Abxixic (ABA) - Acid Abscisic (Chất ức chế sinh trưởng)

Nội dung chính

1. Giới thiệu chung về Axit abxixic (ABA)

1.1. Quá trình khám phá và đặt tên:

1.2. Nơi tổng hợp và vai trò sinh lý:

1.3. Vai trò trong phản ứng với stress:

2. Công thức cấu tạo Axit Abxixic (Acid Abscisic)

3. Cơ chế tác động của Axit axixic (ABA)

3.1. Cơ chế ức chế sinh trưởng và duy trì trạng thái ngủ nghỉ:

3.2. Cơ chế điều tiết hoạt động đóng – mở khí khổng:

4. Những ảnh hưởng và vai trò sinh lý của chất ức chế sinh trưởng Axit Abxixic ABA (Acid Abscisic)

5. Ứng dụng của Axit Abxixic (Acid Abscisic)

Giới thiệu chung về Axit abxixic (ABA)

Axit Abxixic (ABA), còn được gọi với các tên khác như Dormin hay Acid Dormic (DMA), là một hormone thực vật thuộc nhóm chất điều hòa sinh trưởng mang tính ức chế mạnh. Đây là hợp chất có cả nguồn gốc tự nhiên lẫn tổng hợp nhân tạo, đóng vai trò quan trọng trong việc điều tiết các quá trình sinh lý, sinh trưởng và phản ứng với điều kiện bất lợi của môi trường.

Quá trình khám phá và đặt tên:

Năm 1961, hai nhà khoa học người Mỹ Liu và Carn đã phân lập được một chất tinh thể từ quả bông già, khi xử lý lên cuống lá non đã gây ra hiện tượng rụng lá, và họ gọi chất này là Abscisic I.
Năm 1963, Chkuma và Eddicott tiếp tục phân lập một chất tương tự từ lá già cây đậu ngựa, và đặt tên là Abscisic II. Cùng thời điểm đó, nhóm nghiên cứu của Wareing cũng tách được một chất từ các chồi đang ngủ, đặt tên là Dormin.
Đến năm 1966, nhờ vào phương pháp quang phổ phân cực, các nhà khoa học đã xác định được cấu trúc hóa học của chất này.
Cuối cùng, tại Hội nghị quốc tế về chất điều hòa sinh trưởng thực vật tổ chức ở Ottawa năm 1967, các nhà khoa học đã thống nhất đặt tên cho hợp chất này là Abscisic Acid (ABA) với công thức hóa học là C₁₅H₂₀O₄.

Nơi tổng hợp và vai trò sinh lý:

ABA được tổng hợp ở hầu hết các cơ quan của cây như rễ, lá, hoa, quả, củ, nhưng đặc biệt tập trung nhiều ở các cơ quan sinh sản. Sau khi hình thành hoa, hàm lượng ABA trong cây tăng lên nhanh chóng. ABA có xu hướng tích lũy mạnh trong các bộ phận đang bước vào trạng thái ngủ nghỉ, dự trữ năng lượng, hoặc sắp rụng như hạt, lá già, củ, chồi ngủ,...

Khi ABA tích lũy ở nồng độ cao, nó sẽ ức chế các hoạt động trao đổi chất, làm chậm quá trình sinh trưởng, từ đó đưa cây vào trạng thái nghỉ sinh lý — một cơ chế quan trọng giúp cây thích nghi với điều kiện không thuận lợi.

Vai trò trong phản ứng với stress:

Một trong những chức năng quan trọng nhất của ABA là điều hòa phản ứng sinh lý của cây trước các tác nhân gây stress từ môi trường như: hạn hán, rét đậm, nắng nóng, mặn, sâu bệnh, hay ngộ độc hóa học. Khi gặp các điều kiện bất lợi này, hàm lượng ABA trong lá cây tăng lên đột biến – đây là phản ứng tự vệ tự nhiên, giúp cây đóng khí khổng, giảm thoát hơi nước, và tăng khả năng sống sót.

Công thức cấu tạo Axit Abxixic (Acid Abscisic)

Axit Abxixic (Acid Abscisic)

Cơ chế tác động của Axit axixic (ABA)

Axit Abxixic (ABA) ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của thực vật thông qua hai cơ chế chính:

Cơ chế ức chế sinh trưởng và duy trì trạng thái ngủ nghỉ:

Trong các tế bào thực vật đang ở trạng thái ngủ nghỉ (dormancy), ABA có vai trò ức chế mạnh hoạt động di truyền và sinh tổng hợp. Cụ thể, vật liệu di truyền (ADN) trong nhân tế bào bị ức chế biểu hiện, khiến cho quá trình tổng hợp protein, axit nucleic và các enzyme thiết yếu cho sự phát triển gần như không xảy ra. Kết quả là mọi hoạt động sinh trưởng bị đình trệ, cây bước vào giai đoạn "ngủ sinh lý".

Trạng thái ức chế này kéo dài cho đến khi nồng độ ABA trong cây giảm xuống mức tối thiểu, hoặc khi cây được tác động bởi các chất đối kháng sinh lý như Gibberellin (GA₃) hoặc các chất kích thích sinh trưởng khác. Khi đó, quá trình sinh trưởng được phục hồi, cây thoát khỏi trạng thái ngủ nghỉ và tiếp tục phát triển.

Cơ chế điều tiết hoạt động đóng – mở khí khổng:

ABA đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh khí khổng – các lỗ nhỏ trên lá cây giúp cây trao đổi khí và điều hòa thoát hơi nước.

Cơ chế này dựa trên nguyên lý thay đổi sức trương của tế bào khí khổng (tế bào lỗ khí). ABA có khả năng làm thay đổi điện thế màng tế bào, gây ảnh hưởng đến sự vận chuyển ion kali (K⁺) ra khỏi hoặc vào trong tế bào khí khổng. Khi ion K⁺ bị thất thoát ra ngoài, áp suất thẩm thấu trong tế bào giảm, nước rút ra khỏi tế bào, dẫn đến mất sức trương, và khí khổng đóng lại. Ngược lại, khi tế bào khí khổng tăng sức trương, khí khổng mở ra.

Quá trình này giúp cây phản ứng linh hoạt với điều kiện môi trường, đặc biệt trong các tình huống stress như khô hạn, bằng cách đóng khí khổng để giảm thoát hơi nước, bảo toàn sự sống.

Những ảnh hưởng và vai trò sinh lý của chất ức chế sinh trưởng Axit Abxixic ABA (Acid Abscisic)

Axit Abxixic (ABA) là một hợp chất tự nhiên được phân bố rộng rãi trong giới thực vật, bao gồm thực vật bậc cao, rêu, tảo lục và thậm chí còn được tìm thấy trong nấm. Gần đây, ABA cũng được phát hiện có mặt trong não chuột, cho thấy khả năng tồn tại của nó trong một số sinh vật ngoài thực vật. Tuy nhiên, cho đến nay, ABA vẫn chưa được tìm thấy trong vi khuẩn.

ABA đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh lý và sinh trưởng của thực vật, tiêu biểu như:

Ức chế sinh trưởng, điều hòa trạng thái ngủ nghỉ của hạt và chồi.
Kích thích sự phát triển bình thường của phôi trong hạt.
Thúc đẩy sự tích lũy protein dự trữ trong hạt trong giai đoạn hình thành và chín.
Và đặc biệt, đóng vai trò trung tâm trong phản ứng của cây đối với các điều kiện stress từ môi trường (như hạn hán, mặn, lạnh, ngập úng...).

Trong những điều kiện bất lợi, ABA đóng vai trò như một tín hiệu cảnh báo, giúp cây nhận biết và kích hoạt cơ chế tự vệ – như đóng khí khổng, giảm thoát hơi nước, điều chỉnh trao đổi chất – để thích nghi và tồn tại.

Không chỉ vậy, ngay cả trong điều kiện sinh trưởng bình thường, ABA vẫn tham gia vào nhiều quá trình sinh lý quan trọng của cây, cho thấy nó không chỉ là hormone phản ứng stress, mà còn là một nhân tố điều hòa sinh học thiết yếu trong toàn bộ vòng đời của thực vật.

Axit Abxixic ABA (Acid Abscisic) ức chế sự tăng trưởng

ABA ức chế sự tổng hợp acid nucleic trong tế bào, ức chế quá trình tổng hợp protein, từ đó ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng phát triển của cây, làm cây mau già và rút ngắn chu kỳ sống.

Axit Abxixic ABA (Acid Abscisic) điều chỉnh sự rụng

ABA kích thích sự hình thành tầng rời gây nên sự rụng.

Khi có tác nhân cảm ứng sự rụng như nhiệt độ quá cao hay quá thấp, úng, hạn, sâu bệnh… thì hàm lượng ABA trong lá, quả tăng lên nhanh gây nên sự rụng của chúng.

Vì vậy ở các bộ phận già sắp rụng có chứa nhiều ABA.

(Thực chất: ABA không trực tiếp ảnh hưởng lên sự rụng. ABA có thể tác động gián tiếp lên quá trình lão hóa trước trưởng thành và làm gia tăng sự sản sinh ethylene và ethylene đánh thức một số gene liên quan đến sự dụng).

Axit Abxixic ABA (Acid Abscisic) điều chỉnh sự ngủ nghỉ

Trong cơ quan đang ngủ nghỉ, hàm lượng ABA tăng lên gấp 10 lần so với cơ quan dinh dưỡng nên ức chế quá trình nảy mầm. Sự ngủ nghỉ kéo dài đến khi nào hàm lượng ABA trong đó giảm đến mức tối thiểu.

Các biện pháp làm giảm ABA hoặc xử lí chất có tác dụng đối kháng với ABA như GA có khả năng phá ngủ, kích thích nảy mầm. Chẳng hạn, xử lí lạnh và bảo quản có tác dụng giảm hàm lượng ABA rất nhanh (giảm 70% cho hạt và 30% cho quả, củ) và hạt, củ có thể nảy mầm khi gieo.

Axit Abxixic (Acid Abscisic) điều chỉnh sự đóng mở của khí khổng

Một trong những cơ chế điều chỉnh sự đóng mở của khí khổng là cơ chế hormone. Khi hàm lượng ABA tăng lên trong lá thì các khí khổng đóng lại để hạn chế thoát hơi nước.

Ví dụ: Xử lý ABA ngoại sinh cho lá làm khí khổng đóng lại nhanh chóng, vì vậy mà làm giảm sự thoát hơi nước của lá. Chức năng điều khiển sự đóng mở khí khổng có liên quan đến sự vận động nhanh chóng của ion K+. ABA gây cho tế bào đóng tạo nên “lỗ thủng” K+, mất sức trương và khí khổng đóng lại. Xử lý ABA ngoại sinh làm khí khổng đóng lại để hạn chế sự thoát hơi nước qua khí khổng, giảm sự mất nước của lá.

Vai trò của ABA như là một chất cảm ứng với Stress đã được biết trong nhiều năm vừa qua. Trong điều kiện Stress do thiếu nước ABA có thể gia tăng lên 20 lần. Sự thiếu nước ở rễ cũng sản sinh ABA rồi di chuyển đến lá, và toàn cây để làm cho khí khổng đóng lại.

Axit Abxixic (Acid Abscisic) được xem là hormone “stress”, bảo vệ chống lại stress do mặn và nhiệt độ

Khi cây gặp các điều kiện bất thuận của môi trường thì hàm lượng ABA tăng lên nhanh chóng trong cây giúp cây trải qua tạm thời điều kiện bất thuận đó. Chẳng hạn, khi cây gặp hạn thì hàm lượng ABA trong lá tăng lên, khí khổng đóng lại và cây tránh được mất nước.

Hàm lượng ABA gia tăng khi cây bị Stress do mặn, lạnh và nóng. Những sự biến đổi này là nguyên nhân của sự thiếu nước. Việc sử lý ABA ngoại sinh có thể làm cho một số loài cây chống lại điều kiện lạnh và mặn.

Axit Abxixic (Acid Abscisic) là hormone hóa già

Mức độ hóa già của cơ quan và của cây gắn liền với sự tích lũy ABA trong chúng. Khi hình thành cơ quan sinh sản và dự trữ là lúc ABA được tổng hợp và tích lũy nhiều nhất và tốc độ hóa già cũng tăng lên.

Axit Abxixic (Acid Abscisic) ảnh hưởng đến miên trạng

Trong điều kiện ngắn ngày, hàm lượng ABA gia tăng trong lá và mầm chồi vẫn đã dẫn đến sự miên trạng. Tuy nhiên cũng có trường hợp điều kiện ngày ngắn gây ra miên trạng trong vài loài lại không có sự gia tăng ABA nội sinh. Việc xử lý ABA ngoại sinh lên mầm chồi và lên hột đã kích thích miên trạng của chúng.

Ứng dụng của Axit Abxixic (Acid Abscisic)

GA₃ kích thích sự nảy mầm. ABA ức chế nảy mầm và tác động như một chất đối kháng tự nhiên với Gibbrellin. Hàm lượng ABA cao trong hột kích thích tính nhạy cảm của hột đến sự giảm thế năng nước, do đó làm giảm khả năng nảy mầm.

Chất làm chậm sinh trưởng là chất tổng hợp nhân tạo có vai trò như chất ức chế sinh trưởng nhưng không làm thay đổi đặc tính sinh sản. dùng để làm thấp cây, cứng cây, chống lốp, đổ...

Chất diệt cỏ có tác dụng phá hoại các màng TB và màng sinh chất, ức chế quang hợp, xáo trộn quá trình sinh trưởng, ngừng trệ quá trình phân bào, ngăn cản quá trình sinh tổng hợp của nó, còn cây trồng khác không bị hại.

Antitranspirant - gây ra khí khổng đóng cửa, giảm thoát hơi nước để tránh mất nước.

Ức chế quá trình chín của trái cây

Ứng dụng làm ngủ (nghỉ) hạt giống bằng cách ức chế sự tăng trưởng tế bào - ức chế hạt giống nảy mầm.

Giảm bài xuất các enzyme cần thiết cho quang hợp.