Paclobutrazol (PBZ) được hiểu và sử dụng như một hormone điều khiển sự sinh trưởng và chống chịu của cây trồng. Paclobutrazol ngăn cản hiệu quả quá trình sinh tổng hợp Gibberellin trong cây và làm chậm quá trình phân chia tế bào.

Bên cạnh đó, nhiều nghiên cứu đã chứng minh PBZ cũng có thể giúp cây nâng cao khả năng chống chịu lại với các stress phi sinh học từ môi trường bên ngoài. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu rõ điều này qua bài viết dưới đây!

1. PBZ giúp tăng cường khả năng chịu đựng của nhiều loại thực vật chống lại nhiều stress phi sinh học

PBZ tăng cường khả năng chịu đựng của nhiều loại thực vật chống lại nhiều stress về môi trường như hạn hán và nhiệt độ khắc nghiệt. Ứng dụng PBZ bên ngoài có vai trò chống lại stress do muối và hạn hán và trong một số trường hợp, làm giảm tổn thất do các yếu tố này gây ra. Cơ chế tăng cường bảo vệ thực vật bao gồm điều hòa hormone, giảm mức axit gibberellic và tăng tạm thời mức Abscisic acid (ABA).

Nó cũng tăng cường khả năng sống sót của thực vật trong hạn hán bằng cách thay đổi phản ứng sinh lý. Giảm tốc độ thoát hơi nước làm tăng khả năng chống khuếch tán, làm giảm khả năng giảm thế nước, tăng hàm lượng nước tương đối, giảm lượng nước sử dụng và tăng cường khả năng chống oxy hóa của thực vật.

Ruộng lúa bị hạn hán ảnh hưởng

Vai trò của PBZ trong việc giảm stress lạnh đã được báo cáo ở cây dưa chuột và cây ớt vì khả năng ức chế sự phân hủy lipid màng phản ứng với lạnh, kích hoạt các enzyme chống oxy hóa và tăng nồng độ abscisic acid (ABA).

Ứng dụng PBZ cũng bảo vệ cây khỏi stress nóng bằng cách sản xuất các protein liên quan đến stress có trọng lượng phân tử thấp (ow-molecular-weight stress-related proteins) và tăng cường hoạt động chống oxy hóa.

PBZ cũng thường được gọi là "multistress protectant- chất bảo vệ đa căng thẳng" vì khả năng điều chỉnh tác động có hại của các stress phi sinh học đối với sự phát triển và lớn lên của thực vật, thông qua việc điều chỉnh mức độ hormone, chất chống oxy hóa và chất thẩm thấu có bản chất enzym và không phải enzym.

2. PBZ có thể giúp kiểm soát stress phi sinh học cho cây trồng thông qua nhiều hoạt động

PBZ có thể kiểm soát stress cho cây trồng thông qua các hoạt động sau:

2.1 Sự gia tăng hoạt động của rễ

Hoạt động của rễ và sự rỉ nhựa từ rễ được điều chỉnh tăng lên khi xử lý bằng PBZ. Nhựa chảy ra từ rễ cho thấy áp lực rễ; do đó, việc rỉ nhựa từ rễ tốt hơn có liên quan đến sự thâm nhập sâu hơn vào rễ và rễ khỏe mạnh. Nghiên cứu của Morita et al. (2008) cũng cho thấy sự hiện diện của mối quan hệ chặt chẽ giữa tốc độ chảy nhựa và các đặc điểm của rễ ở ngô. Tốc độ chảy nhựa rễ có liên quan đến sự hấp thụ nước tích cực của hệ thống rễ và phản ánh hoạt động sinh lý của rễ. Do đó, việc sử dụng PBZ có thể cải thiện khả năng chịu đựng của cây trong điều kiện stress thông qua việc kích thích hoạt động của rễ cây.

2.2.2 Khả năng chống ngập úng

PBZ đóng vai trò quan trọng trong stress ngập úng. Việc ngập úng cây lúa trong thời gian dài dưới nước là có hại và cần phải có biện pháp khắc phục để đạt được năng suất cao. Trong điều kiện ngập nước, Chon et al. (2000) cho biết phun PBZ 200 ppm cho cây lúa con làm tăng 50% tỷ lệ sống sót so với đối chứng. Tỷ lệ sống sót của cây giống tăng lên có lẽ là do sử dụng ít năng lượng trong quá trình kéo dài, trong khi đó, năng lượng này cũng có sẵn cho các quá trình bảo dưỡng, để tổng hợp protein kỵ khí (mặc dù ít protein tham gia vào quá trình sửa chữa) và duy trì tính toàn vẹn của màng cần thiết cho khả năng chống chịu ngập úng.

Ngập úng ảnh hưởng đến ruộng lúa và vườn rau của nông dân

2.2.3 Tăng enzyme chống oxy hóa

Tăng mức độ hoạt động của enzyme chống oxy hóa ở thực vật trong điều kiện stress là phản ứng tự nhiên, có thể giúp thực vật chịu đựng căng thẳng tốt hơn. Việc sử dụng PBZ ngoại sinh đã mở rộng các đặc điểm này và tăng cường khả năng chịu đựng stress ở thực vật. Ngoài ra, các hoạt động của enzyme chống oxy hóa tăng cường để đáp ứng với việc sử dụng PBZ cũng có thể bảo vệ bộ máy quang hợp của chúng khỏi những tổn hại do các phản ứng oxy hóa  gây ra trong điều kiện thiếu nước.

Trong số này, superoxide dismutase (SOD) và catalase (CAT) là những enzyme chống oxy hóa nổi tiếng trong tế bào, có thể xúc tác các phản ứng oxy hóa kém chuyển đổi chúng thành các chất không độc hại. Việc sử dụng PBZ trên lúa mạch làm tăng nồng độ enzyme CAT và SOD (Rady & Gaballah, 2012), làm giảm thiệt hại ở cây trong điều kiện thiếu nước bằng cách tăng cường hoạt động của các enzyme chống oxy hóa này. 

Ngoài ra, nhiều nghiên cứu khác đã chứng minh rằng PBZ làm giảm tác hại của hạn hán bằng cách tăng mức enzyme chống oxy hóa ở nhiều loại cây như vừng, lạc, xoài và cà chua.

2.4 Tăng nồng độ proline

Vai trò của proline được xác định là chất điều hòa thẩm thấu, có khả năng làm giảm tổn thương thẩm thấu. Người ta đã báo cáo rằng trong điều kiện không bị stress về nước, PBZ không có tác dụng đáng kể nào; tuy nhiên, trong điều kiện stress về nước, xử lý PBZ (40 mg/ l) dẫn đến sự gia tăng đáng kể hàm lượng proline của cây lúa mạch như được chỉ ra trong nghiên cứu của Rady & Gaballah (2012).

Các nghiên cứu mới đã chỉ ra rằng xử lý PBZ làm tăng hàm lượng proline và giúp cây chống lại hạn hán. Tuy nhiên, tác dụng của PBZ đối với hàm lượng proline vẫn chưa rõ ràng. Cần phải nghiên cứu sâu hơn để đưa ra cơ chế phân tử chính xác và thống nhất liên quan đến vai trò của PBZ đối với nồng độ proline di động trong lá cây.