Chất ki8chs thích sinh trưởng auxin

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SP TP. HCM
KHOA SINH HỌC
Sinh viên thực hiện:
Võ Văn Đạt
Trần Văn Toản
I. TỔNG QUAN VỀ HORMON THỰC VẬT
Các chất điều hoà sinh trưởng thực vật là một nhóm chất có bản chất hoá học khác nhau. Có tác dụng điều hoà quá trình sinh trưởng, phát triển của cây và đảm bảo mối liên hệ giữa các cơ quan, bộ phận của cây.
Chất điều hoà sinh trưởng thực vật được chia ra làm 2 nhóm:
Các chất kích thích sinh trưởng : Auxin, giberelin, xytokinin.
Các chất ức chế sinh trưởng : Abcisic acid, ethylene các chất phenol, các chất làm chậm sinh trưởng, các chất diệt cỏ, …
Bảng phân loại các chất kích thích sinh trưởng thực vật
Một số auxin thường gặp
2. Sự trao đổi
II. Auxin
Lịch sử phát hiện
3. Tác dụng sinh lí
5. Ứng dụng
4. Cơ chế tác dụng
2. Sự trao đổi chất của auxin
2.1. Các dạng tồn tại của auxin
2.2. Sự tổng hợp auxin
2.3. Sự phân hủy auxin
2.4. Sự vận chuyển auxin trong cây
2.1. Các dạng tồn tại của auxin
2.1. Các dạng tồn tại của auxin
Chức năng của auxin liên kết trong cây hết sức quan trọng:
Trước hết chúng là nguồn dự trữ auxin trong cây.
Làm giảm hàm lượng AIA, tránh tác dụng của AIA-oxidaza và cũng là dạng vận chuyển auxin trong cây.
2.2. Sự tổng hợp của auxin
AIA được tổng hợp ở tất cả các thực vật bậc cao, tảo, nấm và cả vi khuẩn.
Ở thực vật bậc cao, AIA được tổng hợp chủ yếu ở đỉnh chồi ngọn được vận chuyển xuống dưới..
Chất tiền thân để tổng hợp nên AIA là aminoacid tryptophan.
Auxin được hình thành liên tục trong đỉnh sinh trưởng của thân và rễ cây...
Sơ đồ tổng hợp auxin-IAA trong cây
2.3. Sự phân hủy của auxin
Auxin sau khi tác dụng hoặc hàm lượng cao và dư thừa auxin có thể bị phân hủy giảm hàm lượng.
Việc làm mất hoạt tính auxin có thể xảy ra bằng hai con đường: Sự oxy hoá bằng enzyme AIA-oxidase và sự quang oxy hoá.
2.3. Sự phân hủy của auxin
Con đường enzim
Sự oxy hoá bằng enzyme AIA-oxidase
Enzyme này hoạt động rất mạnh trong hệ thống rễ.
Metilen oxindol
2.3. Sự phân hủy của auxin
Quang oxy hoá
Ánh sáng tử ngoại có thể làm mất hoạt tính của AIA.
Cấu trúc vòng của phân tử AIA hấp thu ánh sáng tử ngoại λ = 280 nm và gây nên sự phân giải AIA.
Sơ đồ quá trình trao đổi chất của auxin trong cây
2.4. Sự vận chuyển auxin trong cây
Auxin được tổng hợp trong đỉnh ngọn và từ đấy vận chuyển xuống các cơ quan phía dưới.sự vận chuyển có tính phân cực rõ rệt theo hướng gốc, chủ yếu trong libe một cách thụ động.
    Ngoài sự vận chuyển phân cực này, còn có một sự vận chuyển ngược lại (hướng ngọn) theo cơ chế khuếch tán nhưng với tỷ lệ thấp.
Tốc độ vận chuyển của auxin trong cây rất thấp, khoảng 1 cm/h trong rễ và thân.
3. Tác dụng sinh lí của auxin
3.1. Kích thích sự giãn của tế bào
3.2. Hướng quang, hướng địa
3.3. Hiện tượng ưu thế ngọn
3.4. Auxin với sự hình thành và phân hóa rễ
3.4. Auxin với sự hình thành quả, sự sinh trưởng và tạo quả không hạt
3.1. Kích thích sự giãn của tế bào
Auxin kích thích sự sinh trưởng giãn của tế bào, đặc biệt theo chiều ngang làm tế bào phình ra.
Ngoài ra auxin còn kích thích lên thành tế bào đặc biệt là các xenluloz, pectin, hemixenluloz…
3.1. Kích thích sự giãn của tế bào
Ngoài ra, auxin ảnh hưởng đến sự phân chia tế bào trong mối tác động tương hỗ với các phytohormone khác.
Auxin còn có tác dụng hoạt hóa quá trình sinh tổng hợp các chất như protêin, xenlulose, pectin và kìm hãm sự phân giải chúng kéo dài tuổi thọ của các cơ quan, đồng thời làm tăng quá trình vận chuyển vật chất.
3.2. Hướng quang, hướng địa
* Hướng quang (phototropism) là sự sinh trưởng của cây hướng về nguồn sáng kích thích một hướng.
* Tính hướng địa (geotropism) là phản ứng sinh trưởng của cây dưới tác động của lực hút trái đất (trọng lực).
Auxin được phân bố nhiều hơn ở phần khuất ánh sáng cũng như phần dưới của bộ phận nằm ngangsự sinh trưởng không đồng đều ở hai phía của cơ quan.
Nguyên nhân: Khi bị kích thích thì sự vận chuyển phân cực của auxin bị hạn chế; Khi có chiếu sáng từ một hướng thì phía khuất sáng sẽ tích điện dương và phía chiếu sáng sẽ tích điện âm. Một cơ quan nằm ngang thì mặt trên sẽ tích điện âm và mặt dưới sẽ tích điện dương.
Trong tế bào AIA thường ở dạng AIA- và do đó mà phân bố về phía mang điện dươnghướng quang.
3.2. Hướng quang, hướng địa
3.2. Hướng quang, hướng địa
Ở rễ phản ứng kích thích với nồng độ auxin thấp hơn nhiều so với thân, nên nồng độ auxin cao sẽ gây ức chế và do đó mà sự sinh trưởng của mặt dưới chậm hơn mặt trên làm cho rễ đâm vào đất.
Tính hướng địa
3.3. Hiện tượng ưu thế ngọn
Hiện tượng ưu thế ngọn là hiện tượng phổ biến của thế giới thực vật, khi mà sự sinh trưởng của chồi ngọn, của rễ chính sẽ ức chế sự sinh trưởng của chồi bên và rễ phụ.
Nếu loại trừ chồi ngọn và rễ chính thì lập tức chồi bên và rễ phụ sẽ sinh trưởng mạnh.
Nếu loại bỏ chồi ngọn thì lập tức chồi bên mọc ra, nhưng khi loại bỏ chồi ngọn mà xử lý AIA ở vết cắt thì chồi bên cũng không mọc lên được.
3.3. Hiện tượng ưu thế ngọn
Có hai giả thuyết giải thích vai trò của auxin đối với hiện tượng ưu thế ngọn:
* Giả thuyết ức chế trực tiếp của AIA: Cho rằng chồi ngọn là nơi tổng hợp AIA và do đó nồng độ của auxin trong chồi ngọn luôn luôn cao.
Trên con đường vận chuyển của AIA xuống dưới thì gây ảnh hưởng ức chế lên sự sinh trưởng của chồi bên vì phản ứng của chồi bên lên hàm lượng auxin thấp hơn chồi ngọn.
Cắt bỏ chồi ngọn tức là làm giảm hàm lượng AIA và do đó các chồi bên được giải phóng khỏi trạng thái ức chế.
3.3. Hiện tượng ưu thế ngọn
* Giả thuyết ức chế gián tiếp của auxin: Cho rằng auxin không gây ảnh hưởng trực tiếp nhưng auxin gây nên sự tổng hợp một chất ức chế sinh trưởng nào đấy như ethylene chẳng hạn; và đến lượt ethylene lại gây ức chế sinh trưởng của chồi bên.
3.3. Hiện tượng ưu thế ngọn
Mức độ ưu thế ngọn còn phụ thuộc vào tỉ lệ của auxin/cytokinin.
Càng xa đỉnh ngọn thì ảnh hưởng ức chế của auxin càng yếu.
Ngược lại, cytokinin được tổng hợp trong rễ và được vận chuyển từ rễ lên ngọn, nên càng xa rễ ảnh hưởng kích thích lên chồi bên càng yếu dần.
Vì vậy, từ ngọn xuống gốc thì hiện tượng ưu thế ngọn càng giảm dần, chồi bên càng mọc nhiều hơn.
3.4. Auxin với sự hình thành và sự phân hóa rễ
Trong sự hình thành rễ, đặc biệt là rễ phụ, auxin có tác dụng rất đặc trưng.
Sự hình thành rễ phụ của cành giâm, cành chiết có thể chia ra làm 3 giai đoạn:
Đầu tiên là sự phản phân hoá tế bào mạnh mẽ ở vùng tiền tượng tầng, trụ bì, … nơi xuất phát của rễ phụ thành một đám tế bào lộn xộn.
Giai đoạn tiếp theo là xuất hiện mầm rễ.
Giai đoạn cuối cùng, rễ sinh trưởng, đâm thủng vỏ và ra ngoài thành các rễ phụ.
3.4. Auxin với sự hình thành và sự phân hóa rễ
Ở giai đoạn đầu tiên là giai đoạn khởi xướng sự hình thành rễ cần hàm lượng auxin cao cho sự phản phân hoá tế bào.
Các giai đoạn sau cần hàm lượng thấp hơn và đôi khi không cần.
Trong kỹ thuật nhân giống vô tính thì việc sử dụng auxin để kích thích sự ra rễ là điều cực kỳ quan trọng và bắt buộc.
3.4. Auxin với sự hình thành và sự phân hóa rễ
3.4. Auxin với sự hình thành quả, sự sinh trưởng và tạo quả không hạt
Khi thụ tinh xong, hợp tử sẽ phát triển thành phôi và chính phôi cũng là nguồn tổng hợp auxin mạnh mẽ rồi khuyếch tán vào bầu kích thích sự lớn lên của bầu thành quả.
Người ta đã xử lý trực tiếp auxin ngoại sinh cho hoa thì cũng có thể loại trừ sự thụ tinh và tạo nên quả không hạt vì rằng auxin đã trực tiếp khuyếch tán vào bầu, kích thích sinh trưởng của bầu thành quả không hạt.
3.5. Auxin và sự rụng lá, hoa, quả
Khi hàm lượng auxin cao sẽ ngăn sự hình thành tầng rời  xử lý auxin ngoại sinh sẽ làm tăng hàm lượng auxin trong lá nên có thể ngăn ngừa được sự rụng.
Thực ra sự rụng của cơ quan gây ra do sự tích lũy các chất ức chế sinh trưởng (abcisic acid, ethylene). Do đó sự cân bằng giữa auxin / (abcisic acid+ethylene ) có ảnh hưởng đến điều chỉnh sự rụng ở cây.
3.5. Auxin và sự rụng lá, hoa, quả
Auxin còn ảnh hưởng đến quá trình biến đổi sinh lý-sinh hoá trong cây: Sự vận động của chất nguyên sinh, các quá trình trao đổi chất, tăng quá trình quang hợp và hô hấp, tăng quá trình vận chuyển vật chất trong cây, …
4.1. Cơ chế tác động của auxin
Auxin kích thích mạnh mẽ lên các quá trình sinh trưởng của cây, thông qua sự sinh trưởng giãn của tế bào.
Khi xử lý auxin, khoảng sau 10 - 15 phút thì phản ứng sinh trưởng xảy ra.
Auxin tác đông 5 như thế nào đến sự sinh trưởng của cây?
Sự giãn của tế bào xảy ra do hai hiệu ứng: sự giãn ra của thành tế bào và sự tăng thể tích và khối lượng của chất nguyên sinh.
Hiện tượng “sinh trưởng acid”:
Trong môi trường acid thì sự sinh trưởng của thực vật trở nên nhanh chóng hơn. ?
Vậy mối quan hệ giữa hiệu quả acid và auxin
lên sinh trưởng của tế bào là như thế nào?
Auxin gây nên sự thay đổi pH cho thành tế bào, bằng cách hoạt hóa bơm proton ( H+) nằm trên màng sinh chất. Khi có mặt của AIA thì bơm proton hoạt động và bơm H+ vào thành tế bào (làm độ pH giảm từ 6-7 xuống 4 và hoạt hóa enzim pectinmethylesterase).

Pectinmethylesterase hoạt động ở độ pH thấp và khi hoạt động sẽ methyl hoá nhóm carbocyl và ngăn chặn sự hình thành cầu nối ion với canxi để tạo nên pectatcanxi, nên các sợi cellulose tách rời nhau, chúng có thể trượt lên nhau mà giãn ra,…

|-COO CH3
|-COO-
- OOC_|
CH3OOC-|
Ca2+
Liên kết ion thông qua nhóm cacboxil của pectin
Nhờ khả năng hút nước thẩm thấu của tế bào mà tạo nên sức trương tác động lên thành tế bào, làm cho thành tế bào phải giãn nở ra.
Ở đây :Auxin gây nên độ acid cho thành tế bào, còn acid thì gây nên độ lỏng lẻo, không bền vững của thành tế bào và chính nhờ độ lỏng lẻo đó mà thành tế bào mới giãn ra được.
5. Ứng dụng
5.1. Nhân giống vô tính cây trồng
5.2. Ứng dụng tăng đậu quả, tạo quả không hạt, phòng ngừa rụng quả
5.3. Kéo dài sự chín của quả
5.4. Diệt trừ cỏ dại
Theo bạn, auxin có những tính chất như trên
thì nó được ứng dụng như thế nào?
5.1. Nhân giống vô tính cây trồng
         Hiện nay có ba phương pháp xử lý auxin cho cành chiết, cành giâm:
 Phương pháp xử lý nồng độ hay phương pháp xử lý nhanh. Nồng độ auxin dao động từ 1000 đến 120000 ppm (1ppm = 0,1 mg%). Với cành giâm thì nhúng phần gốc vào trong dung dịch trong 3-5 giây rồi cắm vào giá thể.
Còn với cành chiết thì sau khi khoanh vỏ, tẩm bông bằng dung dịch auxin đặc rồi bôi lên trên khoanh vỏ, nơi xuất hiện rễ phụ. Sau đó bó bầu bằng đất ẩm. Phương pháp này hiệu quả cao, đơn giản và hoá chất tiêu tốn ít hơn.
5.1. Nhân giống vô tính cây trồng
 Phương pháp nồng độ loãng-xử lý chậm: Nồng độ auxin từ 20 đến 200 ppm tùy thuộc vào loài và mức độ khó ra rễ của cành giâm.
Đối với cành giâm, ngâm phần gốc vào dung dịch auxin trong 10 - 24 giờ rồi cắm vào giá thể. Với cành chiết thì trộn dung dịch với đất bó bầu.

5.1. Nhân giống vô tính cây trồng
Phương pháp phun lên lá thay cho xử lý gốc. Phương pháp này sử dụng hiệu quả với nồng độ auxin từ 50-100ppm.
Các auxin sử dụng ở đây là IBA; α-NAA; 2,4D;...trong đó hiệu quả của IBA > α-NAA > 2,4D.
5.2. Ứng dụng tăng đậu quả, tạo quả không hạt, phòng ngừa rụng quả
Hình dạng và kích thước của quả hoàn toàn phụ thuộc vào hàm lượng các chất nội sinh từ phôi hạt.    
   Nếu chúng ta xử lý cho hoa chưa xảy ra thụ tinh thì auxin ngoại sinh sẽ khuyếch tán vào bầu và kích thích sự lớn lên của bầu thành quả mà không qua quá trình thụ tinh quả tạo nên không có hạt.
        Một số cây trồng như cà chua, bầu bí, cam, chanh,... người ta thường xử lý auxin dưới dạng α -NAA (10-20 ppm); 2,4D (5-10 ppm).
Phòng ngừa rụng quả:
Sự rụng là do sự hình thành tầng rời ở cuống lá, cuống quả. Auxin là chất kìm hãm sự rụng người ta xử lý auxin cho cây và cho quả non có thể kìm hãm sự rụng của chúng.
Ví dụ như phun α-NAA (10 -20 ppm) cho lá hoặc quả non có thể kéo dài thời gian tồn tại của chúng trên cây.
5.3. Kéo dài sự chín của quả
Sự chín của quả được điều chỉnh bằng tỷ lệ auxin/ethylene.
Muốn kìm hãm sự chín ta cần tăng hàm lượng auxin trong mô quả.
Phun dung dịch auxin lên quả xanh hoặc quả sắp chín đang ở trên cây có thể kéo dài thời gian tồn tại của quả.
Trước đây người ta hay sử dụng 2,4D (10-15 ppm). Hiện nay người ta sử dụng α-ANA(10-20 ppm) cũng có hiệu quả tốt mà không độc hại.
5.4. Diệt trừ cỏ dại
Khi sử dụng nồng độ cao có tác dụng diệt trừ cỏ dại hại cây trồng. Các chất như 2,4D; 2,4,5T trước đây đã được sử dụng nhiều để diệt trừ cỏ dại, nhưng ngày nay người ta đã tạo ra rất nhiều chất diệt cỏ mới có hiệu quả cao mà không độc hại cho môi trường.
ANA (axit naphtylaxetic) được dùng như hocmon ra rễ và nảy mầm; hỗn hợp giữa 2,4,5-T, 2,4-D, và picloram đã tạo ra chất độc màu da cam.(dùng autoshap cảnh báo nguy hiểm)