Đang tải... (xem toàn văn)
Sinh lý thực vật ứng dụng
BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TR ƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP I HÀ NỘI *** Giáo trình SINH LÝ THỰC VẬT ỨNG DỤNG PGS.TS VŨ QUANG SÁNG (chủ biên) NGUYỄN THỊ NHẪN, MAI THỊ TÂN, NGUYỄN KIM THANH A ð/C +GA 3 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Sinh lý Thực vật ứng dụng ……………………….1 LỜI NÓI ðẦU Trong quá trình phát triển của mình, môn khoa học Sinh lý thực vật có hai hướng nghiên cứu chính: - Hướng nghiên cứu Sinh lý – Hoá sinh: chuyên nghiên cứu bản chất các quá trình sống xảy ra trong cơ thể thực vật, từ ñó tìm ra các biện pháp ñiều khiển một phần hay toàn bộ quá trình Sinh lý - Hoá sinh theo hướng có lợi cho con người trong ñiều kiện tự nhiên và nhân tạo như nghiên cứu các quá trình quang hợp, cố ñịnh nitơ phân tử (N 2 ) và quá trình sinh trưởng, phát triển của cây v.v… - Hướng nghiên cứu Sinh lý – Sinh thái: chuyên nghiên cứu mối quan hệ giữa các quá trình sinh lý và các yếu tố sinh thái (nước, nhiệt ñộ, ánh sáng, O 2 , CO 2 và dinh dưỡng, ñất…). Trên cơ sở ñó tìm ra ñược các quy luật hoạt ñộng của các quá trình sinh lý trong các ñiều kiện sinh thái xác ñịnh nhằm xây dựng mô hình sinh thái tối ưu cho các quá trình sinh lý giúp cây sinh trưởng, phát triển và cho năng suất cao, chất lượng tốt. Sinh lý học thực vật còn ñược chia ra các chuyên khoa: - Sinh lý thực vật ñại cương - Chuyên nghiên cứu các chức năng sinh lý chung của thực vật. - Sinh lý thực vật chuyên khoa - Nghiên cứu các quy luật sinh lý cho từng nhóm cây, từng cây như Sinh lý cây trồng, Sinh lý cây rừng, Sinh lý cây ăn quả, Sinh lý cây lúa, cây ñậu tương, Sinh lý cây ngô, cây khoai tây v.v… - Sinh lý thực vật ứng dụng . + Cơ sở biên soạn giáo trình Những năm gần ñây, Sinh lý học thực vật ngày càng tiếp cận với nhiệm vụ của thực tiễn sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp, bảo quản và chế biến nông sản v.v… và nó có vai trò rất quan trọng cho các ngành sản xuất này. Do khuôn khổ giáo trình Sinh lý thực vật cơ bản có thời lượng giới hạn, không thể trình bày hết ñược những ứng dụng và khả năng ứng dụng của môn khoa học này vào sản xuất, trong khi những vấn ñề ứng dụng vào thực tiễn sản xuất người kỹ sư nông học rất cần ñược trang bị.Trước bối cảnh ñó môn học Sinh lý thực vật ứng dụng ra ñời. + ðối tượng và nhiệm vụ của môn học Sinh lý thực vật ứng dụng. Hiểu rõ nguyên lý và ứng dụng vào ñối tượng cây trồng. Vì vậy, nhiệm vụ chính của Sinh lý thực vật ứng dụng là nghiên cứu, ứng dụng những quy luật sinh lý của cây trồng ñã biết vào thực tiễn sản xuất như : • Các kiến thức về Sinh lý tế bào ñã và ñang ñược ứng dụng rộng rãi, hiệu quả trong công nghệ nhân giống vô tính cây trồng bằng con ñường nuôi cấy mô (in vitro), giâm chiết cành (in vivo) ñể cung cấp cho sản xuất cây giống có chất lượng cao. • Các kiến thức về trao ñổi nước và dinh dưỡng khoáng ñược ứng dụng vào việc chuẩn ñoán nhu cầu nước, dinh dưỡng ñối với cây.Từ ñó có các biện pháp tưới nước, bón phân hợp lý cũng như ứng dụng trong công nghệ trồng cây không dùng ñất, góp phần tạo nên một nền nông nghiệp sạch và bền vững. • Các kiến thức về quang hợp giúp chúng ta ñưa ra các biện pháp kỹ thuật ñiều khiển hệ quang hợp trong quần thể cây trồng ñể “kinh doanh” năng lượng ánh sáng mặt trời hiệu quả nhất. • Những kiến thức về hô hấp ñưa ñến các biện pháp kỹ thuật bảo quản nông sản phẩm và ngâm ủ hạt giống, làm ñất gieo hạt • Sự hiểu biết về sinh trưởng, phát triển của thực vật cũng như các chất ñiều hoà sinh trưởng thực vật ñã và ñang ñược ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp ñể ñiều khiển cây sinh trưởng, phát triển theo hướng có lợi cho con người. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Sinh lý Thực vật ứng dụng ……………………….2 Ngoài ra những kiến thức hiểu biết về Sinh lý học thực vật còn ñược ứng dụng trong ñiều khiển và khai thác các hệ sinh thái tối ưu, liên quan ñến việc bảo vệ môi trường bền vững . + Kết cấu của giáo trình sinh lý thực vật ứng dụng: gồm 7 chương Chương I : Nhân giống vô tính cây trồng . Chương II: ðiều khiển trao ñổi nước và dinh dưỡng khoáng ñối với cây trồng . Chương III: Trồng cây không dùng ñất . Chương IV: Quang hợp của quần thể cây trồng . Chương V: ðiều khiển hô hấp trong trồng trọt và bảo quản nông sản phẩm. Chương VI: Ứng dụng chất ñiều hoà sinh trưởng trong trồng trọt. Chương VII: ðiều chỉnh phát sinh hình thái của cây. Trong quá trình biên soạn giáo trình này chúng tôi ñã kết hợp những kiến thức của Sinh lý học thực vật với sự hiểu biết về các ứng dụng và khả năng ứng dụng của môn học này trong sản xuất . Do ñó cuốn giáo trình này không chỉ là tài liệu học tập cần thiết cho sinh viên ngành nông học mà còn là tài liệu tham khảo cho tất cả những ai quan tâm ñến lĩnh vực này. Tuy nhiên, vì ñây là giáo trình biên soạn lần ñầu và thời gian có hạn, lượng thông tin có thể còn hạn chế nên trong biên soạn không tránh khỏi những khiếm khuyết. Chúng tôi rất mong nhận ñược sự góp ý của các chuyên gia và bạn ñọc ñể cuốn sách này ñược hoàn thiện hơn. ðể học tốt hơn môn học này, nên tham khảo thêm một số tài liệu sau: 1. Lê Trần Bình, Hồ Hữu Nhị, Lê Thị Muội. Công nghệ sinh học thực vật trong cải tiến giống cây trồng. NXB nông nghiệp, Hà Nội, 1997. 2. Trần Minh Tâm. Bảo quản và chế biến nông sản sau thu hoạch. NXB Nông nghiệp, Hà Nội, 2002. 3. Nguyễn Quang Thạch, Hoàng Minh Tấn. Chất ñiều hoà sinh trưởng với cây trồng. NXB Nông nghiệp, Hà Nội, 1993. 4. Vũ Văn Vụ. Sinh lý thực vật ứng dụng. NXB Giáo dục, Hà Nội, 1999. Các tác giả. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Sinh lý Thực vật ứng dụng ……………………….3 A. PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG I NHÂN GIỐNG VÔ TÍNH CÂY TRỒNG - Nắm ñược các khái niệm và những ưu nhược ñiểm của các hình thức nhân giống thực vật nói chung và nhân giống cây trồng nói riêng. Dựa vào khả năng nhân giống vô tính thực vật trong tự nhiên ñể con người vận dụng vào thực tiễn sản xuất trong công tác nhân giống vô tính cây trồng. Nắm ñược cơ sở khoa học và những ưu nhược ñiểm của các phương pháp nhân giống vô tính cây trồng nhân tạo - Kỹ thuật nhân giống vô tính cây trồng in vivo (phương pháp giâm, chiết cành; ghép cành): những ưu nhược ñiểm, cơ sở khoa học của phương pháp, các thao tác cụ thể. Ứng dụng của từng phương pháp trong sản xuất. - Kỹ thuật nhân giống vô tính cây trồng in vitro (phương pháp nhân giống vô tính bằng nuôi cấy mô tế bào): cơ sở khoa học, ưu nhược ñiểm, các ñiều kiện cần thiết trong kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào, kỹ thuật của từng giai ñoạn nuôi cấy mô tế bào. Ứng dụng vào thực tiễn sản xuất 1. Một số khái niệm liên quan ñến nhân giống * Sinh sản (Reproduction) : là khả năng sinh vật tái tạo các thế hệ. Phương thức sinh sản rất ña dạng nhưng ñều thuộc hai hình thức chính là sinh sản hữu tính và sinh sản vô tính. Sinh sản hữu tính (Secxual reproduction) là hình thức sinh sản có sự kết hợp của giao tử ñực và cái ñể tạo thành phôi, sau ñó phát triển thành cơ thể mới hoàn chỉnh. Sinh sản hữu tính có thể là tự phối hoặc tạp giao. Sinh sản vô tính (Asecxual reproduction) là hình thức sinh sản không có sự kết hợp của giao tử ñực và cái. Sinh sản vô tính ở cây trồng có các hình thức sau : Sinh sản vô phối (Agamic reproduction): phôi ñược tạo ra không do thụ tinh giữa tế bào trứng và tinh trùng, ñây là hiện tượng tự nhiên ñể tạo ra dòng vô tính thông qua hạt giống. Sinh sản sinh dưỡng (Vegetative reproduction): là khả năng tái tạo một cơ thể mới hoàn chỉnh từ một bộ phận nào ñó ñược tách rời khỏi cơ thể mẹ như thân, rễ, lá, củ, chồi Trong tự nhiên, nhiều loại cây trồng có thể sinh sản vừa bằng hình thức hữu tính, vừa bằng hình thức vô tính, nhưng cũng có nhiều loại cây trồng chỉ sinh sản bằng hình thức hữu tính hoặc vô tính * Nhân giống (Propagation): là biện pháp kỹ thuật mà con người dùng ñể tái tạo các cá thể cần thiết thông qua hệ thống sinh sản. Vì vậy, có thể sử dụng hình thức nhân giống bằng phương pháp hữu tính hoặc phương pháp vô tính tuỳ vào mục ñích cũng như các loại cây trồng. 2. Nhân giống cây trồng bằng phương pháp hữu tính + Khái niệm : nhân giống bằng phương pháp hữu tính là hình thức cây con ñược hình thành từ hạt. Ðây là hình thức nhân giống cổ truyền mà con người sử dụng từ khi biết trồng trọt. Hạt là ñược hình thành do kết quả thụ tinh giữa giao tử ñực (hạt phấn) với giao tử cái (noãn). Từ hạt sẽ hình thành một cây mới mang ñặc tính của cả cây bố và cây mẹ (trong trường hợp thụ phấn chéo) hoặc nghiêng hẳn về cây bố hoặc cây mẹ (trong trường hợp vô phối). Hạt ñược hình thành do quá trình tự thụ phấn của hoa hoặc do thụ phấn nhân tạo. + Những ưu ñiểm Ưu ñiểm của phương pháp nhân giống hữu tính ñã ñược Edwin .F. George (1993) tổng kết thành bốn ñiểm chính sau: - Phương pháp tiến hành ñơn giản trong tự nhiên hoặc nhân tạo mà không cần sử dụng dụng cụ thiết bị phức tạp. Ðồng thời, phương pháp nhân giống hữu tính tạo nên ñược một số lượng lớn cây giống nên giá thành cây giống thường rẻ. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Sinh lý Thực vật ứng dụng ……………………….4 - Hạt giống có thể bảo quản ñược trong thời gian dài trong các dụng cụ ñơn giản như bao bì, chum, vại, chai, lọ tuỳ thuộc từng loại hạt và sự rủi ro trong quá trình bảo quản thấp, hạt giống ñảm bảo tỷ lệ sống cao. - Dễ dàng vận chuyển và phân phối khối lượng lớn hạt giống từ nơi sản xuất ñến nơi tiêu thụ. - Các loại sâu bệnh và virut phần lớn là không lây truyền qua hạt nên cây giống mọc từ hạt là cây sạch bệnh. + Những nhược ñiểm Nhược ñiểm lớn nhất của phương pháp nhân giống hữu tính là ña số cây con ñược sinh ra từ hạt sẽ có những tính trạng thay ñổi so với cây mẹ, mỗi một sự thay ñổi ñó là ñại diện của một tổ hợp gen mới ñược hình thành trong quá trình phân bào giảm nhiễm. Vì vậy cây nhân giống bằng phương pháp hữu tính thường không ñồng ñều và không hoàn toàn mang các tính trạng như cây mẹ. Ðối với loại cây ăn quả, cây công nghiệp dài ngày thì nhân giống bằng phương pháp hữu tính ngày càng giảm, người ta chỉ áp dụng hình thức này trong các trường hợp khó thành công trong phương pháp nhân giống vô tính, các loại cây có hạt ña phôi, sử dụng cho công tác lai tạo và chọn lọc giống. 3. Nhân giống cây trồng bằng phương pháp vô tính Khái niệm : nhân giống vô tính cây trồng là phương pháp tạo cây con từ các cơ quan, bộ phận dinh dưỡng của cây như cành, thân, rễ, lá, củ Ðây là hình thức nhân giống phổ biến ở nhiều loại cây trồng. Quá trình nhân giống vô tính có thể diễn ra trong tự nhiên và nhân tạo. 3.1 Nhân giống vô tính tự nhiên Là hình thức nhân giống mà con người lợi dụng khả năng sinh sản dinh dưỡng của cây trồng, lợi dụng khả năng phân chia các cơ quan dinh dưỡng của cây trồng ñể hình thành một cá thể mới có khả năng sống ñộc lập với cây mẹ và mang các tính trạng của cây mẹ. Hình thức này bao gồm : * Dùng thân bò lan : Ở phần mắt giữa hai lóng, nếu ñược tiếp xúc với ñất sẽ mọc rễ, phía trên mọc chồi ñể tạo thành một cây con hoàn chỉnh, tách rời khỏi cơ thể mẹ ñem trồng thành một cây mới. Biện pháp này thường áp dụng ñối với một số loại cây có tia thân như cây dâu tây. Biện pháp này rất ñơn giản vì loại cây này khi tia thân bò ñến ñâu thì mỗi ñốt sẽ hình thành một cây mới, ta chỉ việc tách các cây mới ñem trồng (hình 1.1). Hình 1.1: Thân bò lan * Tách chồi : Chồi ñược hình thành từ gốc thân chính có ñầy ñủ thân, lá, rễ. Tuỳ từng loại cây trồng mà có các loại chồi khác nhau như chồi thân (chuối), chồi ngầm (khoai nước, sen), chồi cuống quả, chồi chóp quả (dứa). Các chồi nay sau khi tách khỏi cơ thể mẹ có thể ñem trồng ngay hoặc qua giai ñoạn vườn ươm. * Nhân giống bằng thân củ, thân rễ (thân sinh ñịa) : Trên thân của loại cây sinh ñịa có mang các chồi hoặc nhiều mắt chồi, mỗi mắt có thể phát triển thành chồi và thành cây hoàn chỉnh, do vậy có thể dùng cây sinh ñịa ñể nhân giống như hành, khoai tây, gừng, hoàng tinh 3.2. Nhân giống vố tính nhân tạo Là hình thức nhân giống vô tính có sự tác ñộng của các biện pháp cơ học, hoá học, công nghệ sinh học ñể ñiều khiển sự phát sinh các cơ quan bộ phận của cây như rễ, chồi, lá hình thành một cây hoàn chỉnh hoàn toàn có khả năng sống ñộc lập với cây mẹ. Cây ñược tạo nên từ phương thức nhân giống này mang hoàn toàn ñặc tính di truyền như cây mẹ. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Sinh lý Thực vật ứng dụng ……………………….5 Người ta phân chia làm hai loại : -Nhân giống vô tính ñược thực hiện trong ñiều kiện tự nhiên (in vivo), với hình thức này, cây giống tạo ra có kích thước lớn (Macro propagation) -Nhân giống vô tính ñược thực hiện trong phòng thí nghiệm (in vitro), với hình thức này cây giống có kích thước nhỏ (Micro propagation). 4. Nhân giống vô tính in vivo (Macro propagation) Nhân giống vô tính in vivo tức là quá trình nhân giống ñược thực hiện trong ñiều kiện tự nhiên gồm các hình thức như tách cây, giâm cành, chiết cành, ghép mắt ñể tạo cây con có ñặc tính giống hệt cây mẹ. * Cơ sở khoa học Tất cả các loại thực vật ñều có ñặc tính tái sinh, tức là, khi tách rời một cơ quan bộ phận nào ñó của cây ra khỏi cây mẹ thì lúc ñó trạng thái nguyên vẹn của cây bị vi phạm, nhờ có ñặc tính tái sinh mà cây có khả năng khôi phục lại trạng thái nguyên vẹn của mình. Ðặc tính tái sinh ở thực vật lớn hơn ñộng vật rất nhiều. Vận dụng ñặc tính tái sinh của thực vật mà con người ñiều khiển cây trồng theo hướng có lợi như biện pháp cắt tỉa tạo tán cho cây cảnh, cây lấy búp ; nhân giống vô tính cây trồng Trong biện pháp nhân giống vô tính cây trồng thì khả năng ra rễ bất ñịnh của cành chiết, cành giâm hoặc liền vết ghép ñều dựa vào ñặc tính tái sinh ñể ñảm bảo tính nguyên vẹn của cây. Khi tách một cành ra khỏi cây mẹ thì cây ñó ñã bị mất tính nguyên vẹn của mình, ñể khôi phục lại tính nguyên vẹn của mình, cây có khả năng sinh ra một chồi mới ñể bù ñắp cành vừa mất ñi. Ðồng thời cành ñược tách ra khỏi cây mẹ lúc ñó cũng bị mất tính nguyên vẹn của một cây, tức là, cành bị thiếu phần rễ ñể trở thành cây hoàn chỉnh, nên nó sẽ tự khôi phục tính nguyên vẹn của mình bằng khả năng hình thành rễ bất ñịnh ñể trở thành cây hoàn chỉnh. Hoặc khi ghép mắt thì nhờ khả năng tái sinh của các tế bào xung quanh phần bị cắt ñã làm liền vết thương và tiếp nhận mắt ghép. * Ưu ñiểm của phương pháp nhân giống vô tính in vivo Nhân giống vô tính in vivo bằng các biện pháp giâm cành, chiết cành và ghép mắt có một số ưu ñiểm chính sau : - Tỷ lệ thành công trong nhân giống cao. Các biện pháp giâm, chiết cành hoặc ghép mắt tỷ lệ tạo cây giống thường ñạt ñược từ 50% ñến 100% tuỳ theo từng ñối tượng cây trồng và các biện pháp áp dụng. Hiện nay, người ta thường sử dụng các chất ñiều tiết sinh trưởng ñể khích thích sự ra rễ bất ñịnh cho cành chiết cành giâm thì tỷ lệ ra rễ ñạt tới 100%. - Thời gian tạo cây giống nhanh. Thông thường thời gian tạo cây giống trong kỹ thuật giâm, chiết cành hoặc ghép mắt chỉ từ vài ngày ñến vài tháng tuỳ theo từng ñối tượng cây trồng và biện pháp áp dụng. Bộ môn Sinh lý thực vật- Trường ñại học Nông Nghiệp I rất thành công trong kỹ thuật giâm cành của nhiều loại ñối tượng cây trồng như cây khoai tây, cẩm chướng, cây roi, bưởi, chanh chỉ sau từ 3 ñến 7 ngày thì cành giâm ra rễ bất ñịnh và sau khoảng 1- 4 tuần thì cây giống ñủ tiêu chuẩn xuất vườn. - Tạo cây giống có kích thước lớn. Cây giống ñược tạo bằng biện pháp giâm, chiết cành hoặc ghép mắt có kích thước lớn hơn nhiều so với phương pháp nhân giống in vitro. Kích thước của cây giống khoảng từ một ñốt ñến nhiều ñốt cây tuỳ thuộc vào ñối tượng cây trồng và nhu cầu của hệ số nhân giống. - Cây giống mang ñặc tính của cây mẹ. Biện pháp giâm chiết cành và ghép mắt cũng như các biện pháp nhân giống vô tính nói chung, cây giống tạo thành từ các cơ quan dinh dưỡng của cây mẹ nên có tuổi sinh học của cây mẹ và mang ñặc tính di truyền của cây mẹ. - Thao tác và trang thiết bị ñơn giản. Kỹ thuật nhân giống vô tính bằng biện pháp giâm, chiết cành hoặc ghép mắt rất dễ dàng áp dụng cho mọi ñối tượng lao ñộng trong nghề làm vườn. Mọi thao tác trong quy trình giâm chiết cành hoặc ghép mắt rất ñơn giản và hoàn toàn không yêu cầu các thiết bị hiện ñại. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Sinh lý Thực vật ứng dụng ……………………….6 4.1. Nhân giống vô tính bằng tách cây Mỗi cây thường chỉ có một gốc và một bộ rễ, tuy nhiên, con người có thể sử dụng các biện pháp kỹ thuật tác ñộng ñể cây phát sinh nhiều gốc, mỗi gốc có bộ rễ riêng biệt, rồi tách riêng từng gốc ñem trồng thành cây mới. Ví dụ biện pháp cưa gốc cho nảy chồi rồi vun ñất vào gốc cho ra rễ, tách ra trồng. Phương pháp này chậm, hiệu quả thấp, tốn công nên ít ñược áp dụng. 4.2. Nhân giống vô tính bằng giâm, chiết cành Phương pháp giâm, chiết cành dựa trên khả năng hình thành rễ bất ñịnh của cành giâm hoặc chiết khi ñược cắt rời khỏi cây mẹ. Phương pháp này thường ñược áp dụng cho cả hai nhóm cây thân gỗ và thân thảo như cây vải, nhãn, cam, chanh, khoai tây, mía, dứa, hoa cúc, cẩm chướng * Cơ sở khoa học của sự hình thành rễ bất ñịnh Khi có tác ñộng vào cây mẹ như cắt cành giâm ra khỏi cơ thể cây mẹ hoặc khoanh vỏ cành chiết thì lúc ñó trong cơ thể cây mẹ sẽ bắt ñầu hoạt hoá sự hình thành rễ bất ñịnh. Yếu tố gây hoạt hoá sự hình rễ bất ñịnh là auxin. Khi có tác ñộng cắt cành hoặc khoanh vỏ thì auxin sẽ ñược hình thành một cách nhanh chóng tại ñỉnh sinh trưởng và các cơ quan non, sau ñó qua hệ thống mạch libe auxin ñược vận chuyển về phần vết cắt của cành chiết, cành giâm ñể kích thích tạo rễ bất ñịnh. Vì vậy, sự ra rễ bất ñịnh của cành chiết, cành giâm nhanh hay chậm là hoàn toàn phụ thuộc vào khả năng tổng hợp auxin nội sinh của từng loại cây trồng. Người ta có thể xử lý bổ sung auxin ngoại sinh ñể thúc ñẩy nhanh chóng sự ra rễ bất ñịnh của cành chiết, cành giâm. Sự hình thành rễ bất ñịnh là một quá trình, ñó là quá trình phản phân hoá của tế bào tiền tượng tầng, tiếp ñó là tái phân hoá ñể hình thành mầm rễ (hình 2.1) Quá trình hình thành rễ bất ñịnh chia làm ba giai ñoạn : - Phản phân hoá của tế bào tiền tượng tầng ñể trở lại chức năng phân chia tế bào của mô phân sinh tượng tầng ñể tạo khối tế bào bất ñịnh (callus) - Tái phân hoá tế bào rễ từ các tế bào bất ñịnh ñể hình thành mầm rễ bất ñịnh - Mầm rễ sinh trưởng ñể hình thành rễ bất ñịnh. Thông thường, giai ñoạn ñầu của sự hình thành rễ bất ñịnh cần lượng auxin lớn nhất cho sự phản phân hoá tế bào (10 -4 - 10 -5 g/cm 3 ), giai ñoạn thứ hai cần lượng auxin thấp hơn cho sự tái phân hoá mầm rễ (10 -7 g/cm 3 ), còn giai ñoạn sinh trưởng rễ lượng auxin cần rất thấp (10 -11 - 10 -12 g/cm 3 ) hoặc không cần auxin trong giai ñoạn này. a b Hình 2.1: Sự phản phân hoá tế bào tượng tầng ñể hình thành rễ bất ñịnh a, b. Lát cắt dọc và cắt ngang mầm rễ bất ñịnh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Sinh lý Thực vật ứng dụng ……………………….7 Trong kỹ thuật giâm, chiết cành, người ta thường xử lý bổ sung các chất thuộc nhóm auxin ngoại sinh ñể kích thích sự tạo rễ bất ñịnh nhanh và hiệu quả hơn như IBA, α-NAA, 2,4D Tuỳ theo chất sử dụng và loại cây trồng, cũng như tuỳ theo phương pháp xử lý mà nồng ñộ sử dụng là khác nhau. Có ba phương pháp chính ñể xử lý auxin cho sự ra rễ bất ñịnh: - Phương pháp xử lý nồng ñộ loãng: nồng ñộ xử lý vào khoảng vài chục ppm. Với phương thức giâm cành thì ngâm phần gốc vào dung dịch trong thời gian 12 ñến 24 giờ rồi cắm cành giâm vào giá thể. Với phương thức chiết cành thì trộn dung dịch xử lý với ñất bó bầu trước khi bó bầu xung quanh vết khoanh vỏ. - Phương pháp xử lý nồng ñộ ñặc: nồng ñộ xử lý khoảng vài nghìn ppm. Với phương thức giâm cành thì nhúng rất nhanh phần gốc vào dung dịch trong khoảng 1-2 giây rồi cắm ngay vào giá thể Với phương thức chiết cành thì dùng bông tẩm dung dịch xử lý và chỉ cần bôi lên trên vết khoanh vỏ trên (nơi sẽ xuất hiện rễ) trước khi bó bầu - Sử dụng dạng bột: có nhiều chế phẩm giâm chiết cành dạng bột, trong thành phần có chứa auxin với một tỷ lệ nhất ñịnh ñược phối trộn với một loại bột nào ñó. Khi giâm cành chỉ cần chấm vết cắt của cành giâm vào chế phẩm bột rồi cắm vào giá thể. a. Nhân giống vô tính bằng chiết cành * Ưu ñiểm : - Cây con dễ sống, sinh trưởng nhanh, mọc khoẻ - Cây con mang ñầy ñủ ñặc tính di truyền của cây mẹ - Cây thấp, tán gọn nên thuận tiện cho chăm sóc và thu hoạch * Nhược ñiểm : - Hệ số nhân giống không cao, chỉ sử dụng trong sản xuất nhỏ - Cây nhanh già cỗi, tuổi thọ vườn cây thấp, khả năng chống chịu với ñiều kiện bất lợi của môi trường không cao - Cây mẹ bị khai thác nhiều sẽ làm giảm tuổi thọ và sức sống * Các hình thức chiết cành + Chiết cành bằng biện pháp uốn vít cành Biện pháp uốn cành thường áp dụng cho ñối tượng cây thân bụi, thân thảo như cây ñỗ quyên, kim ngân, ráy thơm Cách tiến hành : uốn vít cành xuống rồi phủ ñất lên, sau một thời gian phần ñược phủ ñất sẽ ra rễ (hình 3.1). Ðể kích thích ra rễ nhanh có thể gây vết thương nhẹ lên cành uốn tại phần phủ ñất. Cắt rời từng phần ñã ra rễ ñể tạo cây giống mới. Hình 3.1: Biện pháp uốn vít cành + Chiết cành trên cây Ðây là biện pháp áp dụng phổ biến cho nhóm cây thân gỗ như loại cây ăn quả nhãn, vải hồng xiêm, chanh, roi, cam, quýt, bưởi ; nhóm cây công nghiệp như chè, cà phê ; nhóm cây rừng như bạch ñàn, quế, hương cành vẫn ở trên cây từ khi ñược chiết ñến khi ra rễ bất ñịnh tạo cây hoàn chỉnh mới cắt xuống ñem trồng. Theo học thuyết chu kỳ tuổi của Trailakhyan thì mỗi cành ở trên cây có tuổi sinh học khác nhau. Nếu cành có tuổi sinh học trung bình sẽ có khả năng tạo rễ bất ñịnh tốt hơn những cành có tuổi sinh học quá lớn hoặc quá nhỏ. Vì vậy, với mục ñích nhân giống vô tính bằng kỹ thuật chiết cành người ta thường lựa chọn những cành trên cây có tuổi sinh học trung bình hay còn gọi là cành bánh tẻ ñể chiết. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Sinh lý Thực vật ứng dụng ……………………….8 Cách tiến hành: dùng dao sắc cắt hai khoanh vỏ cách nhau khoảng 2-3 cm (hình 4.1. a,b) sau ñó loại bỏ lớp vỏ ngoài, dùng dao sắc cạo sạch lớp vỏ trắng tiếp theo ñến tận phần gỗ (hình 4.1.c). Hình 4.1: Cách khoanh vỏ cành chiết a,b. khoanh vỏ c. Bóc và cạo sạch lớp vỏ Thường ñể phơi cành khoảng một buổi hoặc một ngày sau mới bó bầu. Ðối với những cây khó ra rễ như cây hồng xiêm, mận, mơ, mít trước khi bó bầu ta nên xử lý cho vết khoanh vỏ (vết khoanh trên) dung dich auxin (α-NAA) 4000 -8000 ppm hoặc trộn dung dich auxin vào hỗn hợp bó bầu với nồng ñộ thấp hơn (40 - 100 ppm). Nguyên liệu dùng ñể bó bầu thường sử dụng là hỗn hợp giữa ñất vườn hoặc ñất bùn ao phơi khô, ñập nhỏ trộn với một trong số nguyên liệu hữu cơ như trấu bổi, mùn cưa, rơm rác mục , rễ bèo tây với tỷ lệ 2/3 ñất với 1/3 nguyên liệu hữu cơ. Ðảm bảo 70% ñộ ẩm của hỗn hợp bó bầu. Phía ngoài của bầu chiết bọc bằng giấy PE trong. Buộc chặt hai ñầu bầu chiết vào cành ñể bầu không bị xoay xung quanh cành chiết (hình 5.1). Hình 5.1: Cách bó bầu cành chiết a b Hình 6.1: Sự ra rễ bất ñịnh của cành chiết ñủ tiêu chuẩn cắt a. Ra rễ bất ñịnh b. Cắt cành chiết Sau ñó theo dõi qua lớp PE khi thấy rễ ñã mọc ra phía ngoài bầu và chuyển màu trắng nõn sang màu trắng ngà hoặc hơi ngả màu xanh thì có thể cưa cành chiết ñể trồng vào vườn ươm (hình 6.1. a,b) b. Nhân giống vô tính bằng giâm cành * Ưu ñiểm : - Cây con giữ ñựơc các tình trạng di truyền của cây mẹ, vườn cây ñồng ñều thuận tiện chăm sóc, thu hoạch - Thời gian nhân giống tương ñối nhanh, hệ số nhân giống cao - Chu kỳ khai thác ngắn, hiệu quả kinh tế cao B ọc giấy PE trong H ỗn hợp bó bầu chiết Giây buộc Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Sinh lý Thực vật ứng dụng ……………………….9 * Nhược ñiểm : - Tuổi thọ vườn cây thấp, chu kỳ kinh doanh ngắn - Ðòi hỏi người sản xuất có trình ñộ kỹ thuật nhất ñịnh - Tốn nhiều công chăm sóc * Các hình thức giâm cành Tuỳ theo từng ñối tượng cây trồng và mục ñích nhân giống mà người ta áp dụng các hình thức giâm cành khác nhau. Sau ñây là một số biện pháp giâm cành phổ biến cho các ñối tượng cây trồng : + Giâm cành bằng biện pháp cắt cành hoặc cắt thân. Ðây là biện pháp áp dụng phổ biến cho nhiều ñối tượng cây trồng, các loại cây thân gỗ như cây nhãn, vải, cam, chanh, bưởi, cà phê, chè ; các loại cây rau, cây hoa thân thảo như khoai tây, hoa cúc Một số cây có thể thực hiện nhân giống bằng phương pháp cắt cành hoặc cắt thân quanh năm. Trong khi ñó một số cây ñặc biệt là một số cây thân gỗ chỉ có thể thực hiện vào mùa rụng lá khi mà cây ñang ở trạng thái ngủ nghỉ. Cách tiến hành : dùng dao sắc cắt vát ở vị trí phía dưới của ñốt cành hoặc ñốt thân với kích thước tuỳ thuộc vào từng ñối tượng cây trồng và mục ñích nhân giống. Có thể cắt từng ñốt ñơn hoặc ñốt kép (ñối với cây có lá ñối xứng) (hình 7.1. a,b,c,d). Loại bỏ bớt một phần của lá nếu lá quá to. Nhúng nhanh auxin (α-NAA vài nghìn ppm) vào vết cắt nếu cần thiết, sau ñó cắm vào giá thể giâm cành với chiều sâu khoảng 1cm hoặc ñặt nằm ngang lấp 1/2 thân vào giá thể (ñối với cây mía, ñay, mây ). Ðảm bảo ñộ ẩm thích hợp của giá thể và ñộ ẩm bão hoà trên bề mặt lá ñến khi xuất hiện rễ bất ñịnh của cành giâm. Chăm sóc cẩn thận ñến khi xuất vườn. (a) (b) (c) (d) Hình 7.1: Giâm cành bằng các biện pháp cắt cành, cắt thân a. Cắt cành ; b. Cắt thân nằm ngang ; c. Cắt ñốt ñơn ; d. Cắt ñốt kép [...]... môn Sinh lý th c v t- ðHNNI và website www.ars.usda.gov) Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Sinh lý Th c v t ng d ng ……………………….24 Hình 23.1 : Phát sinh c m ch i Hình 24.1 : Phát tri n ch i nách cây khoai tây Hình 25.1 T o c khoai tây in vitro và c in vitro n y m m trư c khi tr ng Hình 26.1 : Tái sinh cây t phôi vô tính (somatic embryo) Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Sinh lý. .. nách, ch i ñ nh ho c mô phân sinh Tuỳ theo t ng m c ñích mà chúng ta s d ng ngu n ñ nuôi c y là ch i nách, ch i ñ nh ho c mô phân sinh Hình 18.1 Nuôi c y ch i nách, ch i ñ nh Hình 19.1: Mô phân sinh ñ nh (meristem) Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Sinh lý Th c v t ng d ng ……………………….19 Khái ni m mô phân sinh (meristem) ch ñúng khi m u nuôi c y ñư c tách t ñ nh sinh trư ng có kích thư c kho... ng m t s ch t kháng sinh ñ ch ng hi n tư ng nhi m khu n và n m Nhưng mô th c v t r t m n c m v i kháng sinh và có ph n ng ñ n ki u di truy n do ñó c n r t th n tr ng khi s d ng kháng sinh Ch t kháng sinh thư ng gây ra s hu ho i ty th và l p th nên s nh hư ng ñ n di truy n t bào ch t Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Sinh lý Th c v t ng d ng ……………………….29 *Vi c s n sinh các ch t ñ c t mô... c ti p hoa ñã ñư c kh trùng nhân c m ch i ho c nhân ch i ñ nh Phát sinh callus, tách riêng callus ñ c y chuy n Nuôi c y mô, cơ trong môi trư ng nhân quan - Tái sinh Tương t như ph n trên nhanh Sau ñó chuy n sang ch i gián ti p môi trư ng tái sinh ch i qua callus Ch i sinh trư ng ñ t chi u cao 10 mm Tái sinh cây Mô, cơ quan ñư c Tái sinh tr c ti p phôi vô tr c ti p t phôi nuôi c y t o phôi vô tính trên... n callus Ch i phát sinh gián ti p qua giai ño n mô s o s lâu cho cây và mô s o khi c y chuy n nhi u l n thư ng không n ñ nh v m t di truy n nên cây hay xu t hi n d ng b t thư ng Vì v y, ñ tránh trư ng h p ñó ngư i ta ch s d ng mô s o v a phát sinh t c là mô s o sơ c p ñ phát Hình 22.1: Nuôi c y mô phân sinh ñ nh (meristem) - a,b mô phân sinh ; c tái sinh cây; d,e cây hoàn ch nh sinh cây thì gi m ñư... khi ch i sinh trư ng ñ kích thư c thì tách riêng ch i ñ nhân ti p giai ño n 2 ho c chuy n sang giai ño n 3 M u s d ng là ñ nh sinh trư ng v i kích thư c r t nh (0,1-0,5 Sinh trư ng ch i ñ t 10 Nuôi c y mô mm) ñ nuôi c y Cũng mm, sau ñó nhân nhanh ch i phân sinh ñ nh có th s d ng ñ nh sinh ho c c m ch i và chuy n (Meristem) trư ng kích thư c l n sang giai ño n 3 hơn (1-2 mm) t nh ng m u ñã x lý nhi t... axit (IAA) - Phát sinh r b t ñ nh ( n ng ñ cao) Indol-3butyric axit (IBA) -Phát sinh ch i b t ñ nh ( n ng ñ th p) Naphthaleneacetic axit (NAA) - T o phôi vô tính(2,4D) Phenylacetic axit (PAA) - Phân chia t bào 2,4 dichlorophenoxyacetic axit (2,4D) - Phát sinh và sinh trư ng callus 2,4,5 trichlorophenoxyacetic axit (2,4,5T - c ch b t ch i bên P-chlorophe noxyacetic axit (CPA) - c ch sinh trư ng c a r... c y s hình thành hàng lo t th protocorm, ti p theo, các protocorm s n sinh protocorm m i ho c phát tri n thành cây Hình 20.1 Th protocorm và s phát sinh ch i t protocorm cây phong lan Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Sinh lý Th c v t ng d ng ……………………….20 Tuy nhiên, v i m c ñích nhân gi ng vô tính, thì hình th c tái sinh cây tr c ti p t m u nuôi c y không qua giai ño n callus (mô s o)... ch i bên - c ch phát sinh r b t ñ nh - Kích thích s hình thành ch t c ch c a quá trình trình t o r , ra c , r hành ABSCISIC AXIT - Làm chín phôi vô tính - Kích thích phát sinh ch i, c - Ði u khi n s ng ngh ETHYLEN - Hoá già lá - Làm chín qu POLYAMIN - Thúc ñ y s phát sinh r b t ñ nh - Thúc ñ y s phát sinh ch i - Thúc ñ y s hình thành phôi vôi tính JASMONIC AXIT - Thúc ñ y s phát sinh c , d hành - Làm... i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Sinh lý Th c v t ng d ng ……………………….21 Các giai ño n nuôi c y in vitro 1) T o v t li u nuôi c y kh i ñ u in vitro Các hình th c nhân cây in vitro Nuôi c y ch i Yêu c u : mô, cơ quan kho , s ch các vi sinh v t M u s d ng là ch i ñ nh ho c ch i bên ñư c c y vào môi trư ng l ng ho c ñ c ñ kh i ñ ng cho s sinh trư ng ch i Ch i sinh trư ng ñ t chi u cao 10 mm 2) Nhân . sinh trưởng, phát triển của cây v.v… - Hướng nghiên cứu Sinh lý – Sinh thái: chuyên nghiên cứu mối quan hệ giữa các quá trình sinh lý và các yếu tố sinh. các quá trình sinh lý trong các ñiều kiện sinh thái xác ñịnh nhằm xây dựng mô hình sinh thái tối ưu cho các quá trình sinh lý giúp cây sinh trưởng, phát