Nội dung của giáo trình Sinh lí thực vật phần 2 gồm: chương 5 - sự vận chuyển và phân bố các chất đồng hóa trong cây; chương 6 - dinh dưỡng khoáng của thực vật; chương 7 - sinh trưởng và phát triển của thực vật; chương 8 - tính chống chịu sinh lí của thực vật với các điều kiện ngoại cảnh bất thuận. Mời các bạn tham khảo tài liệu!
Chương VẬN CHUYỂN VÀ PHÂN Bố CÁC CHAT ĐỐNG HÓA TRONG CÂY ■ Sự vận chuyển phân bô' chất hữu chức sinh lí có vai trị bảo đảm kháu lưu thơng phân phối vật chất định việc hình thành suất kinh tế ■ Mối quan hệ m ật thiết cấu trúc chức hệ thống vận chuyển chất đồng hóa mạch libe Hệ thống vận chuyển đảm bảo vận chuyển chất hữu có hiệu ■ Nắm phương hướng phán bói tích lũy chất đồng hố q trình sinh trưởng phát triển sơ đồ vận chuyển từ nguồn Gá) đến nơi chứa (cơ quan tiêu th ụ dự trữ) yếu tố ảnh hưỏng đến trìn h ■ Đê tảng nãng suất kinh tế trồng, cần có biện pháp kĩ th u ật điều chỉnh nhân tố nội ngoại cảnh ảnh hưởng đến dịng vận chuvến phân bơ chất hữu câv KHÁI XIÊM CHƯNG l l ề Các dòng vận ch u y ên vật chất tron g Trong có hai loại vật chất vận chuyển: chất vơ gồm nước, chất khống chát hữu bao gồm sản phẩm quang hợp chất hữu khác trìn h trao đổi chất tạo Đến th ế ki x v n người ta có quan niệm vật chất vận chuyển chung đường cãv mà Xăm 1837 H artie r người nghiên cứu hình thái, cấu tạo mô tham gia vận chuyển vật chất câyề Ông phát mạch rây chức chúng vận chuyển chất hữu Xgiiời ta tiên hành thí nghiệm khoanh vỏ quanh th ân gỗ 186 sá t đến phần gỗ Lá phận khoanh vỏ tồn bình thường nhận đầy đủ nước chất khoáng từ rễ đưa lên Phần khoanh vỏ bị phình chất hữu phía bị chặn lại phần vỏ mà không xuống Rễ tồn thời gian chết dần thiêu chất hữu vận chuyển xuống Kết thí nghiệm cho thấy nước chất khoáng vận chuyển phần gỗ, sản phấm quang hợp vận chuyển từ xuống phần libe vỏ Như chất vơ hữu vận chuyển hai đường khác nhau: - Dịng nước đưa nước hịa tan chất khoáng từ đất vào rễ lên phận m ặt đất cuối đến Dịng vơ vận chuyển mạch gỗ (mạch xylem) (Chương : Sự trao đổi nước thực vật) —Dòng chất hữu đ ợ c vận chuyển từ quan sản xuất (chủ yếu lá) đến quan tiêu thụ phận đáng k ể vận chuyển tích lũy quan dự trữ (cơ quan kinh tế) Dòng chất hữu vận chuyển hệ thống mạch libe (mạch floem) Cũng tương tự vận chuyển nước chất khoáng xylem, vận chuyển chất hữu thực tổ chức chuyên hóa cho vận chuyển íloem tiến hành khoảng cách xa gọi vận chuyển xa chất đồng hóa Bên cạnh chất hữu vận chuyển tế bào sông khơng chun hóa cho vận chuyển thường có khoảng cách gần nên gọi vận chuyển gần Tuy có khoảng cách gần vận chuyển chất hữu tế bào a b Hỉnh 5.1 Thí nghiệm khoanh vỏ a Vòng khoanh vỏ đến phán gỗ b ._Các _ -sán _phẩm quang hợp từ vận chuyến xuống rê tích lũy phần khoanh vỏ 187 sông gặp trở lực rấ t nhiều so với vận chuyển hệ thống dẫn theo hệ thông apoplast (trong thành vách tế bào) vậ hệ thống sym plast (qua hệ thống nguyên sinh chất) vận chuyển nước gần 1.2 Ý ngh ĩa vận ch u y ển phân b ố vật ch ấ t tro n g - Sự vận chuyển vật chất mạch m áu lưu thông thể thực vật, bảo đảm mối liên hệ m ật th iết quan, phận thể bảo đảm khâu lưu thông phân phôi vật chất - Sự vận chuyển phân bơ' vật chất có ý nghĩa định đến việc hình th àn h suất kinh tế trồng, đặc biệt giai đoạn hình th àn h quan sinh sản quan dự trữ Vì vậy, muốn nâng cao suất kinh tế ngồi tăng cường hoạt động máy quang hợp cần có biện pháp hữu hiệu để huy động tối đa sản phẩm đồng hóa tích lũy quan km h tế Chẳng hạn, hình thành quan kinh tế cần phải đảm bảo điều kiện tối ưu cho vận chuyển chất hữu tích lũy quan kinh tế Nếu không đáp ứng điều kiện cần thiết cho giai đoạn ức chế tốc độ vận chuyển mà thay đổi chiều hưống vận chuyển làm giảm suất kinh tế - Ngoài ra, việc hiểu biết vận chuyển phân bố chất đồng hóa giúp ích cho việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật cách hợp líể Các thc phịng trừ sâu, nấm bệnh vận chuyển xylem, floem hay hai hệ thơng Với thuốc vận chuyển xylem phun qua mà nên tưới vào đ ất để rễ hút lên Với loại thuôc vận chuyển floem phải phun qua chúng với sản phẩm quang hợp vào m ạch floem để đến phận cây, trùng chích hút hay ăn bị chết Một số thc khác thuốc trừ cỏ vận chuyển xylem floem phun lên hay bón vào đất có hiệu 188 2Ế S ự VẬN CHUYỂN CÁC CHAT ĐỔNG HÓA KHOẢNG CÁCH GẦN Các chất hữu tạo nên quang hợp bắt nguồn từ nơi sản xuất lục lạp lá, sau vận chuyển khỏi lục lạp để vào tê bào đồng hóa (mơ dậu hay mơ khuyết) Tiếp theo, chúng vận chuyển qua tế bào nhu mô để cuối đến mạch dẫn ềl ế Sự vận ch u y ển ch ất hữu tron g tế bào đồn g hóa Các tế bào đồng hóa chủ yếu tế bào mơ dậu mơ khuyết, nơi xảy q trình quang hợp Các tế bào đồng hóa chứa rấ t nhiều lục lạp quan quang hợp để tạo chất hữu tham gia vào trình vận chuyển Để cho trình quang hợp xảy bình thường mà khơng bị ức chế chất hữu tạo phải khỏi để giảm nồng độ chúng lục lạp 2.2ẻ2ễ V ân c h u y ể n k h ỏ i luc lap Giai đoạn vận chuyển chất đồng hóa vận chuyển chúng khỏi lục lạp, nơi chúng thường xuyên tổng hợp nhờ hoạt động quang hợp - Khả sản xuất chất đồng hoá lục lạp Sô' lượng lục lạp tế bào đồng hóa rấ t lớn Chẳng hạn, trung bình đậu Phaseolus vulgaris có khoảng 30 - 40 lục lạp tế bào Nếu tính tốn tương đối 100cm bề m ặt có khoảng 3,5 X 109 lục lạp Với S(D lượng lục lạp đó, chúng có khả đồng hóa 16mg C giò, tương đương với 1 ,2 mg glucozd (quang hợp ngày) 1 mg glucozơ/ 0 cm Do lượng chất hữu nhiều khơng vận chuyển tích cực qua m àng lục lạp ngồi quang hợp bị ngừng trệ - Sản phẩm quang hợp xuất sớm lục lạp sản phẩm sơ cấp chu trình quang hợp triozdphotphat, hexozơphotphat sau đến sản phẩm thứ cấp quang hợp axit amin, protein - Khả vận chuyển qua màng lục lạp 189 Giai đoạn vận chuyển chất qua m àng lục lạp định trước hết tính thấm m àng lục lạp với sản phẩm quang hợp Tính thấm m àng lục lạp lớn nh ất đối vối triozdphotphat axit photphoglixeric (APG), anđêhit photphoglixeric (A1PG) , sau đến vài axit amin Các sản phẩm thấm rấ t nhanh qua m àng lục lạp sau - phút quang hợp, hàm lượng cua chúng lục lạp cân Các sản phẩm xuất muộn hdn chút fructozơ ,6 -dip h o h at saccarozơ Chúng thấm qua màng lục lạp chậm rấ t nhiều Người ta chưa chứng m inh liệu protein có qua m àng lục lạp hay axit amin qua - Điều kiện cần thiết cho trìn h vận chuyển qua m àng lục lạp ánh sáng, nồng độ C cần nhiều lượng cho vận chuyển tích cực chất hữu qua m àng lục lạp 2.1.2 V ận c h u y ê n n g o i lụ c lạ p (tro n g t ế bào đ n g hoá) - Các chất hữu khỏi lục lạp vận chuyển nội tế bào đồng hóa trước khỏi tế bào tạo để sang tế bào nhu mô khác Một phận sản phẩm quang hợp tế bào đồng hóa sử dụng K hoảng — 18% ti th ể sử d ụ n g cho hô h ấp tế bào để tạo lượng cung cấp cho hoạt động sống, có q trình vận chuyển tích cực; phần peroxixom sử dụng cho quang hơ hấp để lại giải phóng C m ệt phần dùng tổng hợp nên protein polisaccarit cần cho cấu tạo nên tế bào Đại phận chất đồng hóa vào mạch rây để tham gia vào trìn h vận chuyển xa chất hữu - Các chất đồng hóa vận chuyển nội tế bào vận động cửa chất nguyên sinh tế bào định Vì chất ngun sinh có tính lỏng nên vận động rấ t linh hoạt không ngừng tế bào 2.2 Sự vận c h u y ể n ch ất đồn g hóa qua t ế bào nhu m đ ến m ạch lib e 2.2.1 Con đ n g v n c h u y ể n Các chất đồng hóa từ tế bào quang hợp trước vào mạch libe 190 phải qua số lớp tê bào nhu mô Sự vận chuyển chất hữu tế bào thực theo phương thức sym plast (qua hệ thông chất nguyên sinh xuyên qua sợi liên bào) apoplast (qua hệ thông mao quản thành vách tế bào) tương tự vận chuyến ion khống tế bào sơng 2.2.2 Điều kiên cần th iết cho sư vân chuyển c h â t dồng hóa tron g nhu mơ —Điều quan trọng ngăn chặn chất vận chuyển khỏi trao đổi chất tế bào để bảo tồn dịng vận chuyển Điều thực việc rú t ngắn thời gian tiếp xúc chất vận chuyển trung tâm trao đổi chất tế bào nhu mô —N ăng lượng- Sự vận chuyển chất đồng hóa qua tế bào nhu mô rấ t cần lượng q trình trao đơì chất cung cấp Do vậy, thiếu oxi ức chế hơ hấp ức chế vận chuyển —Tuổi tê bào nhu mô ảnh hưởng đến tốc độ vận chuyển Tốc độ vận chuyển giảm dần theo tuổi Lá già tốc độ vận chuyển chậm —Các loại thực vật khác n h a u: Tốc độ vận chuyển chất đồng hóa tế bào nhu mô rấ t khác tùy theo loại trồng khác Ví dụ với nho, chất hữu từ nhu mô đến mạch libe m ất - phút, ngô phút Với thuốc lá, khoảng có 46% chất đồng hóa khỏi lá, cịn lúa mì 24 có - 80% sản phẩm quang hợp khỏi Tốc độ vận chuyển chất đồng hóa ngồi việc phụ thuộc vào loại tuổi phụ thuộc vào nhu cầu khả sử dụng mô lân cận S ự VẬN CHUYỂN CÁC CHAT ĐỒNG HÓA KHOẢNG CẢCH XA Sự vận chuyển chất hữu khoảng cách xa tương tự vận chuyển nước xa tiến hành với khoảng cách rấ t xa đến hàng chục mét thực mơ chun hóa cho vận chuyển chất hữu Đó hệ thơng libe (floem) Sự xuất mô dẫn libe đánh 191 dấu tiến hóa th ế giới thực vật Nó xuất thực vật có mơ dẫn dương xỉ, khỏa tử bí tử 3ềl Câu trú c củ a hệ th ốn g libe Hệ thông libe bao gồm nhiều loại tế bào khác hình thái, cấu trúc chức Đó tế bào rây, tế bào kèm tế bào nhu mơ libe; đó, tế bào rây đóng vai trò chủ yếu vận chuyển chất đồng hóa 3.1.1 Cảu tao hệ th n g m ach rây - Các tế bào rây Tê bào rây đơn vị sở cấu tạo nên mạch rây Chúng tế bào chuyên hóa cao có cấu tạo rấ t đơn giản: khơng có chất ngun sinh thực thụ, không nhân, không ti thể rấ t quan khác Có sợi protein chạy dọc theo tế bào để làm cầu cho chất hữu chạy qua (hình 5.2) - Ơng ráy Các tế bào rây nối với theo chiều dọc liên tục suốt chiều dài bó mạch Giữa tế bào có vách ngăn vách ngăn có nhiều lỗ rây Các lỗ rây có đường kính 0,1 - 5)im chiếm khoảng 50% diện tích vách ngăn Các tế bào rây nối th n h hệ thông thông suôt tạo nên đơn vị vận chuyển ơng rây Đương kính ống rây thực vật bí tử khoảng 20 - 30|im Sô" lượng ống rây m ạch libe rấ t lớn Các ông rây chiếm 20% mạch libe lcm rây có khoảng 3.10 - 7.10 ông rây - Các sợi protein xuyên qua lỗ rây rây nối liền tế bào rây th àn h chuỗi thông suốt dọc theo ông rây làm phương tiện cho chất hữu vận chuyển qua ống rây Cấu trúc đặc biệt tạo điều kiện cho chất hũu vận chuyển dễ dàng mạch rây 3.1.2 Tê bào kèm - Đặc điểm tế bào kèm Tế bào kèm nhũng tế bào có kích thước nhỏ tiếp xúc với tế bào rây đóng góp phần quan trọng vận chuyển chất hũu 192 Khác với tế bào rây, tế bào kèm có nguyên sinh chất đậm đặc, có nhân to, giàu bào quan, đặc biệt có nhiều ti thể, khơng bào rấ t nhỏ - Nguồn gốc chức tế bào kèm Tế bào rây tế bào kèm sinh từ tế bào mẹ tượng tầng, sau chúng phân hóa theo hai hướng có cấu trúc chức khác kèm hỗ trợ cho Tế bào rây đảm nhiệm chức vận chuyển chất đồng hóa nhanh nhất, cịn tế bào kèm đảm bảo lượng cho tế bào rây vận chuyển, gây ảnh hưởng nhân lên trìn h vận chuyển mạch rây ngăn chặn tiêu hao chất hữu trình vận chuyên 3.1.3 T ế b o n h u m ô lỉb e Đây thành viên hệ thống dẫn Chúng nằm cạnh tê bào kèm liên hệ với tê bào kèm sợi liên bào Nhu mô libe nơi chuyển tiếp chất đồng hóa trước vào mạch dẫn 3.1.4 Tính c h ấ t chun hóa hệ thốn g ỉibe Nhìn vào cấu trúc, có cảm giác tế bào rây tế bào thối hóa (khơng nhân, bào quan, chất nguyên sinh lại sợi m ảnh.ẻ.); thực chất chúng tế bào chuyên hóa cao cho vận chuyển đạt hiệu cao Sự chuyên hóa minh chứng sau: - Khơng có nhân tức khơng có q trình tổng hợp protein nên không huy động axit amin dịch vận chuyển, nồng độ axit amin ổn định - Khơng có ti thể tức khơng có khả sử dụng đường vào hô hấp để bảo toàn nồng độ đường dịch vận chuyên - Các sợi protein xuyên suốt tạo kênh vận chuyển vật chất nhanh hiệu - Tế bào kèm nằm cạnh tế bào rây để gây ảnh hưởng nhân lên tế bào rây cung cấp lượng cho vận chuyển tích cực tế bào rây (chúng có nhân to nhiều ti thể) 13-GTSLTV 193 - Sản phẩm vận chuyển chủ yếu đường saccarozơ mà đường khử (glucozơ) để trán h sử dụng đường khử vào trìn h oxi hóa q trìn h vận chuyển làm giảm nồng độ đường - Tế bào rây có hàm lượng ion K+ rấ t cao gây chênh lệch điện hai phía rây giúp cho vận chuyển dễ dàng Tất đặc điểm cấu trúc hệ thống libe chứng minh cấu trúc hệ thơng mạch rây cấu trúc hồn chỉnh tiến hóa để đảm bảo cho vận chuyển chất hữu cách nhanh n h ấ t hiệu nhất, giảm thiểu tiêu hao chất hữu q trìn h vận chuyển, bảo tồn dịng vận chuyển chất hữu mạch floem ¿004*®!r-/ /Ễà ,- _ Lô rây Lát cắt dọc qua tế bào rây Các sợi protein xuyên suốt lỗ rây tạo thành đường vận chuyển liên tục Hình 5.2 Cấu trúc yếu tô mạch rây 3.2 Các ch ất vận ch u y ển tron g ílo em Các tài liệu th àn h phần chất chất tham gia vào vận chuyển mạch rây th u hai phương pháp: - Phân tích dịch chảy mạch rây —Sử dụng đồng vị phóng xạ (3H sản phẩm quang hợp 194 14C) để theo dõi vận chuyển 3.2.1 P h n g p h p lấ y n h ự a Để thu dịch nhựa íloem cho việc phân tích hóa học, ngưịi ta thường sử dụng loại rệp chích hút nhựa Loại rệp có khả xun vịi qua vỏ đến tận mạch rây để h ú t nhựa Cơ thể chúng bị loại bỏ vòi chúng giữ nguyên cành Dưới tác dụng áp suất mạch rây mà dịch nhựa ép chảy tràn ngồi 3.2.2 Thành p h ầ n hố học dich vận chun Khi phân tích hóa học dịch nhựa cây, ta thu dẫn liệu sau: - Gluxit Có khoảng 90% chất tham gia vận chuyển gluxit, đường saccarozơ chiếm đến 95 - 98% tổng số’ đưịng vận chuyển Saccarozơ khơng phải đường khử nên khơng tham gia vào oxi hóa đường vận chuyển, bảo toàn hàm lượng đường mạch floem Ngồi cịn lượng nhỏ đường glucozơ fructozơ Nồng độ đường dịch floem kh đậm đặc, khoảng - 25% (tương đương , - 0.7M) —Các chất hữu khác Ngoài gluxit th àn h phần cịn có sơ" chất khác tham gia vào vận chuyển số axit amin (axit glutaric, axit asparagic), m ột sô" am it (glutam in, asparagin), m ột scí axit hữ u (axit xitric, axit a —xetoglutaric), ngun tơ" khống (P, K, Mg, Ca, Na, Fe, Zn, Mn, Cu, Mo ), phitohocmon (IAA, GA, ABA, xytokinin ), sô"protein, axit nucleic, vitam in, enzim virus 195 C trước sau thí nghiệm dịng khí chạy qua thịi gian nh ất định * Cách tiến hành th í nghiệm Trước tiên hành cần kiểm tra độ kín buồng Cho dịng khí chạy qua, sơ" nồng độ C dịng khí hiển thị trê n máy Đặt vào buồng kín cho dịng khí chạy qua thời gian định, máy hiển thị sô' nồng độ C sau quang hợp Qua sô' liệu nồng độ C trước sau thí nghiệm, ta tín h cường độ quang hợp cách nhanh chóng xác THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH HIỆU SUẤT QUANG H ộ p 5ẻl Đ ối tượng, d ụ n g cụ, hoá ch ất Cây tươi nguyên vẹn (cả thân, rễ, lá), cân xác, tủ sấy, kéo, thước kẻ 5ề2 N gu yên lí củ a th í ngh iệm Hiệu suất quang hợp lượng chất hữu tích luỹ đơn vị diện tích ngày đêm Dựa vào lượng chất khô tăng lên hai lần lấy m ẫu (cách T ngày) ta tín h hiệu su ấ t quang hợp theo công thức: w -w HSQH = -1/2(L + L 2)T Trong đó: Wj, W khối lượng chất khơ cân lần Lj, L diện tích đo lần 1 và T thời gian cách hai lần lấy mẫu 5.3 Cách tiế n h àn h th í n gh iệm Nhổ - cầy nguyên vẹn cách ngẫu nhiên th í nghiệm , rửa đất Xác định nhanh chóng diện tích (Lj) phương pháp cân Sau đem sấy tồn nhiệt độ 80°c - giò cân khôi lượng Wj Để sinh trưởng sau T ngày tiếp tục tiến hành ta th u sô" liệu L2, W2 Áp dụng công thức tín h 378 hiệu su ất quang hợp để tính hiệu suất quang hợp đối tượng thí nghiệm 5.4 Kết th í ngh iệm trả lời câu hỏi Tiến hành đo hiệu suất quang hợp số cây, điền sô' liệu vào bảng sau : Loại W1 w2 u u Nêu ý nghĩa tiêu hiệu suất quang hợp 379 BÀI 4ể PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u VE DINH DƯỠNG KHỐNG GIĨI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u DƯỠNG KHOÁNG DINH l l ể Phương pháp trồn g tron g dung dịch * Đối tượng, dụng cụ, hố chất - Cây giơng (h o ặc h t giơng), bình trồng cây, giá thể, máy đo pH (hoặc giấy đo pH) - Các loại hoá chất th àn h phần dung dịch dinh dưỡng theo MS Knop * Nguyên lí th í nghiệm Thành phần chất dinh dưỡng hàm lượng chúng dung dịch dinh dưỡng khơng chế mà với thí nghiệm trồng đất khó thực Tuỳ theo mục đích th í nghiệm mà ta thiết kế thí nghiệm khác Mn tìm hiểu vai trị ngun tơ" đó, ta cần loại trừ ngun tơ" dung dịch Mn tìm hiểu nhu cầu dinh dưỡng ta phân tích dung dịch trước sau th í nghiệm để biết lượng chất dinh dưỡng hút * Cách tiến hành th í nghiệm - Pha chế dung dịch dinh dưỡng chọn theo bảng hướng dẫn sẵn cho loại dung dịch Cho dung dịch vào chậu th í nghiệm theo định lượng nh ất định, đậy nắp giá thể đỡ - Cho qua lỗ giá đỡ cho toàn rễ ngập dung dịch dinh dưỡng - Theo dõi pH dung dịch, có biến đổi phải điều chỉnh cho pH thích hợp với trồng thí nghiệm - Theo dõi tiêu nghiên cứu theo đề cương thí nghiệm 380 1.2 Phương pháp trồn g chậu đất * Đối tượng, dụng cụ, hố chất Cây giơng (hoặc h t giống), bình trồng cây, đất, phân vơ cơ, phân hữu * Nguyên lí th í nghiệm Với thí nghiệm chậu, ta biết xác lượng đất trồng, lượng phân bón, lượng nước tưới, thành phần dinh dưỡng đất Tuỳ theo mục đích thí nghiệm loại thí nghiệm mà ta có ngun tắc bói trí thí nghiệm khác Với thí nghiệm chậu, ta dễ dàng xác định nhu cầu dinh dưỡng loại phân bón trồng việc phân tích đất trước sau thí nghiệm để biết lượng chất dinh dưỡng mà hút từ đất lên để tạo nên suất định * Cách tiến hành th í nghiệm Đất đập nhỏ, phơi khô, định lượng cho vào chậu (không đập nhỏ 0,4mm) Phân bón trộn vào đất Chậu có kích thước to, nhỏ tuỳ thuộc vào kích thước loại Điều chỉnh độ ẩm thích hợp cho đất trồng vào chăm sóc bình thường Theo dõi q trìn h sinh trưởng, phát triển hình th àn h suất trồng thí nghiệm Sau thời gian thí nghiệm, phân tích lại lượng chất dinh dưỡng đất ta biết lượng chất dinh dưỡng mà sử dụng thời gian thí nghiệm 1.3ẵ Phương pháp trồn g đồng Phương pháp tiến hành theo phương pháp phổ biến cụ thể giáo trình phương pháp thí nghiệm Khi bơ" tr í'th í nghiệm ta cần xác định: - Mục đích thí nghiệm - Phương pháp bơ" trí thí nghiệm - Sơ đồ thí nghiệm - Phương pháp theo dõi tiêu sinh trưởng ph át triển - Xử lí số liệu 381 THÍ NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP THUỶ CANH (HIDROPONICS) 2.1 Khái niệm Thuỷ canh kĩ th u ật trồng dung dịch dinh dưỡng mà không cần dùng đất 2ế2 Ưu điểm củ a phương pháp - Không phải làm đất, không cỏ dại - Trồng nhiều vụ, trái vụ, khơng cần tưới - Khơng phải dùng thuốc phịng trừ sâu bệnh, trừ cỏ dại - Sản phẩm hoàn tồn sạch, đồng nhất, chất lượng tốt - Có thể thoả mãn nhu cầu dinh dưỡng trồng nên đạt suất cao Phương pháp nàv thích hợp nh ất cho rau ăn Có thể sử dụng phương pháp để nghiên cứu vai trị sinh lí nhu cầu ngun tô" dinh dưỡng 2.3 Đ ối tượng, d ụ n g cụ, hố chất - Cây giơng (hoặc h ạt giông) - Dụng cụ chứa dung dịch dinh dưỡng, có th ể chậu, vại, hộp xốp chí đào hơ" đ ấ t lót ni lơng m àu để đựng dung dịch Nhà m àn chung hay cho hộp trồng để ngăn cản côn trù n g truyền bệnh - Giá thể đỡ cây: rọ nhựa nhồi trấ u hun hay giá th ể tơi xốp khác - Dung dịch dinh dưỡng nuôi tuỳ theo loại trồng - Nếu trồng hệ thơng có điều chỉnh phải có hệ thơng bơm dung dịch dinh dưỡng qua rễ có hệ thổng tự động điều chỉnh nồng độ dung dịch dinh dưỡng 2ề4 Cách tiế n hàn h Thí nghiệm phương pháp thuỷ canh cải tiến T rung tâm nghiên cứu rau châu Á 382 Rễ Dung dịch H ình Mơ hình thuỷ canh Trung tâm nghiên cứu vả phát triển rau châu Á (AVRDC) —Trước tiến hành thí nghiệm cần chuẩn bị khung, hộp xốp (hình 9), khoan nắp hộp xốp kích thước số lượng tuỳ theo loại —Pha dung dịch vào hộp theo thành phần nồng độ loại dung dịch dinh dưỡng —Chuẩn bị rọ gieo h ạt trồng cây: c ắ t m ảnh lưới lót đáy rọ, tẩm ướt trấu hun nhồi vào rọ Đặt rọ vào lỗ khoan nắp hộp —Gieo h t trồng vào rọ với độ sâu khoảng l - cm dùng trấu hun lấp kín Trong thịi gian th í nghiệm cần theo dõi thường xuyên mực nước hộp, lượng dung dịch tụ t xuống 15cm so với mép hộp cần bổ sung thêm dung dịch Phương pháp thuỷ canh có th ể ứng dụng vào mục đ ích : —Nghiên cứu vai trò nhu cầu dinh dưỡng nguyên tố dinh dưỡng —Sản xuất sau giai đoạn in vitro từ h t trước đưa đất để rú t ngắn thời gian sản xuất giông, tăng hiệu kinh tê cho khâu sản xuất giông —Sản xuất rau, hoa an tồn, 383 THÍ NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP CHUAN đ o n n h a n h NHU CẦU DINH DƯỠNG Việc phát nhanh chóng ngun tơ' dinh dưỡng cho biết thừa hay thiếu dinh dưỡng, qua góp phần để xuất biện pháp bón phân hợp lí cho Phương pháp dựa vào phản ứng đặc trưng nguyên tô" thuốc thử đặc trưng Dựa vào mức độ màu phản ứng so với thang chuẩn, ta biết hàm lượng nguyên tố 3ềl P hát h iện n h anh ch ón g am on (N H *) * Đơi tượng, dụng cụ, hố chất Lá tươi, lọ, miếng kính, cối chày sứ, thuốc thử Netle, thang màu chuẩn * Nguyên lí phương pháp Dựa vào phản ứng thuốc thử Netle môi trường kiềm với amon tạo m àu vàng: 2K 2HgI + 40H - + NH; -> NH 2Hg2OI + 4K+ + 71" + 3H20 Màu vàng * Cách tiến hành th í nghiệm Cân 2g cho vào cối sứ nghiền nát, cho thêm ml nước cất vào hoà thành dung dịch, sau dùng pipet lấy 0,5ml dịch vào lọ nhỏ Nhỏ giọt thuốc thử Netle lên miếng giấy lọc để nắp kính Lấy ml NaOH 30% nhanh chóng cho vào lọ đậy miếng kính có giọt N etle lên mịêng lọ có bôi vaselin Để 15 phút, thời gian th ỉn h thoảng lắc, dung dịch chuyển m àu vàng So với thang m àu chuẩn để biết hàm lượng amon tự 3.2 P h át h iệ n n h an h ch ón g n itrat (N O ') * Đối tượng, dụng cụ, hố chất - Thân (hoặc cng lá cây) - Đĩa sứ (hoặc miếng kính), pipet 384 - Thuốc thử diphenylamin, thang màu chuẩn nitrat * Nguyên lí th í nghiệm Thc thử diphenylam in hồ tan axit sufuric đậm đặc kết hợp với n itra t tạo th àn h hợp chât màu xanh chàm Mức độ m àu tỉ lệ thuận với hàm lượngNO’ Ế * Cách tiến hành th í nghiệm Cắt - lát cắt thân (hoặc cuông lá, lá) đặt vào đĩa sứ miếng kính Nhỏ giọt diphenylamin lên lát cắt, màu xanh xuất So với thang màu chuẩn để xác định nồng độ n itra t 3.3 P hát h iện nh anh ch ón g photpho (P2Og) * Đơi tượng, dụng cụ, hố chất - Thân hay cuông tươi, đĩa sứ, pipet - Dưng dịch m olipdat amon (NH 4)2M o04, dung dịch thiếc clorua SnCl2, thang m àu chuẩn * Nguyên lí th í nghiệm Photpho kết hợp nhanh chóng với molipdat amon cho kết tủ a màu vàng Nếu cho thêm thuốc thử chuyển m àu xanh theo phản ứng: H3P + 12(NH4)2MÒ04 + 21HC1 -> (NH^PC^ 12 M0O3 ^ + 21NH C1 + 12H20 K ết tủ a vàng (NH 4)2 P M O3 — thuốcthử > (M o02 M o 03 )2H 3P H20 Phức ch ất m àu xanh * Cách tiến hành thí nghiệm Cắt lát cắt th ân hay cuông cho vào đĩa sứ, nhỏ giọt (NH 4)2M o04, khuấy sau để yên phút Nhỏ giọt SnCl khuấy • đều, đem so m àu với thang màu chuẩn 385 BÀI 5Ế GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP NUÔI CAY MÔ (NUÔI CẤY IN VITRO) VÀ TÁC ĐỘNG CỦA MỘT SỐ CHẤT ĐIỂU HOÀ SINH TRƯỞNG GIĨI THIỆU PHƯƠNG PHÁP NI CẤY MỒ TẾ BÀO TH ựC VẬT l ềl Khái niệm Nuôi cấy mô tế bào thực vật nuôi cấy vật liệu trồng (chồi, lá, thân, rễ, h t phấn ) môi trường nhân tạo vô trùng Nuôi cấy mô tế bào đồng nghĩa với nuôi cấy mô tế bào in vitro (trong ống nghiệm) l ế2 Cơ sở kh oa h ọc củ a nuôi cấy m ô tế bào Cơ sở khoa học kĩ th u ật nuôi cấy mô tế bào dựa vào tế bào có tính tồn năng, tính phân hố phản phân hố + Tính tồn tế bào Mỗi tế bào sinh vật mang đầy đủ lượng thông tin di truyền cần thiết tồn thể loại sinh vật để gặp điều kiện thuận lợi, tế bào phát triển thành thể hoàn chỉnh + Tính phân hố chuyển từ tế bào phơi sinh có chức phân chia tê bào th àn h mơ chun hố đảm nhận chức khác (mơ biểu bì, mơ dậu, mơ dẫn ) + Tính phản phân hố Các tế bào phân hố th àn h mơ chức riêng biệt quay trở trạn g thái phân chia tế bào tế bào phôi sinh ban đầu gặp điều kiện th u ận lợi Nhờ tính tồn cộng vói khả phân hố phản phân hố mà ta tái sinh từ tê bào hay m ẫu mô trồng 1,3 Đ iều k iện củ a kĩ th u ậ t n u ôi m ô tê bào * M ôi trư n g n u ô i + Các nguyên tô dinh dưỡng Mơi trường ni cấy phải có đầy đủ yếu tố" dinh dưỡng cần th iết (N, p, K, Ca, Mg, s, Fe, Cu, Mn, B, Mo, I, Co, Zn) cho sinh trưởng 386 phát triển tế bào thể hoàn chỉnh Cho đến có nhiều tác giả nghiên cứu đưa nhiều môi trường dinh dưỡng khác tuỳ thuộc loại đối tượng trồng: môi trường Murashige—Skoog (MS), mõi trường Knop, môi trường Knudson c , môi trường Gamborg + Nguồn cacbon Cây in vitro sông chủ yếu đường dị dưỡng Vì việc bổ sung nguồn cacbon hữu vào môi trường nuôi cấy thành phần bắt buộc; thường sử dụng đường saccarozơ glucozd hàm lượng 2% —3% + Vitamin Các vitam in bổ sung vào môi trường là: thiam in (Bj), pyridoxin (B6), riboflavin (B2), axit nicotinic, myo-inositol, vitam in c + Các hợp chất tự nhiên Để thúc đẩy khả phát sinh hình thái sinh trưởng phát triển in vitro, môi trường nuôi thường bổ sung thêm hợp chất tự nhiên: nước dừa, dịch chiết nấm men, dịch thuỷ phân, dịch chiết ép chuối, khoai tây * Các c h ấ t d iề u tiế t s in h trư n g + Auxin: Kích thích dãn tế bào, kích thích hình th àn h mơ sẹo (callus), hình th àn h rễ bất định Các auxin thường dùng: 2,4-Diclo phenoxi axetic axit (2,4D), a naphtil axetic axit (a-NAA), p-indol axetic axit (IAA), p—indol butyric axit (IBA) Tuỳ theo mục đích mà nồng độ sử dụng từ 10“5 - 1CT6M + Xytokinin: Kích thích phân chia tế bào định phân hoá chồi Vì vậy, tỉ lệ sử dụng auxin/ xytokinin định phân hoá chồi hay phân hoá rễ Các chất thường sử dụng: benzyl adenin (BA), benzyl amino purin (BAP), kinetin (fufuryl amino purin), zeatin * C h ấ t m đ ô n g m ôi trư n g Aga polisaccarit thường sử dụng làm đông môi trường nuôi cấy Tuỳ thuộc chất lượng aga mà dùng với hàm lượng từ 5g/l - g/l 387 * Độ p H m ô i trư n g Cần chỉnh pH mõi trường ni cấy khoảng từ 5,8 —6,0 thích hợp cho nhiều loại trồng * Đ iêu k iệ n vô tr ù n g Vô trùng điều kiện bắt buộc định th àn h công kĩ th u ật nuôi cấy mô tế bào + Thiết bị hoá chất khử trùng: nồi hấp, tủ sấy, phễu lọc loại h o chất k h trùng (H g C l2, C a(O C l)2, NaOCl, H 20 )+ 'Buồng cấy vô trùng: Tuỳ theo điều kiện dùng buồng tự động lọc khí buồng khử trùng khơng khí 1.4 Các giai đoạn nuôi + Giai đoạn khởi động m ẫu in vitro + Giai đoạn nhân nhanh in vitro + Giai đoạn rễ tạo in vitro hoàn chỉnh + Đưa từ ống nghiệm đất SỬ DỤNG AUXIN TRONG KĨ THUẬT GIÂM, CHIÊT CÀNH 2.1 Đ ối tượng, d ụ n g cụ, hố chất - Cành bánh tẻ (có tuổi sinh học trung bình) roi, hoa giấy, chanh eurika - Cốc thuỷ tinh, cát ẩm, kéo cắt cây, bình phun ẩm - Dung dịch a-NAA 2.2ẵ N gu yên lí củ a thí n gh iệm Một vai trị sinh lí quan trọng n h ất nhóm chất auxin kích thích hình th àn h rễ bất định cành chiết, cành giâm nuôi cấy mô Trong giai đoạn đầu phát sinh rễ cành giâm, tức giai đoạn phản phân hoá tế bào vùng phát sinh rễ để tạo nhanh chóng tế bào tiền rễ, giai đoạn cần hàm lượng auxin rấ t cao mà thường với lượng auxin nội sinh khơng đủ để kích thích n h an h chóng 388 hình thành rễ Do vậy, đa số trường hợp, cần xử lí auxin ngoại sinh để xúc tiến nhanh q trình phát sinh rễ bất định Có hai phương pháp xử lí auxin cho cành giâm: - Phương pháp xử lí nhanh: sử dụng nồng độ auxin cao, khoảng 1000 - lOOOOppm Nhúng nhanh phần gốc cành giâm vào dung dịch auxin pha sẵn cắm vào giá thể - Phương pháp ngâm: sử dụng nồng độ auxin thấp, khoảng 10 - 100 ppm Ngâm phần gốc hom giâm vào dung dịch auxin 12 - 24 cắm vào giá thể 2.3ẾCách tiến hàn h th í nghiệm Chọn cành giâm bánh tẻ (cành chanh, bưởi, roi, hoa giấy ), dùng kéo cắt thành từ đoạn dài -í- 15 cm, để lại 1-2 bánh tẻ không mang bệnh đoạn cành Nhúng phần gổc vào dung dịch a-N AA có nồng độ thích hợp tuỳ theo loại đốì tượng khoảng giây (thường nồng độ thích hợp cho đa sô" đối tượng cành giâm 4000 — 6000ppm) Cắm cành giâm vào cát ẩm, Giữ ẩm thường xuyên xuất rễ Theo dõi tiêu (5-7 ngày/ lần): Tỉ lệ hình th àn h callus (%); Tỉ lệ hình th àn h chồi (%); Tỉ lệ hình th àn h rễ (%); Chiều dài rễ, chồi 2.4ẵ Kết trả lời câu hỏi a Điền kết theo dõi vào bảng sau: Thời gian theo dõi Tỉ lệ callus (%) Tỉ lệ chồi (%) Tỉ lệ rễ (%) Chiểu dài tru n g bình rễ (cm) C hiều dài tru n g bình chồi (cm) ngày 14 ngày 21 ngày b Tại cành có tuổi khác thi khả rễ khác nhau? 389 ẢNH HƯỞNG CỦA XYTOKININ ĐẾN T U ổI THỌ CỦA LÁ 3.1ể Đ ối tượng, d ụ ng cụ, hoá chất - Lá tươi - Giấy lọc xốp - Dung dịch BA (benzyl adenin) nồng độ 5; 10; 15; 20ppm 3.2 N gu yên lí cách tiến hàn h th í n gh iệm - Xytokinin cịn gọi "hocmon hố trẻ" có tác dụng kéo dài tuổi thọ quan Khi bị tách khỏi mẹ, diệp lục bị phân huỷ làm m ất màu xanh rấ t nhanh chóng Nếu xử lí xytokinin tách khỏi mẹ, m àu xanh 4á giữ lâu hơn, tức tuổi thọ kéo dài - Ngắt khỏi nhúng vào dung dịch BA (benzyl adenin) theo nồng độ 0; 5; 10; 15; 20ppm, sau đặt giay lọc h ú t đủ ẩm đặt bọt xốp h ú t ẩm Đậy lại để che ánh sáng giảm bay nước Sau - ngày quan sát m àu sắc th í nghiệm đối chứng không xử lí BA 3.4 Q uan sát k ết trả lời câu hỏi a Hãy giải thích xytokinin lại có khả kéo dài tuổi thọ quan cây? b Theo dõi so sánh kết nồng độ xytokinin thí nghiệm 390 ĐÁP ÁN CÁC CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM KIÊN THỨC Chương Sinh lí t ế bào thực vật D, D, 3D, 4D, 5D, B, 7C, A, 9B, B, 14D (14B), 15AQ 5B.15Đ), 16D, 17D, 18B, 19D 1 C, 12C, 13D, 1 B, D, Chương 2ẳ Sự trao đổi nước thực vật A, D, 3D, 4D, 5A, 14B, 15D, 16B, 17C B, 7C, D, 9C, D, 13D, Chương Q uang hợp thực vật D, 2C, 3A, 4C, 5B, B, 7C, D, 9B, B (10C), 1 D, C, 13C, 14D, 15C, I€B, 17A, C (18A, 18B), 19A, A, B 22C, 23B 24A, 25B, 26B, 27'A, 28C, 29A Chương 4ắ Hô hấp thực vật A, B, 3D, 4D, 5C, A, 7D, C, 9D, D, 1 B, 12A, 13C, 14B, 15C, 16Dễ Chương Sự vận chuyển phân bố chất đồng hoá I A, D, 3D, 4C, 5D, 14B, 15B, 16D D, 7C, D, 9D, 10D, 1 D, 12B, 13B, Chương 6ề D inh dưỡng khoáng thực vật B, B, 3D, 4B, 5D, A, 7D, D, 9C, 10B, 1 B, 12A, 13B, 14A, 15C, 16D, 17D, 18D, 19A, A, 21B, 22D, 23C, 24D I Chương 7ẵ S in h trưởng phát triển thự c vật IC, 2B, 3B, 4D, 5D, C (6 D), 7A (7C, 7B), B (8 A), 9C, 10D, 1 A, A ( D), 13D, 14A, 15B, 16B, 17D, 18D, 19C, 20D 21D, 22D, 23D, 24B (24C), 25C, 26B, 27B, 28B 29D, 30D, 31D, 32B, 33C, 34C Chương Tính chống chịu sin h lí thực vật với đ iểu k iện bất th u ận D, 2C, D, 3D, 4D, 5D, D, 7D, D, 9A, 10B, llC , 12B, 13B, 14D, 15D, 16B, 17B, 18D, 19D, D, D, 2 B, 23D, 24D I 391 TÀI LIỆU THAM KHẢO T rầ n Đ ă n g K ế - N g u yễn N h K h a n h SINH LÍ HỌC THựC VẬT Nhà xuất Giáo dục - Hà Nội, 2000 H o n g M in h T ấn - N g u y ễn Q u a n g T h c h - T r ầ n V ăn P h m GIÁO TRÌNH SINH LÍ THựC VẬT Nhà xuất Nông nghiệp, 2000 H o n g M in h T ấ n - N g u y ễn Q u a n g T h a c h CHẤT ĐIỂU HOÀ SINH TRƯỞNG Đ ố i VĨI CÂY TRỔNG Nhà xuất Nơng nghiệp - Hà Nội, 1993 Vũ V ăn Vu - Vủ T h a n h T â m - H o n g M in h T ấ n GIÁO TRÌNH SINH LÍ THựC VẬT Nhà xuất Giáo dục, 1996 5ể Vũ V ăn Vu SINH LÍ THỰC VẬT ỨNG DỤNG Nhà xuất Giáo dục, 1999 L in c o lh T a iz - E d u a rd o Z eig er PLANT PHISIOLOGY U niversity of California, 1998 392 :> ... (H all B ak er, 19 72) CÁC CHẤT VẬN CHUYỂN Đường Axit am in Axit hữu P rotein HÀM LƯỢNG (MG.ML-1) ,0 - 106,0 5 ,2 2,0 - , ,4 - ,2 C1 ,3 5 -0 ,6 p ,3 -0 ,5 K ,3 -4 ,4 Mg ,0 -0 ,1 2 3.3 Tốc độ ch ất... ^, PO^“ , cr )R-CH-CO OH + H+ I nh R-CH-COOH I nh3 + Trong môi trường bazơ, rễ thường tích điện âm hú t cation nhiều (K , N H ;, Ca++, Mg++ ) R-CH-CO OH + OH- -> R-CH-COO- + H20 nh Như vậy, tùy... tích tro thực vật Đốt thực vật nhiệt độ cao (khoảng 600°C), nguyên tố c, , H, N m ất dạng khí C 02, HoO N 2, N2 Phần lại tro thực vật (íro bêp) Ngun tơ" c chiếm khoảng 45%, chiếm khoảng 42% , H