Nhiệt độ cao, mức độ ethylen tự do cản trở sự đậu quả của cây cà chua

 Nhiệt độ cao, mức độ ethylen tự do cản trở sự đậu quả của cây cà chua

Dương Thị Lan Oanh theo Phys.org

Cây biểu hiện từ ba công thức xử lý ethylen ở 22oC trong giai đoạn thu hoạch ngày thứ 106. Nguồn: HortScience (2023). DOI: 10.21273/HORTSCI16901-22.

 

Ethylen là một hoocmon cần thiết ở thực vật với một lượng nhỏ trong cây. Ở trên cánh đồng, nồng độ ethylene hiếm khi vượt quá 0,005ppm, nhưng ở trong môi trường kín nó có thể tích tụ dưới dạng khí. Khi lượng khí ethylene tăng cao có thể làm giảm sinh trưởng và năng suất.

 

Ethylen điều chỉnh một loạt các quá trình phát triển và đóng vai trò quan trọng trong các phản ứng ức chế sinh học và phi sinh học. Hàm lượng ethylen thấp làm tăng diện tích lá ở một số loài và liên kết với các hoocmon thực vật khác để điều chỉnh trạng thái ngủ và nảy mầm của hạt. Tác động cơ bản của ethylene được biết đến là lên lá, hoa và sự lão hoá.

 

Sự phát triển của hoa và quả đặc biệt nhạy cảm với ethylen. Ở hầu hết các loài thực vật có sự gia tăng tạm thời trong quá trình sản sinh ethylen và sự điều hoà tăng cường các gen mã hoá các protein liên kết với ethylene sau quá trình ra hoa.

 

Nhiệt độ làm thay đổi quá trình tổng hợp ethylen và có khả năng ảnh hưởng đến độ nhạy ethylen của cây trồng trong nhà kính và môi trường kín. Căng thẳng ở nhiệt độ thấp là tổng hợp ethylen ở những cây nhạy cảm với môi trường lạnh và căng thẳng ở môi trường nhiệt độ cao gây ra hiện tượng rụng hạt sớm ở lúa mì vụ đông. Sự rụng hạt sớm không xảy ra ở những cây được xử lý bằng hoocmon 1-methylcyclopropane (1-MCP) gây ức chế ethylen.

 

Chúng tôi đã tìm cách xác định vai trò của nhiệt độ trong quá trình ethylen tác động đến sự sinh trưởng, sinh dưỡng và sinh sản của cây cà chua (Solanum lycopersicum L.). Chúng tôi đưa ra giả thuyết rằng nồng độ ethylene sẽ giảm ở nhiệt độ thấp. Cây cà chua được sử dụng trong nghiên cứu này vì phản ứng của chúng với ethylen đã được nghiên cứu kỹ lưỡng, những đột biến không mẫn cảm với ethylene đã được xác định và chúng nhạy cảm với nồng độ ethylen thấp thường được tìm thấy ở ISS.

 

Chúng tôi đã nghiên cứu độ mẫn cảm của cây cà chua (Solanum lycopersicum L. cv. MicroTina) với  ethylen bằng cách sử dụng hệ thống 12 ngăn độc lập. Mức ethylen 0, 20 và 40nmol được duy trì trong suốt vòng đời ở nhiệt độ không khí 22°C hoặc 28°C. Năng suất quả đỏ ở nhiệt độ 22°C cao gấp ba lần so với ở 28°C.

 

Bài viết trình bày kết quả, “Ethylen trong khí quyển tăng cao và nhiệt độ cao ngăn cản độc lập sự tạo quả nhưng không ức chế sự phát triển sinh dưỡng ở cà chua”, được xuất bản trên tạp chí HortScience.

 

Chúng tôi nhận thấy rằng năng suất giảm khi tăng nồng độ ethylene, nhưng tốc độ tăng trưởng sinh dưỡng giảm ít hơn 10% trong bất kỳ xử lý nào. Nồng độ ethylen cao nhất làm giảm năng suất tới 11% so với đối chứng ở 22°C và 4% so với đối chứng ở 28°C, mức ethylen trung bình làm giảm năng suất xuống 51% so với đối chứng ở 22°C và 37% ở 28°C. Ở bất kỳ nhiệt độ nào trong môi trường kín, khi lọc ethylen xuống dưới 20nmol là cần thiết để đạt được năng suất và đậu quả bình thường ở cà chua.

 

Theo F. Mitchell Westmoreland, đồng tác giả của bài báo, "Hai mươi năm trước, chúng tôi phát hiện ra rằng hạt giống lúa mì đã bị úch chế bởi nồng độ ethylene trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS). Ethylen không độc hại đối với con người và các nhà khoa học về chất lượng không khí của NASA đã không theo dõi nó trên ISS. Phát hiện này đã thúc đẩy yêu cầu đề xuất về tác động của ethylene đối với cây lương thực.

 

“Với sự hỗ trợ từ NASA, chúng tôi đã thiết kế và xây dựng một hệ thống tự động để liên tục theo dõi và giám sát ethylen ở mức ppb trong 10 buồng sinh trưởng của thực vật. Thực vật tổng hợp ethylen trong suốt vòng đời của chúng và nó tích lũy trong môi trường kín. Những phát hiện này cung cấp thông tin về yêu cầu lọc không khí cho hệ thống sản xuất thực phẩm trong môi trường khép kín, trong không gian và trên Trái đất”.