CHẤT ĐIỀU HÒA SINH TRƯỞNG

CHẤT ĐIỀU HÒA SINH TRƯỞNG
1. Khái niệm.
2. Phân loại.
3. Một số chất điều hòa sinh trưởng tự nhiên.
4. Sự cân bằng chất ĐHST trong cây.
5. Nguyên tắc sử dụng chất ĐHST.
6. Sử dung chất ĐHST trong sản xuất.
Các chất điều hòa sinh trưởng, phát triển thực vật là các chất hữu cơ có bản chất hoá học khác nhau nhưng đều có tác dụng điều tiết quá trình sinh trưởng, phát triển của cây từ khi tế bào trứng thụ tinh phát triển thành phôi cho đến khi cây hình thành cơ quan sinh sản, cơ quan dự trữ và kết thúc chu kỳ sống của mình.
1. Khái niệm.
- Dựa vào nguồn gốc:
2. Phân loại
- Dựa và hoạt tính sing lý:
+ Các chất kích thích sinh trưởng:Luôn gây hiệu quả kích thích lên quá trình sinh trưởng của cây khi có nồng độ tác dụng sinh lý. Các chất kích thích sinh trưởng trong cây gồm ba nhóm: Auxin, giberelin và xytokinin.
+ Các chất ức chế sinh trưởng luôn luôn gây ảnh hưởng ức chế lên quá trình sinh trưởng của cây. Chúng bao gồm axit abxixic, etylen, các chất phenol, retardant...
Trong mỗi một nhóm đó, có thể có các phytohocmon và cả các chất tổng hợp hoá học.
2. Phân loại
*Tầm quan trọng của các chất điều hoà sinh trưởng:
- Mọi hoạt động liên quan đến sinh trưởng, phát triển ở thực vật chỉ được điều hoà bằng cơ chế hocmon. Do đó, các phytohocmon có tầm quan trọng hơn rất nhiều so với các hocmon ở động vật và người.
- Ngoài ra, các chất điều hoà sinh trưởng tổng hợp ngày nay có rất nhiều ứng dụng trong sản xuất và đều mang lại hiệu quả đáng kể trong việc tăng năng suất và cải thiện chất lượng nông phẩm.
2. Phân loại
3.1. Auxin (IAA).
3.2 Giberelin (GA).
3.3. Xytokinin.
3.4. Axit abxixic (ABA).
3.5. Etylen.
3.Một số chất điều hòa sinh trưởng tự nhiên:
a, Giới thiệu về auxin:
- Trong cây, nó chính là β-indol axetic axit (IAA).
- Các auxin tổng hợp được sử dụng rộng rãi trong sản xuất là IBA, α-NAA, 2,4D...

- IAA trong cây có thể tồn tại ở hai dạng tự do và liên kết. IAA tự do là dạng có hoạt tính sinh lý hàm lượng chỉ chiếm khoảng 5%. Đa số IAA tồn tại ở dạng liên kết với các hợp chất khác nhau. IAA liên kết không có hoạt tính sinh lý. Trong trường hợp cần thiết thì IAA liên kết sẽ bị thủy phân để thành Auxin tự do. Sự biến đôi thuận nghịch này nhằm điều tiết tỉ lệ IAA trong cây.
3.1. Auxin. (IAA)
b, Sự trao đổi chất của auxin trong cây: Sự trao đổi auxin trong cây diễn ra theo 3 quá trình:
- Tổng hợp mới.
- Phân hủy.
- Chuyển hoá thuận nghịch giữa hai dạng tự do và liên kết
3.1. Auxin. (IAA)
* Sự tổng hợp auxin
- Cơ quan chính tổng hợp auxin trong cây là chồi ngọn. Từ đấy, nó được vận chuyển phân cực khá nghiêm ngặt xuống các cơ quan phía dưới theo hướng gốc (không vận chuyển ngược lại), nên càng xa đỉnh ngọn thì hàm lượng của auxin cũng giảm dần.
- Ngoài chồi ngọn ra thì các cơ quan còn non đang sinh trưởng cũng có khả năng tổng hợp một lượng nhỏ auxin như lá non, quả non, phôi hạt...
- Chất tiền thân tổng hợp nên IAA trong cơ thể là axit amin tryptophan.
3.1. Auxin. (IAA)
* Sự phân giải
Auxin trong cây có thể bị phân hũy sau khi được sử dụng xong hoặc bị dư thừa trong ây. IAA bị phân hũy thành sản phẩm không có hoạt tính sinh lý. Sự phân hũy có thể bằng enzym IAA-oxidaza, hoặc bằng quang oxi hóa, trong đó con đường oxi hoá được xúc tác bằng enzym IAA-oxidaza là quan trọng nhất. Đây là một enzym có hoạt tính ạnh nhất là trong rễ cây, vì khi xuống rễ auxin không vận chuyển ngược lại được mà phân huỷ. Sản phẩm của phân hủy IAA không còn hoạt tính sinh lý (3-metylen oimdole).
3.1. Auxin. (IAA)
* Sự chuyển hoá thuận nghịch giữa dạng auxin tự do và auxin liên kết
- Auxin có thể ở dạng tự do có hoạt tính sinh lý nhưng hàm lượng dạng này chỉ chiếm khoảng 5% hàm lượng IAA trong cây.
- Chủ yếu IAA ở dạng liên kết với một số chất khác như liên kết với axit amin (IAA-glyxin, IAA-aspartat, IAA-alanin…) hoặc với đường (IAA-glucosit, IAAglucan…). IAA liên kết không có hoạt tính sinh lý hoặc có hoạt tính rất thấp. Chúng là dạng dự trữ IAA để khi cần thiết thì giải phóng IAA tự do. Hai dạng auxin này có thể biến đổi thuận nghịch cho nhau khi cần thiết.
3.1. Auxin. (IAA)
Có thể xem ba quá trình: tổng hợp, phân huỷ và chuyển hoá thuận nghịch giữa hai dạng auxin là sự điều chỉnh hàm lượng của auxin trong cây, bảo đảm cho cây sinh trưởng bình thường. Khi trong cây thiếu auxin cho sinh trưởng thì auxin lập tức được tổng hợp mới hoặc chuyển từ dạng liên kết sang dạng tự do. Ngược lại, khi dư thừa hoặc được sử dụng xong thì chúng có thể bị phân hủy hoặc chuyển sang dạng liên kết không hoạt tính.
3.1. Auxin. (IAA)
c, Sự vận chuyển của auxin trong cây:
Auxin được tổng hợp chủ yếu ở chồi ngọn và được vận chuyển xuống các cơ quan ở dưới theo hướng gốc một cách nghiêm ngặt.
3.1. Auxin. (IAA)
3.1. Auxin. (IAA)
d, Vai trò sinh lý của auxin
Auxin có tác dụng điều chỉnh rất nhiều quá trình sinh trưởng của tế bào, cơ quan và toàn cây.
3.1. Auxin. (IAA)
Auxin có tác dụng kích thích mạnh lên sự dãn của tế bào.
Kích thích sự hình thành rể.
Kích thích sự hình thành và sinh trưởng của quả, tạo quả không hạt.
Kìm hãm sự rụng của lá, hoa, quả.
Auxin điều chỉnh hiện tượng ưu thế ngọn.
Auxin có vai trò quan trọng trong các cử động sinh trưởng, tính hướng sáng, hướng thuỷ của thực vật
Hoạt hóa sinh tổng hợp ARN.
3.1. Auxin. (IAA)
2
KÍCH THÍC SỰ HINH THÀNH RỂ
e, cơ chế tác dụng của Auxin
Kích thích sinh trưởng của tế bào.
Tăng thể tích và sinh khối của tế bào
3.1. Auxin. (IAA)
a, Giới thiệu về Giberelin:

- Giberelin chính là axit giberelic (GA). Giberelin cũng được xem là một phytohocmon quan trọng của thế giới thực vật.
- Ánh sáng kích thích sự tổng hợp Giberelin, trong cây Giberelin cũng tồn tại hai dạng: tự do và liên kết. Dạng liên kết không có hoạt tính sinh lý.
3.2. Giberelin (GA)
b, vận chuyển Giberelin trong cây;

Giberelin được tổng hợp chủ yếu trong lá non và một số cơ quan non đang sinh trưởng như phôi hạt đang nảy mầm, quả non, rễ non...cũng có khả năng tổng hợp GA. Sự vận chuyển của nó trong cây theo hệ thống mạch dẫn và không phân cực như auxin. GA trong cây cũng có thể ở dạng tự do và dạng liên kết với các hợp chất khác.
3.2. Giberelin (GA)
c, Via trò sinh lý của Giberelin:

Kích thích mạnh mẽ sự sinh trưởng về chiều cao của thân, chiều dài của cành, rễ.
Kích thích sự nảy mầm cuả hạt, củ.
Hoạt hóa các Enzim thủy phân amilase, protease, lipase,....
Xytokinin có hiệu quả lên sự phân hoá giới tính đực.
GA có ảnh hưởng kích thích lên sự hình thành quả và tạo quả không hạt.
3.2. Giberelin (GA)
A: không xử lý GA
A: Xử lý GA
Hiệu quả kích thích sinh trưởng kéo dài thân của GA ở cây bắp cải
d, Cơ chế tác dụngcủa GA:
* Hoạt hoá gen.
* Hoạt hoá bơm proton.
a, Giới thiệu về xitokinin
- Xytokinin là nhóm phytohocmon thứ ba được phát hiện vào năm 1963. Khi nuôi cấy mô tế bao thực vật, người ta phát hiện ra một nhóm chất hoạt hoá sự phân chia tế bào ma thiếu chúng thì sự nuôi cấy mô không thành công. Xytokinin trong cây chủ yếu là chất zeatin. Các xytokinin tổng hợp được sử dụng khá rộng rãi trong nuôi cấy mô tế bào là kinetin và benzyl adenin (BA)
- Trong cây Xytokinin cũng tồn tại ở hai dạng tự do và liên kết. Xytokinin bị phân giải nhờ Enzim và sản phẩm cuối cùng là ure.
3.3. Xytokinin
b, Vận chuyển trong cây:
Cơ quan tổng hợp xytokinin là hệ thống rễ, hoặc một số cơ quan đang còn non như quả non, lá non. Từ rễ, xytokinin được vận chuyển lên các bộ phận trên mặt đất theo hướng ngược chiều với auxin nhưng không có tính phân cực rõ rệt như auxin.
3.3. Xytokinin
c, Vai trò sinh lý của Xytokinin:

Kích thích sự phân chia tế bào.
Ảnh hưởng đến sự biệt hóa, đặc biệt là sự phấn hóa chồi.
Kìm hãm sự phân hủy diệp lục, protein và axit nucleic do đó kéo dài tuổi thọ của lá.
Kích thích sự nảy mầm của chồi hạt và chồi ngủ.
Kích thích sự sinh trưởng của chồi bên và loại bỏ ưu thế ngọn.
Ảnh hưởng đến các quá trình trao đổi chất như quá trình tổng hợp proein, axit nucleic, diệp lục,…
Giúp thực vật chống lại Stress của môi trường.
Xytokinin có hiệu quả lên sự phân hoá giới tính cái.
3.3. Xytokinin
* Về hoạt hoá sự phân chia tế bào: Khi thiếu xytokinin thì tế bào không phân chia được mặc dù ARNi (thông tin) vẫn được hình thành. Do vậy, người ta giả thiết rằng xytokinin chỉ tác động vào giai đoạn sau ARNi tức là giai đoạn dịch mật mã (phiên mã)-translation:
3.3. Xytokinin
- Xytokinin có mặt trong axit nucleic nên nó ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp protein. Xytokinin xâm nhập nhanh chóng vào ARNt (vận chuyển) nên có một chức năng nào đấy trong tổng hợp protein. Chức năng điều chỉnh của xytokinin trong ARN vận chuyển có lẽ bằng cơ chế ngăn chặn sự nhận mặt sai của các codon trên anticodon trong quá trình sinh tổng hợp protein.
- Xytokinin có tác dụng ngăn chặn sự phân hũy của protein, axit nucleic, chlorophyll nên kìm hãm sự hoá già…
3.3. Xytokinin
a, Giới thiệu về axit abxixic (ABA)
- ABA là một chất ức chế sinh trưởng khá mạnh. ABA được tổng hợp ở hầu hết các cơ quan rễ, lá, hoa, quả, củ... nhưng chủ yếu là cơ quan sinh sản. Sau khi hình thành hoa thì hàm lượng của ABA tăng lên rất nhanh. ABA được tích luỹ nhiều trong các cơ quan đang ngủ nghỉ, cơ quan dự trữ, cơ quan sắp rụng. Sự tích luỹ ABA sẽ kìm hãm quá trình trao đổi chất, giảm sút các hoạt động sinh lý và có thể chuyển cây vào trạng thái ngủ nghỉ sâu.
- ABA có thể mất hoạt tính do oxi hóa để trở thành chất trung gian 6-hidroximetyl hoặc liên kết đồng hóa trị với phân tử khác như monosaccarid. Khi gặp bất cứ một điều kiện stsess nào của môi trường như hạn, rét, nóng, mặn, sâu ệnh…thì hàm lượng của ABA tăng rất nhanh trong lá. Đây là một phản ứng thích nghi của cây.
3.4. Axit abxixic (ABA)
b, vận chuyển ABA trong cây:
ABA có hầu hết ở các thực vật, ABA được tổng hợp chủ yếu ở lá, bao đầu rể, lạp thể chứa tinh bột. trong cây ABA được vận chuyển cả trong libe và mạch gỗ nhưng trong libe nồng dộ cao hơn.
3.4. Axit abxixic (ABA)
c, Vai trò sinh lý của ABA:

Ức chế sinh trưởng của cây.
ABA được xem như là hocmon "stress”
ABA có hiệu ứng ngược lại với một số hoocmon khác.
ABA được tính lỹ trong hạt già và ngăn cản sự kéo dài rể và chồi trong phôi.
Điều chỉnh sự rụng của các cơ quan.
ABA là hoocmon hóa già.
Điều chỉnh sự đóng mở của khí khổng.
ABA ức chế sự nảy mầm cảu một số cây ngập mặn có hiện tươn “thai sinh” hay “đẻ con”.
3.4. Acid abscisic (ABA)
d, Cơ chế tác động của ABA
Có hai loại cơ chế để giải thích tác động của ABA lên ức chế sinh trưởng, sự già hoá, sự đóng mở cuả khí khổng…
* ABA với sự ngủ nghỉ: Trong các tế bào đang ngủ nghỉ, các vật liệu di truyền (ADN) gần như hoàn toàn bị trấn áp, do đó hệ thống tổng hợp protein, axit nucleic, các enzym không xảy ra và quá trình sinh trưởng bị ngừng. ABA đã khoá khâu đầu tiên trong quá trình tổng hợp protein, giai đoạn sao chép mã (transcription) nên ARN thông tin không được hình thành. Quá trình ức chế này kéo dài đến khi tác dụng ức chế của ABA không còn, khi hàm lượng ABA giảm đến mức tối thiểu hoặc xử lý chất đối kháng sinh lý lý GA hay chất kích thích sinh trưởng khác.
3.4. Acid abscisic (ABA)
3.4. Acid abscisic (ABA)
* ABA với sự đóng mở khí khổng: Sự đóng mở của tế bào khí khổng là do sự biến đổi sức trương trong chúng. Người ta cho rằng ABA làm thay đổi thế hiệu điện sinh học qua màng (bioelectrical potential across the membranes) nên ảnh hưởng đến sự tiết ion K+ qua màng tế bào khí khổng. Kết quả là làm thay đổi sức trương của tế bào khí khổng. Khí khổng đóng hay mở khi giảm hay tăng sức trương.
3.4. Acid abscisic (ABA)
a, Giới thiệu etylen
Etylen là một chất khí đơn giản (CH2=CH2) nhưng nó là một phytohocmon quan trọng trong cây. Nó điều chỉnh nhiều quá trình sinh trưởng và phát triển của cây. Nó được tổng hợp trong tất cả các tế bào, các mô nhưng nhiều nhất là các mô già và đặc biệt trong quả đang chín.
3.5. Etylen
b, Vận chuyển Etylen trong cây:
Khác với các phytohocmon khác được vận chuyển theo hệ thống mạch dẫn, etylen là chất khí nên được vận chuyển bằng phương thức khuếch tán, do đó phạm vi vận chuyển của nó trong mô là không xa nên chủ yếu nó được tổng hợp và gây tác động sinh lý tại chỗ.
3.5. Etylen
c, Vai trò sinh lý của etylen:
Kích thích sự chín của quả.
Kích thích sự rụng hoa, quả, cành, lá. Etylen cũng kích thích sự xuất hiện tầng rời giống như ABA.
Ảnh hưởng đến sự ra rể bất định của cành chiết và cành giâm.
Xúc tiến sự sinh trưởng kéo dài của một số cây ngập nước: Khi ngập nước Etylen tích lỹ nhiều trong các mô khi không có oxi sự tổng hợp Etylen giảm.
Tăng tốc độ già của lá: hàm lương Etylen tăng liên quan đến hiện tương mất diệp lục là những thể hiện đặc trưng của sự già.
3.5. Etylen
d,. Cơ chế tác động của etylen
* Etylen và sự chín của quả: Với sự chín của quả thì có lẽ etylen có hai vai trò:
- Etylen làm tăng tính thấm của màng nên giải phóng các enzym liên quan đến quá trình chín như enzym hô hấp, enzym biến đổi độ mềm, mùi vị, sắc tố…nên các enzym này tiếp xúc với cơ chất phản ứng…
- Etylen kích thích sự tổng hợp các enzym tác động lên sự chín bằng cơ chế hoạt hoá gen…
* Với sự rụng, etylen hoạt hoá sự hình thành các enzym xelulase, pectinase phân huỹ thành tế bào tạo thành tầng rời theo cơ chế hoạt hoá gen.
3.5. Etylen
4.1 Sự cân bằng chung:
Mặc dù có nhiều laoij hoocmon khác nhau nhung xét về hoạt tính sinh lý thì có thể chia thành 2 nhóm có hoạt tinh trái ngược nhau nhóm kích thích sinh trưởng và nhóm ức chế sinh trưởng. Sự cân bằng diễn ra theo quy luật là chất kính thích sinh trưởng giảm dần và chất ức chế sinh trưởng tăng Việc điều khiển thời gian ra hoa của cây cũng có nghĩa là điều khiển sự cân bằng hocmon chung trong cây. nhau tại thời điểm cây chuyển sang giai đoạn sinh sản, biểu hiện sự phân hóa chồi mầm sinh dưỡng sang mầm hoa.
4. Sự cân bằng hoocmon trong cây:
Ý nghĩa:
- Sự cân bằng chung sẽ điều chỉnh toàn bộ quá trình phát triển cá thể của cây từ giai đoạn nảy mầm cho đến khi kết thúc chu kỳ sống của mình.
- Việc điều khiển thời gian ra hoa của cây cũng có nghĩa là điều khiển sự cân bằng hocmon chung trong cây.
4. Sự cân bằng hoocmon trong cây:
4.2 Sự cân bằng hoocmon riêng:
- Trong cây có rất nhiều các quá trình phát sinh hình thái và hình thành cơ quan khác nhau như sự hình thành rễ, thân, chồi, lá, hoa, quả, sự nảy mầm, sự chín, sự già hoá, sự ngủ nghỉ… cũng được điều chỉnh bằng sự cân bằng hocmon gọi là cân bằng hocmon riêng. Cân bằng hocmon riêng là sự cân bằng của hai hoặc vài hocmon quyết định đến một biểu hiện sinh trưởng phát triển nào đấy của cây.
- Sự cân bằng hocmon riêng có thể được thiết lập giữa các chất kích thích sinh trưởng như sự hình thành rễ hoặc chồi, hiện tượng ưu thế ngọn (auxin/xytokinin)… hoặc thông thường là giữa chất kích thích sinh trưởng và ức chế sinh trưởng như sự ngủ nghỉ và nảy mầm (ABA/GA), sự chín, sự rụng, sự hình thành củ…
4. Sự cân bằng hoocmon trong cây:
Mốt số ví dụ:
Sự hình thành rễ hoặc chồi là do tỷ lệ cân bằng auxin/xytokinin quyết định
Sự ngủ nghỉ và nảy mầm là sự cân bằng của ABA/GA.
Sự chín của quả được điều chỉnh bởi cân bằng của etylen/auxin
Hiện tượng ưu thế ngọn được điều chỉnh bởi cân bằng auxin/xytokinin
Trạng thái trẻ và già được điều chỉnh bằng cân bằng của xytokinin/ABA trong cơ quan và cây quyết định.
Sự rụng của cơ quan được điều chỉnh bởi cân bằng của auxin/ ABA+etylen tức do ba hocmon quyết định.
Phân hoá giới tính đực và cái là do cân bằng của GA/xytokinin+etylen.
Sự hình thành củ là do cân bằng của GA/ABA.
4. Sự cân bằng hoocmon trong cây:
Phải biết nồng độ cho mỗi loại cây và mục đích sử dụng.
Nguyên tắc phối hợp: phải phối hợp chất ĐHST với việc thõa mãm các nhu cầu dinh dưỡng, nước của cây.
Nguyên tắc đối kháng sinh lý giữa các chất nội sinh và ngoại sinh.
Nguyên tắc chọn lọc: nguyên tắc này thường áp dung trong việc loại trừ cỏ dại.
5. Nguyên tắc sử dụng chất điều hòa sinh trưởng
Điều khiển sự hóa già bằng kĩ thuật trồng trọt hay bằng tác động ức chế sự tổng hợp Xytokinin.
Điều chỉnh sự ra hoa trái vụ của dứa.
Điều chỉnh sự ra hoa của cây trồng
Điều chỉnh số lượng hoa đực, hoa cái theo ý muốn.
Làm chậm sự hóa già của rau.
Kìm hãm sự hóa già của quả
Ngăn chặn sự rụng quả trước khi thu hoạch
Kéo dài thời gian sống của hoa bị cắt.
Kích thích sự chín của quả.
Điều chỉnh sự phát sinh hình thái trong nuôi cấy mô thưc vật.
…………….
6. Sử dung chất ĐHST trong sản xuất
NHÓM TRÌNH BÀY

Hoàng Minh Công.
Lê Tân Phú.
Hoàng Phước Thọ.