3. Nội dung nghiên cứu
4.1.3. Đặc điểm hình thái, giải phẫu rễ
4.1.3.1. Đặc điểm hình thái rễ
Hệ rễ có vai trò quan trọng đối với đời sống cây lúa. Rễ lúa không chỉ là bộ phận để cây có thể bám chắc vào đất mà rễ lúa còn là cơ quan hút nước hút các chất dinh dưỡng nuôi cây lúa. Do vậy, cây lúa muốn có sức sống tốt, khả năng sinh trưởng, phát triển mạnh thì bộ rễ phải mạnh cả về chất và lượng, mật độ phân bố trong đất phù hợp.
Rễ lúa phát triển từ phôi gọi là rễ nguyên thủy (còn gọi la rễ mộng hay rễ mầm) chỉ có một rễ duy nhất. Theo Viện Khoa học và Nông nghiệp Việt Nam, rễ mộng có tác dụng hút nước trong thời gian đầu để cung cấp cho mầm được phát triển, sau thời gian ngắn (khoảng 15 – 20 ngày) sẽ chết đi và được thay thế bằng các lớp rễ phụ (còn gọi la rễ bất định hay rễ chân kiềng) - là bộ
84
phận hấp thụ dinh dưỡng trong suốt quá trình sinh trưởng và phát triển của cây lúa sau này [49]. Rễ lúa là rễ chùm, giai đoạn đầu bộ rễ được phát triển từ những đốt ở dưới mặt đất và bộ rễ được chia thành 2 lớp: lớp rễ mặt ở phía trên và lớp rễ thường ở sâu hơn. Ở những giai đoạn về sau của cây lúa, những đốt phia trên cũng bắt đầu sinh rễ và phát triển theo chiều ngang tạo thành lớp rễ trên bề mặt. Những mắt đầu chỉ ra được trên dưới 5 rễ, nhưng những mắt sau có thể đạt được 5 – 20 rễ và tập hợp các rễ tạo thành bộ rễ chùm. Bộ rễ lúa có thể đạt tới 500 – 800 cái và tổng chiều dài rễ ở thời kỳ trổ bông có thể đạt tới 168m (Nguyễn Văn Hoan, 2006)[10].
Khi quan sát bộ rễ ở các giai đoạn khác nhau, tôi thấy rằng : các rễ non thường có màu trắng sữa, khi già chuyển dần sang màu vàng nhạt, nâu nhạt đến nâu sẫm (hình 4.18, 4.19). Ở giai đoạn đẻ nhánh phần lớn rễ có màu trắng hơi vàng. Đến các giai đoạn về sau thì rễ chuyển sang màu nâu nhạt và nâu sẫm. Trên một rễ non ở các vị trí khác nhau, màu sắc rễ cũng khác nhau. Miền chóp rễ và miền sinh trưởng rễ có màu trắng sữa, miền hấp thụ và miền trưởng thành có màu vàng nhạt. Các rễ chính được mọc ra từ các vùng trên đốt của thân chính, từ rễ chính sinh ra các rễ thứ C1, từ các rễ C1 lại mọc ra các rễ C2 và C3 … Kích thước của các loại rễ này nhỏ dần.
Khi tiến hành đo đếm số rễ và chiều dài rễ ở trước giai đoạn trổ bông kết quả cho thấy số rễ trung bình trên 1 khóm khoảng 487 - 500 rễ, nhìn chung tất cả các nhánh đều có khả năng ra rễ trong điều kiện thuận lợi. Ngoài ra khi quan sát về số lượng và chiều dài hệ rễ của giống lúa nghiên cứu ở vụ xuân và vụ mùa cho thấy kết quả chiều dài và số lượng rễ của giống lúa nghiên cứu ở vụ xuân ngắn và ít hơn so với vụ mùa (hình 4.18), kết quả này cho thấy chiều dài rễ chịu ảnh hưởng của điều kiện mùa vụ. Điều này được giải thích là do vào đầu mùa xuân, nhiệt độ thấp nên kéo dài thời gian sinh trưởng của cây lúa, trong thời gian này cây gặp rét nên
85
thường sinh trưởng và phát triển chậm dẫn tới sinh trưởng của bộ rễ cũng bị ảnh hưởng. Vụ mùa có nhiệt độ ôn hòa, mưa nhiều, khí hậu thuận lợi cho sinh trưởng và phát triển của cây lúa nói chung và bộ rễ nói riêng (trừ trường hợp có bão và hạn hán…)
Mặt khác khi tiến hành thí nghiệm: dùng 15cm phần gốc thân giai đoạn 4 - vươn lóng, bỏ hết hệ rễ hiện có trên đốt thân thí nghiệm, ngâm đốt thân trong nước sạch, sau 24h thu được kết quả: trên phần gốc thân có xuất hiện rễ non mới mọc với số lượng 7 rễ, chiều dài trung bình khoảng 1,7cm (hình 4.19). đánh giá khả năng mọc rễ của giống lúa nghiên cứu khá tốt trong điều kiện thuận lợi.
(A)- Rễ lúa vụ xuân (B) – Rễ lúa vụ mùa
86
Hình 4.19. Rễ mới mọc của giống nếp tan tròn sau 24h 4.1.3.2. Cấu tạo giải phẫu của rễ
Rễ là cơ quan sinh dưỡng dưới đất của cây, có nhiệm vụ chủ yếu là hút nước và muối khoáng hòa tan trong nước để chuyển lên các cơ quan trên mặt đất. Ngoài ra, rễ còn có chức năng cơ học: giữ chặt cây vào đất, một số rễ còn là cơ quan dự trữ chất dinh dưỡng. Cây Một lá mầm có kiểu rễ đặc trưng là rễ chùm. Lúa thuộc lớp Một lá mầm nên rễ chỉ có cấu tạo sơ cấp. Khi cắt ngang qua rễ từ ngoài vào trong có các phần sau:
(A) 1- Biểu bì; 2- Lông hút; 3- Ngoại bì (B) 4- Mô mềm; 5- Khoang khí; 6- Trụ dẫn
Hình 4.20. Lát cắt ngang chi tiết rễ giống nếp tan tròn
1 2 3 4 5 6 Những rễ đã bị cắt bỏ Gốc thân Chóp rễ
87
Ngoài cùng là một lớp tế bào biểu bì kích thước nhỏ hơn rất nhiều so với các tế bào mô mềm vỏ giữa (hình 4.20) chậm hóa bần, tồn tại lâu dài trên rễ. Một số tế bào mô mềm vỏ bị thoái hóa dần hình thành các khoang chứa khí, nên khả năng hấp thụ nước và chất dinh dưỡng của rễ cây yếu dần, rễ chuyền sang chức năng chính là bám giữ, còn chức năng dẫn truyền được các rễ trẻ đảm nhiệm. Biểu bì của rễ gồm nhiều tế bào kéo dài, sắp xếp sát nhau với vách mỏng. Trên rễ có những tế bào biểu bì kéo dài phát triển thành lông hút. Quan sát hệ thống lông hút ngoài biểu bì rễ của giống lúa nghiên cứu tôi thấy rễ của giống nếp tan tròn có mật độ lông hút dày, nhiều (hình 4.20). Như đã nêu ở trên, giống lúa nghiên cứu thích nghi tốt hơn trong điều kiện đất ẩm, ruộng không ngập nước, trong môi trường càng khô, ít nước thì hệ thống lông hút ở rễ càng phát triển để tăng khả năng hút nước. Khi so sánh mật độ với một số giống lúa cùng trồng trên địa phương nghiên cứu (giống N87) nhận thấy mật độ lông hút của giống lúa nghiên cứu cao hơn, chửng tỏ khả năng chịu hạn tốt hơn của giống nghiên cứu (hình 4.20).
Sau biểu bì là 1 vài lớp vỏ ngoài (ngoại bì) thường là 3 – 4 lớp (hình 4.21) hóa gỗ sớm thực hiện chức năng cơ học. Sau khi lông hút rụng đi, các tế bào vỏ ngoài nhanh chóng hóa gỗ. Lớp tế bào ngoại bì nằm giáp biểu bì, có kích thước nhỏ hơn, sắp xếp sít nhau và có thành mỏng hơn so với lớp tế bào ngoại bì nằm giáp mô mềm. Đặc điểm này giúp cho lớp ngoại bì cứng hơn, chống đỡ được những tác động cơ giới từ bên ngoài.
88
Hình 4.21: Lát cắt ngang vỏ ngoài của rễ
lúa nếp tan
Tiếp đó là phần mô mềm vỏ gồm 13 - 15 lớp tế bào, chiếm một tỉ lệ khá lớn trong thể tích của rễ. Ở giai đoạn còn non, chúng gồm những tế bào mô mềm vỏ có màng mỏng bằng xenluloz, xếp đều đặn thành những dãy xuyên tâm, tuổi của rễ cũng tăng dần, nhu cầu dự trữ khí tăng lên, một số tế bào mô mềm bị thoái hóa hình thành những khoang thông khí (hình 4.21).
Hình 4.22. Sự dung sinh hình thành nên khoang khí giống nếp tan tròn
1-Tế bào mô mềm bị phân hủy, 2- Tế bào mô mềm sắp phân hủy 3- Khoang khí
Các khoang khí được hình thành bằng cách dung sinh, nghĩa là một số tế bào mô mềm bị dung giải để lại những khoang trống trong rễ (hình 4.22). Khi các tế bào mô mềm bị dung sinh để lại vách tế bào tạo thành các khoang trống có kích thước đồng đều, đây là đặc điểm đặc trưng của cây sống dưới nước. Cây lúa nước sinh trưởng trong điều kiện ngập nước thường xuyên, thiếu không khí nên với các mô thông khí thì không khí chuyển từ lá, thân xuống rễ nên quá trình hô hấp diễn ra bình thường.
1 2 3
Lớp ngoại bì ở rễ lúa
89
Khi quan sát lát cắt ngang rễ tôi thấy, những khoang khí dung sinh được bao quanh bởi những vách tế bào bị phá vỡ với hình dạng và sự phân bố không đều.
Phía trong mô mềm vỏ là các tế bào thường có đai caspari xếp sít nhau hình thành nên vỏ trong. Đai caspari ở rễ là một khung hóa bần của màng vỏ tế bào ở cả vách xuyên tâm và vách phái trong nên có hình chữ U (hình 4.21). nhờ có đai caspari mà các chất do lông hút vào quan phần mô mềm được hút vào có chọn lọc. Tại những tế bào có đai Caspari , việc dẫn truyền nước và muối khoáng từ ngoài vào không được thực hiện mà phải nhờ các tế bào hút. Tế bào hút nằm xen kẽ giữa các khung hóa bần, có màng mỏng để thực hiện chức năng dẫn chất hút nước và các chất khoáng hòa tan từ ngoài vào. Tế bào hút thường nằm đối diện các bó gỗ có chức năng kiểm soát dòng vật chất đi vào trụ dẫn (Hoàng Thị Sản, Trần Văn Ba, 1998) [22].
Hình 4.23: lát cắt ngang rễ giống nếp tan tròn
Trong cùng là tầng sinh trụ nằm ở phần giữa của rễ, đường kính bằng khoảng 1/6 mặt cắt ngang rễ, trụ giữa gồm các mô dẫn và các tế bào không dẫn truyền, sát vỏ trong là vỏ trụ. Theo K.Esau, (1979)[17] vỏ trụ có thể hóa cứng toàn bộ hay từng phần ở rễ già. Tuy nhiên khi quan sát giải phẫu rễ tôi chưa quan sát thấy sự hóa gỗ ở tế bào vỏ trụ mà chỉ quan sát được sự hóa gỗ rất sớm
1: Nội bì 3: Gỗ 2:Tế bào hút 4: Mô mềm ruột 5: Ngoại vi 6: libe
90
của tế bào nội bì. Vỏ trụ của rễ lúa có chức năng hình thành rễ bên (hình 4.24) các tế bào rễ bắt đầu xuất hiện do sự phân chia của các tế bào vỏ trụ ở những phần rễ mà lông hút đã rụng đi. Tuy nhiên, ở những phần rễ quá già (sát gốc thân) vỏ trụ ít hoạt động nên số lượng rễ bên ở phần này không nhiều.
Hình 4.24: Rễ bên đang hình thành ở phần rễ mà lông hút mới rụng đi, nội bì chưa hóa gỗ
Hệ thống dẫn của rễ lúa gồm các bó gỗ và libe riêng biệt, xếp xen kẽ nhau và xếp tạo thành vòng quanh trụ giữa. Khi quan sát sự phân bố chúng tôi thấy, gỗ của rễ lúa không phân hóa ở trung tâm mà nằm ngay dưới vỏ trụ. Gỗ trước nằm gần vùng ngoại vi của trụ dẫn. Gỗ sau tiến dần vào phía trong tạo thành một vòng bao quanh mô mềm ruột, gỗ phát triển theo kiểu hướng tâm. Libe của rễ tạo thành bó được phân bố ở gần ngoại vi của trụ giữa, phía dưới của vỏ trụ, mô mềm ruột phân bố ở trung tâm của rễ gồm nhiều tế bào đa giác có thành dày xếp sít nhau. Các tế bào mô mềm ruột có nguồn gốc từ tế bào mô mềm của các yếu tố dẫn thường hóa bần. Nhìn chung, ngoại bì, những tế bào có màng dày và cứng của nội bì, mô mềm ruột và các bó dẫn là cốt cứng cho rễ lúa.
Libe có sắp xếp thành dải, được phân bố gần ngoại vi của trụ giữa, phía dưới của vỏ trụ. Trong mỗi trụ dẫn của rễ lúa có trung bình khoảng 14 dải
1: Rễ bên phát triển từ vỏ trụ trong rễ non
91
phân hóa gỗ và libe. Tuy nhiên, giống lúa nghiên cứu chỉ có trong khoảng 6 mạch gỗ sau. Trụ các mạch gỗ sau tạo thành vòng tròn – kiểu sắp xếp điển hình của rễ sơ cấp ở thực vật hạt kín Một lá mầm.
Mô mềm ruột (tủy) phân bố ở trung tâm của rễ gồm nhiều tế bào đa giác xếp sít nhau. Các tế bào tủy có nguồn gốc từ tế bào mô mềm của các yếu tố dẫn, thường sớm hóa gỗ, tăng khả năng cơ học.
Nhìn chung, các đặc điểm cấu tạo của giống nghiên cứu mang đặc điểm của loài Oryza sativa, nhưng cũng có rất nhiều đặc điểm riêng như lá hệ lá có màu sắc xanh vàng, nhưng màu sắc tự nhiên của lá được duy trì đến giai đoạn 9 của cây, trong điều kiện môi trường có ánh nắng chiếu với cường độ mạnh hệ lá không bị cháy, rủ cấu tạo giải phẫu của rễ có hệ lông hút phát triển, phù hợp với điều kiện sống ít nước dù giống nghiên cứu là giống lúa nước, các đặc điểm này được chọn lọc qua nhiều mùa vụ canh tác giống nên khá bền vững và ít có sự biến đổi do điều kiện môi trường tác động.