BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC
KHOA
ĐỀ TÀI
HIỆU QUẢ CỦA VI
KHUẨN CỐ ĐỊNH ĐẠM
Burkholderia sp. TRÊN
CÂY LÚA CAO SẢN
TRỒNG Ở HẬU GIANG
, tháng năm Trang iLỜI CẢM TẠ
ơn!Cần thơ, ngày 17 tháng 7 năm
2011
SINH VIÊN THỰC HIỆN
LÂM VĂN BẠCH Trang ii
TÓM LƯỢC Đánh giá hiệu quả của vi khuẩn cố định đạm Burkholderia sp. KG1,
Burkholderia sp. KG2, và dòng phối trộn Burkholderia sp. KG1 với Burkholderia sp.
KG2, tác động đến năng xuất lúa cao sản OM4218 được trồng ở Hậu Giang.
Tuyển chọn chủng vi khuẩn có khả năng cố định đạm cung cấp cho cây lúa để
đạt năng suất cao nhất. Kết quả thí nghí nghiệm các chỉ tiêu nông học và năng xuất lúa
thực tế đạt hiệu quả cao khi chủng vi khuẩn Burkholderia sp. KG2 và phối trộn
Burkholderia sp. KG1 với Burkholderia sp. KG2 có thể giảm được 25-50% đạm hóa
học. Năng suất cao nhất là nghiệm thức có dòng phối trộn vi khuẩn cố định đạm
Burkholderia sp. KG1 với Burkholderia sp. KG2, bón 75% đạm hóa học nhưng năng
suất cao hơn nghiệm thức bón 100% đạm hóa học là 27,15% (3.06 kg/4 m
2
)
Từ khóa: lúa cao sản, vi khuẩn, Burkholderia sp., năng suất, cố định đạm.
yield survey. The results thought agronomic testing criteria and the fact showed that
rice production was seen to be effective when the bacteria Burkholderia sp. KG2 and
the mixing Burkholderia sp. KG1 with Burkholderia sp. KG2 could be 25-50%
reduction in chemical nitrogen fertilizer. The highest yield was mixed strains
treatments had nitrogen-fixing bacteria Burkholderia sp. KG1 with Burkholderia sp.
KG2, chemical nitrogen fertilizer 75%, but higher yields of 100% protein treatments,
chemical fertilizer was 27,15% (3,06 kg ure/ 4 m
2
).
Keywords: rice, bacteria, Burkholderia sp., yield components, nitrogen fixation Trang iv
Mục Lục
LỜI CẢM TẠ i
TÓM LƯỢC ii
TÌNH HÌNH SỬ DỤNG PHÂN ĐẠM CHO CÂY LÚA CAO SẢN
Ở ĐBSCL 3
2.2
SƠ LƯỢC VI KHUẨN 3
2.2.1
Đặc điểm chung của vi khuẩn Burkholderia 3
2.2.2
Một số chủng Burkholderia điển hình 4
2.2.3
Vi khuẩn Burkholderia sp 5
2.3
VAI TRÒ CỦA ĐẠM ĐỐI VỚI CÂY LÚA VÀ CƠ CHẾ CỐ ĐỊNH
ĐẠM SINH HỌC 7
2.3.1
Vai trò của đạm đối với cây trồng 7
2.3.2
2.5.3
Làm đất 21
2.5.4
Gieo sạ 22
2.5.5
Chăm sóc 22
2.5.6
Thu hoạch và đánh giá năng xuất 26
2.5.7
Chế biến và bảo quản (sơ chế) 26
2.6
TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG VI KHUẨN CỐ
ĐỊNH ĐẠM TRONG NÔNG NGHIỆP Ở VIỆT NAM 27
2.6.1
Lịch sử phát triển phân vi sinh 27
Nhân mật số vi khuẩn Burkholderia sp.KG 36
3.2.3
Nội dung và bố trí thí nghiệm 36
3.2.4
Các chỉ tiêu theo dõ 40
3.2.5
Phương pháp xử lý số liệu 40
Chương 4: KẾT QỦA VÀ THẢO LUẬN 41
4.1. KẾT QUẢ CỦA VI KHUẨN CỐ ĐỊNH ĐẠM Burkholderia sp. ẢNH
HƯỞNG LÊN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA GIỐNG LÚA OM4218 41
4.1.1. Kết quả chiều dài rễ lúa các giai đoạn phát triển sau sạ 41
4.1.2. Kết quả chiều cao cây lúa các giai đoạn phát triển sau sạ 43
4.1.3. Kết quả số chồi lúa các giai đoạn phát triển saus sạ 45
4.1.4. Kết quả trọng lượng khô lúa các giai đoạn phát triển sau sạ 47
4.2 KẾT QUẢ TÁC ĐỘNG CỦA VI KHUẨN CỐ ĐỊNH ĐẠM
Burkholderia sp. ẢNH HƯỞNG ĐẾN NĂNG SUẤT CỦA GIỐNG LÚA
Tài liệu tham khảo 58
PHỤ CHƯƠNG 61
Trang viDanh sách bảng
Tên bảng Trang
Bảng 1: Cách bón phân cho lúa 23
Bảng 2: Đặc điểm của từng loại phân vi sinh 28
Bảng 3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 37
Bảng 4: Công thức bón phân vụ hè thu của nông dân 39
Bảng 5: Công thức bón phân trong thí nghiệm kg/1000m
2
39
Bảng 6 : Sự phát triển chiều dài rễ qua các giai đoạn (cm) 41
Hình 4: Một số dụng cụ, thiết bị thí nghiệm 35
Hình 5: Ruông lúa thí nghiệm 38
Hình 6: Rễ lúa giai đoạn 35 ngày 41
Hình 7: So sánh rễ lúa 84 ngày 42
Hình 8: Cây lúa 35 ngày 44
Hình 9: Biểu đồ số bông lúa trên m
2
các nghiệm thức 49
Hình 10: Biểu đồ số bông lúa trên buội các nghiệm thức 50
Hình 11: Biểu đồ chiều dài bông lúa các nghiệm thức 51
Hình 12: Biểu đồ thể hiện số hạt chắc trên bông lúa 52
Hình 13: Biểu đồ thể hiện tỉ lệ hạt lép trên bông lúa (%) 52
Hình 14: Biểu đồ thể hiện số hạt chắc trên buội lúa 53
Hình 15: Biểu đồ thể hiện tỉ lệ hạt lép trên buội lúa (%) 53
Hình 16: Biểu đồ thể hiện trọng lượng 1000 hạt 54
Hình 17: Biểu đồ thể hiện sản lượng lúa trên 4m
2
55 Trang
viii
Danh sách các từ viết tắt
dựng nước và giữ nước. Nông dân ta rất giàu kinh nghiệm và giỏi nghề trồng lúa. Việt
Nam cũng là một trong những trung tâm phát sinh cây lúa và nghề trồng lúa của loài
người. Cây lúa luôn là cây lương thực chính trong sản xuất nông nghiệp và là nhân tố
quan trọng ổn định tình hình kinh tế, chính trị, văn hoá, xã hội của đất nước.
Trong những thập kỷ qua loài người đang đứng trước nguy cơ bùng nổ về dân
số, trong đó có Việt Nam. Ở Việt Nam, dân số trên 80 triệu và 100% người Việt Nam
sử dụng lúa gạo làm lương thực chính. Vì thế việc đảm bảo an ninh lương thực và sản
lượng gạo xuất khẩu ở Việt Nam có vai trò vô cùng to lớn. Nhằm đáp ứng nhu cầu
càng cao về lương thực, các nhà nông ở Việt Nam và các nước khác trên thới giới phải
canh tác ba vụ lúa trên năm nên đã sử dụng biện pháp gia tăng các loại phân bón cho
cây lúa, nhất là đạm vì đạm là nguồn dinh dưỡng chính của cây trồng. Tuy nhiên , trên
thực tế chỉ 30% lượng đạm bón vào đất được cây hấp thụ. Do đó, việc bón quá nhiều
đạm, nhất là đạm hóa học không những dẫn đến chi phí cao mà còn gây ô nhiễm môi
trường, hiệu ứng nhà kính, tổn hại sức khỏe và hệ sinh thái.
Nhằm khắc phục những bất lợi của việc sử dụng quá mức phân bón hóa học
trong canh tác lúa, hạn chế ô nhiễm môi trường. Hiện nay đã và đang có nhiều nghiên
cứu ứng dụng về việc sử dụng phân bón sinh học trong nông nghiệp, đặc biệt là trên
cây lúa. Đây là một trong những biện pháp làm tăng độ phì nhiêu cho đất và hạn chế
sự ô nhiểm môi trường, tuy nhiên giá thành của loại phân này vẫn còn cao do phải vận
chuyển số lượng lớn từ nơi sản xuất đến đồng ruộng. Để hạn chế việc sử dụng phân
bón hóa học và sinh học, việc nghiên cứu và tìm ra các loại vi khuẩn có khả năng cố Trang 2
định đạm là một nhu cầu cấp thiết.
Vì những lý do trên mà đề tài: “Hiệu quả của vi khuẩn cố định đạm
Burkholderia sp. trên cây lúa cao sản trồng ở Hậu Giang” được thực hiện nhằm mục
đích đánh giá hiệu quả của vi khuẩn cố định đạm Burkholderia sp. tác động đến năng
xuất lúa, góp phần giảm lượng phân hóa học và cải thiện độ phì nhiêu cho đất.
1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
2.2.1 Đặc điểm chung của vi khuẩn Burkholderia
Burkholderia là vi khuẩn gram âm, hình que, đường kính khoảng 1 µm, chúng
có thể di chuyển nhờ các chiêm mao ở đầu (Jesus et al, 2004). Vi khuẩn Burkholderia
sinh trưởng và phát triển trong điều kiện kị khí hoặc hiếu khí, nhưng trong môi trường
ít khí thì phát triển tốt nhất, chúng phát triển sâu trong môi trường nuôi cấy từ 1-4 mm
(Paulina et al., 2001). Trong môi trường nuôi cấy chúng tạo thành những khuẩn lạc
trắng hoặc hơi vàng, đường kính khoản 2-4 mm tròn phẳng hoặc lài (Jesus et al.,
2004). Vi khuẩn Burkholderia có bộ gen lớn nhất so với các loài vi khuẩn trong đất đã
được biết đến có tiềm năng quan trọng trong hệ sinh thái và thương mại cho xử lý sinh
học, trình tự bộ gen Burkholderia sẽ đóng vai trò quan trọng trong các cơ chế bảo vệ
môi trường. Trang 4
2.2.2 Một số chủng Burkholderia điển hình
Cỏ bãi biển châu Phi không phát triển nốt sần nhưng cũng chứa vi khuẩn
Burkholderia cố định ni-tơ.
(Ảnh: USDA,Howieson, E. Cahill, iStockphoto)
Họ đang tham gia vào quá trình quan trọng như phân hủy sinh học các chất ô nhiễm,
nhưng một số cũng gây bệnh ở thực vật, động vật và con người. Bcc chủng được phân
lập từ môi trường sống rất khác nhau, bao gồm cả đất, suối, thực vật, động vật và các
mô của con người, đặc biệt là phổi của bệnh nhân xơ nang (Coenye et al., 2003). Bcc
chủng có bộ gen lớn (2-4) replicons, mà được cho là cung cấp cho chúng sự linh hoạt.
Các tính năng khá độc đáo cùng với hệ gen cấu trúc sinh thái rộng phạm vi làm cho
nhóm này hết sức quan tâm cho các nghiên cứu so sánh bộ gen. Các nghiên cứu này hy
vọng có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc và chặt chẽ về các dòng có liên quan của một
nhóm vi khuẩn được nhiều thành công trong môi trường rất khác nhau.
Chủng ATCC 17660 được phân lập năm 1958 từ một đất rừng ở Trinidad và là
một trong những bản gốc chủng pseudomonads nó được mô tả như là Pseudomonas
multivorans trong nghiên cứu của (Stanier et al., 1966). ATCC 17760 có kích thước
không điển hình nhỏ, (4,7 Mb bộ gen trong 2 replicons) do đó, phân tích so sánh với
các trình tự bộ gen Bcc sẽ giúp hiểu, mở rộng bộ gen và kiểm tra giả thuyết gene cho
nhóm Bcc. Tuy nhiên, trình tự bộ gen và các nghiên cứu xung quanh lĩnh vực mới hiện
nay gợi ý rằng ATCC 17760 có 8,5 Mb bộ gen trong 3 replicons. ATCC 17760 cũng
được chọn vì nó là trong cụm phát sinh loài giống như các chủng loại Bcc. Thông tin
năm 2004 cho thấy rằng chủng này không phải là một thành viên của bất kỳ của chín
loài Bcc, và có thể là một loài mới, nhưng trong số các loài được mô tả, nó xuất hiện
hầu hết liên quan chặc chẽ đến Burkholderia cepacia.
2.2.3 Vi khuẩn Burkholderia sp
Burkholderia sp. (Dòng 383) được phân lập năm 1958 từ đất rừng ở Trinidad và
là một trong những nguyên chủng trong nghiên cứu nổi tiếng (1966). Nó được mô tả
như là Pseudomonas multivorans. Thông tin năm 2004 cho thấy rằng chủng này không
phải là một thành viên của bất kỳ của chín loài Burkholderia cepacia, và có thể là một Trang 6
loài mới. Tuy nhiên, trong số các loài được mô tả, nó xuất hiện hầu hết liên quan chặt
chẽ đến Burkholderia cepacia. (http://genome.jgi-psf.org/bur94/bur94.home.html).
Trang 7
Môi trường sử dụng để nuôi cấy Burkholderia sp.KG trong phòng thí nghiệm là
môi trường Bunrk lỏng không đạm, hoặc môi trường King B. (Ngô Thanh Phong,
2010)
2.3 VAI TRÒ CỦA ĐẠM ĐỐI VỚI CÂY LÚA VÀ CƠ CHẾ CỐ ĐỊNH ĐẠM
SINH HỌC
2.3.1 Vai trò của đạm đối với cây trồng
Thông thường trong đất có 2 nguồn đạm dễ thu hút đối với cây trồng là đạm
amoniac và nitrat. Nói chung, các dạng đạm khoáng cây hút rất nhanh và chuyển thành
những dạng đạm hữu cơ. Phân đạm là tên gọi chung của các loại phân đơn cung cấp
chất đạm cho cây. Bón đạm sẽ thúc đẩy sự tăng trưởng của cây, giúp cho chồi, cành lá
phát triển, làm lá có kích thước to, xanh, quang hợp mạnh và làm tăng năng suất cây
trồng.
Thiếu đạm cây trồng tăng trưởng còi cọc, đẻ nhánh kém, ít phát triểm mầm non,
phân cành ra lá đều kém, lá nhỏ. Cây ra hoa kết quả muộn, ít hoa, ít quả, khả năng tích
lũy chất có đạm, bột đường đều kém. Tuy nhiên, nếu bón đạm nhiều cho cây sẽ có tác
dụng ngược lại: cây lớn nhanh, đẻ nhánh nhiều, lá phát triển quá mức, bộ rễ phát triển
kém, thân non mềm. Đó là hiện tượng “lốp cây”, cây dễ bị đổ, trổ chậm, chính chậm
và không chắc hạt. Mặt khác bón nhiều đạm làm tăng mức độ nhiễm sâu bệnh do màu
sắc xanh đậm của lá thu hút bướm, lá mềm sâu dễ đục, nấm bệnh, vi khuẩn dễ xâm
nhập.
Ðặc điểm của phân đạm
Chúng ta biết rằng, trên thị trường nước ta hiện nay có 2 dạng phân đạm chính
đó là phân đạm ure và phân đạm sulphate (mà ta thường gọi là SA)
Phân Ure: (NH
2
)
2
lượng đạm rất cao (46% N). Trong các quy trình phân bón chúng ta cũng chỉ nghĩ đến
việc đảm bảo đủ số lượng phân đạm, phân lân và kali là được, chưa tính đến nhu cầu
phân S cho cây. Thực ra trong những năm gần đây nhu cầu S đã trở nên rất cần thiết
trong quy trình phân bón. Ngoài ra, do sự thâm canh và khai thác đất ngày càng nhiều
nên ngoài vấn đề lưu huỳnh còn nảy sinh thêm các vấn đề canxi, manhê và các nguyên
tố vi lượng khác.
Do vậy trong khi sử dụng phân đạm, đề nghị thay khoảng 30 - 40% dạng đạm ure
bằng dạng đạm sunfate là thích hợp. Nếu đã dùng phân DAP thay cho lân thì nên giảm
bớt lượng phân đạm, vì trong DAP đã có 18% đạm.
Vai tro của đạm đối với cây lúa
Nhu cầu dinh dưỡng của cây lúa hay nói cách khác là các chất dinh dưỡng cần
thiết, không thể thiếu được đối với sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa bao gồm:
đạm (N), lân (P), kali (K), vôi, sắt, kẽm, đồng, magiê, mangan, mô-líp-đen, bo, silic,
lưu huỳnh và các-bon, ô-xy, hyđrô. Tất cả các chất trên đây (trừ các-bon, ô-xy, hyđrô)
phân bón đều có thể cung cấp được. Có nhiều chất dinh dưỡng khoáng mà cây lúa cần,
nhưng 3 yếu tố dinh dưỡng mà cây lúa cần với lượng lớn là: đạm, lân và kali là những Trang 9
chất cần thiết cho những quá trình sống diễn ra trong cây lúa. Các nguyên tố khoáng
còn lại, cây lúa cần với lượng rất ít và hầu như đã có sẵn ở trong đất, nếu thiếu thì tùy
theo điều kiện cụ thể mà bổ sung phù hợp.
(http://www.vaas.org.vn/Images/caylua/10/039_vaitrophanbon.htm)
Phân bón có vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng, phát triển của cây lúa, nó
cần thiết cho suốt quá trình phát triển, từ giai đoạn mạ cho đến lúc thu hoạch. Phân bón
cung cấp cho cây là nguồn nguyên liệu để tái tạo ra các chất dinh dưỡng như: tinh bột,
chất đường, chất béo, prôtêin. Ngoài ra chúng còn giữ vai trò duy trì sự sống của toàn bộ
cây lúa, không có nguồn dinh dưỡng thì cây lúa sẽ chết, không thể tồn tại.
Các yếu tố dinh dưỡng trong phân bón cung cấp cho cây lúa có vai trò khác nhau,
với hàm lượng cung cấp khác nhau trong quá trình sinh trưởng, phát triển của cây lúa.
Một trong những yếu tố quan trọng để tăng hiệu quả bón đạm cho cây lúa là cách
bón, hay nói cách khác là bón đạm như thế nào.
Thời điểm thích hợp nhất để bón đạm cho cây lúa vào lúc cấy (hoặc lúc gieo
thẳng) và lúc cây lúa bắt đầu làm đồng, cũng không nên bón đạm cho lúa khi vừa cấy
xong. Cách bón phân đạm tốt nhất là trước khi cấy (hoặc lúc gieo thẳng) phân đạm được
trộn với đất để cho phân đạm gần rễ hơn và được giữ trong keo đất.
Khi bón phân, không nên bón khi ruộng khô nẻ rồi cho nước vào ruộng thì một
phần phân đạm sẽ biến thành khí bốc hơi bay đi. Ngược lại nếu bón đạm cho đất ngập
nước thường xuyên làm thay đổi dạng đạm (dạng đạm này dễ chuyển thành thể khí
bay lên). Khi quan sát thấy trời sắp mưa không nên bón đạm vì như vậy lượng đạm
vừa bón sẽ dễ bị rửa trôi; khi nắng nóng gay gắt vào buổi trưa, đầu giờ chiều cũng
không nên bón đạm vì đạm dễ bị bay hơi, vào buổi sáng hoặc chiều mát là thời điểm
bón đạm tốt nhất.
Một điểm chú ý khác khi bón thúc phân đạm là không nên bón khi lá lúa còn ướt
bởi phân đạm sẽ dính lại trên lá ướt và với lượng nhiều có thể gây cháy lá; phân đạm
đã hòa tan vào những giọt nước trên lá lúa sẽ bị mất vào không khí khi các giọt nước
đó bốc hơi, khô đi. Cũng không nên bón thúc phân đạm nếu như thấy có mưa to vì
đạm vừa bón sẽ bị trôi đi mất. (Trần Thiên Văn)
2.3.2 Cơ chế cố định đạm sinh học
Nitơ là nguyên tố dinh dưỡng quan trọng không chỉ với cây trồng mà ngay
cả
đối với vi sinh vật. Nguồn dự trữ nitơ trong tự nhiên rất lớn, chỉ tính riêng
trong
Trang 11
không khí nitơ chiếm khoảng 78,16% thể tích. Người ta ước tính trong bầu
không
nền nông nghiệp bền vững của thế kỷ 21
này
. Cây trồng cũng như các loài động vật
và người không có khả năng đồng hóa trực tiếp nguồn N
2
tự do từ không khí (Nester
et al., 2004). N
2
là phân tử rất khó phản ứng với các phân tử khác để tạo thành hợp
chất. Liên kết N ≡ N có năng lượng liên kết rất lớn nên muốn xảy ra phản ứng giữa N
2
với các nguyên tố khác thành các hợp chất vô cơ, trong kỹ thuật người ta phải dùng
năng lượng rất cao. Muốn thu được NH
3
từ N
2
phải dùng nhiệt độ 5000
0
C với áp suất
200-300atm. Muốn tổng hợp cyanamide calcium (CaCN) phải dùng lò điện.
Trong
tự
nhiên, khi có sấm sét tạo nên áp
suất
và nhiệt độ rất cao mới cắt đứt liên kết
đó
để
hình thành nên đạm vô cơ. Vì vậy,
sau
trên trái đất và việc duy trì độ phì của đất. Hiện nay, mặc dù việc sản xuất
phân đạm ngày một tăng nhưng mới chỉ đáp ứng được một lượng đạm rất nhỏ mà cây
trồng đòi hỏi hàng năm.
Theo tài liệu phân tích, trong trường hợp thuận lợi, vi khuẩn nốt sần có thể đồng
hóa 100-250 kg N/ha/năm. Cỏ Luzern: 300 kg, cỏ Stylo: 150-200 kg, các loại đậu Trang 12
80-120 kg, các vi khuẩn sống tự do như Azotobacter 25-40 kg. Nói chung, mỗi năm
trên trái đất, các vi sinh vật cố định được khoảng 100 triệu tấn N ở dạng liên kết.
Lượng N sinh học được tích lại trong đất nhờ các vi sinh vật cố định đạm
có ý nghĩa rất lớn đối với nông nghiệp, đặc biệt là các nước có nền công nghiệp phân
hóa học chưa phát triển. Do đó, việc phát hiện ra các nhóm vi sinh vật có khả năng cố
định N
2
và sử dụng chúng như một nguồn phân bón hữu hiệu là biện pháp tích cực
làm giàu nguồn đạm cho đất và giảm bớt nguy cơ gây ô nhiễm môi trường do sử dụng
quá nhiều phân bón hóa học.
Cố định đạm sinh học trên lúa làm tăng đạm tổng số lên 20-25% (Dobereiner,
1992). Theo thí nghiệm của Cao Ngọc Điệp (2005), khi tưới dịch vi khuẩn
Pseudomonas spp. lên lúa cao sản trồng trên đất phù sa ở Cần Thơ đã giúp tăng
năng suất lúa lên 20-37%. Vì vậy, việc nghiên cứu cơ chế cố định đạm sinh học
của vi khuẩn là vấn đề cấp thiết đã được các nhà khoa học triển khai nhằm làm tăng
tính hiệu quả ứng dụng vi sinh vật cố định đạm,
Hiện nay, việc sử dụng quá nhiều phân đạm vô cơ đã làm cho môi trường đất và
nước bị ô nhiễm, hàm lượng nitrate tích lũy trong nhiều loại sản phẩm nông nghiệp
cũng tăng đến mức báo động. Chính vì vậy, thay thế một phần đạm vô cơ bằng đạm
sinh học sẽ góp phần làm cho môi trường sinh thái nông nghiệp bền vững hơn.
Việc trồng xen các cây họ đậu với các cây trồng khác cũng như trồng các cây họ đậu
cải tạo đất là biện pháp canh tác hợp lý, có hiệu quả cao và được ứng dụng ngày càng
nitrogenase hoạt hóa N
2
. Năm 1961-1962, người ta đã tách từ Clostridium
pasteurrianum hai tiểu phần hoạt hóa H
2
và N
2
. Sau này người ta tìm t
h
ấ
y
ở
Azotobacter cũng có các tiểu phần đó. Trong quá trình hoạt hóa này có sự tham gia của
2 nguyên tố
khoáng Mo và Fe.
Nguồn hydro để khử N
2
có thể là hydro phân tử (H
2
).
Trong trường hợp này thì dưới tác dụng của enzyme hydrogenase, điện tử được chuyền
theo hệ thống.
Nguồn cho điện tử và hydro là acid pyruvic. Đáng chú ý là trong quá trình
chuyền điện tử có sự tham gia tích cực của feredocine (Fd). Feredocine là cầu nối giữa
2 hệ enzyme hydrogenase và nitrogenase để cố định N
2
.
ngh
iê
n
cứu
g
ầ
n
đ
â
y
về quá trình cố định N
2
cho thấy quá trình cố định này
đòi hỏi: Có sự tham gia của enzyme nitrogenase. Có thể coi đây là nhân tố chìa khóa
cho quá trình này: Enzyme này hoạt động trong điều kiện yếm khí.
- Có lực khử mạnh với thế năng khử cao (NAD, NADP, )
- Có năng lượng (ATP) đủ và có sự tham gia của nguyên tố vi lượng. Nhóm
hoạt động của enzyme nitrogenase có chứa Mo và Fe. Vì vậy sử dụng Mo và Fe cho
cây họ đậu thường có hiệu quả rất cao.
- Tiến hành trong điều kiện yếm
khí.
Các chất khử là NADH
2
và Fd cùng với năng
lượng do hô
hấp, quang hợp của cây chủ c
ung
cấp
khuẩn lam, quá trình cố định đạm không phải xảy ra ở bất kỳ tế bào nào mà chỉ có thể
xảy ra ở dị bào.(Desnoues et al.,2003).
Khả năng cố đinh đạm sinh học hay các sinh vật mamg hệ thống gen nif được
phân phối ở nhiều loài vi khuẩn thực (eubacteria) và vi khuẩn cổ (archae) (Yan et
al.,2008).
N
2
+ 8 H + 6 e
-
→ 2 NH
3
+ H
2
Sự cố định đạm sinh học giới hạn ở vi sinh vật sơ hạch, nhóm này có thể là vi
sinh vật dị dưỡng và sự hoạt động của chúng cần năng lượng ( chủ yếu là nguồn
cacbonhidrat) bắt nguồn từ sự quan hệ giữa rễ cây và vi sinh vật cho nên nếu nguồn
năng lượng dồi dào thì cố định đạm ngày càng cao. Nguồn năng lượng cung cấp cho
hệ thống cố định đạm sinh học với sự hoạt động của enzim nitrogenase và
hydrogenase giúp cho N
2
được chuyển thành 2 phân tử NH
3
, sau đó kết hợp với chuổi
carbon để thành những acid amin đầu tiên cung cấp cho cây trồng.
Quá trình cố định nitơ phân tử theo 2 hướng cơ bản: Con đường khử và con
đường oxy hoá. Con đường khử theo chuỗi biến hoá:
N2 → HN=NH → H2N-NH2 → NH3 → NH4OH
Con đường oxy hoá: N2 → N2O → (HNO)2 → NH4OH
Qua 2 hướng đó, người ta thu được kết quả sau:
- Nếu nồng độ Oxy nhiều sẽ ức chế quá trình cố định nitơ phân tử.
Loài: Oryza sativa – lúa trồng
2.4.2 Đặc điểm sinh vật học của cây lúa
* Cấu tạo hạt lúa
- Vỏ trấu: có 2 mảnh, một mảnh to và một mảnh nhỏ ôm lấy nhau. Vỏ trấu có
màu khác nhau tùy theo giống.
- Râu: hạt thóc có thể có râu hoặc không có râu. Ở hạt có râu thì mỏ hạt kéo dài
ra thành râu, màu sắc của vỏ hạt và màu sắc của râu thường cùng một màu. Mỏ hạt là
một bộ phận của vỏ trấu to
- Mày trấu: Mỗi hạt trấu có hai mày trấu dính liền với cuống hạt. Mày trấu dài
hay ngắn tùy theo giống.
- Hạt gạo: gồm 2 phần: nội nhũ và phôi. Nội nhũ được bao bọc bởi lớp vỏ cám,
màu sắc lớp vỏ cám tùy theo giống. Nội nhũ là phần dự trữ dinh dưỡng để nuôi phôi
và khi nảy mầm thì cung cấp dinh dưỡng cho phôi phát triển thành cây lúa non. Phôi ở
phía cuối của hạt thóc, khi nảy mầm thì phôi phát triển thành mầm và rễ để bắt đầu
một chu kì mới của cây lúa.
* Sự nảy mầm của hạt
Hạt hút nước trương lên gặp nhiệt độ thích hợp và đầy đủ không khí thì nảy
mầm. Đầu tiên là một khối trắng xuất hiện, tiếp đến là rễ phôi xuất hiện và dài ra
nhanh chóng, rồi bao mầm có dạng mũi chông đâm ra.
Copyright: Tài liệu đại học ©