Gibberellin phương pháp thu nhận và ứng dụng trong nông nghiệp

1
Mục lục
Giới thiệu
Mục lục 1
I. Các chất kích thích sinh trưởng thực vật 3
1.1.Auxin 3
1.1.1.Nguồn gốc 3
1.2.3.Tính chất sinh lý của gibberelin 14
Sự kéo dài tế bào 14
Sự kéo dài của thân 14
Sự kéo dài lóng và tăng trưởng lá 15
Sự nảy mầm, nảy chồi 15
Sự ra hoa, quả 15
1.2.4.Các chất kháng-gibberelin 16
1.3.Cytokinin 16
1.3.1.Nguồn gốc 16
h.c=c.ch3 17
HN-CHó' nCH, 17
DMAA 17
DIPHENTLURÊ 17
1.3.3.Các loại cytokinin 18
1.3.4.Tính chất sinh lý của cytokinin 21
II.Các chất ức chế sinh trưởng thực vật: 21
2.1.Axit abscisic (ABA) 22
2.1.1.Sự phát hiện 22
2.1.2.Con đường sinh tổng hợp và sự phân phối trong tế bào 23
2.2.Etylen 25
2.2.1.Sự phát hiện 25
2.2.2.Con đường sinh tổng hợp 25
2.3.Nhóm các chất có bản chất phenol 28
III.Một số nguyên tắc khi sử dụng chất điều hoà tăng trưởng thực vật: 30

IV.ứng dụng các chất điều hoà sinh trưởng trong trồng trọt: 31
4.1.Kích thích sinh trưởng của cây, tăng chiều cao, tăng sinh khối và tăng năng
suất cây trồng: 31
4.2.Kích thích sự hình thành rễ của cành giâm, cành chiết.: 32
4.3.Tăng sự đậu quả và tạo quả không hạt: 33
4.4.Ngăn ngừa sự rụng nụ, hoa và quả: 34
2
4.5.Điều chỉnh thời gian ngủ nghỉ của các loại củ, hạt: 34
5.6.Điều chỉnh sự ra hoa của cây: 35
5.7.Điều chỉnh giới tính của hoa: 35
5.8.Điều chỉnh sự chín của quả: 35
5.9.Nuôi cây mô tế bào: 36
4.10.Các chất điều hòa sinh trưởng với mục đích diệt trừ cỏ dại (herbicid): 36
Giới thiệu
Trong đời sống thực vật, ngoài các chất hữu cơ như gluxit, protêin, lipit, axit
nucleic để cấu trúc nên tế bào, mô và cung cấp năng lượng cho các hoạt động
sống của chúng, thì còn có các chất có hoạt tính sinh lý như vitamin, enzyme và
các hormone, trong đó các hormone có một vai trò rất quan trọng trong việc điều
hòa qúa trình sinh trưởng phát triển và các hoạt động sinh lý của thực vật.
Các chất điều hòa sinh trưởng và phát triển của thực vật là những chất có bản
chất hóa học khác nhau, nhưng đều có tác dụng điều tiết các quá trình sinh trưởng,
phát triển của cây từ lúc tế bào trứng thụ tinh phát triển thành phôi cho đến khi cây
ra hoa kết quả, hình thành cơ quan sinh sản, cơ quan dự trữ và kết thúc chu kỳ
sống của mình. Các hormone thực vật (phytohormone) là những chất hữu cơ có
bản chất hóa học rất khác nhau được tổng hợp với một lượng rất nhỏ ở các cơ
quan, bộ phận nhất định của cây và từ đó vận chuyển đến tất cả các cơ quan, các
bộ phận khác của cây để điều tiết các hoạt động sinh lý, các quá trình sinh trưởng,
phát triển của cây và để đảm bảo mối quan hệ hài hòa giữa các cơ quan, bộ phận
trong cơ thể.
Bên cạnh các chất điều hoà sinh trưởng tự nhiên (được tổng hợp ở trong cơ

thể thực vật) còn có các chất do con người tổng hợp nên (gọi là các chất điều hoà
sinh trưởng nhân tạo).
Ngày nay bằng con đường hoá học con người đã tổng hợp nên hàng loạt các
chất khác nhau nhưng có hoạt tính sinh lý tương tự với các chất điều hòa sinh
trưởng tự nhiên (phytohormone) để điều chỉnh quá trình sinh trưởng, phát triển của
cây trồng, nhằm tăng năng suất và phẩm chất của cây trồng. Các chất điều hoà
sinh trưởng nhân tạo ngày càng phong phú và được ứng dụng rộng rãi trong sản
xuất nông nghiệp.
Các chất điều hòa sinh trưởng, phát triển của thực vật được chia thành hai
3
nhóm có tác dụng đối kháng về sinh lý: các chất kích thích sinh trưởng (stimulator)
và các chất ức chế sinh trưởng (inhibitor).
I. Các chất kích thích sinh trưởng thực vật
Các chất kích thích sinh trưởng của thực vật là những chất ở nồng độ sinh lý
có tác dụng kích thích các quá trình sinh trưởng của cây. Các chất kích thích sinh
trưởng thực vật gồm có các nhóm chất: auxin, gibberellin, cytokinine.
1.1. Auxin
1.1.1. Nguồn gốc
Năm 1880 Saclơ Đacuyn (Darwin) đã phát hiện ra rằng ở bao lá mầm của cây
họ hòa thảo rất nhạy cảm với ánh sáng. Nếu chiếu sáng một chiều thì gây quang
hướng động, nhưng nếu che tối hoặc bỏ đỉnh ngọn thì hiện tượng trên không xảy
ra. Ông cho rằng ngọn bao lá mầm là nơi tiếp nhận kích thích của ánh sáng.
Vào năm 1885, một nhà khoa học tên là Salkowski đã phát hiện ra indole-3-
acetic acid (IAA) trong môi trường lên men. Thế nhưng quá trình chiết tách sản
phẩm tương tự trong các mô thực vật đã không thành công trong suốt gần 50 năm
sau.
Năm 1926, một sinh viên tốt nghiệp đại học tại Hà Lan tên Fritz Went đã công
bố báo cáo mô tả phương pháp phân lập chất kích thích tăng trưởng bằng cách đặt
những khối thạch trắng bên dưới đỉnh của lá bao mầm trong một thời gian nhất
định sau đó lấy ra và đặt chúng vào thân cây khác đã bị bấm ngọn. Sau khi đặt các

khối thạch đó, các thân cây bắt đầu tăng trưởng trở lại. Năm 1928, Went đã triển
khai một phương pháp định lượng chất kích thích tăng trưởng thực vật này. Went
thường được biết đến như người tiên phong sử dụng thuật ngữ “auxin”, nhưng thật
sự phải kể đến Kogl and Haagen-Smit. Họ là những người đã tinh chế được hỗn
hợp axít auxentriolic (auxin A) từ nước tiểu của người vào năm 1931. Sau đó, Kogl
đã phân lập được những hỗn hợp khác từ nước tiểu có cấu trúc và chức năng
tương tự auxin A, trong đó có IAA.
Auxin phổ biến nhất, axít indoleacetic acid (IAA), thường được hình thành gần
đỉnh tăng trưởng và sau đó đi xuống. Quá trình đó khiến cho các lá non sẽ mọc dài
hơn. IAA kích thích cây cối phát triển hướng theo ánh sáng và phát triển bộ rễ.
Vào năm 1954, một hội đồng các nhà sinh lý học thực vật đã được thành lập
để định danh cho các nhóm auxin. Thuật ngữ này xuất phát từ tiếng Hy Lạp, có
4
nghĩa là “tăng trưởng”. Các hợp chất được gọi chung là auxin nếu chúng tổng hợp
trong các loại thực vật và là những chất chia sẻ những hoạt động tương tự với IAA.
5
The Auxin: IAA
CH2COO
H
1.1.2. Cấu trúc hoá học và sự sinh tổng hợp
Auxin là một hợp chất tương đối đơn giản, có
nhân indole, có công thức nguyên là: C10H9O2N, tên của nố
là axit p-indol-acetic.
Auxin được tồng hợp ở tất cả các thực vật bậc cao,
tảo, nám và cả ờ vi khuẩn, ở thực vật bậc cao AIA
được tổng hợp chủ yếu ở đĩnh chồi ngọn và từ đó được vận
chuyển xuống dưới với vận tốc 0,5 -1,5cm/h.
Sự vận chuyền của auxin trong cây cố tính chất phân cực rấỉ nghiêm ngặt, tức
là chỉ vận chuyển theo hướng gốc. Chính vì vậy mà càng xa đĩnh ngọn, hàm lượng
auxin càng giảm dần tạo nên một gradien nồng độ giảm dần của auxin từ đĩnh

ngọn xuống gốc của cây. Ngoài đỉnh ngọn ra auxin còn được tổng hợp ở các cơ
quan còn non khác như lá non, quả non, phôi hạt đang sinh trưởng, mô phân sinh
tầng phát sinh. Quá trình tồng hợp auxin xảy ra thường xuyên và mạnh mẽ ờ trong
cây dưới xúc tác của các enzyme đặc hiệu. Axit p-lndol Axetic là loại auxin phồ
biến trong cây, được tồng hợp ỉừ tryptophan bằng con đường khử amin, cacboxyl
và oxy hóa.
Auxin được tổng hợp thường không ở dạng tự do, màliên kết với một acid
amin (acid aspartic ở Pisum, acid glutamic ở cây cà chua),hay glucid (AlA-glucoz,
AIA-thioglucosid, AIA-inositol). Các dạng liên kếỉ này không có hoạt tính auxin
nhưng dễ dàng phóng thích auxin theo con đường enzim (bởi sự thuỳ giải kiềm
trong thực nghiệm), là các dạng dự trữ (không bị phá huỷ bởi AIA~oxidaz) và vận
chuyển của auxin.
1.1.3. Tính chất sinh lý của auxin
Auxin can thiệp vàp nhiều hiện tượng sinh lý, hoạt động của nó tuỳ thuộc vào
nồng độ và các sự hỗ tương qua lại của chúng với các chất điều hoà khác. Một số
hoạt động chính của auxin:
1.1.3.1. Hoạt động trong sự kéo dài tế bào
Auxin kích thích mạnh sự kéo dài ỉế bào ở ngọn chồi. Sự kéo dài tế bào là một
quá trình phức tạp, kết hợp nhiều hiện tượng: hấp thu nước; dãn dài vách với sức
6
Plasma
membrane
ìssaAddiícíi w&slsy Long man, Ine.
trương; đặt các hợp chất mới của vách giữa các mạng vi sợi cellulos; sinh tồng hợp protein
và các chát khác.
Vai ỉrò của auxin là gây nên sự giảm pH của thành tế bào bằng cách hoạt hóa
bơm proton ( H ) nằm trên màng ngoại chất. Khi có mặt của auxin thì bơm proton hoạt
động và bơm H+ vào thành tế bào làm giảm pH và hoạỉ hóa enzyme xúc tác cắt đứt các
cầu nối ngang của các polysaccarit. Enzyme tham gia vào quá trình này là
pectinmetylesterase khi hoạt động sẽ metyl hóa các nhóm cacboxyl và ngăn chặn cầu nối

ion giữa nhóm cacboxyl với canxi để tạo nên pectat canxi, do đố mà các sợi cenlulose tách
rời nhau.
Ngoài ra, auxin cũng kích thích sự tổng hợp các mRNA - các chắt ribosome tham gia vào
sự tồng hợp các chấỉ protein.
Plasma
CELL WALL
Receptor
Signal
transduction
o c
Ca)
ữ
feMHnWwlf) Uxufwi. Inc
Golgl Cr
secretory •
vesicle tí rt Auxliv reaula
CYTOPLASM
regulated
gene
Trans
cription
factors
Growth
proteins °
1.1.3.2. Hoạt động trong sự phân chia tế bào
❖ Kích thích sự phân chia tế bào tượng tầng
Auxin kích thích rất mạnh sự phân chia tế bào tượng tầng (tầng phát sinh
libe - mộc), nhưng hầu như không tác động trên mô phân sinh sơ cấp. Như vậy,
auxin tác động trên sự tăng trưởng theo đường kính.
ở nồng độ cao, auxin kích thích sự tạo mô sẹo từ các tế bào sống nhờ vào chất

“histogene” (là chất tạo ra nhiều tế bào giống nhau hoàn toàn). Đây là đặc tính tốt
được áp dụng trong nuôi cấy tế bào.
❖ Phân hoá mô dẫn
Auxin kích thích phân chia của tượng tầng, đồng thời giúp sự phân hoá của
các mô dẫn (libe và mạch mộc). Auxin có khả năng cảm ứng trực tiếp sự phân hoá
tế bào nhu mô thành các tổ chức mô dẫn.
1.1.3.3. Hoạt động trong sự phát sinh hình thái (rễ, chồi, quả)
❖ Kích thích phát triển chồi
Auxin (phối hợp với cytokinin) giúp sự tăng trưởng chồi non và khởi phát sự
tạo mô phân sinh ngọn chồi từ nhu mô. Tuy nhiên, ở nổng độ cao, auxin cản sự
phát triển của phát thể chồi vừa thành lập hay chồi nách: các chồi bây giờ vào
trạng thái tiềm sinh.
Auxin gây hiện tượng ưu thế ngọn: Hiện tượng ưu thế ngọn là một hiện
tượng phổ biến ở trong cây. Khi chồi ngọn hoặc rễ chính sinh trưởng sẽ ức chế
sinh trưởng của chồi bên và rễ bên. Đây là một sự ức chế tương quan vì khi loại
trừ ưu thế ngọn bằng cách cắt chồi ngọn và rễ chính thì cành bên và rễ bên được
giải phóng khỏi ức chế và lập tức sinh trưởng. Hiện tượng này được giải thích rằng
auxin được tổng hợp chủ yếu ở ngọn chính và vận chuyển xuống dưới làm cho các
chồi bên tích luỹ nhiều auxin nên ức chế sinh trưởng. Khi cắt ngọn chính, lượng
auxin tích luỹ trong chồi bên giảm sẽ kích thích chồi bên sinh trưởng.
❖ Kích thích phát triển rễ
Auxin ở nồng độ cao kích thích sự tạo sơ khởi rễ (phát thể non của rễ),
nhưng cản sự tăng trưởng của các sơ khởi này. Đặc tính này được ứng dụng phổ
biến trong giâm cành. Sự hình thành rễ phụ trong giâm cành có thể chia làm 3 giai
đoạn: giai đoạn đầu là phản phân hoá tế bào trước tầng phát sinh, tiếp theo là xuất
hiện mầm rễ và cuối cùng mầm rễ sinh trưởng thành rễ phụ chọc thủng vỏ và ra
ngoài, ỡiai đoạn đầu cần hàm lượng auxin cao, giai đoạn rễ sinh trưởng cần ít auxin và cố
khỉ không cần cố auxin.
❖ Kích thích sự hình thành, sự sinh trường của quả và tạo quá không hạt
Tế bào trứng sau khi thụ tinh tạo nên hợp tử và sau phát triển thành phôi. Phôi hạt là

nguồn tổng hợp auxin nội sinh quan trọng, khuyếch tán vào bầu và kích thích sự sinh
trưởng của bầu để hình thành quả. Vì vậy quả chỉ được hình thành khi có sự thụ tinh. Nêu
không có quá trình thụ tinh thì không hình thành phôi và hoa sẽ bị rụng. Việc xử lý auxin
ngoại sinh cho hoa sẽ thay thế được nguồn auxin nội sinh vốn được hình thành trong phôi
và do đó không cần quá trình thụ phấn thụ tinh nhưng bầu vẫn lớn lên thành quả nhờ auxin
ngoại sinh. Trong trường hợp này quả không qua thụ tinh và do đố không cố hạỉ.
❖ Kìm hãm sự rụng lá, hoa, quả của cây, vì nó ức chế sự hình thành tầng rời ở
cuống lá, hoa, quả vốn được cảm ứng bởi các chất ứ chế sinh trưởng. Vì vậy phun auxin
ngoại sinh cố thể giảm sự rụng lá, tăng sự đậu quả và hạn chế rụng nụ, quả non
làm tăng năng suắỉ. Cây tồng hợp đủ lượng auxin sẽ ức chế sự rụng hoa, quả,
Aưxin được hình thành lỉên tục trong đĩnh sinh trưởng củã thân và rễ cây (Ắnh: www.nsf.gov)
9
iNfhd
Wsru
at
SMỈINÍ
MMỀ
ỉy>
h' h
s
^
nh
*
pon
0
nhi
^
n
(bên trái) với ỉam ưng ninn q
U

ả đã
được xử lý bằng chất kích thích
tao chồi hoăc
tâng trưồrn
? (
bên
P
hâi
)- (*
nh:
www.piant-
hormones.info)
_____ __Ạ ___■ 2__
1.1.4. Các chất auxĩn tổng hợp
IAA tổng hợp được sử dụng trong nuôi cáy mô
nhưng nó dẽ bị biến tính trong môi trường nuôi cấy
và nhanh chóng thoái biến ở trong mô. Tuy nhiên
những đặc tính này có
thể trở nên hữu dụng bởi vì trong cây, IAA
________________________ ,____So sánh quả trong tự nhiên (bên trái) vởi
(cùng với cytokinin) sau khi cảm ứng hình ăuảđãđươcxử¡«bằnachátkíchthích
thành mô sẹo sẽ kích thích sự phôi khi hàm lượng của nố trong mô giảm dần. IAA thường được
sử dung phối hợp với các chất điều hoà sinh trưởng khác đề kích thích sự phát sinh hình thái
trực tiếp (sự tạo rễ của cành giâm in vitro) và trong nuôi cấy đĩnh sinh trưởng và chồi. Tuy nhiên,
tuỳ theo mục đíchthí nghiệm mà
người ta cố thể sử dụng các hợp chất giống auxỉn khác được tổnghợp và nó cố
những hoạt động hơi khác với auxin như:
Tên chất Viết tắt
Trọng lượng
phân tử

Dung môi Nhiệt độ bảo quản
Dạng
bột
Dạng
lỏng
3-lndoleacetic acid IAA 175.2 1N NaOH
0°c 0°c
3-lndolebutyríc acid IBA 203.2 1N NaOH 2-8°C
0°c
a-Naphthaleneaceỉic acid NAA
186.2
1N NaOH
-
2-8°C
2,4-Dichlorophenoxyacetic
acid
2,4-D
221.0
Water
-
2-8°C
2,4,5-T richlorophenoxyacetic acid
2,4,5-T 255.5 EtOH
-
2-8°C
p-Chlorophenoxyacetic acid 4-CPA 158.1 EtOH
-
2-8°C
2-Methyl-4-
chlorophenoxyacetic acid

MPCA
- - - -
P-Naphthyloxyacetic acid NOA
202.2
1N NaOH
-
2-8°C
3,6-Dichloro-2- methoxybenzoic
acid
Dicamba 186.6
- - -
10
CHjCOOH
OCH,COO
H
NO
A
2, 4, 5-
T
.
MCP
A
°CH,COO
H
co
Cl. . OCH, DICAMBA
COOH
0
Cl
PICLORAM

4u(i I I

4-Amino-3,5,6- trichloropicolinic
acid
Picloram 241.5 DMSO
-
2-8°C
Phenyl acetic acid PAA 136.2 EtOH
-
2-8°C
2,3,5-T riiodobenzoic acid TIBA 499.8 1N NaOH 0°C 0°C
jr CHjCOOH
I
H
^ | | '
11
1
2,4-D thipong dirac SIP dung phöi hap vai cytokinin 6e cam Cmg tao mo seo va huyin phü
t§ bao vä nö se dipgc thay th§ bai IBA hay NAA de kich thich sir phat sinh hlnh thai. IBA vä
NAA la loai auxin thich hop trong nuöi ciy chöi.
2,4,5-T hiem khi dupgc SIP dung trong nuoi cay mo thu’c vat, hau nhu
5
chi dipgc SIP dung
de cam Cmg SIP tao mö seo va SLF phat sinh gian tiäp cua cay mot la mim nhu» Avena, Oryza,
vä Panicum. Heyser vä cong sir (1983) nhan thiy o’ Triticum aestivum, mot so thü» tao dipgc
mö seo cö khä näng sinh phöi vöi 2,4-D, mot so khac chi tao mö seo vöi 2,4,5-T.
11
Dicamba thường cố hiệu quả trong sự tạo mô sẹo cố khả năng sinh phôi ở nhóm cây
một lá mầm.
Picloram thường được sử dụng để cảm ứng và duy trì mô sẹo hoặc huyền phù tế bào

của các loại cây lá rộng hoặc đề cảm ứng sự tạo mô sẹo có khả năng sinh phôi. Picloram cố
hiệu quả đối với biên độ các kiểu di truyền rộng hơn. Chĩ trong một số rất ít trường hợp cá biệt,
loại auxin này được dùng trong nuôi cấy đĩnh
sinh trưởng và nuôi cấy nốt đon thân và được dùng với nồng độ rấtthấp (0.012 -
0. 4 ụM) khi phối hợp với một cytokinin.
1.2. Gibberellin
1.2.1. Nguồn gốc
Gibberellin là nhóm phytohormone thứ hai
được phát hiện sau auxin. Từ những nghiên cứu
bệnh lý “bệnh lúa von” do loài nắm ký sinh ở cây
lúa Gibberella fujikuroi (nấm Fusarium
moniliforme ở giai đoạn dinh dưỡng) gây nên.
Năm 1926, nhà nghiên cứu bệnh lý thực vật
Kurosawa (Nhật Bản) đã thành công trong thí
nghiệm gây “bệnh von” nhân tạo cho lúa và ngô.
Yabuta (1934-1938) đã tách được hai chấỉ dưới dạng tinh thề từ nấm lúa von gọi là
gỉbberellin A và B nhưng chưa xác định được bản chắt
hóa học của chúng.
Năm 1955 hai nhỏm nghiên cứu của Anh và Mỹ đã phát
hiện ra axỉt gibberellic ở cây lúa bị bệnh lúa von và xác
định đượccông thức
hóa học của nó là c H o .
19 22 6
HO
Năm 1956, West, Phiney, Radley đã tách được gibberellin ỉừ các thực vật bậc cao và
xác định rằng đây là phytohormone tồn tại trong các bộ phận của cây. Hiện nay người ta đã
phát hiên ra trên 50 loai gibberellin và ký hiêu A , A , A A .
1 2 3 52
12
Trong đố gỉbberellin A (GA ) là axỉt gibberellic cố tác dụng sinh lý mạnh

nhất.
13
Người ta đã tìm được gibberellin ở nhiều nguồn khác nhau như ở các loại nấm, ở thực vật bậc
thấp và ỉhực vật bậc cao.
1.2.2. Sinh tổng hợp
Gỉbberelỉn là những terpenoid, được cấu tạo từ 4 đơn vị ỉsopren (C
5
): CH
2
=C(CH
3
)-
CH=CH2. Các đơn vị này ít nhiều bị biến đổi trong phân tử gibberelin. Theo lý thuyết, các
gibberelin có 20C, nhưng nhiều chất chỉ còn 19C (do một -CH
3
bị oxi hoá thành -COOH, và
nhóm này được khử carboxyl).
Acid mevalonic (C
6
), có nguồn gốc từ acetyl CoA trong con đường hô hấp, là chất khởi
đầu của các sinh tổng hợp terpenoid. Từ acid mevalonic, các isopren được thành lập và kết
hợp nhau qua nhiều giai đoạn để cho kauren (C20), sản phầm chuyên biệỉ đầu tiên ỉrong con
đường sinh tồng hợp giberelin. Mọi chất có hoạt tính giberelin đều cố nhân giberelan, khởi đầu
là GAi2-aldehyd.
14
Tóm lại, các giai đoạn chính của con đường sinh tổng hợp các gibberelin là:
Acetil C
0
A -ỳ acid mevalonic -ỳ Kauren -> GAi2-aldehid -ỳ các GA -ỳ Trong số các
gibberelin, GAi là chất chính kích thích sự kéo dài thân ở thực vật. GA3 ít gặp ở thực

vật, nhưng là chất có hoạt tính trong các sinh trắc nghiệm, và được xem như chất
chuẩn cho các gibberelin.
Gibberellin được tổng hợp trong phôi đang sinh trưởng, trong các cơ quan đang
sinh trưởng khác như lá non, rễ non, quả non và trong tế bào thì được tổng hợp
mạnh ở trong lục lạp. Gibberellin vận chuyển không phân cực, có thể hướng ngọn và
hướng gốc tùy nơi sử dụng. Gibberellin được vận chuyển trong hệ thống mạch dẫn
với vận tốc từ 5- 25 mm trong 12 giờ. Gibberellin ở trong cây cũng tồn tại ở dạng tự
do và dạng liên kết như auxin, chúng có thể liên kết với glucose và protêin.
Gibberelin liên kết với các chất đường: nhiều gibberelin-glycosid được tìm thấy ở
thực vật, nhất là trong các hột. Khi các gibberelin được áp dụng vào thực vật, một
phần gibberelin thường bị glycosyl hoá; ngược lại, gibberelin-glycosid có thể được đổi
thành gibberelin tự do.
1.2.3. Tính chất sinh lý của gibberelin
❖ Sự kéo dài tế bào
Gibberelin kiểm soát hướng đặt các vi sợi celluloz ( vừa mới được tổng hợp nhờ
celluloz synthetaz) trong vách tế bào, hướng đặt này lại do hướng đặt của các vi ống
ở ngoại vi tế bào quyết định. Gibberelin cảm ứng sự đặt các vi ống theo hướng ngang
ở nhiều kiểu tế bào ( kể cả các tế bào mà gibberelin không kích thích sự kéo dài), tuy
nhiên sự phối hợp hoạt động giữa gibberelin và auxin trong sự đặt các vi ống chưa
được biết.
Gibberelin hạ thấp nồng độ Ca
2+
trong vách ( có lẽ bằng cách kích thích sự hấp
thu ion này vào trong tế bào), và do đó giúp sự kéo dãn vách, vì Ca
2+
cản sự kéo dãn
vách ở dicot (không cản ở monocot). Trong hoạt động này, vách tế bào không bị acid
hoá bởi giberelin ( khác với hoạt động nhanh của auxin).
Gibberelin cản hoạt động của các peroxidaz vách tế bào, do đó làm chậm sự
hoá cứng của vách, hiện tượng do sự tạo lignin dưới tác dụng của các peroxidaz.

❖ Sự kéo dài của thân
Hiệu quả sinh lý rõ rệt nhất của gibberellin là kích thích mạnh mẽ sự sinh
15
trưởng kéo dài của thân, sự vươn dài của lóng. Hiệu quả này có được là do của
gibberellin kích thích mạnh lên pha giãn của tế bào theo chiều dọc. Vì vậy khi xử lý
của gibberellin cho cây đã làm tăng nhanh sự sinh trưởng dinh dưỡng nên làm tăng
sinh khối của cây. Dưới tác động của gibberellin làm cho thân cây tăng chiều cao rất
mạnh (đậu xanh, đậu tương thành dây leo, cây đay cao gấp 2-3 lần). Nó không
những kích thích sự sinh trưởng mà còn thúc đẩy sự phân chia tế bào.
❖ Sự kéo dài lóng và tăng trưởng lá
Kích thích sự kéo dài lóng, vừa do sự kéo dài vừa do sự phân chia tế bào thân,
là đặc tính nỗi bật của gibberelin. Gibberelin kích thích mạnh sự phân chia tế bào nhu
mô vỏ và biểu bì. Xử lý gibberelin làm tăng năng suất mía cây và đường (do kích
thích sự kéo dài lóng).
Giberelin liều cao (hay phối hợp với citokinin) kích thích mạnh sự tăng trưởng
lá (diện tích có thể gấp đôi bình thường như ở Trèfle, Radis). Trên lá yến mạch hay
diệp tiêu lúa, giberelin chỉ có vai trò làm tăng hiệu ứng auxin.
❖ Sự nảy mầm, nảy chồi
Gibberellin kích thích sự nảy mầm, nảy chồi của các mầm ngủ, của hạt và củ,
do đó nó có tác dụng trong việc phá bỏ trạng thái ngủ nghỉ của chúng. Hàm lượng
gibberellin thường tăng lên lúc chồi cây, củ, căn hành hết thời kỳ nghỉ, lúc hạt nảy
mầm.Trong trường hợp này của gibberellin kích thích sự tổng hợp của các enzyme
amilaza và các enzyme thuỷ phân khác như protease, photphatase và làm tăng
hoạt tính của các enzyme này, vì vậy mà xúc tiến quá trình phân hủy tinh bột thành
đường cũng như phân hủy các polime thành monome khác, tạo điều kiện về nguyên
liệu và năng lượng cho quá trình nảy mầm. Trên cơ sở đó, nếu xử lý gibberellin ngoại
sinh thì có thể phá bỏ trạng thái ngủ nghỉ của hạt, củ, căn hành kể cả trạng thái nghĩ
sâu.
❖ Sự ra hoa, quả
Trong nhiều trường hợp của gibberellin kích thích sự ra hoa rõ rệt. Ảnh hưởng

đặc trưng của sự ra hoa của gibberellin là kích thích sự sinh trưởng kéo dài và nhanh
chóng của cụm hoa. Gibberellin kích thích cây ngày dài ra hoa trong điều kiện ngày
ngắn (Lang, 1956).
Gibberellin ảnh hưởng đến sự phân hóa giới tính của hoa, ức chế sự phát triển
16
hoa cái và kích thích sự phát triển hoa đực.
Gibberellin có tác dụng giống auxin là làm tăng kích thước của quả và tạo quả
không hạt. Hiệu quả này càng rõ rệt khi phối hợp tác dụng với auxin.
1.2.4. Các chất kháng-gibberelin
Vài chất làm chậm tăng trưởng, được dùng để tạo cây lùn, là các chất kháng-
gibberelin. Thí dụ: ccc (Chlorocholine chloride, trọng lượng phân tử: 158.1), Amo-
1618 và phosfon cản sự tổng hợp kauren; paclobutrazol ( tên thương mại: Bonzi) cản
giai đoạn sau kauren, Acid abcisic không cản chuyên biệt sự tổng hợp gibberelin,
nhưng hoạt động đối nghịch với gibberelin.
1.3. Cytokinin
1.3.1. Nguồn gốc
Việc phát hiện ra cytokinin gắn liền với kỹ thuật nuôi cây mô tế bào thực vật.
Năm 1955 Miller và Skoog phát hiện và chiết xuất từ tinh dịch cá thu một hợp chất có
khả năng kích thích sự phân chia tế bào rất mạnh mẽ trong nuôi cấy mô gọi là kinetin
(6-furfurryl-aminopurin: C10H9N5O).
Letham và Miller (1963) lần đầu tiên đã tách được cytokinin tự nhiên ở dạng kết
tinh từ hạt ngô gọi là zeatin và có hoạt tính tương tự kinetin. Sau đó người ta đã phát
hiện cytokinin có ở trong tất cả các loại thực vật khác nhau và là một nhóm
phytohormone quan trọng ở trong cây. Trong các loại cytokinin thì 3 loại sau đây là
phổ biến nhất: Kinetin (6- furfuryl- aminopurin), 6-benzin- aminopurin và zeatin tự
nhiên.
Nước dừa (phôi nhũ lỏng) từ lâu được dùng trong nuôi cấy (Van Overbeek et al.,
1941). Môi trường chứa auxin và 10-20% nước dừa giúp sự phân chia của tế bào
thân đã phân hoá (sự tạo mô sẹo). Người ta tìm cách xác định bản chất hoá học của
chất có trong nước dừa, nhưng phải sau sự khám phá cytokinin vài năm, nước dừa

mới được chứng minh chứa zeatin (Letham, 1974)
17
Sau zeatin, hơn 30 cytokinỉn khác nhau được cô lập. Ngày nay, người ta gọi cytokinin để
chỉ một nhóm chất thiên nhiên hay nhân tạo, có đặc tính sinh lý giống nước dừa hay kinetin.
1.3.2. Cấu trúc và sinh tổng hợp Zeatin tự do ở dạng trans trong phần lớn thực vật,
mặc dù cả 2 dạng cis và trans đều cố hoạt tính của cytokinin. Nhiều chất tổng hợp cố hoạt tính
cytokìni, chúng đều là các aminopurin được thay thế ở vị trí 6, thí dụ benzylaminopurin (benzyl
adenin, viết tắt BAP hay BA) là chất được dùng trong nông nghiệp. Ngoại lệ, vài dẫn xuất
diphenilurê có hoạt tính cytokinin nhưng yếu.
H.
C=C
.CH
3
HN-CHó'
N
CH,
DMAA
DIPHENTLURÊ
Hình 11.10. Cấu trúc của adeniĩi (6—aminopurÌTi),
citokinin (adenin được thay thế) và diphenilurè.
Chuỗi ngang của các cytokỉnin thiên nhiên có liên hệ về mặt hoá học với cao su,
caroỉenoid, gibberelin, axit abcisic, và vài hợp chất bảo vệ thực vật gọi là phytoalexin. Tất cả
các hợp chất này, ít ra là mộỉ phần, được thành lập bởi các đơn vị isopren cổ nguồn gốc từ
tiền chất acid mevalonic, ở thực vật, cytokinin synthaz là enzym xúc tác sự liên kết giữa chuỗi
bên và adenosin monophosphat (AMP).
18
Mô phân sinh ngọn rễ là nơi tổng hợp chủ yếu các cytokinin tự do cho cả cơ thể
thực vật. Từ rễ, cytokinin di chuyển trong mạch mộc để tới chồi. Tuy nhiên, các chồi
( cà chua) và phôi cũng là nơi tổng hợp cytokinin.
Khác với mô phân sinh ngọn chồi, phôi bị tách khỏi cây vẫn tiếp tục tăng trưởng

và phát triển bình thường trên môi trường thiếu hormon. Người ta không biết chính
xác khi nào phôi tự lập về cytokinin, tuy nhiên, có lẽ phôi quá non ( không có khả
năng tổng hợp cytokinin) dùng cytokinin hiện diện ở hàm lượng cao trong phôi nhũ.
Phân tử tRNA (tham gia trong sự tổng hợp protein trong cytosol hay trong diệp
lạp) không chỉ chứa 4 nucleotid tạo nên mọi RNA, mà còn vài nucleotid không bình
thường với các baz bị biến đổi. Vài baz này hoạt động như cytokinin khi tRNA bị thuỷ
giải (theo con đường enzym troong tế bào). Như vậy, tRNA của thực vật (và hầu như
của mọi sinh vật từ vi khuẩn đến con người) chứa zeatin, mặc dù ở dạng đồng phân
cis thay vì trans như các cytokinin tự do.
1.3.3. Các loại cytokinin
❖ Các loại cytokinin tự nhiên: ngày nay, người ta cho rằng kinetin không phải là
chất tự nhiên mà nó được tạo thành do sự tái sắp xếp lại cấu trúc của một chất khác
(Hecht, 1980), có ít nhất hai loại cytokinin tự nhiên có cấu trúc tương tự như cấu trúc
của kinetin đã được xác định, đó là nhgững hợp chất tự do hay những hợp chất có
gắn với nhóm glucoside hoặc riboside (Entsch và cộng sự, 1980). Hai loại cytokinin
thường được sử dụng trong nuôi cấy mô là:
Zeatin: 4-hydroxy-3-methyl-trans-2-butenylaminopurine, hoặc 6-(4-hydro-3-
methylbut-2-enyl)-aminopurine hoặc 2-methyl-4(-1 H-purine-6-ylamino)-2-buten-1-ol)
2-iP (IPA): N
6
-(2-isopentyl)adenine hoặc 6-(3-methyl-2-butenylamino)purine.
Dihydrozeatin: 6-(-hydroxy=3=methyl-trans-2-butenyl)aminopurine.
CH
3

2fp
19
CH,
CH,-CH = C^
Ị CH,

NH
❖ Các loại cytokinin tổng hợp: các loại
cytokinie tự nhiên như 2-iP và zeatin ít được sử dụng trong các thí nghiệm vì giá thành cao.
Một số hợp chát tổng hợp thuộc nhóm cytokinin thường được sử dụng trong công tác nuôi
cầy là:
Kinetin: 6-furfurylaminopurine hoặc N-(2-furanylmethyl)-1H-purine-6-amine BAP
(BA): 6-benzylaminopurine hoặc benzyladenine .
TDZ: 1-phenyl-3( 1,2,3 thiadỉazol-5-yl)
20
Trọng lượng phân tử của một số cytokinin:❖
Tên chất Viết
tắt
Trọng lượng
phân tử
Dung môi Nhiệt độ bảo quản
Dạng
bột
Dạng
lỏng
Adenine ADE 135.1 1.0 HCI
-
2-8°C
6~Benzylami nopu ri ne
BAP 225.3 1N NaOH
-
2-8°C
Zeatin ZEA 219.2 1N NaOH
0°c 0°c
6-(3-methyl~2~
butenylamino)purine

2-iP 203.2 1N NaOH
0°c 0°c
Kinetin KIN 215.2 1N NaOH
0°c 0°c
1-phenyl-3( 1,2,3 thiadiazol-5-yl) TDZ
220.2
DMSO
-
2-8°C
1,3-Diphenylurea DPU 212.3 DMSO
-
2-8°C
21
1.3.4. Tính chất sinh lý của cytokinin
Tính chất đặc trưng của xytokinin là kích thích sự phân chia tế bào mạnh mẽ.
Vì vậy người ta xem chúng như là các chất hoạt hóa sự phân chia tế bào, nguyên
nhân là do xytokinin hoạt hóa mạnh mẽ quá trình tổng hợp axit nucleic và protein
dẫn đến kích sự phân chia tế bào.
Cytokinin ảnh hưởng rõ rệt lên sự hình thành và phân hóa cơ quan của thực
vật, đặc biệt là sự phân hóa chồi. Người ta đã chứng minh rằng sự cân bằng giữa
tỷ lệ auxin (phân hóa rễ) và Cytokinin (phân hóa chồi) có ý nghĩa rất quyết định
trong quá trình phát sinh hình thái của mô nuôi cấy in vitro cũng như trên cây
nguyên vẹn. Nếu tỷ lệ auxin cao hơn cytokinin thì kích thích sự ra rễ, còn tỷ lệ
cytokinin cao hơn auxin thì kích thích ra chồi. Để tăng hệ số nhân giống, người ta
thường tăng nồng độ cytokinin trong môi trường nuôi cấy ở giai đoạn tạo chồi, ở
trong cây rễ là cơ quan tổng hợp cytokinin chủ yếu nên rễ phát triển mạnh thì hình
thành nhiều cytokinin và kích thích chồi trên mặt đất cũng hình thành nhiều.
Cytokinin kìm hãm quá trình già hóa của các cơ quan và của cây nguyên vẹn.
Nếu như lá tách rời được xử lý cytokinin thì duy trì được hàm lượng protein và
chlorophin trong thời gian lâu hơn và lá tồn tại màu xanh lâu hơn. Hiệu quả kìm

hãm sự già hóa, kéo dài tuổi thọ của các cơ quan có thể chứng minh khi cành dâm
ra rễ thì rễ tổng hợp cytokinin nội sinh và kéo dài thời gian sống của lá lâu hơn.
Hàm lượng cytokinin nhiều làm cho lá xanh lâu do nó tăng quá trình vận chuyển
chất dinh dưỡng về nuôi lá. Trên cây nguyên vẹn khi bộ rễ sinh trưởng tốt thì làm
cho cây trẻ và sinh trưởng mạnh, nếu bộ rễ bị tổn thương thì cơ quan trên mặt đất
chóng già.
Cytokinin trong một số trường hợp ảnh hưởng lên sự nảy mầm của hạt và của
củ. Vì vậy nếu xử lý cytokinin có thể phá bỏ trạng thái ngủ nghỉ của hạt, củ và chồi
ngủ.
Ngoài ra cytokinin còn có mối quan hệ tương tác với auxin, cytokinin làm yếu
hiện tượng ưu thế ngọn, làm phân cành nhiều. Cytokinin còn ảnh hưởng lên các
quá trình trao đổi chất như quá trình tổng hợp axit nucleic, protein, chlorophin và vì
vậy ảnh hưởng đến các quá trình sinh lý của cây.
II. Các chất ức chế sinh trưởng thực vật:
Quá trình sinh trưởng và phát triển của cây được đảm bảo bởi hai tác nhân có
22
tác dụng sinh lý đối lập nhau là tác nhân kích thích và tác nhân ức chế. Sự cân
bằng giữa các chất kích thích sinh trưởng và các chất ức chế sinh trưởng có ý
nghĩa quan trọng trong việc điều hoà sự sinh trưởng, phát triển của cây. Lần đầu
tiên Lucuyn (Luckwil, 1952) đã tách được auxin và chất ức chế sinh trưởng bằng
phương pháp sắc ký trên giấy. Ngày nay người ta đã phát hiện ra nhiều chất ức
chế sinh trưởng được hình thành trong cây và được gọi là các chất ức chế sinh
trưởng tự nhiên. Các chất ức chế sinh trưởng tự nhiên phân bổ rộng rải trong các
bộ phận của cây. Người ta phát hiện chúng không những ở trong các cơ quan dinh
dưỡng như thân, lá, chồi, rễ mà còn trong các cơ quan sinh sản như hạt, củ, quả
đặc biệt khi các cơ quan này ở trạng thái ngủ nghỉ.
Đặc tính chung của các chất ức chế sinh trưởng tự nhiên là tích lũy nhiều
trong các mô, các cơ quan ở thời kỳ ngủ nghỉ, ức chế sự lớn lên của tế bào, ức chế
sự nẩy mầm của hạt, sự sinh trưởng của chồi. Kìm hãm sự hoạt động của các chất
kích thích sinh trưởng.

Căn cứ vào bản chất hóa học và tác dụng sinh lý người ta chia các chất ức
chế sinh trưởng tự nhiên thành ba nhóm: Nhóm các chất có bản chất tecpenôit mà
đại diện là axit absxisic (AAB), etylen và nhóm các chất có bản chất phênol.
2.1. Axit abscisic (ABA)
2.1.1. Sự phát hiện
Năm 1961, hai nhà khoa học người Mỹ Liu và Cam đã tách được một chất
dưới dạng tinh thể từ quả bông già và khi xử lý cho cuống lá bông non đã gây ra
hiện tượng rụng và gọi chất đó là Abscisic I.
Năm 1963, Chkuma và Eddicott đã tách được một chất từ lá già cây đậu ngựa
và đặt tên là Abscisic II. Vào thời gian này Wareing và các cộng sự cũng đã tách
được một chất ức chế có trong các chồi đang ngủ và đặt tên là “Đômin”. Năm
1966, dùng phương pháp quang phổ phân cực đã xác định được bản chất hoá học
của
Vìoiaxantin (C^)
Neoxamin CQ«))
(Carotenoid)
Geranil- geranil-PP
cc^o)
Gĩberelia
Hình 11.11— Cóc con đường sinh tổng hợp acĩd abcisic fAAB)
Con đường sinh tổng hợp acid abscisic gián tiếp qua các carotenoid được xác
nhận qua 2 sự kiện: sự tổng hợp carotenoidxảy ra đồng thời với sự gia tăng hàm lượng
acid abcisic trong mô: ở vài đột biến (bắp, cà chua, đại mạch,
23
chất ức chế này. Năm 1967, hội nghị khoa học quốc tế đã đặt tên cho chất ức
chế sinh trưởng này là axit abscisic (AAB) và có công thức hoá học là c H o .
2.1.2. Con đường sinh tổng hợp và sự phân phối trong tế bào
Acid abscisic là một sesquiterpen (3 đơn vị isopren). Sự nghiên cứu trên các
Cercospora (nấm tiết những lượng lớn acid abcisic vào môi trường nuôi cấy) cho
thấy, giống gibberelin (cũng là hợp chất terpen), sự tổng hợp acid abscisic bắt đầu

từ mevalonat, qua các chất trung gian IPP (isopentenilpyrophsphat), DMAPP
(dimetilalilpyrophosphat), và íarnesilpyrophosphat (sesquiterpen C-|
5
). Tuy nhiên, ở
thực vật bậc cao, mevalonat-
14
C gia nhập rất ít vào acid abscisic, con đường sinh
tổng hợp acid abcisic thật sự qua các carotenoid (violaxantin hay neoxantin). Sự
peroxy-hoá các hợp chất này (nhờ lipoxygenaz) phóng thích xantoxin (C-|
5
).
Mevalonat (Cô) i
IPP (C
5
)
DMAPP (C
5
) ị
Geranyĩ-pp (Cị0)
Acíd abcisic

Famesyl-PP (C
15
)
Xamoxin (CiO
^♦025
02-
24
Arabidopsis), các xáo trộn trong sinh tỏng hợp carotenoid dẫn tới sự giảm hàm lượng acid
abcisic.

Acid abscỉsic là một acỉd yếu, vượt qua màng tế bào dễ dàng khi ở dạng trung tính
(gắn proton). AAB hiện diện 70% trong diệp lạp.15% trong cytosol, 10% trong không bào
và 5% trong apoplast. Dạng liên kết với glucoz chĩ gặp trong không bào. ở mức biểu bì,
acid abscisỉc được tháy chủ yếu trong các tế bào khí khẩu.
2.1.3. Tính chất sinh lý của acid abscisic
Axit absisic kích thích sự xuất hiện rời ở phần cuống, điều Chĩnh sự rụng của các cơ
quan của cây, vì vậy ở các bộ phận già sắp rụng chứa nhiều axỉt absisỉc.
Trong các cơ quan đang ngủ nghĩ, hàm lượng axit absisic tăng gấp 10 lần so với thời
kỳ sinh trưởng. Sự ngủ nghĩ kéo dài cho đến khi nào hàm lượng axit absisic trong cơ quan
ngủ nghĩ giảm đến mức tối thiểu. Do vậy ỉừ trạng thái ngủ nghỉ chuyển sang trạng thái nảy
mầm cố sự biến đồi tỷ lệ giữa axit absisic và gibberellin ở trong các cơ quan.
Axit absisic cố chức năng điều Chĩnh sự
đống mở của khí khổng. Xử lý axit absisic
ngoại sinh cho lá làm khí khẫng đóng lại nhanh
chống, vì vậy mà làm giảm sự thoát hơi nước
của lá. Chức năng điều khiển sự đống mở khí
khổng có liên quan
đến sự vận động nhanh chóng của ion K .
Axit absisic gây cho tế bào đóng tạo nên
“lỗ thủng” K , mắt sức trương và khí khổng
đống lại. Xửlý axỉtabsixic ngoại sinh
làm khí khổng đống lại để hạn chế sự thoát hơi nướcqua khíkhổng, giảm sự mất
nước của lá.
Axit absisic được xem là một hormone của “Stress” vì khi gặp các điều kiện ngoại
cảnh bất lợi thì hàm lượng của nó tăng lên và tăng tính chống chịu của cây. Ví dụ khi gặp
hạn hàm lượng axit absixic trong lá tâng nhanh làm khí khổng đống
25
lại làm giảm sự thoát hơi nước của cây. Đây là một hình thức thích nghi của cây trong
điều kiện khô hạn.
Axit absisic còn được xem như là một hormone của sự già hóa, mức độ già

hóa của cơ quan gắn liền với sự tăng lượng axit absisic. Trong chu kỳ sống, ở thời
kỳ cây bắt đầu ra hoa tạo quả, hạt, củ hàm lượng axit absisic tăng lên cho đến
giai đoạn cuối. Vì vậy, sau khi cây ra hoa thì cây mau già và rút ngắn chu kỳ sống
của mình.
Axit absisic ức chế sự tổng hợp axit nucleic trong tế bào, ức chế quá trình tổng
hợp protein, từ đó ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng phát triển của cây, làm cây
mau già và rút ngắn chu kỳ sống.
2.2. Etylen
2.2.1. Sự phát hiện
Etylen là một chất khí đơn giản kích thích sự chín của quả. Năm 1917, khi
nghiên cứu quá trình chín của quả thấy có xuất hiện etylen. Từ năm 1933-1937
nhiều nghiên cứu khẳng định nó được sản xuất trong một số nguyên liệu thực vật,
đặc biệt là trong thịt quả.
Năm 1935, Crocker và một số cộng sự người Mỹ cho rằng etylen là hormone
của sự chín. Sau đó bằng các phương pháp phân tích cực nhạy đã được phát hiện
ra etylen có trong tất cả các mô của cây và là một sản phẩm tự nhiên của quá trình
trao đổi chất ở trong cây.
2.2.2. Con đường sinh tổng hợp
Con đường sinh tổng hợp etylen khởi sự từ metionin, chất này thường ở dạng
hoạt động SAM (S-adenoslmetionin), và qua ACC (acid 1-amino-cyclopropan-1-
carboxylic, tiền chất ngay trước etylen.