P theo Bray-1 (mg /kg đất)
3.10. Quản lý các chất điều hoà sinh trưởng
- Axit amin và các chất kích thích sinh trưởng có vai trị hết sức quan trọng đối với đời sống thực vật, trong đó có lúa. Các chất điều hồ sinh trưởng là những chất có bản chất hố học khác nhau nhưng đều có tác dụng điều tiết các quá trình sinh trưởng, phát triển của cây.
a) Axit amin
Axit amin là những hợp chất hữu cơ chứa đạm có cơng thức R - CH(NH2) - COOH. Hiện nay người ta phát hiện được khoảng 100 axit amin, nhưng chỉ có 20 axit amin tham gia vào
bằng cách thuỷ phân protein trong môi trường axit hoặc kiềm. Trong cơ thể thực vật axit amin là nguồn nguyên liệu để tổng hợp protein thành phần chính của nguyên sinh chất, enzyme, các hocmon.
Hầu hết các axit amin đều có khả năng tạo phức chelate nội với các nguyên tố kim loại hoá trị 2. Độ bền của phức chelate được sắp xếp theo thứ tự sau:
Mg2+ < Mn2+ < Fe2+ < Cd2+ < Ca2+ < Zn2+ < Ni2+ <
Cu2+
Trong tự nhiên hợp chất hữu cơ quan trọng quyết định sự sống của thế giới động vật và thực vật đều là các hợp chất có cấu tạo kiểu chelate như: chlorophil - sắc tố quang hợp của thực vật, hemoglobin - sắc tố hô hấp của động vật bậc cao và người, hemoxiamin - sắc tố hô hấp của loại nhuyễn thể. Trong các hợp chất này, các nguyên tử kim loại là các tác nhân tạo
phức chất như: Mg2+, Fe2+, Cu2+đều được gắn vào photphitin
giống nhau về cấu trúc, chỉ khác nhau về các gốc R.
Qua đó ta thấy axit amin đóng vai trị sinh lý quan trọng trong đời sống của thực vật, không những nó là nguồn nguyên liệu tổng hợp protein- thành phần chính của nguyên sinh chất, của enzyme, của hocmon - mà còn là nguyên liệu để sinh tổng hợp auxin.
Do có khả năng tạo phức chelate tương tự như chlorophil
với hầu hết các nguyên tố vi lượng Mg2+, Fe2+, Cu2+, Zn2+, Mn2+,
nên người ta sử dụng axit amin phối hợp với các nguyên tố vi lượng trong chế phẩm vi lượng để chuyển vi lượng sang dạng phức chelate để cây trồng dễ sử dụng hơn, ví dụ các chế phẩm: Pherala của Anh, Nam Đum, Neugol, Omaza của Thái Lan. Ở Việt Nam cũng có các chế phẩm: Komic (được sản xuất bằng sự phối chế các nguyên tố vi lượng với dịch đạm chiết ra từ một loại giun hồng); chế phẩm phun qua lá Thiên Nông được sản xuất bằng cách phối chế các nguyên tố vi lượng với dịch đạm thuỷ phân từ cá, rong biển, v.v...
Phitohocmon hay cịn gọi “hocmon thực vật” là một nhóm các hợp chất rất phổ biến và có vai trị quan trọng trong việc điều chỉnh quá trình sinh trưởng và phát triển của thực vật bậc cao.
Khi nghiên cứu về tác dụng của phitohocmon người ta thấy phitohocmon không những tác động lên q trình sinh trưởng mà cịn ảnh hưởng đến các quá trình phát triển của cây như: q trình chín, q trình già cỗi và các quá trình vận chuyển trao đổi chất trong cây.
Trong nhiều trường hợp phitohocmon giúp cho cây phát triển bình thường trong các điều kiện sống bất thuận.
Bên cạnh các phitohocmon do cây trồng tạo ra để điều
chỉnh sự sinh trưởng và phát triển của cây, được gọi là các “hocmon tự nhiên”, con người bằng phương pháp hoá học cũng tạo ra được các “hocmon nhân tạo” để điều chỉnh sự sinh trưởng và phát triển của cây theo ý muốn của mình.
Sau 60 năm nghiên cứu người ta đã tìm được nhiều phitohocmon và chia chúng thành 4 nhóm chính là: Auxin (IAA), cytokinin (CYT), gibberellin (GA), axit absisic (ABA).
Dưới đây là một số phitohocmon đã và đang được nghiên
cứu và sử dụng ở nước ta: Auxin (IAA), cytokinin (CYT),
gibberellin (GA), axit absisic (ABA). * Auxin
Người phát hiện đầu tiên chất có hoạt tính như auxin là
Bent, nhưng đến năm 1935 Kogl mới tinh chế được chất này
trong phịng thí nghiệm và gọi nó là auxin.
Auxin là tên gọi chung một nhóm chất sinh trưởng. Trong cây auxin được tổng hợp chủ yếu ở đầu thân, đầu rễ và được
vận chuyển đến các bộ phận khác nhau của cơ thể để kích
thích tế bào sinh trưởng. Auxin trong cơ thể chủ yếu là axit indoaxetic (IAA) còn được gọi là hetero auxin.
Auxin ở dạng tinh thể màu trắng, nóng chảy ở nhiệt độ 168
- 196oC. Auxin không bền, dưới tác dụng của ánh sáng bị phân
mạnh trong axeton, rượu etelic. Axit β- indol axetic là auxin cơ bản - có thể được tổng hợp dễ dàng. Những dẫn xuất của Indol axetic, β indol propionic và các dẫn xuất khác đều có hoạt tính sinh lý cao. Bên cạnh những dẫn xuất của Indol thì những dẫn
xuất của naphtalen cũng có hoạt tính mạnh, đặc biệt axit
naphtyl axetic (α NAA) là một trong những chất kích thích sự ra rễ của cành giâm hiệu quả nhất. Phenoxi và nhiều dẫn xuất của chúng đều có hoạt tính sinh lý mạnh.
Auxin có tác dụng kích thích sự phân chia tế bào, rất cần thiết cho sự hình thành ống dẫn và rễ cây. Do auxin kích thích bầu quả phát triển cho nên có thể sử dụng chúng tạo nên các
quả không qua thụ tinh nghĩa là các quả đơn tính khơng hạt.
Để đạt được mục đích này người ta dùng dung dịch auxin 10
ppm phun lên nụ hoa hoặc các hoa non.
Dưới đây là một số chất điều hồ sinh trưởng thuộc nhóm auxin:
+ Axit α naphtyl axetic (α-NAA) chống sự rụng quả cho táo, dưa lê, dưa chuột, kích thích ra rễ, kích thích hạt nảy mầm làm tăng năng suất cây trồng.
+ Axit β naphtoxy axetic (β-NOA) có tác dụng làm tăng tính đậu quả cho nhiều loại cây: cà chua, nho, dâu, táo,… do vậy tăng năng suất cho cây ăn quả, β-NOA kích thích ra rễ.
+ Axit β-Indol butyric (β-IBA) có tác dụng thúc đẩy ra rễ mạnh nhất, sử dụng trong nhân giống vơ tính cây ăn quả, cây
công nghiệp, cây làm thuốc, cây rừng. IBA thường được sử
dụng ở nồng độ 25-100 mg/lit. * Gibberellin
Nhà bác học Nhật Bản Kurasara đã tìm ra gibberellin năm 1928 trong dịch nuôi cấy nấm gây bệnh lúa von, gibberellin là chất có khả năng làm tăng chiều cao cây. Năm 1938 Yabuta
đã nhận đuợc chất này ở dạng tinh thể và gọi tên là
gibberellin. Năm 1954 Kross đã xác định được cấu trúc hoá
Ngày nay người ta đã xác định được hơn 71 loại gibberellin khác nhau ở thực vật bậc cao và dịch nuôi cấy vi sinh vật.
Gibberellin axit (GA) là chất tinh thể màu trắng, có khối
lượng phân tử là 345,2. Nhiệt độ nóng chảy là 230oC, tan tốt
trong rượu, axeton,... tan ít trong nước; muối của nó dễ tan. Ở thực vật bậc cao, phần lớn gibberellin được chứa trong hạt xanh, được hình thành chủ yếu trong lá và trong rễ.
Hoạt tính sinh lý đa dạng của gibberellin được ứng dụng
vào nhiều khía cạnh trong nơng nghiệp như: kích thích phát triển, phá vỡ giai đoạn ngủ, kích thích sự nảy mầm.
Gibberellin có thể làm thay đổi kích thước và hình dáng lá trong một số trường hợp. Do ảnh hưởng của gibberellin chiều ngang của lá nhỏ lại, nhưng chiều dài của lá tăng nhiều, làm diện tích phiến lá tăng lên, gibberellin làm tăng cả số lá.
Gibberellin tác dụng chủ yếu vào phần phát triển trên mặt đất của cây, nhưng cũng có khả năng kích thích phát triển cả bộ rễ. Khi được xử lý gibberellin đầu tiên cây vươn dài mạnh mẽ. Hiện tượng này được thấy rất rõ ở những cây ban đầu sinh trưởng chậm.
Dưới tác dụng của gibberellin, cuống hoa dài ra, hoa và đài hoa to lên. Sự thay đổi kích thước hình dáng hoa phụ thuộc nhiều vào thời gian xử lý và nồng độ gibberellin đem xử lý.
Gibberellin là nhóm hocmon thực vật đứng đầu về khả
năng kích thích q trình ra hoa của cây, đẩy nhanh sự ra hoa của cây dài ngày và cây ngắn ngày. Gibberellin có thể làm tăng số lượng quả của cây, tác dụng này phụ thuộc nhiều vào giống và điều kiện xử lý, đặc biệt với nho thì điều này rất rõ rệt.
Gibberellin là nhân tố duy nhất tăng số lượng quả, kích thích q trình chín của quả ở cây cam, có thể thay đổi vận tốc ra địng của lúa và ra hoa của một số cây khác. Do vậy ruộng
phun gibberellin thu hoạch sớm hơn so với ruộng đối chứng
Mặc dù gibberellin mang lại hiệu quả có lợi khác nhau,
song cần phải nghiên cứu đảm bảo điều kiện tốt nhất để sử
dụng gibberellin đối với các cây trồng khác nhau, nhằm loại trừ
các biến đổi sinh lý không thuận lợi do tác nhân này gây ra
như: cây được xử lý trở nên vống mạnh, làm yếu sinh trưởng của rễ, đôi khi làm biến dạng các cơ quan của cây. Nhiều kết quả nghiên cứu đã chứng minh rằng gibberellin chỉ biểu hiện hết hiệu quả của mình khi điều kiện phát triển của cây trồng đã có đủ phân đạm, lân, kali và nước.
* Cytokinin
Cytokinin được Miller tìm ra năm 1955 và sau đó được
Letham tìm thấy ở trong hạt ngơ cịn non năm 1964. Trong
nhóm cytokinin quan trọng nhất là Kinetin và Reatin. Cytokinin hoà tan tốt trong rượu, tan rất ít trong nước.
Trong cây cytokinin được tổng hợp ở rễ. Từ rễ cytokinin
được vận chuyển một cách thụ động lên phần trên mặt đất của cây theo ống dẫn. Cytokinin kích thích sự phân chia tế bào. Xử lý cytokinin kết hợp với auxin sẽ kích thích các tế bào đã phân chia lại chuyển sang giai đoạn phân chia tiếp. Cho thêm cytokinin vào mô thực vật sẽ hạn chế q trình phân giải diệp lục, kích thích chồi phát triển, phá trạng thái ngủ nghỉ của củ hoặc nhiều loại cây. Cytokinin có thể giúp tế bào thực vật tăng tính chống chịu với điều kiện khơng thuận lợi của môi trường như: giảm nhiệt độ, hạn hán, tăng tổng số muối tan trong đất, ngăn ngừa sự lão hố của mơ. Chính vì vậy, cytokinin được sử dụng để giúp cho một số hoa tươi lâu hơn, giúp cho rau khỏi xuống mã và giảm chất lượng, khi vận chuyển đi xa nhưng vẫn tươi.
* Axit absisic (ABA)
Năm 1961 Lee và cộng sự đã tách từ vỏ quả bơng khơ và chín một chất ở dạng tinh thể có khả năng kích thích q trình rụng lá nhanh và gọi tên là axit absisic. Năm 1963 người ta xác định được cấu trúc phân tử của ABA.
ABA có tinh thể màu trắng, có khối lượng phân tử 264,3;
nhiệt độ nóng chảy là 160 - 161oC.
Axit absisic ức chế sự phát triển của cây trồng, ức chế
auxin, cytokinin và gibberellin. Một trong những chức năng quan trọng của axit absisic là làm khả năng chống chịu của cây
với điều kiện không thuận lợi của môi trường dưới tác động
của nhân tố bất lợi của môi trường bên ngồi. Axit absisic nhanh chóng tích luỹ trong các mơ bào của cây. Đặc biệt axit absisic kích thích q trình đóng các lỗ khí khổng làm hạn chế q trình thốt hơi nước của cây.
- Xu hướng chung của CYT, GA, IAA là có tác dụng làm tăng sự sinh trưởng và phát triển của cây, trong khi đó ABA có
ảnh hưởng đối lập hẳn, nó ức chế sự sinh trưởng của cây.
Việc tổng hợp các phito ứng xuất (Stress hocmonone) ABA gây
ra sự phản ứng nhanh chóng đối với các yếu tố môi trường,
chẳng hạn như là sự thiếu hụt nước hoặc đạm. Đơi khi ABA
làm tăng tính thẩm thấu của màng một cách nhanh chóng. - Thường có một mối tương quan yếu giữa nồng độ hocmon trong thực vật nội sinh với sự hoạt động của phitohocmon trong thực vật.
- Biết được vai trò sinh lý của từng phitohocmon đối với sự sinh trưởng và phát triển của cây, người ta có thể chọn các phitohocmon bổ sung thích hợp theo mục đích mong muốn.