Nội dung

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA SINH HỌC – K34 – LỚP 3B CHUYÊN ĐỀ: SINH TRƯỞNG CỦA THỰC VẬT BẬC CAO -------------------------------Đề tài: SINH TRƯỞ NG RỄ GVHD: TS. Lê Thị Trung SVTH: Trịnh Thị Phương Ngân Lê Hoàng Thái Vinh Bạch Anh Tú TP. Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 04 năm 2011 Sinh trưởng rễ 2011 I. Mô phân sinh rễ: 1. Vị trí của MPS rễ: MPS ngọn rễ được định vị ở phía tận cùng dưới của trụ dưới lá mầm ngay sau chóp rễ . Sau khi hạt nảy mầm thì MPS tận cùng của rễ hình thành nên rễ chính (rễ cấp 1) 2. Đặc điểm: Đỉnh rễ không hình thành các mấu lồi bên như mầm lá, mầm cành. MPS ngọn rễ đó là vùng những tế bào nhỏ có khả năng phân chia tích cực. MPS ngọn rễ khác với MPS ngọn chồi, nó phân chia theo cả 2 hướng. Nó phân chia cả về phía trục để tạo thân rễ, cả về phía đối diện để tạo thành chóp rễ. 3. Trung tâm nghỉ ở rễ • Mọi tế bào trong rễ đều bắt nguồn từ 1 nhóm tế bào trong trung tâm nghỉ của rễ. Cấu trúc này nằm ngay phía sau chóp rễ và bao gồm khoảng 500-1000 các tế bào dường như không hoạt động . • Những tế bào này thường là trong giai đoạn G1 của chu kỳ tế bào và phân chia chỉ có khoảng 15-20 ngày/lần. • Nhóm tế bào trong trung tâm nghỉ hoạt động rõ khi rễ phát triển tích cực và ngừng khi cây trong quá trình ngủ, thiếu dinh dưỡng hoặc bị loại bỏ chóp rễ. 1|Page Sinh trưởng rễ 2011 • Các tế bào trong trung tâm nghỉ và MPS khác nhau ở sự nhạy cảm với môi trường như bức xạ. Ví dụ, các tế bào MPS ngừng phân chia khi tiếp xúc với tia X trong khi các tế bào trong trung tâm nghỉ không bị ảnh hưởng bởi bức xạ và sớm bắt đầu phân chia để tái tạo các MPS. Chú thích: • Đường màu đỏ: các TB tiền tượng tầng. • Đường màu xanh: tế bào MPS vỏ. • Đường màu vàng: tiền bì. Chức năng : các tế bào trong trung tâm nghỉ như một nguồn dự trữ để thay thế các tế bào của mô phân sinh bị tổn thương. Các TB khởi sinh được tổ chức 1 cách xếp tầng. Mỗi lớp cho 1 mô cụ thể. Có ba tầng khác nhau của TB khởi sinh cho các tầng TB mẹ. 1. Của trụ giữa 2. Của vỏ 3. Của chóp rễ và tầng sinh bì (cây 2 lá mầm) 4. Của tầng sinh bì ( cây 1 lá mầm) 5. Của chóp rễ ( cây 1 lá mầm) 6. Trụ của chóp rễ phân chia dọc theo vòng quanh rễ để cho các TB xung quanh của chóp rễ 7. Tầng sinh bì 9. MPS trụ 2|Page 8. MPS vỏ Sinh trưởng rễ 2011  Trong hầu hết các thực vật hai lá mầm, các tế bào của tầng sinh bì có chung nguồn gốc với các tế bào chóp rễ (hình. A, B và C)  Trong khi ở hầu hết các thực vật một lá mầm tất cả các tế bào khởi sinh đều có nguồn gốc độc lập với chóp rễ. (hình. D, E & F). Hình B & C sơ lược cho các phương thức tăng trưởng gốc đỉnh trong vật hai lá mầm. Hình E & F sơ lược cho các phương thức tăng trưởng gốc đỉnh trong vật một lá mầm. • Khi rễ mọc dài ra và đầu rễ mọc sâu vào trong đất thì một số tế bào ở mặt ngoài của chóp rễ có thể bị tổn thương và sau đó được thay thế 1 cách chủ động bằng những tế bào mới do sự phân cắt tế bào của MPS ngọn. Phần lớn các tế bào mới được tạo ra nằm xa chóp rễ. Mô phân sinh tiếp tục phân cắt cho tế bào mới và đầu rễ tiếp tục mọc sâu vào trong đất. Chính các tế bào được tạo ra từ mô phân sinh này sẽ thành lập mô sơ cấp cho rễ 4. Chức năng của MPS rễ: rễ hoàn chỉnh gồm 4 vùng Vùng lông hút Vùng kéo dài Vùng phân hóa Vùng chóp rễ 3|Page Sinh trưởng rễ 2011 Mô phân sinh ngọn rễ nằm trong miền sinh trưởng phân hóa cho ra 3 loại mô phân sinh sơ cấp: Tầng sinh bì :(lớp nguyên bì) nằm ở ngoài cùng cho ra biểu bì của rễ Vùng lông hút Tầng sinh vỏ : (mô phân sinh cơ bản) nằm ở giữa sinh ra các tế bào của vỏ sơ cấp và vỏ trong. Tầng sinh trụ : (tầng trước phát sinh) nằm ở phía trong cùng cho ra trụ giữa chứa mô dẫn, tầng phát sinh và vỏ trụ. Cả 3 tầng cùng xuất phát từ một nhóm tế bào khởi sinh ở đỉnh rễ, nhóm tế bào đó họp lại thành đỉnh sinh trưởng (hay nón sinh trưởng). Sự phân chia tế bào ở các vùng khác nhau trong mô phân sinh rễ Biểu bì: gồm các tế bào dài, có vách mỏng, xếp sát nhau, có thể hóa cutin hoặc hóa bần. Biểu bì rễ thường có một lớp. Trên biểu bì của rễ có các lông hút, lông hút mọc thêm ở phần non và chết đi ở phần già nên độ dài của đoạn rễ mang lông hút không đổi. 4|Page Sinh trưởng rễ 2011 Vỏ sơ cấp: do tầng sinh vỏ của MPS ngọn sinh ra, gồm các tế bào tương đối đồng đều, vách mỏng bằng xenlulozơ. Trụ giữa (trung trụ): + Vỏ trụ: ở rễ non, vỏ trụ gồm các tế bào mô mềm có vách mỏng + Hệ thống dẫn: gồm các bó gỗ và bó libe xếp thành dải riêng biệt xen kẽ nhau, nằm dưới vỏ trụ và xếp thành vòng quanh trụ giữa. Chóp rễ:  Là phần tận cùng của rễ, gồm các tế bào mô mềm, sống, thường chứa tinh bột à tiếp nhận lực hút trái đất à gây hiện tượng hướng trọng lực. Nhiệm vụ: Bảo vệ cho MPS ngọn rễ và giữ cho rễ khỏi bị xây xát khi đâm sâu vào đất nhờ sự hóa nhầy, hóa bần màng của các tế bào ngoài cùng. TB sinh chất nhầy giàu polysacarit à nhờ thể Golgi à ra ngoài bôi trơn. II. Sinh trưởng rễ • Từ trung tâm nghỉ, tế bào khởi sinh phân chia thành 2 tế bào. Trong đó 1 tiếp tục là tế bào khởi sinh, 1 phân chia tiếp một số lần rồi chuyển sang pha sinh trưởng kéo dài tạo miền sinh trưởng (cách đầu rễ 0,2 - 2mm) • Tại miền sinh trưởng các tế bào tăng chiều dài 10 - 15 lần. 5|Page Sinh trưởng rễ 2011 1. Sinh trưởng dọc ( sinh trưởng sơ cấp ) Sinh trưởng dọc do mô phân sinh đỉnh rễ đảm nhận. - Mô phân sinh đỉnh rễ có ở đầu rễ, ở đó luôn có quá trình phân chia tế bào. Số lượng tế bào ở mô phân sinh đỉnh rễ thường xuyên tăng lên kèm theo sự tăng kích thước tế bào. Dẫn đến làm tăng chiều dài của rễ. Tế bào đang phân chia Rễ được kéo dài 6|Page Sinh trưởng rễ 2011 2. Sinh trưởng ngang ( sinh trưởng thứ cấp ) - Sau một thời gian phát triển gia tăng về chiều dài rễ cây thường bắt đầu dày lên; quá trình chu vi của rễ lớn thêm là quá trình sinh trưởng ngang, biểu hiện rõ ràng nhất ở những cây thân gỗ. - Sinh trưởng ngang do mô phân sinh tượng tầng đảm nhận. - Ðây là loại mô đặc trưng cho các loại thân gỗ. Mô phân sinh tượng tầng làm tăng số lượng tế bào  giúp rễ to về bề ngang. X: xylem P: ploem C: cambium ( tượng tầng ) - Quá trình sinh trưởng thứ cấp do sự phân bào của mô phân sinh thứ cấp. - Mô phân sinh thứ cấp ( tượng tầng ) thường làm thành lớp bao lấy trung trụ rễ, xếp song song với các mô khác trong rễ. Tế bào của tượng tầng có hình chữ nhật dẹp, vách cellulose mỏng và làm thành một lớp tế bào, phân cắt tế bào theo hướng tiếp tuyến về cả hai bên lớp tượng tầng lần lượt cho vào trong và cho ra ngoài nó các tế bào mới. - Mô phân sinh thứ cấp bao gồm tượng tầng libe-mộc (tầng sinh mạch) và tượng tầng sube nhu bì (tầng sinh bần, tượng tầng bần). 7|Page Sinh trưởng rễ 2011 a. Tượng tầng libe-mộc - Tượng tầng libe-mộc phát sinh từ các tế bào nhu mô trong mô mạch, có vị trí nhất định là nằm giữa nhưng bên ngoài mô mộc và bên trong mô libe, khi tế bào phân cắt tạo ra mô mộc thứ cấp ở bên trong và mô libe thứ cấp ở bên ngoài ngay sát tượng tầng libe-gỗ. - Chính sự hoạt động của tượng tầng này là nguyên nhân chính của sự gia tăng đường kính của rễ. Sự hoạt động của tượng tầng libe mộc tùy thuộc vào từng loại cây và tùy thuộc vào cả môi trường mà cây sống, thường tượng tầng này hoạt động thời gian dài. 8|Page Sinh trưởng rễ 2011 b. Tượng tầng sube-nhu bì (tầng sinh bần) - Khi quá trình sinh trưởng thứ cấp bắt đầu, phần vỏ bên ngoài thân bắt đầu tróc ra và sẽ được thay thế bằng lớp vỏ mới, hiện tượng này là do sự hoạt động của tượng tầng sube-nhu bì. - Tế bào của tầng sinh bần này có hình trụ, xuất hiện không nhất định trong miền vỏ rễ, nó tạo nên lớp chu bì bên ngoài là lớp mô bảo vệ rễ của cây trưởng thành, do tế bào bần thường tẩm thêm lớp sáp bên ngoài. 9|Page Sinh trưởng rễ 2011 - Tượng tầng này phân cắt cho ra bên ngoài là mô sube hay mô che chở thứ cấp sẽ thay thế biểu bì khi cơ quan già, bên trong là nhu mô thứ cấp hay nhu bì hay lục bì. - Tượng tầng này thường chỉ hoạt động một thời gian, sau đó chết đi và sẽ được thay thế bằng một tượng tầng mới. Lớp chu bì được lột ra suốt sự phát triển thứ cấp, chính mô libe thứ cấp sẽ cho ra lớp tầng sinh bần mới sau khi lớp chu bì bị lột đi. III. Sự phát triển của rễ bên - Rễ bên được hình thành từ vỏ trụ ở vị trí các cực xylem của rễ mẹ và thường là ổn định trong một kiểu rễ. Những rễ có cấu tạo 2 cực thì rễ bên xuất hiện giữa xylem và phloem; rễ ba, bốn và năm cực thì ở vị trí đối diện với xylem; còn ở thực vật Một lá mầm, rệ nhiều cực Rễ bốn cực Rễ đa cực Rễ song cực thì lại ở phía đối diện với pholem. - Rễ bên được hình thành ở phần ngoại vi của trụ dẫn cách mô phân sinh tận cùng một khoảng dài ngắn khác nhau. - Theo trình tự phát triển của rễ bên mà người ta phân biệt rễ bên cấp hai, rễ bên cấp ba,... - Rễ bên của thực vật 2 lá mầm và 1 lá mầm được hình thành từ rễ chính hoặc từ rễ phụ có nguồn gốc từ lớp vỏ trụ. Nội bì cũng tham gia vào sự hình thành này. 10 | P a g e Trụ bì Nội bì Vỏ Sinh trưởng rễ 2011 - Sự hình thành rễ bên được kích thích bởi auxin và các chất điều hòa sinh trưởng khác, nhưng thường bị ngăn cản bởi chất kìm hãm nội sinh. - Một số tế bào kề nhau của vỏ trụ có chất nguyên sinh dày đặc và bắt đầu phân chia theo hướng bao quanh để chuẩn bị cho việc hình thành rễ bên. - Những tế bào này tiếp tục phân chia theo hướng bao quanh và hướng thẳng góc. Những tế bào này tạo thành 1 chỗ lồi, tức là mầm rễ. Mầm rễ phát triển về chiều dài, xuyên qua vỏ và thoát ra bề mặt. Hình: Rễ bên xuyên qua lớp vỏ. - Các tế bào nội bì sẽ được phát triển cùng với mầm rễ, nhưng tế bào vỏ thì bị biến dạng, bị ép dẹp, bị đẩy ra ngoài và có thể bị tiêu hủy bởi hoạt động của enzyme. - Trong giai đoạn này rất dễ bị các mầm bệnh xâm nhập do mất đi mối liên hệ giữa rễ bên và vỏ rễ mẹ. - Tế bào mô phân sinh rễ bên tiết enzyme thủy phân hòa tan vách tế bào nên phần rễ bên nhú ra ngoài. IV. Sự hình thành lông hút - Lông hút được hình thành là do sự kéo dài của tế bào biểu bì. Nhân của tế bào di chuyển đến đầu của tế bào lông hút mới cùng với nhiều tế bào chất. 11 | P a g e Sự phát triển của lông hút Nhân Mấu lồi từ vách tế bào Sinhbàotrkết ưởhợp nglạirễ 2011 Các không Nhân và các chất tế bào chuyển vào lông hút Không bào lông trung hút tâmcó lớnthành tế bào mỏng - Lông hút có 1 không bào trung tâm lớn. Tế bào Chất tế bào và áp suất thẩm thấu lớn, thuận lợi cho việc Nhân hấp thụ nước cáchút muối hòa tan. ở đầu củavàlông - Lông hút làm tăng thêm diện tích tiếp xúc với đất và thông qua đó nước và chất dinh dưỡng hòa tan có thể di chuyển vào rễ. Tuy nhiên thời gian tồn tại của chúng ngắn, và chỉ kéo dài một ngày hoặc vài tuần trước khi chúng suy tàn và chết. - Trong môi trường quá ưu trương, quá axit, thiếu oxi lông hút rất dễ gãy và tiêu biến  cây ở cạn bị ngập úng lâu ngày sẽ chết. V. Ảnh hưởng của Auxin lên sinh trưởng rễ Vì sự hình thành rễ bên bao gồm 3 giai đoạn:  Sự phân chia của mô phân sinh bên (vỏ trụ)  Sự tạo nên các mầm rễ.  Sự sinh trưởng kéo dài của mầm rễ và sau đó xuyên qua vỏ ra ngoài. Nên ở các giai đoạn khác nhau thì nhu cầu về hàm lượng auxin cũng khác, thể hiện:  Giai đoạn 1: đòi hỏi hàm lượng auxin cao cho sự phản phân hóa ban đầu của tế bào (10-4 – 10-5 g/cm3);  Giai đoạn 2: hàm lượng auxin thấp hơn cho sự xuất hiện của mầm rễ (10-7 g/cm3)  Giai đoạn 3: hàm lượng auxin rất thấp, nếu nhiều có thể ức chế sự sinh trưởng của rễ (10-11 – 10-13 g/cm3). Nếu quan hệ giữa auxin và sự hình thành rễ bên là dương tính thì ngược lại xytokinin và gibberellin với quá trình đó là âm tính. VI. Ảnh hưởng của oxi lên sinh trưởng rễ Thực vật sử dụng oxy cho hô hấp để giải phóng năng lượng cung cấp cho mọi hoạt động sống của cơ thể. Vì vậy, ôxy là yếu tố rất quan trọng cho sự sinh trưởng và phát triển của cây. 12 | P a g e Sinh trưởng rễ 2011 Nồng độ ôxy trong khí quyển chiếm khoảng 21%, đó là nồng độ thích hợp cho các bộ phận trên mặt đất của cây sinh trưởng. Ðối với rễ cây, vì sinh trưởng ở trong đất trong điều kiện thiếu ôxy, nhất là trong các tầng đất sâu hay bị úng nước nên rất cần ôxy cho sự sinh trưởng. Mặt khác rễ cây cũng là một trung tâm hoạt động sống mạnh mẽ nên cần cung cấp đầy đủ ôxy. Khi lượng ôxy trong đất giảm xuống dưới 10% thì sinh trưởng của rễ bị giảm sút, dưới 5% thì rễ ngừng sinh trưởng, đến 3% thì rễ chết. Tuy nhiên các loại cây khác nhau nhu cầu ôxy cho bộ rễ cũng khác nhau. Chẳng hạn ở cây lúa có hệ thống xoang bào thông từ lá qua thân đến tận rễ nên có thể sống trong ruộng ngập nước mà không thiếu ôxy. Trong khi đó một số loại cây trồng như các loại cây màu, cây ăn qủa... rễ của chúng cần rất nhiều ôxy để sinh trưởng và không thể tồn tại trong điều kiện ngập úng. Vì vậy để tăng hàm lượng ôxy cho đất để rễ sinh trưởng tốt góp phần tăng năng suất cây trồng, ta có thể áp dụng một số biện pháp sau:  Làm cỏ, sục bùn, xới đất làm đất tơi xốp thoáng khí hoặc phá váng. 13 | P a g e