Tìm hiểu ảnh hưởng của các loại ánh sáng trên sự quang hợp và tích lũy hợp chất thứ cấp ở cây hổ trượng căn (polygonum cuspidatum sieb et zucc)

LỜI CẢM ƠN
Đề tài được thực hiện tại Bộ môn Sinh lý Thực vật, Khoa Sinh học-Công nghệ
Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí
Minh.
Để hoàn thành khóa luận này, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành nhất đến:


Ban Giám hiệu Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã tạo điều kiện

cho em có cơ hội được học tập trong suốt thời gian qua.


TS. Trần Thanh Hương, Trưởng Bộ môn Sinh lý Thực vật, Cô đã giảng

dạy tận tình và truyền đạt cho em những kiến thức quý báu, tạo điều kiện thuận lợi
cho em hoàn thành khóa luận này.


PGS. TS. Bùi Trang Việt, PGS. TS. Võ Thị Bạch Mai, PGS. TS.

Nguyễn Du Sanh, ThS. Trịnh Cẩm Tú đã giảng dạy cho em những kiến thức bổ ích
và kinh nghiệm nghiên cứu khoa học.


Em xin chân thành cảm ơn Thầy Phan Ngô Hoang và Thầy Đỗ Thường

Kiệt, người trực tiếp hướng dẫn em trong suốt thời gian làm khóa luận. Thầy là người
giảng dạy, định hướng đề tài, tận tình chỉ bảo, luôn quan tâm, chia sẻ, động viên, và
tạo mọi điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành khóa luận này.


Quý Thầy Cô đang công tác tại khoa Sinh học-Công nghệ Sinh học,

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh đã
luôn nhiệt tình giảng dạy cho em nhiều kiến thức cơ bản trong suốt thời gian qua.


PTN vệ tinh của Trung tâm LAFTRC-CBNU (Hàn Quốc) tại Trường

ĐH Khoa học Tự nhiên – ĐHQG-HCM; Công ty cổ phần bóng đèn phích nước Rạng
Đông đã tài trợ thiết bị đèn LED tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành nghiên
cứu này.


Lương y Nguyễn Đức Nghĩa đã nhiệt tình giúp đỡ em trong thời gian

làm khóa luận.

i




Chị Hoàng Thị Thu Thấm, ThS. Huỳnh Thị Xuân Quỳnh, anh Lê Anh

Tuấn đã giúp đỡ, động viên và chia sẻ những kinh nghiệm làm khóa luận trong thời
gian qua.


Các anh chị cao học khóa 23, 24, các bạn cùng lớp 12SH và đặc biệt là

các bạn trong nhóm G7 đã luôn giúp đỡ và động viên mình.


Con vô cùng biết ơn Bố Mẹ người đã sinh thành, nuôi dưỡng và tạo mọi

điều kiện tốt nhất cho con được học tập. Cảm ơn Bố Mẹ và anh chị đã luôn bên cạnh,
chia sẻ mọi khó khăn và động viên con trong suốt thời gian qua.
TP Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2016

Hà Thị Thanh Hoa

ii


MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ i
MỤC LỤC ................................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT...................................... viii
DANH MỤC CÁC BẢNG ...................................................................................... ix
DANH MỤC CÁC HÌNH ....................................................................................... xi
DANH MỤC CÁC ẢNH ........................................................................................ xii
TÓM TẮT ............................................................................................................. xiii
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..............................................................2

1.1. GIỚI THIỆU VỀ CÂY HỔ TRƯỢNG CĂN POLYGONUM CUSPIDATUM
........................................................................................................................2

1.1.1. Phân loại ....................................................................................................2
1.1.2. Sơ lược về cây Hổ trượng căn Polygonum cuspidatum ............................2
1.1.3. Thành phần hóa học và tác dụng dược lí của cây Hổ trượng căn Polygonum
cuspidatum ..........................................................................................................3
1.1.4. Một số nghiên cứu về cây Hổ trượng căn Polygonum cuspidatum ...........4
1.2. QUANG HỢP ................................................................................................6
1.2.1. Định nghĩa .................................................................................................6
1.2.2. Giai đoạn chính của quang hợp .................................................................6
1.2.2.1. Giai đoạn sáng .................................................................................7
1.2.2.2. Giai đoạn tối ....................................................................................9
1.2.2.3. Vận chuyển các sản phẩm quang hợp..............................................9
1.3. ÁNH SÁNG .................................................................................................10
1.3.1. Tính chất của ánh sáng ............................................................................10
1.3.1.1. Tính chất sóng................................................................................11
1.3.1.2. Tính chất hạt ..................................................................................11
1.3.2. Vai trò của ánh sáng xanh và đỏ đối với thực vật ...................................12
iii


1.3.3. Một số nghiên cứu về vai trò của đèn LED đối với thực vật...................14
1.4. CHẤT ĐIỀU HÒA TĂNG TRƯỞNG THỰC VẬT ...................................15
1.4.1. Auxin .......................................................................................................15
1.4.2. Cytokinin .................................................................................................17
1.4.3. Gibberelin ................................................................................................18
1.4.4. Acid abcisic .............................................................................................18
CHƯƠNG 2:

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ...............................................20

2.1. VẬT LIỆU ...................................................................................................20

2.1.1. Vật liệu thực vật.......................................................................................20
2.1.2. Vật liệu sinh trắc nghiệm .........................................................................20
2.2. PHƯƠNG PHÁP..........................................................................................21
2.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của các nguồn sáng khác nhau trên quá trình tăng
trưởng và tích lũy flavonoid trong lá ở cây in vitro 3 tuần tuổi ........................21
2.2.1.1. Nuôi cấy khúc cắt thân mang chồi nách dưới nguồn sáng đèn huỳnh
quang trong 3 tuần .........................................................................................21
2.2.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của các nguồn sáng khác nhau trên quá trình
tăng trưởng và tích lũy flavonoid trong lá ở cây in vitro 3 tuần tuổi ............22
2.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của các loại nguồn sáng khác nhau trên quá trình tăng
trưởng của khúc cắt thân mang chồi nách .........................................................21
2.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của hai loại ánh sáng xanh dương (λ445; λ465) trên quá
trình tăng trưởng và tích lũy flavonoid trong lá của khúc cắt thân mang chồi nách
.................................................................................................................22
2.2.4. Đo diện tích lá ..........................................................................................23
2.2.5. Xác định cường độ quang hợp, cường độ hô hấp của lá .........................23
2.2.6. Định lượng hàm lượng sắc tố lá ..............................................................23
2.2.7. Định lượng hàm lượng đường tổng số và tinh bột trong lá .....................24
2.2.7.1. Lập đường chuẩn ...........................................................................24
2.2.7.2. Đo hàm lượng đường tổng số ........................................................24
2.2.7.3. Đo hàm lượng tinh bột ...................................................................25
iv


2.2.8. Xác định hàm lượng flavonoid trong lá ...................................................25
2.2.8.1. Xác định hàm lượng flavonoid trong lá .........................................25
2.2.8.2. Xây dựng đường chuẩn rutin .........................................................26
2.2.9. Ly trích và xác định hoạt tính các chất điều hòa tăng trưởng thực vật nội
sinh trong lá .......................................................................................................26
2.2.10.

CHƯƠNG 3:

Xử lý số liệu ......................................................................................29
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .....................................................30

3.1. KẾT QUẢ ....................................................................................................30
3.1.1. Ảnh hưởng của các nguồn sáng khác nhau trên quá trình tăng trưởng và
tích lũy flavonoid trong lá của cây in vitro 3 tuần tuổi .....................................36
3.1.1.1. Sự tăng trưởng của khúc cắt thân mang chồi nách sau 3 tuần nuôi
cấy dưới nguồn sáng đèn huỳnh quang .........................................................36
3.1.1.2. Ảnh hưởng của các nguồn sáng khác nhau lên hình thái của cây in
vitro 7 tuần tuổi tăng trưởng từ cây in vitro 3 tuần tuổi ................................36
3.1.1.3. Ảnh hưởng của các nguồn sáng khác nhau lên cường độ quang hợp
và cường độ hô hấp của lá cây in vitro 7 tuần tuổi tăng trưởng từ cây in vitro
3 tuần tuổi ......................................................................................................38
3.1.1.4. Ảnh hưởng của các nguồn sáng khác nhau lên sinh khối của cây in
vitro 7 tuần tuổi tăng trưởng từ cây in vitro 3 tuần tuổi ................................38
3.1.1.5. Ảnh hưởng của các nguồn sáng khác nhau lên sự tích lũy flavonoid
trong lá cây in vitro 7 tuần tuổi tăng trưởng từ cây in vitro 3 tuần tuổi........40
3.1.2. Ảnh hưởng của các nguồn sáng khác nhau trên quá trình tăng trưởng của
khúc cắt thân mang chồi nách ...........................................................................30
3.1.2.1. Ảnh hưởng của các nguồn sáng khác nhau lên hình thái của cây in
vitro 4 tuần tuổi .............................................................................................30
3.1.2.2. Ảnh hưởng của các nguồn sáng khác nhau lên cường độ quang hợp
và cường độ hô hấp của lá cây in vitro 4 tuần tuổi .......................................31
3.1.2.3. Ảnh hưởng của các nguồn sáng khác nhau lên sự tổng hợp và tích
lũy đường và tinh bột trong lá cây in vitro 4 tuần tuổi .................................32
v

3.1.2.4. Hoạt tính các chất điều hòa tăng trưởng thực vật nội sinh trong lá
cây in vitro 4 tuần tuổi tăng trưởng dưới các nguồn sáng khác nhau ...........33
3.1.2.5. Ảnh hưởng của các nguồn sáng khác nhau lên sinh khối của cây in
vitro 4 tuần tuổi .............................................................................................34
3.1.3. Ảnh hưởng của hai loại ánh sáng xanh dương (λ445; λ465) trên quá trình tăng
trưởng và tích lũy flavonoid trong lá của khúc cắt thân mang chồi nách .........36
3.1.3.1. Ảnh hưởng của hai loại ánh sáng xanh dương (λ445; λ465) lên hình
thái của cây in vitro 4 tuần tuổi .....................................................................41
3.1.3.2. Ảnh hưởng của hai loại ánh sáng xanh dương (λ445; λ465) lên cường
độ quang hợp và cường độ hô hấp của lá cây in vitro 4 tuần tuổi ................42
3.1.3.3. Ảnh hưởng của hai loại ánh sáng xanh dương (λ445; λ465) lên hàm
lượng sắc tố trong lá cây in vitro 4 tuần tuổi ................................................42
3.1.3.4. Ảnh hưởng của hai loại ánh sáng xanh dương (λ445; λ465) lên sự tổng
hợp và tích lũy đường và tinh bột trong lá cây in vitro 4 tuần tuổi ..............43
3.1.3.5. Ảnh hưởng của hai loại ánh sáng xanh dương (λ445; λ465) lên sinh
khối của cây in vitro 4 tuần tuổi ....................................................................44
3.1.3.6. Ảnh hưởng của hai loại ánh sáng xanh dương (λ445; λ465) lên sự tích
lũy flavonoid trong lá cây in vitro 4 tuần tuổi ..............................................45
3.2. THẢO LUẬN ..............................................................................................46
3.2.1. Biến đổi về hình thái của cây Hổ trượng căn in vitro sau 4 tuần được nuôi
cấy dưới các nguồn sáng khác nhau ..................................................................46
3.2.2. Vai trò của ánh sáng xanh dương và đỏ trên sự quang hợp.....................48
3.2.3. Ảnh hưởng của ánh sáng xanh dương và đỏ trên mối liên hệ source- sink .
.................................................................................................................50
3.2.4. Vai trò của ánh sáng xanh dương và đỏ trong sự tích lũy flavonoid .......51
CHƯƠNG 4:

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................53

4.1. KẾT LUẬN ..................................................................................................53

4.2. KIẾN NGHỊ .................................................................................................53
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................54
vi


PHỤ LỤC

vii


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ATP

Adenosin triphosphate.

ABA

Absisic Acid

Cs

Cộng sự

GA3

Gibberellic Acid

IAA

Idolacetic Acid

NADPH

Nicotinamid Adenine Dinucleotide Phosphate

MS

Murashige và Skoog

viii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 3.1. Số lá, chiều cao thân, chiều dài rễ và diện tích lá cây in vitro 4 tuần tuổi
tăng trưởng dưới các nguồn sáng khác nhau .............................................................31
Bảng 3.2. Cường độ quang hợp, cường độ hô hấp của lá số 2 của cây in vitro 4 tuần
tuổi tăng trưởng dưới các nguồn sáng khác nhau .....................................................32
Bảng 3.3. Hàm lượng đường tổng số và tinh bột trong lá của cây in vitro 4 tuần tuổi
tăng trưởng dưới các nguồn sáng khác nhau .............................................................33
Bảng 3.4. Hoạt tính chất điều hòa tăng trưởng thực vật nội sinh trong lá của cây in
vitro 4 tuần tuổi tăng trưởng dưới các nguồn sáng khác nhau ..................................34
Bảng 3.5. Trọng lượng tươi lá, thân, rễ của cây in vitro 4 tuần tuổi tăng trưởng dưới
các nguồn sáng khác nhau .........................................................................................35
Bảng 3.6. Trọng lượng tươi lá, thân, rễ của cây in vitro 4 tuần tuổi tăng trưởng dưới
các nguồn sáng khác nhau .........................................................................................35
Bảng 3.7. Số lá, chiều cao thân, chiều dài rễ và diện tích lá của cây in vitro 7 tuần
tuổi tăng trưởng từ cây in vitro 3 tuần tuổi dưới các nguồn sáng khác nhau. ...........37
Bảng 3.8. Cường độ quang hợp, cường độ hô hấp của lá số 2 của cây in vitro 7 tuần
tuổi tăng trưởng từ cây in vitro 3 tuần tuổi dưới các nguồn sáng khác nhau ...........38

Bảng 3.9. Trọng lượng tươi thân, lá, rễ của cây in vitro 7 tuần tuổi tăng trưởng từ cây
in vitro 3 tuần tuổi dưới các nguồn sáng khác nhau .................................................39
Bảng 3.10. Trọng lượng khô thân, lá, rễ của cây in vitro 7 tuần tuổi tăng trưởng từ
cây in vitro 3 tuần tuổi dưới các nguồn sáng khác nhau ...........................................39
Bảng 3.11. Hàm lượng flavonoid trong lá của cây in vitro 7 tuần tuổi tăng trưởng từ
cây in vitro 3 tuần tuổi dưới các nguồn sáng khác nhau ...........................................40
Bảng 3.12. Đỉnh hấp thu cực đại của dịch chiết cây Hổ trượng căn in vitro ở bước
sóng 200- 600 nm ......................................................................................................40
Bảng 3.13. Số lá, chiều cao thân, chiều dài rễ và diện tích lá của cây in vitro 4 tuần
tuổi tăng trưởng dưới điều kiện hai loại ánh sáng xanh dương (λ445; λ465) ................41

ix


Bảng 3.14. Cường độ quang hợp, cường độ hô hấp của lá số 2 của cây in vitro sau 4
tuần dưới điều kiện hai loại ánh sáng xanh dương (λ445; λ465) ...................................42
Bảng 3.15. Hàm lượng diệp lục tố và carotenoid trong lá của cây in vitro 4 tuần tuổi
tăng trưởng dưới điều kiện hai loại ánh sáng xanh dương (λ445; λ465) .......................43
Bảng 3.16. Hàm lượng đường tổng số và tinh bột trong lá của cây in vitro 4 tuần tuổi
tăng trưởng dưới điều kiện hai loại ánh sáng xanh dương (λ445; λ465) .......................43
Bảng 3.17. Trọng lượng tươi lá, thân, rễ của cây in vitro 4 tuần tuổi tăng trưởng dưới
điều kiện hai loại ánh sáng xanh dương (λ445; λ465) ...................................................44
Bảng 3.18. Trọng lượng khô lá, thân, rễ của cây in vitro 4 tuần tuổi tăng trưởng dưới
điều kiện hai loại ánh sáng xanh dương (λ445; λ465) ...................................................44
Bảng 3.19. Hàm lượng flavonoid trong lá của cây in vitro 4 tuần tuổi tăng trưởng
dưới điều kiện hai loại ánh sáng xanh dương (λ445; λ465)...........................................45

x

DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1. Sơ đồ ly trích và cô lập các chất điều hòa tăng trưởng thực vật .............27

xi


DANH MỤC CÁC ẢNH
Trang
Ảnh 1.1. Cây Hổ trượng căn trong tự nhiên ...............................................................2
Ảnh 2.1. Cây Hổ trượng căn in vitro 5 tuần tuổi .....................................................20
Ảnh 3.1. Cây in vitro 4 tuần tuổi tăng trưởng dưới các nguồn sáng khác nhau: (A)
đèn huỳnh quang, (B) LED trắng, (C) LED vàng, (D) LED đỏ, (E) LED xanh, (F)
LED hồng, (G) LED tím ...........................................................................................30
Ảnh 3.2. Cây in vitro 3 tuần tuổi tăng trưởng dưới đèn huỳnh quang .....................36
Ảnh 3.3. Cây in vitro 7 tuần tuổi tăng trưởng dưới các nguồn sáng khác nhau: (A)
đèn huỳnh quang, (B) LED trắng, (C) LED vàng, (D) LED đỏ, (E) LED xanh .......37
Ảnh 3.4. Cây in vitro 4 tuần tuổi tăng trưởng dưới các nguồn sáng khác nhau: (A)
đèn huỳnh quang, (B) LED xanh (λ445), (C) LED xanh (λ465) ..................................41

xii


TÓM TẮT
Cây Hổ trượng căn (Polygonum cuspidatum Sieb. Et Zucc) là một thảo dược
quý với tác dụng trị phong thấp, tiêu viêm, kháng sinh, chống virus, giảm đau, lợi
tiểu,…(Võ Văn Chi, 2012), đặc biệt có khả năng chống ung thư (Lee và cs, 2015).
Hợp chất thứ cấp được tạo ra từ các biến dưỡng thứ cấp, cần các sản phẩm từ quá
trình quang hợp. Ánh sáng có bước sóng khác nhau ảnh hưởng khác nhau đến quang
hợp. Trong đề tài này, chúng tôi khảo sát ảnh hưởng của các nguồn sáng khác nhau

trên quá trình tăng trưởng và tích lũy flavonid trong lá ở khúc cắt thân mang chồi
nách và cây in vitro 3 tuần tuổi, góp phần tạo cơ sở phát triển nguồn dược liệu có chất
lượng cao đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội.
Sự khác biệt về hình thái, sinh khối của các cây in vitro nuôi cấy dưới các nguồn
sáng được ghi nhận thời điểm 4 tuần. Bên cạnh đó, cường độ quang hợp, cường độ
hô hấp của lá, hàm lượng đường tổng số và tinh bột, hàm lượng sắc tố, hàm lượng
flavonoid và hoạt tính chất điều hòa tăng trưởng thực vật nội sinh trong lá cũng được
phân tích và thảo luận.
Trong sự tăng trưởng của cây Hổ trượng căn in vitro, hai loại ánh sáng xanh
riêng lẻ từ đèn LED đều có xu hướng kích thích tăng số lượng, kích thước lá và chiều
cao thân; tích lũy chất khô trong thân, lá; giúp tăng cường độ quang hợp của lá, hàm
lượng tinh bột dự trữ trong lá. Trong đó đèn LED xanh, LED vàng và LED tím thì có
kết quả tương tự. Ánh sáng đỏ riêng lẻ kích thích gia tăng chiều dài rễ; tích lũy chất
khô trong rễ; tăng cường độ hô hấp của lá, hàm lượng đường tổng số trong lá. Trong
đó đèn huỳnh quang, đèn LED hồng và LED đỏ cho kết quả tương tự. Hàm lượng
flavonoid trong lá khi được chiếu sáng bằng đèn LED xanh (λ445) cao hơn khi được
chiếu sáng bằng đèn LED đỏ (λ675). Ánh sáng xanh (λ445) là ánh sáng phù hợp góp
phần gia tăng cường độ quang hợp dẫn đến gia tăng hàm lượng flavonoid ở cây Hổ
trượng căn in vitro.

xiii


MỞ ĐẦU
Thuốc tân dược có tác dụng nhanh, chuyên biệt trong điều trị bệnh nhưng nó
cũng là một con dao hai lưỡi vì nó có thể để lại những tác dụng phụ không mong
muốn như mất ngủ, ói mửa, đau nhức, tiêu chảy liên tục,… thậm chí làm suy giảm
chức năng gan, thận. Các loại thảo dược thiên nhiên có ít tác dụng phụ, an toàn cho
người sử dụng và xu hướng ngày nay việc sử dụng thảo dược thiên nhiên ngày càng
chiếm ưu thế.

Hổ trượng căn (Polygonum cuspidatum Sieb. Et Zucc) được biết đến là một
thảo dược quý với tác dụng trị phong thấp, tiêu viêm, kháng sinh, chống virus, giảm
đau, lợi tiểu,…(Võ Văn Chi, 2012). Trên thế giới, đã có một số nghiên cứu liên quan
đến sự cô lập, phân tích các thành phần hóa học từ cây Hổ trượng căn và thử nghiệm
tác dụng dược lý của chúng trong điều trị một số bệnh. Đặc biệt, những nghiên cứu
mới nhất cho thấy dịch chiết của cây Hổ trượng căn có khả năng chống ung thư (Lee
và cs, 2015).
Quang hợp và sản phẩm quang hợp; tổng hợp và tích lũy các hợp chất thứ
cấp trong cây là những quá trình liên quan trực tiếp đến biến dưỡng của thực vật –
một sinh vật tự dưỡng hoàn toàn. Việc nghiên cứu tìm hiểu tác động của ánh sáng,
đặc biệt chất lượng tia sáng trong những quá trình này rất quan trọng và hữu ích, để
từ đó có thể tìm hiểu hướng phát triển cây trồng có chất lượng cao và số lượng đảm
bảo nhu cầu ngày càng cao của xã hội.
Đề tài “Tìm hiểu ảnh hưởng của các loại ánh sáng trên sự quang hợp và
tích lũy hợp chất thứ cấp ở cây Hổ trượng căn (Polygonum cuspidatum Sieb. Et
Zucc)” được thực hiện nhằm mục đích tìm hiểu tác dụng các nguồn sáng đơn sắc
khác nhau lên sự quang hợp và tích lũy một vài hợp chất thứ cấp trong nuôi cấy in
vitro cây Hổ trượng căn bước đầu hướng đến một kỹ thuật nuôi trồng mới loại thực
vật để có thể phát triển nguồn dược liệu có chất lượng đáp ứng nhu cầu công nghệ
dược phẩm dược liệu.

1


CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. GIỚI THIỆU VỀ CÂY HỔ TRƯỢNG CĂN POLYGONUM CUSPIDATUM
1.1.1.

Phân loại

Giới:

Plantae

Ngành:

Magnoliophyta

Lớp:

Magnoliopsida

Bộ:

Caryophyllales

Họ:

Polygonaceae

Giống:

Polygonum

Ảnh 1.1. Cây Hổ trượng
căn trong tự nhiên

Loài:

Polygonum cuspidatum Sieb. Et Zucc

Tên gọi khác: Hổ trượng căn, Hoạt huyết đan, Tử kim long, Ban trượng căn, Điền
thất, Củ cốt khí (Đỗ Tất Lợi, 2004).
1.1.2.

Sơ lược về cây Hổ trượng căn Polygonum cuspidatum

Polygonum cuspidatum thuộc họ Rau răm (Polygonaceae), họ này có khoảng
43-53 chi, trên 1100 loài, có mặt rộng khắp thế giới nhưng đa dạng nhất ở vùng ôn
đới Bắc bán cầu. Polygonum cuspidatum mọc hoang ở đất ẩm, ven suối, khe rừng,
rừng cây bụi vùng núi cao 1000- 1600m. Tại Việt Nam, cây này phân bố ở Lào Cai,
Cao Bằng, Lạng Sơn, được trồng ở Hải Dương, Hà Nội, Đồng Nai. Trên thế giới, các
quốc gia có trồng và sử dụng nguồn vật liệu này bao gồm: Trung Quốc, Triều Tiên,
Nhật Bản (Võ Văn Chi, 2012).
Đây là loại cây thân thảo sống nhiều năm, cao 1- 1,5m, phân nhánh ít, có cạnh,
lóng có màu nâu đỏ, có vết màu tím hồng. Rễ phình thành củ, ruột màu vàng. Lá hình
trứng rộng, mọc so le. Cây thường ra hoa từ tháng 7 đến tháng 9, cho quả vào tháng
10 đến tháng 12. Cụm hoa chùm, mọc ở nách lá, dài 2-3 cm. Hoa có màu trắng đục,
đơn tính. Quả bế màu nâu đen, 3 cạnh và mũi nhọn (Võ Văn Chi, 2012).

2


1.1.3.

Thành phần hóa học và tác dụng dược lí của cây Hổ trượng căn

Polygonum cuspidatum
Bộ phận sử dụng chủ yếu của cây Hổ trượng căn Polygonum cuspidatum là rễ
củ. Mùa thu hái rễ củ quanh năm, tốt nhất là vào mùa thu đông, rửa sạch, thái phiến,
dùng tươi hay phơi khô trong mát (Võ Văn Chi, 2012). Theo Y học cổ truyền, rễ củ
cây Hổ trượng căn Polygonum cuspidatum là vị thuốc có vị đắng, tính hàn, có tác
dụng hoạt huyết, giảm đau, giải độc, chữa chấn thương, cầm máu, trị rắn độc cắn, ho
do phế nhiệt, bỏng do nước sôi, lợi tiểu, thông kinh, dùng cho người bị kinh nguyệt
bế tắc, kinh nguyệt đau đớn, bụng trướng, tiểu tiện khó khăn. Còn theo Võ Văn Chi
(2012), thường dùng trị phong thấp tê bại, đau nhức gân xương, ngã ứ huyết; viêm
gan cấp, viêm ruột lỵ; viêm amygdal, viêm hầu; viêm khí quản, viêm phổi nhẹ; viêm
ruột cấp, nhiễm trùng đường niệu; kinh nguyệt khó khăn, vô kinh, huyết hôi không
ra (đẻ xong ứ huyết); táo bón. Theo kết quả nghiên cứu dược lý hiện đại thì cây Hổ
trượng căn có tác dụng kháng khuẩn, ức chế các loại vi khuẩn, virut, hạ cơn ho suyễn,
hạ áp, giảm cholesterol và triglicerit, an thần, lợi tiểu, hạ đường huyết, cầm máu, tiêu
viêm.
Thành phần hóa học được chiết suất từ rễ bao gồm: physcin, emodin 8-0-β
glucosid, β- sitosterol glucosid, 3.4.5 trihydroxystilben 3-0-β-0 glucosid, polygonin,
rheochrysin, polydatin, resveratrol, cuspidatin (Võ Văn Chi, 2012).
Theo Lee và cs (2015), dịch chiết của Polygonum cuspidatum có đặc tính chống
oxy hóa với khả năng làm sạch gốc tự do, làm giảm các hoạt động và khả năng tạo
phức kim loại. Ngoài ra, dịch chiết này còn có khả năng chống ung thư thông qua
việc chống sự tăng sinh của các tế bào khối u ác tính trên da người.
Ngoài ra, dịch chiết Polygonum cuspidatum còn giúp chống lại vi khuẩn kháng
thuốc trong bệnh viện, ức chế hoàn toàn sự phát triển của mầm bệnh. Quan sát dưới
kính hiển vi điện tử quét, dịch chiết này phân hủy và phá vỡ thành tế bào và màng tế
bào chất dẫn đến sự chết của tế bào (Su và cs, 2015).
Theo Sohn và cs (2016), dịch chiết của Polygonum cuspidatum làm suy giảm
bệnh võng mạc do bệnh tiểu đường gây nên thông qua việc ức chế con đường truyền
3

tín hiệu High-Mobility Group Box-1 HMGB1 (là một cytokine gây viêm) được thí
nghiệm trên chuột bị tiểu đường. Điều trị bằng dịch chiết này làm giảm bớt sự tăng
lên HMGB1. Dịch chiết Polygonum cuspidatum còn có tác dụng làm giảm tính thấm
thành mạch ở chuột bị tiểu đường. Việc uống dịch chiết này có thể góp phần đáng kể
vào việc ngăn chặn sự phát triển của bệnh võng mạc do tiểu đường ở những bệnh
nhân bị tiểu đường.
Nhiều nghiên cứu trên thế giới đã công bố trong rễ Polygonum cuspidatum có
chứa hợp chất gọi là stilbene là những hydrocacbon thơm có công thức chung là
C14H12. Theo nghiên cứu của Aggarwal và cs (2004), resveratrol (trans-3,5,4’trihydroxystilbene) được cô lập lần đầu tiên vào năm 1940. Ngoài tác dụng bảo vệ
tim mạch, resveratrol còn có đặc tính chống ung thư bằng cách ngăn chặn sự phát
triển của nhiều loại tế bào ung thư bao gồm ung thư bạch huyết, ung thư tủy, đa u tủy,
ung thư vú, dạ dày, tuyến tiền liệt, đại tràng, tuyền tụy, tuyến giáp, ung thư vú, ung
thư cổ tử cung. Resveratrol cũng có khả năng tác động đến apoptotic của cytokines,
tác nhân hóa học và bức xạ γ. Ngoài ra, resveratrol còn là chất chống oxy hóa, chống
viêm, giúp ngăn chặn sự nhiễm trùng máu (gây tổn thương DNA) do stress oxy hóa
(Aydin và cs, 2015).
Flavonoid là một nhóm hợp chất tự nhiên lớn thường gặp ở thực vật, phần lớn
có màu vàng. Các dẫn chất flavonoid có khả năng dập tắt gốc tự do. Flavonoid còn
có tác dụng chống độc làm giảm tổn thương gan, bảo vệ chức năng gan, dưới tác dụng
của flavonoid ngưỡng ascorbic được ổn định đồng thời lượng glycogen trong gan
tăng có ý nghĩa quan trọng trongnâng cao chức năng giải độc gan. Ngoài ra, flavonoid
còn có tác dụng chống viêm thông qua việc ức chế con đường sinh tổng hợp
prostagladin (chất trung gian hóa học của phản ứng viêm và cảm nhận đau) (Ngô Văn
Thu, 2011). Flavonoid có tác dụng chống oxy hóa mạnh thông qua hoạt tính khử gốc
tự do DPPH và giảm hoạt động của chúng (Sasikumar và cs, 2010).
1.1.4.

Một số nghiên cứu về cây Hổ trượng căn Polygonum cuspidatum

Peng và cs (2013) đã tìm hiểu tổng quan về thực vật học, hóa thực vật, tác dụng
dược lý và những ứng dụng tiềm năng của Polygonum cuspidatum Sieb. Et Zucc.
4


Polygonum cuspidatum phân bố rộng rãi trên toàn thế giới và được sử dụng như thuốc
cổ truyền lâu đời ở Trung Quốc. Có khoảng trên 67 chất gồm quinon, stilbene,
Flavonoid, coumarin và ligan được phân lập từ cây này. Rễ của cây có tác dụng điều
hòa lipid, chống sốc nội bào, chống nhiễm khuẩn, chống viêm chống ung thư và một
số bệnh khác.
Liu và cs (2006) đã nghiên cứu về sự cảm ứng mô sẹo ở Polygonum cuspidatum
để sản xuất các chất chuyển hóa thứ cấp. Mô sẹo được tạo từ rễ, thân, lá, chồi ngọn
trên môi trường MS, BA5 hay N6 kết hợp với những phytohormon 2,4D 0,5mg/l +
BA 1mg/l, NAA 0,5m/l, kinetin 1mg/l. Sau 25 ngày mô sẹo cảm ứng từ lá là 100%
trên tất cả các môi trường: MS có bổ sung 2,4D 0,5mg/l và BA 1mg/l; trên môi trường
NAA 0,5mg/l và kinetin 1mg/l.
Wang và cs (2013) đã nghiên cứu một phương pháp đơn giản phân lập và tinh
sạch Resveratrol từ Polygonum cuspidatum khá thân thiện với môi trường, dễ thực
hiện và có chi phí thấp. Toàn bộ quá trình chiết suất bao gồm các công đoạn: chiết
hồi lưu, lọc, thủy phân, chiết lỏng-lỏng ( là phương pháp tách dựa trên sự chuyển pha
của các chất từ pha lỏng này sang pha lỏng khác do tính tan của chúng khác nhau
trong hai pha lỏng riêng biệt, trong đó một pha là dung dịch chứa chất cần chiết, pha
còn lại là dung môi chiết) và rửa chất. Trong đó, lọc nhằm loại bỏ các hợp chất không
phân cực hoặc phân cực kém và các cặn thô từ dịch chiết. Thủy phân nhằm chuyển
polydatin thành resveratrol góp phần làm giàu resveratrol. Quá trình rửa nhằm loại
bỏ các tạp chất gồm các chất có tính acid và hòa tan trong mạnh trong nước. Sự lặp
lại của quá trình trong các giai đoạn khác nhau khá cao, hàm lượng resveratrol trong
sản phẩm cuối cùng là trên 73,8%.
Xu và cs (2015), nghiên cứu về tác động của physcion 8-0-β glucopyranoside
(PSG) được cô lập từ Polygonum cuspidatum lên cải thiện việc học tập và trí nhớ ở

chuột mắc chứng mất trí nhớ do Aβ1-40 gây ra. Những con chuột sẽ bị làm mất trí nhớ
bằng cách tiêm Aβ1-40 vào trong não thất sau đó cho uống PSG với các liều lượng
khác nhau trong 5 ngày. Kết quả cho thấy PSG ức chế một cách đáng kể thời gian
ngấm thuốc ở chuột bị bệnh, tỷ lệ ức chế cao nhất là 44,8% với liều lượng 40 mg/ kg/

5


ngày sau 5 ngày. Ngoài ra, PSG còn làm giảm lượng Amyloid α đồng thời làm tăng
điều hòa sự biểu hiện của protein drebrin trong vùng hippocampus. Điều này cho thấy
rằng PSG có thể cải thiện đáng kể việc học và trí nhớ ở chuột mắc chứng mất trí nhớ.
Như vậy, các nghiên cứu về cây Polygonum cuspidatum tập trung vào các
phương pháp tách chiết và tác dụng của các hợp chất thứ cấp trong điều trị bệnh. Tuy
nhiên, chưa tìm thấy nghiên cứu nào về hiệu quả của các loại ánh sáng đến khả năng
tích lũy hợp chất thứ cấp của cây Polygonum cuspidatum. Vì vậy đề tài này tập trung
nghiên cứu về ảnh hưởng của các loại ánh sáng lên sự tích lũy hợp chất thứ cấp đặc
biệt là flavonoid.
1.2. QUANG HỢP
1.2.1.

Định nghĩa

Quang hợp là quá trình biến đổi năng lượng ánh sáng Mặt trời thành năng lượng
hóa học dưới dạng các hợp chất hữu cơ hay nói cách khác quang hợp là quá trình biến
đổi các chất vô cơ đơn giản thành các hợp chất hữu cơ phức tạp có hoạt tính cao trong
cơ thể thực vật dưới tác dụng của ánh sáng Mặt trời và sự tham gia của hệ sắc tố thực
vật (Vũ Văn Vụ, 2009).
Quang hợp là quá trình quan trọng hàng đầu trên trái đất vì nó tạo năng lượng
cho sự sống trong sinh quyển. Ánh sáng là điều kiện tiên quyết cho quá trình quang
hợp diễn ra. Quang hợp tức là sự tổng hợp nhờ ánh sáng là quá trình giúp thực vật

dùng năng lượng mặt trời để tạo ra glucose từ CO2, H2O và phóng thích O2 (Bùi Trang
Việt, 2002).
1.2.2.

Giai đoạn chính của quang hợp

Quang hợp cần ánh sáng, nhưng thật ra, gồm hai giai đoạn: giai đoạn sáng xảy
ra dưới ánh sáng trên màng thylakoid tạo ra các hợp chất cao năng: NADPH và ATP
còn giai đoạn tối không cần ánh sáng xảy ra trong stroma dùng các sản phẩm cao
năng của giai đoạn sáng để khử CO2 thành glucid (Bùi Trang Việt, 2002).
Lục lạp tập trung trong các tế bào thịt lá, hình trứng, dài 3 -10 𝜇𝑚, rộng 1 – 4
𝜇𝑚. Bao diệp lạp có hai màng: màng ngoài rất thấm, màng trong ít thấm hơn và bao
6


quanh stroma. Mỗi diệp lạp có 40 – 60 túi chồng, mỗi chồng túi được gọi là granum.
Các túi dẹp trong mỗi granum là thylakoid có một màng bao bọc (Bùi Trang Việt,
2002).
Các màng của lục lạp chia bào quan thành 3 ngăn, mỗi ngăn giữ một chức năng
riêng biệt: màng thylakoid là nơi xảy ra giai đoạn sáng, khoảng trong thylakoid là nơi
phóng thích O2 trong quá trình quang giải nước và stroma là nơi xảy ra giai đoạn tối
trong quang hợp (Bùi Trang Việt, 2002).
1.2.2.1. Giai đoạn sáng
Giai đoạn sáng là quá trình biến đổi năng lượng ánh sáng thành hóa năng. Ánh
sáng được nhận bởi chlorophyll thúc đẩy sự dẫn truyền electron và ion H+ từ phân tử
nước đến chất nhận NADP+, được tích lũy trong các phân tử NADPH và ATP.
 Các sắc tố quang hợp
Sắc tố quang hợp nằm trên màng thylakoid. Các sắc tố bao gồm diệp lục tố a, b
có hai cực đại hấp thu là ở vùng lơ và vùng đỏ, hầu như không hấp thu ở vùng ánh
sáng giữa hai cực đại này. Trong đó chỉ có diệp lục tố a có khả năng phóng thích evào chuỗi quang hợp. Các diệp lục tố như b, c, d và các chất thâu ánh sáng khác như

carotenoid, phicobilin được gọi chung là các sắc tố phụ. Các sắc tố phụ giúp cho phổ
hoạt động của quang hợp trở nên rộng hơn vì sắc tố phụ thâu ánh sáng và truyền năng
lượng cho diệp lục tố a (Bùi Trang Việt, 2002).
Sắc tố bảo vệ: Carotenoid và xanthophyl có cực đại hấp thu ở 480-500 nm.
Carotenoid tham gia vào việc thu nhận ánh sáng cho quang hợp và bảo vệ lục lạp khỏi
điều kiện ánh sáng cường độ cao, tham gia vận chuyển điện tử. Carotenoid xác định
màu sắc của vài loài thực vật, hoa quả,… Flavonoids là những chất hóa học thuộc
nhóm polyphenol, bao gồm anthocyanin, chalcone, aurone, flavone và flavonol,
chúng hấp thu dãy ánh sáng khả kiến từ 280-315 nm. Flavonoid là một nhóm sắc tố
thực vật có vai trò rất lớn trong việc tạo ra màu sắc của cánh hoa và quả, tạo ra bộ lọc
chống tia UV (giảm sự dẫn truyền ánh sáng khi tiếp xúc với UV-B) (Kaling và cs,
2014).

7


 Tổ chức của chuỗi quang hợp trên màng thylakoid
Để thực hiện chức năng chuyển năng lượng, các phân tử diệp lục tố được tổ
chức trong các quang hệ (PS) trong màng thylakoid. Mỗi quang hệ (PS) bao gồm một
cặp phân tử diệp lục tố a tạo nên một dimer, gọi là trung tâm phản ứng quang hóa và
vài trăm phân tử sắc tố phụ (diệp lục tố b, c, d, carotenoid…) tạo nên một phức hợp
thu ánh sáng hay phức hợp anten. Các phức hợp anten có nhiệm vụ thu nhận ánh sáng
ở độ dài sóng khác nhau và truyền năng lượng kích hoạt cho trung tâm phản ứng. Có
hai quang hệ là thành phần của chuỗi quang hợp là quang hệ I (PSI) hấp thu quang tử
có bước sóng 700 nm và quang hệ II (PSII) hấp thu quang tử có bước sóng 680 nm
(Bùi Trang Việt, 2002).
Khi một phân tử sắc tố trong phức hợp anten được kích hoạt bởi một quang tử
(photon) có bước sóng thích hợp, năng lượng kích hoạt nhanh chóng được truyền từ
phân tử sắc tố này sang phân tử sắc tố khác cho tới diệp lục tố a của trung tâm phản
ứng. Diệp lục tố a của trung tâm phản ứng của mỗi quang hệ sẽ phóng thích electron

kích hoạt (e- cao năng) cho chất nhận e- thứ nhất. Ngay sau đó, chất nhận e- thứ nhất
sẽ chuyển e- kích hoạt vào chuỗi chuyển e- quang hợp. Từ đó e- lần lượt di chuyển từ
phân tử này sang phân tử khác và mất dần năng lượng. Một phần năng lượng sinh ra
từ các phản ứng oxi hóa – khử được sử dụng tạo ATP theo cơ chế hóa thẩm (BùiTrang
Việt, 2002).
Chuỗi quang hợp bao gồm bốn phức hợp protein: quang hệ PSII, cytochrom b6f, quang hệ PSI và ATP synthaz được tổ chức sao cho nước được oxid hóa thành O2
trong khoảng trong thylakoid, NADP+ được khử thành NADPH ở phía stroma của
màng và ATP được phóng thích vào stroma. Plastoquinon (PQ) và plastocyanin (PC)
là hai thành phần linh động của chuỗi. Các chất chuyên chở điện tử của chuỗi quang
hợp có vai trò như những enzym xúc tác các phản ứng oxid hóa khử (Bùi Trang Việt,
2002).

8


1.2.2.2. Giai đoạn tối
Gồm một chuỗi phản ứng xoay vòng tạo nên chu trình Calvin. Chu trình này
không trực tiếp dùng ánh sáng nhưng sử dụng NADPH và ATP được tạo ra trong giai
đoạn sáng để tạo các phân tử đường từ CO2 của khí quyển. Giai đoạn tối trả lại các
tiền chất NADP+, ADP và Pi cho giai đoạn sáng. Chu trình Calvin gồm 4 bước cơ
bản:


Cố định CO2: Ba phân tử CO2 kết hợp với ba phân tử đường 5 cacbon

ribuloz bisphosphate (RuBP) để cho sáu phân tử acid hữu cơ ba cacbon : acid 3phosphoglyceric (3-PGA). Rubisco (ribuloz bisphosphat carboxylaz oxygenaz) là
enzyme xúc tác của phản ứng này.


Phosphoryl hóa và khử: Tế bào tiêu thụ 6 ATP và oxi hóa 6 NADPH

(ATP và NADPH được tạo ta trong giai đoạn sáng) để sinh ra 6 phân tử giàu năng
lượng : glyceraldehyd 3-phosphat (G3, 3 cacbon) từ 6 phân tử 3-PGA.


Phóng thích G3P : Năm phân tử G3P được giữ lại trong chu trình và

một được phóng thích ra khỏi chu trình để tạo thành sản phẩm thật sự của quá trình
quang hợp. Tế bào dùng hai phân tử G3P (ba cacbon) tạo ra phân tử đường (6 cacbon).
Để tạo ra một phân tử glucose, chu trình phải quay vòng 6 lần để phóng thích đủ hai
phân tử G3P.


Tái tạo RuBP : Một chuỗi phản ứng dùng ATP để tái sắp xếp các

nguyên tử trong năm phân tử G3P (3 cacbon), tạo nên 3 phân tử RuBP (5 cacbon).
Sự táo tạo mỗi phân tử RuBP khởi đầu một vòng mới của chu trình (Bùi Trang Việt,
2002).
1.2.2.3. Vận chuyển các sản phẩm quang hợp
Chuyển triose-phosphate từ lục lạp ra cytosol: Triose-phosphate dễ thấm qua
màng ngoài của bao lục lạp, vì màng này rất thấm với các phân tử nhỏ (<13 kDa) nhờ
sự hiện diện của các protein tạo nên những ống nhỏ chứa đầy nước có tính thấm rất
ít chuyên biệt (khác với các kênh ion). Ngược lại, màng trong có tính thấm chọn lọc
rất cao, hầu như không thấm các chất hòa tan thích nước nên các sản phẩm quang hợp

9


chỉ có thể qua màng này nhờ các protein vận chuyển, đặc biệt là các protein đối
chuyển Pi / triose-phosphate, giúp triose-phosphate qua màng trước khi được đổi

thành sucrose trong cytosol.
Chuyển sucrose tới yếu tố sàng: Sucrose di chuyển qua vài tế bào để tới yếu tố
sàng trong các mạch nhỏ nhất của lá chủ yếu theo con đường symplast (qua cầu liên
bào). Ở vài điểm gần yếu tố sàng, sucrose có thể qua màng, ra vùng apoplast, và từ
apoplast trở lại con đường symplast để vào ống sàng.
Nạp vào libe: Sucrose được nạp vào yếu tố sàng theo mô hình đồng vận chuyển
(cơ chế hoạt động): ATPase của màng plasma bơm H+ ra apoplast (vách), tạo khuynh
độ điện hóa proton cho phép sucrose vào symplast (cytoplasm) của yếu tố sàng.
Chuyển vị trong libe: Sự chuyển vị trong libe xảy ra nhờ khuynh độ áp suất giữa
nơi xuất và nơi nhập, theo mô hình dòng áp suất.
Tháo khỏi libe: Sự tháo sucrose khỏi yếu tố sàng vào tế bào nhận có thể xảy ra
theo con đường symplast, apoplast hay qua màng nhờ các thể vận chuyển, theo các
quá trình:


Sucrose vào apoplast và được cắt thành glucose và fructose nhờ enzym

invertase của vách, sau đó glucose và fructose vào tế bào nhận nhờ các thể vận chuyển
qua màng plasma.


Vào apoplast và sau đó, vào tế bào nhận nhờ các thể vận chuyển.



Qua cầu liên bào để vào symplast.



Được cắt thành glucose và fructose nhờ enzym invertase của

cytoplasm.


Vào không bào nhờ các thể vận chuyển.


Được cắt thành glucose và fructose nhờ enzym invertase của không
bào (Bùi Trang Việt, 2002).
1.3. ÁNH SÁNG
1.3.1.

Tính chất của ánh sáng

Ánh sáng mặt trời là nguồn năng lượng chủ yếu trong sinh giới. Thực vật có khả
năng hấp thu và chuyển hóa trực tiếp ánh sáng mặt trời và các chất vô cơ thành các

10


hợp chất hữu cơ, cung cấp thực phẩm cho mọi sinh vật và duy trì hầu như mọi dạng
sống trên hành tinh. Ở thực vật bậc cao, ánh sáng đỏ, tím, xanh giúp cho quá trình
quang hợp đạt hiệu quả nhất. Khả năng kích thích các electron của ánh sáng liên quan
chủ yếu đến bước sóng hơn là cường độ của chùm sáng. Chỉ một phần nhỏ ánh sáng
được thực vật thực sự hấp thu (Miyashita và cs, 1994).
Tính chất của ánh sáng: có hai tính chất sóng và tính chất hạt
1.3.1.1. Tính chất sóng
Ánh sáng mặt trời là một dạng năng lượng (quang năng), thường gọi là bức xạ
hay năng lượng điện từ. Năng lượng điện từ trong không gian ở dạng sóng.
Khoảng cách giữa hai đỉnh sóng (hay giữa hai đáy sóng) kề nhau được gọi là

bước sóng ( hay độ dài sóng, đơn vị: nm). Số đỉnh sóng qua một điểm trong một thời
gian xác định là tần số (đơn vị: Herzt). Bước sóng (λ), tần số (ν) và tốc độ (c) của bất
kì sóng nào đều liên hệ với nhau theo phương trình:
c = λ.ν
c: tốc độ của sóng (tốc độ ánh sáng) = 3 * 108 m/s
Dãy sóng điện từ đầy đủ được gọi là phổ điện từ. Trong đó ánh sáng nhìn thấy
được chỉ là một phần nhỏ của phổ sóng, bao gồm các sóng có độ dài sóng khác nhau
chạy từ 400-700 nm. Mỗi độ dài sóng có màu sắc riêng biệt. Mắt người có thể phân
biệt các màu qua lăng kính bao gồm thì chỉ có một vài độ dài sóng được hấp thu (như
ánh sáng đỏ và xanh) và dùng trong quang hợp, trong khi các ánh sáng khác phản
chiếu hay truyền qua lá (ánh sáng xanh lục) (Bùi Trang Việt, 2012).
1.3.1.2. Tính chất hạt
Theo thuyết lượng từ của Planck tất cả các dạng năng lượng đều gồm các hạt
riêng lẻ, gọi là quantium (lượng tử). Lượng tử ánh sáng hay photon ánh sáng có năng
lượng được tính theo công thức sau đây:
E = h.c/λ = h.ν

11


Trong đó :

h: hằng số planck = 6,26 x 10-34 Js-1
c: tốc độ ánh sáng = 3 x 108
λ: bước sóng ánh sáng

Ánh sáng mặt trời giống như một làn mưa photon có độ dài sóng khác nhau, mà
mắt người chỉ nhìn thấy được một vùng hẹp (400-700 nm). Năng lượng của ánh sáng
tỉ lệ nghịch với bước sóng; photon có bước sóng càng ngắn thì năng lượng càng lớn.
Trong các phản ứng quang hóa, mỗi phân tử một chất nhận một photon, để chuyển

sáng trạng thái kích hoạt và tham gia vào phản ứng (Bùi Trang Việt, 2012).
1.3.2.

Vai trò của ánh sáng xanh và đỏ đối với thực vật

Ánh sáng được coi là nguồn sống của thực vật. Ánh sáng có ảnh hưởng đến toàn
bộ đời sống của thực vật từ khi nảy mầm, sinh trưởng và phát triển cho đến khi cây
ra hoa, kết trái rồi chết. Sự chiếu sáng có ảnh hưởng lên sự sinh trưởng của tế bào,
mô thực vật và sự sinh tổng hợp chất biến dưỡng sơ cấp và thứ cấp (Ouyang và cs,
2003).
Ánh sáng khác nhau về chất lượng, cường độ và thời gian chiếu sáng. Mỗi đặc
tính đều có ảnh hưởng lên sự phát triển của thực vật. Tổng lượng ánh sáng mà cây
thu nhận trong suốt quá trình chiếu sáng có tác động trực tiếp lên quang hợp, sự tăng
trưởng của cây. Ánh sáng góp phần vào việc tạo rễ và chồi bất định của đoạn cắt.
Cường độ ánh sáng thấp cần cho quá trình tạo rễ và ngược lại cường độ ánh sáng quá
cao sẽ ngăn cản sự tạo rễ. Chất lượng ánh sáng có vai trò quan trọng đối với đặc điểm
hình thái của cây như kéo dài, hình thành chồi nách, giải phẫu lá, kích thước lá và
hình thành rễ. Ánh sáng đỏ cam thích hợp cho sự ra rễ hơn ánh sáng xanh da trời.
Trong nhiều trường hợp, hình thái thực vật (chiều cao, hình dáng,…) bị ảnh hưởng
chủ yếu bởi chất lượng ánh sáng (Dương Tấn Nhựt, 2011). Debergh và cs (1992) đã
công bố cường độ chiếu sáng ngoài tác dụng điều hòa kích thước lá và thân cũng như
con đường phát sinh hình thái còn ảnh hưởng đến sự hình thành sắc tố và hiện tượng
mọng nước của cây con in vitro (trích dẫn Dương Tấn Nhựt, 2011).

12