Auxin là hormone thực vật đầu tiên được phát hiện. Chất hóa học quan trọng nhất trong auxin là axit axetic 3-indole. Auxin có chức năng điều hòa tốc độ phát triển của thân, ức chế chồi bên, thúc ra rễ, được sử dụng trong nông nghiệp để thúc ra rễ của cành giâm và có tác dụng đáng kể.
- Auxin là axit axetic indole
- Công thức phân tử: C10H9NO2
- Điều kiện bảo quản: Bảo quản ở -20 ° C, tránh ánh sáng.
- Trọng lượng phân tử 3-Indole acetic acid: 175,19
- Công thức cấu tạo của 3-Indole acetic acid và Potassium 1H-Indole-3-Acetate
|
3-Indole acetic acid |
Potassium 1H-Indole-3-Acetate |
- Là hormone đầu tiên được phát hiện để thúc đẩy sự phát triển của thực vật.
- Sản phẩm tinh khiết của axit axetic indole là tinh thể màu trắng, khó hòa tan trong nước. Dễ dàng hòa tan trong dung môi hữu cơ như etanol và ete. Nó dễ bị oxy hóa dưới ánh sáng để trở thành màu đỏ hồng, hoạt tính sinh lý của nó cũng bị giảm đi. Axit axetic indole trong thực vật ở trạng thái tự do hoặc ở trạng thái liên kết. Sau đó hầu hết là phức hợp este hoặc peptit. Hàm lượng axit axetic indol tự do trong thực vật rất thấp, khoảng 1-100 microgam trên kg trọng lượng tươi, tùy theo vị trí và loại mô mà hàm lượng của các mô hoặc cơ quan có sức sống như điểm phát triển và hạt phấn nhiều hơn.
- Auxin được tìm thấy trong một số loại cây họ cải và cà chua. Sự phân hủy rõ ràng nhất của auxin là nó dễ bị phá hủy bởi quá trình oxy hóa dưới ánh sáng. Tang Yuwei và J. Bonner đã phát hiện ra vào năm 1947 rằng một số chất oxy hóa trong mô thực vật có thể phân hủy axit indole acetic, được gọi là indole acetic acid oxidase.
- Xuất xứ: Trung Quốc
- Auxin phân bố rộng rãi trong thực vật, hầu như ở tất cả các bộ phận, nhưng không phân bố đều, tại một điểm nhất định, hàm lượng của một bộ phận nhất định bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố. Phần lớn chúng tập trung ở các bộ phận sinh trưởng mạnh (thân mềm, chồi và mô phân sinh ngọn rễ, vỏ quả, bầu nhụy sau khi thụ tinh, hạt non, v.v.), có rất ít ở mô và cơ quan có xu hướng già đi.
- Auxin chủ yếu được tổng hợp ở mô phân sinh ngọn của cây sau đó được vận chuyển đến các bộ phận khác nhau của cây.
- Tác dụng rõ ràng nhất của auxin là thúc đẩy sự phát triển nhưng tác dụng của nó đối với sự phát triển của thân, chồi và rễ thay đổi theo nồng độ. Chiều quay của axit axetic indole trong thực vật cho thấy sự phân cực rõ ràng, chủ yếu là từ trên xuống dưới.
- Ưu điểm: Ức chế sự phát triển của chồi nách trong sinh trưởng thực vật có liên quan mật thiết đến sự vận chuyển và phân cực của axit axetic indole. Auxin cũng thúc đẩy sự hình thành mô sẹo và kích thích ra rễ.
- Auxin có nhiều tác dụng sinh lý, có liên quan đến nồng độ của nó. Nồng độ thấp có thể thúc đẩy sự phát triển, nồng độ cao sẽ ức chế sự phát triển và thậm chí giết chết thực vật. Tác dụng ức chế này liên quan đến việc liệu nó có thể tạo ra ethylene hay không. Tác dụng sinh lý của auxin được biểu hiện ở hai mức độ.
- Ở cấp độ tế bào, auxin có thể kích thích sự phân chia của tế bào cambium, kích thích sự kéo dài tế bào của cành và ức chế sự phát triển của tế bào rễ. Thúc đẩy sự phân hóa của tế bào xylem và tế bào phloem. Thúc đẩy quá trình cắt rễ tóc và điều chỉnh hình thái của mô sẹo.
- Ở cấp độ cơ quan và toàn bộ cây, auxin hoạt động từ cây con đến quá trình chín của quả. Auxin kiểm soát sự ức chế ánh sáng đỏ có thể đảo ngược của quá trình kéo dài hypocotyl ở cây con, khi axit indole acetic chuyển đến mặt dưới của chồi, nó tạo ra hiện tượng địa dưỡng nhánh, khi axit indole acetic chuyển sang mặt sau của chồi, nó tạo ra hiện tượng quang hướng nhánh. Axit axetic indole gây ra ưu thế ngọn làm chậm quá trình già đi của lá. Auxin được thoa lên lá sẽ ức chế sự rụng, auxin thúc đẩy sự ra hoa, gây ra sự phát triển của trái từng phần và làm chậm sự trưởng thành của trái.
- Có nhiều cách giải thích khác nhau cho cơ chế hoạt động của hormone, có thể được tóm tắt như sau:
- Đầu tiên: Các hormone hoạt động trên quá trình chuyển hóa axit nucleic, có thể ở mức độ phiên mã DNA. Nó kích hoạt một số gen nhất định, hình thành một số mRNA mới và protein mới (chủ yếu là enzym), từ đó ảnh hưởng đến sự trao đổi chất của tế bào và gây ra những thay đổi trong quá trình sinh trưởng và phát triển.
- Thứ hai: Kích thích hoạt động trên màng tế bào, tức là màng sinh chất trước tiên chịu tác động của kích thích tố, một loạt các thay đổi về cấu trúc và chức năng màng xảy ra, khiến nhiều enzym hoặc hợp tử gắn với một số bào quan hoặc màng sinh chất chịu những thay đổi tương ứng. Ngừng hoạt động hoặc kích hoạt. Những thay đổi trong hệ thống enzym gây ra những thay đổi trong quá trình trao đổi chất, sự tăng trưởng và phát triển của toàn bộ tế bào. Ngoài ra một số hormone ảnh hưởng đến cả nhân và màng sinh chất hoặc tác động của hormone đầu tiên đi qua màng sinh chất, sau đó qua tế bào chất và cuối cùng đến nhân.
- Có nhiều cách giải thích khác nhau về cơ chế hoạt động của hormone, nhưng dù theo cách giải thích nào thì trước tiên hormone phải kết hợp cụ thể với một chất nào đó trong tế bào để tạo ra sự điều hòa hiệu quả. Chất này là thụ thể cho các kích thích tố.
1. Thụ thể hormone: Thụ thể hormone thực vật đề cập đến một chất có thể liên kết đặc biệt với hormone thực vật. Chất này có thể được kết hợp với các chất tương ứng để nhận ra các tín hiệu hormone, chuyển đổi các tín hiệu thành một chuỗi các phản ứng sinh lý và sinh hóa và cuối cùng cho thấy các hiệu ứng sinh học khác nhau. Cơ quan thụ cảm là nơi diễn ra hoạt động ban đầu của hormone.
- Vì vậy, việc tìm hiểu bản chất của các thụ thể hormone và vị trí của chúng trong tế bào là một trong những nội dung quan trọng của việc nghiên cứu cơ chế hoạt động của hormone. Các thụ thể hormone là các protein có thể nằm trong màng sinh chất của tế bào hoặc trong nhân hoặc tế bào chất. Bởi vì thực vật có nhiều hormone nên phải có nhiều thụ thể hormone và chúng tồn tại ở các phần khác nhau của tế bào.
2. Chức năng cơ bản nhất của auxin là thúc đẩy sự kéo dài và tăng trưởng của tế bào, sự thúc đẩy này đặc biệt rõ ràng ở một số cơ quan biệt lập như sợi tơ hoặc các đoạn thân có diệp lục. Tại sao auxin thúc đẩy sự kéo dài và tăng trưởng của tế bào và nó hoạt động như thế nào?
- Phần ngoài cùng của tế bào thực vật là thành tế bào, muốn tế bào sinh trưởng và phát triển thì thể tích của nó tăng lên thì thành tế bào cũng phải nở ra tương ứng. Để mở rộng thành tế bào, trước hết nó cần được làm mềm và giãn ra để tăng tính dẻo của thành tế bào, đồng thời tổng hợp các vật liệu mới của thành tế bào và tăng nguyên sinh chất. Hormone tăng trưởng thúc đẩy sự gia tăng độ dẻo của thành tế bào, không chỉ là một sự thay đổi về thể chất, mà là kết quả của hoạt động trao đổi chất. Bởi vì auxin không ảnh hưởng đến sự thay đổi nhựa của tế bào chết, trong điều kiện thiếu oxy hoặc ức chế hô hấp, nó có thể ức chế những thay đổi do auxin gây ra trong tính dẻo của thành tế bào.
- Trong quá trình sinh trưởng và phát triển của thực vật, bất kỳ hoạt động sinh lý nào cũng không do một loại hormone nào điều khiển mà là kết quả của sự tương tác của nhiều loại hormone khác nhau. Nói cách khác, quá trình sinh trưởng và phát triển của thực vật được điều khiển bởi sự tương tác của nhiều loại hormone.
- Ví dụ: Cytokinin thúc đẩy sự tăng sinh của tế bào, trong khi auxin thúc đẩy sự tăng sinh của các tế bào con để tiếp tục phát triển.
- Ví dụ khác: Axit abscisic ức chế mạnh mẽ sự phát triển và đẩy nhanh quá trình lão hóa, nhưng những tác động này sẽ được giảm bớt nhờ cytokinin.
- Ví dụ khác: Khi nồng độ auxin thích hợp nó sẽ thúc đẩy sự phát triển của cây và bắt đầu hình thành ethylene. Khi nồng độ của auxin vượt quá nồng độ tối ưu sẽ xảy ra hiện tượng ức chế sinh trưởng. Việc nghiên cứu mối quan hệ giữa các hoocmôn có ý nghĩa to lớn đối với thực tiễn sản xuất.
- Hormone tăng trưởng (IAA) có tác dụng thúc đẩy rõ ràng sự phát triển theo chiều dọc của các cơ quan sinh dưỡng. Đối với ba cơ quan như chồi, thân, rễ khi nồng độ càng tăng thì sự kéo dài của cơ quan tăng lên cực đại, lúc này nồng độ auxin là nồng độ tối ưu, nếu nồng độ auxin vượt quá nồng độ tối ưu thì sự kéo dài của cơ quan bị kìm hãm. Nồng độ tối ưu của các cơ quan là khác nhau, cuối thân là cao nhất, chồi là thứ hai và rễ là thấp nhất. Có thể thấy rễ nhạy cảm nhất với IAA (auxin), nồng độ rất thấp có thể thúc đẩy sự phát triển của rễ và nồng độ tối ưu là 10-10. Thân cây ít nhạy cảm với IAA hơn rễ và nồng độ tối ưu là 10 -4 . Độ nhạy của chồi giữa thân và rễ, nồng độ tối ưu là khoảng 10-8 . Do đó, nồng độ có thể thúc đẩy sự phát triển của thân chính có xu hướng ức chế sự phát triển của chồi bên và rễ.
- Sự kết hợp giữa auxin và cytokinin có thể gây ra sự phân chia tế bào và riêng auxin cũng có thể gây ra sự phân chia tế bào.
- Tác dụng rõ ràng nhất của auxin đối với việc xây dựng cơ quan là thúc đẩy sự hình thành và tăng trưởng của rễ nguyên sinh. Cây con tạo ra rễ phụ ở gốc. Đối với cây thân gỗ chúng chủ yếu được phân biệt từ các mô thứ cấp mới, nhưng chúng cũng có thể được hình thành bằng cách phân biệt với các mô khác, chẳng hạn như cambium, tia mạch và rễ. Axit indole butyric (IBA) có tác dụng thúc đẩy sự ra rễ tốt nhất trong auxin. Về ứng dụng, người ta thấy rằng IBA (axit indole butyric) và axit axetic naphthalene (NAA) ổn định và hiệu quả hơn axit indole acetic (IAA).
- Sau khi cây ra hoa và thụ tinh, hàm lượng auxin trong bầu nhụy tăng lên thúc đẩy sự mở rộng của bầu nhụy và các mô xung quanh, thúc đẩy sự phát triển của quả. Nếu nhụy hoa không được thụ tinh và noãn có thể nhận được IAA kịp thời, nó cũng có thể gây ra sự hình thành quả không hạt ở một số cây. Nếu auxin được phun hoặc sơn lên đầu nhụy trước khi thụ phấn thì cuối cùng nó sẽ phát triển thành quả bán phần mà không cần thụ phấn. Chẳng hạn như hạt tiêu, dưa hấu, cà chua, cà tím, đậu đông, bí xanh, sung, v.v.
- Sử dụng trực tiếp hóa chất 3-Indole acetic acid bằng cách hòa tan với nước, thúc đẩy sinh trưởng cây trồng, kích thích ra rễ.
- Có thể sử dụng kết hợp với Na - NAA theo tỉ lệ 1:2 ứng dụng trong ươm, chiết cành, tăng khả năng phát triển của rễ.
- Có thể sử dụng kết hợp với GA3 hoặc Brassinolide có tác dụng tăng khả năng thúc đẩy sinh trưởng rễ và mầm cây.
Sử dụng kết hợp IAA và GA3 giúp thúc đẩy sự sinh trưởng kéo dài, sự phân chia tế bào làm cho tế bào có kích thước lớn hơn và số lượng tế bào nhiều hơn; đồng thời là nhân tố khởi động sự tạo hoa, tạo quả, phá bỏ trạng thái ngủ nghỉ của hạt. Chính vì vậy, có tác dụng làm gia tăng các yếu tố sinh trưởng: chiều cao thân, số lá/cây.
- Ngâm trong vòng 6 - 24h: 20 - 100ppm (tương đương 2-10g/100L) (các hạt giống rau, hoa có thể ngâm với nồng độ thấp hơn: 4 - 10ppm.
(20 - 100ppm tương đương 1g/10 - 50 lít nước; 4 - 10ppm tương đương 1g/100 - 250 lít nước).
- Nhúng nhanh (2 - 3 giây) nồng độ 2000 - 3000pp, tương ứng 2 - 3g/lít.
Nồng độ ppm tương đương với nồng độ phần triệu: 1ppm = 1mg/L (hoặc 1g/1000 L)
