Tổng quan về các nhóm vi sinh vật cố định đạm
Vi khuẩn cố định đạm là gì?
Các nhóm vi sinh vật cố định đạm, hay còn gọi là cố định nitơ, là những vi sinh vật quan trọng nhấtrong việc cố định N2 trong đất và trong cây trồng.
Vi khuẩn cố định đạm bao gồm nhóm nhân sơ (cả vi khuẩn và vi khuẩn cổ) gọi chung là các vi khuẩn cố định đạm (diazotroph). Một số thực vật bậc cao, và một số động vật (mối), đã có những hình thức cộng sinh với các vi khuẩn (diazotroph) này.
Nitơ (N) là yếu tố dinh dưỡng quan trọng không chỉ đối với cây trồng mà ngay cả đối với vi sinh vật. Nguồn dự trữ nitơ trong tự nhiên tất lớn, chỉ riêng trong không khí có đến 78,16% là nitơ, song nguồn nitơ này không sử dụng được cho cây trồng.
Để cây trồng có thể sử dụng được nguồn nitơ này làm chất dinh dưỡng, nitơ không khí phải được chuyển hóa thông qua quá trình cố định nitơ (cố định đạm) dưới tác dụng của các nhóm vi sinh vật cố định đạm.
Các vi khuẩn cố định nitơ có thể có dạng sống cộng sinh trong rễ, tạo nên các nốt sần hoặc sống tự do trong đất. Hiện nay, có khoảng hơn 600 loài cây có vi sinh vật sống cộng sinh có khả năng đồng hóa N2 thuộc nhiều họ khác nhau (ví dụ: các cây họ đậu…).
Đạm sinh học là gì?
Chất đạm (hay còn gọi là protein) là chất hữu cơ giàu dinh dưỡng có mặt trong thịt động vật và trong thực vật. Đạm là chất căn bản giúp duy trì sự sống của mọi tế bào.
Đạm là chất dinh dưỡng có vai trò quan trọng hàng đầu đối với cây trồng. Tuy nhiên hàm lượng của chúng trong đất rất ít, do đó gây ra hiện tượng thiếu đạm ở cây trồng.
Một trong những phương pháp tăng cường lượng đạm cho đất là sử dụng các loại vi sinh vật cố định nitơ từ không khí.
Quá trình cố định đạm sinh học
Cố định đạm sinh học hay cố định nitơ là một quá trình khử (N2) thành NH3 dưới sự xúc tác của enzyme nitrogenase. Sau đó, NH3 có thể kết hợp với các acid hữu c ơ để tạo thành các acid amin và protein.
Lý do của quá trình cố định đạm sinh học đó là do nitơ trong khí quyển hoặc phân tử khí nitơ (N2) tương đối trơ, tức là nó không dễ dàng phản ứng với các hóa chất khác để tạo ra hợp chất mới. Quá trình cố định phân giải các phân tử nitơ dạng hai nguyên tử (N2) thành các nguyên tử.
Cố định đạm trong tự nhiên và tổng hợp, là quá trình cần thiết cho tất cả các hình thái của sự sống bởi vì nitơ là cần thiết để sinh tổng hợp các yếu tố cấu tạo cơ bản của thực vật, động vật và các hình thái sự sống khác; ví dụ, nucleotide trong ADN và ARN và các axit amin trong protein. Do đó, cố định đạm cần thiết trong nông nghiệp và sản xuất phân bón.
Phân loại vi sinh vật cố định đạm
Vi khuẩn nốt sần
Vai trò cố định N2 quan trọng nhất thuộc về nhóm vi sinh vật cộng sinh. Ở một số cây gỗ hoặc cây bụi nhiệt đới thuộc họ Rabiaceae, các nốt sần chứa vi khuẩn cố định N2 không phải ở rễ mà ở trên lá.
Vi khuẩn nốt sần thuộc nhóm hiếu khí không tạo bào tử, có thể đồng hóa nhiều nguồn carbon các nhau.
Các vi sinh vật cố định đạm thuộc nhóm vi khuẩn nốt sần bao gồm các nhóm:
- Rhizobium
- Sinorhizobium
- Bradyrhizobium japonicum
>> Vi khuẩn cố định đạm Rhizobium
Rhizobium là một nhóm vi khuẩn Gram (-) sống trong đất có vai trò cố định đạm. Rhizobium hình thành một nhóm vi khuẩn cộng sinh cố định đạm sống trong rễ của các cây họ Đậu và Parasponia.
Vi khuẩn Rhizobium xâm chiếm tế bào rễ của cây tạo thành các nốt rễ (nốt sần); ở đây chúng biến đổi nitơ trong khí quyển thành ammoniac và sau đó cung cấp các hợp chất nitơ hữu cơ như glutamin hoặc ureide cho cây. Còn cây thì cung cấp các hợp chất hữu cơ cho vi khuẩn từ quá trình quang hợp.
- Rhizobium phaseoli
- Rhizobium trifolii (Synonym: Rhizobium leguminosarum)
- Rhizobium lupini
- Rhizobium sapnicum
- Rhizobium meliloti
Vi khuẩn cộng sinh với cây không thuộc họ Đậu
Có khoảng vài trăm loài thực vật mặc dù không thuộc họ Đậu nhưng vẫn có các nốt sần cố định đạm. Tuy nhiên sự cộng sinh thường không phải là với Rhizobium mà lại là nhóm xạ khuẩn (Actinomycetes).
>> Thông tin của 500++ chủng xạ khuẩn: http://bit.ly/xa-khuan-Streptomyces
Vi khuẩn cố định đạm sống tự do
Vi khuẩn cố định đạm sống tự do ở vùng rễ lúa và những cây thuộc họ hòa thảo đã giúp cây trồng phát triển tốt cũng như hạn chế thấp nhất lượng đạm hóa học trong sản xuất nông nghiệp.
>> Vi khuẩn cố định đạm Azotobacter
Azotobacter là nhóm vi khuẩn Gram (-), di động, hô hấp hiếu khí và có khả năng cố định nitơ tự do.
Trong số các vi sinh vật có khả năng cố định nitơ theo kiểu không cộng sinh, vi khuẩn Azotobacter được quan tâm và ứng dụng nhiều nhất trong sản xuất phân bón sinh học cố định nitơ.
Vi khuẩn Azotobacter thu hút sự quan tâm không chỉ bởi khả năng cung cấp nguồn dinh dưỡng nitơ mà còn có nhiều khả năng hữu ích khác như kích thích nảy mầm, sản sinh ra các chất kích thích sinh trưởng thực vật.
>> Vi khuẩn cố định đạm Beijerinckia
Beijerinckia là nhóm hiếu khí, cố định nitơ giống Azotobacter nhưng có khả năng chịu chua cao hơn. Chúng bao gồm 3 loài:
- Beijerinckia indica
- Beijerinckia fluminensis
- Beijerinckia derxii
Vi khuẩn cố định nitơ sống hội sinh
Vi sinh vật được sử dụng trong sản xuất phân bón nhiều nhất hiện nay là Azospirillum – sống hội sinh trong rễ cây hòa thảo, bông và rau.
Hai chủng vi khuẩn cố định nitơ sống hội sinh được biết đến nay là:
Như vậy, đến đây chúng ta có thể thấy rằng các nhóm vi sinh vật cố định đạm đã tham gia vào nhiều khâu trong toàn bộ chuỗi phân giải, cố định nitơ. Chính vì tầm quan trọng như vậy nên hiện nay các vi sinh vật cố định đạm đang được sử dụng nhiều trong các chế phẩm phân bón vi sinh cải tạo đất trồng trọt.
Theo Wikipedia, Nông nghiệp Việt Nam
www.chungvisinh.com
No Responses