Chọn đến phần học sinh cần nhanh chóng thông qua mục lục bằng cách click đến phần đó
I. Sinh sản vô tính ở thực vật
1. Các hình thức sinh sản vô tính
a) Sinh sản sinh dưỡng
Sinh sản vô tính ở thực vật (hay còn gọi là sinh sản sinh dưỡng) là hình thức sinh sản mà cây con được tạo ra từ các bộ phận sinh dưỡng khác nhau của cây mẹ như củ, thân, rễ, lá…
Ví dụ:
- Cây chuối tạo cây con bằng cách nảy chồi từ thân ngầm của cây mẹ
- Khoai lang có thể sinh sản từ một đoạn thân hoặc từ củ
Đặc điểm quan trọng:
- Cây con có bộ gene giống hệt cây mẹ
- Đảm bảo cho thực vật duy trì được kiểu gene thích nghi với môi trường sống
- Hình thức này có lợi thế trong điều kiện môi trường ổn định và ít biến đổi
Các kiểu sinh sản sinh dưỡng phổ biến trong tự nhiên:
| Bộ phận sinh sản | Ví dụ |
|---|---|
| Thân củ | Khoai tây |
| Thân rễ | Gừng, riềng, cỏ gấu |
| Thân hành | Hành, tỏi |
| Lá | Cây thuốc bỏng, sen đá |
| Thân bò | Cây rau má, dâu tây |
| Thân ngầm | Cây chuối |
| Thân | Trầu không |
b) Sinh sản bằng bào tử
Sinh sản bằng bào tử là hình thức sinh sản mà cơ thể mới được phát triển từ bào tử đơn bội (n).
Quá trình diễn ra như sau:
- Bào tử đơn bội được hình thành trong túi bào tử (thể bào tử) của cây mẹ
- Tế bào trong túi bào tử tiến hành giảm phân tạo bào tử đơn bội (n)
- Khi túi bào tử phát triển đến giai đoạn nhất định sẽ vỡ ra, giải phóng bào tử vào môi trường
- Nếu gặp điều kiện thuận lợi (độ ẩm, nhiệt độ thích hợp), bào tử nguyên phân nhiều lần hình thành cây mới (thể giao tử)
Hình thức sinh sản bằng bào tử là một giai đoạn trong vòng đời của một số loài thực vật như rêu, dương xỉ.
So sánh sinh sản sinh dưỡng và sinh sản bằng bào tử:
| Đặc điểm | Sinh sản sinh dưỡng | Sinh sản bằng bào tử |
|---|---|---|
| Nguồn gốc cây con | Từ bộ phận sinh dưỡng của cây mẹ | Từ bào tử (n) của cây mẹ |
| Cơ chế phân bào | Nguyên phân | Giảm phân tạo bào tử → nguyên phân tạo cây mới |
| Ví dụ | Khoai tây, gừng, chuối | Rêu, dương xỉ |
2. Các phương pháp nhân giống vô tính và ứng dụng trong thực tiễn
Khác với sinh sản sinh dưỡng tự nhiên, phương pháp nhân giống vô tính nhân tạo cần đến sự tác động của các biện pháp cơ học, công nghệ sinh học… để điều chỉnh quá trình phát sinh hình thái từ mô, cơ quan sinh dưỡng hình thành cây con.
Cơ sở sinh học: Khả năng của tế bào thực vật tái sinh (phản phân hóa và tái phân hóa) thành cây mới hoàn chỉnh.
Các phương pháp nhân giống vô tính thường được ứng dụng trong thực tiễn sản xuất gồm: giâm cành, chiết cành, ghép (cành hay mắt) và nuôi cấy mô, tế bào (vi nhân giống/nhân giống in vitro).
a) Giâm cành
Giâm cành là kĩ thuật nhân giống sử dụng các đoạn cành bánh tẻ và các kĩ thuật nông học để tạo cây hoàn chỉnh.
| Ưu điểm | Hạn chế |
|---|---|
| Tạo ra số lượng lớn cây con có chất lượng đồng đều trong thời gian ngắn | Với các cành giâm lấy từ cây mẹ lâu năm, cây giống tạo thành thường nhanh già cỗi |
Ứng dụng: Nhân giống nhiều loại cây trồng như hoa hồng, mía, sắn…
b) Chiết cành
Chiết cành là kĩ thuật nhân giống mà cây con tạo được bằng cách thúc đẩy hình thành rễ từ vết khoanh vỏ một cành bánh tẻ trên cây mẹ.
Cơ chế ra rễ:
- Dưới tác dụng của auxin, các tế bào tại vết cắt sẽ phản phân hóa thành mô sẹo
- Mô sẹo này sau đó phân hóa để hình thành rễ bất định
- Khi hệ rễ phát triển đầy đủ, cành chiết được tách khỏi cây mẹ và mang đi trồng
| Ưu điểm | Hạn chế |
|---|---|
| Tỉ lệ sống của cây con cao (có thể lên tới 100%), cây thấp, tán lá gọn, sinh trưởng nhanh và khỏe nên thuận tiện cho quá trình chăm sóc | Hệ số nhân giống không cao, thường chỉ ứng dụng ở quy mô sản xuất nhỏ, tuổi thọ của cây giống thấp |
Ứng dụng: Phổ biến cho nhóm cây ăn quả thân gỗ như nhãn, vải, ổi, bưởi, cam…
c) Ghép
Ghép là phương pháp nhân giống sử dụng đoạn thân, cành (cành ghép) hoặc chồi (mắt ghép) của cây này ghép lên thân hay gốc của cây khác (gốc ghép) cùng loài hoặc có quan hệ gần gũi, giúp tổ hợp các đặc tính tốt của cành ghép/mắt ghép và gốc ghép vào cùng một cây.
Đặc điểm của cây lấy cành/mắt ghép: Thường là cây cho năng suất cao, chất lượng tốt
Đặc điểm của cây dùng làm gốc ghép: Thường có hệ rễ khỏe, sức chống chịu cao với điều kiện ngoại cảnh (hạn, úng…) hay sâu bệnh (đặc biệt là các bệnh có nguồn gốc từ đất)
Lưu ý quan trọng: Thông thường, gốc ghép sẽ ít ảnh hưởng đến đặc điểm của cành/mắt ghép. Sản phẩm của cây ghép mang hầu hết các đặc điểm giống với cây cho cành/mắt ghép.
Ví dụ: Ghép cành/mắt của cây hoa hồng với gốc cây tầm xuân, ghép cam hoặc chanh trên gốc cây bưởi…
d) Nhân giống in vitro (vi nhân giống)
Nhân giống in vitro là phương pháp được thực hiện dựa trên công nghệ nuôi cấy mô, tế bào thực vật.
Quy trình nhân giống in vitro gồm 5 bước:
| Bước | Tên giai đoạn | Nội dung |
|---|---|---|
| 1 | Chọn vật liệu nuôi cấy | Vật liệu được lựa chọn để nuôi cấy có thể là mô lá, thân, rễ, đỉnh sinh trưởng, hạt phấn… |
| 2 | Khử trùng | Vật liệu được khử trùng bằng một số hóa chất và tác nhân vật lí |
| 3 | Tạo chồi | Sau khi khử trùng, vật liệu được nuôi cấy trong môi trường có bổ sung chất kích thích tạo chồi |
| 4 | Ra rễ và tạo cây hoàn chỉnh | Chồi đạt kích thước tiêu chuẩn được chuyển sang môi trường có bổ sung chất kích thích ra rễ để tạo cây hoàn chỉnh |
| 5 | Trồng cây trong vườn ươm | Cây con tạo ra được chuyển sang bầu chứa giá thể phù hợp và đưa ra trồng tại vườn ươm để cây thích ứng dần với điều kiện tự nhiên |
Ưu điểm của nhân giống in vitro:
- Hệ số nhân giống cao
- Có thể tiến hành quanh năm
- Cây giống tạo ra sạch bệnh
- Có thể bảo quản trong thời gian dài
Bảng so sánh các phương pháp nhân giống vô tính
| Phương pháp | Ưu điểm | Hạn chế | Ứng dụng phổ biến |
|---|---|---|---|
| Giâm cành | Tạo số lượng lớn cây con đồng đều, nhanh | Cây nhanh già cỗi nếu lấy từ cây mẹ lâu năm | Mía, sắn, hoa hồng |
| Chiết cành | Tỉ lệ sống cao (đến 100%), cây thấp, tán gọn, sinh trưởng nhanh khỏe | Hệ số nhân giống không cao, quy mô nhỏ, tuổi thọ thấp | Cây ăn quả thân gỗ (nhãn, vải, bưởi, cam) |
| Ghép | Tổ hợp đặc tính tốt của cành ghép và gốc ghép | Cần kỹ thuật cao | Cây ăn quả, hoa hồng |
| In vitro | Hệ số nhân giống cao, quanh năm, sạch bệnh, bảo quản lâu | Chi phí cao, cần thiết bị phòng thí nghiệm | Cây quý hiếm, cây công nghiệp |
II. Sinh sản hữu tính ở thực vật
1. Cấu tạo chung của hoa
Hoa là chồi sinh sản, được cấu tạo gồm bộ phận bất thụ (không sinh sản) và bộ phận hữu thụ (sinh sản). Hoa đính vào phần thân cây qua cấu trúc đế hoa.
a) Bộ phận bất thụ (không sinh sản)
| Bộ phận | Đặc điểm | Chức năng |
|---|---|---|
| Lá đài | Thường có màu lục | Bao bọc và bảo vệ chồi hoa trước khi hoa nở |
| Cánh hoa | Thường có màu sắc sặc sỡ | Thu hút côn trùng tham gia vào quá trình thụ phấn |
b) Bộ phận hữu thụ (sinh sản)
| Bộ phận | Cấu tạo | Chức năng |
|---|---|---|
| Nhị hoa | Gồm chỉ nhị mang bao phấn ở đầu tận cùng; bao phấn chứa các túi tiểu bào tử | Là cấu trúc sinh ra hạt phấn (chứa giao tử đực) |
| Nhụy | Gồm 3 phần: núm nhụy, vòi nhụy và bầu nhụy; bầu nhụy chứa một hay nhiều noãn (phụ thuộc vào loài) | Noãn qua quá trình biến đổi hình thành túi phôi chứa tế bào trứng (giao tử cái) |
c) Phân loại hoa
| Loại hoa | Đặc điểm | Ví dụ |
|---|---|---|
| Hoa đơn tính | Hoa đực chỉ có nhị hoa, hoa cái chỉ có nhụy | Bí ngô, dưa chuột, ngô |
| Hoa lưỡng tính | Hoa có cả nhị và nhụy | Chanh, bưởi, cam, cà chua, hoa hồng, đào, mai |
2. Quá trình sinh sản hữu tính ở thực vật có hoa
Quá trình sinh sản hữu tính ở thực vật có hoa gồm ba giai đoạn kế tiếp nhau:
- Hình thành hạt phấn và túi phôi
- Thụ phấn và thụ tinh
- Hình thành hạt và quả
a) Hình thành hạt phấn và túi phôi
Ở thực vật, giao tử được hình thành từ thể giao tử (hạt phấn và túi phôi).
Hình thành hạt phấn (thể giao tử đực):
Bao phấn chứa các tế bào mẹ tiểu bào tử (2n), mỗi tế bào này tiến hành giảm phân hình thành 4 bào tử đơn bội (n), mỗi bào tử đơn bội sau đó nguyên phân hình thành nên một hạt phấn.
Hạt phấn (thể giao tử đực) là tế bào có thành dày, chứa 2 nhân gồm:
- Nhân tế bào ống phấn
- Nhân sinh sản
Hình thành túi phôi (thể giao tử cái):
Túi phôi được hình thành từ sự biến đổi của tế bào trong cấu trúc noãn. Cụ thể:
- Tế bào mẹ đại bào tử (2n) nằm trong túi đại bào tử của noãn tiến hành giảm phân hình thành nên 4 đại bào tử
- Ba trong số 4 bào tử này sẽ tiêu biến, một đại bào tử sống sót thực hiện nguyên phân 3 lần tạo thành 8 tế bào
Túi phôi gồm 8 tế bào:
- 1 tế bào trứng
- 2 tế bào nhân cực (nằm ở trung tâm túi phôi)
- 3 tế bào đối cực
- 2 tế bào kèm (trợ bào)
b) Thụ phấn và thụ tinh
Quá trình thụ phấn:
Thụ phấn là quá trình hạt phấn phát tán và rơi trên núm nhụy phù hợp.
Tác nhân thụ phấn:
- Tác nhân sinh học: ong, bướm, dơi…
- Tác nhân phi sinh học: chủ yếu là gió và nước
- Một số ít loài còn lại có thể tự thụ phấn
Hai hình thức thụ phấn:
| Hình thức | Đặc điểm |
|---|---|
| Tự thụ phấn | Quá trình thụ phấn xảy ra trong một hoa hay giữa các hoa trên cùng một cây |
| Thụ phấn chéo | Hình thức thụ phấn xảy ra giữa các hoa của hai cây khác nhau |
Quá trình thụ tinh:
Thụ tinh là sự kết hợp giữa giao tử đực với giao tử cái hình thành nên hợp tử.
Diễn biến quá trình thụ tinh:
| Bước | Nội dung |
|---|---|
| 1 | Quá trình thụ phấn xảy ra khi hạt phấn rơi trên núm nhụy |
| 2 | Tế bào sinh sản trong hạt phấn nguyên phân tạo 2 tinh tử |
| 3 | Ống phấn sinh trưởng kéo dài theo vòi nhụy tới túi phôi, tinh tử di chuyển theo ống phấn |
| 4 | Ống phấn xuyên qua lỗ noãn, giải phóng 2 tinh tử vào túi phôi |
| 5 | Thụ tinh kép: Một tinh tử hợp nhất với nhân cực (tạo nhân nội nhũ 3n), tinh tử còn lại hợp nhất với tế bào trứng (tạo hợp tử 2n) |
Thụ tinh kép:
- Tinh tử thứ nhất kết hợp với tế bào trứng (n) → Hợp tử (2n)
- Tinh tử thứ hai kết hợp với tế bào lớn chứa 2 nhân cực (n+n) → Nhân tam bội (3n)
→ Cả hai giao tử đực đều tham gia vào thụ tinh nên quá trình này được gọi là thụ tinh kép, hình thức thụ tinh này chỉ gặp ở thực vật hạt kín.
Các yếu tố ảnh hưởng đến thụ tinh:
- Yếu tố bên trong: sự tương hợp di truyền, hàm lượng auxin nội sinh của hạt phấn
- Yếu tố bên ngoài: độ ẩm, gió, nhiệt độ (ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng nảy mầm của hạt phấn, tỉ lệ hạt phấn tìm được đến núm nhụy)
c) Quá trình hình thành hạt và quả
Quá trình hình thành hạt:
Sau thụ tinh, noãn chứa hợp tử (2n) và nhân tam bội (3n) sẽ phát triển thành hạt.
| Thành phần của hạt | Nguồn gốc | Chức năng |
|---|---|---|
| Phôi (gồm lá mầm, thân mầm, rễ mầm) | Hợp tử (2n) phân chia liên tiếp nhiều lần tạo các tế bào con, sau đó phân hóa | Phát triển thành cây con |
| Nội nhũ | Nhân tam bội (3n) phân chia | Khối tế bào giàu dinh dưỡng, giúp nuôi phôi và cây mầm đến khi cây con có thể tự dưỡng |
| Vỏ hạt | Vỏ noãn cứng lại và mất nước | Bảo vệ hạt |
Phân loại hạt:
| Loại hạt | Đặc điểm | Ví dụ |
|---|---|---|
| Hạt có nội nhũ | Nội nhũ tồn tại, chứa chất dinh dưỡng | Hạt ngô, lúa mì, lúa (cây một lá mầm) |
| Hạt không có nội nhũ | Nội nhũ sẽ chuyển vào lá mầm nên chất dinh dưỡng tích lũy ở lá mầm | Hạt đậu đen, hạt bí ngô, hạt lạc (cây hai lá mầm) |
Quá trình hình thành quả:
Đồng thời với quá trình hình thành hạt, bầu nhụy sẽ phát triển thành quả.
Cơ chế:
- Hạt xuất hiện làm tăng lượng hormone (auxin, cytokinin, gibberellin) khuếch tán vào bầu nhụy
- Thúc đẩy các tế bào tại đây phân chia và gia tăng kích thước dẫn đến hình thành quả
- Khi quả đã phát triển đầy đủ và đạt kích thước đặc trưng, quả bước vào giai đoạn già và chín
- Quá trình này được điều khiển bởi hormone ethylene
Vai trò của quả: Bảo vệ và phát tán hạt
III. So sánh sinh sản vô tính và sinh sản hữu tính ở thực vật
| Tiêu chí | Sinh sản vô tính | Sinh sản hữu tính |
|---|---|---|
| Sự kết hợp giao tử | Không có | Có (giao tử đực + giao tử cái) |
| Cơ sở tế bào học | Nguyên phân | Nguyên phân, giảm phân, thụ tinh |
| Vật chất di truyền của cây con | Giống hệt cây mẹ | Tổ hợp mới từ cây bố và cây mẹ |
| Tính đa dạng di truyền | Thấp | Cao |
| Tốc độ sinh sản | Nhanh | Chậm hơn |
| Khả năng thích nghi | Phù hợp môi trường ổn định | Phù hợp môi trường thay đổi |
| Cơ quan sinh sản | Các bộ phận sinh dưỡng (thân, lá, rễ, củ…) | Hoa |
(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
Cô Nguyễn Ngọc Châu