sự nảy mầm của hạt

sự nảy mầm của hạt

Trường Đại học Sư phạm Tp.HCM

Khoa Sinh học Môn Sinh lý học Thực vật

GV: TS Lê Thị Trung

SỰ NẢY MẦM

CỦA HẠT

NỘI DUNG

1 Hạt – các đặc điểm của hạt

1.1 Hạt1.2 Các đặc điểm của hạt

2 Sự nảy mầm của hạt

2.1 Sự nảy mầm2.2 Sinh lý học nảy mầm

1.2 Các đặc điểm của hạt

Hạt ở trạng thái tiềm sinh

Trạng thái tiềm sinh của hạt thể hiện qua các đặc điểm:

Chứa nhiều chất dự trữ: protein, polysaccaride, lipid.

Hàm lượng nước thấp: 12-14%, giới hạn các quá trình vận chuyển và biến dưỡng.

Giảm trao đổi chất: hô hấp giảm xuống mức thấp nhất, chỉ đủ duy trì cấu trúc tế bào, mô

Có thể hoạt động trở lại : khi điều kiện môi trường trở

nên thuận lợi,, hạt lại tăng cường trao đổi chất và sự tổng hợp diễn ra mạnh mẽ, chuẩn bị cho sự nảy mầm.

Hạt có tính nhạy sáng

Hạt có các nhóm nhạy sáng:

- Dương: cần ánh sáng để nảy mầm

- Âm: cần giai đoạn tối để nảy mầm

- Bất định: không chịu a/h của ánh sáng

Sự nhạy sáng chỉ còn ý nghĩa khi vỏ hạt còn nguyên và nhiệt độ không quá thấp

Ngủ - gỡ ngủ ở hạt

Sự ngủ của hạt do vỏ Vỏ không thấm nước

Họ Sen - Nympheaceae Họ Cẩm quỳ -

Malvaceae

Vỏ quá cứng

Amaranthus

Alisma plantago

Sự ngủ của hạt do vỏ

Vỏ quá cứng, tạo sức kháng cơ

học, không cho phép phôi tăng

trưởng hay cây mầm lú ra

Vỏ quá cứng

Chenopodium album

Lepidium sativum

Sự ngủ của hạt do vỏ

Vỏ (hạt và trái) chứa chất cản

Rosaceae (acid cyanhidric )

Sự ngủ của hạt do vỏ

Vỏ (hạt và trái) chứa chất cản

Cải củ (do amoniac)

Sự ngủ của hạt do vỏ

đậu Hà Lan, bắp (aldehyde và acid

hữu cơ)

Lúa mì (acid abcisic)

Vỏ (hạt và trái) chứa chất cản

Sự ngủ của hạt do vỏ

Gỡ trạng thái ngủ của hạt do vỏ Trong thiên nhiên

- Khi các vỏ bị nứt;

- Do khô hạn, các xen kẽ khô / ẩm hay lạnh / ấm;

- Do hoạt động của vi khuẩn và nấm trong đất

- Các chất cản dễ bay hơi sẽ bốc hơi dần theo thời gian; các chất khác bị rửa trôi dần bởi các trận mưa

gỡ trạng thái ngủ của hạt do vỏ Trong thiên nhiên

Hạt dẻ nứt vỏ

Gỡ trạng thái ngủ của hạt do vỏ Nhân tạo

- Rạch vỏ, bóc vỏ, dát mỏng vỏ, đập nứt hạt;

- Xử lý bằng các chất hóa học làm mềm vỏ

nhưng không gây tổn hại cho phôi (ngâm hạt trong một thời gian ngắn với ete, ancol hay nước nóng)

Ngâm hạt giống

Xử lý hạt giống bằng thuốc trước khi gieo

Ủ hạt giống

Gỡ trạng thái ngủ của hạt do vỏ Nhân tạo

Tuy nhiên đơn giản và ít nguy hiểm nhất cho phôi, và rất thường được áp dụng trong trồng trọt, là sự vùi hạt 1 – 2 tháng ở trong than bùn ẩm, ở nhiệt độ thấp 1 – 10oC (xử lý lạnh - ẩm) Kỹ thuật này có hiệu quả ở ngũ cốc, thông, tùng và các cây thủy sinh như

cỏ lận Butomus, Scirpus

Sự ngủ do phôi

Sự ngủ do phôi có nguồn gốc trong chính phôi, không thể gỡ bởi các xử lý trên vỏ Trong trường hợp này, phôi

cô lập không nảy mầm in vitro trên các

môi trường dinh dưỡng thông thường.

Sự ngủ do phôi Không thật

Sự ngủ do phôi Không thật

- Sự ngủ nhạy sáng (được gỡ bởi ánh sáng), và sự ngủ nhạy tối (được gỡ bởi một giai đoạn tối) không phải là

sự ngủ do phôi, vì phôi cô lập tái tăng trưởng dễ dàng

- Sự ngủ nhạy khô ở cọ dầu Impatients, được gỡ bởi

một thời gian dài trong khí quyển khô, liên quan tới

sự loại các chất cản dễ bay hơi của vỏ, mặt khác giai đoạn hậu trưởng thành trong khí quyển khô hạ thấp thế nước của phôi và do đó làm tăng sự tái thu nước trong sự nảy mầm

Sự ngủ do phôi Thật

Sự ngủ do phôi Thật

Sự ngủ nhạy lạnh (được gỡ bởi sự lạnh - ẩm) thật sự

là sự ngủ do phôi (táo, hồng, Fraxinus), vì xảy ra ở

phôi cô lập in vitro Cơ chế gỡ sự ngủ do lạnh chưa

được hiểu rõ, có thể nhiệt độ lạnh giúp tạo các chất kích thích (như giberelin) hay các loại chất gây cản, gây nên những biến đổi trong hệ thống enzyme, trong

sự biến dưỡng acid nucleic, hay trong cấu trúc chất keo (làm tăng sự thích nước)

Sự ngủ do phôi Thật

Nói chung sự gỡ trạng thái do lạnh trong thiên nhiên (khiến sự nảy mầm xảy ra trong mùa đông) không có lợi (trừ các thích ứng đặc biệt như trong trường hợp các ngũ cốc mùa đông), vì sự lạnh sau đó là điều kiện bất lợi cho cây mầm còn yếu đuối

Sự ngủ thứ cấp

- Xảy ra khi sự ngủ của trụ trên lá mầm không được

gỡ đồng thời với sự ngủ của rễ mầm

- Khi ấy thực vật cần hai mùa đông liên tiếp: một để

gỡ sự ngủ của rễ mầm, và một để gỡ sự ngủ thứ cấp

- Sự ngủ thứ cấp có thể được cảm ứng bởi các điều

kiện không thuận lợi trong sự nảy mầm: nhiệt độ quá cao, sáng hay tối không thích hợp, thừa CO2 ,… Trong mọi trường hợp, dường như các điều kiện này kích

thích sự tổng hợp các chất cản của vỏ

- Không có sự liên hệ mạch trực tiếp giữa các mô mẹ

và phôi hay phôi nhũ ở tất cả các loài

Ở trái đậu, bó libe-mộc từ bầu noãn qua cuống phôi vào vỏ noãn, tạo nên bó libe-mộc chính hướng về

phần ngọn của noãn và hai bó phụ vẫn ở lại phần gốc

Sự chuyển chất đồng hóa vào phôi

Ở bắp, các bó libe-mộc mẹ kéo dài tới vùng hợp điểm ở đáy của trái thóc Các chất đồng hóa theo libe và vào vùng này bằng con đường symplast, kế đó theo con đường apopast để vào các tế bào truyền của phôi nhũ, và sau cùng xuyên qua các tế bào phôi nhũ để được phôi hấp thu.

2 Sự nảy mầm của hạt

2.1 Sự nảy mầm

Sự nảy mầm là toàn bộ các quá trình bắt đầu

từ sự tái thu nước của hạt cho tới sự lú rễ mầm

ra khỏi hạt Các đặc tính quan trọng nhất của sự nảy mầm là: hấp thu nước mạnh, hoạt tính biến dưỡng mạnh và phát sinh nhiệt mạnh

2.2 Sinh lý học nảy mầm

Hạt đang ngủ chuyển sang trạng thái nảy mầm là cả một quá trình biến đổi sâu sắc nhưng nhanh chóng về thành phần hóa sinh và sinh lý xảy ra trong hạt

Sự biến đổi thành phần

Sự biến đổi sinh lý

Biến đổi cân băng hormon

Sự biến đổi sinh lý

Biến đổi sinh lý đặc trưng nhất trong quá trình nảy mầm là hô hấp.

Hoạt tính enzym ↑ → tăng cường độ hô hấp.

Ví dụ: 1 kg thóc khô giải phóng 0.3- 0.4mg

CO2/ngày, còn khi hút ẩm trên 30% thì có thể tăng lên 1000-2000mg CO2/ngày.

Sự biến đổi cân bằng hormon

Sự cân bằng hocmon điều chỉnh quá trình nảy mầm là cân bằng GA/ABA

Khi hạt đang ngủ: hàm lượng ABA cao,

GA không đáng kể

Khi hạt (sắp) nảy mầm: ↑ tổng hợp GA, hàm lượng ABA giảm dần

Các giai đoạn nảy mầm.

Gồm 3 giai đoạn chính

Giai đoạn 1: giai đoạn thu nước

Giai đoạn 2: giai đoạn nảy mầm

Giai đoạn 3: giai đoạn tăng trưởng của cây mầm

Giai đoạn thu nước

Giai đoạn nảy mầm

Hình thành và hoạt hóa enzyme:

- Trong phôi và nội nhũ của hạt ở trạng thái ngủ, enzyme thường ở dạng không hoạt tính và bị liên kết.

- Quá trình tổng hợp mới 1 số enzyme cần có mRNA tương ứng:

- mARN tiềm sinh

- mARN cũng được phiên mã từ giai đoạn phát sinh

phôi, nhưng chưa có hoạt tính

- mARN tạo mới

Sự phân giải các chất dự trữ

Glucid (tinh bột và cellulose)

Tinh bột amylase maltose maltase glucose

2(C6H10O5)n + nH2O → C12H22O11

C12H22011 + 2H2O → 2C6H12O6

Sự phân giải các chất dự trữ (tt)

Glucid ( tinh bột và cellulose)

cellulose cellulaza glucose

(C6H10O5)n + H2O  nC6H12O6

glucose

Hô hấptổng hợp với asparagin thành protid mới

tyrosine

Giai đoạn tăng trưởng của cây mầm

Hạt thu thêm nước và tăng cường độ hô hấp

Hoạt tính biến dưỡng của cây mầm tăng mạnh, hoạt tính biến dưỡng của mô dự trữ giảm mạnh

Các hình thức nảy mầm

Nảy mầm thượng địa: rễ mầm mọc dài

ra hướng xuống dưới đất Trụ dưới lá mầm phát triển mạnh đưa 2 lá mầm và vỏ hạt lên cao khỏi mặt đất, sau đó 2 lá mầm mở ra và héo dần

Các hình thức nảy mầm (tt)

Nảy mầm hạ địa: trụ dưới lá mầm không phát triển nên hạt vẫn ở dưới đất Chồi phát triển vươn lên khỏi mặt đât và cho lá mầm đầu tiên

Các yếu tố tác động lên sự nảy mầm

Yếu tố ngoại tại

Yếu tố nội tại

Sự trưởng thành của hạt: hạt cần đạt đến mức độ trưởng thành đầy đủ về mọi thành phần cấu tạo (vỏ, các mô dự trữ và phôi) để

có thể nảy mầm và tiếp tục phát triển thành một cây con

Tuổi thọ của hạt: khoảng thời gian mà phôi còn sống và còn khả năng nảy mầm

Cảm ơn

Cô và các bạn!