Giáo trình Sinh lý Thực vật Phần 1 - GS.TS Hoàng Minh Tấn (Chủ biên)

• Tác giả: Hoàng Minh Tấn
• Người hướng dẫn: Phạm Ngọc Bắc
• Trường học: Đại học Sư phạm
• Chuyên ngành: Sinh lí thực vật
• Đề tài: Sinh lí thực vật
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2006

Tóm tắt

I. Tổng quan về giáo trình sinh lí thực vật phần 1 GS

Giáo trình Sinh lí Thực vật Phần 1 do GS.TS Hoàng Minh Tân chủ biên là tài liệu đào tạo chính quy dành cho hệ cao đẳng sư phạm. PGS.TS Vũ Quang sáng và TS Nguyễn Kim Thành tham gia biên soạn. Nhà xuất bản Đại học Sư phạm phát hành năm 2006 với 1500 bản in. Giáo trình trình bày hệ thống kiến thức nền tảng về sinh lí tế bào thực vật, sự trao đổi nước và quá trình quang hợp. Nội dung được sắp xếp logic từ vi mô đến vĩ mô. Chương 1 giới thiệu cấu trúc và chức năng tế bào. Chương 2 phân tích cơ chế vận chuyển nước trong cây. Chương 3 trình bày quá trình quang hợp với pha sáng và pha tối. Giáo trình cung cấp nền tảng lý thuyết vững chắc cho việc nghiên cứu các quá trình sinh lí phức tạp hơn. Mỗi chương đều có phần tóm tắt, câu hỏi ôn tập và câu hỏi trắc nghiệm kiến thức.

1.1. Thông tin xuất bản và đội ngũ biên soạn

Giáo trình Sinh lí Thực vật được Nhà xuất bản Đại học Sư phạm ấn hành tháng 12 năm 2006. GS.TS Hoàng Minh Tân đảm nhận vai trò chủ biên chính. PGS.TS Vũ Quang sáng và TS Nguyễn Kim Thành đồng biên soạn. PGS.TS Nguyễn Quang Thạch và GS.TS Vũ Văn Dự là người nhận xét chuyên môn. Sách in 1500 cuốn, khổ 17x24cm. Mã số xuất bản 01.25/191 ĐH-2006. Đây là giáo trình chính thức trong chương trình đào tạo sư phạm, đảm bảo tính khoa học và sư phạm cao.

1.2. Cấu trúc nội dung ba chương chính

Phần 1 giáo trình gồm ba chương trọng tâm. Chương 1 trình bày sinh lí tế bào thực vật với cấu trúc tế bào, chất nguyên sinh và quá trình trao đổi nước tế bào. Chương 2 phân tích sự trao đổi nước của cây từ hút rễ đến thoát hơi nước lá. Chương 3 giới thiệu quang hợp bao gồm sắc tố quang hợp, pha sáng và pha tối. Mỗi chương có hệ thống câu hỏi ôn tập và bài tập trắc nghiệm. Cấu trúc từ đơn giản đến phức tạp giúp sinh viên tiếp cận kiến thức một cách có hệ thống.

II. Phân tích nội dung cốt lõi về sinh lí tế bào thực vật

Chương 1 giáo trình tập trung phân tích cấu trúc và chức năng sinh lí tế bào thực vật. Thành tế bào gồm xenluloza, hemixenluloza và pektin tạo khung cứng bảo vệ tế bào. Chất nguyên sinh chứa protein là thành phần chủ đạo với cấu trúc bậc một, bậc hai, bậc ba và bậc tư. Tính chất vật lí của chất nguyên sinh thể hiện qua độ nhớt, tính đàn hồi và đặc tính hóa keo. Chất nguyên sinh hoạt động như dung dịch keo với trạng thái sol và gel chuyển đổi liên tục. Không bào chứa dịch tế bào đóng vai trò điều hòa áp suất thẩm thấu. Giáo trình trình bày chi tiết sự trao đổi nước theo hai cơ chế thẩm thấu và hút trương. Áp suất thẩm thấu được tính bằng phương trình van't Hoff. Hiện tượng co nguyên sinh xảy ra khi tế bào mất nước trong môi trường ưu trương.

2.1. Cấu trúc protein và vai trò trong tế bào

Protein trong tế bào thực vật tồn tại ở dạng đơn giản hoặc phức tạp. Dạng phức tạp liên kết với kim loại tạo metalloprotein, với lipit tạo lipoprotein, với gluxit tạo glucoprotein. Cấu trúc bậc một do trình tự axit amin quy định qua liên kết peptit. Cấu trúc bậc hai hình thành nhờ liên kết hiđro tạo dạng xoắn α và xoắn β. Cấu trúc bậc ba là hình dạng không gian tổng thể. Cấu trúc bậc tư xuất hiện khi nhiều chuỗi polipeptit liên kết. Biến tính protein xảy ra do nhiệt độ, pH hoặc hóa chất phá hủy cấu trúc không gian.

2.2. Cơ chế trao đổi nước qua màng tế bào

Trao đổi nước tế bào thực vật diễn ra qua hai phương thức chính. Phương thức thẩm thấu dựa trên màng bán thấm cho phép nước đi từ nơi nồng độ thấp đến nơi nồng độ cao. Phương trình P = RTC tính áp suất thẩm thấu với R là hằng số khí, T là nhiệt độ tuyệt đối. Phương thức hút trương dựa vào tính co dãn của thành tế bào. Nước xâm nhập vào tế bào tạo áp suất trương làm thành tế bào giãn ra. Hiện tượng co nguyên sinh xảy ra khi áp suất thẩm thấu ngoài lớn hơn trong tế bào.

III. Phương pháp học tập và tiếp cận giáo trình sinh lí thực vật

Học tập giáo trình sinh lí thực vật đòi hỏi phương pháp tiếp cận có hệ thống. Nên bắt đầu từ kiến thức cơ bản về tế bào trước khi tiến đến quá trình phức tạp hơn. Sử dụng hình vẽ minh họa và sơ đồ tư duy giúp ghi nhớ kiến thức hiệu quả. Liên hệ với thực tế nông nghiệp tăng tính ứng dụng của lý thuyết. Giáo trình cung cấp hệ thống câu hỏi ôn tập sau mỗi chương để kiểm tra hiểu biết. Câu hỏi trắc nghiệm kiến thức giúp đánh giá mức độ nắm vững nội dung. Nên đọc kỹ phần tóm tắt chương trước khi nghiên cứu chi tiết. Thực hành thí nghiệm là phần quan trọng không thể bỏ qua. Thí nghiệm về thẩm thấu và quang hợp giúp hiểu sâu cơ chế hoạt động. Thảo luận nhóm và giải bài tập thường xuyên củng cố kiến thức.

3.1. Kỹ thuật thực hành thí nghiệm cơ bản

Thực hành thí nghiệm giúp hiểu sâu lý thuyết sinh lí thực vật. Thí nghiệm thẩm thấu sử dụng dung dịch đường với nồng độ khác nhau đặt tế bào thực vật vào. Quan sát hiện tượng co nguyên sinh hoặc trương nước đánh giá tính thấm màng. Thí nghiệm quang hợp đo số bong bóng oxy ở cây thủy sinh dưới ánh sáng khác nhau. Thay đổi cường độ sáng và nồng độ CO2 để đánh giá ảnh hưởng đến quang hợp. Sử dụng phương pháp Winkler đo lượng oxy hòa tan. Ghi chép kết quả và phân tích số liệu là kỹ năng cần thiết.

3.2. Xây dựng sơ đồ tư duy và ghi chép hiệu quả

Sơ đồ tư duy là công cụ học tập hiệu quả cho giáo trình sinh lí thực vật. Bắt đầu vẽ từ khái niệm trung tâm rồi phân nhánh ra các chủ đề nhỏ. Sử dụng màu sắc khác nhau区分 các phần nội dung. Ghi chép theo phương pháp Cornell với cột ghi chú chính và cột tóm tắt. Tóm tắt kiến thức bằng từ khóa thay vì ghi chép dài dòng. Ôn tập theo nguyên tắc spaced repetition để ghi nhớ lâu dài. Liên kết kiến thức mới với kiến thức cũ tạo mạng lưới tri thức hoàn chỉnh.

IV. Ứng dụng kiến thức sinh lí thực vật trong nông nghiệp và đời sống

Kiến thức sinh lí thực vật có nhiều ứng dụng thực tiễn trong nông nghiệp và đời sống. Hiểu cấu trúc tế bào giúp chọn tạo giống cây trồng chống chịu hạn mặn. Các chỉ tiêu sinh lí như độ bền màng, tính đàn hồi và hàm lượng nước liên kết là cơ sở đánh giá khả năng chống chịu. Kiến thức về trao đổi nước giúp xác định nhu cầu nước và thời điểm tưới thích hợp cho cây trồng. Phương pháp tưới nhỏ giọt dựa trên nguyên lí sinh lí tiết kiệm nước hiệu quả. Nghiên cứu quang hợp giúp cải thiện năng suất cây trồng. Tối ưu hóa điều kiện ánh sáng và CO2 trong nhà kính tăng hiệu quả sản xuất. Công nghệ sinh học ứng dụng nuôi cấy mô tế bào nhân nhanh giống cây trồng. Kỹ thuật dung hợp protoplast tạo con lai soma mở ra hướng lai tạo giống mới.

4.1. Ứng dụng trong chọn tạo giống cây trồng

Kiến thức sinh lí tế bào là cơ sở chọn tạo giống cây trồng chống chịu. Chỉ tiêu tính bền vững hệ thống màng đánh giá khả năng chịu mặn. Độ nhớt và tính đàn hồi cao của chất nguyên sinh liên quan đến khả năng chịu hạn. Hàm lượng nước liên kết lớn giúp cây duy trì hoạt động trong điều kiện thiếu nước. Khả năng điều chỉnh thẩm thấu cao cho phép cây thích nghi môi trường ưu trương. Nuôi cấy in vitro dựa trên nguyên lí sinh lí tế bào nhân nhanh giống. Dung hợp protoplast tạo con lai soma vượt qua rào cản lai xa.

4.2. Ứng dụng trong quản lý tưới nước và dinh dưỡng cây trồng

Kiến thức về trao đổi nước giúp xây dựng lịch tưới hợp lí. Xác định nhu cầu nước dựa trên giai đoạn sinh trưởng và điều kiện thời tiết. Thời điểm tưới thích hợp khi áp suất nước trong cây giảm xuống ngưỡng临界. Phương pháp tưới nhỏ giọt áp dụng nguyên lí hút trương tiết kiệm nước. Đo lường potential nước trong đất đánh giá khả năng hút rễ. Bón phân theo nguyên lí thẩm thấu tránh sốc thẩm thấu cho cây. Quản lí nước và dinh dưỡng khoa học tăng năng suất và chất lượng nông sản.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TS HOÀNG MINH TAN (Chủ biên) PGSế TS VŨ QUANG SÁNG - TS NGUYÊN k im t h a n h Giáo trình SINH LÍ THựC VẬT (Giáo trình Cao đẳng Sư phạm) NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC s ư PHẠM Chịu trách nhiệm xuất bản Giám đốc ĐINH NGỌC BAO Tổng biên tập LÊ A Người nhận xét: PGS. TS NGUYỄN QUANG THẠCH GS. TS VŨ VÃN v ự Bién tập nội dung: PHẠM NGỌC BAC Trình bày bìa: PHẠM VIỆT QUANG K ĩ thuật vi tính: TRỊNH CAO KHẢI Mã số: 01. 25/191 ĐH - 2006 GIÁO TRÌNH SINH LÍ THựC VẬT In 1500 cuốn, khổ 17 X 24cm tại Còng ti In Thanh Bình Đảng kí KHXB số: 598-2006/CXB/25-56/ĐHSP ngày 07/08/06 In xong và nộp lưu chiểu tháng 12 năm 2006. M Ụ C LỤ C T rang Mớ đáu 11 Chưcmg 1. SINH LÍ TẾ BÀO THỤC VẬT 15 1. Đại cương vê tế bào thực vật 15 2. Khái quát cấu trúc và chức năng sinh lí của tê bào thực vật 16 2. Sơ đồ cấu ưúc tế bào thực vật 16 2. Thành tế bào 17 2. Chất nguyên sinh 21 3. Thành phần hoá học cùa chất nguyên sinh 27 3. Đặc tính vật lí của chất nguyên sinh 34 4. Tính lỏng của chất nguyên sinh 34 4. Độ nhót cùa chất nguyên sinh 34 4. Tính đàn hổi của chất nguyên sinh 36 5. Đặc rinh hoá keo của chất nguyên sinh 36 5. Chất nguyên sinh là một dung dịch keo 36 5. Đặc điểm của dung dịch keo nguyên sinh chất 37 5. Các trạng thái keo nguyên sinh chất 37 6. Sự n ao đổi nước của tế bào thực vật 39 6. Sự trao đổi nước của tế bào theo cơ chê thẩm thấu 39 6. Sự trao đổi nước của tế bào theo cơ chế hút trương 46 7. Sự xâm nhập chất tan vào tế bào thực vật 47 Tóm tắt chương I 48 Cáu hói ôn táp 50 Cáu hói trắc nghiêm kiến thức 51 Chương 2. S ự TRAO ĐỔI NUỔC CỦA THƯC VẬT i/ 54 1. Nước trong cây và vai trỏ của nó đối với đời sống của cây 54 1. Một vài số liệu về hàm lượng nước trong cây 54 1. Vai trò cùa nước đối với đời sống của cây 55 3 1. Sự cân bằng nước trong cây 56 2. Sự hút nước của rễ cây 57 C7 2. Các dạng nước trong đất và khả nãng sử dung của cây 58 2. Sự vận động của nước từ đất vào rễ 62 2. Nhân tố ngoại cảnh ảnh hướng đến sự hút nước - Han sinh lí 64 3. Quá trình vận chuyển nước trong cây 68 3. Sự vận chuyển nước gần 69 3. Sự vận chuyến nước xa 69 4. Sư tlioát hơi nước của lá 73 4. Ý nghĩa cùa sự thoát hơi nước ^ 4. Các chỉ tiêu đánh giá sự thoát hơi nước 77 4. Sự thoát hơi nước qua cutin 4. Sự thoát hơi nước qua khí khổng ^ 5. Sự cân bằng nước và trạng thái héo của cây 85 5. Khái niệm về cân bằng nước 85 5. Các loại cân bằng nước 85 5. Sự héo của thực vật 86 6. Cơ sở sinh lí của việc tưới nước hợp lí cho cây trồng 87 6. Xác định nhu cầu nước của cây trổng 88 6. Xác đinh thời điểm tưới nước thích hợp cho cây trổng 88 6. Xác định phương pháp tưới thích hợp 89 Tóm tát chương 2 90 Càu hỏi ôn táp 92 Càu hói trắc nghiêm kiên thức 93 Chương 3. QUANG HƠP CỦA THUC VẬT V 96 1. Khái niệm chung về quang hợp 96 1. Định nghĩa quang hợp 96 1. Phương trinh tổng quát của quang hợp 97 1. Ý nghĩa của quang hợp 98 2. Cơ quan làm nhiệm vụ quang hợp —Hệ sắc tô quang hợp gg 2. Các sắc tô'quang hơp 104 3. Bùn chất cùa quá trình qiìang hợp ỊIQ 4 3. Pha sáng và sự tham gia cùa diệp lục trong quang hợp 111 3. Pha tối và sự đồng hoá C 02 trong quang hợp 115 Quang hợp và các điều kiện ngoại cảnh 124 4 . Ảnh hường của ánh sáng đến quang hợp 124 4. Quang hợp và nồng độ C 0 2 129 4. Quang hợp và nhiệt độ 131 4. Quang hợp và nước 133 4. Quang hợp và dinh dưỡng khoáng 135 5. Quang hợp và năng suất cây trồng 137 5. Hoạt động quang hợp quyết định 90 - 95% nâng suất 137 5. Năng suất sinh vật học và biện pháp nâng cao nãng suất sinh vật học 138 5. Nãng suất kinh tế 142 Tóm tất chưong 3 145 Cáu hói ôn tập 147 Câu hói trắc nghiệm kiến thức 148 Chương 4. HỒ HẤP CỦA THựC VẬT ì / 152 1. Khái niệm chung về hô hấp của thực vật 152 1. Định nghĩa và phương trình tổng quát của hô hấp 152 1. Vai trò của hô hấp đôi VỚI thực vật 154 2. Ti th ể và bản chất của hô hấp ở thực vật 154 2. Bản chất hoá học của hô hấp 156 3. Cường độ hô hấp và hệ s ố hô hấp 164 3. Cường độ hô hấp 164 3. Hệ số hò hấp 165 4. Mối quan hệ giữa hô lìâp và các hoạt động sinh lí trong cây 167 4. Hò hấp và quang hợp 167 4. Hô hấp và sư hấp thu nước và chất dinh dưỡng cùa cây 169 4. Hô hấp và tính chống chiu của cây đôi với điền kiện bất thuận 170 Anh hưởng cùa điều kiện ngoại cảnh đến hô hấp 172 5. Hàm lượng nước trong mô 173 5. Thành phần khí 0 2 và C 0 2 trong không khí 175 5. Ảnh hưởng của dinh dưỡng khoáng 175 Hô hấp và vấn đ ể bảo quản nông sản phẩm 176 6. Quan hệ giữa hô hấp và bảo quản nông sản phẩm 176 6. Hậu quả của hô hấp đối với bảo quản nông sản 177 6. Các biện pháp khống chế hô hấp trong bảo quản nóng phẩm 177 Tóm tất chương 4 180 Cáu hỏi ôn táp 182 Càu hỏi trắc nghiém kiến thức 183 S ự VẬN CHUYỂN VÀ PHÂN B ố CÁC CHẤT ĐồNG HOÁ TRONG CÂY 186 Khái niệm chung 186 1. Các dòng vận chuyên vật chất trong cây 186 1. Ý nghĩa của sự vận chuyển và phân bô vật chất trong cây 188 Sự vận chuyển các chất đồng hoá ở khoảng cách gần 189 2. Sự vận chuyển các chất hữu cơ trong các tế bào đổng hoá 189 2. Sự vân chuyến các chất đổng hoá trong tế bào nhu mô lá đến mạch libe 190 Sự vận chuyển các chất dồng hoá ở khoảng cách xa 191 3. Cấu trúc cùa hê thống libe 192 3. Các chất được vân chuyển trong floem 194 3. Tốc độ của các chất đồng hoá trong mạch libe 196 Phương hướng vận chuyển và phân b ố các chất đỏng hoá trong cây 197 4 ễl. Phương hướng vận chuyển và phàn bố 197 4. Các yếu tố chi phối hoat động của nguồn và nơi chứa 199 Ảnh hưởng của nhán tô'ngoại cành lên sự vận chuyển và phân bó các chất đổng hoá trong cây 202 5. Dinh dưỡng khoáng 204 Tóm tắt chương 5 205 Cáu hói ôn táp 207 Cáu hói trắc nghiém kiến thức 208 Chương 6. DINH DƯỠNG KHOÁNG CỦA THỰC VẬT 210 1. Kliái niệm chung 210 1. Các nguyên tố thiết yếu 210 1. Nguyên tố khoáng và phán loại chúng trong cây 111 1. Kĩ thuật đặc biệt trong nghiên cứu dinh dưỡng khoáng 212 1. Vai trò của nguyên tố khoáng đối với cây và nâng suất cây trổng 213 2. Sự hấp tlui và vận chuyển chất klioáng cùa cây 214 2. Sự trao đổi chất khoáng của rễ trong đất 214 2. Sự xâm nhập chất khoáng vào tế bào 216 2. Sự vận chuyển chất khoáng trong cây 221 2. Sự dinh dưỡng khoáng ngoài rể 222 3. Ảnh lìưởng cùa các nhân rô' ngoại cảnh đến sự xâm Iiliập chất khoáng vào cây 223 3. Nồng độ H+ (pH) của dung dịch đất 224 3. Nồng độ oxi trong đất 226 4. Vai trò sinh lí cùa các nguyên tô'klioáng thiết yếu 227 4. Các nguyên tố vi lượng 235 5- Vai trò của nitơ và sự dồng hoá nitơ cùa thực vật 238 5. Vai trò cúa nitơ đối với cây 238 5. Thừa và thiếu nitơ 240 5. Sự đổng hoá nitơ của cây 240 6. C ơ sỏ sinh lí của việc sử dụng phán bón cho cây trồng 245 6. Xác định lượng phân bón thích hợp 246 6. Xác định ti lệ giữa các loại phân bón và thời kì bón phân 248 6. Phương pháp bón phân thích hợp 249 Tóm tất chuong 6 250 Càu hói ôn táp 252 Câu hói trắc nghiêm kiến thức 253 7 SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIEN c ủ a t h ụ c v ậ t 257 Khái niệm chung vê' sinh trưởng và phát triển của thực vật 258 Các chất điều hoà sinh trường và phát triển của thực vật 260 2. Các chất làm châm sinh trưởng (retardant) 272 2. Sự cân bằng hocmon trong cây 274 2. Một số ứng dụng cùa chất điều hoà sinh trưởng trong sán xuất 276 Sư sinh trưởng và phân hoá lê bào. Nuôi cấy mỏ tê bào thục vật (nuôi cấy in vitro) 280 3. Giai đoan phân chia tế bào 280 3. Giai đoan dãn của tế bào 281 3. Sự phân hoá, phả» phân hoá và tính toàn năng cùa tế bào 282 Sự tương quan sinh trưởng trong cày 286 4. Tương quan kích thích - Tương quan giữa rễ và thân, lá 286 4. Tương quan ức chế 287 Sự nảy mầm của hạt 289 5. Biến đổi hoá sinh 289 5. Biến đổi sinh lí 290 5. Ảnh hưởng của điều kiên ngoại cảnh đến sự nảy mầm 290 Sự hình thành hoa 292 6. Sự cám ứng hình thành hoa bởi nhiệt độ (Sư xuân hóa) 292 6. Sư cảm ứng ra hoa bởi ánh sáng (Quang chu kì) 294 Sự hình tliànli quà và sự chín cùa quả 298 7.1ề Sự hình thành quả 298 7. Sự chín của quá 300 Sự rụng của cơ quan 302 Trang thái ngủ nghi cùa /hực vật 304 Tóm tắt chương 7 309 Cáu hỏi ôn tập 312 Cáu hỏi trắc nghiêm kiến thức 314 Chương 8. TÍNH CHỐNG CHỊU SINH LÍ CỦA THƯC VÀT VỚI CÁC ĐIỂU KIÊN NGOAI CẢNH BẤT THUẬN 319 1. Khái niệm chung 319 2. Tính chống chịu hạn của llìực vật 321 2. Các loại han đối với thưc vât 321 2. Tác hại của hạn đối với cây 322 2. Bán chất của những thực vật thích nghi và chống chiu khô hạn 324 2. Vận dung vào sản xuất 326 3. Tinh chống chịu nóng của thực vật 328 3ễl. Tác hại của nhiệt độ cao đối với cày 328 3. Bản chất của các thực vật thích nghi và chống chịu nóng 329 3. Vận dụng vào sản xuất 330 4. Tính chống cliịii lạnh cùa thực vật 331 4. Tác hại của nhiệt độ thấp đối với cày 331 4. Bán chất cùa thực vật thích nghi và chông chiu lạnh 333 4. Vận dụng vào sản xuất 334 5.