Sự nảy mầm của hạt

Chia sẻ: Nguyễn Tiến Đạt | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:39

Thêm vào BST

Báo xấu

469
lượt xem 85
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nhờ lực hóa nước của các hạt keo trong hạt (sức tương). Các phần tử nước bao quanh hạt keo được hóa nước và được giữ với một lực lớn. Trong khi keo hút nước trương lên thì xuất hiện một áp suất. Sinh học là một môn khoa học về sự sống (từ tiếng Anh: biology bắt nguồn từ Hy Lạp với bios là sự sống, và logos là môn học). Nó là một nhánh của khoa học tự nhiên, tập trung nghiên cứu các cá thể sống, mối quan hệ giữa chúng với nhau và với môi trường....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sự nảy mầm của hạt

Sự nảy mầm của hạt
1. Sự nảy mầm của hạt Hạt nảy mầm trải qua 5 giai đoạn sau: • Sự hóa nước ( trương nước) • Hình thành và hoạt hóa enzim • Động viên chất dự trữ • Phôi bắt đầu sinh trưởng, tách vỏ hạt • Sinh trưởng tiếp tục của cây mầm
Sự trương nước của hạt a. Giai đoạn 1: Nhờ lực hóa nước của các hạt keo trong hạt ( sức trương). Các phần tử nước bao quanh hạt keo được hóa nước và được giữ với 1 lực lớn. Trong khi keo hút nước trương lên thì xuất hiện 1 áp suất. Yếu tố nhiệt độ có vai trò quan trọng trong giai đoạn này Giai đoạn 2: Lực trương vẫn giữ vai trò chủ yếu, xong lực thẩm thấu đang lớn dần do các hợp chất phức tạp bị thủy phân thành các hợp chất đơn giản, dễ hòa tan Giai đoạn 3: Các tế bào kéo dài và bắt đầu xuất hiện không bào, lực thẩm thấu đóng vai trò chủ yếu
b. Giai đoạn hình thành và hoạt hóa enzim  Trong phôi và nội nhũ của hạt ở trạng thái ngủ enzim thường ở dạng không hoạt tính và bị liên kết. Dưới ảnh hưởng của quá trình trương, enzim chuyển thành dạng hoạt tính, đồng thời có quá trình tổng hợp mới 1 số enzim quá trình này cần có mARN tương ứng: có 3 loại mARN là • mARN tiềm sinh • mARN cũng được phiên mã từ giai đoạn phát sinh phôi, nhưng chưa có hoạt tính • mARN tạo mới.  Thoạt đầu sự tổng hợp protein ở các riboxom có sẵn ở phôi, sau khoảng 8h từ khi ngấm nước thi riboxom mới được hình thành và gia tăng  Các enzim cần thiết trước hết là enzim xúc tác quá trình phân giải hidratcacbon β- amilaza thường ở dạng liên kết trong hạt khô, còn α-amilaza được tổng hợp mới. Các enzim phân giải protit và lipit cũng được tạo mới
Vấn đề tích lũy năng lượng: •Sau khi hạt hút nước thì cường độ hấp thụ oxy cũng tăng lên. Cường độ quá trình oxy hóa theo chu trình pentosephotphat tăng mạnh, tích lũy ATP. Sau 4h ATP tăng lên 20 lần, cung cấp cho các quá trình tổng hợp protein – enzim. •Sau 10 – 12h các ti thể mới lớn và phân hóa nhanh chóng. Sau 24h ti thể phân chia làm tăng số lượng , chức năng, quá trình oxy hóa theo chu trình krebs tăng cường. Đây là nguồn cung cấp năng lượng cho cây mầm.
c. Giai đoạn động viên chất dinh dưỡng và xây dựng thành phần của các cơ quan phôi đang lớn ATP p ô hấ H Phân giải Mono(di)sacarit V/C - Gluxit (tinh bột) Các tế bào tạo phôi -Các hợp chất lipit có nhiều trong nội nhũ, lá mầm và trụ phôi: oxy hóa Axetyl CoA Chu trình glioxlic a. sucxilic Đi vào Axit béo Ty thể p/ ư ngược chiều đường phân sacarose APEP
- Trong hạt: Hạt alơron Tồn tại Thể protein protein Amoniac v/c Tổng hợp protease Trụ phôi a.a Axit hữu cơ - A. Nucleic một phần bị phân giải Nuclease trụ phôi Nucleotit - Các hợp chất đơn giản hơn do phân giải được chuyển vào trụ phôi. Tại đây một phần được dùng làm nguyên liệu hô hấp, một phần dùng để xây dựng các c ấu trúc mới của tế bào. - Các phytohoocmon cũng được tạo ra ở pha nảy mầm như auxin và xitokinin, còn giberelin được giải phóng thành dạng tự do, kích thích sự tổng hợp các enzim thủy phân. - Sự phân giải AN bazo purin là tiền chất của xitokinin. Còn triptophan do phân giải protit là tiền chất của auxin
d. Sự phân giải của phôi. - Phôi được tạo thành từ hợp tử. Trong nhiều loại hạt phôi ở dạng ngủ đã có lá mầm và trụ dưới lá mầm. Tế bào của phôi đã có sự phân hóa thành biểu bì, bó mạch và các tế bào dự trữ. Mầm cành ở giữa 2 lá mầm và mầm rễ ở đầu gôc của trụ dưới lá mầm còn bé và nằm yên lặng trong hạt cho đến khi nảy mầm - Khi nảy mầm, phôi sinh trưởng, các tế bào rễ nhú ra trước tiên để hút nước, chất dinh dưỡng và cố định cây mầm. Trụ dưới lá mầm duỗi ra, sau đó mầm cành mới sinh trưởng tạo thành cành. Cây mầm có 4 thành phần (cây 2 lá mầm) - Sự khởi đầu của các quá trình sinh trưởng là nhờ pha kéo dài tế bào. Trong tế bào bắt đầu xuất hiện không bào, nhờ đó thế thẩm thấu xuất hiện và lớn dần • Ở hòa thảo tế bào mọc rễ mầm dài đầu tiên rồi rễ mầm sinh trưởng nhờ sự kéo dài của tế bào gốc • Ở cây dừa cuống lá mầm dài ra đầu tiên nhờ sự kéo dài của tế bào gần tâm e. Sự sinh trưởng tiếp của cây mầm - Căn cứ vào sự sinh trưởng của cây mầm ở những giai đoạn đầu thì người ta phân biệt 2 kiểu sinh trưởng: • Kiểu sinh trưởng dưới mặt đất: đậu Hà Lan, hòa thảo: Lá mầm nằm lại dưới mặt đất. • Kiểu sinh trưởng trên mặt đất: đậu đỗ, hành: lá mầm được đẩy lên trên mặt đất.
2. Điều kiện ngoại cảnh ảnh hưởng đến sự nảy mầm của hạt. •Nhiệt độ Những loài cây khác nhau yêu cầu nhiệt độ tối thích cho sự nảy mầm r ất khác nhau. Nhìn chung đa số hạt có nhiệt độ tối thích từ 25 – 28oC. Cây nhiệt đới từ 30 – 35oC và thường thấp hơn so với nhiệt độ tối thích cho sự sinh trưởng. Trong nhiều trường hợp xử lý nhi ệt độ thấp thúc đ ẩy s ự n ảy mầm, phá vỡ trạng thaais ngủ nghỉ. Nhiệt độ thích hợp đã thúc đẩy các phản ứng sinh hóa,tăng hô hấp  thúc đẩy nảy mầm. Nhiệt độ quá thấp hạt không nảy mầm được  mùa đông phải ủ hạt đảm bảo nhiệt độ.
• Ánh sáng Tùy theo loài cây có một số loại hạt chỉ nảy mầm ngoài ánh sáng, m ột s ố khác ánh sáng kích thích nảy mầm, bóng tối ức chế. Ngược lại, có loài bị ức chế nảy mầm bởi ánh sáng (Amaranthus rehoflexus) • Nước Là điều kiện quan trọng, không có nước hạt không nảy mầm được, có nước các quá trình thủy phân mới xảy ra, hô hấp tăng thúc đẩy nảy mầm • Không khí Oxi rất cần thiết cho sự nảy mầm vì làm tăng các quá trình oxi hóa trong hô h ấp. Tuy nhiên mức cần thiết cũng rất khác nhau ở các loài cây. CO2 lại ức chế nảy mầm do đó khi ngâm ủ phải đảo khối cát cung cấp oxi và thải bớt CO2 tránh gây hô hấp yếm khí làm hạt thối • Nồng độ chất tan: Nồng độ chất tan trong đất cao sẽ làm cho hạt không hút được nước và sẽ bị ch ết khô
Sự cảm ứng tạo hoa bởi nhiệt độ
1. Thí nghiệm Năm 1857 lần đầu tiên Klipart cho lúa mì đông nảy mầm nhẹ rồi bảo quản ở nhiệt độ thấp và gieo vào mùa xuân (tháng 4) cây sinh trưởng và phát triển bình thường như lúa mì gieo tháng 9 năm trước. Từ đó xuất hiện thuật ngữ “ xuân hóa” và coi như một sự thúc đẩy ra hoa bởi xử lý nhiệt độ thấp. Nhiệt độ có vai trò như là một yếu tố cảm ứng sự ra hoa 2. Phân loại Có 2 loại thực vật cảm ứng với nhiệt độ thấp • Loại cây cảm ứng bắt buộc với nhiệt độ xuân hóa. Nhiệt độ cao hơn nhiệt độ xuân hóa cũng không ra hoa, xử lý hạt của chúng cũng không có hiệu quả • Loại cây cảm ứng không bắt buộc: Quả và hạt của chúng cảm ứng mạnh với nhiệt độ thấp, nhiệt độ cao hơn nhiệt độ xuân hóa chúng vẫn ra hoa được nhưng chậm hơn. Tuy nhiên phản ứng nhiệt độ thường đi kèm phản ứng ánh sáng, hai tác nhân này có tác dụng bổ sung cho nhau. VD: Cây Hyocyamus niger là cây ngày dài điển hình chỉ ra hoa khi có hai điều kiện cùng tác động là nhiệt độ thấp và dài ngày.
 Sau này các nhà khoa học nghiên cứu xử lý nhiệt độ cao cho một số loài cây, đặc bi ệt là cây lúa cũng gây nên sự ra hoa sớm. Tuy nhiên thời gian xử lý ph ụ thu ộc nhi ều vào từng giống, đối với cây mùa đông nhiệt độ thích hợp thường từ 1 - 7oC • Người ta đã xác định cơ quan cảm nhận nhiệt độ là các tế bào đang phân chia của đỉnh sinh trưởng ở thân, cành • Tuổi mẫm cảm với nhiệt độ cũng khác ở tùng loài cây •Nếu quá trình xuân hóa chưa xong mà bị tác động do bị nhiệt độ cao hoặc các tác nhân khác thì sẽ bị phá vỡ và mất tác dụng. Hiện tượng này gọi là sự phản xuân hóa. Trong tối sự phản xuân hóa mạnh hơn ngoài sáng VD: Lúa mạch đen bị phản xuân hóa ở nhiệt độ lớn hơn 15oC  Từ sự nghiên cứu động học của sự xuân hóa và phản xuân hóa Purvice (1957) đã đưa ra sơ đồ sau A A’  B Trong đó: A là chất tiền thân của sự xuân hóa A’ là sản phẩm chưa ổn định của xuân hóa, dễ bị biến đổi ngược B là sản phẩm ổn định của sự xuân hóa Phần AA’ chỉ sự xuân hóa xảy ra ở nhiệt độ thấp A’ A chỉ sự phản xuân hóa xảy ra ở nhiệt độ cao chừng nào quá trình xuân hóa chưa kết thúc. Còn khi quá trình xuân hóa đã kết thúc(hình thành sản phẩm B ổn định) thì sự phản xuân hóa không đáng kể
 Nghiên cứu bản chất của sự xuân hóa người ta làm một số thí nghiệm • Melechev đã ghép một đạn cành của cây kỳ nham đã xuân hóa vào cành của cây chưa xuân hóa kết quả là gây ra hoa • Lang (1974), lấy cành cây kỳ nham chưa xuân hóa ghép vói cây thu ốc lá không c ần xuân hóa kết quả là cây kỳ nham ra hoa, cây thuốc lá không ra hoa vì chu kì quang không thích hợp Kết luận: • Khi được xuân hóa đỉnh sinh trưởng của cây hình thành một “tác nhân xuân hóa” gọi là VERNALIN, chất này được vận chuyển đến mọi đỉnh sinh trưởng cảnh gây nên sự ra hoa. Ở thí nghiệm của Lang thì chất cảm ứng ra hoa ở cây thuốc lá (có sẵn) đã được vận chuyển đến cành kì nham • Xử lý giberelin có thể thay nhiệt độ thấp. Trong cây xuân hóa hàm l ượng ARN tăng, histon giảm. Dùng nhiệt độ phù hợp xử lý cho cây làm cây 2 năm trở thành cây một năm (Lúa mì đông trở thành lúa mì xuân) • Rút ngắn thời gian sinh trưởng, xúc tiến sự ra hoa nhanh, thúc đẩy sự phát triển căn hành
Các chất kích thích sinh trưởng 1. Auxin 1.1. Lịch sử phát hiện Lần đầu tiên vào năm 1880 Darwin phát hiện ra mầm cây hòa thảo mọc cong về phía có ánh sáng khi chiếu ánh sáng lệch về 1 phía. Ông lấy 1 cái túi đen chụp lên đỉnh ngọn hoặc cắt bỏ đỉnh ngọn thì thấy cây mọc thẳng. Ông cho rằng khi chiếu lệch ánh sáng về 1 phía ở đỉnh ngọn đã xuất hiện 1 chất gì đó làm cho cây bị uốn cong.
Năm 1919 Paal làm thí nghiệm cắt đỉnh ngọn rồi đặt trở laị nhưng lệch về 1 phía , rồi để trong tối và thấy rằng cây uốn cong. Theo ông đỉnh ngọn đã sinh ra 1 ch ất sinh trưởng còn ánh sáng có tác động phân bố chất đó về 2 phía của đỉnh ngọn. Năm 1928 Went (người Hà Lan) , tiếp tục làm thí nghiệm của Paal: ông cắt đỉnh ngọn sinh trưởng của cây, đặt vào khối agar, sau 1h lấy khối agar ra và đặt vào mặt cắt của đỉnh thân còn lại, để trong tối. Ông quan sát và thấy rằng phần thân cây u ốn cong về phía chiếu sáng. Khi đặt khối agar lệch về 1 phía trục thân, để trong tối cây vẫn uốn cong theo chiều ánh sáng. Rõ ràng có 1 chất kích thích sinh trưởng đã khu ếch tán từ phần đỉnh ngọn đến agar và gây nên sự uốn cong. Ông đã kiểm chứng bằng cách: 1. Đặt 1 khối agar tinh khiết lên mặt cắt của đỉnh ngọn, cây không uốn cong. 2. Cắt 1 đoạn ngắn ở dưới đỉnh sinh trưởng ngoài sáng, đặt lên mắt cắt của đỉnh sinh trưởng trong tối, cây không uốn cong.
Qua nhiều thí nghiệm Went đã rút ra kết luận: đỉnh ngọn đã sinh ra 1 chất, chất này được vận chuyển xuống phía dưới, tích lũy ở phía không được chiếu sáng và kích thích sự sinh trưởng của các tế bào làm cây mọc cong về phía chiếu sáng. Went gọi đó là auxin. Sau đó, các nhà khoa học khác đã tách được các chất tương tự như vậy và được gọi chung là auxin 1.2. Cấu tạo và phân loại  Công thức cấu tạo: Axit β- indolyaxetic (AIA)  Phân loại: - AIA tự nhiên: indole-3-acetic acid, 2-phenylacetic acid - AIA nhân tạo: indole-3 butyric acid, 2-methoxy-3,6-dichlorobenzoic acid
1.3. Sự trao đổi chất của AIA a. Tổng hợp AIA - AIA được tổng hợp ở thực vật bâc cao, tảo nấm và vi khuẩn. Nó được tổng hợp ở đỉnh chồi ngọn và được vân chuyển xuống dưới. Sự vận chuyển AIA có tính phân cực - Tổng hợp AIA diễn ra theo con đường chung cho hầu hết thực vật. Tiền thân của nó là tryptophan b. Sự phân hủy AIA AIA chủ yếu được phân hủy theo con đường enzim AIA - oxidaza metylen oxidol( dạng mất hoạt tinh) AIA Quang oxy hóa Hoặc AIA (mất hoạt tính) AIA c. Sự biến đổi thuận nghịch dạng tự do và dạng liên kết Trong cây AIA tồn tại dưới 2 dạng: dạng tự do và dạng liên kết -Dạng tự do: có hoạt tính sinh lý, hàm lượng thấp -Dạng liên kết: không có hoạt tinh sinh lý, hoặc hoạt tinh sinh lý rất thấp. Trong cây, AIA liên kết chủ yếu với gluxit, axit amin. Vai trò: dự trữ, làm gi ảm hàm l ượng AIA, tránh tác dụng của AIA oxidaza, và cũng là dạng vận chuyển trong cây
1.4 Vai trò của auxin Auxin có tác dụng sinh lý đến quá trình sinh trưởng của tế bào, hoạt động của tầng phát sinh, sự hình thành rễ, hiện tượng ưu thế ngọn, tính hướng của thực vật, sự sinh trưởng của quả và tạo quả không hạt...Cụ thể như sau: - Auxin kích thích sự sinh trưởng giãn của tế bào, đặc biệt là giãn theo chiều ngang của tế bào làm tế bào to về chiều ngang, vì vậy làm cho các bộ phận của cây to về chiều ngang. -Auxin còn ảnh hưởng đến sự phân chia tế bào, tuy nhiên ảnh hưởng của auxin lên sự giãn và sự phân chia tế bào trong mối tác động tương hỗ với các phytohoocmon khác -Nhiều công trình nghiên cứu đã chứng minh rằng auxin ảnh hưởng mạnh đến hô hấp và quá trình photphoryl hóa trong tế bào (Ðioding, 1955; Audus, 1959; Bonnet, 1957...). Nồng độ auxin ở mức sinh lý thì tỷ lệ NADH2/NAD, ATP/ADP tăng lên và ngược lại khi nồng độ auxin cao thì tỷ lệ đó lại giảm.
- Auxin gây ra tính hướng động của cây (tính hướng quang và tính hướng địa). Bằng phương pháp sử dụng nguyên tử đánh dấu cho thấy AIA phóng xạ được phân bố nhiều hơn ở phần khuất sáng cũng như ở phần dưới của bộ phận nằm ngang và gây nên sự sinh trưởng không đều ở hai phía cơ quan nên gây tính hướng động của các cơ quan, bộ phận của cây