Hormone thuc vat va tam quan trong kinh te cua chung

17
Tiểu luận chuyên đề Sinh học cơ thể thực vật
Phần I. Mở ĐầU
ở thực vật, ngoài các chất hữu cơ (protein, gluxit, lipid, Acid nucleic) có
vai trò cấu trúc lên tế bào, mô, cơ quan và cung cấp cho hoạt động sống của cây
thì cây còn cần các chất có hoạt tính sinh học cao nh: vitamin, enzyme và các
hoocmon, trong đó các hoocmon có vai trò rất quan trọng trong việc điều chỉnh
các quá trình sinh trởng phát triển và các hoạt động sinh lý của thực vật.
Các chất điều hoà sinh trởng và phát triển của thực vật gồm có hai loại là
Phytohoocmon và các chất điều hoà sinh trởng đợc tổng hợp nhân tạo. Đây là
những chất có tác dụng điều tiết các quá trình sinh trởng và phát triển của cây
trong suốt quá trình sống từ lúc sinh ra đến khi chết.
Trong cây, có năm nhóm hoocmon chủ yếu là Auxin, Cytokinin,
Gibberellin, Acid Abxixic và Etylen.
Trong nền nông nghiệp thâm canh cao hiện nay thì các chất điều hoà sinh
trởng nh Auxin, Cytokinin và Gibberellin ngày càng có vai trò tích cực hơn trong
việc điều chỉnh quá trình sinh trởng và phát triển của cây một cách hợp lý nhất làm
tăng năng suất và phẩm chất thu hoạch mang lại giá trị kinh tế cao.
Ngoài các chất điều hòa sinh trởng thì các chất ức chế sinh trởng nh: Acid
Abxixic và Etylen cũng là những chất quan trọng đang đợc nghiên cứu và ứng
dụng.
Từ những phân tích trên mà việc nghiên cứu, tìm hiểu về lịch sử nghiên cứu,
vai trò sinh lý của các hoocmon thực vật là rất cần thiết. Xuất phát từ những lý do
trên em tiến hành thực hiện tiểu luận về: Lịch sử nghiên cứu, vai trò sinh lý và
tầm quan trọng kinh tế của các hoocmon thực vật: Auxin, Cytokinin,
Gibberellin, Acid Abxixic và Etylen .
17
Tiểu luận chuyên đề Sinh học cơ thể thực vật
Phần II. Nội dung
I. Khái niệm HOOCMON thực vật
Hoocmon thực vật (Phytohoocmon) là các chất hữu cơ do cơ thể thực vật

tiết ra có tác dụng điều tiết quá trình sinh trởng, phát triển của cây từ khi tế bào
trứng phát triển thành phôi cho đến khi cây hình thành cơ quan sinh sản, cơ quan
dự trữ và kết thúc chu kỳ sống của cây.
Hoocmon thực vật có những đặc điểm chung sau:
- Đợc tạo ra ở một nơi nhng gây phản ứng ở một nơi khác trong cây. Trong
cây, hoocmon đợc vận chuyển theo mạch gỗ và mạch rây.
- Với nồng độ rất thấp gây ra những biến đổi mạch trong cơ thể.
- Tính chuyên hóa thấp hơn nhiều so với hoocmon ở động vật bậc cao.
II. Phân loại các hoocmon thực vật
1. Theo nguồn gốc
Theo nguồn gốc, ngời ta chia hoocmon thực vật thành hai nhóm: các
Phytohoocmon (chất nội sinh) và các chất điều hòa sinh trởng tổng hợp nhân tạo.
2. Theo hoạt tính sinh lý
Hoocmon thực vật có thể chia là hai nhóm có tác dụng đối kháng nhau về
hiệu quả sinh lý. Đó là các chất kích thích sinh trởng và các chất ức chế sinh tr-
ởng.
Các chất kích thích sinh trởng luôn gây hiệu quả kích thích lên quá trình
sinh trởng của cây khi có nồng độ tác dụng sinh lý. Các chất kích thích sinh trởng
trong cây gồm ba nhóm: Auxin, Gibberellin và Cytokinin.
Các chất ức chế sinh trởng luôn luôn ảnh hởng ức chế lên quá trình sinh tr-
ởng của cây, gồm có: Acid Abxixic, Etylen.
17
Tiểu luận chuyên đề Sinh học cơ thể thực vật
III. LịCH Sử NGHIÊN CứU Và VAI TRò SINH Lý CủA CáC LOạI
HOOCMON thực vật
1. Hoocmon Auxin
a. Lịch sử nghiên cứu
Năm 1881, Charles Darwin cùng con trai Francis với công trình nghiên cứu
mang tên Lực vận động trong cây đã chứng minh rằng cây thảo non thờng uốn
cong mạnh về phía nguồn sáng, nếu ánh sáng chiếu từ một phía và gọi hiện tợng

này là tính hớng quang. Nếu bao chóp sinh trởng của cây bằng chụp kim loại
không cho ánh sáng lọt qua thì chồi không uốn cong. Bao đỉnh chồi bằng mũ
gelatin trong suốt cho ánh sáng đi qua thì chồi vẫn uốn cong nh khi không có bao.
Hình 1.1. Thí nghiệm của Darwin và Boysen - Jensen
Hơn 30 năm sau, các thí nghiệm của Peter Boysen - Jensen và Arpad Paal
đã chứng minh rằng chất làm chồi cây uốn cong là một chất hóa học.
Năm 1926, Frits Went tiếp tục thí nghiệm của Paal. Ông chiếu sáng, rồi cắt
đỉnh cây thảo non và đặt chúng lên một khối thạch. Cắt bỏ đỉnh cây sinh trởng tối,
đặt khối thạch có đỉnh cây sinh trởng sáng lên một phía còn lại của cây sống trong
tối. Mặc dù cây non này không đợc chiếu sáng nhng chồi vẫn uốn cong khỏi phía
17
Tiểu luận chuyên đề Sinh học cơ thể thực vật
mà trên đó đã đặt khối thạch. Đặt khối thạch tinh khiết lên cây non đã sinh trởng
trong bóng tối và đã bị cắt bỏ đỉnh chồi thì không thấy chồi uốn cong khỏi phía
đặt khối thạch.
Hình 1.2. Thí nghiệm của Frits Went
Cuối cùng, Wents kết luận: chất đợc mệnh danh là Auxin đã kích thích sự
kéo dài tế bào và nó đợc tích lũy trên phía cây thảo non cách xa ánh sáng (phía
không đợc chiếu sáng). Wents là ngời đặt tên chất hóa học có tác dụng làm tăng
sự kéo dài tế bào là Auxin. Ông cho rằng Auxin làm mô trên phía cách xa ánh
sáng sinh trởng mạnh hơn so với phía đối diện (phía đợc chiếu sáng) do đó chồi
non hớng về phía có ánh sáng. Auxin có tác dụng tạo ra dạng cây thích hợp với
môi trờng sống, nhờ đó cây có khả năng phản ứng với môi trờng.
17
Tiểu luận chuyên đề Sinh học cơ thể thực vật
Năm 1954, hội đồng các nhà sinh lý học thực vật đã đợc thành lập để định
danh cho các nhóm Auxin (IAA). Thuật ngữ này xuất phát từ tiếng Hy Lạp, có
nghĩa là tăng trởng.
b. Vai trò sinh lý của hoocmon Auxin
Auxin có tác dụng sinh lý rất nhiều mặt lên các quá trình sinh trởng của tế

bào, hoạt động của tầng phát sinh, sự hình thành rễ, hiện tợng u thế ngọn, tính h-
ớng của thực vật, sự sinh trởng của quả và tạo quả không hạt Trong đó, tác dụng
sinh lý đặc trng nhất của Auxin là kích thích sự ra rễ.
Vai trò của Auxin cho sự phân hoá rễ thể hiện rất rõ trong nuôi cấy mô.
Trong môi trờng chỉ có Auxin thì mô nuôi cấy chỉ xuất hiện rễ mà thôi. Vì vậy,
trong kỹ thuật nhân giống vô tính thì việc sử dụng Auxin để kích thích sự ra rễ là
cực kỳ quan trọng và bắt buộc.
Cơ chế tác dụng của Auxin lên sự sinh trởng của cây
Auxin có tác dụng mạnh nhất lên sự sinh trởng giãn của tế bào. Sự giãn của
tế bào thực vật xảy ra do hai hiệu ứng: Sự giãn thành tế bào và sự tăng thể tích,
khối lợng chất nguyên sinh. Ngời ta đã phát hiện ra hiện tợng sinh trởng axit,
tức là trong điều kiện pH thấp (pH = 5) thì sự sinh trởng của tế bào và mô đợc kích
thích. Các ion H+ trong màng té bào dã hoạt hóa enzyme phân giải các cầu nối
ngang polisaccarit giữa các sợi cenlulose với nhau làm cho các sợi tách rời nhau và
rất dễ dàng trợt lên nhau. Dới ảnh hởng của sức trơng tế bào do không bào hút nớc
vào mà các sợi cenlulose đã mất liên kết, lỏng lẻo rất dễ trợt lên nhau làm cho
thành tế bào giãn ra.
17
Tiểu luận chuyên đề Sinh học cơ thể thực vật
Hình 1.3. Tác dụng của Auxin trong sự kéo dài tế bào
Vai trò 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 hoạt 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
đó mà các sợi cenlulose tách rời nhau. Ngoài sự giãn của thành tế bào còn xảy ra
sự tổng hợp các hợp chất hữu cơ tạo nên thành tế bào và chất nguyên sinh nh
cenlulose, pectin, hemicenlulose, protein. Vì vậy Auxin đóng vai trò hoạt hóa gen
để tổng hợp nên các enzyme cần thiết cho sự tổng hợp các vật chất đó.

Ngoài IAA, còn có các dẫn xuất của nó là Naphtyl acetic acid (NAA) và
2,4-Diclophenoxy acetic acid (2,4-D). Các chất này cũng đóng vai trò quan trọng
trong sự phân chia của mô và trong quá trình tạo rễ.
NAA có tác dụng làm tăng hô hấp của tế bào và mô nuôi cấy, tăng hoạt tính
enzyme và ảnh hởng mạnh đến trao đổi chất của nitơ, tăng khả năng tiếp nhận và
sử dụng đờng trong môi trờng. NAA là một Auxin nhân tạo có hoạt tính mạnh hơn
Auxin tự nhiên IAA. NAA có vai trò quan trọng đối với phân chia tế bào và tạo rễ.
17
Tiểu luận chuyên đề Sinh học cơ thể thực vật
Kết quả nghiên cứu của Butenko (1964) cho thấy NAA có tác dụng tạo rễ mạnh
hơn các Auxin khác. Nhiều kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng NAA tác động ở
mức độ phân tử trong tế bào theo 3 cơ chế:
+ NAA gắn với phân tử enzyme và kích thích enzyme hoạt động. Sarkissian
đã phát hiện tác dụng của Auxin lên citrat synthetase, còn Yamaki thì cho rằng
Auxin kích thích hoạt tính của ATPase.
+ Auxin tác dụng vào gen và các enzyme phân giải acid nucleic.
+ Auxin tác động thông qua sự thay đổi tính thẩm thấu của màng.
Dùng phơng pháp đánh dấu phân tử có thể thấy NAA dính kết vào màng tế
bào làm cho màng hoạt động nh một bơm proton và bơm ra ngoài ion H
+
làm
màng tế bào mềm và kéo dài ra, do đó tế bào lớn lên và dẫn tới sinh trởng. Trong
tế bào, NAA còn có tác dụng lên sự tổng hợp acid nucleic.
- Điều chỉnh sự hình thành, sự sinh trởng của quả và tạo quả không hạt: có ý
nghĩa thơng phẩm quan trọng.
+ Vai trò của Auxin trong sự hình thành quả: tế bào trứng sau khi thụ tinh
xong sẽ phát triển thành phôi và sau đó là hạt. Bầu nhụy sẽ lớn lên thành quả. Phôi
hạt là nguồn tổng hợp Auxin quan trọng. Auxin này sẽ khuếch tán vào bầu và kích
thích bầu sinh trởng thành quả. Vì vậy quả chỉ đợc hình thành sau khi thụ tinh vì
nếu nh không có thụ tinh sẽ không có nguồn Auxin nội sinh cho sự sinh trởng của

bầu thành quả và hoa sẽ rụng. Thông thờng, trên một cây các quả có kích thớc và
hình dạng rất khác nhau. Điều đó hoàn toàn phụ thuộc vào hàm lợng Auxin đợc
tạo nên trong phôi hạt và cả sự phân bố khác nhau theo các hớng của quả.
+ Tạo quả không hạt: việc xử lý Auxin ngoại sinh cho hoa trớc khi thụ
phấn, thụ tinh sẽ thay thế đợc nguồn Auxin vốn đợc hình thành trong phôi mà
không cần phải thụ phấn, thụ tinh. Auxin xử lý sẽ khuếch tán vào bầu nhụy và
kích thích bầu lớn lên thành quả không thụ tinh, có nghĩa là quả không có hạt. Đó
chính là cơ sở sinh lý của việc tạo quả không hạt thông qua xử lý Auxin.
- Điều chỉnh sự rụng của lá, hoa, quả:
17
Tiểu luận chuyên đề Sinh học cơ thể thực vật
Sự rụng của lá, hoa và quả là do sự hình thành tầng rời ở cuống cơ quan.
Auxin có hiệu quả rõ rệt trong việc ức chế sự hình thành tầng rời, do đó mà có thể
kìm hãm sự rụng của lá, hoa và đặc biệt có ý nghĩa là kìm hãm sự rụng của quả.
Việc xử lý Auxin để ngăn ngừa sự rụng là biện pháp kỹ thuật rất có ý nghĩa
để chống rụng cho quả non, tăng tỷ lệ đậu quả và góp phần tăng năng suất quả.
- Điều chỉnh sự chín của quả:
Trong quá trình chín của quả, có sự kích thích của Etylen, nhng tác dụng
đối kháng thuộc về Auxin, tức là cân bằng Auxin/Etylen quyết định trạng thái
chín của quả. Auxin kìm hãm, làm chậm sự chín của quả. Vì vậy, trong trờng hợp
muốn quả chậm chín thì có thể xử lý Auxin cho quả xanh trên cây hoặc sau khi
thu hoạch.
- Sản xuất thuốc diệt cỏ:
Dẫn xuất của Auxin là acid 2,4 - Dichlorophenoxiaxetic (2,4 - D) có tác
dụng diệt cỏ dại trong bãi cỏ khá hiệu quả, đặc biệt loại bỏ có chọn lọc cỏ dại hai
lá mầm có lá rộng. Thuốc diệt cỏ dại 2,4,5 - Trichlorophenoxiaxetic (2,4,5 - T) đợc
sử dụng để diệt cây gỗ non và cỏ dại.
2. Hoocmon Gibberellin
a. Lịch sử nghiên cứu
Gibberellin là nhóm phytohoocmon thứ hai đợc phát hiện sau Auxin. Đợc

phát hiện lần đầu tiên bởi nhà nghiên cứu ngời Nhật Bản Kurosawa (1920) khi
nghiên cứu bệnh ở mạ lúa do nấm Gibberella fujikuroi gây ra.
Năm 1939 đã tách chiết đợc Gibberellin từ dịch chiết nấm G. fujikuroi và đ-
ợc gọi là Gibberellin A.
Yabuta (1934-1938) đã tách đợc hai chất dới dạng tinh thể từ nấm lúa von
gọi là Gibberellin A và B nhng cha xác định đợc bản chất hóa học của chúng.
Năm 1955 hai nhóm nghiên cứu của Anh và Mỹ đã phát hiện ra axit
gibberellic ở cây lúa bị bệnh lúa von và xác định đợc công thức hóa học của nó là
C
19
H
22
O
6
.
Năm 1956, West, Phiney, Radley đã tách đợc Gibberellin từ các thực vật
bậc cao và xác định rằng đây là phytohoocmon tồn tại trong các bộ phận của cây.