Đồ án Ứng dụng một số chất điều hòa sinh trưởng thực vật để tạo chồi cây chè ở giai đoạn sau thu hoạch

có trong chè rất nhiều. Chính vì vậy giá trị dược liệu cũng như giá trị dinh dưỡng của chè rất cao. Theo các tài liệu của Trung Quốc, hàm lượng một số vitamin trong chè tính theo mg/1.000g chất khô như sau: vitamin A: 54,6; B1: 0,70; B2: 12,20; PP: 47,0; C: 27,0... Đáng chú ý nhất là hàm lượng vitamin C ở trong chè, nhiều hơn trong cam chanh từ 3 đến 4 lần. Quá trình chế biến chè đen làm cho vitamin C giảm đi nhiều vì nó bị oxy hóa, còn trong chè xanh thì giảm đi không đáng kể. 2.1.9.9. Enzyme Enzyme là nhân tố quan trọng của sự sống. Nó quyết định chiều hướng của mọi phản ứng hóa sinh xảy ra trong cơ thể sinh vật. Trong búp chè non có hầu hết các loại enzyme, nhưng chủ yếu gồm hai nhóm chính: - Nhóm enzyme thủy phân: enzyme amylase, glucosidase, protease và một số enzyme khác. - Nhóm enzyme oxy hóa khử: chủ yếu là hai loại enzyme là peroxydase và polyphenol oxydase. 2.1.9.10. Chất tro Các nguyên tố tro giữ vai trò quan trọng trong hoạt động của cơ thể sống, chúng là những nhân tố của sự thay đổi trạng thái các chất keo và ảnh hưởng trực tiếp đến sự trao đổi chất của tế bào. Hàm lượng tro trong chè tươi từ 4-5% và trong chè khô từ 5-6%. Trong chè, tro chia thành hai nhóm: hòa tan trong nước và không hòa tan trong nước. Chè thành phẩm loại tốt, hàm lượng tro ít hơn so với loại chè xấu nhưng tỷ lệ chất tro hòa tan lại nhiều hơn. 2.1.9.11. Nhu cầu dinh dưỡng của cây chè Chè cần rất nhiều chất dinh dưỡng, mỗi chất có vai trò quan trọng nhất định với sinh trưởng, phát triển, năng suất và chất lượng chè. - Đạm (N): là thành phần của chất hữu cơ, diệp lục tố, nguyên sinh chất, acid nucleic và protein. Đạm giúp tăng chiều cao cây, ra nhiều lá và búp mới, tăng năng suất chè. Thiếu đạm: cây sinh trưởng phát triển kém, ít nảy đọt, búp non có màu xanh nhạt, xanh vàng đến ửng đỏ, năng suất thấp. - Lân (P): là thành phần của acid nucleic và protein… quan trọng trong quá trình trao đổi năng lượng và protein. Lân cần thiết cho sự phát triển của bộ rễ, kích thích chồi mới, tăng khả năng chịu hạn, tăng tuổi thọ của cây, tăng năng suất và lượng đường hòa tan và tanin, tăng chất lượng chè. Thiếu lân: lá có màu xanh đục mờ không sáng bóng, thân cây mảnh, rễ kém phát triển, khả năng hấp thu đạm kém. Chè thiếu lân trầm trọng sẽ bị trụi cành, năng suất và chất lượng đều thấp. - Kali (K): hoạt hóa enzyme liên quan đến quang hợp, tổng hợp hydratecarbon, protein, điều chỉnh pH và nước ở khí khổng. Giúp cây cứng chắc, tăng khả năng chống chịu sâu bệnh, rét và hạn, giảm khô lá và rụng lá già, tăng năng suất và tăng độ ngọt, độ đậm trong chè búp. Thiếu kali: cây sinh trưởng chậm, mép và chóp lá có màu xám hay nâu nhạt sau khô dần, lá già rụng sớm, lá non ngày càng nhỏ, dễ bị sâu bệnh. Búp thưa, vỏ cây có màng trắng bạc, cây chậm ra búp, năng suất thấp, chè kém ngọt, chất lượng giảm. - Lưu huỳnh (S): là thành phần của các acid amin chứa S và vitamin, biotin, thiamine và coenzyme A. Giúp cho cấu trúc protein vững chắc, tăng năng suất, chất lượng chè. Thiếu lưu huỳnh: xuất hiện vệt vàng nhạt giữa gân các lá non, trong giai đoạn phát triển thiếu lưu huỳnh lá trở nên vàng, khô dần và rụng, năng suất và chất lượng đều thấp. Trong một số trường hợp, thiếu lưu huỳnh làm cây chết non. - Magiê (Mg): cấu tạo diệp lục tố, enzyme chuyển hóa hydratecarbon và acid nucleic. Thúc đẩy hấp thụ, vận chuyển lân và đường trong cây, giúp cây cứng chắc và phát triển cân đối, tăng năng suất và chất lượng chè khô. Thiếu magiê: xuất hiện những vệt màu xanh tối hình tam giác ở giữa lá, lá già dần chuyển vàng, hạn chế khả năng ra búp, năng suất thấp, chất lượng chè khô giảm. - Canxi (Ca): Cần cho sự phân chia tế bào, duy trì cấu trúc nhiễm sắc thể, hoạt hóa enzyme, giải độc acid hữu cơ. Giúp cây cứng cáp, tăng khả năng chống chịu sâu bệnh, và điều kiện thời tiết bất thuận, tăng năng suất và độ dầy của lá, độ lớn của búp, tăng năng suất và chất lượng chè khô. - Đồng (Cu): là thành phần của enzyme cytochrome oxydase, acid ascorbic, phenolase và lactase, xúc tiến quá trình hình thành vitamin A, tăng sức chống chịu sâu bệnh, tăng năng suất và chất lượng chè. Thiếu đồng: cây sinh trưởng phát triển kém, dễ bị nấm bệnh tấn công. Chè thiếu đồng khi hàm lượng đồng trong lá nhỏ hơn 12ppm. - Kẽm (Zn): là thành phần của enzyme metallo-enzyme-carbonic, anhydrase, alcohol dehydrogenase, quan trọng trong tổng hợp acid indol acetic, acid nucleic và protein, tăng khả năng sử dụng lân và đạm của cây. Thúc đẩy sinh trưởng, phát triển, tăng năng suất và chất lượng chè. Thiếu kẽm: cây lùn, còi cọc, lá chuyển dần bạc trắng, số búp ít. - Sắt (Fe): là thành phần của nhiều enzyme, quan trọng trong chuyển hóa acid nucleic, RNA, diệp lục tố. Tăng khả năng sinh trưởng và sức ra búp, tăng năng suất và chất lượng chè. - Mangan (Mn): là thành phần của pyruvate carboxylase, liên quan đến phản ứng enzyme, quá trình hô hấp, chuyển hóa đạm và sự tổng hợp diệp lục tố. Kiểm soát thế oxy hóa- khử trong tế bào. Giúp tăng khả năng ra lá, ra búp, tăng năng suất và chất lượng chè khô. - Bo (B): cần cho sự phân chia tế bào, tổng hợp protein, lignin trong cây, tăng khả năng thấm ở màng tế bào và vận chuyển hydratecarbon. Tăng độ dẻo của búp, giảm rụng lá, tăng năng suất và chất lượng chè. - Molypđen (Mo): là thành phần của enzyme nitrogenase, cần cho vi khuẩn Rhizobium cố định đạm, tăng hiệu suất sử dụng đạm, tăng năng suất và chất lượng chè. - Clo (Cl): là thành phần của auxin NAA, kích thích sự hoạt động của enzyme và chuyển hóa hydratecarbon, khả năng giữ nước của cây, tăng năng suất và chất lượng chè. - Nhôm (Al) và Natri (Na): ảnh hưởng tốt đến hương thơm và vị đậm của chè. Tăng năng suất và nâng cao phẩm cấp của chè búp khô. Trong 100kg búp chè có chứa 4kg N + 1,15kg P2O5 + 2,4kg K2O, tuy nhiên để tạo ra 100kg chè thương phẩm, lượng dinh dưỡng cần rất lớn (bảng 2.2). Chè cần nhiều đạm nhất sau tới lân, kali và các chất trung vi lượng. Chè là cây khá khác biệt so với các cây khác đó là có nhu cầu cao về nhôm, natri, sắt và mangan. 2.1.10. Cơ sở khoa học của việc bón phân cho chè Cây chè hút chất dinh dưỡng liên tục trong chu kì phát dục hàng năm cũng như chu kì phát dục cả đời sống của cây. Quá trình sinh trưởng sinh dưỡng và sinh trưởng sinh sản của cây chè không có giới hạn rõ ràng và là quá trình mâu thuẫn thống nhất và năng xuất kinh tế của cây chè là búp và lá non vì vậy cần xây dựng chế độ bọn phân hợp lý nhằm khống chế quá tình sinh sản để chè cho ra nhiều búp và có chất lượng cao, ít hoa quả. Khả năng thích ứng với điều kiện dinh dưỡng của cây chè khá rộng rãi, vì vậy muốn nâng cao năng xuất chè thì phải bón phân đầy đủ. Bộ phận thu hoạch của chè là búp và lá non, mỗi ha chè thu hoạch trung bình khoảng 10 tấn, có khi trên 20 tấn vì vậy dinh dưỡng trong đất mất đi khá nhiều, nếu không bổ sung đầy đủ chất dinh dưỡng lại cho đất, cây chè sẽ sinh trưởng kém, năng xuất giảm rõ rệt. Theo Eden (1958 , trong búp chè non có 4,5%N, ,15%P2O5, 1,2-2,5K2O. Khi có được 1 tấn sản phẩm chè khô cây chè đã lấy đi từ đất một lượng dinh dưỡng 135Kg N, 27Kg P2O5, 75 Kg K2O. Ngoài ra cũng tiêu hao một lượng dinh dưỡng tương tự như trên để nuôi thân, lá chè già, cành chè đốn, rễ, khu hệ sinh vật đất… 2.2. TỔNG QUAN VỀ CÁC CHẤT ĐIỀU HÒA SINH TRƯỞNG CÂY TRỒNG Sự hiện diện của các hormone thực vật đã được khám phá từ cuối thế kỉ 20. Có nhiều công trình nghiên cứu tiếp nối nhau ra đời làm nổi bật sự hiện diện của chúng. Auxin được khám phá đầu tiên vào năm 1934, kế đến là các gibberellin và cytokynin trong những năm 1950. Ba loại hormone này có tác dụng kích thích sự chuyển hóa của các chất trong tế bào, người ta cũng khám phá ra những chất ức chế có nguồn gốc từ phenol. Sau cùng là ethylene là chất khí, được xem là chất điều hòa sinh trưởng thực vật. Chất này có tác dung ức chế hoặc kích thích tùy theo liều lượng sử dụng. Các chất này có nguồn gốc nội sinh, nghĩa là được tổng hợp bởi thực vật, ngoài ra còn có các chất tổng hợp khác do con người tạo nên, các chất tổng hợp này có công thức hóa học gần giống hoặc khác với các chất trong tự nhiên, nhưng chúng biểu hiện hoạt tính sinh lý tương tự. Người ta xếp các chất này trong danh mục chất điều hòa sinh trưởng. Các chất này có một vài tính chất chung như sau: + Chúng hoạt động ở liều rất thấp, ở liều cao chúng trở nên độc, điều này cho phép một số chất kích thích tố được sử dụng như các chất diệt cỏ dại. + Chúng can thiệp vào nhiều hiện tương sinh lý. Có sự khác nhau rất quan trọng giữa các chất điều hòa nội sinh và các chất điều hòa tổng hợp. Các chất điều hòa nội sinh có thể kiểm soát được do cơ chế chuyển hóa của tế bào và như vậy chúng đuợc kiểm soát khá nhanh hoặc đào thải, trái lại các chất điều hòa tổng hợp tồn tại lâu hơn, chúng thường được sử dụng cho các ứng dụng trong thực tế. 2.2.1. Auxin Auxin được khám phá do các thí nghiệm thực hiện trên các phản ứng đường cong của loài Coleoptiles họ Gramines. Tên của nó như vậy vì nó cần thiết cho hoạt đông kéo dài tế bào (auxese). Đây là một chất có nhân indole, có công thức là C10H9O2N, tên của nó là indole-3-acetic acid (IAA). Hình 2.8. Auxin 2.2.1.1. Lịch sử phát hiện ra auxin - Năm 1880 Darwin đã phát hiện ra rằng bao lá mầm của cây họ lúa nhạy cảm với ánh sáng. Hình 2.9. Bao lá mầm của cây nhạy cảm với ánh sáng - Năm 1919 Paal kết luận rằng đỉnh ngọn hình thành một chất sinh trưởng nào đấy còn ánh sáng xác định sự phân bố của chất đó về hai phía của bao lá mầm. Hình 2.10. Sự hình thành và phân bố chất Auxin ở đỉnh mầm Năm 1928 Went cho rằng ánh sáng đã gây nên sự vận chuyển và phân bố của chất sinh trưởng ở hai phía của bao lá mầm. - Năm 1934 Kogl (Hà Lan) tách được chất có hoạt tính tương tự chất sinh trưởng.- Năm 1935 Thimann tách được chất này từ nấm Rhizopus. Hình 2.11. Cấu trúc IBA Hình 2.12. Cấu trúc IAA - Năm 1977 Wightman phát hiện ra APA (acid phenylacetic). Một số thực vật là INA (β – indolylacetonitril). - Bằng con đường hóa học có thể tổng hợp được IBA, α – NAA… 2.2.1 .2. Phân loại và cấu tạo 2.2.1.2.1. Auxin tự nhiên + indole-3-acetic acid (IAA) Hình 2.13. Cấu trúc không gian của IAA + 4-chloroindole-3-acetic acid (4-CI-IAA) Hình 2.14. Cấu trúc của 4-CI-IAA + 2-phenylacetic acid (PAA) Hình 2.15. Cấu trúc của PAA Đặc tính chung về cấu tạo hoá học của auxin: khoảng cách từ phần tích điện (+) trên vòng thơm đến phần tích điện (-) của nhóm cacboxyl vào khoảng 0.5nm 2.2.1.2. Auxin tổng hợp + Indole-3-butyric acid (IBA) Hình 2.16. Cấu trúc IBA + 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) Hình 2.17. Cấu trúc 2,4-D + α-Naphthalene acetic acid (α-NAA) Hình 2.18. Cấu trúc α-NAA + 2-Methoxy-3,6-dichlorobenzoic acid (dicamba) Hình 2.19. Cấu trúc 2-Methoxy-3,6-dichlorobenzoic acid (dicamba) + 2,4,5-Trichlorophenoxyacetic acid (2,4,5-T) Hình 2.20. Cấu trúc 2,4,5-T 2.2.1.3. Tính chất sinh lý của auxin – Auxin kích thích sự sinh trưởng giãn của tế bào, đặc biệt giãn theo chiều ngang làm cho tế bào tăng kích thước về chiều ngang, vì vậy làm cho các bộ phận của cây to về chiều ngang. Auxin hoạt hoá bơm proton, bơm các ion H+ vào trong màng tế bào làm giảm pH của màng nên hoạt hóa enzyme phân hủy các polysaccharide liên kết giữa các sợi cellulose làm cho chúng lỏng lẻo và tạo điều kiện cho thành tế bào giãn ra dưới tác dụng của áp suất thẩm thấu của không bào trung tâm. Ngoài ra auxin còn kích thích sự tổng hợp các hợp các cấu tử cấu trúc nên thành tế bào như các chất cellulose, pectin, hemicellulose… Hình 2.21. Quá trình giãn nở của tế bào dưới tác động của auxin – Auxin còn ảnh hưởng đến sự phân chia tế bào, tuy nhiên ảnh hưởng của auxin lên sự giãn và sự phân chia tế bào trong mối tác động tương hỗ với các phytohormone khác. Auxin còn hoạt hóa quá trình sinh tổng hợp các chất như protein, cellulose, pectin và kìm hãm sự phân giải chúng, nhờ vậy có thể kéo dài tuổi thọ của các cơ quan, đồng thời làm tăng quá trình vận chuyển vật chất (nước, muối khoáng, chất hữu cơ) ở trong cây, đặc biệt về các cơ quan sinh sản và cơ quan dự trữ của cây. – Nhiều công trình nghiên cứu đã chứng minh rằng auxin ảnh hưởng mạnh đến hô hấp và quá trình phosphoryl hóa trong tế bào (Ðioding, 1955; Audus, 1959; Bonnet, 1957…). Nồng độ auxin ở mức sinh lý thì tỷ lệ NADH2/NAD, ATP/ADP tăng lên và ngược lại khi nồng độ auxin cao thì tỷ lệ đó lại giảm. Auxin gây ra tính hướng động của cây (tính hướng quang và tính hướng địa). Bằng phương pháp sử dụng nguyên tử đánh dấu cho thấy IAA phóng xạ được phân bố nhiều hơn ở phần khuất sáng cũng như ở phần dưới của bộ phận nằm ngang và gây nên sự sinh trưởng không đều ở hai phía cơ quan nên gây tính hướng động của các cơ quan, bộ phận của cây. Hình 2.22. Tính hướng địa của cây Hình 2.23.Tính hướng ánh sáng của cây Auxin gây hiện tượng ưu thế ngọn: hiện tượng ưu thế ngọn là một hiện tượng phổ biến ở thực vật. Khi chồi ngọn hoặc rễ chính sinh trưởng sẽ ức chế sinh trưởng của chồi bên và rễ bên. Ðây là một 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. Hình 2.24. Khi cắt bỏ chồi ngọn hoặc rễ chính thì chồi bên, rễ bên được giải phóng khỏi ức chế và lập tức sinh trưởng – Auxin kích thích sự hình thành rễ của cây: sự hình thành rễ phụ của các cành giâm, cành chiết có thể chia làm ba giai đoạn: giai đoạn đầu là phản phân hóa 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. Ðể khởi xướng sự phản phân hóa tế bào mạnh mẽ thì cần hàm lượng auxin khá cao. Các giai đoạn sinh trưởng của rễ cần ít auxin hơn và có khi còn gây ức chế. Nguồn auxin này có thể là nội sinh, có thể ngoại sinh. Vai trò của auxin cho sự phân hóa rễ thể hiện rất rõ trong nuôi cấy mô. Trong kỹ thuật nhân giống vô tính thì việc sử dụng auxin để kích thích sự ra rễ là cực kỳ quan trọng. Auxin kích thích sự hình thành, sự sinh trưởng của quả và tạo quả 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. Nếu 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 đó không có hạt. Hình 2.25. Auxin tác động tạo quả không hạt – Auxin 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 có thể giảm sự rụng lá, tăng sự đậu quả và hạn chế rụng nụ, quả non làm tăng năng suất. Cây tổng hợp đủ lượng auxin sẽ ức chế sự rụng hoa, quả, lá. 2.2.1.4. Cơ chế tác dụng của auxin lên sự sinh trưởng của cây Auxin có tác dụng mạnh nhất lên sự sinh trưởng 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 lượng chất nguyên sinh. Người ta đã phát hiện ra hiện tượng “sinh trưởng acid”, tức là trong điều kiện pH thấp (pH = 5) thì sự sinh trưởng của tế bào và mô được kích thích. Các ion H+ trong màng té bào dã hoạt hóa enzyme phân giải các cầu nối ngang polisaccarit giữa các sợi cellulose với nhau làm cho các sợi tách rời nhau và rất dễ dàng trượt lên nhau. Dưới ảnh hưởng của sức trương tế bào do không bào hút nước vào mà các sợi cellulose đã mất liên kết, lỏng lẻo rất dễ trượt lên nhau làm cho thành tế bào giãn ra. 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 polysaccharide. Enzyme tham gia vào quá trình này là pectinmethylesterase khi hoạt động sẽ methyl hóa các nhóm carboxyl và ngăn chặn cầu nối ion giữa nhóm carboxyl với canxi để tạo nên pectat canxi, do đó mà các sợi cellulose 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 như cellulose, pectin, hemicellulose và 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. 2.2.1.5. Quá trình tổng hợp và phân giải Auxin trong cây trồng Tất cả các cây trồng đều tổng hợp được auxin tùy theo giai đoạn phát triển của chúng. Sự tổng hợp auxin xảy ra ở các lá rất non, trong các chồi đang hoạt động, ở phát hoa và ở trên các quả còn non. Auxin lưu thông từ đỉnh xuống phần dưới các cơ quan với một sự phân cực rõ ràng được nhìn rõ trên các cơ quan thực vật còn non, nhưng trong quá trình vận chuyển này, chúng bị thoái hóa bởi sự auxin-oxydase, điều này cho thấy nồng độ auxin luôn cao hơn ở gần những nơi tổng hợp ra chúng. Như vậy auxin hiện diện với nồng độ vừa đủ ở mức độ các điểm tăng trưởng hoặc phát hoa để đảm bảo sự nhân giống và sự kéo dài tế bào. Hình 2.26. Quá trình tổng hợp auxin trong cây trồng Hình 2. 27. Sơ đồ quá trình thủy phân auxin Hình 2.28. Sơ đồ quá trình trao đổi chất của auxin trong cây 2.2.2. Cytokinin 2.2.2.1. Lịch sử hình thành Cytokinin được khám phá do trung gian của nuôi cấy in vitro. Người ta biết rằng trong môi trường nuôi cấy, việc thêm nước dừa tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân chia tế bào hình thành chồi. Những nghiên cứu được thực hiện đã khám khá ra yếu tố ảnh hưởng tích cực này, đó là một phức chất hoạt động có nguồn gốc purine, nhưng chất này chưa thể nhận dạng được. Điều này cho phép có những nghiên cứu sâu hơn về các hợp chất purine và vào năm 1956, Skoog đã cô lập được một chất rất hoạt động mà người ta đặt tên là kinetin, do DNA biến tính. Năm 1963, Letham và Miler đã tách được cytokinin tự nhiên trong cây ở dạng kết tinh từ hạt ngô gọi là Zeatin. Zeatin có hoạt tính mạnh hơn kinetin 10-100 lần. 2.2.2.2. Phân loại Cytokinin là các chất adenine được thay thế, chất này được người ta biết đến qua 2 nhóm là: – Zeatin. – Isopentenyadenine (IP), cytokinin tự nhiên và các chất tổng hợp. Có 2 chất được sử dụng nhiều nhất là: + Kinetin (6 furfuryl-aminopurine ) Hình 2.29. Cấu trúc 6 furfuryl-aminopurine + Benzyladenine (BAP) (6-benzyl-aminopurine). Hình 2.30. Cấu trúc 6-benzyl-aminopurine Hình 2.31. Cấu trúc của một số cytokinin thường gặp 2.2.2.3. Tính chất sinh lý – Hiệu quả rất rõ đối với sự phân chia tế bào, trong quá trình này chúng cần thiết nhưng không có hiệu quả nếu vắng mặt auxin; cytokinin là chất bổ xung, auxin làm thuận lợi cho sự nhân đôi acid desoxyribonucleic(DNA ) và cytokinin cho phép sự tách rời các chromosome. (a) (b) Hình 2. 32. Phát triển do có cytokinin (a); Đột biến thiếu cytokinin (do thừa cytokinin oxydase) (b). Cơ chế: hoạt hóa mạnh mẽ sự tổng hợp acid nucleic và protein, kiểm tra quá trình tổng hợp protein ở giai đoạn dịch mã. Hình 2.33. Cơ chế tác động của cytokinin – Có vai trò rất rõ trong sự hình thành cơ quan thực vật, chúng kích thích mạnh mẽ sự hình thành các chồi non, trái lại chúng là chất ngăn cản sự hình thành rễ. – Hoạt động kích thích sự chuyển hóa. Tạo điều kiện thuận lợi một phần cho việc tổng hợp chất protein (người ta đã tìm thấy sự có mặt cytokinin trong thành phần của ARN transferase). Mặt khác nó bảo vệ các chất chuyển hóa chống lại tác động của các enzym ly giải, gây nên sự chậm trễ hiện tượng già nua ở các lá cây già được xử lí bằng cytokinin. (a) (b) Hình 2.34. Tác dụng kìm hãm quá trình thoái hóa của cytokinin (a) Có cytokinin; (b) Không có cytokinin – Hiệu quả đối kháng của tính ưu thế chồi non: các chồi nách được xử lí bằng cytokinin sẽ tăng trưởng và cạnh tranh với chồi tận cùng. Hình 2.35. Tác dụng đối kháng tính ưu thế chồi non của cytokinin Trong nuôi cấy in vitro, sử dụng cytokinin tạo nên tiến bộ lớn trong nhân giống vô tính. Cytokinin cho phép giải quyết những khó khăn trong việc duy trì sự sống của mô, kích thích sự phân chia tế bào và định hướng tế bào phân hóa. 2.2.2.4. Quá trình tổng hợp và phân hủy cytokinin trong cây trồng – Chủ yếu hình thành ở rễ. – Một số cơ quan: chồi, lá non, quả non và tầng phát sinh. – Vận chuyển trong cây không phân cực,có thể hướng ngọn và hướng gốc – Có thể ở dạng liên kết hoặc dạng tự do. – Trong cây các loại cytokinin có thể chuyển hóa cho nhau. Hình 2.36. Quá trình chuyển hóa qua lại của các cytokinin – Quá trình phân giải cytokinin trong cây trồng Hình 2.37. Quá trình phân giải cytokinin trong cây trồng 2.2.3. Gibberelin 2.2.3.1. Lịch sử Gibberellin lần đầu tiên được nhà khoa học người Nhật Bản là Eiichi Kurosawa ghi nhận vào năm 1926, khi ông nghiên cứu bệnh bakanae (lúa von) ở lúa. Chất này kích thích cây lúa phát triển rất cao, các lóng dài ra, thân cây nhỏ lại, màu xanh của cây ngả dần sang xanh vàng hoặc trắng. Người Việt Nam gọi đây là bệnh "lúa von". Những giberelin được Teijiro Yabuta kết tinh đầu tiên là vào năm 1935 từ chủng nấm Giberella fujikuroi do Kurosawa cung cấp, khi đó ông đã kết tinh được hai dạng gibberellin và gọi chúng là gibberellin A và B. Sự quan tâm tới gibberellin ngoài phạm vi Nhật Bản chỉ bắt đầu từ sau Đại chiến thế giới lần thứ II. Tại Hoa Kỳ, nghiên cứu đầu tiên do một đơn vị của Fort Detrick tại Maryland thực hiện, thông qua nghiên cứu sự nảy mầm của đậu Vicia faba. Tại Vương quốc Anh công việc nhằm cô lập các dạng gibberellin mới do Imperial Chemical Industries thực hiện. Sự quan tâm tới các gibberellin lan rộng ra khắp thế giới như là một chất tiềm năng để sử dụng đối với nhiều loài thực vật có tầm quan trọng thương mại đã trở nên ngày càng rõ nét. Ví dụ, nghiên cứu bắt đầu từ Đại học California, Davis vào giữa thập niên 1950 đã dẫn tới việc sử dụng nó ở quy mô thương mại đối với nho không hạt Thompson trong khu vực California vào năm 1962. 2.2.3.2. Về mặt hóa học Về mặt hóa học, tất cả các gibberellin đã biết là các acid diterpenoit được tổng hợp từ terpenoit trong thể hạt và sau đó biến đổi trong mô lưới nội chất và cytosol cho đến khi chúng đạt tới dạng hoạt hóa sinh học. Tất cả các gibberellin đều có dẫn xuất từ bộ khung ent-gibberellan, nhưng được tổng hợp thông qua ent-kauren. Các gibberellin được đặt tên là GA1, GA2,... GAn theo trật tự phát hiện. Acid gibberellic là gibberellin đầu tiên được mô tả cấu trúc, có tên gọi GA3. Gibberellin không chứa nitơ trong phân tử, hòa tan tốt trong các dung môi hữu cơ bình thường nhưng tan kém trong nước. Giberelin tổng hợp bằng con đường vi sinh vật. GA được tổng hợp từ mevalonat qua hàng loạt các phản ứng dẫn đến hợp chất trung gian quan trọng là kauren. Hình 2.38. Kauren (hợp chất trung gian của GA ) 2.2.3.3. Phân loại Vào thời điểm năm 2003, đã có 126 chất gibberellin được biết đến từ thực vật, nấm và vi khuẩn; trong đó acid gibberellin hay còn gọi là gibberellin A3 hay giberelin X, GA3 là chất có tác dụng sinh học lớn nhất. Những gibberellin A2, A10 đến A15, A24 và A25 chỉ tách được từ nấm Fusarium moniliforme; các gibberellin A5, A6, A8, A16 đến A23, A26 đến A32 chỉ thấy ở thực vật bậc cao, còn gibberellin A1, A3, A4, A7 và A9 thấy có cả ở nấm Fusarium moniliforme và thực vật bậc cao. GA1 GA3 ent-Gibberellan ent-Kauren Hình 3.39. Cấu trúc của môt số gibbereline 2.2.3.4. Chức năng – Gibberellin có tác dụng kéo dài các đốt của cây (những cây bắp cải có cờ hoa dài gần 3m do sử dung gibberellin). Nhưng nó chỉ có tác dụng với một vài loại cây, đặc biệt là các giống cây lùn có thể có hình dáng bình thường sau khi sử dụng chất GA3 (tất cả các giống cây lùn không phản ứng như nhau ). Tác dụng này cũng có thể tác động trên các cuống hoa và cho phép sự chín tốt hơn (15 đến 25 ngày đối với cây Cyclamen) hoặc những phát hoa phát triển hơn (trên các loại nho có chùm nhiều trái, gibberellin làm cho các chùm nho thưa trái, thoáng hơn. Hình 3.40. Tác dụng kì diệu của gibberelin – Trong nuôi cấy in vitro, gibberellin có tác dụng đối với đỉnh sinh trưởng, nếu thiếu gibberellin đỉnh sinh trưởng có thể có dạng hình cầu, tạo nên các mắt cây. – Gibberellin có hiệu quả kích thích lên sự chuyển hóa, vì tạo điều kiện thuận lợi cho sự tổng hợp enzyme ly giải. Người ta chứng minh rằng acid gibberellic có thể hoạt động như chất dẫn xuất tổng hợp. – Gibberellin hoạt động phức tạp trong sự ra hoa: thực tế trong trường hợp cảm ứng ra hoa, các gibberellin thường là các chất ức chế (điều này được chứng minh trên các cây ăn trái), trái lại đối với các loại cây cần lạnh để ra hoa, sử dụng gibberellin có thể cho phép cây ra hoa mà không cần điều kiện lạnh (thí dụ như carrot, jusquiame…) Hình 3.41. Tác dụng của gibberelin lên sự ra hoa (từ trái sang phải hàm lượng GA3 tăng dần) –