1.1 .Ð ịnh nghĩa
2. Hô hấp trong quá trình nảy mầm của hạt giống
2.1. Những biến đổi về sinh lý và hố sinh ñặc trưng trong quá trình nảy mầm
Biến đổi hố sinh:
Khi hạt nảy mầm quá trình thuỷ phân tăng lên ñột ngột. Các enzim thuỷ phân như α-amylaza, proteaza, lipaza ñược tăng cường tổng hợp. Nhờ vậy mà chất dự trữở dạng các polime ñược phân giải thành các monome làm thay ñổi hoạt ñộng thẩm thấu của tế bào. Và phần lớn các sản phẩm thuỷ phân này ñược sử dụng làm nguyên liệu cho quá trình hơ hấp.
Biến đổi sinh lý :
- Biến ñổi sinh lý ñặc trưng nhất trong quá trình nảy mầm là sự tăng cường ñộ hơ hấp.Vì vậy, cơ sở khoa học của các biện pháp kỹ thuật trong
ngâm ủ hạt giống là tác động vào q trình hơ hấp, tạo điều kiện thuận lợi cho q trình hơ hấp xảy ra với cường ñộ cao ñể cung cấp ñủ năng lượng và sản phẩm trung gian cần thiết cho sự nảy mầm của hạt giống.
- Thay ñổi về cân bằng hocmon : Cân bằng hocmon ñiều chỉnh sự nảy mầm hay ngủ nghỉ là tỷ lệ giữa gibberellin (GA)và abxixic axit (ABA). Khi hạt ñang ở trạng thái ngủ nghỉ, hàm lượng ABA rất cao và GA là khơng đáng kể. Ngược lại, khi hạt giống hút nước, phơi phát động sinh trưởng tăng cường tổng hợp GA, GA vận chuyển ra khỏi phơi và kích thích sự tổng hợp α-amilaza từ lớp aleron. Ðây là enzim quan trọng thực hiện q trình
Dãy vận chuyển
điện tử
Hình 2.5. Biến đổi các chất dự trữ cung cấp nguyên liệu cho q trình hơ hấp khi hạt nảy mầm
phân giải tinh bột thành ñường sử dụng làm nguyên liệu hô hấp. Ðồng thời một phần trong số ñường tạo thành ñược vận chuyển vào phôi làm nguyên liệu thúc ñẩy sự sinh trưởng, phát triển của mầm (hình3.5).
Trong thực tế sản xuất, để phá bỏ ngủ nghỉ, kích thích sự nảy mầm của hạt, của củ người ta có thểñiều chỉnh sự cân bằng giữa hai loại hocmon này bằng cách xử lý GA3.
2.2. Các biện pháp điều chỉnh hơ hấp trong q trình ngâm ủ hạt giống
a. Ðiều chỉnh hàm lượng nước trong hạt
Nước là một trong những ñiều kiện quan trọng ñối với sự nảy mầm. Hạt khơ (độẩm 10 - 14%) khơng có khả năng nẩy mầm. Ở trạng này, nhờ lực hút trương hạt có khả năng hấp thu nước rất mạnh, cường độ hơ hấp tăng nhanh, phơi phát ñộng sinh trưởng và hạt nảy mầm. Mỗi loại hạt cần một lượng nước khác nhau cho sự nảy mầm - ñược gọi là lượng nước tối thiểu.
Lượng nước tối thiểu là tỷ lệ % giữa lượng nước hút vào ñủ cho hạt nảy mầm so với khối lượng của hạt.
Các loại hạt khác nhau có lượng nước tối thiểu khác nhau. Một số loại hạt giàu protein như các loại ñậu ñỗ cần lượng nước tối thiểu từ 100 - 120%, hạt thóc cần 50 -80%, hạt ngô cần 38 - 40% và hạt hướng dương cần khoảng 44%. Vai trò của nước trong hạt đối với q trình nẩy mầm cịn có quan hệ mật thiết với nhiệt độ trong mơi trường.
b. Ðiều chỉnh nhiệt độ
Mỗi loại hạt khác nhau có nhiệt độ thích hợp cho sự nảy mầm khác nhau (Bảng 1.5). Nhìn chung, nhiệt độ thích hợp cho sự nảy mầm của ña số các loại hạt dao ñộng từ 25 - 28oC, với các cây nhiệt ñới khoảng 35-37oC.
Trong giới hạn nhất ñịnh, khi nhiệt ñộ tăng, cường ñộ hô hấp cũng tăng và xúc tiến nhanh sự nảy mầm. Giai ñoạn ñầu, nhiệt ñộ ảnh hưởng ñến tốc ñộ của các phản ứng hoá sinh và tăng khả năng hô hấp của hạt xúc tiến nhanh quá trình nảy mầm. Khi hình thành mầm thì nhiệt độ thích hợp có khả năng điều tiết sự sinh trưởng phát triển của mầm thông qua hô hấp và các chức năng sinh lý khác. Khi nhiệt ñộ quá thấp, sự nảy mầm vẫn có thể bị ức chế ngay cả khi ẩm ñộ của hạt cao.
Như vậy, nhiệt ñộ và nước là hai yếu tố quan trọng ñối với sự nảy mầm.Thực tế, người ta ñã ñiều chỉnh hai yếu tố này qua biện pháp ngâm ủ hạt giống ñể tăng hơ hấp và kích thích
Lượng nước tối thiểu(%) =
Lượng nước hút vào ñủñể hạt nảy mầm x 100
Khối lượng của hạt
Hình 3.5. Vai trị của GA đối với qua trình nảy mầm của hạt
(Lớp aleuron) (Nội nhũ) (Phơi)
nhanh q trình nẩy mầm. Ðối với các loại hạt không cần qua kỹ thuật ngâm ủ, người ta phải xác ñịnh thời vụ gieo trồng hợp lý và độẩm đất thích hợp để hạt có thể nẩy mầm nhanh và tỷ lệ nẩy mầm cao trên ñồng ruộng.
Bảng 1.5. Giới hạn nhiệt ñộ cho sự nảy mầm của một số loại hạt
Nhiệt ñộ (OC) Loại hạt Cực tiểu (minimum) Tối thích (optimum) Cực đại (maximum) Ngơ (Zea mays)
Lúa (Oryza sativa)
Ðậu Hà Lan (Pisum sativum) Củ cải ñường (Brassica napus) Hướng dương (Helianthus annuus) Dưa hấu (Citrullus vulgaris) Thuốc lá (Nicotinana tabacum) Bông (Gossypium) 8-10 10-12 1-2 1-2 8-9 12-14 13-14 12-26 35 35-37 30 30 28 35 28 37- 44 45 44-50 35 40 35 40 32-35 44-50
c. Ðiều chỉnh hàm lượng khí trong khối hạt (02 và C02)
Oxy là nguyên liệu của hơ hấp nên nó rất cần cho sự nảy mầm của hạt. Tuy nhiên, mức ñộ mẫm cảm với oxy của từng loại hạt khi nảy mầm có khác nhau. Ví dụ, hạt lúa mì nảy mầm rất thuận lợi trong khơng khí, q trình này sẽ bịức chế khi hạt bị vùi sâu dưới ñất. Ngược lại, hạt lúa lại có thể nảy mầm ngay trong nước và mầm có khả năng sinh trưởng rất tốt trong ñiều kiện hàm lượng oxy rất thấp (khoảng 0,2%).
C02ñược sản sinh ra trong q trình hơ hấp, nó tích tụ lại trong khối hạt và ức chế hô hấp ở nồng độ cao.Trong q trình nảy mầm, cường độ hơ hấp tăng nhanh ñồng nghĩa với lượng C02 cũng thải ra nhiều, nếu khơng có biện pháp giảm lượng khí này trong khối hạt sẽ gây hiện tượng hơ hấp yếm khí, tạo nhiều sản phẩm gây ñộc và làm mất sức sống của hạt giống. Khi hàm lượng C02 tăng lên 35% hầu hết các hạt giống ñều mất sức nảy mầm. Như vậy, ñể xúc tiến nhanh q trình nảy mầm, ngồi việc ủ ấm ñể nâng cao nhiệt ñộ, ngâm H20 ñể tăng ñộ ẩm của hạt chúng ta cịn phải đảo khối hạt ñể tăng hàm lượng 02, tránh tích luỹ nhiều C02, đảm bảo thuận lợi cho q trình hơ hấp của hạt khi nảy mầm.
Khi làm ñất gieo hạt cũng cần phải ñảm bảo ñộ tơi xốp nhất là với những loại hạt có hệ số hơ hấp (RQ) thấp như hạt lạc, hạt ñậu. ðây là các loại hạt cần nhiều oxy hơn trong quá trình hơ hấp. Sau khi gieo hạt nếu gặp mưa cần xới phá váng kịp thời ñểñảm bảo ñủ oxy cho hạt hơ hấp và q trình nẩy mầm xảy ra sẽ thuận lợi hơn.