Chu kì quang của thực vật

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA SINH HỌC


ĐỀ TÀI

CHU KỲ QUANG CỦA
THỰC VẬT

•
•
1.
2.

GVHD: Cô Ths. Lương Thị Lệ
Thơ
Nhóm thực hiện đề tài:
Nguyễn Thị Thu Hiền
Trần Thị Thu Thủy


1) Quang chu kì là gì?
a. Thí nghiệm:
- Năm 1920, hai nhà khoa học là Garner và Allard, Mỹ tìm thấy cây thuốc lá đột biến

(cây thuốc lá Maryland Mammoth khổng lồ):

•
•

Lớn một cách khác thường (2m)

Không ra hoa khi trồng ngoài đồng vào mùa hè mặc dù các cây thuốc lá bình

•

thường khác cùng tuổi đã ra hoa.
Họ tiến hành nhân giống cây này lên và thấy chúng ra hoa trong nhà kính vào mùa
đông.


 Trong nhà kính vào mùa đông và ở ngoài đồng vào mùa hè rất khác nhau về nhiệt độ,

độ ẩm, cường độ ánh sáng, độ dài của ngày, … Sau hàng loạt thí nghiệm loại dần các
yếu tố, cuối cùng họ kết luận rằng yếu tố kiểm soát sự ra hoa là độ dài ngày. Cây chỉ ra
hoa trong điều kiện ngày ngắn hơn đêm. Ngược lại, khi ngày dài hơn đêm thì cây
không ra hoa.
b. Định nghĩa
- Quang chu kì là sự xen kẽ giữa thời gian sáng và thời gian tối trong ngày.
- Phản ứng của thực vật với độ dài ngày và đêm được gọi là quang kì tính.
- Độ dài sáng tới hạn ( C ): đó là số giờ sáng cực đại để cây ngày ngắn có thể ra hoa và
ngược lại đó là số giờ sáng cực tiểu để cây ngày dài có thể ra hoa. Mỗi loài thực vật có
thời gian chiếu sáng tới hạn nhất định.
2) Phân loại thực vật theo quang chu kì

Tùy theo
a. Cây ngày ngắn
- Cây ngày ngắn là cây chỉ ra hoa trong điều kiện thời gian được chiếu sáng ngắn hơn
độ dài sáng tới hạn.


-

Lưu ý: khái niệm cây ngày ngắn không có nghĩa là giai đoạn sáng ngắn hơn 12 giờ,
mà là ngắn hơn giá trị tới hạn C.
VD: phần lớn các cây xứ nóng: cây đậu nành, cây thuốc lá, lúa, khoai lang, cúc, mía,

thược dược, đậu xanh, cải bắp…
- Để điều khiển cây ra hoa, người ta có thể che tối cây lúc ban ngày
b. Cây ngày dài
- Cây ngày dài (CND) là cây chỉ ra hoa trong điều kiện thời gian được chiếu sáng dài
hơn độ dài sáng tới hạn.

-

Lưu ý: cây ngày dài có thể có yêu cầu chiếu sáng ngắn hơn cây ngày ngắn. Thực tế,
11.5 giờ chiếu sáng mỗi ngày đã giúp CND Jusquiame ra hoa, trong khi 14.5 giờ chiếu
sáng hằng ngày vẫn có thể khiến CNN Xanthium ra hoa. Khái niệm ngày dài hay ngày
ngắn chỉ cho ta biết cây cần độ dài chiếu sáng dài hơn hay ngắn hơn C. Cây ngày dài
thì thời gian chiếu sáng phải dài hơn C, cây ngày ngắn thì ngược lại.
VD: yến mạch, cẩm chướng, cỏ 3 lá, cà rốt, mù tạt, hành, sà lách, thuốc phiện, đậu

-

tằm…
Để cây ngày dài ra hoa, cần đảm bảo đủ thời gian chiếu sáng. Ngược lại, để ức chế sự

ra hoa, ta che cây lại.
c. Cây trung tính


-

Cây trung tính là cây có thể ra hoa trong bất kì điều kiện chiếu sáng nào, miễn là thời
gian chiếu sáng đủ cho cây quang hợp. Giá trị tối thiểu này được gọi là tối thiểu dinh
dưỡng T, thường thì khoảng 4-5 giờ dưới ánh sáng vài trăm Wm-2
VD: dưa chuột, cà chua, cẩm chướng, nho, hướng dương,…

d. Các trường hợp đặc biệt
- Trong thiên nhiên, ngoài các loài cây có yêu cầu tuyệt đối về quang chu kì, thì một số

loài khác lại không lệ thuộc quá chặt chẽ về quang chu kì: chúng ra hoa nhanh chóng
trong quang kỳ thích hợp; trong quang kì không thích hợp chúng vẫn ra hoa, nhưng
chậm hơn.
VD: cây thích ngày ngắn như: hoa Cosmos (hoa chuồn chuồn) hay 1 vài loại cúc khác
-

cây thích ngày dài như: lúa mạch đen mùa xuân, lúa mì,…
Một số cây có đồng thời hai giá trị tới hạn: một trên và một dưới. Gồm có 2 nhóm:
• Nhóm 1: cây ngày ngắn-dài. Đầu tiên cây phải trải qua những ngày ngắn, sau đó là
những ngày dài để ra hoa. VD: cỏ 3 lá hoa trắng
• Nhóm 2: cây ngày dài ngắn. Đầu tiên cây phải trải qua những ngày dài, sau đó là

những ngày ngắn để ra hoa. VD: cây sống đời
- Hiếm hơn, 1 vài loài có thể ra hoa trong tối liên tục như hoa Huệ dạ hương,…
3) Yêu cầu của chu kì quang cảm ứng
- Gọi là “cảm ứng” vì quá trình hình thành hoa sẽ tiếp tục diễn ra sau khi quá trình xử lí
quang kỳ hoàn thành và không cần tiếp tục duy trì. Quang kỳ cảm ứng có những yêu
cầu sau:
• Số chu kì: có thể là 1 hoặc nhiều, tùy theo loài.
VD: rau bina: 1 chu kì, cây đậu nành : 2-4 chu kì, cúc: 8-30 chu kì
• Cường độ chiếu sáng: Rất thấp, chỉ khoảng 0.05-0.1 Wm -2 (tức là khoảng 5-10 lx)

• Quang chu kỳ liên tục: sự có mặt của quang kì nghịch trước khi quang kì cảm ứng
hoàn thành sẽ ngăn cản quá trình ra hoa
4) Vai trò quan trọng của giai đoạn tối
- Thí nghiệm: Hammer và Bonner (1938) đã làm thí nghiệm đối với cây ngày ngắn
Xanthium (C = 15,5 giờ) :
• Nếu ngắt quãng thời gian tối bằng một thời gian chiếu sáng ngắn thì cây không
•

ra hoa
Nếu ngắt quãng thời gian sáng bằng thời gian tối ngắn thì không ảnh hưởng đến
sự ra hoa.


 chứng minh được rằng cây không đo chiều dài ngày, cũng không đo chiều
dài tương đối của ngày và đêm, mà đo chiều dài của giai đoạn tối. Kết luận:
-

chính giai đoạn tối mới quan trọng, là yếu tố quyết định sự ra hoa.
Sự gián đoạn đêm, bởi những cường độ chiếu sáng thấp, ở 7-9 giờ sau khi bắt đầu giai
đoạn tối (thời điểm nhạy cảm tối đa với sự gián đoạn đêm)  có thể đảo ngược phản
ứng ra hoa.

 Giai đoạn tối trong quang kỳ cần thiết phải liên tục.


-

Tuy nhiên, dầu chúng ta thừa nhận tầm quan trọng của giai đoạn tối và tính liên tục
của giai đoạn tối, thì hoàn toàn không có nghĩa là ánh sáng, giai đoạn chiếu sáng

không có vai trò trong sự cảm ứng ra hoa. Thật sự, giai đoạn chiếu sáng hiện diện
trong mọi chu kì cảm ứng, như yêu cầu bắt buộc của sự cảm ứng ra hoa.
5) Cơ quan cảm thu quang chu kỳ.
- Thí nghiệm 1:
• Trồng CNN trong điều kiện ngày dài: cây ko ra hoa.
• Trồng CNN trong điều kiện ngày dài, nhưng che sáng hết 1 lá: cây ra hoa.
⇒ Lá là nơi nhận cảm ứng của quang kỳ (đúng) => Sản xuất ra chất gì đó => Chất
đó được đưa đến chồi, kích thích ra hoa.
- Thí nghiệm 2:
• Ghép hai cây khác nhau A và B.
• Chỉ để cây A ở đúng quang kỳ
⇒ Cả hai cây A và B đều ra hoa => đã có chất gì đó chuyển từ cây sang cây B qua
vết ghép, làm cây B ra hoa.


-

Như vậy : Lá là nơi nhận cảm ứng và chồi là nơi phản ứng ra hoa, do đó phải có sự
vận chuyển kích thích từ lá tới chồi. Kích thích ấy có bản chất là hormon, và được nhà

bác học người Nga Chailakhyan (1936) gọi là florigen.
a) Flo
b) rigen.
- Ở điều kiện quang kỳ thích hợp, florigen là hormon chuyên biệt cho sự ra hoa, nó di
-

chuyển từ lá vào đỉnh sinh trưởng của thân và làm cây ra hoa.
Thí nghiệm 1958:
• Cây 1: Trồng cây ngày ngắn trong điều kiện ngày dài: cây không ra hoa.

• Cây 2: Trồng cây ngày dài trong điều kiên ngày ngắn: cây không ra hoa.
 Xử lý bằng giberelin => cây 2 ra hoa.
 Ngược lại, trong cây ngày ngắn cần một chất khác giberelin để ra hoa và đặt
tên là anthesin => cây 1 ra hoa.
⇒ Florigen là một phức hợp hai thành phần và cây chỉ tra hoa khi có đủ hai thành

-

phần .
• Giberelin được tạo ta trong ngày dài
• Anthesin được tao trong ngày ngắn
Ông chia sự ra hoa làm 2 giai đoạn lớn:
• Giai đoạn đầu: là giai đoạn tượng hoa: xảy ra bên trong mô phân sinh do
giberelin đc hình thành nhiều ở trong lá do có sự trao đổi gluxit tăng mạnh
và hàm lượng auxin ở trong chồi tăng.
• Giai đoạn kéo dài cuống hoa: do anthesin đc hình thành, lúc này trong cây
có sự tăng trao đổi đạm, tăng cường độ hô hấp và tăng hàm lượng axit

-

nucleic trong chồi.
Do thời gian chiếu sáng khác nhau mà trên các nhóm cây ngày ngắn hay ngày dài có
sự hình thành Florigen khác nhau.

c) Phytocrom.
- Thí nghiệm : Trong đêm tối chỉ cần có một lóe sáng với cường độ rất yếu (3-5 lux) đã

có thể ức chế thực vật ngày ngắn ra hoa, nhưng không ảnh hưởng tới thực vật ngày dài
=> Phản ứng quang chu kỳ không thể phụ thuộc trực tiếp vào quá trình quang hợp,
-

nghĩa là không do diệp lục mà do phitocrom.
Phitocrom (thể mang sắc): là một phúc hợp giữa protein và diệp lục tố được tìm thấy

-

trong nhân và trong tế bào chất của tế bào thực vật
Trong cây, phytochrom phân bố rất rộng rãi, trong các mô chưa phân hóa, chồi đang
tăng trưởng, vùng dưới ngọn, vùng mô phân sinh và các cơ quan dữ trữ: củ, hột.


-

Phytochrom hiện diện trong màng nguyên chất, nhân, ti thể, diệp lạp và cả trong

-

cytosol.
Phytochrom hiện diện dưới hai dạng
• P660: hấp thu ánh sáng đỏ (Pr), nhận ánh sáng ở độ dài sóng 660nm: tia đỏ: dạng
•

này không hoạt động, tồn tại vào ban ngày.
P730: hấp thu ánh sáng đỏ xa (Pfr), nhận ánh sáng ở độ dài sóng 730nm: tia đỏ
xa: dạng này hoạt động, tồn tại vào ban đêm, gây hoạt động sinh lý: thúc ra hoa,
nảy mầm.
Pr

Ánh sáng đỏ
Ánh sáng đỏ xa

Pfr

-

Dạng Pr bền vững hơn
Trong tối, 1 số Pfr trở lại thành Pr và 1 số bị tiêu hủy bởi enzyme.
Đây là cơ sở để thực vật nhận biết độ dài ngày đêm. Tốc độ biến đổi từ P730 thành

-

P660 hay ngược lại được xem như là giờ sinh lí ở thực vật.
Ngoài ra, không chỉ có chu kỳ quang mà chất lượng ánh sáng cũng có tính chất quyết
định.
•
•
•

Với ánh sáng đỏ: thúc đẩy sự ra hoa của các cây ngày dài.
Với ánh sáng xanh tím: thúc đẩy sự ra hoa của các cây ngày ngắn.
Nếu PFr nhiều quá => gây rối loạn cho cây. Nên nhờ enzim phân hủy Pfr để điều
chỉnh.

6) Ứng dụng quang chu kỳ trong thực tế


-

Trong thực tế, ta có thể áp dụng quang kỳ nhân tạo để thúc đẩy hay làm chậm sự ra

-

hoa của cây trồng.
Sự chiếu sáng (ở cường độ yếu) có thể kéo dài hay gián đoạn đêm, tạo nên các điều
kiện ngày dài; Ngược lại, sự che tối thực vật trong ngày cho phép tạo các ngày ngắn

-

nhân tạo.
Một số ví dụ ứng dụng trong thực tế nổi bật:
• Ứng dụng chiếu sáng nhằm tăng năng xuất của cây Thanh long (Cây ngày dài).
 Mục đích: thức đẩy quá trình ra hoa tạo quả của cây Thanh Long.
 Cách thực hiện: Lắp hệ thống đèn chiếu sáng vào ban đêm nhằm kéo dài thời
gian chiếu sáng (Bóng đèn được treo giữa 2 trụ làm thành hàng, cách mặt đất
từ 0.7-1.2m. Câu điện thắp sáng luân phiên cho các phía của cây để nhận
được ánh sáng đồng đều. Thắp sáng từ 8-10 giờ/đêm và liên tục từ 15 đến 20
ngày tùy theo mùa và điều kiện thời tiết.
 Kết quả: Sau khi ngừng thắp đèn 3-5 ngày, nụ hoa sẽ bắt đầu xuất hiện.

•

Ứng dụng quang kỳ để giúp sự ra hoa của hoa Cúc đúng dịp lễ, tết.
 Mục đích: có thể tính toán, điều khiển sự ra hoa của cây hoa Cúc đúng dịp lễ
tết.


 Cách thực hiện: Người ta thắp những bóng đèn ở vườn Cúc để kìm hãm sự ra

hoa của cây hoa Cúc khi chưa tới dịp lễ, tết. Ngược lại, để kích thích sự ra
hoa của Cúc người ta sử dụng biện pháp che tối các chậu Cúc cho phép tạo

các ngày ngắn nhân tạo.
 Kết quả: Cúc ra hoa vào đúng dịp lễ tết, đảm bảo hiệu quả kinh tế

•

Ứng dụng quang kỳ chậm sự ra hoa ở cây mía (Cây ngày ngắn).


 Mục đích: làm chậm sự ra hoa (trổ cờ).
 Cách thực hiện: Người ta dùng trực thăng có đèn pha bay trong đêm trên

đồng mía, chiếu sáng cho đồng mía.
 Kết quả: Cây mía duy trì được trạng thái dinh dưỡng cho cây (giúp đường
tích tụ trong thân mía). Cây mía đạt được giá trị kinh tế.