1. Auxin là gì?
- “Auxin” bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp – auxein nghĩa là tăng trưởng.
- Auxin là hoocmone sinh trưởng kích thích sự phát triển của thực vật. Thông thường, các hợp chất được gọi là auxin nếu chúng có khả năng kích thích các tế bào thực vật phát triển, mặt khác, bản chất của chúng tương đồng với axit indol acetic IAA.
- Auxin có nhiều loại khác nhau tương đương với các cấu trúc hoá học khác nhau.
- Auxin tự nhiên:
+ Indole-3-acetic acid (AIA)
+ 2-phenylacetic acid (PAA)
- Auxin tổng hợp nhân tạo:
+ Axit 2-metyl 4-clorophenoxiaxetic(2M4C/MCPA)
+ Axit β-Indolybutyric(AIB)
+ Axit 2,4 dicloro-phenoxiaxetic(2,4D)
+ Axit 2,4,5 tricloro-phenoxiaxetic(2,4,5T)
+ Axit α-naphtylaxetic(αANA)
2. Auxin chủ yếu sinh ra ở đâu?
- Auxin chủ yếu sinh ra ở Đỉnh của thân và cành. Auxin có nhiều trong các cơ quan đang sinh trưởng mạnh: hạt đang nảy mầm, lá đang sinh trưởng…
- Tác động:
+ Ở mức độ tế bào: Auxin kích thích sinh trưởng, nguyên phân của tế bào.
+ Ở mức độ cơ thể: Auxin tham gia vào các hoạt động ứng động, hướng động, nảy mầm, nảy chồi, ra rễ phụ, thể hiện tính ưu thế đỉnh.
- Auxin tự nhiên và các auxin nhân tạo được sử dụng làm chất kích thích trong nông nghiệp: kích thích ra rễ ở cành giâm, cành chiết, tăng tỉ lệ thụ quả (cà chua), tạo quả không hạt, nuôi cấy mô ở tế bào thực vật, diệt cỏ…
- Auxin nhân tạo không có enzim phân giải nên tích lũy trong nông phẩm gây độc hại cho người và động vật. Do đó không nên dùng auxin nhân tạo đối với nông phẩm được sử dụng trực tiếp làm thức ăn.
3. Sự trao đổi chất của auxin trong cây
- Sự trao đổi của auxin trong cây diễn ra theo 3 quá trình: Tổng hợp mới, phân hủy, và chuyển hóa thuận nghịch giữa 2 dạng tự do và liên kết.
* Sự tổng hợp auxin
+ Auxin được tổng hợp ở tất cả các thực vật bậc cao, tảo, nấm và cả ở vi khuẩn. Ở thực vật bậc cao AIA được tổng hợp chủ yếu ở
đỉnh chồi ngọn và từ đó được vận chuyển xuống dưới với vận tốc 0,5 – 1,5cm/h.
+ Cơ quan chính tổng hợp auxin trong cây là chồi ngọn. Từ đấy, nó được vận chuyển phân cực khá nghiêm ngặt xuống các cơ
quan phía dưới theo hướng gốc (không vận chuyển ngược lại), nên càng xa đỉnh ngọn thì hàm lượng của auxin càng giảm dần.
+ Ngoài chồi ngọn ra thì cơ quan còn non đang sinh trưởng cũng có khả năng tổng hợp một lượng nhỏ auxin như lá non, quả non, phôi hạt,...
+ Chất tiền thân tổng hợp nên IAA trong cơ thể là axit amin Trytophan.
* Sự phân giải
+ Auxin trong cây có thể bị phân hủy sau khi sử dụng xong hoặc bị dư thừa trong cây.
+ Là một quá trình quan trọng điều chỉnh hàm lượng auxin trong cây. Auxin trong cây sau khi sử dụng xong hay dư thừa sẽ bị phân hủy thành sản phẩm không có hoạt tính sinh lý. Sự phân hủy có thể bằng enzyme auxinoxidaza hay bằng quang oxy hóa
* Sự vận chuyển thuận nghịch giữa dạng auxin tự do và auxin liên kết
- Auxin có thể ở dạng tự do có hoạt tính sinh lý nhưng hàm lượng dạng này chỉ chiếm khoảng 5% hàm lượng IAA trong cây.
=> Sự trao đổi chất của auxin trong cây bảo đảm cho cây sinh trưởng bình thường. Khi thiếu auxin lậptức được tổng hợp mới hoặc chuyển từ dạng liên kết sang dạng tựdo. Ngược lại, khi thừa auxin hoặc sử dụng xong chúng bị phân hủy hoặc chuyển sang dạng liên kết không có hoạt tính.
4. Vai trò sinh lý của Auxin
- Kích thích giãn tế bào: Auxin làm cho tế bào phình to lên chủ yếu theo hướng ngang của tế bào. Sự dãn của tế bào gây nên sự tăng trưởng của cơ quan và toàn cây. Auxin có hai hiệu quả lên sự dãn của tế bào: Hoạt hóa sự dãn của thành tế bào và hoạt hóa sự tổng hợp nên các chất tham gia cấu tạo nên chất nguyên sinh và thành tế bào.
- Điều chỉnh tính hướng: Tính hướng là 1 trong nhữngđặctínhvốn có của thực vật. Cây có thểsinhtrưởng hướng về tác nhân kích thích bên ngoài như cây sinh trưởng vươn về phía chiếu sáng (hướng quang), rễ đâm xuống đất (hướng địa), rễ tìm đến nguồn nước (hướng thủy) hay nguồn phân bón (hướng hóa).
- Auxin điều chỉnh hiện tượng ưu thế ngọn:
+ Hiện tượng ưu thế ngọn được điều chỉnh bởi sự cân bằng hormon Xytokinin/Auxin, auxin làm tăng ưu thế ngọn.
+ Chồi ngọn là nơi tổng hợp nên auxin với hàm lượng cao, do đó nếu muốn làm thay đổi ưu thế ngọn, ta tiến hành cắt ngọn, làm giảm tỉ lệ auxin.
- Điều chỉnh sự hình thành của rễ:
+ Hiệu quả auxin trong hình thành rễ rất đặc trưng.
+ Có thể xem là hoocmon hình thành rễ.
+ Nồng độ cao sẽ kích thích sự sơ khởi rễ, nhưng ngăn cản sự tăng trưởng.
+ Nồng độ auxin thấp sẽ kích thích sinh trưởng
- Auxin điều chỉnh sự chín của quả:
+ Ngày nay auxin đã được biết là chất điều hòa sinh trưởng kích thích sự sinh tổng hợp ethylen trên nhiều loài thực vật như đậu xanh, lúa, cỏ lồng vực,...
+ Auxin kìm hãm sự chín của quả. Vì vậy trong trường hợp muốn làm chậm chín thì có thể sử lý auxin cho quả xanh trên cây hoặc sau khi thu hoạch.
- Auxin điều chỉnh sự rụng của lá, hoa và quả:
+ Sự rụng lá, hoa, quả là do sự hình thành tầng rời ở cuống rời cơ quan khỏi cơ thể. Auxin có hiệu quả rõ rệt trong việc ức chế sự hình thành tầng rời vốn được cảm ứng hình thành bởi các chất ức chế sinh trưởng, do đó mà kìm hãm sự rụng của lá, hoa và đặc biệt có ý nghĩa kìm hãm sự rụng của quả.
5. Ứng dụng của Auxin vào nông nghiệp
- Làm thuốc diệt cỏ: Khi sử dụng auxin với liều lượng cao, auxin sẽ làm tổn thương mô tế bào một cách nghiêm trọng dẫn đến chết tế bào, chết cỏ.
- Nhân giống vô tính: Trong nhân giống cây trồng như ghép cành, chiết cành, giâm cành người ta sử dụng các loại auxin IAA, NAA, IBA + NAA để bôi lên vết cắt hoặc lấy cành giâm nhúng vào trong các chất auxin này. Cách làm này kích thích sự hình thành mô sẹo và ra rễ nhanh hơn từ đó giúp tăng hệ số nhân giống.
- Auxin liên quan đến tính hướng về lòng đất của rễ và hướng về ánh sáng của các chồi, ngọn cây.
- Auxin giúp kiểm soát độ dài lóng bằng cách kiểm soát sự tăng dài của tế bào, từ đó kiểm soát mật độ hình thành hoa và trái.
- Auxin hình thành giới tính đực/cái của hoa.
+ Ví dụ: Auxin dùng để thúc đẩy việc hình thành hoa cái ở các cây họ bầu bí bằng cách sử dụng NAA, 2,4 – D, NPA
+ Auxin giúp tăng tỉ lệ đậu trái không hạt bằng cách sử dụng α -NAA với nồng độ 10 – 20 ppm.
- Ứng dụng auxin tăng đậu quả, sinh trưởng của quả và tạo quả không hạt: Một số cây trồng như cà chua, bầu bí, cam chanh,... người ta thường xử lý auxin dưới dạng α -NAA (10 - 20 ppm); 2,4D (5 -10 ppm). Còn các cây trồng khác như nho, anh đào,.... thì xử lý gibberellin (20 - 50 ppm) lại có hiệu quả hơn.