ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------------------------

Nguyễn Quang Hùng

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA MỘT SỐ
NANO KIM LOẠI ĐẾN VI KHUẨN CỐ ĐỊNH ĐẠM
RHIZOBIUM TRÊN CÂY ĐẬU TƢƠNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2018


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------------------------

Nguyễn Quang Hùng

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA MỘT SỐ
NANO KIM LOẠI ĐẾN VI KHUẨN CỐ ĐỊNH ĐẠM
RHIZOBIUM TRÊN CÂY ĐẬU TƢƠNG

Chuyên nghành : Khoa học môi trường
Mã số

: 60440301

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

tháng

năm 2018

Học viên cao học

Nguyễn Quang Hùng


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
Chƣơng 1. TỔNG QUAN .........................................................................................3
1.1. Cây đậu tương và ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp Việt Nam ............3
1.1.1. Giới thiệu chung về cây đậu tương ...........................................................3
1.1.2. Tình hình sản xuất và vai trò của cây đậu tương trong nông nghiệp ........3
1.1.3. Những vấn đề trong sản xuất đậu tương ở Việt Nam ...............................5
1.2. Quá trình chuyển hóa nitơ trong tự nhiên ........................................................7
1.2.1. Quá trình khoáng hóa ................................................................................7
1.2.2. Quá trình phản nitrat hóa ..........................................................................8
1.2.3. Quá trình cố định nitơ phân tử ..................................................................8
1.3. Tổng quan về vi khuẩn cố định nitơ ..............................................................10
1.3.1. Vi khuẩn cố định nitơ cộng sinh Rhizobium ...........................................11
1.3.2. Vi khuẩn cố định nitơ tự do ....................................................................12
1.4. Công nghệ nano và ứng dụng của công nghệ nano trong nông nghiệp .........14
1.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ..........................................................14
1.4.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam ........................................................19
1.5. Ảnh hưởng của các hạt nano sắt, đồng, coban đến sinh trưởng và phát triển
của cây đậu tương .................................................................................................20
1.5.1. Ảnh hưởng của coban .............................................................................20

3.2. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của các nồng nộ nano kim loại Fe, Cu, Co đến
sinh trưởng và phát triển vi khuẩn cố định đạm Rhizobium trên cây đậu tương
trong phòng thí nghiệm .........................................................................................46


3.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của nano kim loại Fe đến khả năng sinh trưởng
và sinh polysaccharite của chủng vi khuẩn Sinorhizobium fredii TT14 ...........46
3.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của nano kim loại Cu đến khả năng sinh trưởng
và sinh polysaccharite của chủng vi khuẩn Sinorhizobium fredii TT14 ...........49
3.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của nano kim loại Co đến khả năng sinh trưởng
và sinh polysaccharite của chủng vi khuẩn Sinorhizobium fredii TT14 ...........52
3.3. Ảnh hưởng của các nano kim loại đến khả năng sinh trưởng của cây đâu tượng
trong điều kiện phòng thí nghiệm ...........................................................................54
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................59
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................61


DANH MỤC VIẾT TẮT

Từ viết tắt

Viết đầy đủ

APO:

Asiaa Productivity Organization

CTAB:

Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide


Tris Acetate EDTA

SEM:

Scaning Lectron Microscope

SPT:

Hạt siêu phân tán hay hạt nano

YEM-Fe-NP :

Yeast Extract Mannitol Fe Nanoparticles

YEM-Cu-NP :

Yeast Extract Mannitol Cu Nanoparticles

YEM-Co-NP :

Yeast Extract Mannitol Co Nanoparticles

YEMA-CR:

Yeast Extract Mannitol Agar Congo Red


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Tình hình sản xuất đậu tương ở Việt Nam giai đoạn 2011-2016 ................4

trưởng của vi khuẩn Sinorhizobium fredii TT14.......................................................47
Hình 3. 10. Ảnh hưởng ở các nồng độ nano 100, 250 và 500 đến sinh trưởng của
chủng vi khuẩn TT14 ................................................................................................47
Hình 3. 11. Ảnh hưởng của nồng độ nano Fe đến sinh tổng hợp polysacharit ngoại
bào của TT14 sau 96 giờ ...........................................................................................48
Hình 3. 12. Ảnh hưởng của nano Fe ở nồng độ 250 ppm đến hình thái của tế bào vi
khuẩn TT14 ...............................................................................................................48
Hình 3. 13. Ảnh hưởng của nano kim loại Cu ở các nồng độ khác nhau đến sinh
trưởng của vi khuẩn Sinorhizobium fredii TT14.......................................................50
Hình 3. 14. Ảnh hưởng của nồng độ nano Cu đến sinh tổng hợp polysacharit ngoại
bào của TT14 sau 96 giờ ...........................................................................................51
Hình 3. 15. Ảnh hưởng của nano Cu ở nồng độ 50 ppm đến hình thái của tế bào vi
khuẩn TT14 ...............................................................................................................51


Hình 3. 16. Ảnh hưởng của nano kim loại Co ở các nồng độ khác nhau đến sinh
trưởng của vi khuẩn Sinorhizobium fredii TT14.......................................................52
Hình 3. 17. Ảnh hưởng của nồng độ nano Co đến sinh tổng hợp polysacharit ngoại
bào của TT14 sau 96 giờ ...........................................................................................53
Hình 3. 18. Ảnh hưởng của các nano kim loại đến sinh trưởng của cây đậu tương
trong phòng thí nghiệm .............................................................................................54
Hình 3. 19. Ảnh hưởng của nano kim loại và vi khuẩn cố định đạm TT14 đến sinh
trưởng và số lượng nốt sần trên cây đậu tương. ........................................................55
Hình 3.20. Đậu tương không xử lý nano: không bổ sung vi khuẩn (a), có bổ sung vi
khuẩn T14 (b) ............................................................................................................56
Hình 3.21. Đậu tương xử lý nano Fe 2 ppm và 250 ppm .........................................56
Hình 3.22. Đậu tương xử lý nano Cu 2 ppm và 25 ppm ...........................................57
Hình 3.23. Đậu tương xử lý nano Co 2ppm và 100 ppm ..........................................57





lượng chất diệt cỏ và thuốc trừ sâu trong thực vật và đất, trong xử lý nước thải, quản
lý tài nguyên thiên nhiên và phát hiện sớm các mầm bệnh, các chất gây ô nhiễm
trong cây trồng và thực phẩm... Do khả năng ứng dụng kỳ diệu và sâu rộng của
công nghệ nano mà hiện nay trên thế giới đang xảy ra một cuộc chạy đua sôi động
về việc nghiên cứu và phát triển ứng dụng công nghệ nano vào đời sống. Công nghệ
nano được xem như là cuộc cách mạng công nghiệp mới không chỉ ở các nước phát
triển, mà còn ở cả các nước đang phát triển. Công nghệ nano là một nghành công
nghệ đang rất được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu, hứa hẹn sẽ mang lại
những thành tựu to lớn, có tiềm năng trong việt giải quyết các bài toán về khoa học
và công nghệ như vấn đề năng lượng, bảo vệ sức khỏe con người, hạn chế lượng
phân bón vi lượng kim loại, phục hồi môi trường, bảo vệ môi trường và phát triển
nông nghiệp.
Kinh nghiệm sử dụng phân bón vi lượng cho thấy các dạng muối của chúng
thường phản ứng với một số tạp chất trong đất tạo thành các hợp chất khó tan, làm
cho cây trồng khó hấp thu và tạo ra các phụ phẩm và tồn dư kim loại nặng trong đất.
Sử dụng các nano kim loại thay thế phân bón vi lượng kim loại, kích thích tăng
trưởng cho cây là một hướng nghiên cứu hiện nay được thế giới quan tâm.
Trong nhiều năm gần đây, việc sử dụng các nano kim loại Cu, Fe, Co, ... cho
tăng năng suất các loại cây trồng trong nông nghiệp đã được công bố. Ở nước ta,
cây đậu tương là một trong những cây lương thực quan trọng. Cây đậu tương còn là
cây cố định đạm nhờ các loại vi sinh vật cố định đạm trong đó quan trọng nhất là
các loài vi khuẩn Rhizobium tạo nốt sần trên cây đậu tương. Để có thể ứng dụng các
nano kim loại hiệu quả trong tăng năng suất đậu tương, việc nghiên cứu tác động
của chúng đến vi khuẩn cố định đạm là rất cần thiết nhằm tìm ra nồng độ thích hợp
cho ứng dụng nano kim loại trong phát triển cây đậu tương.
Xuất phát từ thực tế đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu
đánh giá tác động của một số nano kim loại đến vi khuẩn cố định đạm Rhizobium
trên cây đậu tương”.

hiệu quả sử dụng đất trong nông nghiệp. Tuy nhiên, quy mô sản xuất đậu tương còn

3


nhỏ lẻ và chưa cạnh tranh được với các loại cây khác. Diện tích trồng đậu tương đã
được mở rộng từ năm 2011 nhưng năng suất và sản lượng còn thấp. Năm 2013, tổng
sản lượng đậu tương toàn quốc mới chỉ đạt 168,4 nghìn tấn đáp ứng khoảng 1/10
nhu cầu. Năng suất tiếp theo (2014 và 2015) vẫn ở mức thấp. Vì thiếu khả năng
cạnh tranh, tới năm 2016, diện tích gieo trồng đậu tương đã bị giảm còn 94 nghìn
ha, sản lượng đạt 147,5 nghìn tấn, năng suất tăng nhẹ 8,2% so với năm 2015 (Bảng
1.1). Để bù đắp sự thiếu hụt về thực phẩm giàu protein trong nước, đồng thời đáp
ứng nhu cầu ngày càng tăng mạnh của nghành công nghiệp thức ăn chăn nuôi và
nuôi trồng thủy sản, Việt Nam phải nhập khẩu một lượng lớn bột đậu từ các nước
khác. Theo số liệu của Tổng cục Hải quan Việt Nam và USDA (United Stated
Department of Agriculture), năm 2012 Việt Nam nhập 1289,9 nghìn tấn đậu tương
(trị giá 777,3 triệu đô la Mỹ). Quí I/2013, Việt Nam nhập khẩu nguyên liệu thức ăn
chăn nuôi trên 712 triệu USD, tăng gần 54% so với cùng kỳ năm 2012, trong đó
những loại nguyên liệu thức ăn giàu đạm như đậu tương, khô dầu đậu tương phải
nhập khẩu khoảng 70 – 80 % nhu cầu. Theo ước tính gia trị nhập khẩu đậu tương 8
tháng đầu năm 2017 đạt hơn 1,1 triệu tấn và 509 triệu USD, tăng 17,9% về khối
lượng và tăng 22,5 % về giá trị so với cùng kỳ năm 2016.
Bảng 1.1. Tình hình sản xuất đậu tƣơng ở Việt Nam giai đoạn 2011-2016
Diện tích gieo trồng

Năng suất

Tổng sản lƣợng

(nghìn ha)


109,4

1,43

156,5

2015

100,8

1,45

146,4

2016

94,0

1,57

147,5

Năm

Nguồn: Tổng cục Thống kê Việt Nam (GSO). Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.

4



chủ yếu là đất đai và điều kiện khí hậu bất thuận [3]. Theo Văn Tất Tuyên và
Nguyễn Thế Côn, năm 1995 cho biết: đối với đậu tương vụ Đông, nhiệt độ thấp ở
giai đoạn sinh trưởng cuối đã kéo dài thời gian chín, làm giảm khối lượng hạt,
thậm chí làm đậu tương không chín được.
Về yếu tố đất và dinh dưỡng, ở nước ta nông dân chưa thực sự coi cây đậu
tương là cây trồng chính, nên đậu tương thường được trồng trên đất bạc màu phần
lớn nghèo dinh dưỡng đồng thời lại đầu tư thâm canh hạn chế nên chưa phát huy
tiềm năng sẵn có của cây. Có 16 nguyên tố cần thiết cho sinh trưởng và phát triển
của cây đậu tương. Trong đó, 3 nguyên tố Carbon (C), Hydro (H) và Oxy (O) là
thành phần chủ yếu trong chất khô và được hấp thụ dưới dạng CO2, H2O và O2 tự
do trong không khí. Những nguyên tố cần thiết khác là N, P, K, Ca, Mg, S, Fe,
Mn, Mo, Cu, B, Zn và Cl. Bên cạnh đó Coban (Co) là nguyên tố cần thiết cho
việc cố định đạm (N) và cũng được coi là nguyên tố cần thiết [3].
Trước đây, bón phân là biện pháp cần thiết để tăng năng suất cho cây đậu
tương. Ngày nay, việc sử dụng phân vô cơ nhiều và không hợp lý đã làm cho môi
trường đất ngày càng xấu đi, môi trường bị ô nhiễm, không hiệu quả về mặt kinh tế.
Khi bón đạm, cây chỉ sử dụng 40 – 60 %, phần còn lại nằm trong đất và gây ô
nhiễm đất. Các nhà nghiên cứu về dinh dưỡng cây trồng thường nói đến ảnh hưởng
của hàm lượng nitrat quá cao trong nông sản có thể gây ung thư. Việc bón thúc đạm
sẽ làm cho hàm lượng nitrat tích lũy trên mặt đất và làm giảm chất lượng nước. Khi
bón đạm từ phân khoáng và phân hữu cơ thì sẽ có một lượng khí thải được đưa vào
không khí. Trước hết là khí NH3 làm ô nhiễm môi trường không khí, ngoài ra còn
khí NO2 làm ảnh hưởng đến tầng ozon, thường số lượng khí N2O sản sinh ra từ
phân bón là 15%. Trong phân chuồng, phân bắc chưa hoại mục có chứa nhiều mầm
bệnh cho người và gia súc và còn có thể gây hại cho rễ cây, vì vậy bón phân chuồng
khi chưa hoại mục sẽ phản tác dụng.

6





– những vi khuẩn tham gia vào quá trình oxy hóa những hợp chất chứa nitơ thành
nitrat (NO3-), một dạng thích hợp để cho cây trồng dễ hấp thu.
Vi khuẩn amon hóa
Hợp chất hữu cơ

NH4+
Vi khuẩn nitrat hóa

NH4

+

NO2Nitrosomonas
Nitrobacter

NO2

-

NO3-

1.2.2. Quá trình phản nitrat hóa
Là quá trình phân hủy chuyển hóa hợp chất nitrat trong điều kiện yếm khí
dưới tác dụng của vi sinh vật tao thành nitơ
Vi khuẩn phản nitrat hóa
NO3-

N2

Nguồn hydro để khử N2 có thể là hydro phân thử H2. Trong trường hợp này
thì dưới tác dụng của hydrogenase, điện tử được truyền theo hệ thống:
Nguồn cho điện tử và hydro là axit pyruvic. Đáng chú ý là trong quá trình
chuyền điện tử có sự tham gia tích cực của feredoxine (Fd). Fd là cấu nối giữa 2 hệ
enzymee hydrogenase và nitrogenase để cố định N2.
Sự cố định N2 của vi khuẩn nốt sần có thể xảy ra theo sơ đồ phức tạp hơn.
Trong các nốt sần có một chất có bản chất HEM rất giống với hemoglobin trong
máu gọi là leghemoglobin. Nó dễ dàng liên kết với O2 để biến thành
oxyhemoglobin. Leghemoglobin chỉ được tạo nên khi vi khuẩn sống cộng sinh với
cây họ đậu, còn khi nuôi cấy tinh khiết các Rhizobium không tạo leghemoglobin và
không cố định được N2.
Những nghiên cứu gần đây về quá trình cố định N2 cho thấy quá trình này đòi
hỏi: (i) có sự tham gia của enzyme nitrogenase, (ii) Enzyme này hoạt động trong
điều kiện yếm khí (có thể đây là nhân tố chìa khóa cho quá trình này), (iii) có lực
khử mạnh với thế năng khử cao (NAD, NADP,…), (iv) 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 tương thường có hiệu quả
rất cao và (v) tiến hành trong điều kiện yếm khí. Các chất khử là NADH2 và Fd
cùng với năng lượng do hô hấp, quang hợp của cây chủ cung cấp. Sự cố định N2 rất
cần nhiều năng lượng, cần 16 ATP để khử 1 N2. NH3 tạo thành trong quá trình cố
9


định N2 được sử dụng dễ dàng vào quá trình amine hóa các cetoacid để tổng hợp
một cách nhanh chóng các acid amine, từ đó tham gia vào tổng hợp protein và nhiều
quá trình trao đổi chất khác.
Phản ứng cố định nitơ được xúc tác bởi enzyme nitrogenase theo phương trình sau:
N2 + 8 H+ + 8 e- + 16 ATP → 2 NH3 + H2 + 16 ADP + 16 Pi
Như phương trình trên, nitrogenase xúc tác cho phản ứng N2 thành NH3
trong sự hiện diện của ATP và chất khử như dithionite trong phòng thí nghiệm hay

khuẩn nốt sần (Rhizobium) và cây họ đậu là quan trọng nhất, ước tính đạt trên 80
triệu tấn mỗi năm, tương đương với lượng phân đạm vô cơ trên toàn thế giới sản
xuất năm 1990. Trong hệ thống cố định nitơ sinh học này, mỗi nốt sần là một nhà
máy phân đạm mini, trong đó cây chủ vừa là chỗ trú ngụ đồng thời cũng là nguồn
cung cấp năng lượng cho quá trình cố định nitơ của vi khuẩn và nhận lại lượng đạm
từ quá trình cố định nitơ để cung cấp cho quá trình tổng hợp đạm trong thân, lá, hoa
quả [7].
Vi khuẩn Rhizobium tồn tại trong đất, có thể xâm nhập vào các lông hút của
rễ cây bộ đậu và kích tác tạo thành nốt sần nên còn được goị vi khuẩn nó sần. Giữa
cây bộ đậu và vi khuẩn nốt sần hình thành mối quan hệ cộng sinh nghĩa là quan hệ
mà cả hai bên cần có nhau và dựa vào nhau để phát triển, trong đó vi khuẩn nốt sần
tổng hợp đạm nitơ từ trong không khí cung cấp cho cây và ngược lại cây trồng cung
cấp dinh dưỡng cần thiết để vi khuẩn nốt sần tồn tại và sinh trưởng.
Hình dáng, kích thước, màu sắc và vị trí nốt sần trên cây rất khác nhau, phản
ánh tình trạng liên kết giữa vi khuẩn nốt sần và hiệu quả cố định nitơ. Căn cứ vào
hiệu quả cố định nitơ, hai loại nốt sần được phân biệt, đó là nốt sần hữu hiệu và nốt
sần vô hiệu.
Dựa vào số lượng, kích thước và màu sắc thịt nốt sần, có thể đánh giá được
hiệu quả của quá trình cố định nitơ của cây đậu tương và chủng vi khuẩn tương ứng.
Rễ cây có mật độ nốt sần hữu hiệu cao, chứng tỏ khả năng cố định nitơ tự do của vi
khuẩn nốt sần tốt.
Vi khuẩn Rhizobium có trong đất, có thể xâm nhiễm vào rễ cây họ đậu tạo
thành nốt sần cho nên còn gọi là vi khuẩn nốt sần. Vi khuẩn Rhizobium thuộc
loại vi khuẩn hiếu khí, có dạng hình que, kích thước 0,5 ÷ 0,9 x 1,2 ÷ 3
micromet. Khi còn non có khả năng di động nhờ tiêm mao, không sinh bào tử,
sinh sản bằng cách phân bào.
11


Dựa vào tốc độ phát triển trên môi trường đặc nhân tạo, người ta chia vi

đối với đất đồng cỏ. Trong ao hồ thường gặp Az. agilis. Các loài nói trên khác nhau
ở đặc điểm sinh trưởng trên môi trường đặc, ở kích thước, hình thái, tế bào và một
số đặc điểm sinh lý học. Az. chroococcum tạo ra những khuẩn lạc nhầy, lồi hoặc
lan, lúc đầu không màu, sau đó biến thành màu nâu tối, thập trí đến đen nhưng
không làm nhuộm màu môi trường khuẩn lạc. Đặc điểm của Az. vinelandii và Az.
agilis có khuẩn lạc trong, nhầy, sinh sắc tố huỳnh quang màu vàng – lục hoặc lam –
lục, sắc tố khuếch tán vào môi trường [19];[20];[25].
Khi còn non tế bào của Azotobacter có khả năng di động, hình que đầu tròn,
đứng riêng rẽ hay xếp thành từng đôi, đồng chất, tế bào chất nhuộm màu đồng đều.
Chiều dài của tế bào thay đổi từ 2 – 3 µm đến 4 – 6 µm. Các tế bào của Az. agilis có
kích thước lớn nhất (5 – 6 µm). Dần các tế bào hình que chuyển thành hình cầu hay
hình bầu dục lớn với đường kính lên tới 4 µm, hình dạng không cố định. Khi có
tiêm mao rụng đi và tế bào trở lên bất động, bọc bao nhầy, tế bào xuất hiện cấu tạo
dạng hạt, các tế bài tròn có thể phủ lớp vỏ dày và chuyển thành kén.
Tất cả các loài Azotobacter đều sống dị dưỡng. Để dùng nguồn các bon, chúng
sử dụng nhiều nguồn hữu cơ khác nhau – monosaccarit, disaccarit, một số
polysacarit nhiều rượu, các axit hữu cơ trong đó bao gồm cả các hợp chất thơm.
Nguồn nitơ đối với Azotobacter không chỉ là nitơ phân tử mà còn là muối amon,
nitrat, nitrit, aminoaxit. Tùy thuộc vào các hợp chất chứa nitơ có trong môi trường
mà quá trình cố định nitơ trong môi trường sẽ cố định nhiều hay ít. Azotobacter có
nhu cầu lớn đối với photpho và canxi. Để cố định nitơ phân tử một cách mạnh mẽ
chúng cần có Mo và Bo. Azotobacter nhận được năng lượng từ quá trình oxy hóa
các hợp chất hữu cơ thành CO2 và H2O [9].
1.3.2.2. Vi khuẩn cố định nitơ ky khí
Nhiều loại thuộc giống Clostridium có khả năng cố định nitơ không khí: Cl.
pastuerianum, Cl. acetobutylicum, Cl. felsineum. Chúng thuộc một nhóm phân loại
nhưng khác nhau về đặc điểm hình thái sinh học và sinh lý sinh hóa học. Cl.
pasteurianum có khả năng đồng hóa nitơ phân tử mạnh mẽ nhất. Tế bào là loại trực
13


14


chúng. Một số công trình đề cập tới việc sử dụng các hạt oxit kim loại có kích thước
nano để xử lý hạt giống hoặc làm phân bón lá [45];[47]. Berahmand và cộng sự đã
sử dụng các hạt bạc kích thước nhỏ để kích thích tăng trưởng cho mầm cây ngô
bằng cách phun tưới dung dịch keo bạc (kích thước ~20 nm) với lượng bạc 40 g/ha,
cùng với sự trợ giúp của các thỏi nam châm cường độ 70 gaus được áp vào mỗi gốc
cây non. Kết quả thu hoạch cho thấy tỷ phần tổng khối lượng bắp tăng lên đến 41,3
% so với 32,4 % ở mẫu đối chứng, và hiệu suất thu hoạch 24,3 tấn/ha so với đối
chứng 19,8 tấn/ha (khối lượng khô).
Lu và cộng sự, năm 2002 nghiên cứu tác dụng của hỗn hợp hạt SiO2 và TiO2
làm tăng sức nảy mầm của hạt giống cây đậu [35]. Afshar và cộng sự, năm 2010
theo dõi tác dụng của phân bón lá chứa các loại kim loại có kích thước nano đối với
quá trình phát triển của cây đậu đũa trong điều kiện thời tiết khô hạn. Zhu và cộng
sự khảo sát quá trình hấp thu, vận chuyển và tích lũy các hạt oxit sắt trong cây bí
ngô [53]. Sah và cộng sự khảo sát ảnh hưởng của các hạt kim loại lên sự nảy mầm
của hạt xà lách và quần thể vi sinh vật trong đất trồng [47]. Ảnh hưởng của các hạt
ZnO tới tốc độ phát triển của hạt giống Vigna radiata, Cieer arietinum và cây lạc đã
được nghiên cứu [48];[26]. Theo đó, các ống cacbon siêu nhỏ đơn lớn (SWCNTS)
hoạt động như một hệ vận chuyển thông minh trong cây và có thể xâm nhập qua cả
lớp vỏ dầy của hạt giống để tác động lên quá trình nảy mầm và sinh trưởng của cây.
Trong nghiên cứu của Prasat và cộng sự sau khi củ lạc giống được xử lý bằng
dung dịch huyền phù nano ZnO (kích thước hạt 25 nm), sản lượng lạc thu hoạch đã
tăng 34% so với trường hợp xử lý bằng dung dịch sunfat Zn chelate hóa có cùng
nồng độ là 1000 mg Zn/L. Ngoài ra, các tác giả trên còn sử dụng dung dịch kẽm
oxit và chelate sunfat kẽm để phun lên lá cây lạc với nồng độ ZnO và chelate kẽm
tương ứng là 2 g/15 L và 30 g/15 L (tính theo nguyên tử Zn). Cơ chế tác dụng của
các hạt ZnO lên quá trình phát triển của cây được cho là các hạt ZnO sau khi xâm
nhập qua lớp vỏ của hạt giống đã thêm độ xốp mao quản trên lớp vỏ, dẫn đến làm