất sinh lý của cytokinin 18

II Các chất ức chế sinh trưởng thực vật 19

2.1 Axit abscisic (ABA) 19

2.1.1 Sự phát hiện 19

2.1.2 Con đường sinh tổng hợp và sự phân phối trong tế bào 20

2.1.3 Tính chất sinh lý của acid abscisic 21

2.2 Etylen 22

2.1.1 Sự phát hiện 22

2.2.2 Con đường sinh tổng hợp 23

2.2.3 Vai trò của etylen 24

2.3 Nhóm các chất có bản chất phenol 25

III Một số nguyên tắc khi sử dụng chất điều hoà tăng trưởng thực vật 26

IV Ứng dụng các chất điều hoà sinh trưởng trong trồng trọt 28

TÀI LIỆU THAM KHẢO 35

Giới thiệu

Trong đời sống thực vật, ngoài các chất hữu cơ như gluxit, protêin, lipit, axitnucleic để cấu trúc nên tế bào, mô và cung cấp năng lượng cho các hoạt độngsống của chúng, thì còn có các chất có hoạt tính sinh lý như vitamin, enzyme vàcác hormone, trong đó các hormone có một vai trò rất quan trọng trong việc điềuhòa qúa trình sinh trưởng phát triển và các hoạt động sinh lý của thực vật

Các chất điều hòa sinh trưởng và phát triển của thực vật là những chất có bảnchất hóa học khác nhau, nhưng đều có tác dụng điều tiết các quá trình sinh trưởng,phát triển của cây từ lúc tế bào trứng thụ tinh phát triển thành phôi cho đến khi cây

ra hoa kết quả, hình thành cơ quan sinh sản, cơ quan dự trữ và kết thúc chu kỳsống của mình Các hormone thực vật (phytohormone) là những chất hữu cơ cóbản chất hóa học rất khác nhau được tổng hợp với một lượng rất nhỏ ở các cơquan, bộ phận nhất định của cây và từ đó vận chuyển đến tất cả các cơ quan, các

bộ phận khác của cây để điều tiết các hoạt động sinh lý, các quá trình sinh trưởng,phát triển của cây và để đảm bảo mối quan hệ hài hòa giữa các cơ quan, bộ phậntrong cơ thể

Bên cạnh các chất điều hoà sinh trưởng tự nhiên (được tổng hợp ở trong cơthể thực vật) còn có các chất do con người tổng hợp nên (gọi là các chất điều hoàsinh trưởng nhân tạo)

Ngày nay bằng con đường hoá học con người đã tổng hợp nên hàng loạt cácchất khác nhau nhưng có hoạt tính sinh lý tương tự với các chất điều hòa sinhtrưởng tự nhiên (phytohormone) để điều chỉnh quá trình sinh trưởng, phát triển củacây trồng, nhằm tăng năng suất và phẩm chất của cây trồng Các chất điều hoàsinh trưởng nhân tạo ngày càng phong phú và được ứng dụng rộng rãi trong sảnxuất nông nghiệp

Các chất điều hòa sinh trưởng, phát triển của thực vật được chia thành hainhóm có tác dụng đối kháng về sinh lý: các chất kích thích sinh trưởng (stimulator)

và các chất ức chế sinh trưởng (inhibitor)

I Các chất kích thích sinh trưởng thực vật

Các chất kích thích sinh trưởng của thực vật là những chất ở nồng độ sinh lý

có tác dụng kích thích các quá trình sinh trưởng của cây Các chất kích thích sinhtrưởng thực vật gồm có các nhóm chất: auxin, gibberellin, cytokinine

1.1.1 Nguồn gốc

Năm 1880 Saclơ Ðacuyn (Darwin) đã phát hiện ra rằng ở bao lá mầm của cây

họ hòa thảo rất nhạy cảm với ánh sáng Nếu chiếu sáng một chiều thì gây quanghướng động, nhưng nếu che tối hoặc bỏ đỉnh ngọn thì hiện tượng trên không xảy

ra Ông cho rằng ngọn bao lá mầm là nơi tiếp nhận kích thích của ánh sáng

Vào năm 1885, một nhà khoa học tên là Salkowski đã phát hiện ra acetic acid (IAA) trong môi trường lên men Thế nhưng quá trình chiết tách sảnphẩm tương tự trong các mô thực vật đã không thành công trong suốt gần 50 nămsau

indole-3-Năm 1926, một sinh viên tốt nghiệp đại học tại Hà Lan tên Fritz Went đã công

bố báo cáo mô tả phương pháp phân lập chất kích thích tăng trưởng bằng cách đặtnhững khối thạch trắng bên dưới đỉnh của lá bao mầm trong một thời gian nhấtđịnh sau đó lấy ra và đặt chúng vào thân cây khác đã bị bấm ngọn Sau khi đặt cáckhối thạch đó, các thân cây bắt đầu tăng trưởng trở lại Năm 1928, Went đã triểnkhai một phương pháp định lượng chất kích thích tăng trưởng thực vật này Wentthường được biết đến như người tiên phong sử dụng thuật ngữ “auxin”, nhưng thật

sự phải kể đến Kogl and Haagen-Smit Họ là những người đã tinh chế được hỗnhợp axít auxentriolic (auxin A) từ nước tiểu của người vào năm 1931 Sau đó, Kogl

đã phân lập được những hỗn hợp khác từ nước tiểu có cấu trúc và chức năngtương tự auxin A, trong đó có IAA

Auxin phổ biến nhất, axít indoleacetic acid (IAA), thường được hình thành gầnđỉnh tăng trưởng và sau đó đi xuống Quá trình đó khiến cho các lá non sẽ mọc dàihơn IAA kích thích cây cối phát triển hướng theo ánh sáng và phát triển bộ rễ Vào năm 1954, một hội đồng các nhà sinh lý học thực vật đã được thành lập

để định danh cho các nhóm auxin Thuật ngữ này xuất phát từ tiếng Hy Lạp, cónghĩa là “tăng trưởng” Các hợp chất được gọi chung là auxin nếu chúng tổng hợp

1.1.2 Cấu trúc hoá học và sự sinh tổng hợp

Auxin là một hợp chất tương đối đơn giản, có

nhân indole, có công thức nguyên là: C10H9O2N, tên

của nó là axit β-indol-acetic

Auxin được tổng hợp ở tất cả các thực vật bậc

cao, tảo, nấm và cả ở vi khuẩn Ở thực vật bậc cao

AIA được tổng hợp chủ yếu ở đỉnh chồi ngọn và từ

đó được vận chuyển xuống dưới với vận tốc 0,5 - 1,5cm/h

Sự vận chuyển của auxin trong cây có tính chất phân cực rất nghiêm ngặt, tức

là chỉ vận chuyển theo hướng gốc Chính vì vậy mà càng xa đỉnh ngọn, hàm lượngauxin càng giảm dần tạo nên một gradien nồng độ giảm dần của auxin từ đỉnh ngọnxuống gốc của cây Ngoài đỉnh ngọn ra auxin còn được tổng hợp ở các cơ quancòn non khác như lá non, quả non, phôi hạt đang sinh trưởng, mô phân sinh tầngphát sinh Quá trình tổng hợp auxin xảy ra thường xuyên và mạnh mẽ ở trong câydưới xúc tác của các enzyme đặc hiệu Axit β-Indol Axetic là loại auxin phổ biếntrong cây, được tổng hợp từ tryptophan bằng con đường khử amin, cacboxyl vàoxy hóa

Auxin được tổng hợp thường không ở dạng tự do, mà liên kết với một acid

amin (acid aspartic ở Pisum, acid glutamic ở cây cà chua), hay glucid (AIA-glucoz,

AIA-thioglucosid, AIA-inositol) Các dạng liên kết này không có hoạt tính auxinnhưng dễ dàng phóng thích auxin theo con đường enzim (bởi sự thuỷ giải kiềmtrong thực nghiệm), là các dạng dự trữ (không bị phá huỷ bởi AIA-oxidaz) và vậnchuyển của auxin

1.1.3 Tính chất sinh lý của auxin

Auxin can thiệp vàp nhiều hiện tượng sinh lý, hoạt động của nó tuỳ thuộc vàonồng độ và các sự hỗ tương qua lại của chúng với các chất điều hoà khác Một sốhoạt động chính của auxin:

1.1.3.1 Hoạt động trong sự kéo dài tế bào

Auxin kích thích mạnh sự kéo dài tế bào ở ngọn chồi Sự kéo dài tế bào là mộtquá trình phức tạp, kết hợp nhiều hiện tượng: hấp thu nước; dãn dài vách với sức

trương; đặt các hợp chất mới của vách giữa các mạng vi sợi cellulos; sinh tổng hợpprotein và các chất khác.

Vai trò của auxin là gây nên sự giảm pH của thành tế bào bằng cách hoạt hóa

hoạt động và bơm H+ vào thành tế bào làm giảm pH và hoạt hóa enzyme xúc táccắt đứt các cầu nối ngang của các polysaccarit Enzyme tham gia vào quá trình này

là pectinmetylesterase khi hoạt động sẽ metyl hóa các nhóm cacboxyl và ngănchặn cầu nối ion giữa nhóm cacboxyl với canxi để tạo nên pectat canxi, do đó màcác sợi cenlulose tách rời nhau

Ngoài ra, auxin cũng kích thích sự tổng hợp các mRNA – các chất ribosome thamgia vào sự tổng hợp các chất protein

1.1.3.2 Hoạt động trong sự phân chia tế bào

 Kích thích sự phân chia tế bào tượng tầng

Auxin kích thích rất mạnh sự phân chia tế bào tượng tầng (tầng phát sinhlibe - mộc), nhưng hầu như không tác động trên mô phân sinh sơ cấp Như vậy,auxin tác động trên sự tăng trưởng theo đường kính

Ở nồng độ cao, auxin kích thích sự tạo mô sẹo từ các tế bào sống nhờ vào chất

“histogene” ( là chất tạo ra nhiều tế bào giống nhau hoàn toàn) Đây là đặc tính tốtđược áp dụng trong nuôi cấy tế bào

 Phân hoá mô dẫn

Auxin kích thích phân chia của tượng tầng, đồng thời giúp sự phân hoá củacác mô dẫn (libe và mạch mộc) Auxin có khả năng cảm ứng trực tiếp sự phân hoá

tế bào nhu mô thành các tổ chức mô dẫn

1.1.3.3 Hoạt động trong sự phát sinh hình thái (rễ, chồi, quả)

 Kích thích phát triển chồi

Auxin (phối hợp với cytokinin) giúp sự tăng trưởng chồi non và khởi phát sựtạo mô phân sinh ngọn chồi từ nhu mô Tuy nhiên, ở nổng độ cao, auxin cản sựphát triển của phát thể chồi vừa thành lập hay chồi nách: các chồi bây giờ vào trạngthái tiềm sinh

Auxin gây hiện tượng ưu thế ngọn: Hiện tượng ưu thế ngọn là một hiệntượng phổ biến ở trong cây Khi chồi ngọn hoặc rễ chính sinh trưởng sẽ ức chếsinh trưởng của chồi bên và rễ bên Ðây là một sự ức chế tương quan vì khi loại trừ

ưu thế ngọn bằng cách cắt chồi ngọn và rễ chính thì cành bên và rễ bên được giảiphóng khỏi ức chế và lập tức sinh trưởng Hiện tượng này được giải thích rằngauxin được tổng hợp chủ yếu ở ngọn chính và vận chuyển xuống dưới làm cho cácchồi bên tích luỹ nhiều auxin nên ức chế sinh trưởng Khi cắt ngọn chính, lượngauxin tích luỹ trong chồi bên giảm sẽ kích thích chồi bên sinh trưởng

 Kích thích phát triển rễ

Auxin ở nồng độ cao kích thích sự tạo sơ khởi rễ (phát thể non của rễ),nhưng cản sự tăng trưởng của các sơ khởi này Đặc tính này được ứng dụng phổbiến trong giâm cành Sự hình thành rễ phụ trong giâm cành có thể chia làm 3 giaiđoạn: giai đoạn đầu là phản phân hoá tế bào trước tầng phát sinh, tiếp theo là xuấthiện mầm rễ và cuối cùng mầm rễ sinh trưởng thành rễ phụ chọc thủng vỏ và ra

ngoài Giai đoạn đầu cần hàm lượng auxin cao, giai đoạn rễ sinh trưởng cần ítauxin và có khi không cần có auxin.

 Kích thích sự hình thành, sự sinh trưởng của quả và tạo quả không hạt

Tế bào trứng sau khi thụ tinh tạo nên hợp tử và sau phát triển thành phôi Phôihạt là nguồn tổng hợp auxin nội sinh quan trọng, khuyếch tán vào bầu và kích thích

sự sinh trưởng của bầu để hình thành quả Vì vậy quả chỉ được hình thành khi có

sự thụ tinh Nếu không có quá trình thụ tinh thì không hình thành phôi và hoa sẽ bịrụng Việc xử lý auxin ngoại sinh cho hoa sẽ thay thế được nguồn auxin nội sinhvốn được hình thành trong phôi và do đó không cần quá trình thụ phấn thụ tinhnhưng bầu vẫn lớn lên thành quả nhờ auxin ngoại sinh Trong trường hợp này quảkhông qua thụ tinh và do đó không có hạt

 Kìm hãm sự rụng lá, hoa, quả của cây, vì nó ức chế sự hình thành tầng rời ởcuống lá, hoa, quả vốn được cảm ứng bởi các chất ứ chế sinh trưởng Vì vậy phunauxin ngoại sinh có thể giảm sự rụng lá, tăng sự đậu quả và hạn chế rụng nụ, quảnon làm tăng năng suất Cây tổng hợp đủ lượng auxin sẽ ức chế sự rụng hoa, quả,

lá

Auxin được hình thành liên tục trong đỉnh sinh

1.1.4 Các chất auxin tổng hợp

IAA tổng hợp được sử dụng trong nuôi

cấy mô nhưng nó dẽ bị biến tính trong môi

trường nuôi cấy và nhanh chóng thoái biến ở

trong mô Tuy nhiên những đặc tính này có

thể trở nên hữu dụng bởi vì trong cây, IAA

(cùng với cytokinin) sau khi cảm ứng hình

thành mô sẹo sẽ kích thích sự tạo chồi hoặc phôi khi hàm lượng của nó trong môgiảm dần IAA thường được sử dung phối hợp với các chất điều hoà sinh trưởngkhác để kích thích sự phát sinh hình thái trực tiếp (sự tạo rễ của cành giâm in vitro)

và trong nuôi cấy đỉnh sinh trưởng và chồi Tuy nhiên, tuỳ theo mục đích thí nghiệm

mà người ta có thể sử dụng các hợp chất giống auxin khác được tổng hợp và nó

có những hoạt động hơi khác với auxin như:

Trọnglượng phân tử

2,4-Dichlorophenoxyacetic

oC2,4,5-Trichlorophenoxyacetic

oC

So sánh quả trong tự nhiên (bên trái) với quả đã được xử lý bằng chất kích thích tăng trưởng (bên phải) (Ảnh: www.plant-

hormones.info )

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

2,4-D thường được sử dụng phối hợp với cytokinin để cảm ứng tạo mô sẹo vàhuyền phù tế bào và nó sẽ được thay thế bởi IBA hay NAA để kích thích sự phátsinh hình thái IBA và NAA là loại auxin thích hợp trong nuôi cấy chồi

2,4,5-T hiếm khi được sử dụng trong nuôi cấy mô thực vật, hầu như chỉ được

sử dụng để cảm ứng sự tạo mô sẹo và sự phát sinh gián tiếp của cây một lá mầm

như Avena, Oryza, và Panicum Heyser và cộng sự (1983) nhận thấy ở Triticum

aestivum, một số thứ tạo được mô sẹo có khả năng sinh phôi với 2,4-D, một số

khác chỉ tạo mô sẹo với 2,4,5-T

Dicamba thường có hiệu quả trong sự tạo mô sẹo có khả năng sinh phôi ởnhóm cây một lá mầm

Picloram thường được sử dụng để cảm ứng và duy trì mô sẹo hoặc huyềnphù tế bào của các loại cây lá rộng hoặc để cảm ứng sự tạo mô sẹo có khả năngsinh phôi Picloram có hiệu quả đối với biên độ các kiểu di truyền rộng hơn Chỉtrong một số rất ít trường hợp cá biệt, loại auxin này được dùng trong nuôi cấy đỉnhsinh trưởng và nuôi cấy nốt đon thân và được dùng với nồng độ rất thấp (0.012 ÷0.4 μM) khi phối hợp với một cytokinin.

1.2.1. Nguồn gốc

Gibberellin là nhóm phytohormone

thứ hai được phát hiện sau auxin Từ

những nghiên cứu bệnh lý “bệnh lúa von”

do loài nấm ký sinh ở cây lúa Gibberella

fujikuroi (nấm Fusarium moniliforme ở giai

đoạn dinh dưỡng) gây nên Năm 1926, nhà

nghiên cứu bệnh lý thực vật Kurosawa

(Nhật Bản) đã thành công trong thí nghiệm gây “bệnh von” nhân tạo cho lúa và ngô.Yabuta (1934-1938) đã tách được hai chất dưới dạng tinh thể từ nấm lúa vongọi là gibberellin A và B nhưng chưa xác định được bản chất hóa học của chúng Năm 1955 hai nhóm nghiên cứu của Anh

và Mỹ đã phát hiện ra axit gibberellic ở cây lúa

bị bệnh lúa von và xác định được công thức

hóa học của nó là C19H22O6

Năm 1956, West, Phiney, Radley đã tách

được gibberellin từ các thực vật bậc cao và xác định rằng đây là phytohormone tồntại trong các bộ phận của cây Hiện nay người ta đã phát hiện ra trên 50 loạigibberellin và ký hiệu A1, A2, A3, A52 Trong đó gibberellin A3 (GA3) là axitgibberellic có tác dụng sinh lý mạnh nhất Người ta đã tìm được gibberellin ở nhiềunguồn khác nhau như ở các loại nấm, ở thực vật bậc thấp và thực vật bậc cao

1.2.2. Sinh tổng hợp

Gibberelin là những terpenoid, được cấu tạo từ 4 đơn vị isopren (C5):

CH2=C(CH3)-CH=CH2 Các đơn vị này ít nhiều bị biến đổi trong phân tử gibberelin.Theo lý thuyết, các gibberelin có 20C, nhưng nhiều chất chỉ còn 19C (do một –CH3

bị oxi hoá thành –COOH, và nhóm này được khử carboxyl)

chất khởi đầu của các sinh tổng hợp terpenoid Từ acid mevalonic, các isoprenđược thành lập và kết hợp nhau qua nhiều giai đoạn để cho kauren (C20), sản phẩmchuyên biệt đầu tiên trong con đường sinh tổng hợp giberelin Mọi chất có hoạt tínhgiberelin đều có nhân giberelan, khởi đầu là GA12-aldehyd

Tóm lại, các giai đoạn chính của con đường sinh tổng hợp các gibberelin là:Acetil CoA  acid mevalonic  Kauren  GA12-aldehid  các GA  …Trong sốTrong sốcác gibberelin, GA1 là chất chính kích thích sự kéo dài thân ở thực vật GA3 ít gặp ở

thực vật, nhưng là chất có hoạt tính trong các sinh trắc nghiệm, và được xem nhưchất chuẩn cho các gibberelin.

Gibberellin được tổng hợp trong phôi đang sinh trưởng, trong các cơ quanđang sinh trưởng khác như lá non, rễ non, quả non và trong tế bào thì được tổnghợp mạnh ở trong lục lạp Gibberellin vận chuyển không phân cực, có thể hướngngọn và hướng gốc tùy nơi sử dụng Gibberellin được vận chuyển trong hệ thốngmạch dẫn với vận tốc từ 5- 25 mm trong 12 giờ Gibberellin ở trong cây cũng tồn tại

ở dạng tự do và dạng liên kết như auxin, chúng có thể liên kết với glucose vàprotêin

Gibberelin liên kết với các chất đường: nhiều gibberelin-glycosid được tìmthấy ở thực vật, nhất là trong các hột Khi các gibberelin được áp dụng vào thựcvật, một phần gibberelin thường bị glycosyl hoá; ngược lại, gibberelin-glycosid cóthể được đổi thành gibberelin tự do

1.2.3 Tính chất sinh lý của gibberelin

 Sự kéo dài tế bào

Gibberelin kiểm soát hướng đặt các vi sợi celluloz ( vừa mới được tổng hợpnhờ celluloz synthetaz) trong vách tế bào, hướng đặt này lại do hướng đặt của các

vi ống ở ngoại vi tế bào quyết định Gibberelin cảm ứng sự đặt các vi ống theohướng ngang ở nhiều kiểu tế bào ( kể cả các tế bào mà gibberelin không kích thích

sự kéo dài), tuy nhiên sự phối hợp hoạt động giữa gibberelin và auxin trong sự đặtcác vi ống chưa được biết

Gibberelin hạ thấp nồng độ Ca2+ trong vách ( có lẽ bằng cách kích thích sựhấp thu ion này vào trong tế bào), và do đó giúp sự kéo dãn vách, vì Ca2+ cản sựkéo dãn vách ở dicot (không cản ở monocot) Trong hoạt động này, vách tế bàokhông bị acid hoá bởi giberelin ( khác với hoạt động nhanh của auxin)

Gibberelin cản hoạt động của các peroxidaz vách tế bào, do đó làm chậm sựhoá cứng của vách, hiện tượng do sự tạo lignin dưới tác dụng của các peroxidaz

 Sự kéo dài của thân

Hiệu quả sinh lý rõ rệt nhất của gibberellin là kích thích mạnh mẽ sự sinhtrưởng kéo dài của thân, sự vươn dài của lóng Hiệu quả này có được là do củagibberellin kích thích mạnh lên pha giãn của tế bào theo chiều dọc Vì vậy khi xử lý

của gibberellin cho cây đã làm tăng nhanh sự sinh trưởng dinh dưỡng nên làm tăngsinh khối của cây Dưới tác động của gibberellin làm cho thân cây tăng chiều caorất mạnh (đậu xanh, đậu tương thành dây leo, cây đay cao gấp 2-3 lần) Nó khôngnhững kích thích sự sinh trưởng mà còn thúc đẩy sự phân chia tế bào.

 Sự kéo dài lóng và tăng trưởng lá

Kích thích sự kéo dài lóng, vừa do sự kéo dài vừa do sự phân chia tế bàothân, là đặc tính nổi bật của gibberelin Gibberelin kích thích mạnh sự phân chia tếbào nhu mô vỏ và biểu bì Xử lý gibberelin làm tăng năng suất mía cây và đường(do kích thích sự kéo dài lóng)

Giberelin liều cao (hay phối hợp với citokinin) kích thích mạnh sự tăngtrưởng lá (diện tích có thể gấp đôi bình thường như ở Trèfle, Radis) Trên lá yếnmạch hay diệp tiêu lúa, giberelin chỉ có vai trò làm tăng hiệu ứng auxin

 Sự nảy mầm, nảy chồi

Gibberellin kích thích sự nảy mầm, nảy chồi của các mầm ngủ, của hạt và

củ, do đó nó có tác dụng trong việc phá bỏ trạng thái ngủ nghỉ của chúng Hàmlượng gibberellin thường tăng lên lúc chồi cây, củ, căn hành hết thời kỳ nghỉ, lúchạt nảy mầm.Trong trường hợp này của gibberellin kích thích sự tổng hợp của cácenzyme amilaza và các enzyme thuỷ phân khác như protease, photphatase vàlàm tăng hoạt tính của các enzyme này, vì vậy mà xúc tiến quá trình phân hủy tinhbột thành đường cũng như phân hủy các polime thành monome khác, tạo điều kiện

về nguyên liệu và năng lượng cho quá trình nảy mầm Trên cơ sở đó, nếu xử lýgibberellin ngoại sinh thì có thể phá bỏ trạng thái ngủ nghỉ của hạt, củ, căn hành kể

Gibberellin có tác dụng giống auxin là làm tăng kích thước của quả và tạo quảkhông hạt Hiệu quả này càng rõ rệt khi phối hợp tác dụng với auxin

Nước dừa (phôi nhũ lỏng) từ lâu được dùng trong nuôi cấy (Van Overbeek etal., 1941) Môi trường chứa auxin và 10-20% nước dừa giúp sự phân chia của tếbào thân đã phân hoá (sự tạo mô sẹo) Người ta tìm cách xác định bản chất hoáhọc của chất có trong nước dừa, nhưng phải sau sự khám phá cytokinin vài năm,nước dừa mới được chứng minh chứa zeatin (Letham, 1974)

Sau zeatin, hơn 30 cytokinin khác nhau được cô lập Ngày nay, người ta gọicytokinin để chỉ một nhóm chất thiên nhiên hay nhân tạo, có đặc tính sinh lý giốngnước dừa hay kinetin

1.3.2 Cấu trúc và sinh tổng hợp

Zeatin tự do ở dạng trans trong phần lớn thực vật, mặc dù cả 2 dạng cis vàtrans đều có hoạt tính của cytokinin Nhiều chất tổng hợp có hoạt tính cytokini,chúng đều là các aminopurin được thay thế ở vị trí 6, thí dụ benzylaminopurin(benzyl adenin, viết tắt BAP hay BA) là chất được dùng trong nông nghiệp Ngoại

lệ, vài dẫn xuất diphenilurê có hoạt tính cytokinin nhưng yếu

Chuỗi ngang của các cytokinin thiên nhiên có liên hệ về mặt hoá học với cao

su, carotenoid, gibberelin, axit abcisic, và vài hợp chất bảo vệ thực vật gọi là

phytoalexin Tất cả các hợp chất này, ít ra là một phần, được thành lập bởi các đơn

vị isopren có nguồn gốc từ tiền chất acid mevalonic Ở thực vật, cytokinin synthaz

là enzym xúc tác sự liên kết giữa chuỗi bên và adenosin monophosphat (AMP)

Mô phân sinh ngọn rễ là nơi tổng hợp chủ yếu các cytokinin tự do cho cả cơthể thực vật Từ rễ, cytokinin di chuyển trong mạch mộc để tới chồi Tuy nhiên, cácchồi ( cà chua) và phôi cũng là nơi tổng hợp cytokinin

Khác với mô phân sinh ngọn chồi, phôi bị tách khỏi cây vẫn tiếp tục tăngtrưởng và phát triển bình thường trên môi trường thiếu hormon Người ta không

có khả năng tổng hợp cytokinin) dùng cytokinin hiện diện ở hàm lượng cao trongphôi nhũ.

Phân tử tRNA (tham gia trong sự tổng hợp protein trong cytosol hay trong diệplạp) không chỉ chứa 4 nucleotid tạo nên mọi RNA, mà còn vài nucleotid không bìnhthường với các baz bị biến đổi Vài baz này hoạt động như cytokinin khi tRNA bịthuỷ giải (theo con đường enzym troong tế bào) Như vậy, tRNA của thực vật (vàhầu như của mọi sinh vật từ vi khuẩn đến con người) chứa zeatin, mặc dù ở dạngđồng phân cis thay vì trans như các cytokinin tự do

1.3.3 Các loại cytokinin

 Các loại cytokinin tự nhiên: ngày nay, người ta cho rằng kinetin không phải

là chất tự nhiên mà nó được tạo thành do sự tái sắp xếp lại cấu trúc của một chấtkhác (Hecht, 1980), có ít nhất hai loại cytokinin tự nhiên có cấu trúc tương tự nhưcấu trúc của kinetin đã được xác định, đó là nhgững hợp chất tự do hay những hợpchất có gắn với nhóm glucoside hoặc riboside (Entsch và cộng sự, 1980) Hai loạicytokinin thường được sử dụng trong nuôi cấy mô là:

Zeatin: 4-hydroxy-3-methyl-trans-2-butenylaminopurine, hoặc methylbut-2-enyl)-aminopurine hoặc 2-methyl-4(-1H-purine-6-ylamino)-2-buten-1-ol)2-iP (IPA): N6-(2-isopentyl)adenine hoặc 6-(3-methyl-2-butenylamino)purine.Dihydrozeatin: 6-(-hydroxy=3=methyl-trans-2-butenyl)aminopurine

 Các loại cytokinin tổng hợp: các loại cytokinie tự nhiên như 2-iP và zeatin ítđược sử dụng trong các thí nghiệm vì giá thành cao Một số hợp chất tổng hợpthuộc nhóm cytokinin thường được sử dụng trong công tác nuôi cấy là:

Kinetin: 6-furfurylaminopurine hoặc N-(2-furanylmethyl)-1H-purine-6-amine

BAP (BA): 6-benzylaminopurine hoặc benzyladenine

oC 0oC

1.3.4 Tính chất sinh lý của cytokinin

Tính chất đặc trưng của xytokinin là kích thích sự phân chia tế bào mạnh mẽ

Vì vậy người ta xem chúng như là các chất hoạt hóa sự phân chia tế bào, nguyênnhân là do xytokinin hoạt hóa mạnh mẽ quá trình tổng hợp axit nucleic và proteindẫn đến kích sự phân chia tế bào

Cytokinin ảnh hưởng rõ rệt lên sự hình thành và phân hóa cơ quan của thựcvật, đặc biệt là sự phân hóa chồi Người ta đã chứng minh rằng sự cân bằng giữa

tỷ lệ auxin (phân hóa rễ) và Cytokinin (phân hóa chồi) có ý nghĩa rất quyết địnhtrong quá trình phát sinh hình thái của mô nuôi cấy in vitro cũng như trên câynguyên vẹn Nếu tỷ lệ auxin cao hơn cytokinin thì kích thích sự ra rễ, còn tỷ lệcytokinin cao hơn auxin thì kích thích ra chồi Ðể tăng hệ số nhân giống, người tathường tăng nồng độ cytokinin trong môi trường nuôi cấy ở giai đoạn tạo chồi Ởtrong cây rễ là cơ quan tổng hợp cytokinin chủ yếu nên rễ phát triển mạnh thì hìnhthành nhiều cytokinin và kích thích chồi trên mặt đất cũng hình thành nhiều

Cytokinin kìm hãm quá trình già hóa của các cơ quan và của cây nguyên vẹn.Nếu như lá tách rời được xử lý cytokinin thì duy trì được hàm lượng protein vàchlorophin trong thời gian lâu hơn và lá tồn tại màu xanh lâu hơn Hiệu quả kìmhãm sự già hóa, kéo dài tuổi thọ của các cơ quan có thể chứng minh khi cành dâm

ra rễ thì rễ tổng hợp cytokinin nội sinh và kéo dài thời gian sống của lá lâu hơn.Hàm lượng cytokinin nhiều làm cho lá xanh lâu do nó tăng quá trình vận chuyểnchất dinh dưỡng về nuôi lá Trên cây nguyên vẹn khi bộ rễ sinh trưởng tốt thì làmcho cây trẻ và sinh trưởng mạnh, nếu bộ rễ bị tổn thương thì cơ quan trên mặt đấtchóng già

Cytokinin trong một số trường hợp ảnh hưởng lên sự nảy mầm của hạt và của

củ Vì vậy nếu xử lý cytokinin có thể phá bỏ trạng thái ngủ nghỉ của hạt, củ và chồingủ