36
2. Số liệu
Bảng 1. Số liệu diện tích lá của các cây ban đầu
Bảng 2. Số liệu diện tích lá của các cây sau khi thu hoạch (sau 15 ngày)
Diện tích Cây ban đầu Đơn vị cm2
Số thứ tự Gốc Nhân Chia 1 13.573 17.155 4.927 2 5.155 13.581 17.411 3 7.324 14.098 4.020 4 6.064 16.065 12.068 5 7.851 13.563 9.844 6 12.264 8.535 5.854 7 9.607 5.645 10.359 8 8.025 11.270 4.744 9 10.128 10 13.355 Trung bình cộng 9.335 12.489 8.653
Diện tích Cây sau khi thu hoạch Đơn vị cm2
Số thứ tự Gốc Nhân Chia 1 8.129 48.710 15.664 2 11.977 25.460 24.386 3 9.236 46.887 15.999 4 22.891 37.100 27.523 5 31.392 46.941 17.162 6 60.371 20.849 37.534 7 14.214 48.432 25.485 8 10965 19.188 13.256 9 8.963 6.884 15.737 10 20.261 3.541 44.324 11 7.971 33.358 50.363 12 40.140 27.148 13.984 13 44.541 18.966 7.742 14 48.273 6.291 16.382 15 5.772 16 22.833 Trung bình cộng 24.237 26.148 23.253
37
Bảng 3. Số lượng lá từ ngày 0 cho tới ngày 15
Bảng 4. Khối lượng tươi và khối lượng sấy khô của các cây ban đầu
Khối lượng Cây ban đầu Đơn vị g
Tươi Khô
Gốc 2.27 0.19
Nhân đôi 2.17 0.17
Chia đôi 1.98 0.15
Bảng 5. Khối lượng tươi và khối lượng khô của các cây sau khi thu hoạch
Khối lượng Cây sau khi thu hoạch Đơn vị g
Tươi Khô
Gốc 4.83 0.3
Nhân đôi 4,79 0,28
Chia đôi 3.19 0,17
3. Giải thích thí nghiệm
+ Tốc độ sinh trưởng tương đối: RGR = ln(W2)−ln(W1)
T2−T1 (mg/mg/ngày)
Dung dịch chứa lượng Fe gốc
RGR = ln(0.3)−ln(0.19)15−0 = 0.030451 (mg/mg/ngày)
Dung dịch chứa lượng Fe nhân đôi
RGR = ln(0.28)−ln(0.17)15−0 = 0.033266 (mg/mg/ngày)
Dung dịch chứa lượng Fe chia đôi
RGR = ln(0.17)−ln(0.15)15−0 = 0.008344 (mg/mg/ngày)
Số lá
Ngày Gốc Nhân Chia
5 9 8 8
10 14 13 13
38 + Tốc độ tích lũy thuần:
NAR = W2−W1
T2−T1 xln(L2)−ln(L1)
T2−T1 (mg/cm2/ngày)
Dung dịch chứa lượng Fe gốc
NAR = 0.3−0.1915−0 xln(24.237)−ln(9.335)15−0 = 0.0004665 (mg/cm2/ngày)
Dung dịch chứa lượng Fe nhân đôi
NAR = 0.28−0.1715−0 xln(26.148)−ln(812.489)15−0 = 0.0003613 (mg/cm2/ngày)
Dung dịch chứa lượng Fe chia đôi
NAR = 0.17−0.1515−0 xln(L223.253)−ln(8.653)15−0 = 0.0000879 (mg/cm2/ngày)
Trong đó:
T1 = 0; T2 = 15 (ngày)
W1: Khối lượng khô ban đầu (mg) W2: Khối lượng khơ lúc sau (mg) L1: Diện tích lá ban đầu (cm2) L2: Diện tích lá lúc sau (cm2)
Tốc độ sinh trưởng tương đối (RGR) ở nghiệm thức Fe nhân đôi cho kết quả tốt nhất 0.033266 (mg/mg/ngày), tiếp theo là nghiệm thức gốc 0.033266 (mg/mg/ngày) và cuối cùng là nghiệm thức Fe chia đôi 0.008344 (mg/mg/ngày).
Tốc độ tích lũy thuần ở nghiệm thức Fe gốc cho kết quả tốt nhất 0.0004665 (mg/cm2/ngày), tiếp theo là nghiệm thức nhân đôi 0.0003613 (mg/cm2/ngày)và cuối cùng là nghiệm thức Fe chia đôi 0.0000879 (mg/cm2/ngày).
Sắt là một trong các nguyên tố thiết yếu được cây sử dụng để tổng hợp diệp lục tố, cố định đạm, tham gia vào trao đổi chất, vận chuyển năng lượng và nhiều quá trình khác trong cây. Fe hầu như không di động trong cây, khi được cây hấp thu và chuyển lên lá. Do đó, ở hai nghiệm thức gốc và nhân đơi Fe, diện tích lá và khối lượng tươi và khối lượng khơ có giá trị cao hơn nhiều so với nghiệm thức chia đơi Fe. Lá ở nghiệm thức nhân đơi có diện tích lớn nhất (26.148 cm2) do ảnh hưởng của hàm lượng Fe cao (40.005ppm) là một trong những nguyên tố vi lượng tham gia vào cấu trúc và kích thích hoạt động của hầu hết các enzim trong quang hợp cũng như ảnh hưởng tốt đến sự vận chuyển các sản phẩm quang hớp về cơ quan kinh tế, ở đây là lá cây rau xà lách. Tuy nhiên khi so sanh giữa hai nghiệm thức gốc và nhân đơi ta có thể thấy sự chênh lệch về tốc độ phát triển là không quá nhiều dù hàm lượng sắt trong dung dịch tăng gấp đơi, ở chỉ số tích lũy thuần NAR cũng cho thấy nghiệm thức gốc cho kết quả tốt hơn. Việc sử dụng nguồn sắt cao trong việc trồng trọt không phải là biện pháp tốt để gia tăng năng suất sẽ dẫn đến dư thừa lượng sắt mà cây cần dẫn đến tồn động trong đất gây lãng phí hoặc về lâu dài sẽ ảnh hưởng đến sự hút của rễ bởi các ion Fe2+, làm suy thoái bộ rễ và ảnh hưởng đến năng suất cây. Dù ở nồng độ cao hơn so với bình thường những lượng Fe trong dung dịch nhân đơi vẫn chưa chạm ngưỡng gây ngộ độc cho cây (250-300ppm). Sắt là một nguyên tố vi lượng đối với cây trồng nên khi ta thay đổi nồng độ của sắt trong dung dịch
39
sẽ gây các thay đổi lớn đối với cây, vì là nguyên tố vi lượng nên khi ta sử dụng với nồng độ thấp hơn khuyến cáo sẽ ảnh hưởng đến cây rõ rệt vì mặc dù cây cần một lượng rất ít nhưng nó lại đóng một vai trị khá quan trọng trong cây, có mặc trong nhiều quá trình sinh hóa và là thành phần cấu tạo nên các enzym phục vụ cho quá trình quang hợp và vận chuyển các chát hữu cơ,.. nên ở nghiệm thức chia đơi Fe các thơng số về diện tích lá và khối lượng đều có sự chênh lệch khá lớn với hai nghiệm thức cịn lại, ngồi ra thiếu Fe việc hút K bị hạn chế điều đó cũng đồng nghĩa với việc năng suất cây ẽ có sự thay đổi đáng kể vì K là một trong những nguyên tố đa lượng quan trọng để tổng hợp nen các chất dự trữ và nhiều vai trò khác. Chỉ số RGR và NAR đã phản ánh được sự ảnh hưởng của nồng độ sắt đối với cây trồng một cách rõ rệt khi sắt lại đóng vai trị trong việc tích lũy các chất dự trữ trong cây. Cho nên Fe nên được sử dụng theo đúng hàm lượng thích hợp cho cây trơng khơng nên gia giảm để gây ảnh hưởng về năng suất hay gây các bệnh do sự thiếu hụt, ngộ độc khoáng gây ra.
40
THÍ NGHIỆM 3: ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN NGOẠI CẢNH ĐẾN CÂY. (ÁNH SÁNG, TRỌNG LỰC)
I. Cơ sở lý thuyết
Thực vật có khả năng vận động những cơ quan, bộ phân trên cơ thể để thích ứng với những biến động và tác động của các tác nhân ngoại cảnh. Chúng có thể vận động chậm chạp nhờ các phản ứng vận động sinh trưởng hướng, được điều chỉnh bằng các tác nhân kích thích như ánh sáng, trọng lực, nước, dinh dưỡng… từ đó hình thành nên phản ứng vận động sinh trưởng hướng như: quang hướng động, địa hướng động, hóa hướng động, nước hướng động và hướng tiếp xúc. Hướng động giúp cây thích nghi đối với sự biến đổi của mơi trường để tồn tại và phát triển.
1. Các tác nhân ngoại cảnh a. Ánh sáng a. Ánh sáng
Ánh sáng là yếu tố vô cùng quan trọng cho sự sinh trưởng của cây vì nó cần cho q trình quang hợp. Dựa vào nhu cầu ánh sáng người ta chia thực vật thành hai nhóm: cây ưa sáng và cây ưa bóng.
Ánh sáng có tác dụng kích thích dịng vận chuyển chất hữu cơ ra khỏi lá, ở ngồi sáng tốc độ vận chuyển các chất đồng hóa trong Libe nhanh hơn trong tối.
Ánh sáng còn ảnh hưởng một cách gián tiếp thông qua sinh trưởng tế bào. Và đây là tác nhân kích thích làm cho cây phản ứng Quang hướng động.
Trong trường hợp khơng có lực hấp dẫn, ánh sáng đóng một vai trị lớn hơn trong việc hướng dẫn rễ cây phát triển.
b. Trọng lực
Từ thời Khoa học mới phát triển người ta đã biết rằng sự tăng trưởng của cây xanh bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố và trọng lực là một trong số đó. Trên Trái đất, rễ của thực vật biểu hiện trạng thái đặc trưng gọi là “uốn” và “xiên”, người ta cho rằng trạng thái đó bị ảnh hưởng một phần lớn từ trọng lực.
Ở rễ thực vật, sự “uốn” bao gồm một chuỗi uốn lượn đều đặn, nó bắt đầu từ đầu rễ trong q trình tăng trưởng đồng thời nó là sự cảm nhận và tránh né chướng ngại vật, và phụ thuộc vào sự cảm nhận cảm ứng với trọng lực.
“Xiên” là sự lấn tới của rễ mọc trên một bề mặt gần như thẳng đứng. Người ta cho rằng đó là sự phát triển của rễ dựa vào hướng của trọng lực và cũng chịu cơ chế giống như cơ chế ảnh hưởng đến sự uốn, giúp rễ cây len lỏi vào trong đất bám chặt hơn trong đất.
Từ 2 trạng thái trên rễ mọc trong đất có thể giúp cây đứng vững hơn không bị bật gốc, đồng thời giúp cây lấy được nhiều nước và khoáng chất từ trong đất hơn.
Tuy nhiên trong trường hợp khơng có trọng lực thì đa phần cây vẫn có thể sinh trưởng phát triển được (nhưng sẽ theo chiều hướng khơng q cao).
c. Nước và khống chất
Nước là nhân tố cần thiết vì các chất hữu cơ và các chất vơ cơ hịa tan trong nước rồi
41
chiều hướng vận chuyển và phân bố các chất đồng hóa trong cây. Trong đời sống của cây, thiếu nước ở giai đoạn nào cũng ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, nhưng trong pha lớn lên của tế bào nếu thiếu nước thì sinh trưởng bị kìm hãm mạnh.
Dinh dưỡng cần sự sinh trưởng và phát triển toàn diện của cây. Chế độ dinh dưỡng khống có ảnh hưởng lớn đến vịng vận chuyển chất đồng hóa. Các ngun tố khống dù ở mức độ trực tiếp hay gián tiếp điều có một vai trò quan trọng đối với cây.
d. Nhiệt độ
Nhiệt độ là yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến sinh trưởng của cây. Cây có thể sinh trưởng trong một khoảng nhiệt độ khá rộng, vì vậy, các loại cây trồng khác nhau thì tồn tại những điểm nhiệt độ tối thấp và tối cao khác nhau. Trong giới hạn nhiệt độ sinh trưởng của cây thì có nhiệt độ tối thích cho sự sinh trưởng, ở nhiệt độ đó sự sinh trưởng của cây xảy ra thuận lợi, trên hoặc dưới nhiệt độ đó thì tốc độ sinh trưởng giảm. Giới hạn nhiệt độ sinh trưởng thay đổi theo sự thích nghi của cây trồng ở những vùng sinh thái khác nhau.
Sinh trưởng của các cơ quan khác nhau của cây cũng nằm trong khoảng nhiệt độ khác nhau. Đồng thời Sự chênh lệch nhiệt độ giữa ban ngày và ban đêm có ảnh hưởng rất lớn đến sự sinh trưởng của cây.
e. Hàm lượng oxy
Thực vật sử dụng oxy cho q trình hơ hấp để giải phóng năng lượng cung cấp cho mọi hoạt động sống của cơ thể.
Nồng độ oxy trong khí quyển chiếm khoảng 21%, đó là nồng độ thích hợp cho các bộ phận trên mặt đất của cây sinh trưởng. Nếu vượt q nồng độ đó thì sự sinh trưởng của các bộ phận trên mặt đất bị kìm hãm.
Đối với rễ, vì sinh trưởng ở trong đất trong điều kiện thiếu oxy, nhất là tầng đất sâu hay bị úng nước nên rất cần oxy cho sự sinh trưởng. Khi hàm lượng oxy trong đất giảm xuống 10% thì sinh trưởng của rễ cây bị giảm, 5% thì rễ ngừng sinh trưởng, 3% thì rễ chết.
2. Phản ứng vận động sinh trưởng hướng a. Quang hướng động a. Quang hướng động
Quang hướng động (hướng sáng) là sự phát triển của một mơ thực vật hướng về phía sáng do sự đáp ứng với thông lượng trực tiếp hoặc gradient.
Tính hướng sáng của thân, cành là sự sinh trưởng của thân, cành hướng về phía nguồn sáng → Hướng sáng dương. Rễ cây uốn cong theo hướng ngược lại →→ Hướng sáng âm.
Do phía tối nồng độ auxin cao hơn nên đã kích thích các tế bào sinh trưởng dài ra nhanh hơn làm cho cơ quan uốn cong về phía kích thích.
Rễ cây mẫn cảm với auxin hơn thân cây vì vậy khi nồng độ auxin phía tối cao hơn gây ức chế sự sinh trưởng kéo dài tế bào làm cho rễ uốn cong xuống đất.
Vai trị của quang hướng động là giúp cây tìm đến nguồn sáng để quang hợp.
b. Địa hướng động (hướng trọng lực)
Địa hướng động (hướng trọng lự). Là sự hướng động của một cơ quan thực vật đáp ứng với trọng lực. Nếu một cây được đặt nằm ngang, chồi của nó sẽ nghiêng lên phía trên ngược
42
chiều với trọng lực (địa hướng động âm), trái lại rễ sẽ nghiêng xuống theo chiều của trọng lực (địa hướng động dương).
Do sự phân bố điện tích và auxin khơng đều ở hai mặt rễ. Mặt trên có lượng auxin thích hợp cần cho sự phân chia lớn lên và kéo dài tế bàọ làm rễ cong xuống đất. Vai trò của địa hướng động là đảm bảo cho rễ mọc vào đất để giữ cây và hút nước cùng các khống chất có trong đất giúp cây sinh trưởng và phát triển.
Đỉnh rễ hướng trọng lực dương, đỉnh thân hướng trọng lực âm. Hướng trọng lực giúp giữ cây trên đất không bị đổ.
c. Hóa hướng động
Hướng hóa là phản ứng sinh trưởng của cây đối với các hợp chất hóa học. Tác nhân kích thích gây hướng hóa có thể là axit, kiềm, muối khống… Hướng hóa được phát hiện ở rễ, ống phấn, lơng tuyến ở cây gọng vó…
Hướng hóa dương là khi cơ quan của cây sinh trưởng hướng tới nguồn hóa chất. Hướng hóa âm khi phản ứng sinh trưởng của cây tránh xa hóa chất.
d. Nước hướng động
Hướng nước là sự sinh trưởng của rễ cây hướng tới nguồn nước.
Hướng hóa và hướng nước có vai trị giúp rễ thực vật hướng tới nguồn nước và phân bón trong đất.
e. Hướng tiếp xúc
Hướng tiếp xúc là phản ứng sinh trưởng đối với sự tiếp xúc. Cơ sở của sự uốn cong trong tiếp xúc:
+ Do sự sinh trưởng không đồng đều của các tế bào tại 2 phía của cơ quan.
+ Các tế bào tại phía khơng được tiếp xúc kích thích sinh trưởng nhanh hơn làm cơ quan uốn cong về phía tiếp xúc.
f. Mở rộng
Đối với phản ứng hướng động, quang hướng động có vai trị khá quang trọng đối với thực vật. Giúp cây quang hợp đồng thời trong trường hợp khơng có trọng lực (khơng có địa hướng động) thì quang hướng động đóng một vai trị lớn hơn trong việc hướng dẫn rễ cây phát triển thay thế một phần cho địa hướng động, nhờ vào cơ chế: rễ cây (hướng sáng âm) mẫn cảm với auxin hơn thân cây vì vậy khi nồng độ auxin phía tối cao hơn gây ức chế sự sinh trưởng kéo dài tế bào làm cho rễ uốn cong xuống đất. Ngồi ra, nếu cây khơng có phản ứng quang hướng động có thể trong một số trường hợp cây sẽ không hấp thụ được ánh sáng mặt trời từ đó cây khơng quang hợp được cây sẽ chết.
II. Thí nghiệm
- Ý nghĩa thí nghiệm: Bài thí nghiệm trên giúp chúng ta hiểu được tác nhân ánh sáng
và trọng lực ảnh hưởng như thế nào đến cây. đồng thời giúp chúng ta biết được cách cây thích nghi với môi trường bằng các phản ứng vận động hướng động: Giúp thực vật hướng đến những tác nhân có lợi và tránh xa các tác nhân có hại, từ đó có thể thích nghi với mơi trường sống ln thay đổi, giúp nó tồn tại và phát triển theo thời gian.
43
1. Chuẩn bị dụng cụ
- 5 chậu nhựa nhỏ. - 2 thùng giấy:
+ Thùng 1: Khoét những lỗ nhỏ cho cây hơ hấp đồng thời kích thước nhỏ tránh ánh sáng đi qua.
+ Thùng 2: Kht 1 lỗ trịn đường kính khoảng 2cm ngay 1 góc ở dưới thùng.
- Giống: Đậu xanh (lựa 25 hạt khơng bị hư hại, tổn thương, hạt trịn không bị lép chắc hạt).
- Đất trồng (hoặc giá thể).
2. Cách thực hiện
- Cho đất (giá thể) vào 5 chậu đã chuẩn bị sẵn đồng thời trồng vào mỗi chậu 5 hạt đậu xanh, mỗi hạt cách nhau khoảng 1cm, mỗi hạt gieo xuống cách mặt đất trong chậu từ 3- 4cm rồi lấp lại). Tưới nước vào mỗi chậu đã chuẩn bị sẵn để đất trong chậu có độ ẩm thích hợp cho đậu xanh nảy mầm.
- Tiến Hành Bố trí chậu:
• Chậu 1: Đặt thẳng đứng chậu ở nơi có ánh sáng đầy đủ. • Chậu 2: Đặt thẳng đứng trong thùng 1.
• Chậu 3: Đặt nằm ngang chậu ở nơi có ánh sáng đầy đủ kế bên chậu 1. • Chậu 4: Đặt nằm ngang chậu trong thùng 1 kế chậu 2.
• Chậu 5: Đặt chậu nằm ngang trong thùng 2. mặt chậu hướng về phía lỗ đã khoé, chậu cách lỗ khoảng 15 cm (lưu ý: ngồi ánh sáng ở lỗ đã kht khơng cho ánh sáng khác chiếu vào bên trong thùng 2).
Bố trí thùng
• Thùng 1 đặt ở nơi tối (khơng có ánh sáng chiếu vào càng tốt). • Thùng 2 đặt ở nơi có ánh sáng.