Aaaaaa

SỰ THÍCH NGHI
CỦA CÁC NHÓM SINH THÁI ĐỐI VỚI NHIỆT ĐỘ
Nhóm 3: Hoàng Thị Phương Liên Phan Thị Thái
Lê Thị Thúy Hằng Trần Thị Hà
Trần Thị Bích Việt Nguyễn Thị Kim Anh
Trần Đình Nam Lê Thị Thu Quý
Lê Hoàng Cảnh Hưng
Nhiệt độ là nhân tố khí hậu cơ bản có ảnh hưởng lớn đến đời sống sinh vật, tác động trực tiếp hay gián tiếp đến hình thái giải phẫu, phân bố của các cá thể, quần thể, quần xã.
I. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hình thái của Thực vật
VD: G.I. Parlovscaia (1948) đã làm thí nghiệm với cây Taraxacum koksaghyz thấy rằng: trong điều kiện ánh sáng và độ ẩm giống nhau, nếu cây ở nhiệt độ 60C thì lá xẻ thùy sâu, nếu ở nhiệt độ 15-18oC thì lá không xẻ thùy sâu nhưng mép lá có răng cưa nhỏ.
Sự khác nhau về nhiệt độ trong không gian và thời gian đã tạo ra những nhóm sinh thái có khả năng thích nghi khác nhau. Đối với thực vật: ta có thể chia thành :
cây chịu nóng và cây chịu lạnh
Ngưỡng nhiệt độ của một số cây
Cây chịu lạnh
KHÁI NIỆM
Tính chịu lạnh: Là khả năng của cây chịu được tác động của rét trong thời gian dài.
Thực vật ôn đới chịu rét tốt, thực vật á nhiệt đới và nhiệt đới chịu rét kém.
Mức độ chịu rét là khác nhau tuỳ theo giống, loài và theo pha phát triển của cá thể thực vật.
Tại Việt Nam vào mùa đông, từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, thường có các đợt gió mùa đông bắc gây rét, ở một số địa phương miền núi phía bắc, có khi nhiệt độ không khí hạ xuống đến gần 0oC. Nhiệt độ tụt xuống đến 10-12oC (rét hại) đã gây tổn thất nghiêm trọng cho ngành trồng trọt, nhất là trà mạ lúa đông xuân thường bị chết nhiều.

Lá cây Taraxacum koksaghyz
1. Ảnh hưởng của nhiệt độ thấp đối với thực vật
＊ Cây chịu lạnh là cây có thể sống được ở những vùng khí hậu lạnh có nhiệt độ bằng hoặc dưới 0°C
Hệ thống chất nguyên sinh bị thương tổn: Độ nhớt tăng làm cản trở các hoạt động sống, hệ thống màng bị biến đổi có thể gây ra sự chết cho cây
Các hoạt động sinh lý bị ức chế mạnh: QH giảm vì lục lạp bị phá hủy, HH bị ức chế, cân bằng nước bị phá hủy, dòng vận chuyển chất hữu cơ bị kìm hãm.
Quá trình sinh trưởng, phát triển và hình thành năng suất cũng bị ức chế mạnh:làm chậm sự nảy mầm của hạt, ST chậm, hạt phấn không nảy mầm...

cây taraxacum koksaghyz lá hình xẻ thùy ở 6oC
cây taraxacum koksaghyz lá hình răng cưa ở 15-18°C
2. Đặc điểm thích nghi
* Tiết kiệm năng lượng và tận dụng năng lượng
- Thu nhỏ kích thước cơ thể, lá nhỏ hình kim, rụng lá hằng năm, cành có lông che phủ, hình thành chồi kín có các vảy dày che phủ.
Selaginella tamariscina thuộc họ Quyển bá 
Lá hình kim ở thông
Loài thông Pinus pumila có
hệ thống nhánh rất phát triển
Những cây chịu lạnh có khả năng thích nghi để tận dụng được sự hấp thụ các tia sáng như hệ thống nhánh rất phát triển tán cây bên ngoài bảo vệ cho chồi cành bên trong bớt lạnh

Festuca Scoparia :
Thân cứng phân nhánh thành bụi rậm, cây  nhỏ, nhiều lá, hoa màu vàng xanh ra hoa  vào đầu mùa hè. 
Taiga:
Quần xã sinh vật này bao gồm cỏ và cây. Cây nhiều lá, thân nhỏ
Hiện tượng rụng lá vào mùa đông để tiết kiệm năng lượng và chất dinh dưỡng
*Bảo vệ cây trước nhiệt độ thấp           
Những cây chịu rét duy trì được tính ổn định của màng, có tỷ lệ cao các axit béo không no. Tế bào chất của thực vật chịu rét có khả năng giữ nước cao, tổng hợp các chất thẩm thấu như axit amin prolin, saccarose và đặc biệt hình thành các protein gây sốc.
Có hai cơ chế chính để làm tăng khả năng chịu lạnh của cây:

1.  Các chất hoà tan tham gia vào truyền tín hiệu và hình thành các chất làm cây có thể thích nghi với giá lạnh, các chất đó là: sucorose, raffinose, polyamines, glycine betaine, axit amin, axit hữu cơ, ethylene- ET, salycilic axit – SA
     2. Tăng khả năng chịu lạnh của cây bằng cách tự điều chỉnh các gen cảm ứng (cold responsive genes – COR). Gen chịu lạnh được chú trọng sớm nhất là gen COR15a.
Ngoài ra, các nhà nghiên cứu cũng đã xác định được cơ quan tiếp nhận thông tin lạnh đầu tiên của cây là màng tế bào và chất truyền tín hiệu cơ bản là can xi và chất truyền tín hiệu thứ cấp là ABA (abcisic axít).
Các chất tự vệ của cây khi nhiệt độ xuống thấp
Polyamin
(PAs)
GlycineBetaine
(GB )
Acid amin
Ca ++
ABA

Đường hòa tan
Polyamin
(PAs)

Đường hòa tan
＊ 1) Polyamin (PAs): Polyamine là một hợp chất hữu cơ có hai hoặc nhiều nhóm-NH2 
Các PAs tham gia vào quá trình thích nghi (cold acclimation) là putrescine, spermidine, spermine. Các PAs  này thường tích tụ nhiều khi cây bị lạnh. Vai trò chính của nó là làm ổn định, bảo vệ màng tế bào .

＊  2) Đường hoà tan:
Có sự xuất hiện của nhiều loại đường hoà tan tích tụ trong cây khi cây bị lạnh như sacrose, glucose, fructose, raffinose và chúng đều có vai trò quan trọng trong bảo vệ màng tế bào,, điều chỉnh quá trình chuyển hoá để cây phát triển.
＊3) Glycinebetaine (GB):
 GB tích tụ nhiều nhất trong lá cây. GB được tổng hợp trong lá từ chất dẫn xuất là axít amin glycine hoặc serine và choline. Vì có nhiều trong lá cây cho nên vai trò hàng đầu của GB là bảo vệ màng tế bào của lá.

＊4) Axit amin :
Proline, arginine, glycine, orthinine
Proline là axit amin phổ biến trong cây trồng và khi cây bị tác động của ngoại cảnh thường thấy proline xuất hiện với nồng độ khá cao. Được biết đến như chất tự vệ cơ bản của cây trồng,  proline còn tham gia vào quá trình làm ổn định cấu trúc của các protein và màng tế bào và là chất có khả năng quét dọn các gốc tự do (radical) trong cây. Lượng proline trong cây đóng vai trò rất quan trọng vào thời kỳ nhiệt độ thấp.
5) Ca++:
Can xi trước hết được xác định là chất truyền tín hiệu trong cây, ngoài ra can xi đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc tạo thành độ cứng vững và dẻo dai của thành tế bào, giữ gìn các lớp mỡ và bảo vệ sự toàn vẹn cấu trúc của màng tế bào và cuối cùng, can xi được xem là chất làm tăng khả năng tự vệ của cây.

 6) ABA (abcisic axit): 
Hàm lượng ABA trong cây tăng lên khi nhiệt độ không khí thấp. Người ta cho rằng ABA không những là chất truyền tín hiệu thứ cấp, mà nó còn đóng góp vào quá trình chuyển đổi gen để giúp cây chịu được nhiệt độ thấp và việc chuyển biến cũng như tổng hợp các polyamin.
Liên hệ thực tiễn

Cho tới nay đã có nhiều nghiên cứu tập trung làm rõ cơ chế chịu lạnh
và băng giá của cây trồng để tìm giải pháp hạn chế ảnh hưởng của nhiệt độ
thấp tới sự phát triển của cây.
＊ Cơ sở của phương pháp
Các nghiên cứu tập trung vào tác động của thời tiết lạnh tới biểu hiện
gen (gene expression), sự hình thành các chất hữu cơ hoà tan tương thích
trong cây (compatible organic solutes), đường, axit amin, quá trình tổng
hợp và biến đổi trong cây v.v… từ đó xác định được các đối tượng cần thiết
phải tác động để cây có thể phát triển bình thường trong điều kiện giá lạnh.
           

Khi cây bị lạnh, để thích nghi cây thường có sự thay đổi các chất bên trong tế bào như đường hoà tan (sucorose, raffinose...)polyamines, glycine betaine, axít amin, axít hữu cơ, nếu phun các chất này vào cây thì nó có khả năng bảo vệ được màng tế bào và một số cơ quan khác với lạnh giá và nó đã trở thành các chất bổ sung cho cây trước hoặc sau khi cây bị giá lạnh
- Chọn tạo các giống cây trồng chịu rét: là biện pháp cơ bản     
- Xử lý hạt giống trước khi gieo trồng 
Polyamin (PAs): Các PAs  này thường tích tụ nhiều khi cây bị lạnh. Vai trò chính của nó là làm ổn định, bảo vệ màng tế bào nếu phun các amin này từ bên ngoài vào sẽ làm tăng khả năng thích nghi với giá lạnh của cây trồng xử lý hạt giống bằng các polyamin, không những tốt cho hạt giống phát triển mà còn làm tăng khả năng tự vệ của cây trước sự thay đổi của thời tiết.
Glycinebetaine (GB):  Không phải cây nào cũng tổng hợp được GB
Ví dụ như cây lúa không tổng hợp được GB cho nên thường bị thiếu, không đủ để tự vệ. GB được sản xuất từ củ cải đường và được cấp cho cây bằng cách phun qua lá..
3. BIỆN PHÁP
Axit amin: Lượng a.a phụ thuộc vào hệ thống tín hiệu trong cây và khả năng sản sinh proline của cây.
Cần cung cấp trực tiếp proline bằng cách phun qua lá là giải pháp hay được lựa chọn.
Các biện pháp nông sinh có thể có tác dụng giúp cây biểu hiện tiềm năng di truyền về chống chịu, giảm thiểu tác hại của rét đối với đời sống cây trồng.
Chuyển dịch mùa vụ là biện pháp khả thi tránh tác động của rét đối với cây trồng kém chịu rét.
Ngoài ra, có thể tăng khả năng chịu rét của thực vật nhiệt đới bằng cách luyện hạt đã nhú mầm ở nhiệt độ thấp (1-5oC) trong thời gian 12 giờ và ở nhiệt độ cao hơn (10-20oC). Bón phân hợp lý như bón phân kali, photpho không bón nitơ khi cây đang bị rét tác động. Có thể sử dụng các nguyên tố vi lượng khoảng 0,25% hay dung dịch nitrat amon đối với hạt cây bông ngâm trong hai giờ hoặc dùng dung dịch xytokinin.
Bón trấu để giữ ấm và chóng rét cho cây vụ đông mới gieo hạt
Phủ ni lông chống rét cho mạ mới gieo
Điều tiết nước để giữ ấm cho mạ
Thắp đèn 24/24 để giữ ấm cho đào
NHÓM CÂY CHỊU NÓNG
- Tính chịu nóng là khả năng của cơ thể thực vật chịu được sự đốt nóng. Trong tự nhiên nhiều trường hợp nhiệt độ cao tác động đồng hành cùng gió khô. Khả năng thích nghi của thực vật đối với nhiệt độ cao là khác nhau giữa các loài, giống cây.
I. KHÁI NIỆM
Sự đốt nóng của mặt trời
I. TÁC HẠI CỦA NÓNG ĐỐI VỚI THỰC VẬT
Ảnh hưởng của nhiệt độ cao đến các hoạt động sinh lý của Thực vật
+ phá hủy cấu trúc của các bào quan, các cơ quan. Lục lạp và ti thể đều bị tổn thương nặng, ảnh hưởng đến chức năng quang hợp.
+ khi nhiệt độ tăng mạnh, cường độ quang hợp giảm mạnh hơn tốc độ hô hấp, trên ngưỡng nhiệt sinh lý, QH không bù lại được lượng chất đã mất cho HH, do vậy gluxits sẽ giảm.(Sự mất cân bằng giữa HH và QH là nguyên nhân chủ yếu gây hại cho cây)
+ giảm tính bền vững của màng và protein
+ kích thích quá trình phân hủy chất, đặc biệt là protein (tích tụ NH3 gây độc cho tế bào
+ HH mạnh nhưng sự tích lũy năng lượng ATP qua quá trinhfphosphoryl hóa bị hạn chế, nên nhiệt thải ra trong hô hấp làm tăng nhiệt độ nội chất, làm cho tế bào bị tổn thương và có thể chết
Hậu quả của nhiệt độ cao đối với thực vật
II. CÁC HƯỚNG THÍCH NGHI
Quá trình thoát hơi nước
Hạ nhiệt độ cơ thể
- Tăng cường quá trình thoát hơi nước đi kèm với quá trình hút nước
- Dự trữ nước trong cây

Quá trình hút nước
Chịu nóng cao nhờ sự bền vững hoá lý của  hệ keo sinh chất,hàm lượng các phức hợp nucleoprotein,lipoprotein cao và bền vững, hoặc có khả năng tổng hợp các loại protein sốc nhiệt mạnh.
Điều tiết độ lỏng-nhớt của màng tế bào bằng cách điều tiết thành phần lipid hoặc biến đổi thành phần phospholipid, sterol của màng.
Thu nhỏ tiết diện bề mặt cơ thể tiếp xúc với môi trường (lá nhỏ, cành khẳng khiu, cây thấp, lá dạng hình kim hoặc dạng vảy xếp thẳng đứng, lá cuộn lại)
Biểu bì lá có một số cấu trúc ngăn cản sự đốt nóng như có lớp cutin dày, lớp lông biểu bì che chở, lỗ khí nhiều
2. Bảo vệ trước sự đốt nóng
3. Tiết kiệm nước
Mở khí khổng vào ban đêm để thực hiện quá trình thoát hơi nước, ban ngày đóng lại
Hình dạng là biến đổi, bị tiêu giảm
Tận dụng nước vào mùa mưa và dự trữ nước
Cây bùm bụp khi bị mặt trời đốt nóng thì mặt trên của lá cong lại để lộ mặt trắng ra ngoài làm phản chiếu một phần ánh sáng đốt nóng cơ thể
Hệ nguyên sinh chất có độ nhớt cao
Cây đay
Gai xương rồng giúp chống nóng, bảo vệ cơ thể và tiết kiệm nước
Lá cucurbita vào buổi chiều nắng nóng và buổi sáng mai
Rêu cũng có khả năng chịu nóng trên 60oC
Cây bao báp dự trữ nước trong cơ thể
Cơ chế hóa sinh của tính chịu nóng
   - Là khả năng khử độc cao và khả năng phục hồi nhanh chóng những hư hại sau khi nhiệt độ cao ngừng tác động. Đặc biệt là sự xuất hiện các protein sốc đặc hiệu, đồng thời giảm protein vốn được hình thành ở điều kiện bình thường.
- Trong thời gian nhiệt độ cao tác động, tính thấm của màng sinh chất tăng lên. Sự tồn tại các protein sốc có tác dụng ổn định màng sinh chất, hạn chế sự gia tăng tính thấm của nó. Ngoài các protein gây sốc, trong bộ gen còn có mã hoá chương trình liên quan với tính chịu nóng.
- Khi nhiệt độ cao, trong tế bào tăng cường tổng hợp hydrocacbon và các axit amin như prolin có khả năng tăng khả năng giữ nước và gia tăng áp suất thẩm thấu nội bào. Nhờ vậy, tế bào chất được ổn định, và cấu trúc của tế bào không bị hư hại trong thời gian nhiệt độ cao tác động
III. NHỮNG NHÓM CÂY THÍCH NGHI VỚI NHIỆT ĐỘ CAO
Lá mía phản chiếu được nhiều ánh sáng mặt trời trong khi đó thân mía giải phóng nhiều hơi nước hơn các cây trồng khác đã làm nhiệt độ trung bình của vùng trồng cây giảm xuống.
Mía
Thanh long
- Thanh long là thực vật CAM
- Để tiết kiệm nước ở nhóm cây này chỉ mở khí khổng để thực hiện quá trình thoát hơi nước vào ban đêm còn ban ngày khí khổng đóng. Do vậy ban đêm lá tiếp nhận CO2 từ không khí và cung cấp cho quang hợp.
Cây thanh hao hoa vàng
Còn gọi theo các tên khác là thảo cao, ngải si, ngải hôi là cây ưa sáng và chịu hạn.
Cây có thể chịu được nhiệt độ đến 400C
Cây dưa hấu
- Dưa hấu thuộc nhóm cây chịu hạn, bộ trễ phát triển nhất đạt 3-4 m chiều sâu, và 5-6 m đường kính.
- Do đặc điểm sinh lý đặc biệt nên cây dưa hấu có thể chống chịu được nhiệt độ cao với cấu tạo bộ lá xẻ thùy lớn để khuếch tán nhiệt và lớp lông sáp che phủ mô, có tác dụng tự hạ nhiệt độ cho thân cây.
Khổ qua
Khổ qua: thuộc họ bầu bí, là loại dây leo có nguồn gốc vùng nhiệt đới.
- Thích nghi trên nhiều loại đất, chịu nhiệt độ cao lên đến 35C vẫn sinh trưởng và phát triển tốt
Cây xoan chịu hạn
- Là cây thân gỗ, cây xanh quanh năm, ưa sáng, tán rộng và dày, rễ cây ăn sâu xuống mặt đất và phân bố rộng giúp cây tìm nguồn nước và chống chịu được khô hạn.
- Cây có thể chịu được nhiệt độ lên đến 50C, cây thích hợp với các loại đất pha cát, đặc biệt là đất nghèo dinh dưỡng
Phát hiện mới về chức năng thích nghi của thực vật
- Một nghiên cứu mới nhất của các nhà khoa học Anh thuộc Trung tâm John Innes cho thấy trong lớp gen của thực vật có một vật chất rất đặc biệt là protein histone H2A.Z được coi là “nhiệt kế” của thực vật
- Khi nhiệt độ thấp môi trường sinh trưởng của thực vật giảm xuống, chất protein histone H2A.Z sẽ bám vào DNA khiến cho một số gen không phát huy được tác dụng, qua đó giúp ức chế sự sinh trưởng của thực vật. Ngược lại khi nhiệt độ tăng cao, chất protein histone H2A.Z sẽ thoát khỏi DNA và các gen liên quan có thể phát huy tác dụng, chỉ đạo sự sinh trưởng của thực vật. 
- Các NKH cho rằng, một số thực vật có thể nở hoa sớm hoặc muộn tùy thuộc vào sự ấm hay lạnh của thời tiết và điều này đều chịu sự khống chế của hệ thống trên. 
- Tuy nhiên nếu như chất protein histone H2A.Z bị đột biến có thể khiến cho thực vật không nhận biết được sự biến đổi nhiệt độ bên ngoài. Hơn nữa, do thực vật không thể di động cộng thêm việc chúng không thể thích ứng nhanh chóng với sự biến đổi nhiệt độ của một khu vực nào đó, thì chúng sẽ đứng trước nguy cơ bị tuyệt chủng. 
Arabidopsis thaliana.
Các nhà khoa học đã tiến hành can thí nghiệm bằng biện pháp gen ở loài thực vật Arabidopsis thaliana dưới môi trường nhiệt độ ngày càng cao, kết quả cho thấy các nhà khoa học đã phát hiện một loại chất protein histone H2A.Z được cho là “nhiệt kế” của thực vật.
Lai tạo giống bắp chịu hạn trong phòng thí nghiệm của Pioneer.
IV. NHỮNG BIỆN PHÁP TĂNG TÍNH CHỊU NÓNG CHO CÂY
Bằng nguồn giống nhập nội của Thái Lan, các nhà khoa học thuộc Trung tâm Nghiên cứu đậu đỗ trồng thử nghiệm và chọn tạo thành công giống đậu xanh KP11 có khả năng chịu hạn, chịu nóng và chịu gió Lào tốt, cho năng suất cao
Cây lúa miến (Nguồn: viện Nông nghiệp Mỹ)
Phương pháp tôi hạt giống
Chế độ canh tác hợp lý
THE END!!!!