Sinh trưởng và phát triển thực vật*

Sinh trưởng và phát triển
Thực vật bậc cao
:

SVTH:
Mai Văn Đệ
Trần Song Hào
Phan Thanh Huy
Trần Anh Huy
GVHD: TS. Lê Thị Trung
1
Đề tài: sự hình thành quả
Sự hình thành giao tử
Sinh lý thụ tinh
Sinh lý thụ phấn
Sinh lý quả
Bố cục
I
III
II
IV
2
I.Sự hình thành giao tử
1. Sự hình thành giao tử đực
3
TB mẹ hạt phấn
Thể giao tử
Tế bào mẹ hạt phấn qua giảm phân tạo ra 4 tiểu bào tử đơn bội.
Mỗi tiểu bào tử đơn bội (hạt phấn) nguyên phân cho ra 2 tế bào (trần) không cân đối có chung vách dày.
+ Tế bào sinh sản: kích thước bé tiếp tục nguyên phân cho 2 tinh tử (giao tử đực)
+ Tế bào sinh dưỡng (tế bào ống phấn): nhân lớn, trong tế bào chất chứa nhiều ARN-proetin
1. Sự hình thành giao tử đực
I.Sự hình thành giao tử
4
Hạt phấn được bao bọc bởi 2 lớp màng:
+ Màng ngoài dày được cấu tạo bởi cutin
+ Màng trong mỏng và mềm được cấu tạo bởi pectin.
+ Ngoài ra còn có lỗ này mầm.
→ Đây là vị trí để tế bào ống phấn nảy mầm kéo dài tạo thành ống phấn chui vào vòi nhụy. Để thực hiện được chức năng này, tại vị trí lỗ noãn chỉ có màng trong mà không có màng ngoài để tạo điều kiện thuận lợi cho việc nảy mầm.
I.Sự hình thành giao tử
1. Sự hình thành giao tử đực
5
Nuốm nhụy
Nhụy
Bầu noãn
Vòi nhụy
Vách bầu
Noãn
Võ noãn
Phôi tâm
Túi phôi
I.Sự hình thành giao tử
2. Sự hình thành giao tử cái



6
Noãn
Giảm phân
Giảm phân 3 lần
TB trứng
Bầu noãn
I.Sự hình thành giao tử
7
        Tế bào mẹ bào tử phân chia giảm nhiễm cho ra 4 tế bào đơn bội (đại bào tử), chỉ có 1 bào tử được duy trì và phát triển thành túi phôi bằng cách trải qua nhiều lần phân chia.
Lần phân chia đầu tạo ra 2 nhân con, chúng tách ra đi về 2 cực của túi phôi, mỗi nhân con lại phân chia 2 lần nữa tạo thành 4 nhân.

I.Sự hình thành giao tử
1. Sự hình thành giao tử cái
8
Như vậy, trong túi phôi có tất cả 8 nhân họp thành 2 nhóm. Về sau, tại mỗi cực có 1 nhân tách ra đi vào trung tâm túi phôi và kết hợp với nhau tạo thành nhân lưỡng bội (2n).
Ở đầu phía gần lỗ noãn, tế bào nằm giữa là noãn cầu, 2 tế bào ở hai bên là 2 trợ bào có kích thước nhỏ hơn noãn cầu.
Ba nhân còn lại ở cực đối diện được gọi là các tế bào đối cực, có chức năng dinh dưỡng.
I.Sự hình thành giao tử
1. Sự hình thành giao tử cái
9
10

Quá trình phát tán hạt phấn đến nuốm nhụy gọi là thụ phấn.
1. Khái niệm
II. Sự thụ phấn
11
Company Logo
Tự phát tán
Thụ phấn nhờ nước
Thụ phấn nhờ côn trùng
Thụ phấn nhờ gió
II. Sự thụ phấn
2. Các kiểu
thụ phấn

- Bao hoa tiêu giảm hoặc không có.
Chỉ nhị thường dài, mảnh, thò ra ngoài khi hoa chín
Bao phấn đính lưng để lung lay trong gió
Hạt phấn: nhiều, nhẹ, khô
Nuốm nhụy to, có nhiều lông tiết để hứng và giữ hạt phấn.
II. Sự thụ phấn
1. Thụ phấn nhờ gió
13
II. Sự thụ phấn
14

Hoa thường có kích thước lớn, nếu hoa nhỏ phải tập hợp lại thành cụm hoa lớn.
Bao hoa có màu sắc sặc sỡ, có dáng đẹp và đặc biệt.
Có mùi hương, thường là mùi thơm nhưng 1 số ít hoa lại có mùi hôi.
Có tuyến mật
Hạt phấn lớn, màng ngoài có chất dính
II. Sự thụ phấn
2. Thụ phấn nhờ động vật
(chủ yếu là côn trùng)
15
II. Sự thụ phấn
16
Sự thụ phấn nhờ nước gồm những cây sống hoàn toàn trong nước.
Hạt phấn thường trôi nổi trên mặt nước cho đến khi gặp nuốm nhụy.
17
c. Thụ phấn nhờ nước
18
c. Thụ phấn nhờ nước
Ví dụ: Rong mái chèo (Vallisneria spiralis) sống trong ruộng nước, đầm, ao. Hoa cái ban đầu có cuống hoa xoắn lại, về sau duỗi dài ra và mang hoa lên mặt nước. Hoa đực được hình thành và nằm bên dưới nước, sau đó sẽ đứt ra khỏi cuống và nổi lên mặt nước, nở hoa và trôi dạt đi. Sau khi thụ phấn, cuống hoa cái xoắn lại và đem hoa chìm xuống nước để phát triển thành quả và hột bên dưới nước.
Sau khi thụ phấn, gặp điều kiện thích hợp:
Tế bào ống phấn dài ra thành ống phấn. Ống phấn sinh trưởng dài xuống phía dưới hướng vào bầu nhụy. Tế bào sinh sản phân chia tạo 2 tinh tử (giao tử đực )
III. Sự thụ tinh
1. Khái quát
19
Khi đến được đáy của noãn, ống phấn luồn vào túi phôi qua lỗ và giải phóng 2 tinh tử .
1 tinh tử + tb trứng → hợp tử
1 tinh tử + nhân trung tâm (2n) → nhân tam bội (3n) → nội nhũ

III. Sự thụ tinh
1.Khái quát
20
21
Thụ tinh
Yếu tố di truyền
Yếu tố môi trường
2. Cơ chế thụ tinh
2.1 yếu tố di truyền
Di truyền
ATP
Hạt phấn
Nuốm nhụy
Bầu nhụy





Auxin
giberelin
Điều kiện ngoại cảnh
22
23
Yếu tố di truyền
2.1 yếu tố di truyền

Yếu tố di truyền đóng vai trò như chiếc chìa khóa cho quá trình thụ tinh được xảy ra. Điều này thể hiện rõ bởi hiện tượng bất thụ giữa các giống và giữa các loài, sự bất thụ trong cùng một loài (trừ những cây tự thụ phấn).
Điều này có ý nghĩa đối với tiến hóa: tránh những bất lợi cho các thế hệ sau.
Yếu tố di truyền
24
2.1 yếu tố di truyền
www.thmemgallery.com
Company Logo
2.1 yếu tố di truyền

Tính tự tương khắc là hiện tượng khi hạt phấn của một hoa không thể nảy mầm trên nuốm nhụy của chính hoa đó.
Tính tự tương khắc được kiểm soát bởi gen S với nhiều alen (ở Hòa bản, hiện tượng này liên quan tới 2 gen S và Z
Hiện tượng khá phổ biến ở 71 họ, 250 chi và hơn 3000 loài
Tính tự tương khắc
Khái niệm
26
2.1 yếu tố di truyền
S1 S2
S1 S2
S1 S2
S1 S3
S1 S2
S3 S4
S1 S2
S1 S2
S1 S2
S1 S3
S1 S2
S3 S4
A
b
KG H.phấn
KG nhụy
KG phấn
KG nhụy
Tính tự tương khắc
27
Tự tương khắc thể bào tử
Tự tương khắc thể giao tử
Tính tự tương khắc
Do kiểu gen của hạt phấn ( thể giao tử) quy định.
Khi ống phấn sinh trưởng, nếu alen của gen S có mặt trong ống phấn thì vòi nhụy sẽ làm ngừng sự sinh trưởng
Hạt phấn dù có tương hợp hay không, đều hút nước và nảy mầm. Ống phấn ngừng sinh trưởng ở vòi nhụy
Do kiểu gen của cây bố mẹ (thể bào tử) quy định.
Khi 1 alen của gen S được biểu hiện khi hình thành hạt phấn . Đồng thời alen này cũng có mặt trong các mô của cơ quan cái (nhụy).
Kết quả ống phấn ngừng sinh trưởng trên đầu nuốm nhụy.
Tương khắc thể bào tử
Tương khắc thể giao tử
28

Đã quan sát được những nút calose cách quãng đều đặn dọc theo ống phấn và ống phấn kết thúc sinh trưởng tại một phần ba phía trên của vòi nhụy. Đầu tận cùng của ống phấn trở nên không bình thường, trương phồng lên và đôi khi có thể vỡ ra.
Tính tự tương khắc
Vết tích
29

Hạn chế hiện tượng tự thụ phấn. Vì sự tự thụ phấn làm giảm sức sống thế hệ sau, giảm khả năng thích nghi của cơ thể đối với điều kiện môi trường, thu hẹp khả năng chống chịu của cơ thể, giảm khả năng phát tán của loài.
Tính tự tương khắc
Ý nghĩa
30
31
III. Sự thụ tinh
Yếu tố môi trường
Nước
Chất dinh dưỡng
Hoocmon
(chủ yếu là auxin)
Điều kiện ngoại cảnh
32
Nuốm nhụy
Lông tiết
Do tế bào bì và lớp dưới biểu bì lớn lên tạo thành. Tế bào to, màng mỏng, có nhiều chất tế bào
H2O
Hạt phấn
Triphin
TB trương nước → Kích thích TB phân chia
III. Sự thụ tinh
Mô dẫn dắt
Sự hấp thu nước của hạt phấn
33
Enzyme
Glycozit
Isoramnetin
+
Bo
Phức Bo - Isoramnetin
III. Sự thụ tinh
Kích thích sinh trưởng của ống phấn
Nuốm nhụy
34

Khi tiếp xúc với đầu nhụy, hạt phấn khô bắt đầu hấp thu nước, kéo dài và tạo ống phấn.
Sự hấp thu nước lúc nảy mầm trước tiên được kiểm soát bởi triphin nằm trên vách của hạt phấn. Triphin chứa các lipid thích nước và các glycoprotein.
Cấu trúc màng có chức năng là màng bán thấm giúp hạt phấn hấp thu nước và các chất dinh dưỡng.
Sự hấp thu nước của hạt phấn
III. Sự thụ tinh


III. Sự thụ tinh
35
Auxin
Kích thích phân chia TB
Kích thích kéo dãn TB


Ống phấn sinh trưởng kéo dài
Hạt phấn
Nuốm nhụy
Các cơ quan khác
Phytohoocmon

Chủ yếu là auxin và giberelin
Hạt phấn là nguồn giàu auxin nhưng chỉ đủ để cung cấp cho sự nảy mầm và sinh trưởng của ống phấn.
Nuốm nhụy cũng tiết ra một số chất có bản chất hoocmon kích thích sự nảy mầm và sinh trưởng của ống phấn. Đồng thời tiết ra một số chất có bản chất ức chế kìm hãm sự nảy mầm của hạt phấn khác loài.
Phytohoocmon
III. Sự thụ tinh
36
III. Sự thụ tinh
37
Hạt phấn
Nuốm nhụy
Chất dinh dưỡng


Vòi rỗng: phía ngoài là thành, ở giữa rỗng.
Vòi nhụy đặc: chứa nhiều mô dẫn dắt. Khi nhụy chín, mô dẫn dắt bị bị dung giãi thành dung dịch nhầy →tạo môi trường thuận lợi đưa hạt phấn từ đầu qua vòi vào tới phần bầu.

Vòi nhụy

Chất dinh dưỡng dự trữ trong hạt phấn: như protein, lipit, gluxit và những chất có hoạt tính sinh lý cao như vitamin, enzyme, chất kích thích sinh trưởng.
Khi chất dinh dưỡng trong hạt phấn cạn kiệt, nuốm nhụy và bầu nhụy cung cấp chất dinh dưỡng cho sự nảy mầm của ống phấn.
Chất dinh dưỡng
III. Sự thụ tinh
38
Trong thực tế, có nhiều hạt phấn nảy mầm cùng 1 lúc trên mỗi nuốm nhụy tạo nên một khối ống phấn mà nó đi qua giữa vòi nhụy. Khoảng cách đường đi của ống phấn là khác nhau giữa các loại. Nhưng tốc độ tăng trưởng của ống phấn tương đối lớn. Trung bình từ 2,5 – 7,5 mm/ giờ và khác nhau tùy theo nhiệt độ.
Ví dụ ở loài Datura Stramonium : tốc độ 1,3 mm/giờ với 11 0C, 5,9mm giờ với 33 0C
III. Sự thụ tinh
2. Cơ chế thụ tinh
Nguồn: thư viện sinh học
39
Trái là phần ăn được hay sử dụng được. Ở trái mập, đó là phần bao bọc hột (vỏ trái). Ở trái khô, đó là hột.
Trái là kết quả biến đổi của bầu noãn, đúng hơn là của hoa hay của phát hoa. Trái bao gồm cả hột và vỏ hột.
Trái là phần mô bao quanh noãn và phát triển dưới ảnh hưởng của noãn. Do đó, trái là cơ quan bao bọc hột. Định nghĩa này đúng với những trái không hột như chuối.
40
IV. Sinh lý quả
1. Định nghĩa
Hoa
Bất thụ
Bầu
Hạt
Quả
Noãn
Toàn bộ hoa rụng
Hữu thụ
41
2. Sự hình thành quả
IV. Sinh lý quả
42
Bầu noãn
Vách bầu noãn
Noãn
Võ noãn
Phôi tâm
Túi phôi
Noãn cầu
Nhân phụ
Phôi nhũ
Phôi
Ngoại nhũ
Vỏ hột
Vỏ quả
Nhân trái
Hột
Quả
Thụ tinh
Sự hình thành quả
43
Sự hình thành quả không hạt
Bầu
Quả
(không hạt)
Auxin và Giberelin ngoại sinh
Quả không qua thụ tinh(chuối)
Auxin nội sinh trong bầu
44
IV. Sinh lý quả


Quả được hình thành từ một hoa với bộ nhụy có các lá noãn rời, mỗi lá noãn tạo thành 1 quả riêng biệt.
Ví dụ: dâu tây

Quả kép
Quả được hình thành từ 1 hoa có bộ nhụy một lá noãn hay nhiều lá noãn dính với nhau tạo thành.
Ví dụ: chôm chôm, đậu..
Quả đơn
Quả được hình thành từ cụm hoa, trong thành phần qủa không chỉ có bầu mà còn cả trục cụm hoa, bao hoa lá bắc… tham gia
Ví dụ: bắp, mít
Quả phức
45
IV. Sinh lý quả
Sự sinh trưởng của bầu thành quả và sự lớn lên của qủa là kết quả sự phân chia tế bào và sự giãn của tế bào.
Ngoài ra, trong một vài trường hợp, sự sinh trưởng của quả còn do sự tăng các khoảng gian bào, đặc biệt là các giai đoạn sau của quá trình sinh trưởng.
Nhìn chung trong những giai đoạn đầu của sự hình thành quả, sự phân bào chiếm ưu thế, nhưng các giai đoạn sau thì sự giãn của tế bào lại chiếm ưu thế.
3. Sinh trưởng của quả
46
IV. Sinh lý quả


Company Logo
3. Sự sinh trưởng của quả
“Trước nở hoa”
Nở hoa và thu tinh
Sau thụ tinh
Trưởng thành, chín trái và lão suy










Các giai đoạn sinh trưởng
47
IV. Sinh lý quả

Sự phân bào làm tăng số lượng các tế bào. Đồng thời có sự biệt hóa tế bào giúp hình thành nên những thành phần của hoa, đặc biệt là bầu nhụy.
3.1 “Trước nở hoa”
3. Sự sinh trưởng của quả
48
IV. Sinh lý quả
3. Sự sinh trưởng của quả

Đặc trưng: các tế bào nhu mô ở bầu nhụy sinh trưởng chậm
Sự sinh trưởng của bầu nhụy chủ yếu nhờ Auxin của hạt phấn .
Nếu lượng hạt phấn rơi trên nuốm nhụy nhiều → Auxin tăng → Tăng quá trình sinh trưởng của bầu nhụy.
Thực tế, lượng auxin của hạt phấn không đủ nhiều để cung cấp cho quá trình sinh trưởng của bầu nhụy.
3.2 Nở hoa và thụ tinh
Vì vậy, ở giai đoạn này tốc độ sinh trưởng của bầu nhụy chậm. Mục đích tập trung hoocmon và chất dinh dưỡng cho quá trình nảy mầm của ống phấn.
49
3. Sự sinh trưởng của quả
3.3 Sau thụ tinh
Auxin
Tăng tốc độ sinh trưởng
Tăng số lượng tế bào
Tăng thể tích tế bào
Kéo giãn tế bào
Tăng khoảng gian bào
50
Tác động của hoocmone Auxin
51
Bắt đầu khi quả ngừng sinh trưởng và đạt kích thước cực đại. Khi quả chín xảy ra hàng loạt biến đổi sinh hóa, sinh lý, tạo ra nhiều chất mới, tăng cường hô hấp và thay đổi cân bằng các phytohoocmon trong quả.

3.4 Sự chín của quả
52
IV. Sinh lý quả
3.4. Sự chín của quả
53
Quả non
(màu xanh)
Phân hủy diệp lục
Tổng hợp Carotenoic,
flavonoid
Biến đổi màu sắc khác nhau ở mỗi loại quả
54
IV. Sinh lý quả
2. Sự chín của quả
Tổng hợp đường
Phân hủy tanin, axit hữu cơ, alcaloit
b. Biến đổi vị
55
b. Biến đổi hương vị (tt)
IV. Sinh lý quả
Quả xanh thường không có hương đặc trưng. Khi quả chín, xuất hiện mùi hương đặc trưng cho từng loại quả.
Đây là các chất hữu cơ bay hơi được tổng hợp trong quá trình chín. Các chất này có bản chất là các este, andehit, xeton…đặc trưng cho từng loại quả.
Trong thực tế, người ta có biện pháp rấm cho quả chín nhanh. Mục đích là tạo điều kiện nhiệt độ thích hợp cho sự chín và xử lý một số chất kích thích sự chín như thắp hương, ủ một số lá hương như xoan, ủ etilen hoặc axetilen…
56
c. Biến đổi độ mềm
IV. Sinh lý quả
Pectat canxi
Các TB rời rạc
Quả non
Quả chín
Pectinase
Quả có độ cứng cao
Pectat canxi
Phân hủy
Các TB dính kết với nhau
Quả mềm
57
IV. Sinh lý quả
4. Sự rụng của quả

- Rụng là quá trình sinh lý dẫn tới sự tách rời một cơ quan (như lá, hoa hay trái) hay một phần khác ( như nhánh) khỏi cơ thể sinh vật, do hoạt động của các enzyme phân hủy vách tế bào, tại một vùng đặc biệt, gọi là vùng rụng
- Sự rụng của quả thường xảy ra mạnh vào lúc phôi sinh trưởng nhanh  và lúc phình to của quả vì lúc này chúng cần rất nhiều chất dinh dưỡng và hocmon nhất.

58
IV. Sinh lý quả
4. Sự rụng của quả
Vùng rụng gồm một hoặc vài lớp tế bào nhu mô có vách mỏng, nằm ngang qua cuống ( trừ bó mạch), được hình thành từ sớm, trước khi cơ quan hình thành, hoặc ngay trước sự rụng.
Vùng rụng điển hình thường có 2 lớp phân biệt:
- Lớp tách rời: nơi xảy ra sự tan rã vách tế bào
- Lớp bảo vệ: là lớp tế bào còn dính vào thân, hóa sẹo, chứa nhiều chất như suberin, lignin giúp thực vật chống sự thoát hơi nước và sự nhiễm trùng qua vết thương do sự rụng
59
4. Sự rụng của quả
Yếu tố môi trường
Pectinaz
Cellulaz + polygalacturonaz
Etilen
Citokinin
Auxin
GA3
Mất cân bằng các chất điều hòa
Thủy giải và tan rã vách TB
Rụng trái
60
IV. Sinh lý quả
5.Đường cong tăng trưởng trái
Hột là một trung tâm tổng hợp quan trọng các hormon tăng trưởng thực vật trong giai đoạn phát triển trái và hột. Ngoài ra còn có ở ngọn, chồi, lá hay rễ.
Sự thay đổi hàm lượng hormon trong sự tăng trưởng trái rất phức tạp, khó rút ra được bức tranh chung.
Hoạt động hormon trong sự tăng trưởng trái
61
5.Đường cong tăng trưởng trái
Trái có đường cong tăng trưởng dạng S
Tăng trưởng trái
Thời gian
62
5.Đường cong tăng trưởng trái
5.1Trái có đường cong tăng trưởng dạng S
Auxin và citokinin
Đạt tới đỉnh trong giai đoạn tăng trưởng sớm của trái.
Chủ yếu là sự phân chia tế bào
Giberelin
Giàu trong giai đoạn kéo dài TB (tăng trưởng nhanh)
Đạt tới đỉnh trước khi trái trưởng thành.
Kích thích sự tăng trưởng trái và kéo dài cuống (nho không hột), chậm lão suy trái ( cam quýt)
Acid abicisic
Cản tăng trưởng trái.
Kích thích sự rụng trái non
Etilen
Có trong suốt sự phát triển trái.
Hoạt động chính là gây rụng
Cản tăng trưởng trái là hiệu ứng phụ
63

5.2Trái có đường cong tăng trưởng dạng S kép
Tăng trưởng trái
Thời gian
Đường kính
Hàm lượng hormon
Auxin
Citokinin
64
5.Đường cong tăng trưởng trái
Trái có đường cong tăng trưởng dạng S kép
Auxin có hai đỉnh quan trọng:
Tăng trưởng nhanh thứ nhất (do phôi nhũ phát triển)
Tăng trưởng chậm (trung và nội bì quả không tăng về thể tích, phôi nhũ phát triển tối đa và phôi phát triển bình thường), auxin giảm tới mức thấp nhất ở giai đoạn tăng trưởng nhanh thứ hai.
Citokinin tăng cao trong giai đoạn phát triển sớm của trái, sau đó giảm dần khi trái gia tăng kích thước.
5.Đường cong tăng trưởng trái
Sự tăng trưởng trái mập có nhân trái
65
Tài liệu tham khảo
Lê Thị Trung, luận án tiến sĩ khoa học, 2003.
Bùi Trang Việt, Sinh lý thực vật đại cương, NXB ĐH QG Tp. HCM, tp. HCM
Vũ Văn Vụ, Sinh lý học thực vật (2005), NXB GD, Hải Dương
Hoàng Thị Sản, Giáo trình hình thái giả phẫu thực vật,
Nguyễn Như Khanh, Sinh học phát triển thực vật, (2009), NXB GD, Vĩnh Phúc
66
Thank you !