Saturday, Oct 25th

Last update03:13:18 PM GMT

Thuviensinhhoc.com Sinh lý học thực vật Hô hấp sáng

Hô hấp sáng

Email In

1. Đặc điểm

Decker (1955), Zelittch (1969) đã phát hiện ra hiện tượng thải CO2 sau một thời gian chiếu sáng ở một số cây. Như vậy ở những cây này các sản phẩm sơ cấp của quang hợp đã bị phân huỷ thành CO2  ngoài sáng. Sự hấp thụ O2  cùng với sự thảI CO2  xảy ra phụ thuộc vào ánh sáng nên được gọi là hô hấp sáng (quang hô hấp). Những cây này hô hấp đồng hành với quang hợp.

Có thể phân biệt hô hấp sáng với hô hấp tối nhờ tính nhạy cảm của quang hô hấp với  các yếu tố môi trường.

-  Hô  hấp  luôn  đồng  biến  với  cường  độ  ánh  sáng,  còn  hô  hấp  tối không chịu ảnh hưởng của ánh sáng. ánh sáng với λ = 590-700nm có hiệu quả cao với hô hấp sáng.

- Hô hấp giảm khi tỷ lệ oxy thấp (< 2%) khi hàm lượng O2  càng cao hô hấp sáng càng mạnh. Khi tăng hàm lượng O2  từ 21% đến 100% hô hấp sáng tăng gấp 2-3 lần.

- Tăng hàm lượng CO2  sẽ hạn chế hô hấp sáng, khi hàm lượng CO2 cao hơn 0,1% hô hấp sáng giảm mạnh và có thể ngừng khi hàm lượng CO2 đạt 1-2%. Còn hàm lượng CO2  cao ít ảnh hưởng đến hô hấp tối.

- Hô hấp sáng nhạy với nhiệt độ hơn so với hô hấp tối.

Các nhóm thực vật khác nhau có mức độ hô hấp sáng không giống nhau:

- Cây C3  có hô hấp sáng mạnh. Ví dụ ở lúa, đậu, cải đường, hướng dương, thuốc lá ... có hô hấp tối khoảng 1-3mg CO2/dm2/h. Còn hô hấp sáng mạnh gấp 2-3 lần hấp tối đó.

- Cây C4  như: ngô, mía, cao lương .... không có hô hấp sáng hoặc xảy ra yếu không thể xác định được. Do vậy nhóm cây này có năng suất cao hơn cây C3.

- Cây CAM có quang hô hấp yếu và thay đối nên khó xác định.

Người  ta  cho  rằng  nguyên  nhân  làm  cho  quá  trình  hô  hấp  sáng  ở nhóm thực vật C4  yếu hay không có là do hoạt tính của oxigenase ở nhóm cây này yếu do tỷ lệ CO2/O2  trong tế bào bao bó mạch cao điều đó giúp cho hoạt tính cacboxyl hoá mạnh hơn hoạt tính oxy hoá. Mặt khác khi thải CO2  từ tế bào bó mạch lập tức được ATP từ tế bào  thịt  lá tiếp nhận, do đó làm giảm hô hấp sáng.

2. Cơ chế

Quang hô hấp xảy ra tại 3 bào quan khác nhau: lục lạp, peroxixom và ty thể. Tế bào chất là môi trường để các chất đi qua từ bào quan này sang bào quan khác.

* Lục lạp: Tại lục lạp diễn ra quá trình oxy hoá Ribulozo 1,5 diP do Ribulozo 1,5 diP-oxydase xúc tác tạo nên   axit glyceric và   axit glycolic. Đồng  thời  axit  glyoxilic  từ  ty  thể  đưa  sang  cũng  được  khử  thành  axit glycolic. A.glicolic chuyển sang peroxixom   để tiếp tục biến đổi theo hô hấp sáng.

*  Peroxixom:  đây  là  bào  quan  biến  đổi  H2O2   nên  được  gọi  là peroxixom. Tại đây A.glycolic bị oxi hoá thành A.glyoxilic nhờ glycolat- oxydaza.  H2O2   được  tạo  ra  do  oxi  hoá  axit  glicolic  sẽ  bị  phân  huỷ  bởi catalaza thành H2O và O2. Tiếp theo là các phản ứng chuyển amin để tạo glycin. Glycin quay vào ty thể để biến đổi tiếp.

* Ty thể: Tại ty thể serin được tạo ra từ 2 glyxin nhờ hệ enzime kép. Glycin  dicacboxylase  và  serin  hydroxymethyltransgenase.  Serin  biến  đổi trở lại thành A.glycolic.

Cơ chế hô hấp sáng được trình bày theo sơ đồ sau:

ho-hap-sang
Hô hấp sáng

3. Vai trò hô hấp sáng

Hô  hấp  sáng  là  một  quá  trình  có  hại  cho  quang  hợp,  nó  làm  giảm quang hợp 20-30%, trường hợp đặc biệt có thể giảm quang hợp đến 100%. Sở dĩ như vậy vì hô hấp sang  phân huỷ nguyên liệu của quang hợp (Ri 1,5 diP),  cạnh  tranh  ánh  sáng  với  quang  hợp,  tạo  chất  độc  với  quang  hợp (H2O2).

Hiện  nay  chưa  có  chứng  minh  nào  về  mặt  có  lợi  của  hô  hấp  sáng. Vậy tại sao một quá trình có hại mà được tồn tại trong suốt hàng triệu năm được sàng lọc bởi CLTN ? ĐIều đó chưa giải thích được một cách thoả đáng. Tuy nhiên có tác giả cho rằng có một số lý do mà hô hấp sáng vẫn tồn tại cho đến bây giờ.

- Có lẽ Thời kỳ đầu của sự tiến hoá, tỷ lệ CO2/O2  trong không khí cao hơn so với hiện nay nên quang hô hấp là quá trình cần để hạ thấp tỷ lệ này.

- Quang hô hấp cũng có thể tham gia duy trì tỷ lệ O2  nội sinh của lục lạp dưới ngưỡng tới hạn.

-  Cũng  có  thể  quang  hô  hấp  giúp  cho  cây  tồn  tại  trong  đIều  kiện cường độ ánh sáng quá mạnh mà nồng độ CO2  lại thấp để tiêu thụ bớt ATP và  NADPH2tạo  ra  dư  thừa  trong  phản  ứng  sáng  qua  đó  tránh  được  ảnh hưởng có hại đến bộ máy quang hợp.

Những lý do trên chủ yếu mới là những giả thiết cần được khoa học làm sáng tỏ thêm.

Do hô hấp  sáng có hại nên trong thực tiễn trồng trọt cần hạn chế hay triệt tiêu hô hấp sáng nhằm tăng khả năng quang hợp  qua đó tăng NS cây trồng. Có nhiều biện pháp để ngăn ngừa tác động xấu của hô hấp sáng như làm giảm lượng O2  xuống 5%, chọn giống thực vật không có hô hấp sáng hay hô hấp sáng yếu, lai tạo cây có hô hấp sáng mạnh với cây không có hô hấp sáng tạo cây có hô hấp sáng yếu hơn, xử lý các chất gây ức chế hô hấp sáng Na2S2O3, NaF ...

Thảo Hiên


Hướng dẫn download:
Click vào link → Chờ 5 giây → Click vào SKIP AD >> (Pass nếu có: www.thuviensinhhoc.com)

Hãy click nút Like và G+1 để ủng hộ Thư Viện Sinh Học!


Tin mới hơn:
Tin cũ hơn: