Tài liệu Nhung bien doi hoa sinh trong qua trinh hinh thanh va chin cua trai cay

 Đề tài: NHỮNG BIẾN ĐỔI HÓA SINH TRONG QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ CHÍN CỦA TRÁI CÂY  GVHD: TS.TRẦN BÍCH LAM  NHÓM THỰC HiỆN:  Phạm Ngọc Quỳnh Trân  Nguyễn Thị Thúy Vân  Quang Ứng Biêu  Lại Thị Trang  Lê Anh Dũng  Trần Lê Hồng Ngọc  Trần Thị Cẩm Tú Nhöõng bieán ñoåi Hoùa sinh hoïc cuûa traùi caây trong quaù trình hình thaønh vaø chín I. Những biến đổi Hoá sinh học của trái cây trong quá trình hình thành Những carbonhydrates được tiêu hoá tại lá rồi dẫn vào quả , cuối cùng được tích luỹ tại không bào/hốc nhỏ . Vì thế sự chuyển hoá đường gần như được kết hợp với những bước khác nhau trong trong hoạt động tiêu hoá . Trên lý thuyết , sự hoá rượu của đường và sự chuyển hoá đường cho việc tích luỹ sucrose trong Rosaceae fruits. Sorbitol được tổng hợp dưới sự xúc tác của sorbitol -6-P dehydrogenase (S6PDH) và acid phosphatase đặc trưng là sorbitol-6-P (S6P-APH). Sorbitol-6-P (S6P) được tạo thành từ glucose-6-P (G6P) thong qua S6PDH được hydro hoá bởi S6PAPH. Sorbitol được chuyển vào quả , sau đó được chuyển hoá bởi NAD - dựa vào sorbitol dehydrogenase (NAD-SDH) và sorbitol oxidase (SOX).NAD-SDH chuyển sorbitol thành fructose , trong khi SOX chuyển sorbitol thành glucose. Sucrose được chuyển vào quả và cũng được chuyển hoá thành glucose và fructose bởi acid invertase (AIV). Vì thế , glucose và fructose được tích luỹ ở màng tế bào (cytosol). Với sự hình thành của trái cây , sucrose được tổng hợp lại từ cả glucose và fructose . Những hướng khác nhau trong việc tích luỹ sucrose giữa những loài trái cây cụ thể là loại acid invertase (AIV-type), loại sucrose-P synthase type (SPS-type), loại sucrose synthase (SS-type) và loại sucrose synthase /sucrose-P synthase (SS/SPS-type). Cuối cùng , những phân tử đường được tích luỹ ở không bào/ hốc nhỏ (vacuole). Tuy nhiên , những phân tử đường ẩn trong hốc nhỏ dễ dàng tuôn vào cytosol và không gian trống để lộ ra màng , kích thích sự chín của trái cây . Vì thế , phân tử đường không chỉ được tích luỹ ở không bào / hốc nhỏ mà còn trong những khoảng trống trong suốt quá trình chin của quả . Reduction of Glucose to Sorbitol Fructose Mannitol II. Những biến đổi Hoá sinh học của trái cây trong quá trình chín 1) Sự sinh khí Ethylene - một kích thích tố thực vật: Những kích thích tố (hormone) thực vật như ethylene, gibberelline, auxine, brassinosteroid, abscisic acid, cytokinine... hoạt động ở mức vi phân tử và can thiệp vào việc điều chỉnh của sự biểu hiện gene, làm ảnh hưởng đến tất cả các giai đoạn sinh trưởng và phát triển của thực vật. Người ta phân biệt hai loại trái cây: - Climacteric: (đỉnh cao hô hấp): Trái lìa khỏi cây, vẫn tiếp tục chín. Trái cây loại này hô hấp rất mạnh, tạo ra ethylene. Giai đoạn đầu, trái tạo ra rất ít ethylene, nhưng lượng ethylene tăng rất nhiều khi trái bắt đầu già và vẫn tiếp tục tăng sau khi trái đã lìa cành. - Non climacteric: Trái chỉ chín trên cây: sự hô hấp không tác dụng đến quá trình chín của trái (Yang và Hoffman, 1984) Như đã nói trên, ethylene là một kích thích tố ở thể khí rất quan trọng cho cây cối. Nó gia tăng sự loại bỏ khí CO2 và sự tiêu thụ khí O2. Nó tham gia vào nhiều giai đoạn trong sự phát triển của cây và được xem là hormone kiểm soát sự chín của trái. Ethylene được sinh ra từ mô thực vật một cách tự nhiên . Ở thực vật bậc cao , Ethylene được tổng hợp từ L-Met ADS SAM ACS ACC ACCO Ethylene Metionin (Methionine, Met)  CH3­S­CH2­CH2­CH­COOH                             NH2 Acid α­amino­γ­(metylsulfanyl) butiric  Acid 2­amino­4­(metylsulfanyl) butanoic  arginine deiminase (ADS) ADS là hệ thống enzym cung cấp ATP từ quá trình biến đổi arginine thành ornithine. Hoạt động của ADS có thể sảy ra ở độ pH thấp. Hệ thống ADS có mặt trong tất cả các chủng vi khuẩn Năm 1979, Adams và Yang phát hiện rằng ethylene được chế tạo trực tiếp từ acide-1-aminocyclopropane (ACC). Bước cuối cùng trong tiến trình tạo sinh tổng hợp của ethylene nơi trái cây được thực hiện do sự xúc tác của enzyme mang tên ACC oxydase (ACCO).  Ảnh hưởng của sự sinh khí Ethylene: _ Sự thay đổi màu sắc _ Sự tạo mềm _Sự tạo độ ngọt của trái cây _Gây rối loạn sinh lý ở một số loại rau quả.  Nhân tố làm tăng sự hình thành ethylene: _Vết thương trên trái cây : khi trái cây bị thương sẽ sinh ra nhiều polyphenol  để tự lành vết thương , rau quả sẽ tăng cường độ hô hấp  tăng sự sinh khí Ethylene  Trong bảo quản nên tránh rau quả bị dập nát. _ Sự va chạm và chất đống khi vận chuyển _ Sự xâm nhập của sâu bệnh làm tế bào TV bị tổn thương . _ Sự khô hạn , nhiệt độ quá thấp _ Sự tiếp xúc của một số hoá chất  Nhân tố làm ức chế sự hình thành Ethylene: _ Nhiệt độ thấp <100C _ Hàm lượng O2 thấp (<6%) _ Hàm lượng CO2 cao (>2%) _ Một số chất ức chế enzyme ACS _ Ag2 (STS), 1-MCP (1-methylcyclopropene) 2) Những thay đổi chung của trái cây khi chin: Mọi trái cây đều biến đổi trạng thái trong tiến trình chín với sơ đồ chung như sau: a. Vị của trái cây: Đó là kết quả của sự cân bằng giữa đường ngọt với độ chua. Trái dâu có mùi thơm d ịu, h ơi chua là do tồn tại cân bằng giữa axit và đường tạo ra. Tùy theo loại trái cây, t ỉ lệ đường khác nhau và cũng thay đổi tùy độ chín. đối với chuối, mít, mơ, dưa hấu, táo, lê, đào... thì tiến trình chín được bắt đầu và điều chỉnh bởi sự tổng hợp của kích thích tố etylen. Ng ười ta có thể làm chín trái còn xanh bằng cách ủ (dấm) chúng với chất này. Những trái này tích trữ tinh bột trong thời kỳ phát triển. Chúng chứa nhiều đường nhờ sự phân hủy của tinh bột ra đ ường glucô và fructô ngay cả khi trái được hái lúc còn xanh và đ ạt đ ến đỉnh cao khi trái chín. Trường hợp trái dâu hay cà chua thì khác. Chúng không tích tr ữ tinh bột trong khi trái phát triển mà v ị ngọt có là nhờ sự phân hủy đường saccaro đã được tích lũy từ giai đo ạn đ ầu của đ ời sống trái. Loại trái cây này phải được hái khi chín tới thì mới có vị ngọt. Khi chín quá, trái cây teo lại do mất nước và tạo ra những hợp chất r ượu phenol, đa phenol kết hợp với những hợp chất tế bào thành những hợp chất phức tạp, làm mất đi hương vị của quả. b. Sự đổi màu của quả chín: Ta gọi trái còn xanh nghĩa là nó chưa chín. ở giai đoạn này, diệp lục tố làm cho trái có màu xanh. Khi chín, dưới tác dụng của enzim, diệp lục tố bị phân hủy đồng thời các sắc t ố khác (vàng đỏ) cũng được tổng hợp. Có hai nhóm sắc tố: nhóm carotenoid với bêta caroten sẽ cho màu vàng cam như trái xoài và nhóm entocyanes với pelargonidol sẽ cho trái có màu đ ỏ nh ư dâu tây. Các sắc tố này thường tạo thành dưới dạng các hợp chất phức tạp có chứa ion magiê theo một chương trình lập sẵn nào đó tạo ra nhiều tông màu khác nhau của quả chín. đó chính là sự huyền diệu của thiên nhiên. c. Phát ra mùi thơm: Mùi trái cây rất phức tạp bởi vì có hàng trăm hợp chất khác nhau hòa trộn đ ể t ạo ra mùi thơm cho một loại trái. Thí dụ có khoảng hai trăm hợp chất thơm cho trái dâu tây. Các hợp ch ất này lại rất dễ bay hơi như: rượu, aldehyd, este, xeton, terpenol... Sự tổng hợp các ch ất này còn do các yếu tố bên ngoài tác động lên như nhiệt độ, sự oxy hóa... Chính quá nhiều thông số t ạo mùi mà ta khó nhận biết được hợp chất thơm nào đặc trưng nhất cho một lo ại trái cây trong lúc chúng rất dễ bay hơi và cũng do mỗi người cảm nhận khác nhau. d. Mất độ rắn chắc: Độ rắn của trái cây được tạo thành bởi nhiều yếu tố như độ lớn và hình d ạng tế bào; độ lớn liên tế bào; sự toàn vẹn và bề dày của màng tế bào; áp suất thẩm thấu... Sự đổi thay các thông số này là những quá trình phức tạp tạo ra một số lớn protein. Ngoài ra sự thoái hóa thành tế bào là kết quả hoạt động của các enzym thủy phân đ ược tổng hợp trong lúc tr ưởng thành cũng sẽ dẫn tới sự phá hoại cấu trúc tế bào và mô. Cho dù sự rối loạn của tế bào được xem là nguyên nhân chính làm thay đổi cấu hình, còn có nh ững yếu tố khác nh ư mất đi s ự k ết dính giữa các tế bào và thay đổi áp suất thẩm thấu cũng làm cho trái mềm đi. Sự biến đổi gen Nói chung quá trình phát triển và sự chín của trái cây có liên quan ch ặt ch ẽ với sự điều khiển của các gen khác nhau qua các phản ứng sinh - hóa phức tạp. Những năm g ần đây, ở một số phòng thí nghiệm sinh học tiên tiến trên thế giới ng ười ta đã và đang nghiên c ứu công nghệ biến đổi gen, ghép thêm hoặc lấy bớt đi những gen chọn lọc vào bộ gen của cây và quan sát sự phát triển của chúng nhằm nghiên cứu cơ chế phát triển sinh h ọc của chúng. Kết quả bước đầu cho thấy rất khả quan. Ví dụ người ta có thể tạo ra các giống cà chua có trái to hơn, chất lượng tốt hơn và lâu hư hơn sau khi thu hoạch .