SINH HỌC SINH LÝ THỰC VẬT

Sinh học sinh lý thực vật BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM TIỂU LUẬN MÔN: SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐỀ TÀI: SINH HỌC SINH LÝ THỰC VẬT GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN VINH LỚP:DHTP8B MLHP:210510302 NHÓM: NOW OR NEVER DƯƠNG NGỌC LAN ĐÀI 10043961 PHẠM MINH VŨ 10044421 NGUYỄN ĐĂNG SÁNG 10074381 NGUYỄN DUY KHÁNH 10053591 VINH GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN Sinh học sinh lý thực vật TP HỒ CHÍ MINH, NGÀY 02/02/2013 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM TIỂU LUẬN MÔN: SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐỀ TÀI: SINH HỌC SINH LÝ THỰC VẬT GVHD: GSTS NGUYỄN VĂN VINH LỚP:DHTP8B MLHP:210510302 NHÓM: NOW OR NEVER DƯƠNG NGỌC LAN ĐÀI 10043961 PHẠM MINH VŨ 10044421 NGUYỄN ĐĂNG SÁNG 10074381 VINH GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN Sinh học sinh lý thực vật NGUYỄN DUY KHÁNH 10053591 TP HỒ CHÍ MINH, NGÀY 02/02/2013 LỜI CÁM ƠN Để hoàn thành tiểu luận này, nổ lực tất thành viên nhóm, với giúp đỡ thầy bạn Qua tồn thể nhóm xin bày tỏ lời cám ơn sâu sắc đến: - Thầy Nguyễn Văn Vinh tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện thuận lợi, cho tất thành viên nhóm hồn thành tiểu luận - Cảm ơn bạn lớp ĐHTP8 có lời động viên đóng góp nhiều ý kiến thiết thực giúp nhóm hồn tất tiểu luận - Cảm ơn thành viên nhóm thực tiểu luận - Cảm ơn thư viện trường cung cấp tài liệu, sách để thành viên nhóm tham khảo Chân thành cảm ơn!! Tp.HCM, ngày 02 tháng 02 năm 2013 VINH GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN Sinh học sinh lý thực vật Lời mở đầu Sinh lý thực vật khoa học nghiên cứu hoạt động sinh lý xảy thể thực vật, mối quan hệ điều kiện sinh thái với hoạt động sinh lý ta khả điều chỉnh thực vật theo hướng có lợi cho người Để góp phần hiểu rõ vấn đề này, nhóm chúng tơi xin trình bày “Sự sinh lý thực vật” Tuy không thật đầy đủ làm bạn hiểu hình thành, phát triển hoa Hy vọng thầy bạn góp ý để làm chúng tơi hồn thiện Nội dung đề tài I Quang hợp hô hấp TV -Cấu tạo quan quang hợp hô hấp TV -Cơ chế quang hợp TV (C3, C4, CAM) -Cơ chế q trình hơ hấp TV II Phản ứng thực vật tác động hormon thực vật -Tính hướng kích thích -Các hormon thực vật -Quang chu kỳ phytochrom -Hormon hoa -Ý nghĩa hormon thực vật III Sự sinh sản TV -Sự sinh sản vơ tính -Cấu tạo hoa -Sự hình thành giao tử -Sự thụ phấn -Sự thụ tinh, thụ tinh kép -Sự phát triển phôi, hạt -Sự nẩy mầm hạt VINH GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN Sinh học sinh lý thực vật I/Quang hợp hô hấp TV 1/ Cấu tạo quan quang hợp hô hấp TV 1.1/ Cấu tạo quan quang hợp 1.1.1/Định nghĩa quang hợp: - Quang hợp trình lượng ánh sáng mặt trời hấp thụ để tạo cacbonhidrat oxy từ khí H2O - Phương trình tổng quát : CO2 + H2O → C6H12O6 +6O2 1.1.2/ Vai trò quang hợp xanh : - Cung cấp thức ăn cho sinh vật, nguyên liệu cho xây dựng dược liệu cho y học - Cung cấp lượng cho hoạt động sống - Điều hịa khơng khí 1.1.3/Cấu tạọ: a Lá quan quang hợp +Hình thái bề mặt lớn : hấp thụ nhiều ánh sáng mặt trời - Phiến mỏng : thuận lợi cho khí khuếch tán vào dễ dàng - Trong lớp biểu bì mặt có khí khổng giúp cho khí CO2 khuếch tán vào bên đến lục lạp +Giải phẫu : - Tế bào mô giậu chứa nhiều lục lạp phân bố bên lớp biểu bì mặt để trực tiếp hấp thụ tia sáng chiếu lên mặt - Tế bào mơ xốp chứa diệp lục so với mô giậu nằm mặt phiến Trong mơ xốp có nhiều khoang rỗng tạo điều kiện cho khí CO2 dễ dàng khuếch tán đến tế bào chứa sắc tố quang hợp - Hệ gân phát triển đến tận tế bào nhu mô lá, chứa mạch gỗ mạch rây VINH GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN Sinh học sinh lý thực vật - Trong phiến có nhiều tế bào chứa lục lạp bào quan quang hợp b/ Lục lạp – bào quan thực chức quang hợp Hình thái: Lục lạp có hình thái đa dạng Ở loài thực vật thuỷ sinh loại rong, tảo…do không bị ánh sáng trực tiếp đốt nóng nên lục lạp có hình dạng khác hình cốc, hình vng, hình sao, hình bản…Cịn thực vật bậc cao sống cạn lục lạp thường có hình bầu dục Với hình bầu dục, lục lạp xoay bề mặt để tiếp xúc với ánh sáng nhiều hay tuỳ theo cường độ ánh sáng chiếu tới Số lượng: Số lượng lục lạp tế bào khác loài thực vật khác Đối với tảo, tế bào có lục lạp Đối với thực vật bậc cao, tế bào mơ đồng hố có nhiều lục lạp, khoảng 20-100 lục lạp Kích thước: Kích thước trung bình lục lạp có hình bầu dục dao động từ 46µm bề dày Những ưa bóng thường có số lượng, kích thước hàm lượng sắc tố lục lạp lớn ưa sáng Thành phần hóa học lục lạp Thành phần hoá học lục lạp phức tạp H 2O chiếm 75% Cịn lại chất khơ mà chủ yếu chất hữu Thành phần hoá học quan trọng protein đến lipit Ngồi cịn có nhiều ngun tố khống, vitamin 30 loại enzym khác tham gia phản ứng quang hợp Thành phần có chức quan trọng sắc tố quang hợp gồm sắc tố xanh, vàng, da cam Lục lạp bào quan có chứa axit nucleic Cùng với riboxom chứa lục lạp ADN ARN tạo nên tổ hợp có khả tổng hợp protein riêng Nhiều đặc tính di truyền qua lục lạp gọi di truyền tế bào chất Cấu tạo lục lạp Dưới kính hiển vi, lục lạp có ba phận: Màng bao, màng thilakoit, chất VINH GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN Sinh học sinh lý thực vật - Màng (membran) bao bọc xung quanh lục lạp Đây màng kép gồm hai màng sở tạo thành Màng lục lạp nhiệm vụ bao bọc, bảo vệ phần cấu trúc bên trong, cịn có chức quan trọng kiểm tra tính thấm chất vào khỏi lục lạp - Hệ thống màng quang hợp hay gọi thilakoit Chúng bao gồm tập hợp màng có chứa sắc tố quang hợp nên có màu xanh Màng thilakoit có cấu tạo màng khác, gồm protein photpholipit xếp gần màng sở Các tập hợp màng chồng đĩa chồng lên tạo cấu trúc dạng hạt (grana) Ngoài protein lipit, sắc tố quang hợp gồm diệp lục carotenoit xếp cách có định hướng màng thilakoit Chức thilakoit thực biến đổi quang thành hoá tức thực pha sáng quang hợp - Cơ chất (stroma) khơng gian cịn lại lục lạp Nó khơng chứa sắc tố nên không mang màu Đây chất nửa lỏng mà thành phần protein, enzym quang hợp sản phẩm trung gian trình quang hợp Tại xảy chu trình quang hợp tức thực pha tối quang hợp 1.2/ Cấu tạo quan hô hấp 1.2.1/Định nghĩa hô hấp Hô hấp thực vật trình phân giải oxi hố chất hữu cơ, trước hết gluxit với tham gia oxi không khí sản phảm cuối CO2 nước đồng thời giải phóng lượng cung cấp cho tất hoạt động sống cho tạo sản phẩm trung gian cho trình sinh tổng hợp chất khác Như cần hiểu hơ hấp khơng q trình phân giải túy mà kèm theo trình tổng hợp (vừa mang ý nghĩa dị hóa, vừa mang ý nghĩa đồng hóa) VINH GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN Sinh học sinh lý thực vật Phương trình đơn giản hơ hấp: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O – Qkcal (phản ứng toả nhiệt) 1.2.2/ Ý nghĩa q trình hơ hấp thực vật Hô hấp cung cấp tất lượng cho hoạt động Nếu quang hợp, lượng ánh sáng mặt trời tích luỹ vào chất hữu q trình hơ hấp, lượng giải phóng để lại cung cấp cho hoạt động sống trình phân chia sinh trưởng tế bào, cây; trình hút vận chuyển nước, vật chất cây; q trình vận động… Q trình hơ hấp sản sinh nhiều hợp chất trung gian mà chúng lại nguyên liệu khởi đầu cho việc tổng hợp nên chất hữu khác thể Do đó, khơng nên xem hơ hấp q trình phân giải đơn mà cịn mang ý nghĩa tổng hợp vật chất Hô hấp tạo nên sở lượng nguyên liệu giúp chống chịu với điều kiện ngoại cảnh bất thuận chịu bệnh, chịu nóng, chịu phân đạm, chịu rét… Trong sản xuất, việc hiểu biết hô hấp giúp ta đề xuất biện pháp điều chỉnh hô hấp theo hướng có lợi cho người giảm thiểu hơ hấp vơ hiệu, tránh hơ hấp yếm khí khống chế hô hấp việc bảo quản nông sản phẩm để giảm thiểu hao hụt chất hữu hô hấp nông phẩm 1.1.3/Cấu tạọ: Ở TV hô hấp xảy tất quan thể Đặc biệt quan tăng trưởng, sinh sản rễ Bào quan thực chức hô hấp ti thể VINH GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN Sinh học sinh lý thực vật Hình:cấu tạo ty thể 2/Cơ chế quang hơp thực vật 21 Hai pha trình quang hợp Quang hợp trình biến đổi lượng ánh sáng thành lượng hoá học hợp chất hữu cơ, quang hợp gồm phản ứng có liên quan tới ánh sáng phụ thuộc vào hàm lượng diệp lục Đã có nhiều chứng thực nghiệm cho thấy bên cạnh phản ứng cần ánh sáng cịn có phản ứng khơng cần ánh sáng Đó phản ứng hoá học enzym xúc tác (phản ứng tối) K.A Timiriazev lần (1889) nhận thấy việc tăng cường chiếu sáng luôn làm tăng cường độ quang hợp Lúc tăng cường độ chiếu sáng tời mức bão hoà ánh sáng lá, cường độ đồng hố CO khơng tăng mà nhiều trường hợp giảm Nghiên cứu Blackman (1905) cho thấy quang hợp phụ thuộc vào nhiệt độ Trong quang hợp phải có phản ứng hố học enzym xúc tác liên quan tới nhiệt độ Khi xử lý độc tố với enzym dù có đủ ánh sáng ngừng quang hợp VINH GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN Sinh học sinh lý thực vật Richter (1941) dùng ánh sáng nhấp nháy với tầng số định thấy sử dụng lượng có hiệu Sử dụng lượng cực đại phản ứng sáng 25oC 10-5 giây Thời gian phản ứng tối kéo dài 10-2 giây Năm 1983, Emerson Arnold lúc chiếu sáng cho tảo Chlorella xen kẽ thời gian tối nhiệt độ khác nhận thấy q trình tối chất hố học, phụ thuộc vào nhiệt độ phản ứng tối thường kéo dài phản ứng sáng thời gian quang hợp dài hay ngắn pha tối định Ngày nay, người ta chia quang hợp thành hai pha pha sáng pha tối Pha sáng bao gồm q trình hấp thụ ánh sáng kích động phân tử sắc tố (giai đoạn quang lý) với biến đổi lượng phyton thành lượng hoá học dạng hợp chất dự trữ lượng ATP chất khử NADPH (giai đoạn quang hoá) Pha tối pha bao gồm phản ứng hố học khơng có tham gia trực tiếp ánh sáng, sử dụng sản phẩm ánh sáng ATP NADPH để khử CO2 tạo thành càc hợp chất hữu sản phẩm đơn giản trình quang hợp, tổng hợp hợp chất hợp chất hữu thứ cấp đưa chúng vào trình trao đổi chất khác 2.2 Pha sáng quang hợp Pha sáng quang hợp xảy hệ thống thilakoit, nơi chứa sắc tố quang hợp Pha sáng hấp thu lượng ánh sáng diệp lục, vận chuyển lượng hấp thu vào trung tâm phản ứng lượng hố học liên kết cao phân tử ATP (Adenosin Triphotphat) tạo nên hợp chất khử mạnh NADPH2 (Nicotinamit Adenin Dinucleotitphotphat) Pha sáng gồm hai giai đoạn nhau: giai đoạn quang vật lý giai đoạn quang hoá học 2.2.1/ Giai đoạn quang vật lý Giai đoạn gồm trình hấp thu lượng ánh sáng phân tử diệp lục trình vận chuyển lượng vào trung tâm phản ứng 10 VINH GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN Sinh học sinh lý thực vật thực vai trò tiết, tạo điều kiện thuận lợi cho nảy mầm hạt phấn phát triển ống phấn đầu nhụy - Vòi nhụy: ống rỗng đặc, dài ngắn tùy lồi Phía vịi rỗng tạo thành rãnh, thành rãnh mơ dẫn dắt Phía vịi đặc chứa đầy mô dẫn dắt Là đường hạt phấn vào bầu nhụy Mô dẫn dắt dung giải thành chất nước nhày, tạo môi trường thuận lợi đưa hạt phấn vào phần bầu - Bầu nhụy: có nhiều hình dạng khác nhau: hình cầu, hình trái xoan, hình trụ dài, thn, thẳng cong… bên ngồi nhẵn có khía, có gai mềm hay có lơng… Phía ngồi vách bầu, phía khoang bầu Khoang bầu chứa nỗn, bầu hay nhiều ơ, tương ứng với số nỗn Có chức chứa nỗn + Nỗn: nằm khoang bầu, đính vào giá nỗn Là khối đa bào, hình trứng, đơi hình cầu Mỗi nỗn gồm:  Cuống nỗn nơi đính nỗn vào giá noãn  Thân noãn khối tế bào nhỏ gọi phơi tâm, có lớp vỏ nỗn bao phía ngồi Vỏ nỗn thường để hở lỗ hỏ đỉnh gọi lỗ noãn Chỗ thân noãn đính vào nỗn gọi rốn 3/Sự hình thành giao tử 3.1/Sự hình thành giao tử đực Mỗi bao phấn thường có bốn túi phấn, có tế bào đặc biệt chịu giảm phân tạo nhiều tiểu bào tử (microspore) đơn bội Mỗi tiểu bào tử bao quanh vách dày rắn (Hình 5) Mỗi tiểu bào tử phân chia lần tạo hai nhân đơn bội gồm nhân dinh dưỡng nhân sinh dục Tế bào phát triển thành hạt phấn (pollen grain) Lúc hạt phấn giao tử thực vật đực Hạt phấn phóng thích túi phấn trưởng thành mở Khi hạt phấn nướm tiếp nhận thụ phấn (pollination), ống phấn mọc dài ra; tăng trưởng nhân dinh dưỡng điều khiển, lúc nhân sinh dục phân chia tạo hai tinh trùng 53 VINH GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN Sinh học sinh lý thực vật 3.2/ Sự hình thành giao tử cái: Trong bầu nỗn có hay nhiều nỗn (ovule), gắn vào vách bầu noãn cuống ngắn Mỗi nỗn có chứa tế bào sinh bào tử đặc biệt gọi bào tử nang (sporangium), tế bào chịu giảm phân (ự giảm phân xảy lần noãn tạo bốn đại bào tử (megaspore) đơn bội, ba số hoại Ðại bào tử lại tiếp tục gián phân vài lần Ở nhiều lồi, có cấu gồm tế bào với nhân giao tử thực vật gọi túi phơi (embryo sac), có tế bào lớn nhiều so với tế bào khác có chứa hai nhân, gọi nhân cực (polar nuclei) ( Một tế bào đầu túi phôi tế bào trứng, hai bên hai trợ cầu đối diện với chúng ba đối cầu Túi phôi bên bầu nỗn dinh dưỡng hồn tồn lệ thuộc vào bầu noãn 4/Sự thụ phấn (pollination) Sự thụ phấn chuyển hạt phấn từ bao phấn đến nướm hoa Vì khơng di chuyển nên chúng lệ thuộc vào tác nhân bên gió, trùng, chim mang hạt phấn Màu sắc hình dạng hoa, thời gian nở hoa, hương thơm hoa đặc trưng cho kiểu thụ phấn Thông thường phần tử hoa trưởng thành không lúc, nên yếu tố ngăn cản tự thụ phấn Thường hoa thụ phấn chéo tự thụ phấn, nghĩa hạt phấn từ rơi nướm khác loài 54 VINH GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN Sinh học sinh lý thực vật 5/Sự thụ tinh: (fertilization) Sự thụ tinh hột kín thụ tinh đơi (double fertilization) Hạt phấn rơi nướm nhụy cái, nướm thường sần sùi có chất nhày dễ dính Sau hạt phấn mầm mọc ống phấn Hai nhân hạt phấn vào ống phấn: nhân dinh dưỡng (tube nucleus) điều khiển mọc dài ống phấn; nhân lại phân cắt tạo hai tinh trùng (giao tử đực) (Ôúng phấn mọc xun qua mơ nướm, vịi vào bầu noãn Khi đầu ống phấn vào noãn, chúng phóng thích hai tinh trùng vào túi phơi Sau thụ tinh đôi xảy ra: tinh trùng thụ tinh với trứng thành lập hợp tử lưỡng bội, loạt phân cắt đẳng nhiễm xảy ra, hợp tử phát triển thành phôi (cây bào tử thực vật mới) Tinh trùng thứ hai kết hợp với hai nhân cực tạo thành hợp tử tam bội Hợp tử trải qua loạt phân cắt đẳng nhiễm tạo mô tam bội gọi phôi nhũ (endosperm) Phôi nhũ nguồn dự trử chất dinh dưỡng để nuôi phôi Phôi phôi nhũ lớp vỏ cứng bao bọc Cơ cấu gọi hột (seed) (Hình 8) Hột cấu tiến hóa để thích nghi cho phát tán sống sót đất liền, bảo vệ phơi cách an toàn gặp điều kiện thuận lợi để mọc Sự thụ tinh thực vật hột kín xảy không cần nước Hạt phấn mang đến nướm nhờ gió hay động vật, tinh trùng đến gặp trứng nhờ ống phấn Kiểu thụ tinh không cần tinh trùng có chiên mao để bơi lội nước để tìm trứng Ðây đặc điểm thích nghi quan trọng cho đời sống đất liền 55 VINH GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN Sinh học sinh lý thực vật 6/Thụ tinh kép Nhân tinh tử thứ kết hợp với nhân nỗn cầu Kết hình thành hợp tử thứ gọi hợp tử mà hình thành phơi Sự phân chia hợp tử thông thường bắt đầu sau kết hợp xong hai nhân giao tử đực hay trước kết hợp giao tử đực thứ hai với nhân trung tâm (nhân thứ cấp) họ Liliaceae Trong họ này, nhiễm sắc thể có nguồn gốc bố nhiễm sắc thể có nguồn gốc mẹ, có cấu tạo hai đĩa pha phân biệt mặt phẳng xích đạo thoi phân bào hay hai thoi phân bào tách Trong trường hợp thứ nhất, kết hợp xong hai nhân giao tử, hợp tử gồm nhân tiêu biểu trước lần phân chia Ngược lại, trường hợp thứ hai nhân hợp tử phân chia thành hai nhân phơi, xẩy kết hợp nhân giao tử thứ hai với nhân thứ cấp - Nhân tinh tử thứ hai kết hợp với hai nhân trung tâm cá biệt hoá rõ ràng chúng kết hợp với trước thụ tinh Vì vậy, hợp tử phụ cấu tạo khởi đầu cho mô dự trữ đặc thù thực vật Hạt kín gọi phơi nhũ (trong tài liệu ta sử dụng thuật ngữ nội nhũ thay cho phôi nhũ Hạt kín, làm cho lầm lẫn với nội nhũ thực vật Hạt trần mà chúng nguyên tản cái, đơn bội (n), phôi nhũ Hạt kín hình thành từ kết hợp nhân tinh tử thứ hai với nhân trung tâm vậy, khơng n nhiễm sắc thể mà mức độ bội thể, khác tuỳ theo loài (3n, 2n, 5n 9n) 7/ Sự phát triển phôi, hạt quả: 7.1/ Sự phát triển phơi: Trong q trình phát triển hột, chất dự trử tích tụ phơi giai đoạn đầu tăng trưởng phát triển nhanh, sau ngừng tăng trưởng, phát triển nước Ở nhiều có thời kỳ miên trạng (dormancy) trước phôi tiếp tục hoạt động trở lại Các hormon cytokinin, auxin, gibberellin acid abscisic tìm thấy với nồng độ tương đối cao hột giai đoạn phát triển khác hột có vai trị quan trọng kiểm sốt q trình phát triển Lần phân cắt hợp tử xảy ngày hay sau trứng thụ tinh Sự phân cắt luôn tạo hai tế bào không nhau; tế 56 VINH GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN Sinh học sinh lý thực vật bào nhỏ tế bào gốc to (Hình 9A), tế bào cho phơi, tế bào gốc tạo dây treo (suspensor) (Hình 9B) dài có nhiệm vụ phơi cịn hột Chất dinh dưỡng từ phôi nhũ vào phôi qua dây treo Thí dụ: phát triển phơi Capsella (Hình 9F) Tế bào phân chia nhiều lần tạo phơi hình cầu có ba loại mơ: lớp ngồi tiền bì (protoderm) tạo biểu bì, tiền dẫn truyền tạo mô dẫn truyền tượng tầng, lớp tạo mơ (Hình 9C) Sau đó, có hai gị nhỏ phơi đối diện với dây treo (Hình 9D) Hai gị làm cho phơi có hình trái tim trở thành tử diệp (cotyledon) hay phôi Tử diệp biến đổi có nhiệm vụ tiêu hóa hấp thu chất dự trử phôi nhũ Chúng thường không giống trưởng thành Phần phôi bên nơi gắn tử diệp, gọi trục hạ diệp (hypocotyl) Vì tử diệp trục hạ diệp tiếp tục mọc dài khoảng không gian giới hạn hột nên phơi thường cong (Hình 9E) Cytokinin tìm thấy với nồng độ tương đối cao thời gian đầu phát triển hột nên xem hormon kích thích phân cắt tế bào phơi Sau giai đoạn nồng độ cytokinin giảm xuống nồng độ auxin gibberellin tăng lên Hầu hết tế bào mang đặc điểm mô mà chúng chun hố thành, riêng hai nhóm tế bào đầu cuối phơi giữ đặc điểm tế bào phân sinh Một nhóm phía nơi tử diệp gắn vào trở thành mơ phân sinh thân; nhóm cực đối diện thành mơ phân sinh rễ Như vậy, phôi gồm tử diệp (monocot) hai tử diệp (dicot), trục hạ diệp mô phân sinh rễ thân Ở nhiều hột trình phát triển phôi mô phân sinh tiếp tục phân cắt tạo trục thượng diệp (epicotyl) phía nơi gắn tử diệp thường mang non Phần đáy phôi rễ mầm (radicle), tạo rễ sơ cấp (Hình 10) 57 VINH GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN Sinh học sinh lý thực vật Không giống động vật, phôi thực vật khơng có đầy đủ quan trưởng thành tiếp tục tăng trưởng tạo quan suốt đời sống cây: rễ mới, cành mới, cấu trúc sinh dục mùa sinh trưởng chúng Sau tăng trưởng phát triển phôi dừng lại, phôi bắt đầu nước trở nên khô Các đáp ứng phơi chịu kiểm sốt hormon Giai đoạn phát triển cuối hột có đặc điểm nồng độ auxin gibberellin giảm nồng độ acid abscisic tăng Người ta cho acid abscisic giúp cho phôi trưởng thành ngăn cản nẩy mầm hột 7.2/ Sự phát triển hạt Song song với phát triển phơi, nỗn có biến đổi để trở thành hột Kích thước hạtrất biến thiên nhỏ đường kính 0,1 mm hột Lan, 10 cm hột Dừa hay to Trong thời kỳ miên trạng, phôi bảo vệ nhờ vỏ hột (testa: seed coat), có nguồn gốc từ lớp vỏ nỗn, thường cứng nhiều cương mơ Ở nhiều cây, phơi nhũ tam bội tiêu hóa chuyển chất dinh dưỡng vào tử diệp trước hạttrưởng thành, làm tử diệp phồng to lên tử diệp họ Ðậu (Fabaceae) (Hình 10) Ở số hột nhỏ hột Lan hồn tồn khơng có phơi nhũ khơng có phối hợp tinh trùng với hai nhân cực Chúng nhờ vào nấm rễ cộng sinh để lấy chất dinh dưỡng cho giai đoạn đầu phát triển hột Hột gọi trưởng thành phát triển phôi dừng lại Thời kỳ miên trạng hột lúc mà hoạt động biến dưỡng hột mức thấp Hột lúc chứa khoảng 10% nước Vỏ hột ngăn cản nước oxy thấm qua Ở số hột có số hóa chất hột ngăn cản nẩy mầm Nhờ nhiều hột sống chậm lại từ nhiều tháng đến nhiều năm, lưu trử hột lâu dài Thường hột sống vùng nhiệt đới khơng có thời kỳ miên trạng này, điều kiện thuận lợi cho nẩy mầm gần có suốt năm, mùa thời tiết khơng có khác biệt lớn 7.3/ Sự phát triển quả: Trong lúc noãn phát triển thành hột, bầu noãn hoa phát triển thành trái (fruit) Trái bảo vệ cho hột Ở nhiều hột kín phần tử khác hoa phát triển đồng thời với bầu noãn dân gian từ thường dùng trái Thí dụ: Ðào lộn hột phần thường gọi trái cuống hoa phù mập mà tạo thành; trái thật phần thường gọi hột Cũng dâu tây phần phù mập đế hoa phát triển; trái thật hạt nhỏ li ti nằm phần đế phù mập Trái bắt đầu phát triển sau thụ phấn làm hormon thay đổi nguyên nhân làm cho bầu nỗn tăng trưởng nhanh chóng Thành bầu nỗn trở thành bì (pericarp) (Hình 11), bầu noãn tăng trưởng, phần khác hoa héo đi, lúc phát triển hột Nếu không thụ phấn, trái không tạo tất thành phần hoa rụng 58 VINH GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN Sinh học sinh lý thực vật Trái chia làm nhiều loại tùy thuộc nguồn gốc phát sinh chúng * Quả đơn (simple fruit) trái xuất phát từ bầu noãn đơn độc, đơn phù mập (fleshy fruit) Ðu đủ, Dưa hấu hóa khơ trái Ðậu (pod) Trái khơ chín tự nứt gọi khô tự khai trái Trơm, Bả đậu, Sầu riêng cịn khơng gọi khơ bất khai trái Sen, Dầu, Sao * Quả kép (aggregate fruit) thường gặp hai loại hợp (hay tụ) đa Hợp trái phát triển từ hoa có nhiều bầu nỗn riêng biệt, bầu nỗn phát triển thành trái kết dính lại thành trái trái Mảng cầu, Bình bát Ða (multiple fruit) Khóm, trái phát hoa (gồm nhiều hoa) phát triển thành, hoa phát triển thành trái liên kết lại thành trái * Giả kiểu trái mà phần thường gọi trái khơng phải từ bầu noãn mà từ phận khác cuống hoa Ðào lộn hột, đế hoa Dâu tây, Sung Thơng thường thời gian chín trái lúc với thời gian chín hột mà chứa bên 8/Sự nảy mầm hạt Sự nảy mầm hạt xem bắt đầu trình sinh trưởng, phát triển Từ hạt ngủ nghỉ chuyển sang trạng thái nảy mầm trình biến đổi sâu sắc nhanh chóng hóa sinh sinh lý xảy hạt 8.1/ Biến đổi hóa sinh Đặc trưng biến đổi hóa sinh nảy mầm tăng đột ngột hoạt động thủy phân xảy hạt Các hợp chất dự trữ dạng polyme bị phân giải thành monome phục vụ cho nảy mầm Chính mà enzym thủy phân, đặc biệt α- amylaza tổng hợp mạnh hoạt tính tăng lên nhanh hạt phát động sinh trưởng Kết tinh bột bị thủy phân thành đường làm nguyên liệu cho hô hấp tăng hoạt tính proteaza tăng lên mạnh hạt chứa nhiều chất béo hoạt tính lipaza ưu 59 VINH GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN Sinh học sinh lý thực vật 8.2/ Biến đổi sinh lý Biến đổi sinh lý đặc trưng q trình nảy mầm hơ hấp Ngay sau hạt rút nước, hoạt tính enzym hơ hấp tăng lên mạnh, làm cường độ hô hấp hạt tăng lên nhanh Việc tăng hô hấp giúp có đủ lượng cần thiết cho nảy mầm 8.3/ Biến đổi cân hocmon Trong trình nảy mầm có thay đổi cân hocmon Sự cân hocmon điều chỉnh trình nảy mầm cân GA/ABA Khi hạt ngủ nghỉ, hàm lượng ABA cao GA không đáng kể Nhưng ngâm hạt, phôi phát động sinh trưởng nên tăng cường tổng hợp Gb làm hàm lượng chúng tăng nhanh hạt ngược lại, hàm lượng ABA giảm dần Vì vậy, thực tiễn sản xuất, để phá ngủ nghỉ hạt làm cho chúng nảy mầm để gieo phải xử lý GA 8.4/ Ảnh hưởng điều kiện ngoại cảnh đến nảy mầm Nhiệt độ Giới hạn nhiệt độ cho nảy mầm phụ thuộc vào loại hạt khác Nhiệt độ tối thích cho nảy mầm nảy mầm đa số thực vật khoảng 25-28 oC, với nhiệt đới khoảng 30-35oC Nhiệt độ tối cao cho nảy mầm ôn đới 3537oC nhiệt đới 37- 40oC Nhiệt độ tối thấp dao động nhiêu tùy theo thực vật Nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa sinh diễn trình nảy mầm hơ hấp hạt Khi mầm xuất nhiệt độ ảnh hưởng đến sinh trưởng mầm Khi nảy mầm gặp nhiệt độ thấp điều kiện cho trải qua giai đoạn xn hóa, ảnh hưởng tốt cho q trình sinh trưởng phát triển hệ sau Giới hạn nhiệt độ cho nảy mầm số hạt 60 VINH GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN Sinh học sinh lý thực vật Nhiệt độ (oC) Loại thực vật Cực tiểu Tối thích Cực đại (minimum) (Optimun) (maximum) 3-4 26 28-30 3-4 25 32 8-10 35 45 10-12 35-37 44-50 1-2 30 35 1-2 30 40 8-9 28 35 12-14 35 40 13-14 28 32-35 12-26 37-44 44-50 Mạch (Hordeum vulgaris) Mì (Triticum aestivum) Ngơ (Zea mays) Lúa (Oryza sativa) Đậu Hà Lan (Pisum sativum) Củ cải đường (Brassica napus) Hướng dương (Helianthus annuus) Dưa hấu (Citrullus vulgaris) Thuốc (Nicotinana tabacum) Bông (Gossypium) Hàm lượng nước hạt Nước điều kiện quan trọng cho nảy mầm Hạt khơ khơng khí có độ ẩm 10- 14% ngủ nghỉ Khi hạt hút nước đạt hàm lượng 50-70% hạt bắt đầu phát động sinh trưởng nảy mầm 61 VINH GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN Sinh học sinh lý thực vật Nước dung môi cho phản ứng hóa sinh hạt nảy mầm điều kiện cầ thiết cho hô hấp hạt, cho trình sinh trưởng mầm Ngâm hạt vào nước biện pháp kỹ thuật ngâm ủ hạt giống Hàm lượng oxy Oxy cần cho nảy mầm cần cho hơ hấp hạt Tuy nhiên, phản ứng loại hạt khác với hàm lượng oxy nảy mầm khác Ví dụ hạt lúa mì nảy mầm thuận lợi khơng khí hạt lúa nảy mầm tốt nước hàm lượng oxy đạt 0,2% Ngồi nảy mầm cịn phụ thuộc vào ánh sáng, nồng độ dung dịch đất… Vì trình ngâm ủ hạt giống, người ta sử dụng nước ấm (3 sôi, lạnh) Khi ủ cần đảo hạt để có đủ oxy cho hạt hơ hấp giải phóng CO tích tụ khối hạt Khi gieo, gặp mưa phải tháo nước phá váng để cung cấp oxy cho hạt nảy mầm tốt Câu hỏi: Vì nói: Quang hợp q trình oxi hố khử? Quang hợp q trình oxi hố khử, quang hợp q trình hố học gồm pha rõ rệt: Pha sáng pha oxi hoá H2O nhờ lượng ánh sáng pha tối pha khử CO2 nhờ ATP NADPH hình thành từ pha sáng 62 VINH GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN Sinh học sinh lý thực vật So sánh quang hợp thực vật C3, C4, CAM? C3 - Nơi xảy pha tối quang hợp: chất lục lạp tế bào mô giậu - Diễn biến: xảy theo chu trình Calvin-Benson + Giai đoạn cố định CO2 nhờ chất nhận RiDP (ribulozo 1.5-diphosphate) với xúc tác enzyme ribolozo 1,5-diphosphate carboxylase tạo thành hợp chất 6C, hợp chất không bền nên nhanh chóng bị gẫy thành phân tử 3C APG (axit phosphoglyxeric) Vì sản phẩm trình cố định CO2 hợp chất 3C nên người ta gọi thực vật C3 + Giai đoạn khử APG nhờ lực khử cung cấp từ pha sáng: ATP, NADPH (nicotin amit adenine dinucleotite phosphate) tạo thành AlPG (aldehyte phosphoglyxeric) + AlPG sử dụng để tái tạo chất nhận CO2 đầu tiên: RiDP để khép kín chu trình, số phân tử AlPG khỏi chu trình tổng hợp carbonhydrate C4 - Nơi xảy pha tối: loại tế bào: mô giậu nhu mơ bao quanh bó mạch (những tế bào bao quanh gân lá) - DIễn biến: Do điều kiện nồng độ O2 cao, enzyme RiDP-carboxylase xúc tác cho phản ứng RiDP nhận O2 không nhận CO2 gây hơ hấp sáng, nên lồi thực vật sống vùng nhiệt đới có chế thích nghi khác hẳn + Ở tế bào mơ giậu xảy q trình nhận CO2, nhưung chất nhận PEP (phospho enol pyruvate), nhận CO2 -> AOA (acid oxalo acetic) biến thành AM (acid malic) + AM vận chuyển vào tế bào bao bó mạch, giải phóng CO2 tái tạo PEP CO2 hình thành vào chu trình Calvin hệt thực vật C3 CAM chữ viết tắt trao đổi acid họ thuốc bỏng lần phát tượng họ thuốc bỏng - Nơi xảy tế bào mô giậu - Diễn biến: Do thực vật thích nghi với điều kiện sống hoang mạc, sa mạc khơ cằn, thiếu nước nên lỗ khí ln đóng vào ban ngày để tránh cho bị nước Đồng nghĩa với việc lỗ khí khổng khơng mở không lấy CO2 vào tiền hành quang hợp QUá trình lấy CO2 diễn vào ban đêm + Ban đêm, lấy CO2 vào cố định nhờ PEP tạo thành AOA -> AM + Ban ngày AM sử dụng chu trình Calvin tạo chất hữu cơ, tinh bột Tinh bột phân hủy tạo thành acid pyruvic, acid pyruvic hoạt hóa ATP tạo thành PEP, tái tạo chất nhận CO2 Cấu tạo phiến gồm : biểu bì, thịt lá, gân Biểu bì 63 VINH GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN Sinh học sinh lý thực vật - suốt - tầng cutin dày bảo vệ - có lỗ khí nhỏ Các lỗ khí thơng với khoang chứa khí bên trong, giúp trao đổi khí nước Thịt - tế bào chứa lục lạp - mô xốp mô giậu TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình sinh lý thực vật, GS.TS Hà Minh Tuấn, NXB Hà Nội-2006 Sinh học phát triển hoa, Th.S Trần Văn Hậu Bài giảng tóm tắt sinh thái cá thể thực vật, Th.s Lương Văn Dũng, 2009 Sinh thái học nông nghiệp, Trần Đức Việt, NXB Đại học sư phạm Cơ sở sinh thái học, Vũ Trung Tạng, NXB Giáo dục www.Violet.vn www.vi.wikipedia.org 64 VINH GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN MỤC LỤC I/Quang hợp hô hấp TV 1/ Cấu tạo quan quang hợp hô hấp TV 1.1/ Cấu tạo quan quang hợp 1.1.1/Định nghĩa quang hợp: 1.1.2/ Vai trò quang hợp xanh : - Cung cấp thức ăn cho sinh vật, nguyên liệu cho xây dựng dược liệu cho y học - Cung cấp lượng cho hoạt động sống - Điều hịa khơng khí 1.1.3/Cấu tạọ: 1.2/ Cấu tạo quan hô hấp 1.2.1/Định nghĩa hơ hấp 1.2.2/ Ý nghĩa q trình hô hấp thực vật 1.1.3/Cấu tạọ: 2/Cơ chế quang hơp thực vật 21 Hai pha trình quang hợp 2.2 Pha sáng quang hợp 10 2.2.1/ Giai đoạn quang vật lý 10 2.2.2/ Giai đoạn quang hóa 11 2.3/Pha Tối quang hợp 15 2.3.1/ Các đường đồng hóa CO2 15 Chu trình Calvin – Chu trình C3 16 Chu trình Hatch – Slack – Chu trình C4 19 Đồng hóa CO2 mọng nước – Chu trình CAM 23 3/Cơ chế hơ hấp thực vật 25 3.1 Hơ hấp hiếu khí hơ hấp yếm khí (lên men) 25 3.2 Q trình đường phân – Con đường E.M.P (Embden Meyerhof Parnas) 26 3.3/Hô hấp ánh sáng thục vật 27 Phản ứng thực vật tác động hormon thực vật 29 1/ Tính hướng kích thích 29 2/Các hoocmon thực vật(phytochrom) 31 2.1 Auxin 33 2.1.1 Giới thiệu auxin 33 2.1.2 Vai trò sinh lý auxin 33 2.2 Giberelin (Gb) 36 2.2.1 2.2.2 Giới thiệu Giberelin 36 Vai trò sinh lý Giberelin 36 2.3 2.3.1 2.3.2 Xytokinin 38 Giới thiệu Xytokinin 38 Vai trò sinh lý Xytokinin 38 2.4 Axit abxixic 39 2.4.1 2.4.2 Giới thiệu Axit abxixic 39 Vai trò sinh lý Axit abxixic 39 2.5 2.5.1 2.5.2 2.6 Etylen 41 Giới thiệu Etylen 41 Vai trò sinh lý Etylen 41 Các chất làm chậm tăng trưởng (Retardant) 42 3/Quang chu kỳ phytochrom 44 3.1/Quang chu kỳ: 44 3.1.1/ Định nghĩa 44 3.1.2/ Phân loại thực vật theo phản ứng quang chu kỳ 44 3.1.3/Cơ quan thụ cảm quang chu kỳ 44 3.1.4/ Bản chất quang chu kỳ 45 3.2/Phytochrom 45 4/Hoocmon hoa-Florigen 45 4.1/ Bản chất Florigen 45 5/ Ý nghĩa hormon thực vật 45 II/Sự sinh sản TV 48 1/Sinh sản vơ tính 48 2/Cấu tạo hoa: 49 2.1/Khái niệm: 49 2.2/Cấu tạo: 49 2.2.1/ Cuống hoa: phát sinh từ nách bắc 49 2.2.2/ Đế hoa: 49 2.2.3/ Bao hoa: 50 2.2.4/ Đài hoa (lá đài): 50 2.2.5/ Tràng hoa (cánh hoa): 51 2.2.6/ Bộ nhị: Bao gồm thành phần đơn vị gọi nhị hoa 52 2.2.7/ Bộ nhụy: phận sinh sản hoa, noãn làm thành Các nỗn khép kín hai mép vào nhau, chỗ dính làm thành đường giá nỗn 52 3/Sự hình thành giao tử 53 3.1/Sự hình thành giao tử đực 53 3.2/ Sự hình thành giao tử cái: 54 4/Sự thụ phấn (pollination) 54 5/Sự thụ tinh: (fertilization) 55 6/Thụ tinh kép 56 7/ Sự phát triển phôi, hạt quả: 56 ... VĂN Sinh học sinh lý thực vật Lời mở đầu Sinh lý thực vật khoa học nghiên cứu hoạt động sinh lý xảy thể thực vật, mối quan hệ điều kiện sinh thái với hoạt động sinh lý ta khả điều chỉnh thực vật. . .Sinh học sinh lý thực vật TP HỒ CHÍ MINH, NGÀY 02/02/2013 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM TIỂU LUẬN MÔN: SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐỀ TÀI: SINH HỌC SINH LÝ THỰC VẬT GVHD:... thực vật khác Kết suất sinh vật học C4 thường cao Xét tiến hố C4 có đường tiến hoá thực vật C3 CAM 22 VINH GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN Sinh học sinh lý thực vật Hình 5.10 Sơ đồ đường quang hợp thực