I. Đặc điểm sinh trưởng và phát triển ở thực vật

- Quá trình sinh trưởng, phát triển của cơ thể thực vật bắt đầu trong các mô phân sinh và diễn ra tại một số vị trí, cơ quan xác định. Sinh trưởng, phát triển ở thực vật có thể diễn ra trong suốt vòng đời nhờ khả năng phân chia liên tục của các tế bào phân sinh. 

- Cơ sở của sinh trưởng, phát triển ở thực vật là quá trình nguyên phân của tế bào phân sinh, sự kéo dài và biệt hoả tế bào. Sinh trưởng ở thực vật gồm sinh trưởng sơ cấp và sinh trưởng thứ cấp.

II. Mô phân sinh

- Mô phân sinh là nhóm các tế bào chưa phân hoá, có khả năng phân chia liên tục để tạo các tế bào mới. Tế bào của mô phân sinh có thành cellulose mỏng, xếp sít nhau. Ở thực vật, có ba loại mô phân sinh (hình 16.2).

+ Mô phân sinh đỉnh: nằm ở đỉnh chồi ngọn, chồi bên (chổi nách) và đỉnh rễ. Mô phân sinh đình làm tăng chiều dài của thân và rễ. Mô phân sinh đỉnh có cả ở cây Một lá mầm và cây Hai lá mầm.

+ Mô phân sinh bên: phân bố theo hình trụ và hướng ra phần ngoài của thân và rễ, làm tăng độ dày (đường kính) của thân và rễ. Mô phân sinh bên chỉ có ở cây Hai lá mầm.

+ Mô phân sinh lóng: nằm ở vị trí các mắt của thân cây Một lá mầm, có tác dụng gia tăng quá trình sinh trưởng chiều dài của lóng.

III. Sinh trưởng sơ cấp và sinh trưởng thứ cấp ở thực vật

1. Sinh trưởng sơ cấp

Sinh trưởng sơ cấp là sự sinh trưởng được khởi đầu do sự phân chia của các tế bào mô phân sinh đỉnh, làm tăng chiều dài của thân và rễ. Sinh trưởng sơ cấp diễn ra ở phần thân non của cây Hai lá mầm. Ở cây Một lá mầm, sinh trưởng sơ cấp có thể do sự phân chia của các tế bào mô phân sinh lỏng. Cây Một lá mẩm chỉ có sinh trưởng sơ cấp nên thân cây thường bé, bỏ mạch xếp rải rác, thời gian sống ngắn.

2. Sinh trưởng thứ cấp

Sinh trưởng thứ cấp là sự sinh trưởng theo chiều ngang, được khởi đầu do sự phân chia của các tế bào mô phân sinh bên, làm tăng dường kính của thân và rễ cây thân gỗ Hai lá mầm. Mô phân sinh bên gồm tầng phát sinh mạch dẫn và tầng sinh vo tham gia tạo nên sinh trưởng thứ cấp. Tầng phát sinh mạch dẫn năm giữa mạch gỗ bên trong và mạch rây bên ngoài. Vòng tầng phát sinh mạch dẫn tạo nên mạch gỗ thủ cấp và mạch rây thứ cấp. Tầng sinh vỏ nằm dưới lớp biểu mộ tạo nên vỏ cây bảo vệ thân cây khỏi sự mất nước và sự xâm nhập của các vi sinh vật gây hại.

IV. Phát triển ở thực vật có hoa

- Phát triển ở thực vật có hoa là toàn bộ những biến đổi diễn ra trong vòng đời của cây, bao gồm ba quá trình liên quan với nhau: sinh trưởng, phân hoá và phát sinh hình thái. 

- Sự phát triển của thực vật diễn ra qua các pha phát triển dựa vào các dấu hiệu hình thái, cấu tạo và chức năng các cơ quan. 

- Chu trình phát triển của thực vật có thể chia thành các pha pha phát triển phối (từ khi hợp tử hình thành đến khi hạt bắt đầu nảy mẩm), pha non trẻ (từ khi hạt nảy mầm đến khi xuất hiện khả năng tạo cơ quan sinh sản), pha trưởng thành (từ khi xuất hiện cơ quan sinh sản đến khi thụ tinh), pha sinh sản (từ khi thụ tinh đến khi hình thành hạt), pha giả (từ lúc hình thành hạt, quả đến khi chết). 

- Dựa vào sự phát triển cá thể, có thể chia thực vật thành các nhóm: thực vật một năm, thực vật hai năm và thực vật lâu năm (thực vật lâu năm sinh sản một lần và thực vật lâu năm sinh sản nhiều lần).

V. Hormone thực vật

1. Khái niệm và vai trò hormone thực vật

- Hormone thực vật (phytohormone) là các chất hữu cơ hình thành từ quá trình trao đổi chất trong cơ thể thực vật, với liều lượng rất nhỏ có tác động điều tiết các quá trình sinh trưởng, phát triển của cơ thể thực vật. Hormone thực vật được tổng hợp tại một nơi và điều tiết hoạt động của tế bào, mô, cơ quan ở nơi khác.

- Hormone thực vật có vai trò chủ đạo trong điều tiết các quá trình sinh trưởng, phát triển và phản ứng thích nghi của thực vật đối với môi trường. Hormone thực vật điều tiết sự phân chia, kéo dài và phân hoá tế bào. Từ đó, hormone thực vật điều tiết sự sinh trưởng của mô phân sinh, sự phát triển của phôi, sự nảy mầm của hạt, sinh trưởng của thân, phát triển của hoa, quả cũng như đóng vai trò quan trọng trong các con đường phản ứng với tác nhân kích thích vô sinh và hữu sinh của môi trường.

- Các hormone thực vật thường điều tiết sự biểu hiện gene và hoạt tính enzyme, tác động đến hoạt tính màng tế bào, từ đó điều tiết quá trình trao đổi chất của tế bào, các quá trình sinh trưởng, phát triển và đáp ứng với môi trường ở thực vật.

2. Các loại hormone kích thích và hormone ức chế sinh trưởng ở thực vật

- Hormone thực vật được chia thành hai nhóm dựa vào hoạt tính sinh học: hormone kích thích sinh trưởng (auxin, gibberellin, cytokinine) và hormone ức chế sinh trưởng (abscisic acid, ethylene) (hình 16.6).

- Ngoài ra, một số hormone thực vật khác được biết có tác động điều tiết sinh trưởng, phát triển cũng như phản ứng của thực vật với môi trường như jasmonic acid, brassinosteroid, salicylic acid và strigolactone.

- Nơi tổng hợp, hướng vận chuyển và vai trò chính của một số hormone thực vật.

3. Sự tương quan của các hormone thực vật

- Trong mỗi cơ quan, bộ phận của cơ thể thực vật luôn có mặt nhiều loại hormone với nồng độ khác nhau. Các hormone thực vật có tác động tổng hợp, điều tiết các quá trình sinh lí của cơ thể thực vật theo hướng xác định, phụ thuộc vào tương quan giữa chúng.

- Tương quan giữa các hormone là trạng thái cân bằng giữa các hormone ở một tỉ lệ xác định, điều tiết sự xuất hiện, hướng và tốc độ sinh trưởng, phát triển của mỗi cơ quan. Tương quan giữa các hormone điều tiết các quá trình sinh trưởng, phát triển của cơ thể thực vật.

- Tương quan giữa hormone kích thích và hormone ức chế sinh trưởng. Sự phát triển của mô này bị ức chế khi hàm lượng auxin ưu thế và được kích thích khi hàm lượng ethylene ưu thế.

- Tương quan giữa các hormone kích thích với nhau. Tương quan auxin cytokinin điều tiết sự phát sinh hình thái ở thực vật. Khi tương quan auxin cytokinine cao sẽ kích thích tạo rễ bất định, tạo mô sẹo ở cây Một lá mầm. Ngược lại, tương quan auxin cytokinine thấp sẽ kích thích chồi bên phát triển, kích thích tạo chồi bất định ở thực vật.

4. Một số ứng dụng hormone thực vật trong thực tiễn

- Nhiều loại hormone thực vật và các chất điều hoà sinh trưởng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất nông, lâm nghiệp, giúp con người kiểm soát sự phát triển thực vật. Auxin ở nồng độ thích hợp được sử dụng kích thích tạo rễ trong nhân giống vô tính cây trồng. Gibberellin ở nồng độ thích hợp được sử dụng để làm tăng chiều cao thân cây lấy sợi (ví dụ như cây đay), tạo quả không hạt (ví dụ như quả nho) phá ngủ cho hạt, chồi hoặc củ. Ethylene (đất đèn, ethrel) có thể được sử dụng để thúc đẩy quá trình chín của quả (ví dụ như cà chua, chuỗi.... ) hoặc thúc đẩy ra hoa trái vụ (ví dụ như cây dứa), làm rụng lá để tạo thuận lợi cho thu hoạch (ví dụ như cây bông).

- Công nghệ nuôi cấy mô tế bào thực vật đang được ứng dụng ngày càng rộng rãi nhằm nhân nhanh giống cây quý hiếm, sản xuất sinh khối hoặc cứu phôi sử dụng phổ biến các dạng auxin và cytokinin, đôi khi ca gibberellin.

- Việc ứng dụng hormone thực vật hoặc chất điều hoà sinh trưởng chỉ có hiệu quả khi tuân thủ một số nguyên tắc: sử dụng hormone hoặc chất điều hoà sinh trưởng ở nồng độ thích hợp, chú ý tương quan giữa các hormone, cung cấp đầy đủ nước, chất dinh dưỡng cho cây và thận trọng khi ứng dụng các chất điều hoà sinh trưởng vào sản xuất lương thực, thực phẩm.