Ảnh hưởng của nano kim loại đến sự phát triển của cây ngôCây ngô (Zea mays L.)

0
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP
VIỆT NAM

LÊ THANH NGA

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ
NANO KIM LOẠI ĐẾN QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG
VÀ PHÁT TRIỂN CỦA CÂY NGÔ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2018


HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

Lê Thanh Nga

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ
NANO KIM LOẠI ĐẾN QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG
VÀ PHÁT TRIỂN CỦA CÂY NGƠ

Ngành

: Cơng nghệ sinh học

Mã số

: 8420201

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS. Nguyễn Văn Đồng
PGS.TS. Đồng Huy Giới

HÀ NỘI - 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên
cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo
vệ lấy bất kỳ học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cám
ơn, các thơng tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày… tháng… năm 2018
Tác giả luận văn

Lê Thanh Nga

i


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc nhất tới PGS.TS Nguyễn Văn
Đồng – người thầy ln kiên nhẫn và hết lịng hướng dẫn, giúp đỡ tơi trong suốt q
trình tơi thực hiện luận văn.
Tơi xin gửi tới PGS.TS. Đồng Huy Giới lời cảm ơn chân thành, người đã luôn
hỗ trợ và giúp đỡ để tơi hồn thành luận văn.
Tơi xin gửi lời cảm ơn tới các Thầy Cô trong bộ môn sinh học, và các Thầy Cô
thuộc khoa Công Nghệ Sinh Học, Học Viện Nơng Nghiệp Việt Nam, các anh chị em

thuộc Phịng Hố học và Vật liệu xúc tác - Viện Khoa học Vật liệu, đã hướng dẫn, hỗ trợ
và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu này để tơi hồn thành luận văn.
Tơi cũng xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đối với sự giúp đỡ nhiệt tình, những ý
kiến đóng góp q báu cũng như sự chỉ dẫn tận tình của TS. Hà Văn Chiến trong suốt
q trình tơi thực hiện và hồn thành luận văn cùng tập thể cán bộ Phịng Thí nghiệm
Trọng điểm Cơng nghệ Tế bào Thực vật – Viện Di truyền Nông Nghiệp về sự nhiệt tình
giúp đỡ và đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để tơi có thể thực hiện được đề tài này một cách
suôn sẻ và thuận lợi.
Cuối cùng, tôi xin gửi tới bố mẹ, anh chị, người thân cùng bạn bè lời cảm ơn
thân thương nhất - những người đã luôn sát cánh, quan tâm và dành cho tơi tình cảm
chân thành trong suốt thời gian tơi học tập và hoàn thành luận văn này cũng như đã luôn
luôn bên cạnh và ủng hộ tôi trong cuộc sống.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2018

Người thực hiện

Lê Thanh Nga

ii


MỤC LỤC
Lời cam đoan....................................................................................................................i
Lời cảm ơn.......................................................................................................................ii
Mục lục..............................................................................................................................i

Danh mục từ viết tắt.......................................................................................................vi
Danh mục bảng.............................................................................................................viii
Danh mục hình.................................................................................................................x
Trích yếu luận văn.........................................................................................................xii
Thesis abstract..............................................................................................................xiv
Phần 1. Mở đầu....................................................................................................................1
1.1.

Đặt vấn đề...........................................................................................................1

1.2.

Mục tiêu của đề tài..............................................................................................3

1.2.1.

Xác định được chủng loại và nồng độ nano thích hợp nhất cho việc nảy
mầm của giống ngô LVN10................................................................................3

1.2.2.

Xác định ảnh hưởng của nano kim loại đến sinh trưởng, phát triển của
giống ngô LVN10 ở giai đoạn cây con (từ 1 – 3 tuần t̉i) trong điều kiện
bình thường.........................................................................................................3

1.2.3.

Xác định ảnh hưởng của nano kim loại đến sinh trưởng, phát triển của
giống ngô LVN10 trong điều kiện bình thường và gây hạn nhân tạo.................3

Phần 2. Tổng quan tài liệu.................................................................................................4
2.1.

Tình hình sản xuất ngơ trên thế giới và Việt Nam...............................................4

2.1.1.

Nguồn gốc, vai trò và vị trí của cây ngơ trong hệ thống cây trồng.....................4

2.1.2.

Tình hình sản xuất ngơ trên thế giới...................................................................4

2.1.3.

Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam....................................................................7

2.2.

Tổng quan về công nghệ nano.............................................................................8

2.2.1.

Định nghĩa về vật liệu hạt nano..........................................................................9

2.2.2.

Vai trò của nano kim loại đối với cây trồng......................................................11

2.2.3.

Tình hình nghiên cứu và ứng dụng của vật liệu nano kim loại.........................13

Phần 3. Nội dung và phương pháp nghiên cứu.............................................................19
3.1.

Nội dung............................................................................................................19

3.2.

Vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu.......................................................19

i


3.2.1.

Vật liệu nghiên cứu...........................................................................................19

3.2.2.

Hóa chất............................................................................................................20

3.2.3.

Thiết bị..............................................................................................................21

3.2.4.

Địa điểm nghiên cứu.........................................................................................21

3.2.5.

Thời gian nghiên cứu........................................................................................21

3.3.

Phương pháp thí nghiệm...................................................................................21

3.3.1.

Bố trí thí nghiệm...............................................................................................21

3.3.2.

Quy trình xử lý hạt nano kim loại Co, Fe, Cu...................................................22

3.3.3.

Các chỉ tiêu theo dõi và phương pháp theo dõi.................................................22

3.3.4.

Phương pháp xử lý số liệu................................................................................27

Phần 4. Kết quả và thảo luận..........................................................................................28
4.1.

Kết quả đánh giá ảnh hưởng của chủng loại và nồng độ nano khả năng
nảy mầm của giống ngô LVN10........................................................................28

4.2.

Kết quả đánh giá ảnh hưởng của nano kim loại đến chiều cao của ngô..........29

4.3.

Kết quả đánh giá ảnh hưởng của nano kim loại đến khối lượng thân của ngô
...........................................................................................................................30

4.4.

Kết quả đánh giá ảnh hưởng của nano kim loại đến đến hàm lượng diệp
lục của ngô........................................................................................................31

4.5.

Kết quả đánh giá ảnh hưởng của nano kim loại đến đến hàm lượng
anthocyanin của ngô.........................................................................................32

4.6.

Đánh giá sự sinh trưởng của cây ngô khi xử lý với hạt nano đờng (4,44
mg/lít) ở điều kiện bình thường và điều kiện gây hạn nhân tạo........................33

4.6.1.

Kết quả đánh giá ảnh hưởng của nano đồng đến khối lượng thân của cây
ngô và đối chứng trong điều thường và gây hạn nhân tạo................................34

4.6.2.

Kết quả đánh giá hàm lượng nước tương đối của cây ngô xử lý nano
đồng và đối chứng trong điều kiện thường và gây hạn nhân tạo......................37

4.6.3.

Kết quả đánh giá hàm lượng diệp lục và carotenoid của lá ngô khi xử lý
nano đồng trong điều thường và gây hạn nhân tạo...........................................38

4.6.4.

Kết quả đánh giá hàm lượng anthocyanin của lá ngô khi xử khi xử lý
nano đồng trong điều thường và gây hạn nhân tạo...........................................40

ii


4.6.5.

Kết quả nhuộm định tính superoxide (NTB) và hydrogen peroxide
(DAB) lá ngô khi xử lý nano đồng trong điều thường và gây hạn nhân tạo
..........................................................................................................................41

4.6.6.

Kết quả đo hoạt độ enzyme SOD và APX lá ngô khi xử lý nano đồng
trong điều thường và gây hạn nhân tạo.............................................................43

4.6.7.

Kết quả đánh giá khối lượng hạt của giống ngô LVN10 khi xử lý nano
đồng trong điều thường và gây hạn nhân tạo....................................................45

Phần 5. Kết luận và kiến nghị.........................................................................................47
5.1.

Kết luận.............................................................................................................47

5.2.

Kiến nghị...........................................................................................................48

Tài liệu tham khảo............................................................................................................49
Phụ lục ...............................................................................................................................57

iii


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
ADN

: Axit deoxyribonucleic

APX

: Ascorbate peroxidase

BSA

: Bovine serum albumin

Ca (Chl a)

: chlorophyll a

Cb (Chl b)

: chlorophyll b

Ce2O3

: Cesium

Co

: Côban

CT

: Công thức

Cu

: Đồng

DAB

: 3,3′-diaminobenzidine

Fe

: Sắt

H2O2

: Hydrogen Peroxide

NBT

: Nitro blue tetrazolium

OD

: Optical density

SOD

: Superoxide dismutase

iv


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Tình hình sản xuất ngơ trên thế giới từ năm 2013 – 2016..............................6
Bảng 2.2. Tình hình sản xuất ngô của một số nước trên thế giới...................................6
Bảng 2.3. Tình hình sản xuất ngơ ở Việt Nam giai đoạn 2013 – 2016...........................7
Bảng 3.1. Các hóa chất chính đã sử dụng trong nghiên cứu.........................................20
Bảng 3.2. Các thiết bị chính được sử dụng cho nghiên cứu.........................................21
Bảng 4.1. Tỉ lệ nẩy mầm của ngơ trong thí nghiệm xử lý nano kim loại.....................29

Bảng 4.2. Chiều cao cây ngơ trong thí nghiệm xử lý nano kim loại.............................29
Bảng 4.3. Khối lượng thân (tươi) của cây ngơ trong thí nghiệm xử lý nano kim loại
......................................................................................................................30
Bảng 4.4. Khối lượng thân (khơ) của cây ngơ trong thí nghiệm xử lý nano kim loại
......................................................................................................................31
Bảng 4.5. Hàm lượng diệp lục của lá ngô xử lý các loại nano trong điều thường
......................................................................................................................32
Bảng 4.6. Hàm lượng Anthocyanin (A530/gFW) của lá ngô xử lý các loại nano
trong điều kiện thường..................................................................................33
Bảng 4.7. Hàm lượng diệp lục và carotenoid của lá ngô xử lý nano đồng trong
điều thường và gây hạn nhân tạo ở ở thời điểm 7 ngày................................38
Bảng 4.8. Hàm lượng diệp lục và carotenoid của lá ngô xử lý nano đồng trong
điều thường và gây hạn nhân tạo ở ở thời điểm 14 ngày..............................38
Bảng 4.9. Hàm lượng diệp lục và carotenoid của lá ngô xử lý nano đồng trong
điều thường và gây hạn nhân tạo ở ở thời điểm 21 ngày..............................38
Bảng 4.10. Hàm lượng anthocyanin của lá ngô xử lý nano đồng trong điều thường
và gây hạn nhân tạo ở thời điểm 14 ngày và 21 ngày..................................40
Bảng 4.11. Năng suất của cây ngô xử lý với nano đồng và đối chứng trong điều
kiện bình thường và gây hạn nhân tạo.........................................................45

v


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Ion bạc vơ hiệu hóa enzym chuyển hóa oxy của vi khuẩn..............................12
Hình 3.1. Hạt giống ngơ lai LVN10................................................................................19
Hình 3.2. Sản phẩm nano kim loại Fe, Cu, Co do Phịng Hố học và Vật liệu xúc
tác, Viện Khoa học Vật liệu chế tạo................................................................20
Hình 3.3. Hình ảnh nano Fe, Cu, Co dưới kính hiển vi..................................................20
Hình 4.1. Cây xử lý nano đồng và đối chứng trong điều thường và gây hạn nhân tạo

.........................................................................................................................34
Hình 4.2: Khối lượng của cây xử lý nano đồng và đối chứng trong điều thường và
gây hạn nhân tạo.............................................................................................35
Hình 4.3: Hàm lượng nước tương đối của cây ngô xử lý nano đồng và đối chứng
trong điều kiện thường và gây hạn nhân tạo...................................................37
Hình 4.4. Kết quả nhuộm định tính superoxide và hydrogen peroxide lá ngơ................43
Hình 4.5. Kết quả đo hoạt độ enzyme SOD và APX lá ngơ............................................44
Hình 4.6. Bắp của cây ngơ xử lý với nano đồng và đối chứng trong điều kiện bình
thường và gây hạn nhân tạo............................................................................46

vi


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Tên tác giả: LÊ THANH NGA
Tên Luận văn: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số nano kim loại đến quá trình
sinh trưởng và phát triển của cây ngô”.
Ngành: Công nghệ sinh học Mã số: 8420201
Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nơng nghiệp Việt Nam
Mục đích nghiên cứu
-

Xác định được chủng loại và nồng độ nano kim loại thích hợp nhất cho việc nảy
mầm của giống ngơ LVN10.

-

Xác định ảnh hưởng của nano kim loại đến sinh trưởng, phát triển của giống
ngô LVN10 ở giai đoạn cây con trong điều kiện bình thường.

- Xác định ảnh hưởng của nano kim loại đến sinh trưởng, phát triển của giống ngơ
LVN10 trong điều kiện bình thường và gây hạn nhân tạo
Phương pháp nghiên cứu
Vật liệu
Giống ngô LVN10 của Viện nghiên cứu Ngô.
Các hạt nano kim loại Coban (Co), Sắt (Fe), Đồng (Cu), được sử dụng có kích
thước 30 – 40 nm.
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp đo hàm lượng diệp lục (chlorophyll) và carotenoid.
Phương pháp đo hàm lượng anthocyanin
Phương pháp gây hạn nhân tạo
Phương pháp đo hàm lượng nước tương đối
Phương pháp nhuộm định tính xác định mức độ chất ROS
Phương pháp xác định hàm lượng protein hịa tan tởng số, hoạt độ của các
enzyme chống oxi hóa.
Kết quả chính và kết luận
Hạt ngơ xử lý với nano Cu (4.44mg/lít) cho tỷ lệ nảy mầm tốt nhất so sánh với
không xử lý và các công thức khác.
3 loại nano kim loại (Cu, Co, Fe) không ảnh hưởng tới hàm lượng chất diệp lục
và carotenoid trong điều kiện sinh trưởng bình thường ở cây ngô giai đoạn cây con.

vii


Hàm lượng anthocyanin được tăng sự tích lũy ở cây ngô xử lý hạt ngô với nano
Cu và Co (nồng độ 4,44 mg/lít) khi so với cây đối chứng.
Cây ngơ xử lý nano đồng giúp cây tăng khả năng chống chịu với điều kiện hạn
so với cây đối chứng. Khả năng chống chịu hạn tốt của các cây ngô xử lý nano đồng
được thể hiện thông qua sự tăng khối lượng khô, hàm lượng nước tương đối, hàm lượng
chlorophyll, carotenonid và anthocyanin cao; hàm lượng superoxide và hydrogen

peroxide tích lũy ít hơn và hoạt động của các enzyme chống oxi hóa APX, SOD cao hơn
so với cây đối chứng trong điều kiện xử lý hạn.
Cuối cùng, nghiên cứu của chúng tơi cũng cho thấy nano đồng có ảnh hưởng
tích cực tới năng suất hạt của cây ngô ở trong điều kiện hạn.

viii


THESIS ABSTRACT
Master candidate: LE THANH NGA
Thesis title: “Roles of several nanoparticles in plant growth and development
regulation in maize”
Major: Biotechnology

Code: 8420201

Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA)
Research Objectives
- Determination of nanoparticles and its concentration is useful for seed
germination in maize LVN10 variety.
- Determination of the effects of nanoparticles on plant growth and
development in maize LVN10 at seedlings under normal condition.
- Determination of the effects of nanoparticles on plant growth and
development in maize LVN10 under normal and drought stress conditions.
Materials and Methods
Material
The Vietnamese maize LVN10 variety supplied from Maize Research Institue.
Colbat, iron and copper nanoparticles which have 30-40 nm in size.
Methods
Determination of chlorophyll và carotenoid content.

Determination of anthocyanin content.
Drought tolerance assay.
Relative water content measurement.
ROS staining assay.
Determination of protein content and antioxidant enzyme activities.
Main findings and conclusions
Base on this study, I found that:
Maized seed treated with 4,44 mg/L of copper nanoparticles showed highest
seed germination rate of LVN10 variety in comparison with control and other treatments
of nanoparticles.
All three nanoparticles (Cu, Co and Fe) did not affect on the chlorophyll and
carotenoid contents under normal condition at seedlings.

ix


Anthocyanin was accumulated in copper- and colbat-nanopartilce- treated maize
plants (4.44mg/L) compared to control plant.
Copper nanoparticle-treated plants exhibited enhance drought tolerance in
comparison with control plant. The drought tolerance of copper nanoparticle treated
maize plant was associated with greater dry weight, relative water content, chlorophyll,
carotenoid and anthocyanin contents; lower accummulation of superoxide and hydrogen
peroxide which may result from increased activities of APX and SOD compared to
control plant under drought stress conditions.
Finally, this study also indicated that copper nanopaticle could positively affect
on maize seed yield under drought stress.

x

PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Cây ngô (Zea mays L.) là một trong ba cây lương thực quan trọng trong nền
kinh tế toàn thế giới. Ở các nước thuộc Trung Mỹ, Nam Á và Châu Phi, người ta
sử dụng ngơ làm lương thực chính. Khơng chỉ cung cấp lương thực cho con người,
ngơ cịn là nguồn thức ăn cung cấp cho chăn nuôi, là nguyên liệu cho ngành công
nghiệp chế biến trên toàn thế giới. Hiện nay 66% sản lượng ngô của thế giới được
dùng làm thức ăn chăn nuôi, ở các nước phát triển tỉ lệ này là 76% và ở các nước
đang phát triển là 57%. Tuy chỉ có 21% sản lượng ngơ được dùng làm lương thực
cho con người nhưng nhiều nước vẫn coi ngô là cây lương thực chính (Mêxicơ, Ấn
Độ, Philipin). Ở Ấn Độ có tới 90% sản lượng ngơ được dùng làm lương thực cho
con người và ở Philipin con số này là 66% (Dương Văn Sơn và cs., 1997). Chính
nhờ những vai trị quan trọng của cây ngơ trong nền kinh tế thế giới nên trong hơn
40 năm gần đây, ngành sản xuất ngô thế giới tăng liên tục và giữ vị trí hàng đầu về
năng suất và sản lượng trong những cây lương thực chủ yếu.
Tại Việt Nam, ngô là cây lương thực quan trọng thứ hai sau lúa, là đối
tượng chủ lực trong cơng cuộc xóa đói giảm nghèo, đặc biệt ở các tỉnh vùng núi.
Ngô được trồng trong những điều kiện sinh thái khác nhau trên nhiều vùng. Các
thời vụ trồng ngô chủ yếu được căn cứ vào tác động của chế độ nhiệt, lượng mưa
(Bùi Mạnh Cường, 2007).
Năng suất ngô nước ta tăng nhanh liên tục với tốc độ cao hơn trung bình
thế giới trong suốt hơn 20 năm qua. Tuy nhiên hàng năm nước ta vẫn phải nhập
khẩu ngô với lượng khá lớn, 1,614 triệu tấn năm 2012 với trị giá hơn 500 triệu
USD (Tổng cục thống kê, 2012). Theo chiến lược của Bộ Nông nghiệp và Phát
triển nông thôn, đến năm 2020 sản lượng ngô của Việt Nam cần đạt 8 – 9 triệu
tấn/năm để đảm bảo cung cấp đủ nhu cầu trong nước và từng bước tham gia xuất
khẩu. Tuy nhiên sản xuất ngô đang phải đối mặt với các điều kiện bất lợi, tình
hình sâu bệnh dịch hại ngày càng tăng. Hiện nay, rất nhiều loại thuốc trừ sâu hóa
học đang được sử dụng để phịng trừ sâu bệnh với chi phí tốn kém, gây ô nhiễm
môi trường và gây độc hại cho sức khỏe con người, vật ni. Để cải thiện tình

hình này, những kỹ thuật tiên tiến trong bảo vệ cây trồng nhằm xây dựng một nền
nông nghiệp sạch, bền vững đã và đang được nghiên cứu.

1


Trong những năm gần đây, việc nghiên cứu các chất hóa học, chất phụ gia
trong đó có các hạt nano kim loại để ứng dụng vào vào xử lý hạt giống nhằm
tăng cường khả năng duy trì sức nảy mầm, diệt trừ các loại nấm xâm nhập và
nâng cao sức sống của cây ngô ở thời kỳ cây con đã đạt được những kết quả đáng
khích lệ. Các nghiên cứu cũng chứng minh rằng, hàm lượng diệp lục là một trong
những nhân tố quan trọng trong việc cấu thành năng suất cây trồng. Bên cạnh đó,
các hợp chất thứ sinh như flavonoid giữ một vai trò như là các chất bảo vệ của
thực vật nhằm chống lại các điều kiện bất lợi của môi trường sống, bao gồm các
yếu tố bất lợi sinh học và phi sinh học (Ha et al., 2014, Nguyen et al., 2016).
Hơn thế nữa, nghiên cứu về ứng dụng các hạt nano kim loại trên đậu tương cho
thấy, nano kim loại làm tăng hàm lượng của các chất diệp lục, đồng thời tăng
cường năng suất của cây đậu tương trong điều kiện bình thường và điều kiện xử
lý với hạt nano kim loại (Quoc et al., 2014).
Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn và các nghiên cứu đã tiến hành, chúng tôi
tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số nano kim loại
đến quá trình sinh trưởng và phát triển của cây ngô”.
1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
- Xác định được chủng loại và nồng độ nano thích hợp nhất cho việc nảy
mầm của giống ngô LVN10.
- Xác định ảnh hưởng của nano kim loại đến sinh trưởng, phát triển của
giống ngô LVN10 ở giai đoạn cây con (từ 1 – 3 tuần t̉i) trong điều kiện bình
thường.
-Xác định ảnh hưởng của nano kim loại đến sinh trưởng, phát triển của
giống ngô LVN10 trong điều kiện bình thường và gây hạn nhân tạo.

2


PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT NGÔ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
2.1.1. Nguồn gốc, vai trị và vị trí của cây ngơ trong hệ thống cây trồng
2.1.1.1. Nguồn gốc và phân loại
Cây ngơ có tên khoa học là Zea mays L., thuộc chi Maydeae, họ Hịa thảo
Gramineae, có bộ nhiễm sắc thể 2n = 20. Kết quả nghiên cứu đã chứng minh
rằng cây ngơ có nguồn gốc ở Trung Mỹ, trung tâm phát sinh là Mehico (Galinat,
1995). Trải qua hàng triệu năm phát triển, dưới tác động của chọn lọc tự nhiên và
nhân tạo đã hình thành 8 lồi phụ, phân bố ở 4 vùng sinh thái: ôn đới, nhiệt đới
thấp, nhiệt đới cao và cận nhiệt đới.
2.1.1.2. Vai trị của cây ngơ trong nền kinh tế
Cây ngô luôn thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học vì có nhiều
đặc tính q như sinh trưởng và phát triển nhanh, năng suất cao và khả năng
thích ứng rộng. Sản phẩm từ ngơ đã và đang góp phần ni sống 1/3 dân số thế
giới. Tồn thế giới đã sử dụng 21% sản lượng ngơ làm lương thực. Đặc biệt là
nhiều nước Châu Phi, Châu Mỹ, v.v... ngơ làm lương thực chính (khoảng 85%
sản lượng ngô). Hạt ngô chứa hàm lượng dinh dưỡng cao, hàm lượng tinh bột
trung bình khoảng 69,2% (trong khi đó hàm lượng tinh bột trong gạo 62,4%; lúa
mì 63,8%); protein 10,6%; lipit 4,3%; chất xơ 2% và nhiều loại vitamin quan
trọng cho sự sống. Chính vì thành phần dinh dưỡng phong phú và đầy đủ này mà
ngô đã được dùng rất nhiều trong thành phần thức ăn bổ sung, giúp tái tạo và
tăng cường năng lượng (Ngơ Hữu Tình và cs., 1997).
Cùng với những tác dụng trên, có đến 70% ngơ được sử dụng để chế biến
thức ăn chăn nuôi, nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp chế biến thực phẩm
(đường, rượu, bia, đồ uống giải khát); sản xuất xăng sinh học; công nghệ y dược,
ngô dùng để sản xuất glucose, peniciline, ngơ non cịn được dùng để tinh chế

vitamin v.v...
2.1.2. Tình hình sản xuất ngơ trên thế giới
Ngơ (Zea mays L.) là một trong ba cây lương thực quan trọng nhất trên thế
giới. So với lúa mì và lúa gạo thì ngơ đứng thứ ba về diện tích, thứ hai về năng suất
nhưng thứ nhất về sản lượng. Với giá trị kinh tế cao và khả năng thích ứng rộng, cây
ngô đã được trồng ở hầu hết các vùng trên trái đất. Năm 2012, diện tích trồng ngơ

3


trên thế giới đạt 174,64 triệu ha với tổng sản lượng đạt 838 triệu tấn. Trong đó Mỹ là
nước có diện tích lớn nhất với 35,5 triệu ha, sản lượng đạt 274 triệu tấn (James,
2013). Nhu cầu ngô của thế giới được dự báo sẽ tăng lên 50% với 852 triệu tấn vào
năm 2020 và có thể vượt qua cả gạo và lúa mì (Pingali & Padney, 2010).
Nhờ ứng dụng rộng rãi ưu thế lai trong công tác chọn tạo giống, đồng thời
không ngừng cải thiện các biện pháp kỹ thuật canh tác mà các ngành sản xuất
ngô trên thế giới có được những thành tựu đáng ghi nhận. Đặc biệt, những năm
gần đây với sự phát triển của khoa học công nghệ, công tác chọn tạo giống cây
trồng thế kỷ 21 được trợ giúp bởi nhiều kỹ thuật mới. Một số lượng lớn các
phương pháp công nghệ sinh học hiện đại ra đời, nhanh chóng trở thành cơng cụ
hữu hiệu để cải tạo năng suất cây trồng. Công nghệ sinh học hiện đại được áp
dụng vào công tác chọn giống ngô nên các giống ngô mới ngày càng được trồng
rộng rãi và phở biến. Gần 30% diện tích trồng ngô khoảng 55,2 triệu hecta trên
thế giới hiện nay được trồng với giống ngơ biến đởi gen, trong đó cây ngơ biến
đởi gen có khả năng phát triển rất mạnh trong khu vực phát triển ngô lai. Ngô
biến đổi gen được đưa vào canh tác đại trà từ năm 1996 mang lại lợi ích ởn định,
đã đóng góp một sản lượng ngô đáng kể làm lương thực, nhiên liệu sinh học và
thức ăn gia súc ở Mỹ. Đặc biệt ở giai đoạn hiện nay khi diện tích canh tác bị thu
hẹp, việc sử dụng ngơ biến đởi gen sẽ góp phần đáp ứng nhu cầu ngơ tồn cầu,
các nhà nghiên cứu cho rằng nếu không sử dụng giống ngô biến đởi gen thì diện

tích trồng ngơ trên thế giới phải tăng thêm 5,63 triệu ha mới đáp ứng được nhu
cầu của xã hội, đây là bài tốn vơ cùng khó khăn đối với các nhà khoa học cũng
như các nhà quản lý. Tính đến năm 2014, các giống ngơ biến đổi gen đã được trồng
rộng rãi trên 17 quốc gia, chiếm 35 % tởng diện tích cây trồng biến đởi gen trên thế
giới (báo cáo số 44-2012 của ISAAA). Trước nhu cầu tiêu thụ của thị trường và do
có nền di truyền rộng và thích ứng với nhiều vùng sinh thái khác nhau nên cây ngô
được trồng hầu hết ở các nước trên thế giới. Và từ những năm cuối của thế kỉ 20,
với sự ứng dụng rộng rãi ưu thế lai trong chọn tạo giống cùng với việc cải tiến,
thay đổi các biện pháp thâm canh, nghề trồng ngô đã có những bước tiến vượt
bậc, phần nào đáp ứng được nhu cầu về cây ngô. Qua bảng 2.1 cho thấy: hiện
nay, sản xuất ngô trên thế giới tăng lên về diện tích và năng suất, dẫn đến sản
lượng tăng. Trong vòng 4 năm gần đây (2013 – 2016), diện tích tăng từ 185,93
triệu ha lên 187,96 triệu ha; năng suất năm 2013 là 5,46 tấn/ha đến năm 2016 là
5,64 tấn/ha, tăng 0,18 tấn/ha. Do đó, sản lượng cũng tăng nhanh từ 1015,40 triệu
tấn lên 1060,11 trong vòng 4 năm (FAOSTAT, 2018).

4


Bảng 2.1. Tình hình sản xuất ngơ trên thế giới từ năm 2013 – 2016

2013
2014

Diện tích
(triệu ha)
185,93
184,66

Năng suất

(tấn/ha)
5,46
5,62

Sản lượng
(triệu tấn)
1015,40
1038,33

2015

182,49

5,54

1010,61

2016

187,96

5,64

1060,11

Năm

Nguồn: FAOSTAT (2018)

Hiện nay, trong số các nước trồng ngô trên thế giới, Trung Quốc là nước

có diện tích trồng ngơ lớn nhất thế giới (38,98 triệu ha), nhưng năng suất của Mỹ
cao hơn Trung Quốc nên sản lượng của Mỹ vẫn cao nhất trên thế giới, sau đó là
Brazil và Mexico có sản lượng đứng thứ 3 và 4. Vị trí thứ 5 về sản lượng là Ấn
Độ, năng suất của Ấn Độ (2,57 tấn/ha) tuy thấp hơn Mexico (3,72 tấn/ha) nhưng
do diện tích lớn hơn (10,20 triệu ha) nên tổng sản lượng của Ấn Độ cao hơn.
Năng suất của Đức (9,65 tấn/ha) và Italia (10,35 tấn/ha) tuy cao hơn một số nước
nhưng do diện tích trồng ít hơn hẳn nên sản lượng vẫn thấp hơn các nước ở tốp
trên. Tuy Israel là nước có diện tích ít nhất trong số các nước trên nhưng năng
suất lại cao nhất thế giới, cao gấp hơn 2,1 lần năng suất của nước Mỹ. Số liệu chi
tiết được thể hiện qua bảng 2.2.
Bảng 2.2: Tình hình sản xuất ngơ của một số nước trên thế giới
Nước
Mỹ
Trung Quốc
Brazil
Mexico
Ấn Độ
Italia
Đức
Israel

Diện tích
(triệu ha)
35,11
38,98
14,96
7,60
10,20
0,66
0,42

0,0035

Năng suất
(tấn/ha)
10,96
5,95
4,29
3,72
2,57
10,35
9,65
23,00

Sản lượng
(triệu tấn)
384,78
231,84
64,14
28,25
26,26
6,84
4,02
0,08
Nguồn: FAOSTAT (2018)

Tóm lại, trước nhu cầu tiêu thụ ngơ trên thế giới ngày càng nhiều, nghề
sản xuất ngô trên thế giới cũng ngày càng phát triển cả về diện tích, sản lượng và
khu vực gieo trồng.
2.1.3. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam
Tại Việt Nam, ngô là cây lương thực quan trọng thứ hai sau lúa. Ngô được

5


trồng trong những điều kiện sinh thái khác nhau trên nhiều vùng. Trên cả nước có
8 vùng trồng ngơ chính, mỗi vùng với những đặc trưng riêng về vị trí cây ngô
trong hệ thống trồng trọt, thời vụ và khả năng kinh tế cho sản xuất ngô. Thời vụ
trồng ngô chủ yếu được căn cứ vào tác động của chế độ nhiệt, lượng mưa (Bùi
Mạnh Cường, 2007; Ngơ Hữu Tình, 2009).
Ngành sản xuất ngơ nước ta chỉ thực sự có những bước tiến nhảy vọt từ
đầu những năm 1990 sau khi ứng dụng thành công các kết quả nghiên cứu ngô
lai vào sản xuất, đồng thời cải thiện các biện pháp kỹ thuật canh tác theo đòi hỏi
của giống mới.
Năm 1991, diện tích trồng giống ngơ lai chưa đến 1% của 447.000 hecta
trồng ngơ, thì đến năm 2012, với diện tích trồng ngơ 1.118,2 nghìn ha đã có hơn
95% diện tích là sử dụng các giống ngơ lai. Các giống ngô lai mới LVN10,
LVN20, LVN99 đã trở thành giống chủ lực trong sản xuất ngô của Việt Nam.
Năng suất ngô nước ta tăng nhanh liên tục với tốc độ cao hơn trung bình
của thế giới trong suốt hơn 20 năm qua. Năm 1994, sản lượng ngô Việt Nam
vượt ngưỡng 1 triệu tấn (1,14 triệu tấn), năm 2000 vượt 2 triệu tấn. Năm 2014,
diện tích trồng ngơ cả nước đạt 1,25 triệu ha, năng suất khoảng 44,5 tạ/ ha, sản
lượng đạt 5,625 triệu tấn ( />=vn&commodity=corn&graph=area-harvested).
Trong những năm gần đây, mặc dù diện tích canh tác giảm nhưng do
năng suất được cải thiện nên sản lượng của cây ngô tăng lên (bảng 2.3). Đến
năm 2016, diện tích trồng là 1152,4 nghìn ha, năng suất đạt 44,4 tạ/ha và sản
lượng lên tới 5,2 triệu tấn (Tởng Cục Thống kê, 2016).
Bảng 2.3. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam giai đoạn 2013 – 2016
Năm
2013
2014

2015
Sơ bộ năm 2016

Diện tích
(nghìn ha)
1170,4
1179,0
1164,8
1152,4

Năng suất
(tạ/ha)
44,4
44,5
45,4
45,3

Sản lượng
(nghìn tấn)
5191,2
5202,3
5287,2
5225,6

Nguồn: Niên giám Thống kê Việt Nam (2016)

Mặc dù sản lượng ngô hiện nay của nước ta đang có xu hướng tăng nhưng
sản xuất ngô trong nước vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu, hàng năm nước ta phải
nhập khẩu lượng lớn ngô nguyên liệu cho chế biến thức ăn chăn nuôi. Nhà nước

6


đã có nhiều cơ chế chính sách hỗ trợ giống đã khuyến khích các doanh nghiệp
trong và ngồi nước sản xuất, cung cấp giống, giới thiệu các giống mới có năng
suất, chất lượng tốt vào sản xuất, nhiều tiến bộ khoa học kỹ thuật về sản xuất ngô
đã được chuyển giao đến người nông dân.
Để cây ngô Việt Nam phát triển một cách bền vững, đáp ứng trên 80%
nguyên liệu chế biến thức ăn chăn nuôi và mang lại hiệu quả kinh tế cao cho
người sản xuất, việc đánh giá đúng thực trạng sản xuất ngô, đưa ra các giải
pháp cụ thể nhằm mở rộng diện tích trồng ngơ và đưa các giống ngơ lai có
năng suất, chất lượng tốt vào sản xuất, kết hợp với ứng dụng các hạt nano kim
loại nhằm tăng cường khả năng chống chịu với các điều kiện bất lợi, cũng như
tăng cường sinh khối và năng suất của cây trồng là điều hết sức cần thiết trong
giai đoạn hiện nay.
2.2. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ NANO
Công nghệ nano là một trong những công cụ quan trọng bậc nhất của khoa
học nông nghiệp hiện đại, trong đó cơng nghệ nano trong lĩnh vực nơng nghiệpthực phẩm được dự đoán trở thành một lực lượng dẫn dắt nền kinh tế toàn cầu
trong một tương lai gần (Solanki et al., 2015).
Công nghệ nano ngày càng được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực nông nghiệp,
giúp cải thiện chất lượng cây trồng. Các vật liệu nano trong nông nghiệp giúp
giảm đáng kể việc sử dụng hóa chất, giảm tối đa sự hao hụt các chất dinh dưỡng
trong quá trình thụ tinh và tăng năng suất cây trồng thông qua điều hịa nước và
dinh dưỡng. Cơng nghệ nano có tiềm năng phát triển ngành nông nghiệp để điều
khiển phân tử, phát hiện bệnh nhanh chóng, nâng cao khả năng hấp thu chất dinh
dưỡng của thực vật. Lợi ích đáng kể của việc sử dụng công nghệ nano trong
nông nghiệp bao gồm sử dụng phân bón nano và thuốc trừ sâu nano giúp bảo vệ
cây trồng chống chịu bệnh và sâu hại, tăng năng suất cây trồng. Các nano như
vàng (Au), bạc (Ag), đồng (Cu), kẽm (Zn), nhôm (Al), silic (Si), oxit kẽm
(ZnO), cesium (Ce2O3), oxit titan (TiO2), và sắt từ (Fe) được ứng dụng nhiều

trong nông nghiệp (Zang et al., 2008).
Sự bùng nổ dân số thế giới trong những thập kỷ gần đây đã buộc ngành
nông nghiệp phải hướng tới các giải pháp tăng sản lượng thu hoạch ngũ cốc để
đáp ứng nhu cầu của hàng triệu người, đặc biệt tại các nước đang phát triển. Giải

7


pháp đầu tiên nhà nơng thường tìm đến là tăng lượng phân bón hóa học sử dụng
trong trồng trọt. Tình trạng thiếu dinh dưỡng trong đất canh tác ngày càng trở
nên phổ biến đã mang lại những thiệt hại lớn về kinh tế cho người nông dân,
đồng thời giảm thiểu đáng kể chất lượng dinh dưỡng của đất và sản lượng thu
hoạch. Tuy nhiên việc sử dụng ngày càng nhiều phân bón hóa học nhằm tăng
năng suất thu hoạch khơng phải là lựa chọn phù hợp về lâu dài, bởi phân bón
hóa học được xem như con dao hai lưỡi: một mặt cho phép tăng sản lượng,
nhưng mặt khác có thể phá vỡ cân bằng khoáng chất và giảm độ phì nhiêu của
đất. Hơn nữa, các lồi ngũ cốc thường chỉ hấp thụ khơng q 50% phân bón,
phần cịn lại bị mất vào đất hoặc mất vào khơng khí (Loomis and Connor, 1992).
Các nhà trồng trọt trên thế giới có thể thu hoạch thêm mỗi năm 4,7 tỷ USD nếu
như tăng được hiệu quả sử dụng nitơ lên 20%. Sử dụng phân bón hóa học ở quy
mơ lớn có thể làm hư hại không thể phục hồi đối với cấu trúc của đất, các chu
trình khống chất, hệ vi sinh vật trong đất v.v..., thậm chí tác động lên chuỗi thức
ăn qua hệ sinh thái và gây ra các đột biến di truyền đối với người tiêu dùng các
thế hệ sau (Raun and Johnson, 1999).
Hiện nay, sự biến đởi khí hậu có liên quan đến sự nóng lên của trái đất và hạn
hán, ảnh hưởng tới đời sống của hơn 1,8 triệu người do tình trạng thiếu hụt nước
gây ra. Ngũ cốc là cây trồng quan trọng trong sản xuất lương thực và các nguyên
liệu thô cho công nghiệp (Mochida et al., 2013). Tuy nhiên, tình trạng thiếu nước
làm thay đổi sinh lý cây trồng ở giai đoạn sinh dưỡng và sinh sản trong tồn bộ
q trình phát triển của thực vật, ảnh hưởng tới năng suất cây trồng. Ngoài ra, chi

phí phân bón và tưới tiêu tăng lên dẫn tới tăng giá đầu vào mỗi năm, đe dọa tới an
ninh lương thực. Do đó, để đáp ứng được vấn đề tăng năng suất cây trồng đảm
bảo môi trường bền vững trong điều kiện hạn hán, các phương pháp mới tiếp cận
thân thiện với môi trường, không yêu cầu chi phí cao đang rất cần thiết.
2.2.1. Định nghĩa về vật liệu hạt nano
Từ “nano” theo tiếng Hy Lạp là “nhỏ bé”, trong khi từ “nanotechnology”
lần đầu tiên được đưa vào sử dụng vào năm 1974 bởi Giáo sư người Nhật
NorioTaniguchi. Theo quan điểm của Chương trình Sáng kiến Cơng nghệ nano
Quốc gia (NNI) của Mỹ, nghiên cứu và phát triển công nghệ nano là nhằm tới
việc tạo ra các vật liệu, thiết bị và hệ thống chuyên khai thác các tính năng của
vật liệu ở kích thước nano (10-9 mét). NNI đưa ra định nghĩa: Công nghệ nano
là sự hiểu biết và kiểm sốt vật chất ở kích thước nano trong khoảng từ 1nm

8


đến 100 nm, mà tại đó nhiều hiệu ứng đặc biệt xảy ra cho phép tạo ra các ứng
dụng mới.
Về trạng thái của vật liệu nano, người ta phân chia thành ba trạng thái,
rắn, lỏng và khí. Vật liệu nano được tập trung nghiên cứu hiện nay, chủ yếu là vật
liệu rắn, sau đó đến chất lỏng và khí.
Về hình dáng của hạt nano người ta chia thành các loại sau:
- Vật liệu nano không chiều: Là cả ba chiều đều có kích thước nano,
khơng cịn chiều tự do nào cho điện tử. Ví dụ: đám nano, hạt nano…
- Vật liệu nano một chiều: Là vật liệu trong đó có hai chiều có kích thước
nano, điện tử được tự do trên một chiều. Ví dụ; dây nano, ống nano…
- Vật liệu nano hai chiều: Là vật liệu trong đó một chiều có kích thước
nano, hai chiều tự do. Ví dụ: màng mỏng,…
Ngồi ra cịn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite trong đó chỉ
có một phần của vật liệu có kích thước nm, hoặc cấu trúc của nó có nano khơng

chiều, một chiều hoặc hai chiều đan xen lẫn.
Các hạt nano có tiềm năng ứng dụng to lớn trong nông nghiệp với những
nhiệm vụ như sau:
- Xử lý hạt giống cải thiện tốc độ nảy mầm và sinh trưởng, chất lượng và
năng suất thu hoạch sản phẩm;
- Làm phân bón lá bao gồm các nguyên tố vi lượng cần thiết trong từng
giai đoạn phát triển của cây trồng;
- Nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón NPK bằng cách ứng dụng phân
bón nhả chậm có kiểm sốt;
- Nâng cao hiệu quả sử dụng và giảm chi phí thuốc bảo vệ thực vật bằng
cách phát triển phương pháp vận chuyển tới đích đối với dưỡng chất và thuốc
- Phát hiện và chẩn đoán nhanh các bệnh do vi sinh vật gây ra cho cây;
- Nâng cao thời gian bảo quản rau quả;
- Trong chăn nuôi gia súc gia cầm, nâng cao khả năng miễn dịch cho vật
nuôi và khả năng chống oxi hóa, giảm sử dụng thuốc kháng sinh, giảm mùi hơi;
- Làm thuốc phịng chống bệnh cho thủy sản;
- Khử trùng các nguồn nước, nâng cao chất lượng nước và hiệu quả nuôi

9


trồng thủy sản;
- Xây dựng các hệ thống quan trắc trên cơ sở các bộ cảm biến cho phép
quan trắc thời gian thực các chỉ số môi trường trên thực địa.
2.2.2. Vai trò của nano kim loại đối với cây trồng
Kim loại đóng vai trị quan trọng trong sự sinh trưởng và phát triển của tế
bào, trong đó có các tế bào ni cấy. Mỗi loại kim loại có các đặc tính riêng biệt
với từng lồi, từng mơ và từng giai đoạn sinh trưởng riêng biệt. Trong đất tồn tại
lượng kim loại rất lớn, có những yếu tố từ 1 - 10% trọng lượng đất khơ như Al,
Fe; có yếu tố từ 0,01 - 0,1% đất khô như Zn, Cu; có yếu tố chiếm 0,001-0,01%

đất khơ như Co, Mo. Nhưng hàm lượng kim loại cây cần dùng thường rất ít (dưới
0,001%). Nhưng phần lớn cây đều không hấp thụ đủ lượng kim loại cần dùng.
Theo các nhà khoa học, thì nguyên nhân chính của hiện tượng này là do lượng
kim loại nằm trong đất thường là dạng khó hấp thu và đây cũng gọi là những chất
vi lượng cần thiết để cây phát triển và là tác nhân hoạt hoá trong các hệ thống
enzyme của cây trồng.
Đối với các kim loại ở dạng tinh thể có (kích thước 40 - 100nm) là những hạt
nano được biết đến là trạng thái siêu phân tán thì các hạt nano kim loại dễ dàng
được hấp thụ bởi tế bào thực vật trong quá trình ni cấy. Nano kim loại có khả
năng tạo sức căng bề mặt lớn có tác dụng tăng cường trao đổi chất.
Nano bạc (Ag): Ag và các hợp chất của bạc thể giúp tăng hiệu suất quang
hợp thúc đẩy quá trình tởng hợp đường giúp cây trồng tăng trưởng nhanh, khỏe
mạnh, tăng khả năng chống chịu bệnh tốt hơn. Đặc biệt, đối với hạt nano Ag khi
gặp các vi khuẩn, vi rút sẽ thì tương tác với lớp protein trên bề mặt vi khuẩn, vi
rút rồi từ đó phá hủy màng tế bào làm ức chế phát triển.
Do có diện tích bề mặt lớn nên hạt nano bạc có khả năng kháng khuẩn tốt
hơn so với các vật liệu khối do khả năng giải phóng nhiều ion Ag+ hơn.
Các đặc tính kháng khuẩn của bạc bắt nguồn từ tính chất hóa học của các
ion Ag . Ion này có khả năng liên kết mạnh với peptidoglican, thành phần cấu tạo
nên thành tế bào của vi khuẩn và ức chế khả năng vận chuyển oxy vào bên trong
tế bào dẫn đến làm tê liệt vi khuẩn. Nếu các ion bạc được lấy ra khỏi tế bào ngay
sau đó, khả năng hoặt động của vi khuẩn lại có thể được phục hồi. Do động vật,
thực vật khơng có thành peptidoglycan, vì vậy chúng ta không bị tổn thương khi
tiếp xúc với các ion này.
+

10


Có một cơ chế tác động của các ion bạc lên vi khuẩn đáng chú ý được mô

tả như sau: Sau khi Ag+ tác động lên lớp màng bảo vệ của tế bào vi khuẩn gây
bệnh nó sẽ đi vào bên trong tế bào và phản ứng với nhóm sunfuahydrin – SH của
phân tử enzym chuyển hóa oxy và vơ hiệu hóa men này dẫn đến ức chế q trình
hơ hấp của tế bào vi khuẩn.
-SAg+

-SH
Men hoạt hóa

+ 2 Ag+

Men thụ động + 2H+
- SAg+

-SH

Hình 2.1. Ion bạc vơ hiệu hóa enzym chuyển hóa oxy của vi khuẩn
Ngồi ra các ion bạc cịn có khả năng liên kết với các base của DNA và trung
hịa điện tích của gốc phosphate do đó ngăn chặn q trình sao chép DNA.
Nano sắt (Fe): Sắt là một yếu tố tác động đến sự phát triển của thực vật. Đối
với cây trồng Fe tham gia hỗ trợ và xây dựng enzyme trong dây truyền tởng hợp
sắc tố diệp lục, tham gia vào q trình phân ly nước, photphoryl hóa quang hóa
và là thành phần bắt buộc trọng hệ enzyme oxy-hóa khử (cytocrom). Sắt tồn tại
nhiều trong đất, nhưng hàm lượng sắt có trong cây trồng lại rất thấp. Do đó việc
thiếu sắt trong nơng nghiệp là một vấn đề khá phở biến.
Thực vật có thể hấp thu sắt ở dạng Fe 2+ và Fe3+ nhưng hầu hết sắt trên lớp vỏ
trái đất tồn tại dưới hình thức Fe 3+. Trong cây trồng sắt được hấp thụ và tồn tại
nhiều dưới hình thức Fe2+ do trạng thái Fe2+ dễ hòa tan, nhưng lại dễ dàng bị oxy
hóa thành Fe3+ và sau đó bị kết tủa. Trạng thái Fe 3+ khơng hịa tan trong mơi
trường trung tính cao. Vì vậy hàm lượng sắt là rất ít trong cây trồng ở môi trường

đất kiềm và môi trường đất có chứa nhiều canxi. Hơn nữa, trong các loại đất, sắt
dễ dàng kết hợp với phosphat, carbonat, magiê, canxi và các ion hydroxit.
Nano coban (Co): Là kim loại có mặt trong khoảng một nửa số lượng môi
trường nuôi cấy tế bào thực vật. Mục đích bở sung Co vào môi trường chống lại
sự gây độc của các chelat kim loại và có thể ngăn cản các phản ứng oxi hóa gây
ra bởi đồng và sắt. Co đóng vai trị quan trọng trong quá trình cố định nitơ ở rễ
cây họ đậu, là thành phần cần thiết của enzym cobalomin. Coban trong cơ thể
thực vật thường tồn tại ở dạng ion và trong hợp chất porphyrin của vitamin B12.
Nano đồng (Cu): Đồng có vai trị quan trọng trong các phản ứng chuyển hóa
sinh hóa trong cơ thể sống. Tuy nhiên, Cu vừa là nguyên tố vi lượng, vừa là chất
độc hại đối với con người, cây trồng và động vật. Trong môi trường đất, hàm

11