OPEN

Cytokinin - Hormone tăng trưởng thực vật

Cytokinin banner
1. Lịch sử nghiên cứu
Cytokinin là nhóm phytohormone thứ ba được phát hiện vào năm 1963. Khi nuôi cấy mô tế bào thực vật, người ta phát hiện ra một nhóm chất hoạt hóa sự phân chia tế bào mà thiếu chúng thì sự nuôi cấy mô không thành công. Cytokinin tự nhiên trong cây chủ yếu là chất zeatin.
 
 
Các cytokinin tổng hợp thường gặp là kinetin, 6-benzyl aminopurin (BAP). Kinetin thực chất là một dẫn xuất của bazơ nitơ adenine được Skoog phát hiện ngẫu nhiên trong khi chiết xuất nucleic acid.
 
 
Năm 1954, Skoog (Mỹ) tình cờ thấy nếu thêm một ít chế phẩm đã để lâu của deoxyribonucleic acid (DNA) lấy từ tinh dịch cá bẹ vào môi trường nuôi cấy các mảnh mô thân cây thuốc lá thì tác dụng kích thích sinh trưởng trở nên rất rõ rệt. Phòng thí nghiệm Skoog cố tìm bản chất hiện tượng kích thích sinh trưởng của DNA. DNA mới chiết ly từ tinh dịch cá bẹ không có tác dụng nhưng nếu đem hấp trong hơi acid thì mẫu DNA mới có hoạt tính như mẫu DNA cũ.
 
Năm 1955, chất này được xác lập là 6-fufuryl-aminopurin và được Skoog đặt tên là kinetin do kích thích sự phân bào. Sau này người ta chứng minh được rằng sự phân bào ở thực vật trong tự nhiên cũng do các chất hóa học tương tự như kinetin điều khiển và gộp chung các chất này vào nhóm cytokinin.
 
BAP là cytokinin được tổng hợp nhân tạo nhưng có hoạt tính mạnh hơn kinetin.
 
Người ta đã chứng minh được rằng cytokinin tự nhiên có tác dụng tốt hơn các cytokinin tổng hợp bằng cách thí nghiệm cả 2 loại trên mô sẹo cây thuốc lá rồi so sánh.
 
 
2. Cơ chế hoạt động của Cytokinin
Tác động sinh lý đặc trưng nhất của cytokinin là hoạt hóa sự phân chia tế bào. Hiệu quả này có được là do nó kích thích sự tổng hợp DNA, RNA trong tế bào. Thông qua cơ chế di truyền cytokinin tác động lên quá trình sinh tổng hợp protein, từ đó ảnh hưởng đến sự tổng hợp protein enzyme cần thiết cho sự phân chia và sinh trưởng của tế bào. Hiệu quả của cytokinin trong việc ngăn chặn sự già hóa có liên quan nhiều đến khả năng ngăn chặn sự phân hủy protein, nucleic acid và chlorophin hơn là khả năng kích thích tổng hợp chúng. Có lẽ cytokinin ngăn chặn sự tổng hợp mRNA điều khiển sự tổng hợp nên các enzyme thủy phân.
 
Ngoài ra, cytokinin còn có mối quan hệ tương tác với auxin, cytokinin làm yếu hiện tượng ưu thế ngọn, làm phân cành nhiều. Cytokinin còn ảnh hưởng lên các quá trình trao đổi chất như quá trình tổng hợp nucleic acid, protein, chlorophin và vì vậy ảnh hưởng đến các quá trình sinh lý của cây.
 
Người ta đã chứng minh được sự cân bằng tỷ lệ giữa auxin và cytokinin có ý nghĩa quyết định trong quá trình phát sinh hình thái của mô cấy in vitro cũng như trên cây nguyên vẹn.
 
Thực hiện thí nghiệm dùng các tỉ lệ auxin/cytokinin khác nhau trên mô sẹo cây đậu xanh.
 
BA = benzyl aminopurin (cytokinin tổng hợp)
NAA = α-Naphthaleneacetic acid (auxin tổng hợp)
 
 
Sau đó, chúng ta chọn ra được 4 đĩa thể hiện kết quả rõ rệt nhất dưới đây
 
 
➢ Nếu tỉ lệ cytokinin lớn hơn tỉ lệ auxin thì kích thích sự xuất hiện và phát triển của chồi. (đĩa 1)
➢ Còn nếu tỉ lệ cytokinin và auxin cân bằng thì thuận lợi cho phát triển mô sẹo (callus). (đĩa 2)
➢ Không có gì xảy ra. (đĩa 3)
➢ Nếu tỉ lệ auxin lớn hơn tỉ lệ cytokinin thì kích thích sự ra rễ. (đĩa 4)
 
Do vậy, để tăng hệ số nhân giống, người ta tăng nồng độ cytokinin trong môi trường nuôi cấy ở giai đoạn tạo chồi in vitrio.
 
 
Das (1958) và Nitsch (1968) khẳng định rằng chỉ khi tác dụng đồng thời của auxin và cytokinin thì mới kích thích mạnh mẽ sự tổng hợp DNA, dẫn tới quá trình mitosis và kích hoạt sự phân chia tế bào. Theo Dmitrieva (1972), giai đoạn đầu của quá trình phân bào được kích thích bởi auxin, còn trong các giai đoạn tiếp theo thì cần tác động đồng thời cả hai chất kích thích. Skoog và Miller (1957) đã khẳng định vai trò của cytokinin trong quá trình phân chia tế bào cụ thể là cytokinin điều khiển quá trình trong mitosis và giữ cho quá trình này diễn ra một cách bình thường.
 
 
Cytokinin còn là một hormone "trẻ hóa”. Nó có tác dụng kìm hãm sự già hóa và kéo dài tuổi thọ của cây. Sự trẻ hóa gắn liền với hiệu quả ức chế các quá trình phân hủy, tăng quá trình tổng hợp đặc biệt là tổng hợp protein, nucleic acid và diệp lục. Hiệu quả kìm hãm sự già hóa, kéo dài tuổi thọ của các cơ quan có thể chứng minh khi cành dâm ra rễ thì rễ tổng hợp cytokinin nội sinh và kéo dài thời gian sống của lá lâu hơn.
 
Nếu như lá tách rời được xử lý cytokinin thì duy trì được hàm lượng protein và chlorophin trong thời gian lâu hơn và lá tồn tại màu xanh lâu hơn.
 
 
Ngoài ra, các chất này còn có tác dụng lên quá trình trao đổi chất, tổng hợp protein và làm tăng hoạt tính của một số enzyme.
 
Ở trong cây, rễ là cơ quan tổng hợp cytokinin chủ yếu nên rễ phát triển mạnh thì hình thành nhiều cytokinin và kích thích chồi trên mặt đất cũng hình thành nhiều. Trên cây nguyên vẹn khi bộ rễ sinh trưởng tốt thì làm cho cây trẻ và sinh trưởng mạnh, nếu bộ rễ bị tổn thương thì cơ quan trên mặt đất chóng già. Vì vậy mọi biện pháp tác động liên quan đến bộ rễ của cây đều có quan hệ trực tiệp đến hàm lượng cytokinin nội sinh trong cây. Chẳng hạn, muốn cây ra hoa thì cần giảm hàm lượng cytokinin trong cây nên phải ức chế sự phát triển của rễ như trường hợp đào quất để ra hoa và quả vào dịp Tết.
 
 
3. Các vai trò quan trọng của Cytokinin
➢ Tác động sinh lý đặc trưng nhất của cytokinin là hoạt hóa sự phân chia tế bào giúp cây tăng trưởng, phát triển mạnh.
 
➢ Cytokinin tác động kích thích trực tiếp đến quá trình nảy chồi non ở cây, giúp tăng số lượng chồi mới từ 20 - 30% so với cây không xử lý. Vì thế, cytokinin được ứng dụng kích thích đối với cây trồng thu hoạch lá như chè, thuốc lá... và nảy nhiều chồi hoa như: hoa lan, hoa sứ, hoa hồng, hoa cúc, hoa mai, hoa giấy và các loại cây cảnh bon sai... cho hiệu quả rất cao.
 
➢ Cytokinin thúc đẩy mầm hoa và nở hoa.
 
➢ Cytokinin tác động lên sự phân hóa giới tính cái, làm tăng tỷ lệ hoa cái của các cây đơn tính như các cây trong họ bầu bí và các cây có hoa đực, hoa cái riêng rẽ như nhãn, vải,…
 
 
➢ Cytokinin khi phun xử lý trên các loại cây ăn trái sau mùa vụ, giúp cây phục hồi rất nhanh, kích thích cây đâm nhiều nhánh mới được ứng dụng trên các loại cây có múi như bưởi da xanh, cam-quýt... hay cây lâu năm như sầu riêng, măng cụt, cũng như trên cây mãng cầu gai và mãng cầu ta...; tác dụng kích thích cây cho ra nhiều nhánh mới, tăng số lượng trái và phẩm chất nông sản đạt chất lượng cao.
 
 
➢ Cytokinin là hormone thực vật quan trọng điều chỉnh quá trình già hóa của cây, tăng cường sự hình thành chồi, kéo dài tuổi thọ cho cây vì kích thích sự tổng hợp diệp lục tố.
 
➢ Cytokinin nâng cao khả năng chống chọi với bệnh hại, điều kiện thời tiết khắc nghiệt cho cây trồng.
 
➢ Ứng dụng phun lên rau củ và quả chín sau thu hoạch giúp bảo quản được lâu hơn 2 - 3 lần so với bình thường mà không làm thay đổi tính chất của rau, quả (chú ý hàm lượng < 10ppm).
 
➢ Cytokinin có tác dụng kích thích sự nảy mầm của hạt, củ.

 

Share