Mở đầu: Khi thảo luận về cách tính tuổi cây dựa vào vòng gỗ hằng năm, bạn A cho rằng mỗi vòng gỗ là 1 tuổi. Bạn B cho rằng mỗi vòng gỗ là 2 tuổi. Theo em, bạn nào nói đúng? Bằng cách nào có thể đếm được vòng gỗ của cây?
Bạn A nói đúng. Mỗi vòng gỗ là kết quả của một năm sinh trưởng, bao gồm một giai đoạn mùa sinh trưởng mạnh (mùa xuân hoặc mùa hè) và một giai đoạn mùa sinh trưởng yếu (mùa thu hoặc mùa đông). Khi nhìn trên thân cây, mỗi vòng gỗ thường có hai phần, nhưng chúng chỉ tạo thành một vòng trọn vẹn, tương ứng với một năm. Để đếm vòng gỗ của cây, người ta thường dùng phương pháp cắt ngang thân cây để quan sát các vòng gỗ hoặc sử dụng dụng cụ khoan chuyên dụng để lấy mẫu lõi gỗ và đếm các vòng sinh trưởng.
I. SỰ SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN Ở THỰC VẬT
Hoạt động 1: Hãy chứng minh sự sinh trưởng và phát triển của thực vật thay đổi theo từng giai đoạn sống
Sự sinh trưởng và phát triển của thực vật thay đổi theo từng giai đoạn sống, từ nảy mầm, sinh trưởng dinh dưỡng, sinh trưởng sinh sản đến già cỗi. Giai đoạn nảy mầm, hạt bắt đầu hút nước, phôi phát triển và mọc mầm. Trong giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng, cây phát triển về kích thước, hình thành thân, lá và rễ, chủ yếu để tích lũy chất dinh dưỡng. Đến giai đoạn sinh trưởng sinh sản, cây tập trung vào việc tạo hoa, quả và hạt nhằm duy trì nòi giống. Cuối cùng, giai đoạn già cỗi là khi cây suy yếu và ngừng phát triển. Các quá trình này chịu sự chi phối của yếu tố di truyền, môi trường và hormone thực vật.
Hoạt động 2: Quan sát Hình 20.2, 20.3 và 20.4, phân tích sự ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến sinh trưởng và phát triển ở thực vật
Các yếu tố môi trường như ánh sáng, nhiệt độ, nước, chất dinh dưỡng và khí hậu đều có ảnh hưởng lớn đến sinh trưởng và phát triển của thực vật. Ánh sáng quyết định quá trình quang hợp và điều hòa sự ra hoa. Nhiệt độ ảnh hưởng đến hoạt động enzyme và tốc độ trao đổi chất. Nước là yếu tố cần thiết cho quá trình quang hợp, vận chuyển chất dinh dưỡng và duy trì áp suất thẩm thấu trong tế bào. Chất dinh dưỡng từ đất là nguồn cung cấp nguyên tố vi lượng và đa lượng để cây tổng hợp protein, axit nucleic và enzyme. Khí hậu, bao gồm gió và độ ẩm, tác động đến quá trình thoát hơi nước và sự phân bố cây cối. Các yếu tố này không hoạt động độc lập mà phối hợp với nhau để ảnh hưởng đến sự phát triển toàn diện của cây.
Hoạt động 3: Quan sát Hình 20.5, hãy cho biết vị trí và chức năng của các loại mô phân sinh trong cây
Mô phân sinh được chia thành ba loại: mô phân sinh đỉnh, mô phân sinh bên và mô phân sinh lóng. Mô phân sinh đỉnh nằm ở đỉnh thân và đỉnh rễ, chịu trách nhiệm cho sự sinh trưởng sơ cấp, giúp cây tăng chiều cao và rễ đâm sâu xuống đất. Mô phân sinh bên nằm dọc theo thân và rễ, đảm nhiệm chức năng sinh trưởng thứ cấp, giúp cây tăng đường kính thông qua sự hình thành tầng phát sinh gỗ và libe. Mô phân sinh lóng thường có ở các loài thực vật họ hòa thảo, nằm ở phần gốc của các lóng và giúp cây sinh trưởng nhanh chóng về chiều dài lóng.
Luyện tập: Hãy phân biệt sinh trưởng sơ cấp và sinh trưởng thứ cấp ở thực vật
Sinh trưởng sơ cấp là quá trình cây tăng chiều cao nhờ hoạt động của mô phân sinh đỉnh. Quá trình này diễn ra ở tất cả các loài thực vật, đặc biệt là thực vật thân thảo. Sinh trưởng thứ cấp là quá trình cây tăng đường kính thân và rễ do hoạt động của mô phân sinh bên, điển hình ở thực vật thân gỗ. Sinh trưởng sơ cấp chủ yếu liên quan đến việc kéo dài tế bào, trong khi sinh trưởng thứ cấp liên quan đến sự phân chia và biệt hóa của tế bào gỗ và libe.
II. HORMONE THỰC VẬT
Hoạt động 4: Phân biệt các loại hormone kích thích sinh trưởng và hormone ức chế sinh trưởng
Hormone kích thích sinh trưởng gồm auxin, gibberellin và cytokinin. Auxin thúc đẩy sự kéo dài tế bào, kích thích ra rễ và điều hòa phản ứng hướng sáng. Gibberellin kích thích sự kéo dài thân, thúc đẩy nảy mầm và ra hoa. Cytokinin kích thích phân chia tế bào, làm chậm quá trình già hóa. Hormone ức chế sinh trưởng gồm axit abscisic và ethylene. Axit abscisic ngăn cản sự nảy mầm, điều hòa trạng thái ngủ của hạt và giúp cây chịu hạn. Ethylene điều hòa sự chín của quả, làm rụng lá và già hóa tế bào.
Hoạt động 5: Trình bày mối tương quan giữa các hormone thực vật và cho ví dụ minh họa
Các hormone thực vật hoạt động theo mối tương quan phức tạp. Auxin và cytokinin phối hợp để điều hòa sự phân chia và biệt hóa tế bào, ví dụ trong nuôi cấy mô. Gibberellin và auxin kết hợp để kích thích kéo dài thân, như trong cây thân leo. Axit abscisic đối kháng với gibberellin trong việc điều hòa trạng thái ngủ của hạt. Ethylene phối hợp với auxin trong quá trình rụng lá. Mối tương quan này đảm bảo cây phản ứng linh hoạt với điều kiện môi trường và giai đoạn sinh trưởng.
Hoạt động 6: Dựa vào thông tin ở mục 5, hãy kể thêm một số ứng dụng của hormone thực vật trong thực tiễn. Cho ví dụ minh họa
Hormone thực vật được ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp. Auxin được sử dụng để kích thích ra rễ ở cành giâm, ví dụ trong nhân giống cây ăn quả. Gibberellin được dùng để thúc đẩy nảy mầm và tăng kích thước quả không hạt, như ở nho. Cytokinin được dùng để làm chậm quá trình già hóa trong bảo quản rau quả. Ethylene được sử dụng để làm chín trái cây, ví dụ chuối và xoài. Axit abscisic được nghiên cứu để tăng khả năng chịu hạn của cây trồng.
Luyện tập: Sự tương quan hormone có ý nghĩa gì trong trồng trọt?
Sự tương quan hormone giúp điều chỉnh các quá trình sinh trưởng và phát triển của cây, từ đó tối ưu hóa năng suất và chất lượng nông sản. Việc hiểu rõ mối quan hệ giữa các hormone giúp người trồng cây áp dụng các biện pháp kích thích hoặc ức chế phù hợp, như điều chỉnh thời điểm ra hoa, tăng cường khả năng chống chịu và bảo quản sản phẩm sau thu hoạch.
III. SỰ PHÁT TRIỂN Ở THỰC VẬT CÓ HOA
Hoạt động 7: Quan sát Hình 20.8, hãy mô tả quá trình phát triển của thực vật có hoa
Quá trình phát triển của thực vật có hoa bao gồm các giai đoạn: nảy mầm, sinh trưởng dinh dưỡng, sinh trưởng sinh sản và hình thành hạt. Ở giai đoạn nảy mầm, hạt hút nước, phôi phát triển và cây con mọc lên. Giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng là khi cây tập trung phát triển thân, lá và rễ để tích lũy chất dinh dưỡng. Giai đoạn sinh trưởng sinh sản là khi cây ra hoa, thụ phấn, thụ tinh và hình thành quả. Cuối cùng, giai đoạn hình thành hạt là khi quả chín và hạt được phát tán, hoàn tất chu trình sống.
Hoạt động 8: Nhóm nhân tố nào có ảnh hưởng chủ yếu đến sự ra hoa của thực vật?
Sự ra hoa của thực vật chịu ảnh hưởng bởi hai nhóm nhân tố chính: nhân tố nội tại và nhân tố ngoại cảnh. Nhân tố nội tại bao gồm di truyền và hormone thực vật, đặc biệt là gibberellin và auxin. Nhân tố ngoại cảnh gồm ánh sáng, nhiệt độ và độ dài ngày. Ví dụ, cây ngày dài ra hoa khi thời gian chiếu sáng vượt quá ngưỡng cần thiết, trong khi cây ngày ngắn ra hoa khi thời gian chiếu sáng ngắn hơn ngưỡng đó.
Luyện tập: Vì sao một số loài cây hai năm thường ra hoa vào mùa xuân sau khi trải qua mùa đông lạnh giá?
Một số loài cây hai năm cần trải qua quá trình xuân hóa, tức là tiếp xúc với nhiệt độ lạnh trong một thời gian nhất định, để kích thích sự ra hoa. Quá trình này giúp cây tích lũy đủ năng lượng và hormone cần thiết, đồng thời đồng bộ hóa thời gian ra hoa với điều kiện môi trường thuận lợi vào mùa xuân, đảm bảo khả năng thụ phấn và phát triển hạt tối ưu.
Luyện tập: Quan sát Hình 20.9, hãy giải thích vì sao chỉ cần chiếu sáng vào ban đêm mà có thể ngăn chặn sự ra hoa ở hình (a) và kích thích sự ra hoa ở hình (b)
Hình (a) minh họa cây ngày ngắn, chỉ ra hoa khi thời gian tối kéo dài liên tục. Chiếu sáng vào ban đêm làm gián đoạn thời gian tối, ngăn cản sự ra hoa. Hình (b) minh họa cây ngày dài, ra hoa khi thời gian chiếu sáng dài hơn ngưỡng cần thiết. Chiếu sáng vào ban đêm kéo dài thời gian sáng, kích thích sự ra hoa.
Vận dụng: Hãy đề xuất các biện pháp sử dụng hợp lí hormone nhân tạo trong sản xuất nông nghiệp
Sử dụng hormone nhân tạo trong sản xuất nông nghiệp cần tuân theo các nguyên tắc hợp lý. Auxin có thể được sử dụng để kích thích ra rễ trong nhân giống cây. Gibberellin có thể được áp dụng để tăng kích thước quả và thúc đẩy nảy mầm. Cytokinin có thể được dùng để kéo dài thời gian bảo quản nông sản. Ethylene có thể được sử dụng để làm chín quả đồng đều. Axit abscisic có thể được nghiên cứu để tăng khả năng chịu hạn. Việc sử dụng cần đảm bảo đúng liều lượng, thời điểm và đối tượng cây trồng để tránh tác dụng phụ và bảo vệ môi trường.
