Hạt nảy mầm như thế nào?
Nảy mầm là hiện tượng chuyển đổi sinh lý của hạt từ trạng thái ngủ nghỉ sang hoạt động, hạt biến đổi hình dạng và phát triển thành một cây mới. Chỉ khi nào tiếp cận đủ nước (ẩm độ) và không khí (oxy O2) trong một ngưỡng nhiệt độ phù hợp, cùng với sự hiện diện của ánh sáng (nếu có), hạt mới chịu nảy mầm.
Tuy nhiên trong thực tế, có rất nhiều loại hạt khỏe mạnh vẫn không chịu nảy mầm cho dù hội đủ các điều kiện môi trường như trên. Lý do là gì?
Thanh Uyên Ι 09.2021
Nảy mầm là hiện tượng chuyển đổi sinh lý của hạt từ trạng thái ngủ nghỉ sang hoạt động, hạt biến đổi hình dạng và phát triển thành một cây mới. Về mặt sinh lý, đây là một quá trình khác phức tạp vì nó liên quan đến một loạt các hoạt động trao đổi chất bên trong các tế bào hạt. Chỉ khi nào tiếp cận đủ nước (ẩm độ) và không khí (oxy O2) trong một ngưỡng nhiệt độ phù hợp, cùng với sự hiện diện của ánh sáng (nếu có), hạt mới chịu nảy mầm.
Trong tự nhiên, việc hội đủ các yếu tố này là cần thiết để quá trình nảy mầm của hạt xảy ra, bắt đầu một chu kỳ sinh trưởng mới. Tuy nhiên, điều này hoàn toàn phụ thuộc vào điều kiện môi trường, cũng như sự nhạy cảm của hạt giống với các yếu tố đó.
Trong trồng trọt, để hạt nảy mầm hiệu quả, sự can thiệp thêm của con người đối với các yếu tố môi trường là cực kỳ quan trọng. Nó quyết định thời gian và chất lượng nảy mầm của hạt, đồng thời cả vấn đề chăm sóc cây giống về sau bởi vì hạt thường được gieo với số lượng lớn. Hiểu biết về vai trò của các yếu tố môi trường lên sự nảy mầm của hạt là vô cùng cần thiết.
Vai trò của yếu tố môi trường
Nước: Tế bào của cơ thể sống luôn chứa đầy nước. Ở cây, nước chiếm 80-90% trọng lượng và là môi trường lý tưởng cho các hoạt động trao đổi chất diễn ra. Khi cây kết trái và tạo hạt, nước vẫn chiếm ưu thế bên trong chúng. Tuy nhiên, khi bước vào giai đoạn trưởng thành, hàm lượng nước trong tế bào hạt giảm dần xuống còn 10-15%. Lúc này, mọi hoạt động trao đổi chất gần như ngừng hẳn hay chỉ xảy ở mức tối thiểu. Đây chính là cách hạt kéo dài thời gian ngủ nghỉ để “tồn tại” trước khi bắt đầu một chu kỳ sinh trưởng mới. Việc hấp thu nước của tế bào hạt khô sẽ giúp tái kích hoạt các loại enzyme cần thiết cho quá trình hô hấp, cung cấp dưỡng chất cần thiết cho hoạt động nảy mầm.
Khí oxy: Oxy là một thành phần không thể thiếu của hoạt động hô hấp hiếu khí. Nó tham gia vào việc giải phóng năng lượng dự trữ ở tế bào để nuôi dưỡng cho các hoạt động trao đổi chất khác. Ở hạt, năng lượng dự trữ thường được tích trữ dưới dạng tinh bột. Khi các enzyme trong tế bào hạt được tái kích hoạt từ việc hấp thu nước, chúng bắt đầu hoạt động phân giải và giải phóng ra năng lượng. Trong đất, oxy hiện diện ở các khoảng hở và thường tiếp cận với hạt thông qua nước tưới. Thiếu oxy, năng lượng dự trữ không được phóng thích và vì vậy, mọi hoạt động trao đổi chất cần thiết khác cho quá trình nảy mầm đều ngưng trệ.
Nhiệt độ: Nhiệt độ tác động lên tốc độ chuyển hóa và hoạt động trao đổi chất xảy ra ở tế bào do liên quan trực tiếp đến vai trò của các enzyme. Enzyme là một dạng protein, có vai trò xúc tác cho các phản ứng sinh học. Có rất nhiều loại enzyme và mỗi loại chịu trách nhiệm cho một số phản ứng nhất định ở các điều kiện nhiệt độ (và cả pH) khác nhau. Khi phải tiếp xúc với ngưỡng nhiệt độ không thuận lợi (thường ở nhiệt độ cao), enzyme với bản chất là protein, sẽ bị biến tính và mất đi khả năng hoạt động. Tùy theo loại cây, hạt của chúng chỉ thích hợp để nảy mầm ở một ngưỡng nhiệt độ riêng.
Sự nảy mầm và phát triển cây mầm của hạt đậu xanh
Sự tiềm sinh
Tuy nhiên trong thực tế, có rất nhiều loại hạt khỏe mạnh vẫn không chịu nảy mầm cho dù hội đủ các điều kiện môi trường như trên. Lý do là bởi vì các loại hạt này có cơ chế ngủ nghỉ hơi khác biệt nhằm tránh tình trạng bị “hủy hoại” dưới các điều kiện bất lợi, chẳng hạn như thời tiết xấu hay bị các loài khác ăn mất. Để bảo vệ chính mình, chúng thường trang bị thêm lá chắn về mặt vật lý hay các chất hóa học đặc trưng hoặc cả hai.
Rào cản vật lý thường liên quan đến lớp vỏ cứng chắc và khó bị vỡ nát. Trong khi đó, rào cản hóa học chứa một số chất điều hòa sinh trưởng gây ức chế nảy mầm hoặc các chất độc hại cho côn trùng sâu bệnh và các loại động vật có nhu cầu tiêu thụ chúng.
Có rất nhiều cách để phá bỏ các rào cản này, từ việc cào nhẹ cho hạt trầy xước, ngâm rửa hạt nhiều lần trước khi ngâm ủ và gieo hạt, đến làm lạnh hay sưởi ấm, thậm chí là đốt cháy phần vỏ hạt bên ngoài. Dĩ nhiên, tùy theo đặc tính của từng loại hạt mà phương cách xử lý cần được lựa chọn phù hợp. Một số loại vỏ hạt cho phép thấm nước nhưng ngăn cản sự hấp thu khí oxy. Do vậy, việc xử lý lạnh có thể giúp loại bỏ rào cản này trong khi xử lý ấm lại ngăn cản hấp thu oxy. Hạt của một số loại cây rừng chỉ nảy mầm khi xảy ra cháy rừng, vốn thường cách nhau mỗi 10-15 năm trong tự nhiên. Tuy nhiên, sự thay đổi khí hậu toàn cầu làm nạn cháy rừng xảy ra thường xuyên hơn, các loại cây này không có đủ thời gian sinh trưởng để cho ra thế hệ tiếp theo, và do vậy dần trở nên tuyệt chủng.
Sự chuyển đổi tình trạng sinh lý của hạt giống, do vậy, còn liên quan đến việc bẻ gãy rào cản của hai yếu tố trên. Thiếu chúng, hạt của một số loại cây có thể không bao giờ nảy mầm được cho dù có nhận đủ các yếu tố môi trường thuận lợi như trên.
Chính vì lý do này, để cải thiện khả năng nảy mầm của một loại hạt nào đó, hiểu biết về hoạt động sinh lý cũng như cấu tạo của nó là vô cùng cần thiết.
Hạt nảy mầm
Sự phát triển của cây mầm
Thông thường, khi nói sự nảy mầm ở hạt, chúng ta thường liên tưởng đến hình ảnh cây mầm lú ra khỏi mặt đất cùng với sự xuất hiện của lá mầm như ở bức hình bên phải (bên dưới). Tuy nhiên, về mặt sinh lý, sự thay đổi đó chỉ đơn giản là sự phát triển của cây mầm sau khi hạt đã trải qua hiện tượng nảy mầm. Hạt giống với rễ mầm vừa mới lú ra ở hình bên trái (bên trên) thể hiện kết quả của hiện tượng nảy mầm qua các bước như bên dưới.
Cấu tạo cơ bản của một hạt giống, xem tại đây.
Các bước nảy mầm của hạt
Mặc cho những khác biệt đáng kể giữa các loại hạt ở các loại cây trồng khác nhau, về cơ bản hiện tượng nảy mầm sinh lý bao gồm 3 giai đoạn chính:
- Giai đoạn hấp thu nước hay sự hút ẩm. Ở giai đoạn này, hạt khá im lặng cho dù thật ra, bên trong hạt, các tế bào đã bắt đầu hoạt động hấp thu nước. Việc này diễn ra khá nhanh chóng nhờ vào tình trạng khô khốc trước đây. Ở một số hạt, thường là các hạt có vỏ cứng chắc như hạt khổ qua, dưa hấu hay chanh bưởi, tình trạng trương nước không thể hay ít thấy được rõ ràng. Trái lại, ở hạt đậu chẳng hạn, sự trương nước thể hiện rất rõ qua việc gia tăng kích thước và thậm chí là tình trạng bong tróc của vỏ hạt.
- Giai đoạn hoạt hóa trao đổi chất: Sau khi hấp thu đủ nước, thức ăn dự trữ bên trong hạt bắt đầu được tiêu hóa thông qua hô hấp để cung cấp năng lượng cần thiết cho các hoạt động khác. Sự hiện diện của khí oxy O2 trong đất, do vậy, là cực kỳ quan trọng để hoạt động trao đổi chất diễn ra theo hướng tích cực. Ở giai đoạn này, hạt cũng bắt đầu cảm nhận ánh sáng và sẵn sàng cho chức năng quang hợp tạo thức ăn.
- Giai đoạn tạo rễ: Vào cuối giai đoạn 2, khi hạt hội đủ “sức mạnh” cần thiết, hoạt động phân chia và kéo dài tế bào diễn ra vô cùng mạnh mẽ. Rễ xuất hiện và nhô ra khỏi phôi hạt.
Mặc dù không phải loại hạt nào cũng cần ánh sáng cho hoạt động nảy mầm,
vai trò của ánh sáng đối với cây mầm là thiết yếu
Ánh sáng và sự nảy mầm
Không phải tất cả các hạt giống đều cần ánh sáng để nảy mầm: một số cần, số khác thì không. Dựa vào nhu cầu này, người ta phân hạt giống theo nhu cầu ánh sáng thành 3 nhóm.
Đầu tiên là nhóm cần ánh sáng. Nghĩa là các hạt trong nhóm này không thể nảy mầm nếu thiếu đi ánh sáng. Thường các hạt có kích thước nhỏ thuộc nhóm này, ví dụ hạt xà lách. Chính vì vậy, khi gieo, hạt phải được gieo nông và chỉ phủ một lớp đất hay giá thể mỏng bên trên.
Trái ngược với nhóm đầu tiên, hạt của nhóm không cần ánh sáng, ví dụ hạt hành, không thể nảy mầm nếu bị chiếu sáng trong giai đoạn này. Độ nông của hạt lúc gieo, do vậy, không mấy quan trọng so với nhóm đầu tiên. Tuy nhiên, gieo hạt quá sâu có thể ảnh hưởng đến khả năng trồi lên của cây mầm. Ngoài ra, không nên lẫn lộn giữa nhu cầu ánh sáng của hạt để nảy mầm với nhu cầu ánh sáng của cây mầm sau khi đã nhú ra khỏi hạt. Càng chậm trễ trong việc tiếp xúc với ánh sáng, sức sống của cây mầm càng giảm do cây không thể tự tổng hợp thức ăn sau khi đã tiêu thụ hết phần thức ăn dự trữ trong hạt.
Cuối cùng là nhóm trung lập, có hay không có ánh sáng, hạt vẫn nảy mầm. Ví dụ như hạt rau húng quế hay cải ngọt. Tuy nhiên, cần lưu ý về khả năng tiếp xúc với ánh sáng của cây mầm ngay sau nảy mầm như đã nêu trên.
(Tác giả: Thanh Uyên)
Bạn thích nội dung bài viết?
Đăng ký để được cập nhật thông tin mới nhất
How bumble bees trick plants into flowering early
Tin tức cập nhật
Science, Global Issues
Mystery solved: How plants ‘see’ light
By Clare Roth, 24th Nov 2023
Phys.org, Biology
Dry days trigger leaves to a surprising growth signal telling roots to keep growing
By University of Cambridge, 26th Jun 2023
The New York Times, Science
This is what it sounds like when plants cry
By Darren Incorvaia, 30th Mar 2023
ScienceNews, Life
How plant ‘muscles’ fold up a mimosa leaf fast
By Susan Milius, 3rd Feb 2023
BBC, Future Planet
The plan to save Italy’s dying olive trees with dogs
By Agostino Petroni, 18th Jan 2023
ScienceAlert, Environment
Increased levels of CO2 are proving to be too much of a good thing for plants
By Tessa Koumoundouros, 09th Nov 2022
ScienceNews, Plant
These flowers lure pollinators to their death. There’s a new twist on how.
By Susan Milius, 19th Apr 2022
Phys.org, Biology
New understanding of plant nutrient response could improve fertilizer management strategies
By Carnegie Institution for Science, 10th Dec 2021
Phys.org, Biology \ Agriculture
Controlled indoor cultivation without daylight comes of age
By Wageningen University, 10th Dec 2021
Phys.org, Biology
Study sheds light on photosynthesis in iron-low leaves
By David Hirsch, 14th Oct 2021
Phys.org, Biology
Scientists can switch on plants’ response to light
By Jules Bernstein, 6th Oct 2021
SciTechDaily, Biology News
Chemical discovery gets reluctant seeds to sprout – could help increase food supply
By University of California – Riverside, 27th Sep 2021
SciTechDaily, Biology News
Growth-promoting, anti-aging chemical compound at the root of plant growth & animal embryo
By Duke University, 7th Sep 2021
BBC, Future
The people who believe plants can talk
By Chris Baraniuk, 31st Aug 2021
The New York Times, Science
Cauliflower and Chaos, Fractals in Every Floret
By Sabrina Imbler, 13th Jul 2021
ScienceNews, Plant
These fern may be the first plants known to share work like ants
By Jake Buehler, 6th Jul 2021
The New York Times, Science
These plants act like bees in a hive
By Elizabeth Priston, 2nd Jul 2021
Independent, Lifestyle
Thickening the plot: It’s time to diversify your vegetable garden
By Magaret Roach, 25th Apr 2021
Paris: 'World's largest urban rooftop farm' in progress
The New York Times, Science
How Selfish Are Plants?
By Caira Giaimo, 14th Dec 2020
ScienceNews, Life
Pollen deprived bumblebees may speed up plant blooming by biting leaves
By Susan Milius, 21st May 2020
BBC, Science
Plant extinction ‘bad news for all species’
By Helen Briggs, 11th Jun 2019
Phys.org, Biology
Scientists identify how plants sense temperature
By University of California – Riveside, 14th Jan 2019
The New York Times, Science
Watch Plants Light Up When They Get Attacked
By JoAnna Klein, 13th Sep 2018
CellPress, CurrentBiology
Unveiling the dark side of Phloem translocation
By Elisabeth Truernit, 08th May 2017
The New York Times, Science
How to keep your Valentine’s Day flowers alive
By Steph Yin, 14th Feb 2017
The New York Times, Science
Lacking brains, plants can still make good judgments about risks
By JoAnna Klein, 30th Jun 2016
Cùng bé học tiếng Anh và tìm hiểu về cây cối
Tại sao chúng ta cần cây cối?
Hoạt động quang hợp
Cây cối và Chuỗi thức ăn
Về mặt sinh học, củ khoai tây được phân loại là một dạng thân củ. Nghĩa là, nó thật sự là thân, có dạng củ và mọc dưới đất.
Nhưng mà chẳng phải cái gì mọc dưới đất thì phải được gọi là củ hay sao?
Có phải là vì cây cho bóng, chặn bớt ánh sáng oi bức và chói chang từ Mặt Trời?
Vậy nếu đứng dưới bóng của một tòa nhà và một cái cây: nơi nào sẽ cho bạn cảm giác thoải mái hơn?
Bạn có bao giờ ở vào tình trạng nhắm mắt với một bông hoa cúc trong tay và bắt đầu lẩm bẩm: ‘Yêu… không yêu… yêu…’ cho tới khi chỉ còn sót lại… một cùi hoa?
Trong nông-lâm nghiệp, tiêu chuẩn được sử dụng phổ biến nhất là chỉ số diện tích lá LAI (Leaf Area Index). LAI được dùng để mô tả cấu trúc của một tán lá cây. Tuy nhiên, đối với nhiều người đây có thể là một khái niệm còn mới lạ. Vì vậy, trong phạm vi bài viết này, hãy cùng tìm hiểu một vài nét chính về chỉ số LAI cũng như mối liên hệ của nó đối với chức năng quang hợp ở cây.
Ánh sáng là tên gọi dùng để diễn tả một phần của quang phổ năng lượng điện từ đến từ Mặt Trời hay một nguồn phát sáng nào đó mà mắt chúng ta thấy được, còn gọi là vùng khả kiến.
Đối với nhiều người, chuyện “bơ không trái” hẳn không có gì mới mẻ! Đặc biệt khi nó là cây bơ duy nhất đứng chơ vơ trong vườn. Vì vậy, khi đi mua cây giống bơ về trồng hoặc có dịp trò chuyện…
Chanh dây là một loại cây phổ biến khắp nơi trên thế giới không phải chỉ bởi kiểu hoa khác lạ với màu sắc và hình dáng đặc biệt mà còn là một loại trái cây ăn được, chứa nhiều…
Cây hoạt động như thế nào?
Hạt nảy mầm như thế nào?
Thanh Uyên, 09.2021
Bí quyết gieo hạt của một số loại rau phổ biến
Thanh Uyên, 10.2021
Làm sao để cây con nhanh chóng thích nghi với điều kiện trồng mới?
Thanh Uyên, 10.2021
Chỉ số diện tích lá là gì?
Thanh Uyên, 11.2021
Cấu trúc của hoa
Thanh Uyên, 12.2021
Cây nhìn thấy ánh sáng như thế nào?
Thanh Uyên, 01.2022
Bài mới đăng
Cùng bé học tiếng Anh và tìm hiểu về Bọ rùa
Vòng đời của bọ rùa
qua các giai đoạn (1)
Vòng đời của bọ rùa
qua các giai đoạn (2)
Cách giữ cho bọ rùa
sống lâu trong vườn
Bọ rùa có tên tiếng Anh là ladybug hoặc ladybird.
Bọ rùa tuy không phổ biến khắp nơi ở nước ta nhưng bạn vẫn có thể may mắn bắt gặp chúng đâu đó ở vùng quê, với vẻ ngoài và màu sắc khác biệt so với hình ảnh của một số loài như trong video.
Với những người trồng rau màu hữu cơ, đặc biệt ở Châu Âu và Mỹ, bọ rùa được xem là người bạn thân thiết của vườn nhà. Chúng tiêu diệt nhiều loại côn trùng sâu bệnh hại cho cây trồng như rầy, nhện… nấm phấn trắng, và cả phấn hoa khi các nguồn dinh dưỡng khác cạn kiệt. Trung bình, một con bọ rùa có thể tiêu thụ khoảng 5.000 con rầy trong cả vòng đời và khoảng 50 con rầy/ngày nếu đói.
Vì vậy, chúng hiện diện ở khắp nơi, từ vườn nhà cho tới các loại đồ chơi và dụng cụ học tập, từ hình vẽ tranh ảnh cho tới các buổi triễn lãm thực tế cho trẻ nhỏ, giúp chúng sớm nhận ra người bạn thiên nhiên tuyệt vời này.
