 1)
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. 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). Lúc mới sinh, enzyme
này
chứa một vị điểm (site)
hoạt động gồm một ion đơn nguyên tử Fe (II), nối 2 histidine với 1
aspartate. Người ta vẫn chưa rõ
cơ chế của phản ứng này,
nhưng họ ngờ rằng ở các giai
đoạn đầu ACC và oxygène được gắn vào Fe
để thành một phức chất bậc ba Fe/ACC/O2.
Sau đó,
có thể có sự tham gia của những chất oxyde hóa mạnh như Fe(III)OOH,
Fe(V)=O, ...
Các chế
phẩm chứa ethylene hay đất đèn vẫn đang được sử dụng ở Việt Nam, nhất là
trong việc làm chín đều hạt cà phê sau khi thu hoạch.
2) Những thay đổi chung của trái cây:
Mọi trái cây đều
biến đổi trạng thái trong tiến trình già chín với những kết quả hơi khác
nhau:
a) Vị của trái:
Đó
là kết quả của sự cân bằng giữa đường
với
độ chua. Trái dâu có mùi thơm dịu, hơi chua. Vị này do một chất bay hơi
cân
bằng giữa acid và đường. Tùy theo trái, tỷ lệ đường khác nhau và thay
đổi tùy độ chín. Đối với
chuối, mít,
mơ, dưa tây,
táo,
lê, trạng sư, đào... thì
tiến
trình chín được bắt đầu và điều chỉnh bởi sự tổng hợp của một kích thích
tố tên là ethylene. Người ta có thể làm chín
trái còn xanh
bằng cách ủ chúng với chất này.
Những trái này tích trữ tinh bột
ngay lúc đầu của
thời kỳ phát triển. Chúng chứa nhiều đường nhờ sự phân hủy của tinh bột
ra đường glucose, ngay cả khi
trái được hái lúc còn
xanh. Trường hợp trái dâu hay cà chua thì khác.
Những khảo cứu trên trái dưa tây chứng tỏ rằng ethylene không có tác
dụng lên những quá trình làm chín, và lượng đường lẫn màu của trái cũng
không tùy thuộc vào ethylene.
Chúng không tích trữ tinh bột trong khi trái phát triển mà vị ngọt có là
nhờ sự phân hủy đường saccharose đã được tích lũy từ giai đoạn đầu của
đời sống trái. Loại trái cây này phải được hái khi chín tới
thì nó
mới có vị thơm ngon.
Khi chín,
trái cây teo lại là do chúng chứa những hợp chất rượu phénol, đa phénol
như tannin... kết hợp với những hợp chất tế bào (loại pectic) thành
những hợp chất phức tạp.
b) Sự đổi màu từ xanh sang màu vàng cam hay đỏ:
Ta
gọi trái còn xanh nghĩa là nó chưa chín. Ở giai đoạn sớm sủa này, diệp
lục tố (chlorophylle) cho màu xanh của trái. Dưới tác dụng của enzym
chlorophyllase, diệp lục tố bị phân hủy nên để lộ ra những sắc tố khác
đã có sẵn trong trái. Thí dụ trường hợp trái đu đủ. Song song với quá
trình này, các sắc tố khác được tổng hợp. Có hai nhóm sắc tố: nhóm
caroténoide, với beta-carotène sẽ cho màu vàng cam như trái xoài, và
nhóm anthocyanes, mà pelargonidol (pelargonidin-glucosine) sẽ cho trái
dâu có màu đỏ. Các sắc tố này thường tạo thành các hợp chất phức tạp để
khỏi tạo thành màu xanh lơ.
c) Phát ra mùi thơm:
Mùi trái
cây rất phức tạp bởi vì có hàng trăm hợp chất khác nhau để tạo mùi thơm
cho một loại trái. Thí dụ có khoảng 200 hợp chất thơm cho trái dâu tây.
Các hợp chất dễ bay hơi này (rượu, aldéhyde, ester, cétone, terpénol...)
tham dự vào việc tạo mùi. Sự tổng hợp các chất này do các yếu tố bên
ngoài tác động lên như nhiệt độ, sự oxy hóa... Chính quá nhiều thông số
tạo mùi mà ta khó nhận biết được hợp chất thơm nào đặc biệt nhất cho
loại trái cây trong lúc chúng dễ bay hơi, và cũng do mỗi người cảm nhận
d) Mất độ
rắn
chắc:
Kết
cấu của trái cây được vận hành bởi nhiều thông số như độ lớn và hình
dạng tế bào, thể tích liên tế bào, sự toàn vẹn, bề dày của màng tế bào,
áp suất thẩm thấu... Những 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 được tổng hợp trong lúc trưởng thành và dẫn tới sự
phá hoại
cấu trúc tế bào và mô. Cho dù sự
rối loạn
của tế bào được xem như nguyên nhân chính
làm
thay đổi cấu hình, còn có những biến cố khác được quan sát trong lúc
trưởng thành, như mất đi sự kết dính giữa các tế bào và những thay đổi
áp suất thẩm thấu, cũng làm cho trái mềm đi.
Đối với nho, dâu
tây, sơ ri, ... thì
quá trình chín không dựa vào
sự tổng hợp của
ethylene. Tuy những nhân tố điều chỉnh vẫn chưa được biết chính xác,
nhưng có vài kích thích tố
như auxine (nơi dâu tây) hoạt
động trong sự phát triển
của
trái lúc còn non.
3) Sự
chuyển gene:
Hiểu biết về
sự điều chỉnh của sự biểu hiện gene liên kết với sự phát triển và sự
chín của trái giúp người ta nêu
ra được đặc tính chức
năng của gene, nhận biết được các gene và cô lập chúng. Từ những nhận
xét đó, những năm gần đây sự chuyển gene trong phòng thí nghiệm là
phương thức
đặc sắc để chứng minh giả thuyết trên chức năng của gene. Người ta
chuyển những gene có ích lợi
vào bộ gene của cây và
quan sát sự thay đổi của trái cây. Người ta cũng có thể làm giảm sự biểu
hiện gene, chận đứng con đường sinh hóa. Tại Pháp, những thí nghiệm
chuyển gene trên hoa quả nhằm
để hiểu cơ chế, chớ không có mục đích thương mại. Trái cây được thí
nghiệm là cà chua. Họ tạo ra những giống cà có trái to hơn,
chất lượng tốt hơn và lâu hư
sau khi thu hoạch.
|