Gibberellin phương pháp thu nhận và ứng dụng trong nông nghiệp

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 m

Mục lục

Giới thiệu

Mục lục 1

I Các chất kích thích sinh trưởng thực vật 3

1.1.Auxin 3

1.1.1.Nguồn gốc 3

1.2.3.Tính chất sinh lý của gibberelin 14

Sự kéo dài tế bào 14

Sự kéo dài của thân 14

Sự kéo dài lóng và tăng trưởng lá 15

Sự nảy mầm, nảy chồi 15

Sự ra hoa, quả 15

1.2.4.Các chất kháng-gibberelin 16

1.3.Cytokinin 16

1.3.1.Nguồn gốc 16

h.c=c.ch3 17

HN-CHó' nCH, 17

DMAA 17

DIPHENTLURÊ 17

1.3.3.Các loại cytokinin 18

1.3.4.Tính chất sinh lý của cytokinin 21

II.Các chất ức chế sinh trưởng thực vật: 21

2.1.Axit abscisic (ABA) 22

2.1.1.Sự phát hiện 22

2.1.2.Con đường sinh tổng hợp và sự phân phối trong tế bào 23

2.2.Etylen 25

2.2.1.Sự phát hiện 25

2.2.2.Con đường sinh tổng hợp 25

2.3.Nhóm các chất có bản chất phenol 28

III.Một số nguyên tắc khi sử dụng chất điều hoà tăng trưởng thực vật: 30

IV.ứng dụng các chất điều hoà sinh trưởng trong trồng trọt: 31

4.1.Kích thích sinh trưởng của cây, tăng chiều cao, tăng sinh khối và tăng năng suất cây trồng: 31

4.2.Kích thích sự hình thành rễ của cành giâm, cành chiết.: 32

4.3.Tăng sự đậu quả và tạo quả không hạt: 33

4.4.Ngăn ngừa sự rụng nụ, hoa và quả: 34

4.5.Điều chỉnh thời gian ngủ nghỉ của các loại củ, hạt: 34

5.6.Điều chỉnh sự ra hoa của cây: 35

5.7.Điều chỉnh giới tính của hoa: 35

5.8.Điều chỉnh sự chín của quả: 35

5.9.Nuôi cây mô tế bào: 36

4.10.Các chất điều hòa sinh trưởng với mục đích diệt trừ cỏ dại (herbicid): 36

Giới thiệu

Trong đời sống thực vật, ngoài các chất hữu cơ như gluxit, protêin, lipit, 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 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 bản chất 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 kỳ sống của mình Các hormone thực vật (phytohormone) là những chất hữu cơ có bản chất hóa học rất khác nhau được tổng hợp với một lượng rất nhỏ ở các cơ quan, 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 phận trong cơ thể

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

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

nhóm 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 sinh trưởng thực vật gồm có các nhóm chất: auxin, gibberellin, cytokinine

1.1 Auxin

1.1.1 Nguồn gốc

Năm 1880 Saclơ Đacuyn (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 quang hướng 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 indole-3- acetic acid (IAA) trong môi trường lên men Thế nhưng quá trình chiết tách sản phẩm tương tự trong các mô thực vật đã không thành công trong suốt gần 50 năm sau

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 đặt những khối thạch trắng bên dưới đỉnh của lá bao mầm trong một thời gian nhất định sau đó lấy ra và đặt chúng vào thân cây khác đã bị bấm ngọn Sau khi đặt các khối thạch đó, các thân cây bắt đầu tăng trưởng trở lại Năm 1928, Went đã triển khai một phương pháp định lượng chất kích thích tăng trưởng thực vật này Went thường 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 hỗn hợp 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 năng tương tự auxin A, trong đó có IAA

Auxin phổ biến nhất, axít indoleacetic acid (IAA), thường được hình thành gần đỉnh tăng trưởng và sau đó đi xuống Quá trình đó khiến cho các lá non sẽ mọc dài hơn 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, có

nghĩa là “tăng trưởng” Các hợp chất được gọi chung là auxin nếu chúng tổng hợp trong các loại thực vật và là những chất chia sẻ những hoạt động tương tự với IAA.

The Auxin: IAA

CH2COOH

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 nố

là axit p-indol-acetic

Auxin được tồng hợp ở tất cả các thực vật bậc cao,

tảo, nám và cả ờ vi khuẩn, ở thực vật bậc cao AIA

được tổng hợp chủ yếu ở đĩnh chồi ngọn và từ đó được vận chuyển xuống dưới với vận tốc 0,5 -1,5cm/h

Sự vận chuyền của auxin trong cây cố tính chất phân cực rấỉ nghiêm ngặt, tức

là chỉ vận chuyển theo hướng gốc Chính vì vậy mà càng xa đĩnh ngọn, hàm lượng auxin càng giảm dần tạo nên một gradien nồng độ giảm dần của auxin từ đĩnh ngọn xuống gốc của cây Ngoài đỉnh ngọn ra auxin còn được tổng hợp ở các cơ quan còn non khác như lá non, quả non, phôi hạt đang sinh trưởng, mô phân sinh tầng phát sinh Quá trình tồng hợp auxin xảy ra thường xuyên và mạnh mẽ ờ trong cây dưới xúc tác của các enzyme đặc hiệu Axit p-lndol Axetic là loại auxin phồ biến trong cây, được tồng hợp ỉừ tryptophan bằng con đường khử amin, cacboxyl

và oxy hóa

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

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

AIA-thioglucosid, AIA-inositol) Các dạng liên kếỉ này không có hoạt tính auxin nhưng dễ dàng phóng thích auxin theo con đường enzim (bởi sự thuỳ giải kiềm trong thực nghiệm), là các dạng dự trữ (không bị phá huỷ bởi AIA~oxidaz) và vận chuyển 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 vào nồng độ và các sự hỗ tương qua lại của chúng với các chất điều hoà khác Một số hoạt động chính của auxin:

1.1.3.1 Hoạt động trong sự kéo dài tế bào

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

membrane

ìssaAddiícíi w&slsy Long man, Ine.

trương; đặt các hợp chất mới của vách giữa các mạng vi sợi cellulos; sinh tồng hợp protein

và các chát khác

Vai ỉrò của auxin là gây nên sự giảm pH của thành tế bào bằng cách hoạt hóabơm proton ( H ) nằm trên màng ngoại chất Khi có mặt của auxin thì bơm proton hoạt động và bơm H+ vào thành tế bào làm giảm pH và hoạỉ hóa enzyme xúc tác cắt 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 ngăn chặn cầu nối ion giữa nhóm cacboxyl với canxi để tạo nên pectat canxi, do đố mà các sợi cenlulose tách rời nhau

Ngoài ra, auxin cũng kích thích sự tổng hợp các mRNA - các chắt ribosome tham gia vào

sự tồng hợp các chấỉ protein

Plasma C ELL WALL

Receptor

Signal transduction

Trans

cription

factors

Growth proteins °

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 sinh libe - 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 tốt được 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 của các 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 sự tạo mô phân sinh ngọn chồi từ nhu mô Tuy nhiên, ở nổng độ cao, auxin cản sự phát triển của phát thể chồi vừa thành lập hay chồi nách: các chồi bây giờ vào trạng thái tiềm sinh

Auxin gây hiện tượng ưu thế ngọn: Hiện tượng ưu thế ngọn là một hiện tượng phổ biến ở trong cây Khi chồi ngọn hoặc rễ chính sinh trưởng sẽ ức chế sinh trưởng của chồi bên và rễ bên Đây 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 giải phóng khỏi ức chế và lập tức sinh trưởng Hiện tượng này được giải thích rằng auxin được tổng hợp chủ yếu ở ngọn chính và vận chuyển xuống dưới làm cho các chồi bên tích luỹ nhiều auxin nên ức chế sinh trưởng Khi cắt ngọn chính, lượng auxin 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 phổ biến trong giâm cành Sự hình thành rễ phụ trong giâm cành có thể chia làm 3 giai đoạn: giai đoạn đầu là phản phân hoá tế bào trước tầng phát sinh, tiếp theo là xuất hiện mầm rễ và cuối cùng mầm rễ sinh trưởng thành rễ phụ chọc thủng vỏ và ra

ngoài, ỡiai đoạn đầu cần hàm lượng auxin cao, giai đoạn rễ sinh trưởng cần ít auxin và cố khỉ không cần cố auxin.

❖ Kích thích sự hình thành, sự sinh trường của quả và tạo quá không hạt

Tế bào trứng sau khi thụ tinh tạo nên hợp tử và sau phát triển thành phôi Phôi hạt 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 Nêu không có quá trình thụ tinh thì không hình thành phôi và hoa sẽ bị rụng Việc xử lý auxin ngoại sinh cho hoa sẽ thay thế được nguồn auxin nội sinh vốn được hình thành trong phôi

và do đó không cần quá trình thụ phấn thụ tinh nhưng bầu vẫn lớn lên thành quả nhờ auxin ngoại sinh Trong trường hợp này quả không qua thụ tinh và do đố không cố hạỉ

❖ Kìm hãm sự rụng lá, hoa, quả của cây, vì nó ức chế sự hình thành tầng rời ở cuống lá, hoa, quả vốn được cảm ứng bởi các chất ứ chế sinh trưởng Vì vậy phun auxin ngoại sinh cố thể giảm sự rụng lá, tăng sự đậu quả và hạn chế rụng nụ, quả non làm tăng năng suắỉ Cây tồng hợp đủ lượng auxin sẽ ức chế sự rụng hoa, quả,

Aưxin được hình thành lỉên tục trong đĩnh sinh trưởng củã thân và rễ cây (Ắnh: www.nsf.gov)

SMỈINÍ MMỀ

IAA tổng hợp được sử dụng trong nuôi cáy 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

, So sánh quả trong tự nhiên (bên trái) vởi

(cùng với cytokinin) sau khi cảm ứng hình ăuảđãđươcxử¡«bằnachátkíchthích

thành mô sẹo sẽ kích thích sự phôi khi hàm lượng của nố trong mô giảm dần IAA thường được

sử dung phối hợp với các chất điều hoà sinh trưởng khác đề kích thích sự phát sinh hình thái trực tiếp (sự tạo rễ của cành giâm in vitro) và trong nuôi cấy đĩnh sinh trưởng và chồi Tuy nhiên,

người ta cố thể sử dụng các hợp chất giống auxỉn khác được tổnghợp và nó cốnhững hoạt động hơi khác với auxin như:

Tên chất Viết tắt

Trọng lượng phân tử

Dung môi Nhiệt độ bảo quản

Dạngbột

Dạnglỏng

a-Naphthaleneaceỉic acid NAA 186.2 1N NaOH - 2-8°C2,4-Dichlorophenoxyacetic

chlorophenoxyacetic acid

-P-Naphthyloxyacetic acid NOA 202.2 1N NaOH

-2-8°C3,6-Dichloro-2- methoxybenzoic Dicamba 186.6

OCH,COO H

NO A

2, 4, T

5- MCP

A

°CH,COO H

2,3,5-T riiodobenzoic acid TIBA 499.8 1N NaOH 0°C 0°C

-jr CHjCOOH

IH

^ | | ' 11 1

2,4-D thipong dirac SIPdung phöi hap vai cytokinin 6e cam Cmg tao mo seo va huyin phü

t§ bao vä nö se dipgc thay th§ bai IBA hay NAA de kich thich sir phat sinh hlnh thai IBA vä NAA la loai auxin thich hop trong nuöi ciy chöi

2,4,5-T hiem khi dupgc SIPdung trong nuoi cay mo thu’c vat, hau nhu5 chi dipgc SIPdung

de cam Cmg SIPtao mö seo va SLFphat sinh gian tiäp cua cay mot la mim nhu» Avena, Oryza,

vä Panicum Heyser vä cong sir (1983) nhan thiy o’ Triticum aestivum, mot so thü» tao dipgc

mö seo cö khä näng sinh phöi vöi 2,4-D, mot so khac chi tao mö seo vöi 2,4,5-T

Dicamba thường cố hiệu quả trong sự tạo mô sẹo cố khả năng sinh phôi ở nhóm cây một lá mầm.

Picloram thường được sử dụng để cảm ứng và duy trì mô sẹo hoặc huyền phù tế bào của các loại cây lá rộng hoặc đề cảm ứng sự tạo mô sẹo có khả năng sinh phôi Picloram cố hiệu quả đối với biên độ các kiểu di truyền rộng hơn Chĩ trong một số rất ít trường hợp cá biệt,

sinh trưởng và nuôi cấy nốt đon thân và được dùng với nồng độ rấtthấp (0.012

-0 4 ụM) khi phối hợp với một cytokinin

1.2. Gibberellin

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 nắm 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 chấỉ dưới dạng tinh thề từ nấm lúa von gọi là gỉbberellin A và B nhưng chưa xác định được bản chắt

hóa học của chúng

Năm 1955 hai nhỏm nghiên cứu của Anh và Mỹ đã phát

hiện ra axỉt gibberellic ở cây lúa bị bệnh lúa von và xác

định đượccông thứchóa học của nó là c H o

HO

Năm 1956, West, Phiney, Radley đã tách được gibberellin ỉừ các thực vật bậc cao và xác định rằng đây là phytohormone tồn tại trong các bộ phận của cây Hiện nay người ta đã phát hiên ra trên 50 loai gibberellin và ký hiêu A , A , A A

Trong đố gỉbberellin A (GA ) là axỉt gibberellic cố tác dụng sinh lý mạnh

nhất

Người ta đã tìm được gibberellin ở nhiều nguồn khác nhau như ở các loại nấm, ở thực vật bậc thấp và ỉhực vật bậc cao.

1.2.2 Sinh tổng hợp

Gỉbberelỉn là những terpenoid, được cấu tạo từ 4 đơn vị ỉsopren (C5): CH2=C(CH3CH=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)

)-Acid mevalonic (C6), có nguồn gốc từ acetyl CoA trong con đường hô hấp, là chất khởi đầu của các sinh tổng hợp terpenoid Từ acid mevalonic, các isopren được thành lập và kết hợp nhau qua nhiều giai đoạn để cho kauren (C20), sản phầm chuyên biệỉ đầu tiên ỉrong con đường sinh tồng hợp giberelin Mọi chất có hoạt tính giberelin đều cố nhân giberelan, khởi đầu

là GAi2-aldehyd

Tóm lại, các giai đoạn chính của con đường sinh tổng hợp các gibberelin là: Acetil C0A -ỳ acid mevalonic -ỳ Kauren -> GAi2-aldehid -ỳ các GA -ỳ Trong số các

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

Gibberellin được tổng hợp trong phôi đang sinh trưởng, trong các cơ quan đang sinh trưởng khác như lá non, rễ non, quả non và trong tế bào thì được tổng hợp mạnh ở trong lục lạp Gibberellin vận chuyển không phân cực, có thể hướng ngọn và hướng gốc tùy nơi sử dụng Gibberellin được vận chuyển trong hệ thống mạch 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 và protêin

Gibberelin liên kết với các chất đường: nhiều gibberelin-glycosid được tìm thấy ở thực vật, nhất là trong các hột Khi các gibberelin được áp dụng vào thực vật, một phần gibberelin thường bị glycosyl hoá; ngược lại, gibberelin-glycosid có thể 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 hợp nhờ 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 theo hướng 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 đặt các vi ống chưa được biết

Gibberelin hạ thấp nồng độ Ca2+ trong vách ( có lẽ bằng cách kích thích sự hấp thu ion này vào trong tế bào), và do đó giúp sự kéo dãn vách, vì Ca2+ cản sự kéo dãn vách ở dicot (không cản ở monocot) Trong hoạt động này, vách tế bào không 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 sự hoá cứng của vách, hiện tượng do sự tạo lignin dưới tác dụng của các peroxidaz

trưởng kéo dài của thân, sự vươn dài của lóng Hiệu quả này có được là do của gibberellin 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 tăng sinh khối của cây Dưới tác động của gibberellin làm cho thân cây tăng chiều cao rất mạnh (đậu xanh, đậu tương thành dây leo, cây đay cao gấp 2-3 lần) Nó không những 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 bào thân,

là đặc tính nỗi bật của gibberelin Gibberelin kích thích mạnh sự phân chia tế bào 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 tăng trưởng

lá (diện tích có thể gấp đôi bình thường như ở Trèfle, Radis) Trên lá yến mạch 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 Hàm lượng gibberellin thường tăng lên lúc chồi cây, củ, căn hành hết thời kỳ nghỉ, lúc hạt nảy mầm.Trong trường hợp này của gibberellin kích thích sự tổng hợp của các enzyme amilaza và các enzyme thuỷ phân khác như protease, photphatase và làm tăng hoạt tính của các enzyme này, vì vậy mà xúc tiến quá trình phân hủy tinh bột 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 lý gibberellin ngoại sinh thì có thể phá bỏ trạng thái ngủ nghỉ của hạt, củ, căn hành kể cả trạng thái nghĩ sâu

❖ Sự ra hoa, quả

Trong nhiều trường hợp của gibberellin kích thích sự ra hoa rõ rệt Ảnh hưởng đặc trưng của sự ra hoa của gibberellin là kích thích sự sinh trưởng kéo dài và nhanh chóng của cụm hoa Gibberellin kích thích cây ngày dài ra hoa trong điều kiện ngày ngắn (Lang, 1956)

Gibberellin ảnh hưởng đến sự phân hóa giới tính của hoa, ức chế sự phát triển

hoa cái và kích thích sự phát triển hoa đực.

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

1.3 Cytokinin

1.3.1 Nguồn gốc

Việc phát hiện ra cytokinin gắn liền với kỹ thuật nuôi cây mô tế bào thực vật Năm 1955 Miller và Skoog phát hiện và chiết xuất từ tinh dịch cá thu một hợp chất có khả năng kích thích sự phân chia tế bào rất mạnh mẽ trong nuôi cấy mô gọi là kinetin (6-furfurryl-aminopurin: C10H9N5O).

Letham và Miller (1963) lần đầu tiên đã tách được cytokinin tự nhiên ở dạng kết tinh từ hạt ngô gọi là zeatin và có hoạt tính tương tự kinetin Sau đó người ta đã phát hiện cytokinin có ở trong tất cả các loại thực vật khác nhau và là một nhóm phytohormone quan trọng ở trong cây Trong các loại cytokinin thì 3 loại sau đây là phổ biến nhất: Kinetin (6- furfuryl- aminopurin), 6-benzin- aminopurin và zeatin tự nhiên

Nước dừa (phôi nhũ lỏng) từ lâu được dùng trong nuôi cấy (Van Overbeek et al., 1941) Môi trường chứa auxin và 10-20% nước dừa giúp sự phân chia của tế bào thân đã phân hoá (sự tạo mô sẹo) Người ta tìm cách xác định bản chất hoá học 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 cytokinỉn khác nhau được cô lập Ngày nay, người ta gọi cytokinin để chỉ một nhóm chất thiên nhiên hay nhân tạo, có đặc tính sinh lý giống nước 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 và trans đều cố hoạt tính của cytokinin Nhiều chất tổng hợp cố hoạt tính cytokìni, 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

H.C = C.CH 3

DMAA

DIPHENTLURÊ

Hình 11.10 Cấu trúc của adeniĩi (6—aminopurÌTi),

citokinin (adenin được thay thế) và diphenilurè.

Chuỗi ngang của các cytokỉnin thiên nhiên có liên hệ về mặt hoá học với cao su, caroỉenoid, gibberelin, axit abcisic, và vài hợp chất bảo vệ thực vật gọi là phytoalexin Tất cả

các hợp chất này, ít ra là mộỉ phần, được thành lập bởi các đơn vị isopren cổ 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 cơ thể thực vật Từ rễ, cytokinin di chuyển trong mạch mộc để tới chồi Tuy nhiên, các chồi ( 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 tăng trưởng

và phát triển bình thường trên môi trường thiếu hormon Người ta không biết chính xác khi nào phôi tự lập về cytokinin, tuy nhiên, có lẽ phôi quá non ( không có khả năng tổng hợp cytokinin) dùng cytokinin hiện diện ở hàm lượng cao trong phôi nhũ.Phân tử tRNA (tham gia trong sự tổng hợp protein trong cytosol hay trong diệp lạp) không chỉ chứa 4 nucleotid tạo nên mọi RNA, mà còn vài nucleotid không bình thường với các baz bị biến đổi Vài baz này hoạt động như cytokinin khi tRNA bị thuỷ giải (theo con đường enzym troong tế bào) Như vậy, tRNA của thực vật (và hầu như của mọi sinh vật từ vi khuẩn đến con người) chứa zeatin, mặc dù ở dạng đồng 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 chất khác (Hecht, 1980), có ít nhất hai loại cytokinin tự nhiên có cấu trúc tương tự như cấu trúc của kinetin đã được xác định, đó là nhgững hợp chất tự do hay những hợp chất có gắn với nhóm glucoside hoặc riboside (Entsch và cộng sự, 1980) Hai loại cytokinin 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(-1 H-purine-6-ylamino)-2-buten-1-ol) 2-iP (IPA): N6-(2-isopentyl)adenine hoặc 6-(3-methyl-2-butenylamino)purine

6-(4-hydro-3-Dihydrozeatin: 6-(-hydroxy=3=methyl-trans-2-butenyl)aminopurine

❖ Các loại cytokinin tổng hợp: các loại

cytokinie tự nhiên như 2-iP và zeatin ít được sử dụng trong các thí nghiệm vì giá thành cao Một số hợp chát tổng hợp thuộc nhóm cytokinin thường được sử dụng trong công tác nuôi cầy là:

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

(BA): 6-benzylaminopurine hoặc benzyladenine

TDZ: 1-phenyl-3( 1,2,3 thiadỉazol-5-yl)