Gibberellin (GA)

1. Gibêrelin (Gibberellin) là gì? Nguồn gốc Gibêrelin (Gibberellin):

Gibêrelin (Gibberellin) là một hoóc môn thực vật có tác dụng điều chỉnh sự phát triển ở thực vật và có ảnh hưởng tới một loạt các quá trình phát triển như làm cho thân dài ra, nảy mầm,ngủ, ra hoa, biểu hiện gen, kích thích enzym và tình trạng già yếu của lá cũng như quả v.v.

Gibêrelin (Gibberellin) là nhóm phytohormone thứ hai được phát hiện sau auxin

+ Năm 1989, Hori tìm ra bệnh Bakanae được gây ra bởi nấm thuộc chi Fusarium.

+ Năm 1935, Yabuta phân lập được Gibêrelin (Gibberellin) A.

+ Năm 1938, Yabuta và Sumiki kết tinh thành công Gibêrelin (Gibberellin) A và B.

Sau đó các nhà khoa học đã tìm được nhiều dẫn xuất của GA khác, ngày nay đã có khoản 136 GA được tìm thấy, thường được phân lập và kết tinh từ nấm mốc Gibberella fugikuroi và một số loài thực vật có hoa khác.

Gibêrelin (Gibberellin) thường được sử dụng nhất là GA3 và những dạng hoạt động GA1.

2. Công thức cấu tạo Gibêrelin (Gibberellin)

Rất đa dạng, có hơn70 loại Gibêrelin (Gibberellin) có mặt ở thực vật, vi sinh vật. Người ta đặt tên các Gibêrelin (Gibberellin) theo thứ tự thời gian phát hiện GA1. GA2 .... GAn, trong đó quan trọng nhất có thể kể đến là GA3. Các Gibêrelin (Gibberellin) đều là dẫn xuất của vòng gibban.

Cấu tạo của một số Gibêrelin (Gibberellin) điển hình

3. Vai trò sinh lý của Gibêrelin (Gibberellin)

• Gibêrelin (Gibberellin) kích thích sự kéo dài tế bào:

GA kích thích sự kéo dài của tế bào (không bằng cơ chế sinh trưởng acid như auxin), tuy nhiên trong thực tế GA luôn xuất hiện cùng auxin - có thể tác dụng kéo dài của GA phụ thuộc vào auxin.

• Gibêrelin (Gibberellin) kích thích sinh trưởng chiều cao thân, chiều dài cành, rễ, kéo dài lóng cây hoà thảo:

(dãn theo chiều dọc của tế bào):

Ảnh hưởng của GA3 lên sự kéo dài thân của cây con đậu lùn

(trái) cây đối chứng, (phải) cây 7 ngày sau khi xử lý GA3

Hiệu quả sinh lý rõ rệt nhất của Gibêrelin (Gibberellin) là kích thích mạnh mẽ sự sinh trưởng kéo dài của thân, sự vươn dài của lóng. Hiệu quả này có được là do của Gibêrelin (Gibberellin) kích thích mạnh lên pha giãn của tế bào theo chiều dọc. Vì vậy khi xử lý của Gibêrelin (Gibberellin) cho cây đã làm tăng nhanh sự sinh trưởng dinh dưỡng nên làm tăng sinh khối của cây. Dưới tác động của Gibêrelin (Gibberellin) làm cho thân cây tăng chiều cao rất mạnh (đậu xanh, đậu tương thành dây leo, cây đay cao gấp 2-3 lần).

->  Các đột biến lùn (khiếm khuyết gen tổng hợp GA) - xử lý GA sẽ rất hiệu quả

• Gibêrelin (Gibberellin) kích thích sự phân chia tế bào:

GA không những kích thích sự sinh trưởng mà còn thúc đẩy sự phân chia tế bào. GA kích thích sự phân chia tế bào bằng cách khởi động một số gene CDK (cyclin-dependent protein kinase) có vai trò trong điều hoà chu trình tế bào (chuyển tế bào từ pha G1 sang pha S)

• Gibêrelin (Gibberellin) kích thích sự nảy mầm, nảy chồi của các mầm ngủ, của hạt và củ:

Gibêrelin (Gibberellin) kích thích sự nảy mầm, nảy chồi của các mầm ngủ, của hạt và củ, do đó nó có tác dụng trong việc phá bỏ trạng thái ngủ nghỉ của chúng. Hàm lượng Gibêrelin (Gibberellin) thường tăng lên lúc chồi cây, củ, căn hành hết thời kỳ nghỉ, lúc hạt nảy mầm. Trong trường hợp này của Gibêrelin (Gibberellin) kích thích sự tổng hợp của các enzyme amilaza và các enzyme thuỷ phân khác như protease,photphatase... và làm tăng hoạt tính của các enzyme này, vì vậy mà xúc tiến quá trình phân hủy tinh bột thành đường cũng như phân hủy các polime thành monome khác, tạo điều kiện về nguyên liệu và năng lượng cho quá trình nảy mầm. Trên cơ sở đó, nếu xử lý Gibêrelin (Gibberellin) ngoại sinh thì có thể phá bỏ trạng thái ngủ nghỉ của hạt, củ, căn hành kể cả trạng thái nghỉ sâu.

• Kích thích ra hoa và phân hóa giới tính hoa:

Trong nhiều trường hợp của Gibêrelin (Gibberellin) kích thích sự ra hoa rõ rệt. Ảnh hưởng đặc trưng của sự ra hoa của Gibêrelin (Gibberellin) là kích thích sự sinh trưởng kéo dài và nhanh chóng của cụm hoa. Gibêrelin (Gibberellin) kích thích cây ngày dài ra hoa trong điều kiện ngày ngắn (Lang, 1956).

Gibêrelin (Gibberellin) ảnh hưởng đến sự phân hóa giới tính của hoa, ức chế sự phát triển hoa cái và kích thích sự phát triển hoa đực. Gibêrelin (Gibberellin) có tác dụng giống auxin là làm tăng kích thước của quả và tạo quả không hạt. Hiệu quả này càng rõ rệt khi phối hợp tác dụng với auxin.

• Gibêrelin (Gibberellin) kích thích hình thành quả và tạo quả không hạt (tương tự auxin)

Xử lý GA tăng tỷ lệ đậu quả và quả không hoặc ít hạt, tăng kích thước quả, tăng năng suất quả. Cả Auxin và GA phải hiện diện trong quả để có thể đậu quả. Một số cây trồng (nho, anh đào…) có phản ứng đặc hiệu với GA

4. Sự liên hệ của Gibêrelin (Gibberellin) với auxin:

Trong phần lớn các trường hợp, GA có hoạt động bổ sung cho auxin:

- Auxin kích thích tượng tầng, GA kích thích mô phân sinh lóng.

- Auxin kích thích sự kéo dài tế bào của các tế bào dẫn xuất từ mô phân sinh (vùng dưới ngọn, vùng kéo dài); GA kích thích sự kéo dài của các tế bào có nguồn gốc từ mô phân sinh lóng.

- Auxin cản chồi nách; GA kích thích sự tăng trưởng chồi và gỡ vài sự ngủ của chồi và phôi.

- Auxin kích thích sự tạo rễ; GA không có hiệu ứng này (đôi khi có hiệu ứng nghịch).

5. Một số ứng dụng của Gibêrelin (Gibberellin)

GA đã được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất nông nghiệp và đã mang lại những hiệu quả to lớn như kích thích sự sinh trưởng của cây để tăng sản lượng (như với các rau ăn lá), kích thích ra hoa nhanh và nhiều, hạn chế rụng hoa, rụng quả non và tăng kích thước của quả (với các cây lấy quả), kích thích hạt nẩy mầm (với lúa…) và nhiều ứng dụng khác. Với mỗi nhóm cây có thể sử dụng GA tùy theo mục đích.

* Đối với cây lúa: Thường sử dụng GA để kích thích hạt nẩy mầm, kích thích đẻ nhánh, kích thích bông lúc trổ nhanh và thoát, hạn chế nghẹn bông.

* Đối với cây mía: Phun vào giai đoạn bắt đầu vươn lóng làm lóng dài và to, có thể tăng năng suất 20-30%. Phun GA cho cây đay có thể làm chiều cao cây tăng gấp 2 lần.

* Đối với các loại rau ăn lá: như rau cải, rau muống, rau dền… phun 2-3 lần ở giai đoạn cây sinh trưởng mạnh có thể tăng năng suất trên 30%.

* Đối với cà phê, điều và các cây ăn quả: (nhãn, vải, xoài, chôm chôm, táo, vú sữa…) để kích thích cây ra hoa nhiều, nhanh và đồng loạt phun GA khi mầm hoa bắt đầu hình thành, khoảng 20-30 ngày trước khi trổ hoa chính vụ hoặc sau khi đã thực hiện các biện pháp xử lý ra hoa (để khô hạn, bóc khoanh vỏ hoặc phun, tưới thuốc), phun GA lúc này còn làm tăng tỉ lệ đậu quả, hạn chế rụng hoa và quả non.

Một kết quả nghiên cứu của Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh cho thấy khi phun GA cho cà phê vào giai đoạn hoa bắt đầu hình thành làm cho 80% hoa nở tập trung trong thời gian ngắn 15-20 ngày, quả chín đồng loạt, thuận lợi cho thu hoạch.

- Phun GA khi quả bắt đầu lớn làm quả lớn nhanh, quả to và ít bị rụng. Ở nhiều nước trong nghề trồng nho sử dụng GA rất phổ biến để tăng năng suất và chất lượng nho, có thể làm nho ít hạt hoặc không hạt. Phun cho nho 2 lần khi mầm hoa mới nhú và khi quả mới hình thành.

- Phun GA lên lá và quả khi quả già sắp chín để neo quả trên cây, làm chậm thời gian thu hoạch để giãn vụ hoặc chờ giá cao, với cam quýt, chanh có thể chậm thu hoạch hàng tháng.

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã nghiên cứu thành công biện pháp phá ngủ nghỉ cho củ khoai tây thu hoạch vụ đông để có mầm kịp trồng vụ xuân bằng phun dung dịch GA, tỉ lệ củ nẩy mầm đạt trên 90% trong 5-7 ngày.

Ngoài những ứng dụng phổ biến trên đây, GA còn được sử dụng với nhiều mục đích khác như tạo nhiều hoa đực trong sản xuất hạt giống, kích thích xà lách, bắp cải, xu hào ra hoa trong điều kiện nhiệt độ cao, rút ngắn thời gian ra hoa cho cây hoa cảnh (cúc, huệ, lay-ơn…). Trong nghề làm bia, GA được sử dụng để kích thích nẩy mầm cho hạt lúa mì, mạch, ngô, giảm chi phí sản xuất men, tăng chất lượng men, rút ngắn thời gian làm men. Ước tính hiện có khoảng 50% khối lượng GA sản xuất trên thế giới được sử dụng trong công nghệ sản xuất rượu bia.

Ngoài GA3 đã được sử dụng phổ biến, gần đây người ta đã phát hiện và sử dụng GA4, GA7 cho cây trồng. GA4 và GA7 mang đầy đủ đăc tính và công dụng như GA3 nhưng sử dụng trong thực tế có phần thuận tiện và an toàn hơn. Xử lý GA3 cây vươn cao mạnh nhưng chiều ngang không tăng nên cây mảnh khảnh, yếu ớt, dễ đổ gẫy. Xử lý GA4 và GA7 cây vươn cao vừa phải với dáng cân đối, vững chắc hơn.

Ở nước ta hiện nay các chế phẩm Gibêrelin (Gibberellin) hầu hết là GA3.

Cũng như các chất điều hòa sinh trưởng thực vật khác, các GA thể hiện hiệu quả với cây ở liều rất thấp và phụ thuốc nhiều vào đặc điểm cây và thời điểm sử dụng. Không tự ý tăng liều lượng và cần áp dụng đúng kỹ thuật sử dụng để có hiệu quả cao và không gây ảnh hưởng xấu tới cây. Chú ý kết hợp cung cấp nước và dinh dưỡng theo yêu cầu. Các GA thuộc nhóm độc IV (LD50 qua miệng > 15.000mg/kg), tuy rất ít độc với người nhưng khi sử dụng cũng cần đảm bảo thời gian cách ly....