Chọn đến phần học sinh cần nhanh chóng thông qua mục lục bằng cách click đến phần đó
I. Đặc điểm và các yếu tố ngoại cảnh ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển ở thực vật
1. Đặc điểm sinh trưởng và phát triển ở thực vật
Khác với động vật, quá trình sinh trưởng và phát triển ở thực vật có những đặc điểm riêng biệt:
Thứ nhất, sinh trưởng và phát triển chỉ diễn ra tại những vị trí nhất định trên cơ thể – nơi tồn tại các mô phân sinh. Các vị trí này bao gồm: ngọn thân, đỉnh cành, chóp rễ và các lóng (ở cây một lá mầm).
Thứ hai, quá trình sinh trưởng và phát triển kéo dài suốt đời sống của thực vật – từ giai đoạn hạt nảy mầm cho đến khi cây già và chết. Điều này xảy ra nhờ sự phân chia liên tục của các tế bào tại các mô phân sinh.
Thứ ba, thực vật có hình thức sinh trưởng không giới hạn. Biểu hiện của đặc điểm này là sự gia tăng không ngừng về kích thước, sự xuất hiện và thay mới liên tục của các cơ quan như cành, lá, rễ, hoa, quả… Hiện tượng này có thể quan sát rõ nhất ở các cây thân gỗ lâu năm – chiều cao và đường kính thân của chúng vẫn tiếp tục tăng trong suốt chu kì sống.
2. Một số yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển ở thực vật
Quá trình sinh trưởng và phát triển ở thực vật chịu sự chi phối của nhiều yếu tố môi trường, trong đó quan trọng nhất là nước, ánh sáng, nhiệt độ và chất khoáng.
a) Nước
Nước đóng vai trò thiết yếu trong đời sống thực vật: là nguyên liệu trực tiếp cho quá trình quang hợp và hô hấp, tham gia vào quá trình dãn dài của tế bào, vận chuyển và hấp thụ chất khoáng… Vì vậy, nước có ảnh hưởng sâu sắc đến tốc độ sinh trưởng và phát triển của cây – thể hiện qua chiều cao cây, khả năng nảy mầm của hạt, diện tích lá…
b) Ánh sáng
Ánh sáng cung cấp năng lượng cho quá trình tổng hợp chất hữu cơ trong quang hợp, qua đó đảm bảo nguồn vật liệu cho thực vật sinh trưởng và phát triển.
Bên cạnh đó, ánh sáng còn là tác nhân điều tiết sự tổng hợp và phân giải một số chất quan trọng như hormone và phytochrome – loại sắc tố cảm nhận ánh sáng có bản chất protein, tồn tại dưới hai dạng có khả năng chuyển hóa lẫn nhau là P₆₆₀ và P₇₃₀. Phytochrome tác động đến quá trình phát sinh hình thái của thực vật, điều tiết sự ra hoa và ảnh hưởng đến tỉ lệ nảy mầm của hạt.
c) Nhiệt độ
Mỗi loài thực vật có một khoảng nhiệt độ tối ưu riêng để sinh trưởng và phát triển thuận lợi – điều này quyết định đến sự phân bố của thực vật trong tự nhiên.
| Nhóm cây | Nhiệt độ tối ưu |
|---|---|
| Cây trồng nhiệt đới | 20 – 30°C |
| Cây ôn đới | 15 – 20°C |
Nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp đều gây ảnh hưởng tiêu cực đến sự nảy mầm của hạt, khả năng ra hoa và hình thái của cơ quan sinh sản.
Trong một giới hạn nhất định, khi tăng nhiệt độ sẽ làm tăng tỉ lệ nảy mầm và rút ngắn thời gian nảy mầm của hạt.
d) Chất khoáng
Chất khoáng vừa là thành phần cấu tạo tế bào, vừa tham gia điều tiết các quá trình sinh lí trong cây.
Khi thiếu các nguyên tố khoáng thiết yếu, quá trình sinh trưởng của cây sẽ bị chậm lại, ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng nông sản. Nếu tình trạng thiếu khoáng kéo dài, cây có thể ngừng sinh trưởng và chết.
Ví dụ: Cây cà chua trồng trong điều kiện thiếu calcium sẽ tạo ra những quả bị thối ở phần đỉnh.
II. Mô phân sinh, sinh trưởng sơ cấp và sinh trưởng thứ cấp
1. Mô phân sinh
Khái niệm: Mô phân sinh là tập hợp các tế bào chưa phân hóa, vẫn giữ nguyên khả năng phân chia để tạo ra tế bào mới trong suốt đời sống của thực vật.
Phân loại mô phân sinh:
Thực vật có ba loại mô phân sinh, khác nhau về vị trí, sự phân bố ở các nhóm cây và vai trò:
| Loại mô phân sinh | Vị trí | Có ở nhóm cây | Vai trò |
|---|---|---|---|
| Mô phân sinh đỉnh | Ngọn cây, đỉnh cành, chóp rễ | Cả cây một lá mầm và cây hai lá mầm | Làm tăng chiều cao của cây, chiều dài của cành và chiều dài của rễ |
| Mô phân sinh bên | Nằm trong thân và rễ (theo hình trụ) | Chỉ có ở cây hai lá mầm | Làm tăng đường kính của thân và rễ |
| Mô phân sinh lóng | Nằm ở các lóng (đốt) của thân | Chỉ có ở cây một lá mầm | Làm tăng chiều dài của từng lóng |
Ứng dụng: Trong kĩ thuật nhân giống in vitro (nuôi cấy mô), mô phân sinh đỉnh thường được sử dụng làm vật liệu nuôi cấy để tạo cây hoàn chỉnh, giúp nhân nhanh các giống cây trồng trong thời gian ngắn.
2. Sinh trưởng sơ cấp và sinh trưởng thứ cấp
Sinh trưởng ở thực vật được chia thành hai kiểu: sinh trưởng sơ cấp và sinh trưởng thứ cấp.
a) Sinh trưởng sơ cấp
Sinh trưởng sơ cấp là kết quả hoạt động của mô phân sinh đỉnh và mô phân sinh lóng, dẫn đến sự gia tăng chiều cao của cây và chiều dài của rễ.
Đặc điểm của sinh trưởng sơ cấp:
- Cây một lá mầm và cây hai lá mầm thân thảo chỉ có sinh trưởng sơ cấp – cây chủ yếu phát triển về chiều cao, hạn chế tăng trưởng về đường kính.
- Đặc biệt, ở cây một lá mầm (lúa, ngô, tre, cỏ lồng vực…) nhờ có mô phân sinh lóng nên thân cây vẫn có thể tiếp tục cao lên ngay cả khi mô phân sinh đỉnh đã bị cắt bỏ.
- Với cây hai lá mầm thân gỗ, sinh trưởng sơ cấp diễn ra ở giai đoạn cây non. Khi cây trưởng thành, sinh trưởng sơ cấp chỉ còn xảy ra ở rễ và thân non mới hình thành, trong khi phần thân và rễ còn lại chuyển sang sinh trưởng thứ cấp.
Cấu tạo thân sinh trưởng sơ cấp (từ ngoài vào trong): Biểu bì → Vỏ → Mạch rây sơ cấp → Tầng sinh mạch → Gỗ sơ cấp → Tủy.
b) Sinh trưởng thứ cấp
Sinh trưởng thứ cấp là kết quả phân chia của các tế bào mô phân sinh bên, có ở thân và rễ của cây hai lá mầm.
Mô phân sinh bên bao gồm hai thành phần:
- Tầng sinh mạch (tầng phát sinh mạch dẫn): phân chia tạo mạch gỗ thứ cấp ở phía trong và mạch rây thứ cấp ở phía ngoài thân, từ đó làm tăng đường kính của thân.
- Tầng sinh bần (tầng phát sinh vỏ): phân chia tạo lớp bần (lớp tế bào biểu bì mới) thay thế lớp bần cũ đã già, giúp bảo vệ thân khỏi mất nước và sự xâm nhập của các sinh vật gây hại.
Vòng sinh trưởng (vòng gỗ):
Sinh trưởng thứ cấp qua các năm tạo nên các lớp gỗ thứ cấp xếp chồng lên nhau, hình thành nên các vòng sinh trưởng hay còn gọi là vòng gỗ.
Ở vùng khí hậu nhiệt đới:
- Tế bào gỗ được tạo ra vào mùa mưa có kích thước lớn và màu sáng
- Tế bào gỗ được tạo ra vào mùa khô có kích thước nhỏ hơn và màu sẫm tối
Sự khác biệt này tạo nên ranh giới rõ ràng giữa các vòng gỗ. Kích thước của vòng gỗ có thể thay đổi tùy thuộc vào điều kiện môi trường trong năm đó.
Sinh trưởng thứ cấp là hình thức sinh trưởng chỉ có ở thực vật hai lá mầm, biểu hiện rõ nhất ở nhóm cây thân gỗ lâu năm.
Bảng so sánh sinh trưởng sơ cấp và sinh trưởng thứ cấp:
| Tiêu chí | Sinh trưởng sơ cấp | Sinh trưởng thứ cấp |
|---|---|---|
| Nguồn gốc | Mô phân sinh đỉnh và mô phân sinh lóng | Mô phân sinh bên (tầng sinh mạch, tầng sinh bần) |
| Kết quả | Tăng chiều cao cây, chiều dài rễ | Tăng đường kính thân và rễ |
| Có ở nhóm cây | Cả cây một lá mầm và cây hai lá mầm | Chỉ có ở cây hai lá mầm (đặc biệt cây thân gỗ) |
| Sản phẩm tạo ra | Mạch gỗ sơ cấp, mạch rây sơ cấp | Mạch gỗ thứ cấp, mạch rây thứ cấp, vỏ thứ cấp, vòng gỗ |
III. Hormone thực vật
Bên cạnh yếu tố di truyền, hormone là nhân tố quan trọng giúp điều tiết các quá trình sinh trưởng và phát triển ở thực vật.
1. Khái niệm và vai trò của hormone thực vật
a) Khái niệm
Hormone thực vật (còn gọi là phytohormone hay chất điều hòa sinh trưởng) là các chất hữu cơ có hoạt tính sinh học cao, được tổng hợp với lượng nhỏ ở các cơ quan, bộ phận nhất định trong cây, tham gia điều tiết các hoạt động sống của thực vật.
b) Vai trò
Ở cấp độ tế bào:
- Điều tiết sự phân chia, dãn dài và phân hóa của tế bào
- Làm thay đổi độ trương nước của tế bào
Ở cấp độ cơ thể:
- Thúc đẩy quá trình sinh trưởng, phát triển: sinh trưởng của chồi ngọn, nảy mầm của hạt, chín của quả…
- Ức chế sự sinh trưởng, đẩy nhanh sự già hóa: gây trạng thái ngủ của hạt, rụng lá, rụng quả…
- Điều khiển các đáp ứng của thực vật với các kích thích từ môi trường
Đặc điểm quan trọng: Tất cả các loại hormone đều có tác dụng sinh lí phụ thuộc vào nồng độ. Nếu nồng độ quá thấp thì không có tác dụng sinh lí, nếu nồng độ quá cao thì ức chế hoạt động sinh lí.
2. Các loại hormone thực vật
Dựa vào hoạt tính sinh học, hormone thực vật được chia thành hai nhóm:
- Nhóm kích thích sinh trưởng: auxin, gibberellin và cytokinin
- Nhóm ức chế sinh trưởng: abscisic acid và ethylene
Hormone thực vật có thể được tổng hợp nhân tạo bởi con người (gọi là hormone ngoại sinh hay hormone tổng hợp) với mục đích điều khiển các hoạt động sống của thực vật nhằm nâng cao năng suất, chất lượng cây trồng.
a) Nhóm hormone kích thích sinh trưởng
• Auxin
Loại auxin phổ biến nhất ở thực vật là IAA (3-indolacetic acid). Ngoài ra còn có một số loại auxin ngoại sinh khác như NAA, IBA, 2,4-D…
| Đặc điểm | Nội dung |
|---|---|
| Nơi tổng hợp | Các cơ quan đang sinh trưởng mạnh: chồi ngọn, lá non, phấn hoa, phôi hạt |
| Hướng vận chuyển | Hướng gốc (từ ngọn xuống rễ) theo mạch rây |
| Tác dụng ở cấp độ tế bào | Kích thích phân bào, dãn dài của tế bào; phối hợp với hormone khác kích thích biệt hóa tế bào |
| Tác dụng ở cấp độ cơ thể | Tạo ưu thế ngọn, thúc đẩy phân hóa mô mạch, hạn chế sự rụng lá, kích thích rễ bên phát triển, ức chế phát triển chồi bên, điều chỉnh tính hướng (hướng sáng, hướng trọng lực…), làm tăng kích thước quả, làm chậm quá trình chín và hạn chế rụng quả, làm liền vết thương |
• Gibberellin
| Đặc điểm | Nội dung |
|---|---|
| Nơi tổng hợp | Các cơ quan đang sinh trưởng: quả non, lá non, đỉnh chồi và đỉnh rễ |
| Hướng vận chuyển | Theo cả hai chiều: hướng ngọn và hướng gốc, qua cả mạch gỗ và mạch rây |
| Tác dụng sinh lí | Tăng chiều dài của thân và lóng (do kích thích sự phân chia và dãn dài của tế bào); kích thích nảy mầm của củ và hạt (thông qua hoạt hóa enzyme); thúc đẩy sự hình thành và phân hóa giới tính của hoa, sự sinh trưởng của quả |
Ví dụ: Gibberellin làm tăng chiều dài của cuống và thân mang quả (chùm) ở nho không hạt, giúp tạo không gian cho quả tăng kích thước.
• Cytokinin
| Đặc điểm | Nội dung |
|---|---|
| Nơi tổng hợp | Chủ yếu ở mô phân sinh đỉnh rễ; ngoài ra còn ở quả non, lá non |
| Hướng vận chuyển | Hướng ngọn (từ rễ lên thân) theo hệ thống mạch gỗ |
| Tác dụng sinh lí | Kích thích sự phân chia tế bào; phối hợp với auxin tác động đến sự phân hóa cơ quan của thực vật (đặc biệt là sự phân hóa chồi – ứng dụng phổ biến trong nuôi cấy mô); làm chậm sự già hóa của thực vật; giảm ưu thế ngọn; kích thích sự nảy mầm của hạt |
b) Nhóm hormone ức chế sinh trưởng
• Abscisic acid (ABA)
| Đặc điểm | Nội dung |
|---|---|
| Nơi tổng hợp | Hầu hết các bộ phận của cây (rễ, hoa, quả…); được tích lũy nhiều trong các cơ quan già, sắp rụng hay đang ở trạng thái ngủ nghỉ |
| Điều kiện tăng tổng hợp | Khi gặp các yếu tố môi trường bất lợi (stress) như hạn hán, ngập úng, bệnh lí |
| Hướng vận chuyển | Theo cả hai chiều: hướng ngọn theo mạch gỗ và hướng gốc theo mạch rây |
| Tác dụng sinh lí | Ức chế sự nảy mầm của hạt; thúc đẩy quá trình đóng khí khổng (ABA ảnh hưởng đến sự vận chuyển ion K⁺ ra khỏi tế bào khí khổng làm giảm sức trương nước của tế bào gây đóng khí khổng – nhờ vậy giúp tăng cường tính chịu hạn của cây); kích thích hóa già thân, lá; tăng khả năng chống chịu (hạn, mặn, bệnh…); ức chế sinh trưởng của cành, lóng |
• Ethylene
| Đặc điểm | Nội dung |
|---|---|
| Đặc điểm đặc biệt | Là loại hormone thực vật duy nhất tồn tại ở thể khí (C₂H₄) |
| Nơi tổng hợp | Được tổng hợp nhiều trong giai đoạn già hóa của cây và quá trình chín của quả; tổn thương cơ học, hạn hán cũng thúc đẩy quá trình sinh tổng hợp hormone này |
| Hướng vận chuyển | Bằng con đường khuếch tán trong phạm vi hẹp (khác với các hormone khác) |
| Tác dụng sinh lí | Thúc đẩy sự chín của quả; kích thích sự rụng của lá, hoa, quả; kích thích sự hình thành lông hút và rễ phụ; kích thích sự ra hoa của một số loài thực vật như dứa, xoài, dưa chuột |
Bảng tổng hợp đặc điểm các loại hormone thực vật:
| Hormone | Nơi tổng hợp | Hướng vận chuyển | Tác dụng chính |
|---|---|---|---|
| Auxin | Chồi ngọn, lá non, phấn hoa, phôi hạt | Hướng gốc (mạch rây) | Kích thích phân bào, dãn dài tế bào, tạo ưu thế ngọn, kích thích ra rễ |
| Gibberellin | Quả non, lá non, đỉnh chồi, đỉnh rễ | Cả hai chiều (mạch gỗ và mạch rây) | Tăng chiều dài thân, kích thích nảy mầm, thúc đẩy ra hoa |
| Cytokinin | Mô phân sinh đỉnh rễ, quả non, lá non | Hướng ngọn (mạch gỗ) | Kích thích phân chia tế bào, phân hóa chồi, làm chậm già hóa |
| Abscisic acid | Hầu hết các bộ phận (nhiều ở cơ quan già) | Cả hai chiều | Ức chế nảy mầm, đóng khí khổng, tăng chống chịu |
| Ethylene | Cơ quan già, quả đang chín | Khuếch tán | Thúc đẩy chín quả, rụng lá, rụng quả, ra hoa ở một số cây |
3. Tương quan giữa các hormone
Ở thực vật, một quá trình sinh lí thường chịu sự chi phối của hai hay nhiều loại hormone khác nhau. Tương quan giữa các hormone quyết định kết quả của quá trình sinh lí được điều tiết.
Tương quan hormone thực vật có hai loại: tương quan chung và tương quan riêng.
a) Tương quan chung
Tương quan chung là tương quan giữa hormone thuộc nhóm kích thích sinh trưởng với hormone thuộc nhóm ức chế sinh trưởng.
- Ở giai đoạn cây đang sinh trưởng và phát triển: hormone kích thích được tổng hợp với lượng lớn, chi phối và thúc đẩy hình thành các cơ quan sinh dưỡng.
- Khi cây chuyển sang giai đoạn sinh sản và bước vào giai đoạn già hóa: hormone ức chế được tổng hợp với lượng tăng dần.
Nói cách khác, theo chu kì phát triển của cây, tác động của hormone kích thích có xu hướng giảm dần, trong khi tác động của các hormone ức chế tăng dần. Điều này đúng với cả cây một năm và cây lâu năm.
Ứng dụng: Căn cứ vào kiểu tương quan này, người ta có thể điều khiển thời gian ra hoa, tạo quả, chín của quả… thông qua các biện pháp kĩ thuật như sử dụng hormone ngoại sinh, gây stress… để phục vụ mục đích của con người.
Ví dụ về tương quan GA/ABA trong hạt:
- Trong hạt khô: GA rất thấp, ABA đạt trị số cực đại (hạt ở trạng thái ngủ)
- Trong hạt nảy mầm: GA tăng nhanh và đạt trị số cực đại, còn ABA giảm xuống rất mạnh
b) Tương quan riêng
Tương quan riêng là tương quan giữa hai hay nhiều loại hormone khác nhau thuộc cùng một nhóm hay khác nhóm.
Một quá trình phát triển có thể được kích thích bởi một hoặc nhiều loại hormone, đồng thời lại bị ức chế bởi loại hormone khác.
Bảng tương quan của các loại hormone trong một số quá trình sinh trưởng và phát triển:
| Quá trình | Auxin | Gibberellin | Cytokinin | Ethylene | Abscisic acid |
|---|---|---|---|---|---|
| Nảy mầm của hạt | – | Kích thích | – | – | Ức chế |
| Rụng lá | Ức chế | – | – | Kích thích | Kích thích |
| Già hóa của mô, cơ quan | Ức chế | Ức chế | Ức chế | Kích thích | Kích thích |
| Chín của quả | Ức chế | – | – | Kích thích | – |
| Phát triển của chồi bên | Ức chế | – | Kích thích | – | – |
Ghi chú: “–” không rõ tác động
Ứng dụng: Dựa vào hiểu biết về tương quan riêng, con người có thể chủ động điều chỉnh các quá trình phát sinh hình thái, các hoạt động sinh lí theo hướng có lợi như sử dụng các hormone ngoại sinh trong quá trình canh tác hay bảo quản nông sản.
4. Ứng dụng của hormone trong thực tiễn
Ngày nay, hormone ngoại sinh ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất nông nghiệp giúp nâng cao năng suất, chất lượng cây trồng.
Một số ứng dụng phổ biến:
| Hormone | Ứng dụng trong sản xuất | Ví dụ cụ thể |
|---|---|---|
| Auxin (IAA, IBA, α-NAA, 2,4-D…) | Kích thích sự ra rễ của cành giâm, cành chiết trong nhân giống vô tính; hạn chế rụng hoa và quả, tăng tỉ lệ đậu quả ở nhóm cây có múi | Xử lí vết chiết bằng α-NAA nồng độ 3000 ppm giúp rút ngắn thời gian ra rễ của cành cam, bưởi 30–40 ngày; phun α-NAA (5–15 ppm) làm giảm tỉ lệ rụng quả ở cây bông |
| Gibberellin (GA₃) | Tăng chiều cao một số cây như cây lấy sợi, cây lấy gỗ; kích thích hạt, củ giống nảy mầm | Phun GA₃ (20–50 ppm) giúp tăng chiều cao cây đay lên gấp 2–2,5 lần; ngâm hạt dâu tây trong GA₃ (15–20 ppm) trong 7–10 giờ, hạt nảy mầm đạt tỉ lệ 60–70% |
| Ethylene (ethrel) | Đẩy nhanh quá trình chín của quả; gây rụng lá ở một số loại cây trồng; kích thích ra hoa trái vụ ở một số cây như xoài, dứa | Nhúng hoặc phun ethrel (0,5–2 g/L) cho quả cà chua, chuối, xoài làm quả chín đồng loạt; phun ethrel (0,1–0,2%) lên lá cây đậu tương gây rụng lá đồng loạt, thuận lợi cho thu hoạch quả; phun ethrel (0,1–0,25%) lên bề mặt lá thúc đẩy cây dứa ra hoa trái vụ |
Nguyên tắc khi sử dụng hormone ngoại sinh:
- Đúng liều lượng
- Đúng nồng độ
- Đảm bảo tính đối kháng và sự phối hợp giữa các loại hormone
Lưu ý quan trọng về an toàn thực phẩm: Do thực vật không có enzyme phân giải các hormone ngoại sinh, nên khi xử lí các hormone ngoại sinh trên các đối tượng cây trồng được sử dụng làm thức ăn cho người cần tuân thủ tuyệt đối liều lượng, nồng độ khuyến cáo nhằm đảm bảo an toàn thực phẩm, không gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của người sử dụng.
IV. Phát triển ở thực vật có hoa
1. Quá trình phát triển ở thực vật có hoa
Quá trình phát triển ở thực vật trải qua các giai đoạn khác nhau và được xác định bằng sự thay đổi về hình thái, cấu tạo của các mô, cơ quan.
Các giai đoạn phát triển của thực vật có hoa:
| Giai đoạn | Đặc điểm nhận biết |
|---|---|
| 1. Giai đoạn hạt | Hạt ở trạng thái ngủ nghỉ, chờ điều kiện thuận lợi để nảy mầm |
| 2. Giai đoạn non trẻ | Hạt nảy mầm, cây con xuất hiện và bắt đầu sinh trưởng |
| 3. Giai đoạn trưởng thành | Cây phát triển đầy đủ các cơ quan sinh dưỡng (rễ, thân, lá) |
| 4. Giai đoạn sinh sản | Cây ra hoa, thụ phấn, thụ tinh, tạo quả và hạt |
| 5. Giai đoạn già | Các cơ quan già hóa, chức năng suy giảm, cây dần chết |
- Với cây một năm: Toàn bộ các giai đoạn của quá trình phát triển chỉ diễn ra trong thời gian một năm.
- Với cây lâu năm: Giai đoạn sinh sản lặp lại một số lần trong vòng đời của nó, số lần lặp lại phụ thuộc vào loài.
2. Các nhân tố chi phối quá trình phát triển của thực vật có hoa
Sự xuất hiện của hoa là mốc đánh dấu sự chuyển từ giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng sang giai đoạn phát triển sinh sản. Quá trình ra hoa ở thực vật chịu sự chi phối của cả nhân tố bên trong và bên ngoài.
a) Các nhân tố bên trong
Yếu tố di truyền: Tùy từng loài, thực vật ra hoa khi đến độ tuổi nhất định.
- Ví dụ: Ở cây ăn quả lâu năm trồng từ hạt, hoa sẽ xuất hiện sau khoảng 3–5 năm, trong khi một số loài tre chỉ ra hoa sau khoảng 50 năm.
Hormone: Tương quan về nồng độ giữa các hormone quyết định đến sự chuyển từ giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng sang giai đoạn sinh sản ở thực vật.
b) Các nhân tố bên ngoài
• Ánh sáng (Quang chu kì)
Sự ra hoa của nhiều loài thực vật phụ thuộc vào tương quan độ dài ngày và đêm – hiện tượng này gọi là quang chu kì. Cơ quan cảm thụ quang chu kì là lá, được thực hiện bởi sắc tố phytochrome.
Căn cứ vào phản ứng của thực vật với quang chu kì, thực vật được chia làm ba nhóm:
| Nhóm | Tên gọi khác | Điều kiện ra hoa | Ví dụ |
|---|---|---|---|
| Thực vật đêm dài | Thực vật ngày ngắn | Ra hoa trong điều kiện ngày ngắn, đêm dài | Cúc, thược dược, cà tím, đậu tương, mía… |
| Thực vật đêm ngắn | Thực vật ngày dài | Ra hoa trong điều kiện ngày dài, đêm ngắn | Thanh long, dâu tây, cà rốt, củ cải đường, hành… |
| Thực vật trung tính | – | Ra hoa không phụ thuộc vào độ dài thời gian chiếu sáng trong ngày | Cà chua, lạc, đậu, ngô, hướng dương… |
Cơ chế quang chu kì: Ở điều kiện quang chu kì thích hợp, trong lá hình thành hormone kích thích ra hoa (florigen), sau đó di chuyển vào đỉnh sinh trưởng của thân làm cây ra hoa.
• Nhiệt độ (Sự xuân hóa)
Một số loài cây chỉ ra hoa khi có khoảng thời gian tiếp xúc với nhiệt độ thấp – hiện tượng này gọi là sự xuân hóa.
Hiện tượng xuân hóa thường gặp ở các cây trồng có nguồn gốc từ các nước ôn đới nơi có mùa đông lạnh giá.
Ví dụ:
- Cây cà rốt ra hoa trong điều kiện nhiệt độ thấp khoảng 1–10°C, kéo dài 10–12 tuần
- Cây cải bắp trải qua điều kiện nhiệt độ 5–8°C trong khoảng 6–8 tuần sẽ ra hoa
Nếu thời gian tiếp xúc với nhiệt độ thấp không đủ dài thì cây có thể không ra hoa.
Ý nghĩa của sự xuân hóa: Giúp kéo dài thời gian sinh trưởng, tăng sức chống chịu của cây trồng với điều kiện lạnh giá.
• Chất dinh dưỡng
Chất dinh dưỡng ảnh hưởng đến thời gian và khả năng ra hoa của thực vật:
- Trong điều kiện đất giàu nitrogen: cây thường kéo dài thời gian sinh trưởng sinh dưỡng và chậm ra hoa
- Khi trồng trên đất nghèo dinh dưỡng: cây có xu hướng ra hoa sớm
V. Ứng dụng hiểu biết về sinh trưởng và phát triển
1. Điều chỉnh trạng thái ngủ nghỉ của hạt giống, củ giống:
- Duy trì trạng thái ngủ, ức chế sự nảy mầm (trong bảo quản): Sử dụng hormone abscisic acid, ethylene hoặc các chất ức chế sinh trưởng
- Phá vỡ trạng thái ngủ nghỉ, thúc đẩy nảy mầm: Sử dụng gibberellin hoặc đặt hạt giống, củ giống trong điều kiện môi trường thuận lợi (nước, ánh sáng, nhiệt độ thích hợp)
2. Điều khiển sự ra hoa của thực vật:
Dựa trên các hiểu biết về quang chu kì, sự xuân hóa, tương quan dinh dưỡng hay vai trò của các loại hormone, có thể điều khiển thời gian ra hoa của cây trồng.
Ví dụ điều khiển sự ra hoa bằng ánh sáng:
| Loài cây | Phản ứng quang chu kì | Hình thức tác động | Kết quả |
|---|---|---|---|
| Thanh long (ruột đỏ) | Cây đêm ngắn | Sử dụng đèn LED đỏ 75W, chiếu sáng 22 đêm, mỗi đêm 5 giờ | Cây ra hoa trái vụ, tăng số lượng hoa/cây và giảm số lượng hoa dị hình |
| Hoa cúc vàng | Cây đêm dài | Sử dụng đèn LED PTP để ngắt đêm trong 3 giờ cho cây cúc vụ đông xuân | Tăng chiều cao, số lá/cây và kéo dài thời gian ra hoa thêm 41 ngày so với công thức không thắp đèn |
Ngoài ra:
- Điều chỉnh dinh dưỡng hợp lí, điều chỉnh tỉ lệ các loại phân bón cũng có thể thúc đẩy hoặc làm chậm sự ra hoa
- Hormone ngoại sinh thuộc nhóm gibberellin được sử dụng để thúc đẩy một số cây trồng ra hoa như xà lách, bắp cải, lay ơn
- Xử lí nhiệt độ thấp cũng góp phần rút ngắn thời gian sinh trưởng sinh dưỡng, kích thích các cây như loa kèn, lily… ra hoa
3. Xác định tuổi thọ của cây thông qua đếm vòng gỗ:
Dựa trên việc đếm vòng gỗ trên mặt cắt của thân cây, con người có thể xác định được tuổi của cây.
Qua đặc điểm của các vòng gỗ cũng có thể xác định được đặc điểm khí hậu (lượng mưa, nhiệt độ) trong thời kì sinh trưởng của cây:
- Vòng gỗ rộng, màu sáng → năm đó có điều kiện thuận lợi
- Vòng gỗ hẹp, màu sẫm → năm đó có điều kiện bất lợi
Cô Nguyễn Ngọc Châu
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Sinh Học THPT
Trình độ: Cử nhân Sư phạm Sinh học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ AT sinh học, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Trần Phú