C 18H26O 2+ 26O2 → 18O 2+ 18H2O
4. Sự tương quan sinh trưởng trong cây
Có thể thực vật là một chỉnh thể cân đối, toàn vẹn. Tính toàn vẹn đó được bảo đảm rằng các mối tương quan mật thiết giữa các cơ quan bộ phận đang sinh trưởng trong cây. Mối quan hệ hài hòa đó được duy trì bằng hai tác nhân đối kháng về sinh lý: tác nhân kích thích và tác nhân ức chế. Các tác nhân kích thích bắt nguồn từ hệ thống rễ, các lá non, chồi non, lá mầm màu xanh…còn các tác nhân ức chế bắt nguồn từ các cơ quan hóa già như các lá già, các cơ quan sinh sản và các cơ quan dự trữ. Có thể phân chia sự tương quan sinh trưởng trong cây thành tương quan kích thích và tương quan ức chế.
Tương quan kích thích xảy ra khi bộ phận này sinh trưởng sẽ kích thích bộ phận khác sinh trưởng theo. Ví dụ điển hình là hệ thống rễ sinh trưởng tốt sẽ kích thích thân lá sinh trưởng mạnh và ngược lại.
Nguyên nhân gây nên tương quan kích thích
Về dinh dưỡng: Rễ sẽ cung cấp nước và các chất khoáng cho các bộ phận trên mặt đất và ngược lại, các bộ phận trên mặt đất sẽ vận chuyển các sản phẩm quang hợp từ lá xuống cho rễ
Về hocmon: rễ là cơ quan tổng hợp xytokinin và vận chuyển lên cung cấp cho sự sinh trưởng của các chồi, làm trẻ hóa các bộ phận trên mặt đất và ngược lại, chồi ngọn và lá non là nguồn auxin và cả Gb cho sự hình thành và sinh trưởng của hệ rễ.
Ý nghĩa
Hiểu biết mối quan hệ này rất có ý nghĩa trong việc điều chỉnh cây trồng. Nếu muốn thân lá sinh trưởng mạnh, chậm ra hoa, hình thành củ thì cần có các biện pháp kích thích bộ rễ sinh trưởng mạnh để tổng hợp nhiều xytokinin làm trẻ hóa cây, ức chế ra hoa. Ngược lại nếu muốn các bộ phận trên mặt đất ngừng sinh trưởng để chuyển sang giai đoạn ra hoa kết quả và tích lũy thì ta ngăn chặn sự sinh trưởng của bộ rễ bằng hạn chế nước, hạn chế cung cấp đạm và có thể chặt bớt rễ (đảo quất, nhất dây khoai…). Việc điều khiển ra hoa là công việc rất quen thuộc của nghề làm vườn.
4.2. Tương quan ức chế
Tương quan ức chế xảy ra khi bộ phận này sinh trưởng sẽ ức chế sự sinh trưởng của các bộ phận khác. Ví dụ như sự sinh trưởng của chồi ngọn ức chế các chồi bên hoặc sự ức chế lẫn nhau giữa các cơ quan dinh dưỡng và cơ quan sinh sản…
Hiện tượng ưu thế ngọn
Hiện tượng ưu thế ngọn là một đặc tính phổ biến của thực vật. Chồi ngọn luôn luôn ức chế các chồi bên sinh trưởng. Đó là sự ức chế tương quan. Loại bỏ chồi ngọn tức chồi bên được giải phóng khỏi ức chế tương quan sẽ lập tức sinh trưởng.
Nguyên nhân gây ra ưu thế ngọn
Về dinh dưỡng: Chồi ngọn là trung tâm sinh trưởng mạnh, thu hút các chất dinh dưỡng về mình làm cho các chồi bên nghèo dinh dưỡng và không sinh trưởng được. Về nguyên nhân hocmon: người ta cho rằng chồi ngọn là cơ quan tổng hợp auxin với hàm lượng cao và khi vận chuyển xuống đã ức chế các chồi bên.
Ý nghĩa
Việc loại bỏ chồi ngọn – phá ưu thế ngọn – là biện páhp quan trọng trong kỹ thuật cắt tỉa và đốn tạo hình, làm trẻ cây để cải tạo cho các vườn cây cảnh, cây ăn quả và cây công nghiệp.
Trong sản xuất, có hai phương pháp ưu thế ngọn là phương pháp đốn đau tức đốn sát gốc và phương pháp đốn phớt gần ngọn. Đốn đau sẽ cho chồi non hơn làm cây trẻ hóa hơn nhưng chậm thu hoạch hơn đốn phớt. Do đó, tùy theo mục tiêu cải tạo vườn cây mà ta chọn phương pháp đốn thích hợp.
Tương quan giữa các cơ quan dinh dưỡng và cơ quan sinh sản Tương quan ức chế
Thân, lá, rễ sinh trưởng mạnh sẽ ức chế việc hình thành các cơ quan sinh sản và khi hình thành hoa quả thì ức chế sự sinh trưởng của các cơ quan dinh dưỡng. Đây là mối tương quan ức chế lẫn nhau thường xảy ra trong cây.
Về dinh dưỡng: Khi cơ quan dinh dưỡng sinh trưởng mạnh sẽ ưu tiên nguồn dinh dưỡng cho mình và do đó gây thiếu chất dinh dưỡng cho việc hình thành cơ quan sinh sản và dự trữ. Khi hoa được hình thành thì nó là trung tâm thu hút chất dinh dưỡng về mình và các cơ quan dinh dưỡng không thể sinh trưởng được.
Về hocmon: Các hocom hình thành trong cơ quan dinh dưỡng và cơ quan sinh sản thường có tác dụng đối kháng nhau. Các chất kích thích sinh trưởng được hình thành trong các cơ quan sinh sản và dự trữ lại ức chế sinh trưởng của các cơ quan dinh dưỡng.
Ý nghĩa
Hiểu biết này có ý nghĩa quan trọng trong việc điều chỉnh mối quan hệ giữa chúng để có lợi cho con người. Trong trường hợp cần thiết, ta có thể kéo dài giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng bằng phân đạm, nước và cả xử lý các chất kích thích sinh trưởng (chẳng hạn với các cây lấy thân lá). Với các cây lấy hạt hoặc củ, việc cần ức chế các cơ quan dinh dưỡng khi đã đạt được mức độ phát triển cần thiết để tập trung dinh dưỡng và tích lũy cho cơ quan sinh sản và cơ quan dự trữ sẽ cho năng suất tối ưu…
5. Sự nảy mầm của hạt
Sự nảy mầm của hạt có thể xem là bắt đầu của quá trình sinh trưởng, phát triển của cây. Từ hạt đang ngủ nghỉ chuyển sang trạng thái nảy mầm là cả một quá trình biến đổi sâu sắc và nhanh chóng về hóa sinh và sinh lý xảy ra trong hạt.
5.1. Biến đổi hóa sinh
Đặc trưng nhất của các biến đổi hóa sinh trong khi nảy mầm là sự tăng đột ngột hoạt động thủy phân xảy ra trong hạt. Các hợp chất dự trữ dưới dạng các polyme bị phân giải thành các monome phục vụ cho sự nảy mầm. Chính vì vậy mà các enzym thủy phân, đặc biệt là α- amylaza được tổng hợp mạnh và hoạt tính cũng được tăng lên nhanh khi hạt phát động sinh trưởng. Kết quả là tinh bột bị thủy phân thành đường làm nguyên liệu cho hô hấp và tăng hoạt tính của proteaza tăng lên mạnh hơn hoặc hạt chứa nhiều chất béo thì hoạt tính của lipaza là ưu thế.
5.2. Biến đổi sinh lý
Biến đổi sinh lý đặc trưng nhất trong quá trình nảy mầm là hô hấp. Ngay sau khi hạt rút nước, hoạt tính các enzym hô hấp tăng lên mạnh, làm cường độ hô hấp của hạt tăng lên rất nhanh. Việc tăng hô hấp đã giúp cây có đủ năng lượng cần thiết cho sự nảy mầm.
5.3. Biến đổi cân bằng hocmon
Trong quá trình nảy mầm có sự thay đổi cân bằng hocmon. Sự cân bằng hocmon điều chỉnh quá trình nảy mầm là cân bằng GA/ABA. Khi hạt đang ngủ nghỉ, hàm lượng ABA rất cao và GA là không đáng kể. Nhưng khi ngâm hạt, phôi phát động sinh trưởng nên tăng cường tổng hợp Gb làm hàm lượng của chúng tăng nhanh trong hạt còn ngược lại, hàm lượng ABA giảm dần.
Vì vậy, trong thực tiễn sản xuất, để phá ngủ nghỉ của hạt làm cho chúng nảy mầm để gieo thì phải xử lý GA.
5.4. Ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh đến sự nảy mầm
Nhiệt độ
Giới hạn nhiệt độ cho sự nảy mầm phụ thuộc vào các loại hạt khác nhau. Nhiệt độ tối thích cho sự nảy mầm của nảy mầm của đa số thực vật khoảng 25-28oC, với các cây nhiệt
đới khoảng 30-35oC. Nhiệt độ tối cao cho sự nảy mầm của cây ôn đới là 35-37oC và cây nhiệt đới là 37- 40oC. Nhiệt độ tối thấp dao động nhiêu tùy theo thực vật.
Nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ các phản ứng hóa sinh diễn ra trong quá trình nảy mầm và hô hấp của hạt. Khi mầm xuất hiện thì nhiệt độ ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của mầm.
Khi nảy mầm nếu gặp nhiệt độ thấp là điều kiện cho cây trải qua giai đoạn xuân hóa, ảnh hưởng tốt cho quá trình sinh trưởng và phát triển của thế hệ sau.
Giới hạn nhiệt độ cho sự nảy mầm của một số hạt Loại thực vật Nhiệt độ (oC) Cực tiểu (minimum) Tối thích (Optimun) Cực đại (maximum) Mạch (Hordeum vulgaris) Mì (Triticum aestivum) Ngô (Zea mays) Lúa (Oryza sativa) Đậu Hà Lan (Pisum sativum) Củ cải đường (Brassica napus) Hướng dương (Helianthus annuus)
Dưa hấu (Citrullus vulgaris) Thuốc lá (Nicotinana tabacum)
Bông (Gossypium) 3-4 3-4 8-10 10-12 1-2 1-2 8-9 12-14 13-14 12-26 26 25 35 35-37 30 30 28 35 28 37-44 28-30 32 45 44-50 35 40 35 40 32-35 44-50
Hàm lượng nước trong hạt
Nước là điều kiện rất quan trọng cho sự nảy mầm. Hạt khô trong không khí có độ ẩm 10- 14% thì ngủ nghỉ. Khi hạt hút nước đạt hàm lượng 50-70% thì hạt bắt đầu phát động sinh trưởng và nảy mầm.
Nước là dung môi cho các phản ứng hóa sinh trong hạt đang nảy mầm và là điều kiện cầ thiết cho hô hấp của hạt, cho quá trình sinh trưởng của mầm. Ngâm hạt vào nước là biện pháp đầu tiên trong kỹ thuật ngâm ủ hạt giống.
Hàm lượng oxy
Oxy rất cần cho sự nảy mầm vì cần cho sự hô hấp của hạt. Tuy nhiên, phản ứng của các loại hạt khác nhau với hàm lượng oxy trong nảy mầm rất khác nhau. Ví dụ hạt lúa mì nảy mầm thuận lợi trong không khí trong khi hạt lúa có thể nảy mầm tốt trong nước khi hàm lượng oxy chỉ đạt 0,2%.
Ngoài ra sự nảy mầm còn phụ thuộc vào ánh sáng, nồng độ dung dịch đất…
Vì vậy trong quá trình ngâm ủ hạt giống, người ta sử dụng nước ấm (3 sôi, 2 lạnh). Khi ủ cần đảo hạt để có đủ oxy cho hạt hô hấp và giải phóng CO2 tích tụ trong khối hạt. Khi gieo, nếu gặp mưa phải tháo nước và phá váng để cung cấp oxy cho hạt nảy mầm tốt…