M c lc
3.6.3.4. S ch ng chu vi đ iu kin kh c nghi t ca môi tr ng, tính
- áp ng v i đi u ki n l nh và tính ch u nhi t
Nhúng h t lúa và m lúa non khi có hai lá vào dung d ch BL có n ng đ t 10-3đ n 10-4ppm giúp m ch u l nh t t h n. Phun ho c nhúng cây d a leo con và cây cà ph i v i BL giai đo n tr hoa c ng giúp chúng gia t ng tính ch u l nh. BL có th làm gia t ng hàm l ng di p l c t trong lá b p khi đ c x lý nhi t đ 180C. S ph c h i c a cây b p sau khi x lý l nh c ng đ c quan sát (He và ctv, 1991). Cây c i d u và cà chua đ c x lý v i epiBL c ng ch ng ch u đ c v i nhi t đ cao r t t t. Liên quan đ n c ch ch ng ch u nhi t này có s hình thành hsp protein (heat shock protein) khi cây đ c x lý v i epiBL (Dhaubhadel và ctv, 1999). BL (10-5 – 10-6 ppm) c ng giúp t ng s ph c h i c a cây lúa tr ng trong dung d ch mu i 500-2000 ppm (Abe, 1989). Cây lê hay cây benjamin đ c x lý v i h p ch t có ch a BR và propyl dihydrojasmonate c ng gia t ng đ c tính ch ng ch u h n (Kamuro và Takatsuto, 1999).
- Tính Kháng sâu b nh và tính ch ng ch u v i thu c c
BL c ng giúp cây ch ng ch u l i v i b nh đ m v n trên lúa, héo mu n trên cà chua, th i nh n b p c i, và m c xám d a leo khi phun v i n ng đ t 10-3 đ n 10-4ppm. BL c ng giúp t ng c ng hi u qu c a Validamycin đ i v i b nh đ m v n trên lúa (Abe, 1989). BR có c u trúc r t gi ng ecdysteroid, nhóm hormone l t xác c a nhi u loài côn trùng và đ ng v t ngành chân kh p. Chính c u trúc t ng t này đã giúp cho BR ng n c n s l t xác c a m t s côn trùng, và BR đ c xem nh là m t antiecdysteroid. HomoBL có c u trúc g n gi ng v i ecdysone (hình 3.24), nó đã làm
lka lka + BL lkb lkb + BL WT
Giáo Trình Ch t i u Hoà Sinh Tr ng Th c V t 54
kéo dài s l t xác c a con gián giai đo n nh ng tr n k cu i thêm 11 ngày (Khripach và ctv, 1999). BR còn làm gi m t n th ng do thu c c lúa do simetrin, butachlor và pretilachlor hay lúa mì do simazine. Tuy nhiên, BR không làm gi m t n th ng cho cây tr ng đ i v i thu c c g c auxin nh 2,4 D và MCP mà còn gia t ng hi u l c c a các thu c c g c auxin này (Abe, 1989).
H O OH OH HO HO O Homobrassinolide Hình 3.24. C u trúc c a brassinolide và ecdysone 3.6.3.5.Kích thích s sinh t ng h p ethylene
BL làm gia t ng s sinh t ng h p ethylene tr c h di p đ u xanh b ng cách kích thích s ho t đ ng c a enzyme ACC synthase (Arteca và ctv, 1988). BL kích thích s sinh ethylene t ch i lúa trong đi u ki n nhà l i c ng đã đ c báo cáo (Fujii, 1991). S kích thích sinh t ng h p ethylene c a BR đã đ c bi t là do gene
đi u khi n. EpiBL làm gia t ng s s n sinh ethylene tr c h di p đ u xanh đ ng th i v i s th hi n c a ACC synthase cDNA là VR-ACS7. Trong khi IAA nh h ng lên s th hi n c a 3 ACC synthase cDNA là pVR-ACS1, pVR-ACS6 và pVR-ACS7 (Yi
Hình 3.25. nh h ng c a BL lên s hình thành ethylene lúa và c l ng v c (**) S khác bi t có ý ngh a m c 1% trong phép th T Hình 3.26. nh h ng c a BL lên s hình tích lu HCN lúa và c l ng v c (**) S khác bi t có ý ngh a m c 1% trong phép th T ** ** 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 Lúa C l ng v c nm ol e thyl en e. g F W -1 .h -1 i ch ng 10µM BL ** 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Lúa c臼 l欝ng v詠c n mo l H C N . g F .W -1 A嘘i ch泳ng 10µM BL HO HO H O OH OH OH H Ecdysone
Giáo Trình Ch t i u Hoà Sinh Tr ng Th c V t 55
và ctv, 1999). Khi x lý BR v i n ng đ cao, s sinh t ng h p ethylene gia t ng r t rõ lúa và c l ng v c (Chon và ctv, 2001) (hình 3.25 và 3.26). Sau khi x lý BL v i n ng đ t 0,1 đ n 10µ, hàm l ng ethylene sinh ra t lúa t ng lên r t rõ. c l ng v c, không ch hàm l ng ethylene t ng lên rõ r t mà còn có s tích l y cyanide (HCN). S tích l y cyanide c cao h n lúa là do ho t đ ng c a enzyme
β-cyanoalanin synthase, enzyme phân h y cyanide, y u h n lúa. nh h ng c ch c a BL n ng đ cao lên s sinh tr ng lúa đ c gi đnh là do s s n sinh ethylene. Trong khi đó nh h ng này trên c l ng v c đ c xem là nh h ng c a s s n xu t ethylene và s tích l y cyanide (hình 3.27). S c ch S c ch S gi i đ c β-Cyanoalanine S tích l y CAS Ethylene HCN Ethylene HCN
ACC Oxidase ACC Oxidase
ACC ACC
ACC synthase ACC synthase
SAM SAM
BL BL
Methionine Methionine
Hình 3.27. Gi thuy t v c ch tác đ ng c a BL lúa và c l ng v c
3.6.3.6. Kh n ng ng d ng c a brassinosteroid
Ngày nay, có r t nhi u nghiên c u tìm hi u v s ly trích, sinh t ng h p, c ch tác d ng, s bi n d ng, t ng h p nhân t o, vai trò sinh lý và nh ng nh h ng c a BR lên s th hi n gene và bi n đ i protein. Các nghiên c u ng d ng brassinosteroids vào th c ti n s n xu t c ng đ c r t nhi u nhà khoa h c và nhà s n xu t quan tâm.
Giáo Trình Ch t i u Hoà Sinh Tr ng Th c V t 56
Nhi u công ty nông d c đã có nh ng thí nghi m th c ti n đ kh o sát hi u qu c a brassinolide, 24-epibrassinolide và 28-homobrassinolide lên cây tr ng. K t qu cho th y 24-epibrassinolide làm gia t ng t l n y m m khi x lý lên h t. Nga và Belarus nó đ c đ ng ký chính th c đ x lý h t cho nhi u lo i cây tr ng, c và cây ký sinh (Kamuro và Takatsuto, 1999).
BR còn đ c s d ng đ làm gia t ng s lá, di n tích lá, tr ng l ng t i và tr ng l ng khô c a lá và r , tu i lá, s l ng c a ch i hay cành h u hi u. Ng i ta còn dùng nó đ làm gia t ng s gié trên bông c a h hòa th o, s trái trên hoa màu, cây n qu và c đ làm gia t ng n ng su t. Krishnan và c ng tác viên (1999) c ng đã làm gia t ng đ c s l ng h t ch c, kích th c h t và tr ng l ng h t lúa IR50 b ng vi c x lý k t h p gi a BR và benzylaminopurine. Các s n ph m nông d c c a BR th ng là nh ng s n ph m có ch a BL, castasterone, epibrassinolide hay g n đây có ch a thêm TS 303.
3.7. Salicylate (SA)
Hình 3.28. C u trúc c a salicylic
Salicylate là m t nhóm h p ch t có ho t tính t ng t nh nh salicylic acid (ortho-hydroxybenzoic acid) (hình 3.28) là m t phenolic th c v t. Nh ng phenolic
đ c đ nh ngh a nh nh ng ch t có vòng hydrocarbon th m mang m t nhóm hydroxyl ho c d n xu t c a nó. Salicylic acid đã đ c tìm th y phân b r ng th c v t b c cao, cho đ n nay nó đã đ c nh n di n trong h n 34 loài th c v t. Salicylic acid đã đ c tìm th y lá và nh ng b ph n sinh s n c a th c v t, v i m c đ cao trong nh ng c m hoa c a cây sinh nhi t và nh ng cây b nhi m do m m b nh gây ho i t .
3.7.1. Sinh t ng h p salicylic acid
Chu trình shikimic acid sinh ra cinnamic acid r i sau đó bi n đ i theo hai cách đ t o thành salicylic acid. Cách th nh t theo con đ ng c a s t o thành benzoic acid, cách th hai theo con đ ng c a s t o thành O-coumaric acid (hình 3.29).
Giáo Trình Ch t i u Hoà Sinh Tr ng Th c V t 57 COOH HO HO HO Shikimic acid Phenylalanine trans-Cinnamic acid Benzoic acid COOH OH O-Coumaric acid COOH OH Salicylic acid H2N COOH COOH COOH
Hình 3.29. Chu trình sinh t ng h p salicylic acid th c v t
3.7.2. nh h ng sinh lý
Salicylic acid đã cho th y có nh h ng trên nhi u quá trình c a th c v t. S tr hoa, s phát sinh nhi t trong nh ng cây sinh nhi t, và kích thích tính kháng b nh là nh ng quá trình mà salicylic acid có nh ng nh h ng chính. Aspirin (acetylsalicylic acid) ho t đ ng gi ng nh salicylic acid vì nó đ c chuy n thành salicylic acid trong dung d ch c a n c trong th c v t c ng nh trong h th ng đ ng v t.
Giáo Trình Ch t i u Hoà Sinh Tr ng Th c V t 58
- nh h ng lên s tr hoa : Salicylic acid có th kích thích s tr hoa. Có thông tin cho r ng SA đ c x lý k t h p v i kinetin và IAA thúc đ y s t o m m hoa cây thu c lá trong nuôi c y mô. Tuy nhiên c ng có nh ng k t qu trái ng c v v n
đ này và cho r ng có nhi u h p ch t nh h ng lên s t o m m hoa này không riêng gì SA.
- M i quan h gi a salicylic acid và s phát sinh nhi t trong cây : S phát sinh nhi t trong cây hoa loa kèn đ c xác đnh là do SA tác đ ng. SA gây ra s phát nhi t đ làm bay h i nh ng h p ch t amin và indole có mùi đ h p d n côn trùng đ n giúp cho s th ph n. Nhi t đ xung quanh hoa có th t ng lên 140C.
- M i quan h gi a salicylic acid và tính kháng b nh trong cây : M t vài loài cây kháng b nh gi i h n s phát tri n c a v t b nh thành m t vùng nh quanh n i xâm nhi m c a m m b nh lúc đ u v i m t v t ho i t xu t hi n. T bào t ch t đ b o v đ c g i là ph n ng quá nh y c m. Hi n t ng này th ng đi kèm v i s s n xu t ra m t lo i protein có tr ng l ng phân t nh . Tính kháng b nh và s s n sinh ra protein này có th đ c t o ra do SA ho c acetylsalicylic acid ngay c khi không có m n b nh xâm nhi m. Trong quá trình phát tri n c a nh ng cây siêu nh y c m đáp ng v i m m b nh, m t s l ng l n SA đã đ c sinh ra t cinnamic acid trong vùng ph c n c a v t b nh ho i t .
3.8. Jasmonate (JA)
Hình 3.30. C u trúc c a jasmonate
Jasmonate là m t nhóm đ c bi t c a nh ng h p ch t cyclopentanone v i ho t tính t ng t nh (-) jasmonic acid (hình 3.30) và methyl ester c a nó. Jasmonate đã
đ c phát hi n trong 206 loài th c v t đ i di n cho 150 h g m d ng x , rêu và n m cho th y r ng chúng phân ph i r ng trong gi i th c v t.
3.8.1. Sinh t ng h p, chuy n hoá và v n chuy n jasmonate
M c dù có ít hi u bi t v vi c sinh t ng h p jasmonate, ch ng c đã cho th y trong đnh thân, lá non, trái ch a chín và chóp r ch a m t hàm l ng cao JA. Jasmonate đ c sinh t ng h p t linolenic acid b i m t lo t ph n ng trong hình 3.31. S v n chuy n, s đ nh v trong n i bào, và s đi u hòa quá trình sinh t ng h p
Giáo Trình Ch t i u Hoà Sinh Tr ng Th c V t 59
jasmonic acid thì ch a đ c bi t nhi u. Hi n t i ch a có nh ng minh ch ng tr c ti p v s v n chuy n c a JA t n i t ng h p đ n n i tác đ ng.
COOH Linolenic acid
COOH 13-Hydroperoxy-linolenic acidOOH
COOH 12,13-Epoxy-linolenic acid O O O COOH COOH O COOH (+)-7-Jasmonic acid
Hình 3.31. S đ sinh t ng h p jasmonate t linolenic acid
3.8.2. Nh ng nh h ng sinh lý c a jasmonate
Jasmonate cho th y có m t nh h ng r ng rãi trong cây. Nó th hi n c nh h ng c ch và kích thích v hình thái và sinh lý c a cây. Vài tác đ ng c a nó gi ng nh ABA và ethylene. Vi c x lý JA ngo i sinh có nh h ng c ch s sinh tr ng theo chi u d c c a cây con, s sinh tr ng chi u dài r , s sinh tr ng n m r , s sinh tr ng mô đang nuôi c y, s phát sinh phôi, s n y m m c a h t, s n y m m c a h t ph n, s hình thành n hoa, sinh t ng h p carotenoid, t o thành di p l c t , t ng h p rubisco và nh ng ho t đ ng quang h p. Bên c nh nh h ng c ch , JA c ng có nh h ng kích thích hay gây c m ng trên s v n dài c a hom mía, s phân hoá trong mô nuôi c y, s t o thành r b t đnh, phá v miên tr ng c a h t, s n y m m c a h t ph n, s n y m m ch i mùa đông, s chín c a trái, s lão hoá c a v qu và lá, s r ng lá, s t o c , s cu n tua xo n, s đóng kh u, phá v thoi vô s c, phân rã di p l c t , hô h p, sinh t ng h p ethylene và protein.
Giáo Trình Ch t i u Hoà Sinh Tr ng Th c V t 60
Jasmonic acid có nh h ng trên s th hi n gene trong nhi u loài. Protein sinh ra b i jasmonic acid là protein d tr trong đ u nành, ch t c ch proteinase gây ra do v t th ng c a cà chua và khoai tây (Farmer và Ryan 1992), protein d tr trong h t và protein màng th d u (oleosins).
M c đ jasmonic acid n i sinh c ng gia t ng đáp ng v i nh ng kích thích t bên ngoài nh b th ng, l c c gi i, tác nhân gây ra do m m b nh t n công và stress do th m th u.
3.9. Các ch t đi u hòa sinh tr ng khác
Ngoài tám nhóm chính đã đ c đ c p trên, các ch t thu c nhóm polyamine, các ch t c ch sinh tr ng hay làm ch m sinh tr ng c a th c v t c ng là nh ng ch t chi ph i quan tr ng đ n s sinh tr ng và phát tri n. Nh ng ch t này s đ c đ c p nh ng ch ng sau v i nh ng tính ch t th c ti n c a nó lên s sinh tr ng và phát tri n c a th c v t c ng nh nh ng ng d ng c a chúng trong nông nghi p.
Giáo Trình ChＸt Aiｚu Hoà Sinh Tr⇔ぞng Thばc Vｆt 61
Ch⇔￢ng 4
VAI TRÒ C A CH T I U HÒA SINH TR NG
TRONG SINH TR NG VÀ PHÁT TRI N C A TH C V T
4.1. i u khi n s n y m m c a h t và s phát tri n c a cây con
hi u rõ nh ng y u t đi u hòa s n y m m và quá trình sinh tr ng sau
đó c a cây con, tr c nh t chúng ta c n hi u rõ nh ng quá trình liên quan trong su t giai đo n này. Nhân gi ng b ng h t là ph ng pháp chính c a quá trình sinh s n trong t nhiên và là ph ng pháp đ c áp d ng trên di n r ng trong nông nghi p do tính hi u qu cao c a nó. H t là m t noãn đã chín, khi r ng kh i cây m nó ch a phôi và ch t d tr đ c bao b c b i v h t. S n y m m c a h t có th đ c đnh ngh a nh m t lo t s ki n x y ra khi nh ng h t khô không ho t đ ng hút n c, k t qu là gia t ng ho t đ ng trao đ i ch t và kh i t o m t cây con t phôi. kh i đ u s n y m m, nh ng tiêu chu n sau c n ph i có:
- Tr c nh t h t ph i s ng đ c (phôi còn s ng và có kh n ng n y m m). - Nh ng đi u ki n môi tr ng thích h p nh n c đ y đ , nhi t đ thích h p, oxygen, và trong m t vài tr ng h p ánh sáng ph i đ c cung c p.
- Miên tr ng chính ph i đ c kh c ph c.
Trong nhi u tr ng h p, d u hi u còn s ng đ u tiên c a h t n y m m là s nhú ra c a r m m t v h t. Có nh ng tr ng h p đ c bi t, ch i là tính hi u c a s s ng đ u tiên, ví d nh h t Salsola. Theo sau s nhú ra c a r m m cây con m c nh m t sinh v t d i m t đ t v n ch a d a vào quang h p cho s sinh tr ng. Khi