CHƯƠNG 6 : SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA THỰC VẬT
3.3.Sự miên trạng và sự nẩy mầm của hạt
3. Quang kỳ và sinh lý sự ra hoa
3.3.Sự miên trạng và sự nẩy mầm của hạt
Miên trạng hay còn gọi là trạng thái ngủ nghỉ của thực vật. Ở thực vật, quá trình sinh trưởng và phát triển xảy ra khơng đều. Có lúc sinh trưởng nhanh có lúc sinh trưởng chậm, thậm chí ngừng sinh trưởng và chuyển sang thời kỳ nghỉ.
Sự miên trạng của hột
Nhiều loại hột đã trưởng thành hoặc chín nhưng vẫn khơng nẩy mầm ngay khi đặt trong mơi trường thích hợp. Khác với trường hợp là hột khơng nẩy mầm là do điều kiện mơi trường khơng thích hợp.
Sự miên trạng của hột là đề cập đến các yếu tố ngăn cản sự nẩy mầm. Trong thực tế rất khó xác định sự miên trạng của hột là do điều kiện nào quyết định. Sự miên trạng của hột là kết quả của nhiều yếu tố khác nhau:
Vỏ hột không thấm nước: Vỏ hột được cấu tạo bởi những vật liệu khó hoặc khơng thấm nước cho nên nước khó xâm nhập vào bên trong hột để kích thích cho phơi phát triển. Ví dụ hột sen. Sự cấu tạo của vỏ hột như thể giúp cho hột có khả năng chịu đựng và thích nghi trong điều kiện đất ngập nước sâu.
Vỏ hột quá cứng chắc: Mặc dù, vỏ hột có thể cho nước và oxy xâm nhập vào bên trong phơi. Nhưng thể tích của phơi khơng phát triển được là do vỏ hột quá cứng chắc. Ví dụ hột của một số cây họ thập tự như hột mù tạt (Brassica)...
Vỏ hột không cho oxy đi qua: Một số vỏ hột ngăn cản sự xâm nhập của oxy vào bên trong. Oxy rất cần thiết cho sự nẩy mầm của hột. Ví dụ hột của cây cocklebur (Xanthium strumarium).
Phôi chưa phát triển: Một số hột mặc dù đã hoàn thiện về mặt hình thái, tuy nhiên phơi cần một thời gian mới hồn thiện. Một số lồi khác có phơi nhưng phơi nhũ khơng phát triển cho nên cũng khó có điều kiện để nẩy mầm. Ví dụ như hột phong lan.
Các chất ức chế nẩy mầm: Sự nẩy mầm của hột đôi khi bị ngăn cản bởi các chất này tạo ra ở các cơ quan. Ví dụ như trái cà chua, mặc dù đã chín thật sự nhưng hột trong trái không nẩy mầm được là do sự hiện diện của các chất ức chế sự nẩy mầm. Các chất này rất đa dạng trong số đó có coumarin, parasorbic acid.
Phương pháp phá vỡ sự miên trạng của hột
Việc phá vỡ miên trạng của hột tùy thuộc vào sự hiểu biết về miên trạng của hột. Một phương pháp tốt cho loài này chưa hẳn tốt cho lồi khác. Một cách tổng qt, có 2 phương pháp căn bản: tạo sự va chạm mạnh (impaction) và sự rạch
98
bóc vỏ (scarification). Ngồi ra, hột của nhiều lồi trong đó có lồi cây họ đậu (Albizziao lophantha) chỉ nẩy mầm sau khi cháy rừng.
Phương pháp vật lý
+ Chà xát: có thể áp dụng cho các hột mà vỏ hột quả cứng, không thấm nước. Việc mài vỏ hột mỏng và mềm để tạo điều kiện cho phôi phát triển.
+ Nhiệt độ thấp: nhiều hột sau khi chín được trữ trong điều kiện nhiệt độ thấp từ 5 đến 10°C, ẩm độ trung bình, sau vài tháng tỷ lệ nảy mầm sẽ tăng. Nhiệt độ thấp kết hợp với ẩm độ làm giảm thời gian sau khi chín của hột. Ảnh hưởng này thay đổi theo từng loại.
+ Nhiệt độ thay đổi: Sự thay đổi nhiệt độ và thời gian xử lý cũng gia tăng sự nẩy mầm. Thí nghiệm cho thấy ở cây Poapratersis thay đổi nhiệt độ 20°C trong 16 đến 18 giờ và 30°C trong 6 đến 8 giờ đã gia tăng sự nẩy mầm.
+ Ánh sáng: Ánh sáng cũng ảnh hưởng đến sự nảy mầm ở một số hột. Hột salad nẩy mầm tốt trong điều kiện ánh sáng đỏ. Sự nẩy mẩm này liên quan đến hệ sắc to (phytochrome).
Phương pháp hố học
Trong phịng thí nghiệm và đôi khi trong sản xuất nông nghiệp, người ta sử dụng cồn hoặc các dung mơi béo (để hồ tan các vật liệu sáp) hay acid đậm đặc. Vi dụ: hột bông vải và nhiều cây họ đậu nhiệt đới có thể đem ngâm trong sulfuric acid đậm đặc từ vài phút đến 1 giờ rồi rửa sạch acid, sự nảy mầm của chúng sẽ được cải thiện rất nhiều
Các hợp chất có tác dụng ức chế sự hô hấp nhur mine, cyanide, anide, malonate, thiourea, và dithiothreitol có thể phá vỡ miên trạng hột. Tuy nhiên, cũng có báo cáo cho rằng nồng độ cao của oxygen cũng có thể gây ra sự nảy mầm.
Cơ nguyên của sự miên trạng hột
Trên cơ sở sinh lý các giả thuyết về sự miên trạng của hột cũng được giải thích. Người ta cho rằng sự miên trạng của hột được điều chỉnh bởi các chất điều hòa sinh trưởng nội sinh. Khi hột ở trạng thái nghỉ (miên trạng) hột tích lũy một lượng khá lớn các chất ức chế sinh trưởng, bản chất có thể là các chất có chứa gốc phenol, terpenoic... Trong khi đó, hàm lượng các chất sinh trưởng như auxin, gibberellin, ocytokinin giảm đi đáng kể. Khi phá vỡ được sự miên trạng thì hàm lượng các chất kích thích tăng lên. Cho nên giả thuyết này dựa trên cơ sở tỷ lệ của các chất kích thích và ức chế sinh trưởng quyết định sự miên trạng của hột. Giả thuyết hiện nay cho rằng các chất ức chế sinh trưởng trong hột và mầm đã ức chế các gene chịu trách nhiệm hình thành nên RNA thông tin riêng biệt mà từ đấy tạo nên các enzyme cần thiết cho quá trình này mầm.
99
Sự nảy mầm của hạt
Trong tự nhiên, sự nảy mầm của hột xảy ra ra khi hột đã già, hồn thiện chức năng sống như phơi, phơi nhũ và gặp điều kiện thuận lợi hột sẽ nảy mầm. Quá trình nầy mầm bao gồm các biến đổi rất phức tạp về mặt sinh hóa, sinh lý và hình thái. Trước hết là sự thấm nước vào trong các mô của hột khô và gây ra sự gia tăng thể tích của hột. Q trình nẩy mầm xảy ra thuần về vật lý. Đối với các hột mà phối đã chết quá trình này vẫn xảy ra. Giai đoạn thứ hai là sự xâm nhập nước vào trong hột, các enzyme trong hột trở nên hoạt động. Phôi hoạt động và enzyme di chuyển vào trong phôi nhũ. Phổi nhũ như là kho dự trữ thức ăn. Sau đó các q trình biến đưỡng xảy ra, các chất phức tạp biến đổi thành các chất đơn giản, tinh bột biển thành đường, protein thành acid amin, các chất béo thành acid béo. Đồng thời hô hấp cũng gia tăng. Các chất cấu thành nên tế bào như protein, nucleic acid, cellulose, auxin, gibberellin, cytokinin.... các tế bào phôi hoạt động dữ dội: phân chia, dãn dài, chuyển hóa để sau cùng hình thành chồi và rễ.