Hô hấp sáng

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.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hô hấp sáng Hô hấp sáng1. Đặc điểmDecker (1955), Zelittch (1969)đã phát hiện ra hiện tượng thảiCO2 sau một thời gian chiếu sángở một số cây. Như vậy ở nhữngcây này các sản phẩm sơ cấp củaquang hợp đã bị phân huỷ thànhCO2 ngoài sáng. Sự hấp thụ O2 cùng với sự thảI CO2 xảy ra phụthuộc vào ánh sáng nên được gọilà hô hấp sáng (quang hô hấp).Những cây này hô hấp đồng hànhvới quang hợp.Có thể phân biệt hô hấp sáng vớihô hấp tối nhờ tính nhạy cảm củaquang hô hấp với các yếu tố môitrường.- Hô hấp luôn đồng biến với cường độ ánh sáng, còn hô hấp tối không chịu ảnh hưởngcủa ánh sáng. ánh sáng với λ =590-700nm có hiệu quả cao vớihô hấp sáng.- Hô hấp giảm khi tỷ lệ oxy thấp(< 2%) khi hàm lượng O2 càngcao hô hấp sáng càng mạnh. Khităng hàm lượng O2 từ 21% đến100% hô hấp sáng tăng gấp 2-3lần.- Tăng hàm lượng CO2 sẽ hạnchế hô hấp sáng, khi hàm lượngCO2 cao hơn 0,1% hô hấp sánggiảm mạnh và có thể ngừng khihàm lượng CO2 đạt 1-2%. Cònhàm lượng CO2 cao ít ảnh hưởngđến hô hấp tối.- Hô hấp sáng nhạy với nhiệt độhơn so với hô hấp tối.Các nhóm thực vật khác nhau cómức độ hô hấp sáng không giốngnhau:- Cây C3 có hô hấp sáng mạnh.Ví dụ ở lúa, đậu, cải đường,hướng dương, thuốc lá ... có hôhấp tối khoảng 1-3mg 2CO2/dm /h. Còn hô hấp sángmạnh gấp 2-3 lần hấp tối đó.- Cây C4 như: ngô, mía, caolương .... không có hô hấp sánghoặc xảy ra yếu không thể xácđịnh được. Do vậy nhóm cây nàycó năng suất cao hơn cây C3.- Cây CAM có quang hô hấp yếuvà 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 tínhcủa oxigenase ở nhóm cây nàyyếu do tỷ lệ CO2/O2 trong tế bàobao bó mạch cao điều đó giúpcho hoạt tính cacboxyl hoá mạnhhơn hoạt tính oxy hoá. Mặt kháckhi thải CO2 từ tế bào bó mạchlập tức được ATP từ tế bào thịt lá tiếp nhận, do đó làm giảm hôhấp sáng.2. Cơ chếQuang hô hấp xảy ra tại 3 bàoquan khác nhau: lục lạp,peroxixom và ty thể. Tế bào chấtlà môi trường để các chất đi quatừ bào quan này sang bào quankhác.* Lục lạp: Tại lục lạp diễn raquá trình oxy hoá Ribulozo 1,5diP do Ribulozo 1,5 diP-oxydasexúc tác tạo nên axit glyceric và axit glycolic. Đồng thời axit glyoxilic từ ty thể đưa sang cũng được khử thành axitglycolic. A.glicolic chuyển sangperoxixom để tiếp tục biến đổitheo hô hấp sáng.* Peroxixom: đây là bào quan biến đổi H2O2 nên được gọi là peroxixom. Tại đâyA.glycolic bị oxi hoá thànhA.glyoxilic nhờ glycolat-oxydaza. H2O2 được tạo ra do oxi hoá axit glicolic sẽ bị phân huỷ bởi catalaza thànhH2O và O2. Tiếp theo là các phảnứng chuyển amin để tạo glycin.Glycin quay vào ty thể để biếnđổi tiếp.* Ty thể: Tại ty thể serin đượctạo ra từ 2 glyxin nhờ hệ enzimekép. Glycin dicacboxylase và serin hydroxymethyltransgenase. Serin biến đổi trở lại thànhA.glycolic.Cơ chế hô hấp sáng được trìnhbày theo sơ đồ sau: Hô hấp sáng3. Vai trò hô hấp sángHô hấp sáng là một quá trình có hại cho quang hợp, nó làm giảm quang hợp 20-30%,trường hợp đặc biệt có thể giảmquang hợp đến 100%. Sở dĩ nhưvậy vì hô hấp sang phân huỷnguyên liệu của quang hợp (Ri1,5 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 trìnhcó hại mà được tồn tại trong suốthàng triệu năm được sàng lọc bởiCLTN ? ĐIều đó chưa giải thíchđược một cách thoả đáng. Tuynhiên có tác giả cho rằng có mộtsố lý do mà hô hấp sáng vẫn tồntại cho đến bây giờ.- Có lẽ Thời kỳ đầu của sự tiếnhoá, tỷ lệ CO2/O2 trong khôngkhí cao hơn so với hiện nay nênquang hô hấp là quá trình cần đểhạ thấp tỷ lệ này.- Quang hô hấp cũng có thể thamgia duy trì tỷ lệ O2 nội sinh củalục lạp dưới ngưỡng tới hạn.- Cũng có thể quang hô hấp giúp cho cây tồn tại trong đIều kiện cường độ ánh sángquá mạnh mà nồng độ CO2 lạithấp để tiêu thụ bớt ATP và NADPH2tạo ra dư thừa trong phản ứng sáng qua đó tránh được ảnh hưởng có hại đến bộmáy quang hợp.Những lý do trên chủ yếu mới lànhững giả thiết cần được khoahọc làm sáng tỏ thêm.Do hô hấp sáng có hại nên trongthực tiễn trồng trọt cần hạn chếhay triệt tiêu hô hấp sáng nhằmtăng khả năng quang hợp qua đótăng NS cây trồng. Có nhiều biệnpháp để ngăn ngừa tác động xấucủa hô hấp sáng như làm giảmlượng O2 xuống 5%, chọn giốngthực vật không có hô hấp sánghay hô hấp sáng yếu, lai tạo câycó hô hấp sáng mạnh với câykhông có hô hấp sáng tạo cây cóhô hấp sáng yếu hơn, xử lý cácchất gây ức chế hô hấp sángNa2S2O3, NaF ...