วิชา สรีรวิทยาของพืช (Plant Physiology)

งานนำเสนอเรื่อง: "วิชา สรีรวิทยาของพืช (Plant Physiology)"— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 วิชา สรีรวิทยาของพืช 1202 320 (Plant Physiology)
20 กรกฎาคม 2552

2 การอยู่ร่วมกันระหว่างรากพืช กับจุลินทรีย์ในดิน
ไมคอไรซา (mycorrhiza) ราที่อาศัยอยู่ที่รากพืชแบบซิมไบโอซิส - การอยู่ร่วมกันแบบเอื้อประโยชน์ซึ่งกันและกัน - ราได้รับน้ำตาลจากราก และราช่วยเพิ่ม ประสิทธิภาพ การดูดน้ำและธาตุอาหารแก่พืช

3 ไมคอไรซา แบ่งออกเป็น 2 ประเภท
1. เอคโตไมคอไรซา (ectomycorrhiza) รากพืชมีเส้นใยไฮฟีของราหุ้มหนาแน่นคล้ายปลอกหุ้ม และมีเส้นใยแทรกเข้าไปในช่องระหว่างเซลล์จนถึงชั้นคอร์เท็กเกิดเป็นเครือข่ายของเส้นใย เรียกว่า ตาข่ายฮาร์ทิก พบเฉพาะในไม้ยืนต้น

4 ภาพที่ 1 รากพืชที่มีเอกโตไมคอไรซาอาศัยอยู่
ที่มา: ภาพที่ 1 รากพืชที่มีเอกโตไมคอไรซาอาศัยอยู่

5 2. เอนโดไมคอไรซา (endomicorrhiza)
เส้นใยของราไม่หนาแน่นมาก เข้าสู่รากทางขนรากหรือเอพิเดอร์มิสแล้วเข้าสู่ชั้นคอร์เท็ก เอนโดไมคอไรซาจะมีเส้นใยบางส่วนเจริญเข้าไปภายในเซลล์ของคอร์เท็ก สร้าง arbuscules และ vesicles ชนิดที่พบ คือ vasicular-arbuscular mycorrhiza (VAM)

6 พบโครงสร้าง arbuscular และ vesicles
- พบในพืชล้มลุกใบเลี้ยงเดี่ยวและใบเลี้ยงคู่เฟิร์น ไบรโอไฟท์และไม้ยืนต้นพวกจิมโนสเปิร์ม พบโครงสร้าง arbuscular และ vesicles ภาพที่ 2 รากพืชที่มีเอนโดไมคอไรซาอาศัยอยู่ ที่มา :

7 ประโยชน์ของไมคอไรซา 1. ช่วยให้รากพืชดูดธาตุอาหารโดยเฉพาะฟอสเฟต แอมโมเนีย โพแทสเซียม และไนเตรตได้ดีขึ้น 2. ช่วยถ่ายเทฟอสเฟตให้แก่ราก 3. ช่วยไฮโดรไลซ์สารอินทรีย์ฟอสเฟตในซากพืชซากสัตว์เป็นฟอสเฟตอิออน

8 กลไกการถ่ายเทอาหารเข้าสู่รากยังไม่ทราบแน่ชัด
- ราเอคโตไมคอไรซา : อาจเกิดจากฟอสเฟตรั่วไหลออกจากตาข่ายฮาร์ทิกของรากเอคโตไมคอไรซา เข้าสู่ช่องว่างระหว่างเซลล์แล้วถูกดูดเข้าสู่เซลล์คอร์เท็กของรากผ่านพลาสมาเมมเบรน

9 ส่วนในราชนิด VAM : อาจเกิดการถ่ายเทธาตุอาหาร
ของ arbuscules จากเส้นใยของราผ่านพลาสมา เมมเบรนและผนังเซลล์เข้าสู่พลาสมาเมมเบรน ของคอร์เท็ก หรือ ธาตุอาหารที่สะสมไว้ใน arbuscules อาจถูกดูดเข้าสู่เซลล์คอร์เท็กหลังจากที่ arbuscules เสื่อมสลาย

10 ปัจจัยที่ควบคุมการสร้างราไมคอไรซาของพืช
ความอุดมสมบูรณ์ของธาตุอาหารในดิน ดินที่ขาดแคลนฟอสเฟตจะชักนำให้เกิดการสร้าง ไมคอไรซามากกว่าดินที่มีฟอสเฟตอุดมสมบูรณ์

11 การอยู่ร่วมกันแบบซิมไบโอซิสระหว่างพืชกับแบคทีเรียตรึงไนโตรเจน
- การอยู่ร่วมกันแบบซิมไบโอซิสระหว่างพืช ตระกูลถั่ว กับแบคทีเรียสกุล Rhizobium - แบคทีเรียอาศัยอยู่ในปมราก (root nodule) ของถั่ว

12 แบคทีเรียที่อาศัยในปมรากถั่วมี 3 สกุล คือ
- Rhizobium - Bradyrhizobium - Azorhizobium - แต่ละชนิดจะอาศัยกับพืชตระกูลถั่วที่จำเพาะเจาะจงเพียงชนิดเดียวหรือ 2-3 ชนิดเท่านั้น

13 - นอกจากพืชตระกูลถั่ว Parasponia (วงศ์Ulmaceae)
เป็นพืชชนิดเดียวที่แบคทีเรียสามารถอาศัยอยู่ได้ - ส่วนต้นอัลดอร์, ต้น mountain lilac และ ต้นสนปฏิพัทธ์ รากสามารถสร้างปมและเป็นที่อาศัยของ Frankia ซึ่งเป็นแบคทีเรียในกลุ่ม Actinomycetes

14 - ในนาข้าวของไทยและประเทศเขตร้อน พบซิมไบโอซิส ระหว่าง แหนแดง (Azolla) ซึ่งเป็นเฟินน้ำกับ Anabaena ซึ่งเป็นไซยาโนแบคทีเรียที่ตรึงไนโตรเจน - โดย Anabaena อาศัยอยู่ในช่องใต้ใบของแหนแดงสามารถตรึงไนโตรเจนให้แก่นาข้าวประมาณ 8 กก./ไร่

15 ตารางที่ 1 การอยู่ร่วมกันแบบซิมไบโอซิสระหว่างพืชกับแบคทีเรียที่ตรึง N
พืชอาศัย Azorhizobium Sesbania Bradyrhizobium japonicum ถั่วเหลือง (Glycine) Bradyrhizobium arachis ถั่วลิสง (Arachis) Rhizobium meliloti Alfalfa (Medicago) Rhizobium leguminosarum Sweet pea, lentil, Pisum, Vicia Frankia Casuarina, Alnus, Myrica gale Anabaena Azolla

16 ขั้นตอนการบุกรุกรากถั่วของไรโซมเบียม
- การสร้างปมรากถั่วเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนประกอบด้วยหลายขั้นตอน เกี่ยวข้องกับการแสดงออกของยีนที่จำเพาะเจาะจงทั้งของแบคทีเรียและต้นถั่ว - ในดินที่มีรากพืชตระกูลถั่ว (เฉพาะเจาะจง) ไรโซเบียม ถูกชักนำให้เคลื่อนที่เข้าหาพื้นผิวของราก โดยการกระตุ้นของสารเคมีพวก flavonoids ที่รากถั่วปลดปล่อยสู่ดิน

17 - หลังจากที่ไรโซเบียมเกาะและเพิ่มจำนวนบนพื้นผิวรากถั่ว จะชักนำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในเนื้อเยื่อของราก คือ มีการสร้างขนรากมากขึ้น รากอ้วนและสั้น ปลายรากม้วนงอ และสร้างเอนไซม์ย่อยผนังเซลล์ และเคลื่อนที่เข้าสู่เซลล์ โดยเซลล์ขนรากจะสร้างหลอดเมมเบรนที่เรียกว่า “infection thread” นำไรโซเบียมเข้าไปถึงคอร์เท็ก

18 - จากนั้นรากจะถูกกระตุ้นให้มีการแบ่งเซลล์จนกลายเป็นปม ไรโซเบียมจะเข้าไปอยู่ภายในถุงเมมเบรนภายในเซลล์ของปมรากถั่ว - แบคทีเรียที่อยู่ในเซลล์จะมีรูปร่างแตกต่างไปจากเดิม เรียกว่า แบคทีรอยด์ (Baceriods)

19 ภาพที่ 3 ขั้นตอนการบุกรุกของไรโซเบียมและการสร้างปมรากถั่ว
ที่มา :

20 ภาพที่ 4 ปมรากของพืชตระกูลถั่ว

21 แบคทีรอยด์มีเอนไซม์ไนโตรจีเนส (nitrogenase) ทำหน้าที่
คะตะไลซ์ปฏิกิริยาการตรึงกาซไนโตรเจนให้เป็นแอมโมเนีย ดังนี้ N2 + 8è + 8H ATP NH3 + H2+16ADP+16Pi

22 ภาพที่ 5 ความสัมพันธ์ระหว่างการนำผลผลิตจากการสังเคราะห์ด้วยแสงของใบไปใช้ในการหายใจและการตรึงไนโตรเจนของแบคทีเรีย และการนำแอมโมเนียไปสร้างสารประกอบไนโตรเจนของพืช

23