BÀI 15: CẢM ỨNG Ở THỰC VẬT
I. KHÁI NIỆM, VAI TRÒ VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CẢM ỨNG
Ở THỰC VẬT
1. Khái niệm
- Cảm ứng ở thực vật
là sự tiếp nhận và trả lời của thực vật đối với các kích thích từ môi trường.
- Phản ứng này biểu hiện bằng
sự vận động của các cơ quan, bộ phận thực vật khi nhận kích thích có hướng hoặc
không có hướng.
+ Ví dụ thực tế: Cây
hoa hướng dương luôn hướng đỉnh sinh trưởng về phía Mặt Trời mọc vào buổi sáng
để tối ưu hóa khả năng hấp thụ ánh sáng cho quá trình quang hợp.
2. Vai trò của cảm ứng
- Giúp thực vật tận dụng tối
đa nguồn sống từ môi trường như nước, ánh sáng, chất dinh dưỡng khoáng,...
- Giúp thực vật tự vệ và
thích ứng tốt hơn trước các tác nhân bất lợi của môi trường sống, đảm bảo cho
cây sinh trưởng và phát triển bình thường.
+ Ví dụ thực tế: Rễ
cây xương rồng ở sa mạc luôn sinh trưởng đâm sâu và lan rộng rất nhanh để chủ động
tìm kiếm các mạch nước ngầm khan hiếm dưới lòng đất cát khô cằn.
3. Đặc điểm của cảm ứng
- Thường diễn ra chậm và
khó nhận biết bằng mắt thường trong thời gian ngắn.
- Tuy nhiên, một số phản ứng
vận động cảm ứng diễn ra rất nhanh chóng để bảo vệ cơ thể.
- Cảm ứng ở thực vật có thể
liên quan đến sự sinh trưởng hoặc không liên quan đến sự sinh trưởng của tế
bào.
+ Ví dụ thực tế: Sự
uốn cong của ngọn cây hướng sáng phải mất vài ngày chúng ta mới thấy rõ rệt,
nhưng phản ứng cụp lá của cây trinh nữ khi bị chạm vào thì diễn ra ngay lập tức
(chỉ trong vài giây) nhằm tránh sự phá hoại của động vật.
II. CÁC HÌNH THỨC CẢM ỨNG VÀ CƠ CHẾ CẢM ỨNG
Ở THỰC VẬT
1. Các hình thức cảm ứng
- Cảm ứng ở thực vật được
chia thành hai kiểu chính dựa trên sự định hướng của tác nhân kích thích: Hướng
động và Ứng động.
|
Đặc
điểm so sánh |
Hướng
động (Vận động định hướng) |
Ứng
động (Vận động cảm ứng) |
|
Tác nhân kích thích |
Đến từ một hướng xác định. |
Đến từ mọi hướng (không định hướng). |
|
Hướng phản ứng |
Theo hướng của tác nhân kích thích (hướng tới hoặc
tránh xa). |
Không phụ thuộc vào hướng của tác nhân kích thích. |
|
Các kiểu tiêu biểu |
Hướng sáng, hướng hóa, hướng nước, hướng trọng lực,
hướng tiếp xúc. |
Ứng động sinh trưởng, ứng động không sinh trưởng. |
a. Hướng động (vận động định hướng)
- Là hình thức phản ứng của
cơ quan, bộ phận thực vật đối với tác nhân kích thích từ một hướng xác định.
+ Hướng động dương:
Vận động hướng về phía nguồn kích thích.
+ Hướng động âm:
Vận động tránh xa nguồn kích thích.
- Các kiểu hướng động:
+ Hướng sáng:
Phản ứng sinh trưởng của thực vật đối với ánh sáng. Thân, cành hướng sáng
dương; rễ hướng sáng âm.
+ Hướng hoá:
Phản ứng sinh trưởng đối với các chất hoá học. Rễ hướng hoá dương đối với phân
bón, chất dinh dưỡng và hướng hoá âm đối với kim loại nặng, chất độc.
+ Hướng nước:
Rễ sinh trưởng hướng về phía nguồn nước (đây là một trường hợp đặc biệt của hướng
hoá).
+ Hướng trọng lực (hướng đất):
Phản ứng sinh trưởng của thực vật đối với lực hút của Trái Đất. Rễ hướng trọng
lực dương (đâm sâu xuống đất), thân hướng trọng lực âm (vươn thẳng lên cao).
+ Hướng tiếp xúc:
Phản ứng sinh trưởng đối với tác động cơ học (tiếp xúc) đến từ một phía.
+ Ví dụ thực tế: Khi gieo một hạt đậu nằm ngang trong đất, sau vài ngày rễ cây vẫn tự động cong xuống đất để bám chặt và hút nước, còn thân mầm sẽ cong ngược lên trên để đón ánh sáng.
b. Ứng động (vận động cảm ứng)
- Là hình thức phản ứng của
cây đối với tác nhân kích thích không định hướng (như nhiệt độ, ánh sáng khuếch
tán, chu kỳ ngày đêm,...).
- Căn cứ vào đặc điểm sinh
trưởng, ứng động được chia thành hai loại:
+ Ứng động không sinh trưởng:
Vận động thuận nghịch do biến đổi sức trương nước của các tế bào chuyên hoá hoặc
do lan truyền kích thích.
+ Ứng động sinh trưởng:
Vận động do tốc độ sinh trưởng và phân chia tế bào không đều ở hai phía đối diện
của cơ quan dưới tác dụng của kích thích môi trường.
+ Ví dụ thực tế:
Hoa bồ công anh nở ra khi có ánh sáng mặt trời chiếu vào buổi sáng và cụp lại
vào lúc chạng vạng tối. Đây là kiểu ứng động sinh trưởng do ánh sáng.
2. Cơ chế của cảm ứng
a. Cơ chế hướng động
- Tác nhân kích thích tác động
theo một hướng xác định lên các thụ thể của bộ phận tiếp nhận kích thích.
- Thông tin được truyền đến
bộ phận đáp ứng, làm thay đổi hàm lượng phytohormone auxin ở hai phía đối
diện nhau của bộ phận này.
+ Ở thân: Phía ít auxin dãn
dài chậm, phía nhiều auxin dãn dài nhanh hơn -> Thân uốn cong về phía có nồng
độ auxin thấp hơn (phía sáng).
+ Ở rễ: Tế bào rễ nhạy cảm
với auxin hơn tế bào thân. Nồng độ auxin cao ở phía dưới gây ức chế dãn dài tế
bào, trong khi tế bào phía trên (ít auxin) dãn dài nhanh hơn -> Rễ uốn cong
xuống dưới đất.
+ Ví dụ thực tế:
Đỉnh ngọn cây bị che tối một bên sẽ tích lũy nhiều auxin ở phía tối hơn phía
sáng, khiến phía tối sinh trưởng nhanh hơn và đẩy ngọn cây cong về phía nguồn
sáng.
b. Cơ chế ứng động
- Ứng động không sinh trưởng:
Tác nhân cơ học, hoá học kích thích các tế bào tiếp nhận -> kích hoạt dòng vận
chuyển chủ động của các ion (K⁺, Cl⁻,...) ra/vào tế bào làm thay đổi nhanh
chóng sức trương nước của tế bào thể phình ở cuống lá -> lá cụp hoặc mở ra
nhanh chóng.
- Ứng động sinh trưởng:
Tác nhân nhiệt độ, ánh sáng mang tính chu kỳ tác động lên chồi, cánh hoa làm
thay đổi hàm lượng auxin hoặc các hormone khác -> kích thích tốc độ sinh trưởng
dãn dài không đều ở mặt trên và mặt dưới của cánh hoa, lá -> hoa nở hoặc
khép.
+ Ví dụ thực tế: Khi
chạm vào lá cây trinh nữ, ion K⁺ thoát nhanh ra khỏi tế bào thể phình ở gốc cuống
lá làm giảm áp suất thẩm thấu, nước lập tức thoát ra ngoài làm tế bào mất sức
trương nước khiến lá lập tức cụp xuống.
III. ỨNG DỤNG CẢM ỨNG Ở THỰC VẬT
1. Ứng dụng của hướng động
- Trong canh tác đất đai: Xới
đất tơi xốp, bón phân quanh gốc để rễ ăn sâu và tỏa rộng rộng khắp (ứng dụng hướng
hoá dương và hướng nước).
- Trong thiết kế giàn leo:
Làm giàn cho các cây thân leo (bầu, bí, mướp, nho) bám vào để vươn dài và nâng
đỡ cơ thể (ứng dụng hướng tiếp xúc).
- Trong gieo trồng: Điều chỉnh
mật độ gieo trồng hợp lý để tránh hiện tượng cây chen chúc nhau quá dày dẫn đến
hiện tượng vươn cao quá mức, thân còi cọc dễ đổ gãy (ứng dụng hướng sáng).
+ Ví dụ thực tế: Nông
dân thường làm giàn tre, lưới cước cho cây dưa leo để các tua cuốn bám chặt,
giúp cây đứng vững, đón nhận nhiều ánh sáng tối đa và tránh quả bị thối do tiếp
xúc với đất ẩm.
2. Ứng dụng của ứng động
- Trong bảo quản nông sản:
Giảm nhiệt độ, độ ẩm trong kho lạnh hoặc giữ tối để kéo dài thời gian ngủ của củ
giống (khoai tây, hành, tỏi), hạt giống nhằm hạn chế sự nảy mầm tự phát.
- Trong điều khiển sinh trưởng:
Sử dụng nước ấm, tăng nhiệt độ hoặc dùng phytohormone thích hợp để đánh thức chồi
ngủ, kích thích hạt nảy mầm đồng loạt.
- Trong điều khiển ra hoa:
Điều chỉnh chế độ chiếu sáng, nhiệt độ phòng kính để kích thích hoa nở đúng dịp
lễ, Tết nhằm nâng cao giá trị kinh tế.
+ Ví dụ thực tế:
Người trồng hoa đào thường áp dụng biện pháp tuốt lá trước Tết khoảng 45 - 60
ngày hoặc thắp đèn sưởi ấm khi trời quá lạnh để kích thích ứng động nở hoa đúng
vào dịp Tết Nguyên Đán.