Bài giảng Thực vật học - Phần 5: Sinh học thực vật

Nội dung text: Bài giảng Thực vật học - Phần 5: Sinh học thực vật

1. Phần 5. Sinh học thực vật 1. Tổ chức cơ thể thực vật 2. Dinh dưỡng 3. Phát triển
2. 1. Tổ chức cơ thể thực vật (cơ thể, cơ quan, mơ và tế bào) Cơ thể thực vật gồm các cơ quan: rễ, thân, lá, hoa, trái, hột. Các loại mơ 1. Mơ phân sinh: ngọn (cấp 1), bên (cấp 2) 2. Mơ nền: nhu mơ, giao mơ, cương mơ, nội bì 3. Mơ bì: biểu bì, chu bì 4. Mơ mạch: libe (phloem), mơ mộc (xylem)
3. Tế bào thực vật
4. 2. Dinh dưỡng thực vật 2.1. Hấp thu, vận chuyển nước và dinh dưỡng khống
5. Hành trình của nước ● Dịch đất bề mặt rễ (gradient áp suất) ● Bề mặt rễ mạch mộc (di chuyển ngang) ● Đi lên trong mạch mộc (di chuyển đứng)
6. Bề mặt rễ tới mạch mộc
7. Dịch đất rất lỗng, chứa nước & các ion khống hịa - + + 2+ tan: NO3 , NH4 , K , Ca Nước qua màng theo cơ chế thụ động xuống khuynh độ (gradient) thế nước.
8. Các phân tử nước khuếch tán theo cách riêng rẽ qua lớp đơi phospholipid hay theo hàng qua aquaporin qua các màng tế bào thực vật .
9. Đi lên trong mạch mộc: sức đẩy của rễ (yếu: tiết nước giọt vào sáng sớm), lực hút từ lá (rất mạnh)
10. 2.2. Hấp thu và vận chuyển chất khống Các cơ chế vận chuyển ion qua màng Khuếch tán dễ: xuống gradient điện hĩa (khơng cần ATP) Vận chuyển hoạt động: ngược gradient điện hĩa (bơm), cần ATP (ATPase). Cả hai: nhanh & cĩ mức bão hịa
11. Vận chuyển hoạt động cấp hai Cùng với con đường tế bào, lực kéo cột nước quan trọng khi ion đã vào dịch mộc.
12. 2.3. Đồng hĩa khống 16 nguyên tố thiết yếu cho thực vật bậc cao (13 nguyên tố khống): - 9 đa lượng: S, P, Mg, Ca, K, N, O, C, H - 7 vi lượng: Mo, Cu, Zn, Mn, Fe, B, Cl Vai trị của nguyên tố khống đa lượng: * Tạo chất hữu cơ * Tạo cho tế bào * Hoạt hĩa enzyme (vai trị vi lượng) Vai trị của nguyên tố khống vi lượng: * Hoạt hĩa enzyme
13. Thí dụ về đồng hĩa đạm (3 giai đoạn): • Sự khử nitrat (thường ở rễ) - - NO3 NO2 (nitrit) NH3 (amonia) • Tổng hợp acid amin: cố định NH3 trên acid -cetonic (Krebs) • Tổng hợp protein trên ribosome của tế bào chất, ti thể & lục lạp. Thực vật bậc cao, nĩi chung, dùng đạm khống (nitrat hay amonium), dù cĩ thể đồng hĩa đạm hữu cơ (cây tầm gởi, cây họ Đậu, cây bắt ruồi).
14. 2.4. Quang hợp = đồng hĩa CO2 thành đường dưới ánh sáng, và phĩng thích O2 từ nước. 2 giai đoạn - “Sáng” (trên màng thylakoid): tạo NADPH và ATP - “Tối” (trong stroma): đồng hĩa CO2 glucid
15. Giai đoạn sáng Sắc tố quang hợp: dlt a & các sắc tố phụ: dlt b, carotenoid tập trung trong các quang hệ (PS).
16. Chu trình Calvin
17. Đặc tính kép của Rubisco Rubisco: • carboxyl hĩa RuBP (quang hợp) • oxygen hĩa RuBP (quang hơ hấp): khi nhiệt độ cao dẫn tới sự thiếu CO2 trong tế bào. Quang hơ hấp làm mất CO2 được cố định (bởi chu trình Calvin), nhưng cĩ thể cĩ vai trị bảo vệ bộ máy quang hợp.
18. Nhiều thực vật tránh quang hơ hấp bằng cách tập trung CO2 trong tế bào: - • Cyanobacteria và tảo: nhờ các protein bơm HCO3 • Cây C4 (mía, bắp, cỏ dại ) & CAM (họ Crassulaceae và cây mọng nước nơi khơ hạn): nhờ PEPC cố định CO2 thành các acid C4.
19. Quang hợp ở cây C4: 2 lần cố định CO2 tách biệt theo khơng gian
20. Quang hợp ở cây CAM: 2 lần cố định CO2 tách biệt theo thời gian
21. Chuyển vị sucrose trong libe theo cơ chế dịng khối
22. 2.5. Hơ hấp tế bào (ba giai đoạn) Chức năng kép: * Sản xuất năng lượng (ATP, NADH) * Tạo tiền chất cho các sinh tổng hợp
23. Đặc tính của ti thể thực vật (2 con đường đặc biệt) (1) kháng rotenon (chất giết cơn trùng / cá) nhờ các dehydrogenase (D, D’) kháng rotenon. (2) kháng cyanid nhờ một oxidase (O) kháng cyanid
24. 3. Phát triển 3.1. Các biểu hiện Phát triển: những thay đổi để hồn thành chu trình phát triển = tăng trưởng + phân hĩa Tăng trưởng: phân chia (trong mơ phân sinh) + kéo dài (ở vùng dưới MPS ngọn) Phân hĩa: tạo các tế bào chuyên biệt (chỉ xảy ra trong giai đoạn kéo dài tế bào)
25. Chu kỳ (phân chia) tế bào = interphase + phase M • Interphase = G1, S và G2 • Phase M = phân nhân + phân bào Phân nhân: cũng qua bốn phase (chú ý MTOC) Phân bào : phân chia tế bào chất (rất khác ở thực vật)
26. Đặc điểm của sự tăng trưởng: khơng hồn nghịch (theo đường cong hình chữ S). Lá tích tụ tinh bột (tăng TLK) dưới ánh sáng khơng phải là hiện tượng tăng trưởng.
27. 3.2. Phát sinh hình thái (tế bào, mơ, cơ quan) Rễ (nhánh & bất định) cĩ nguồn gốc nội sinh (từ vùng gần tầng phát sinh libe-mộc). Chồi cĩ nguồn gốc ngoại sinh (từ vùng bên của mơ phân sinh ngọn chồi) Phát triển phơi ▪ Phơi hợp tử (trong hột) ▪ Phơi thể hệ (phơi soma, nuơi cấy tế bào cơ thể) ▪ Phơi giao tử (n): nuơi cấy hạt phấn hay nỗn
28. 3.3. Hormone tăng trưởng thực vật Chất hữu cơ do tế bào tạo tại một nơi, di chuyển tới mơ đích để gây phản ứng sinh lý ở nồng độ rất thấp. Nơi sản xuất: auxin từ ngọn, cytokinin từ rễ (khơng rõ như ở động vật với tuyến nội tiết) Phân biệt: • Hormone tăng trưởng thực vật: AIA (auxin) • Hormone ra hoa (florigen): protein FT • Chất điều hịa tăng trưởng thực vật: AIA, 2,4-D
29. Vai trị sinh lý của hormone thực vật • Auxin: phân chia tế bào, kéo dài tế bào, tạo rễ, hướng động, ưu tính ngọn • Giberelin: kéo dài tế bào, nảy mầm • Cytokinin: phân chia tế bào, tạo chồi, cản lão suy • Acid abcisic: đĩng khí khẩu, cản tăng trưởng, cản nảy mầm, tích lũy chất dự trữ trong hột • Etilen: rụng, chín trái
30. 3.4. Quang hướng động Diệp tiêu Auxin phân phối khơng đều ở ngọn, di chuyển xuống và kích thích kéo dài.
31. 3.5. Địa hướng động Trọng lực thể nặng (bột lạp) tác động lên màng tế bào chĩp rễ hoạt hĩa protein vận chuyển auxin hiệu ứng cản của auxin ở mặt dưới rễ.
32. Chú ý tác động của auxin trên sự kéo dài tế bào (tác động của hormone thực vật thay đổi theo nồng độ và mơ đích)
33. 3.6. Ưu tính ngọn = cản tăng trưởng chồi nách bởi chồi ngọn (kiểm sốt hình dáng thực vật). Thí nghiệm kinh điển chứng minh vai trị của auxin
34. Giải thích (1) Mơ hình cytokinin từ rễ: Auxin từ ngọn cản nhưng cytokinin từ rễ kích thích chồi nách. (2) Mơ hình cytokinin ở nốt gần nụ nách • Ở nốt, auxin cản biểu hiện gene tổng hợp cytokinin nhưng giúp biểu hiện gene phân hủy cytokinin . • Cắt ngọn (loại nguồn AIA) nụ nách tăng trưởng MPS nụ nách bắt đầu sản xuất auxin (3) Strigoloactone từ rễ đàn áp nụ nách (giống AIA từ ngọn chồi).
35. 3.7. Sự nảy mầm của hột
36. 3.8. Sự ra hoa Hai giai đoạn: • Tượng hoa (tạo nụ hoa) • Tăng trưởng & nở hoa Nụ cĩ thể ngủ (nụ hoa Lilas cuối hè chỉ nở vào xuân, khi đã qua đơng) Các yếu tố của sự ra hoa: • Tuổi, lồi (nội sinh) • Dinh dưỡng: khơng quá cao, cũng khơng quá thấp (tỉa cành); C/N cao. • Nhiệt độ và quang kỳ
37. Nhiệt độ Thọ hàn (Lyssenko 1928): Đặt hột thứ mùa đơng ở 1-20C, 1 tháng, gieo vào mùa xuân ra hoa như thứ mùa xuân.
38. Quang kỳ = xen kẽ sáng / tối trong ngày Trong thiên nhiên, CND thường ra hoa vào mùa hè, CNN: mùa thu. Thí nghiệm của Garner & Allard (1920): • Cây thuốc lá Maryland Mammoth ra hoa vào mùa thu • Trong nhà kính, cây ra hoa khi ngày dưới 13-14 h → Maryland Mammoth là CNN Phân biệt CNN, CND, CBĐ dựa vào giai đoạn sáng tới hạn (C)
39. Yêu cầu quang kỳ cảm ứng - Số chu kỳ (Xanthium cần 1 NN, Jusquiame cần 2-3 ND) - Cường độ sáng: rất thấp (5-10 lx) - Giai đoạn tối liên tục: gián đoạn đêm (400 lx, 2 phút) đảo ngược phản ứng ra hoa.
40. Quan điểm “florigen” (Chailakhyan, 1936) Xanthium: đặt 1 lá trong NN, cả cây ra hoa ra hoa do hormone ra hoa Florigen = giberelin + anthesin Gần đây: protein FT được xem là florigen (Arabidopsis thaliana)
41. Hệ thống phytochrome R 660 nm FR 730 nm Ban ngày: R/FR = 1,19 tác động giống R