CHƯƠNG 2 cảm ỨNG ở THỰC vật image marked image marked

CHƯƠNG CẢM ỨNG Ở THỰC VẬT A KIẾN THỨC TRỌNG TÂM VÀ CHUYÊN SÂU Cảm ứng nói chung phản ứng thể sinh vật kích thích mơi trường Cảm ứng thực vật có điểm khác biệt định so với cảm ứng động vật Có thể chia cảm ứng thực vật thành hai kiỂu khác là: Hướng động ứng động Đặt mua file Word link sau https://tailieudoc.vn/phankhacnghe/ Hướng động Hướng động hình thức phản ứng phận trước tác nhân kích thích có tính định hướng Khi vận động hướng phía có tác nhân kích thích gọi hướng dương, vận động tránh xa (quay ngược lại) phía có tác nhân kích thích gọi hướng âm Về chất, uốn cong phận phía có tác nhân (hay tránh xa phía có tác nhân) sinh trưởng khơng hai phía phận Sự sinh trưởng không phân bố không auxin (hay hooc môn khác) hai phía gây tác động tác nhân kích thích Dựa vào tác nhân gây hướng động, chia hướng động thành kiểu: Hướng sáng, hướng trọng lực (hướng đất), hướng nước, hướng hóa, hướng tiếp xúc a Hướng sáng Các phận thân, có tính hướng sáng dương chiếu sáng từ phía Thân ln uốn cong phía có ánh sáng, số thực vật có bề mặt ln hướng vng góc với ánh sáng mặt trời Phản ứng uốn cong tác động ánh sáng điều tiết loại quang thụ thể phototropin Loại thụ thể mẫn cảm với ánh sáng xanh lam tím vậy, phản ứng hướng sáng nhạy cảm với ánh sáng xanh lam tím, đặc biệt ánh sáng xanh lam (bước sóng 435nm) Trang Về chế tính hướng sáng, giả thuyết công nhận nhiều giả thuyết phân bố lại auxin tác động ánh sáng Phía khơng chiếu sáng (bị che tối) có hàm lượng auxin cao phía chiếu sáng, phía bị che tối có tốc độ sinh trưởng nhanh hơn, gây nên uốn cong thân b Hướng trọng lực (hướng đất) Rễ có tính hướng đất dương chồi có tính hướng đất âm Nghĩa rễ ln sinh trưởng hướng phía trung tâm trái đất chồi ngược lại Các thân rễ (như gừng), thân bò (như rau má) có thân ln tạo góc vng với hướng trọng lực gọi hướng đất ngang Các cành bên thường tạo góc định thân, gọi hướng đất nghiêng Về chế gây tính hướng đất cây, auxin cho đóng vai trò chủ yếu Khi đặt rễ nằm ngang, rễ ln điều chỉnh để hướng xuống phía Nguyên nhân tác động trọng lực dẫn đến phân bố không auxin phía rễ, nồng độ auxin phía cao phía Sự tăng nồng độ auxin ức chế sinh trưởng tế bào phía dưới, gây sinh trưởng chậm hơn, dẫn đến rễ uốn cong xuống Trang Điều đáng ý auxin hòa tan nước khơng chịu tác động trọng lực Vậy, tác nhân làm cho nồng độ auxin phía cao phía trên? Thực ra, thực vật cảm ứng trọng lực nhờ lắng xuống hạt thăng tế bào chuyên hóa gọi tế bào thăng Hạt thăng thực chất lạp thể chứa nhiều hạt tinh bột bên Dưới tác động trọng lực, hạt thăng bị kéo xuống mặt tế bào, gây vận chuyển chủ động ion canxi auxin phía rễ Sự tích lũy auxin phía gây uốn cong rễ giải thích Giả thuyết ủng hộ so sánh thời gian lắng xuống hạt thăng với thời gian gây phản ứng hướng đất Một số giả thuyết cho cảm ứng với trọng lực thực vật thực toàn tế bào Rễ thể đột biến Arabidopsis khơng có hạt thăng có tính hướng trọng lực chậm Theo giả thuyết này, trọng lực tác động lực học protein neo giữ chất nguyên sinh vào thành tế bào Các protein phía bị kéo căng protein phía bị nén lại Ngoài hạt thăng bằng, bào quan khác chịu tác động trọng lực, thay đổi vị trí, gây biến dạng khung xương tế bào, gây nên phản ứng hướng đất Sự có mặt hạt thăng làm tăng tính mẫn cảm với trọng lực Do đó, khơng có hạt thăng phản ứng rễ chậm c Hướng nước hướng hóa Rễ có tính hướng nước dương Điều chứng minh thực nghiệm Trong đất, rễ len lỏi khe hở đất, hướng đến nguồn nước, lấy nước cung cấp cho hoạt động sống Có thể coi nước tác nhân kích thích mơi trường gây sinh trưởng rễ Nói chung, rễ sinh trưởng theo gradien nước Tính hướng hóa rễ thể chỗ rễ sinh trưởng hướng đến nguồn dinh dưỡng (hướng hóa dương) tránh xa nguồn hóa chất độc hại (hướng hóa âm) d Hướng tiếp xúc Thực vật có tính nhạy cảm với tác động học Khi tiếp xúc với vật thể rắn, phận sinh trưởng uốn cong phía tiếp xúc (tua cuốn, thân leo ) tránh xa vị trí tiếp xúc (thân non sinh trưởng gặp phải chướng ngại ), chế, hướng tiếp xúc gây sinh trưởng không lớp tế bào hai phía phận Tuy nhiên, chê gây sinh trưởng không thể chưa sáng tỏ Mặc dù có nhiều kiểu hướng động khác nhau, nhìn chung, hướng động thực vật có đặc điểm chung định: - Phản ứng với tác nhân kích thích có tính định hướng Trang - Về chế sinh trưởng không hai phía phận đáp ứng dẫn đến vận động hướng đến tác nhân kích thích (hướng dương) tránh xa tác nhân kích thích (hướng âm) - Sự đáp ứng có sinh trưởng phận nên tốc độ đáp ứng tương đối chậm Ứng động Ứng động hình thức phản ứng trước tác nhân kích thích khơng định hướng Ứng động bao gồm ứng động sinh trưởng ứng động không sinh trưởng a Ứng động sinh trưởng Đây kiểu ứng động mà vận động có nhờ sinh trưởng tế bào Điển hình cho kiểu ứng động vận động nở hoa ban ngày, ban đêm, theo vận động ngủ, thức số Trong kiểu cảm ứng này, vận động quan, phận có sinh trưởng khơng hai phía phận, quan Ví dụ vận động nở hoa, tác nhân kích thích nở hoa gây sinh trưởng không tế bào mặt mặt cánh hoa, dẫn đến cánh hoa thẳng (búp) bị uốn cong (hoa) b Ứng động không sinh trưởng Đây kiểu vận động cảm ứng khơng có sinh trưởng tế bào Sự đáp ứng có tế bào thay đổi sức trương nước Các vận động điển hình như: cụp trinh nữ bị tác động học, hoạt động nắp ấm, bắt ruồi Ở trinh nữ, có tác động học, tế bào thể gối bị kali, giảm áp suất thẩm thấu dẫn đến nước Tế bào nhanh chóng bị xẹp lại, gây nên tượng cụp Đặc điểm khác biệt ứng động khơng sinh trưởng tốc độ phản ứng Nhìn chung, tốc độ phản ứng ứng động không sinh trưởng nhanh nhiều so với ứng động sinh trưởng Trong ứng động khơng sinh trưởng, có lan truyền tác nhân kích thích Nếu chét trinh nữ bị va chạm đáp ứng sau đáp ứng Tín hiệu lan truyền từ sang khác xung điện Cảc xung gọi điện hoạt động Tốc độ truyền điện hoạt động thực vật thấp nhiều so với động vật Trong trường hợp kích thích tác nhân kích thích mạnh kim nóng, tín hiệu kích thích truyền đến tất cây, làm cho tất chét cụp lại Như vậy, so với vận động hướng động, vận động ứng động có đặc điểm khác biệt sau: - Vận động đáp ứng tác nhân kích thích khơng định hướng (nhiệt độ, thời gian chiếu sáng ) - Đáp ứng nhanh vận động theo đồng hồ sinh học thay đổi sức trương nước tế bào - Có lan truyền kích thích từ vùng sang vùng khác thể Cơ chế chống lại stress môi trường Trang Sống môi trường, nhiều thực vật phải đối chọi với biến đổi bất lợi tác nhân mơi trường ảnh hường đến tồn chúng khơ hạn, đóng băng hay ngập úng Trong điều kiện bị stress, tốc độ sinh trưởng thực vật bị hạn chế, khả cạnh tranh bị giảm sút hội sống sót giảm Do stress mơi trường có vai trò giới hạn phân bố thực vật Một số loài thực vật có khả cảm ứng chống lại stress mơi trường giúp chúng tồn tốt môi trường bất lợi a Cơ chế chống lại stress mơi trường Trong điều kiện khí hậu khô hạn, thiếu nước gây đáp ứng chống lại nước tăng cường tìm kiếm nguồn nước Ở lá, khơ hạn kích thích phản ứng giảm nước thông qua nhiều chế khác như: - Sự đóng khí khổng tác động hooc mơn AAB (xem phần trao đổi nước thực vật) - Hạn chế sinh trưởng chồi non: Sự giãn nở tế bào phụ thuộc vào trương nước Khi thiếu nước, tế bào không trương giãn được, sinh trưởng chồi non Điều làm giảm diện tích bề mặt lá, giảm thoát nước - Lá số thân thảo khác bị héo cuộn lại, làm giảm diện tích tiếp xúc với khơng khí, giảm thoát nước Sự giảm thoát nước điều chỉnh thơng qua đóng khí khổng giảm diện tích bề mặt lá, làm giảm suất quang hợp Ở rễ, khí hậu khơ hạn, lớp đất bề mặt thường bị khô, dẫn đến làm giảm sinh trưởng rễ nông Trong đó, rễ sâu có đủ nước để sinh trưởng Kết rễ sâu sinh trưởng mạnh, rễ nông sinh trưởng Đáp ứng giúp tăng cường khả tìm kiếm hấp thu nước tầng đất sâu b Cơ chế chống lại ngập úng Khi bị ngập úng, lâm vào tình trạng thiếu oxy nước ngập kín khoảng trống khe đất làm eho rễ thiếu oxy Một số lồi có chế đối phó với tình trạng Khi thiếu oxy, rễ tạo etylen làm cho số tế bào vỏ rễ khởi động chết theo chương trình Sự chết tế bào tạo khoảng trống rễ, khoảng trống nguồn chứa oxy cung cấp oxy cho hoạt động hô hấp tế bào Trang c Cơ chế chống nóng Sự nước qua khí khổng giúp làm mát lá, giảm nhiệt độ so với môi trường Tuy nhiên, khí hậu khơ nóng, giảm nước chống khơ hạn hạn chế khả chống nóng Do đó, khí hậu khơ, nóng gây nhiều bất lợi cho Khi nhiệt độ môi trường cao (trên 400C), protein tế bào thực vật có nguy bị biến tính Do đó, tế bào tăng cường tổng hợp protein sốc nhiệt, giúp bảo vệ enzym tế bào không bị biến tính Một số protein sốc nhiệt protein chaperonin, có vai trò giúp protein khác gấp nếp thành dạng có chức điều kiện bình thường d Cơ chế chống lạnh Khi nhiệt độ mơi trường hạ thấp, màng tế bào giảm tính linh động, điều hạn chế vận chuyển chất qua màng chức khác Do vậy, thực vật đáp ứng cách thay đổi thành phần lipit màng, tăng tỷ lệ axit béo không bão hòa Q trình đòi hỏi thời gian (vài đến vài ngày), vậy, lạnh đột ngột thường gây bất lợi cho lạnh theo mùa Ở vùng ôn đới hàn đới, vào mùa đơng, nước thường đóng băng, tế bào, nước gian bào thành tế bào bị đóng băng Tuy nhiên, nước tế bào chất chưa bị đóng băng nồng độ chất tan cao Sự đóng băng ngồi tế bào làm giảm nước, dẫn đến tế bào tiếp tục bị nước Tế bào nhiều lồi đối phó lại tình trạng Khi bước vào mùa đông, chúng tăng cường tổng hợp chất tan đặc hiệu tế bào chất đường làm tăng khả chịu lạnh chống nước Đồng thời, tỷ lệ lipit khơng bão hòa màng tăng lên Cơ chế đáp ứng với công động vật tác nhân gây bệnh Trang Ứng động hướng động đảm bảo cho thực vật thích nghi tốt với thay đổi điều kiện môi trường, chủ yếu yếu tố vơ sinh Ngồi hai hình thức cảm ứng trên, thực vật có chế đáp ứng với công động vật tác nhân gây bệnh Các chế giúp tự vệ tốt trước công kẻ thù tác nhân gây bệnh a Cơ chế chống lại cơng động vật Nhìn bề ngồi, thực vật khơng thể chống lại công động vật ăn thực vật Tuy nhiên, thực vật hạn chế cơng thơng qua nhiều chế khác Một số lồi tạo axit amin canavanin giống với arginin Khi côn trùng ăn axit amin này, thay arginin chuỗi polipeptit, gây rối loạn chức protein, dẫn đến trùng bị chết Một số khác có chế hấp dẫn loài ăn thịt để giúp chống lại động vật ăn cỏ riêng biệt Một số có khả báo hiệu sớm cho đồng loại để có “phương án” chống lại cơng động vật Ví dụ: Cây đậu lima bị rệp lây nhiễm giải phóng hỗn hợp chất gồm sản phẩm dễ bay axit methyl jasmonic truyền tin tức công rệp cho lân cận Khi lân cận tiếp xúc với hóa chất kích hoạt gen phòng vệ hoạt động Sự hoạt động gen làm cho câv mẫn cảm với rệp đồng thời lại hấp dẫn loài ăn thịt rệp Bằng phương pháp biến đổi gen tạo giống có khả tiết chất dễ bay để tạo nên tính kháng trùng cho b Các phương thức chống lại tác nhân gây bệnh Ngoài phá hoại loài động vật ăn cỏ, thực vật phải đối phó với tác nhân gây bệnh khác vi khuẩn, vi rút Cơ chế dựa nhận biết phân tử đặc hiệu mầm bệnh protein gen kháng bệnh (protein R) Mỗi gen kháng bệnh tổng hợp loại protein R có khả nhận biết loại mầm bệnh Khi protein R liên kết với phân tử mầm bệnh, kích hoạt phản ứng chống lại tác nhân gây bệnh Các đáp ứng chia thành loại: Trang Đáp ứng mẫn - đáp ứng chỗ: Đây kiểu đáp ứng bảo vệ gây chết theo chương trình tếê bào mơ gần vị trí lây nhiễm để ngăn chặn lây lan mầm bệnh Các phân tử lạ từ mầm bệnh xuất thể liên kết với protein R, làm thay đổi tính thấm chọn lọc màng tế bào, kích thích sản xuất chất diệt nấm diệt khuẩn (phytoalexin) Đồng thời, protein liên quan tới phát sinh bệnh (protein PR) tổng hợp, nhiều protein có chức phân giải thành phần thành tế bào mầm bệnh Ngoài ra, tế bào mô bị lây nhiễm tăng cường liên kết ngang thành, tăng thấm lignhin vào thành để ngăn chặn lây lan mầm bệnh Sau mầm bệnh “khoanh vùng”, cách li, tế bào mô bị lây nhiễm tự tiêu hủy Đáp ứng hệ thống tồn thể: Khi vị trí bị lây nhiễm, khơng vị trí có phản ứng đề kháng mà thông tin lây nhiễm lan truyền khắp thể khởi động đáp ứng miễn dịch tế bào khác toàn thể B CÁC DẠNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP Các câu hỏi giải thích nguyên nhân tượng cảm ứng Câu 1: a Ứng động gì? Trình bày kiểu ứng động? b Phân biệt vận động khép - xòe phượng trinh nữ? Hướng dẫn trả lời: a - Ứng động hình thức vận động trước tác nhân kích thích khơng định hướng - Có kiểu: Trang + Ứng động khơng sinh trưởng: Là vận động khơng có phân chia lớn lên tế bào cây, liên quan đến sức trương nước, xảy lan truyền kích thích, có phản ứng nhanh miền chuyên hóa quan + Ứng động sinh trưởng: Là vận động liên quan đến phân chia lớn lên tế bào Thường vận động theo đồng hồ sinh học b Điểm phân biệt Vận động khép - xòe Vận động khép - xòe trinh nữ phượng Bản chất Vận động không sinh trưởng Vận động sinh trưởng Tác nhân kích thích Do thay đổi sức trương nước Do tác động auxin nên ảnh tế bào chuyên hóa nằm hưởng đến sinh trưởng không cuống lá, không liên quan đến mặt mặt sinh trưởng Tính chất biểu Ý nghĩa Nhanh Chậm Khơng có tính chu kì Có tính chu kì Giúp khơng bị tổn thương Giúp xòe có ánh sáng để có tác động học quang hợp khép lại vào đêm để giảm thoát nước Câu 2: Nguyên nhân gây hướng động chế chung hướng động Hướng dẫn trả lời: + Nguyên nhân gây hướng động hooc môn auxin di chuyển từ phía bị kích thích (phía sáng) đến phía khơng bị kích thích (phía tối) phía nồng độ auxin cao kích thích tế bào sinh trưởng mạnh + Cơ chế chung hướng động mức tế bào vận động định hướng tốc độ sinh trưởng không đồng eủa tế bào phía quan (thân, rễ) nồng độ khác auxin gây nên Các câu hỏi xu hướng cảm ứng thực vật Câu 3: a Phân biệt hướng động ứng động thực vật b Ánh sáng đơn sắc có hiệu vận động theo ánh sáng? Hướng dẫn trả lời: a Phân biệt hựớng động với ứng động Hướng động Ứng động Trang Hướng động - Định nghĩa: Ứng động - Hướng động hình thức phản - Là hình thức phản ứng trước ứng phận trước tác nhân kích thích khơng định tác nhân kích thích thèo hướng hướng xác định - Chiều hướng - Có hướng - Khơng có hướng kích thích: - Tốc độ cảm ứng: - Phản ứng chậm liên quan tới - Phản ứng nhanh liên quan tới hoocmôn sinh trưởng tế bào sức căng trương nước đồng hồ sinh học - Cơ chế - Do tốc độ sinh trưởng không đồng - Ứng động không sinh trưởng biến tế bào phía đối diện đổi sức trương nước tế bào quan (thân, cành, rễ) - Vai trò - Giúp thích ứng với biển động - Là phản ứng thích nghi đa dạng có hướng mơi trường thể thực vật biến động vô hướng mơi trường b Khi tác động loại tia sáng có lượng lớn có tác động kích thích mạnh tính cảm ứng thực vật - Trong loại tia sáng ánh sáng xanh tím có lượng photon lớn nên loại tia có hiệu đối vói vận động theo ánh sáng Câu 4: Nguyên nhân gây hướng động chế chung hướng động Phân biệt ứng động với hướng động Vai trò ứng động hướng động thể thực vật Hướng dẫn trả lời: Nguyên nhân gây hướng động chế chung hướng động + Nguyên nhân gây hướng động hooc mơn auxin di chuyển từ phía bị kích thích (phía sáng) đến phía khơng bị kích thích (phía tối) phía nồng độ auxin cao kích thích tế bào sinh trưởng mạnh + Cơ chế chung hướng động mức tế bào vận động định hướng tốc độ sinh trưởng không đồng tế bào phía quan (thân, rễ) nồng độ khác auxin gây nên Phân biệt ứng động với hướng động Vai trò ứng động hướng động thể thực vật Sự khác biệt thể hai mặt: Trang 10 Đặc điểm Hướng động Ứng động Hướng kích thích Từ hướng Từ hướng Thời gian Xảy chậm Xảy nhanh Vai trò ứng động hướng động thực vật: + Tất kiểu hướng động ứng động có vai trò giúp thích nghi biến đổi môi trường để tồn phát triển Câu 5: a Giải thích tượng tự vệ trinh nữ? b Mô tả thí nghiệm chứng minh tính hướng đất (hướng trọng lực) cây? Giải thích kết quan sát Hướng dẫn trả lời: a Hiện tượng tự vệ trinh nữ: - Khi có kích thích chạm vào lá, chét khép lại, cuống cụp xuống - Lá khép cụp xuống thể gối cuống gốc chét nước làm giảm sức trương Nguyên nhân K+ khỏi không bào làm giảm áp suất thẩm thấu gây nước (tương tự chế đóng mở khí khổng) b - Thí nghiệm: Cho hạt đậu nảy mầm vào bên ừong ống trụ giấy dài - 3cm nằm ngang Sau thời gian rễ thân dài khỏi ống trụ Quan sát tượng - Kết quả: Rễ quay hướng xuống dưới, thân hướng lên - Giải thích: Do phân bố lượng auxin khơng hai phía + Ở thân, auxin phân bố nhiều mặt dưới, kích thích sinh trưởng dãn dài tế bào mạnh  cong lên + Ở rễ, nhạy cảm với auxin nên mặt phân bố nhiều auxin làm ức chế sinh trưởng rễ, mặt auxin nên sinh trưởng nhanh  đẩy rễ cong xuống Trang 11 ... đối chậm Ứng động Ứng động hình thức phản ứng trước tác nhân kích thích khơng định hướng Ứng động bao gồm ứng động sinh trưởng ứng động không sinh trưởng a Ứng động sinh trưởng Đây kiểu ứng động... điểm khác biệt ứng động khơng sinh trưởng tốc độ phản ứng Nhìn chung, tốc độ phản ứng ứng động không sinh trưởng nhanh nhiều so với ứng động sinh trưởng Trong ứng động khơng sinh trưởng, có lan... động nở hoa, tác nhân kích thích nở hoa gây sinh trưởng không tế bào mặt mặt cánh hoa, dẫn đến cánh hoa thẳng (búp) bị uốn cong (hoa) b Ứng động không sinh trưởng Đây kiểu vận động cảm ứng khơng