Tiểu luận vi sinh vật cố định đạm

Đề tài: Nghiên cứu cơ chế cố định Nitơ của vi khuẩn cố định đạm
Rhizobium ở cây họ đậu và ứng dụng.
Phần I: Phần mở đầu
1.
2.
3.
4.

Lý do chọn đề tài
Mục đích nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu
Nội dung
4.1. Khái quát về quá trình cố định đạm
4.2. Tổng quan về vi khuẩn cố định đạm Rhizobium
4.3. Ứng dụng
5. Ý nghĩa lý luận và thực tiễn
Phần II: Nội dung
1. Khái quát về quá trình cố định đạm
2. Tổng quan về vi khuẩn cố định đạm Rhizobium
2.1. Đặc điểm vi khuẩn Rhizobium
2.2. Cơ chế cố định đạm của vi khuẩn Rhizobium
2.2.1. Sự hình thành nốt sần ở rễ cây họ đậu
2.2.2. Enzym Nitrogenase
2.2.3. Cơ chế cố định đạm
2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cố định đạm
2.4. Vai trò của vi khuẩn Rhizobium
3. Ứng dụng
4. Ý nghĩa lý luận và thực tiễn
Phần III: Kết luận và đề nghị
Tài liệu tham khảo

I.

Phần mở đầu
1. Lí do chọn đề tài
Nitơ là nguồn dinh dưỡng quan trọng không thể thiếu đối với động vật,
thực vật và ngay cả các loài vi sinh vật. Dự trữ nitơ trong tự nhiên rất lớn,
riêng trong không khí, nitơ chiếm 78,16%. Người ta ước tính rằng, trong bầu
khí quyển chứa tới 4x105 tấn nitơ, trên mỗi km2 đất đai có khoảng 8.000.000
tấn nitơ. Số lượng nitơ này đủ thỏa mãn cho nhu cầu về nitơ của cây trồng
trên mảnh đất đó (với thu hoạch 20 tạ/hecta) trong khoảng 80 triệu năm. Thế
nhưng cây trồng lại không có khả năng đồng hóa trực tiếp nguồn nitơ lớn
lao này. Sở dĩ như vậy vì trong không khí, phân tử nitơ tồn tại ở trạng thái
liên kết hai nguyên tử nitơ lại với nhau nhờ ba dây nối rất bền vững (N≡N).
Mặc dù rất cần nguyên tố này nhưng cây chỉ có thể hấp thụ được nitơ ở dạng
NO3- và NH4+.
Để sử dụng được nguồn nitơ lớn từ không khí có hai con đường chính là
hóa học và sinh học. Trong con đường hóa học, con người phải cung cấp các
điều kiện để phá vỡ các liên kết ba này như nhiệt độ cao (khoảng 1000oC),
áp suất lớn (vài trăm đến 1000 atm),lại đòi hỏi nhiều chất xúc tác và thiết bị
đắt tiền cũng như hiệu quả không cao. Năm 1995, phân đạm hóa học sản
xuất được khoảng 20 triệu tấn; năm 2013, sản xuất được 198,4 triệu tấn.
Bằng cách bón phân nitơ con người mới chỉ trả lại cho đất 50%. Ngoài ra,
việc sủ 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 gây ảnh hưởng đến sứ khỏe con người và thậm chí có thể gây ung
thư khi biến dổi thành nitrite. Trong con đường sinh học, vi sinh vật có thể
cố định nitơ trong không khí và cung cấp cho cây trồng. Chính vì vậy mà vai
trò của các vi sinh vật cố định nitơ có một ý nghĩa hết sức lớn lao đối với
nông nghiệp nói chung và cây đậu nói riêng. Những nghiên cứu gần đây cho

biết tổng số nitơ cố định được bởi vi sinh vật trên toàn thế giới là hơn 200
triệu tấn/năm. Đặc biệt, các vi sinh vật cố định đạm sống cộng sinh trong cây
họ đậu (Rhizobium) đóng góp hơn 80 triệu tấn/năm, chúng có thể cố định
được 80-300 kg N/ha.
Từ việc nhận thấy vai trò quan trọng của vi khuẩn Rhizobium đố với
nông nghiệp, tôi chọn đề tài Nghiên cứu cơ chế cố định Nitơ của vi khuẩn cố
định đạm Rhizobium ở cây họ đậu và ứng dụng để tìm hiểu rõ hơn về cơ chế
của quá trình cố định đạm và ứng dụng trong cuộc sống.


2. Mục tiêu nghiên cứu
- Tìm hiểu cơ chế cố định Nitơ của vi khuẩn cố định đạm Rhizobium.
- Tìm hiểu vai trò của chế phẩm phân vi sinh có nhiễm vi khuẩn cố định
đạm trong nông nghiệp.
3. Mục đích nghiên cứu
- Hoàn thiện kiến thức về vi khuẩn cố định đạm sống cộng sinh trên cây họ
đậu và ứng dụng của nó trong nông nghiệp.
II.

Nội dung
1. Khái quát về quá trình cố định đạm
Quá trình cố định đạm (quá trình cố định N) là quá trình sinh hóa đặc
trưng riêng của một số vi sinh vật sống cộng sinh với thực vật trong các
nốt sần hoặc sống tự do trong đất, nước. Chúng sử dụng nitơ trong khí
quyển để chuyển thành NH3. Có thể xếp chúng thành 3 nhóm lớn[3]:
- Vi sinh vật cộng sinh, chủ yếu thuốc về họ vi khuẩn nốt sần.
- Vi khuẩn sống tự do gồm rất nhiều loại khác nhau.
- Vi khuẩn lam.
2. Tổng quan về vi khuẩn cố định đạm Rhizobium
2.1. Đặc điểm vi khuẩn Rhizobium

Dựa vào tốc độ phát triển trên môi trường thạch đặc
nhân tạo, vi khuẩn nốt sần được chia thành hai loại:
- Loại mọc nhanh (Rhizobium): Ví dụ như Rhizobium
meliloti, sống cộng sinh với cây đậu xanh, đậu Hà
Lan, đậu tằm,... Loại này có chu kì sinh trưởng 2-4
giờ. Trên môi trường thạch đĩa tạo khuẩn lạc đường
kính 2-4 mm sau 3-5 ngày nuôi cấy[1].
- Loại mọc chậm (Bradyrhizobium): như
Bradyrhizobium japonicum sống cộng sinh với cây
đậu tương, đậu đũa,... Loại này có chu kì sinh trưởng
6-8 giờ. Khuẩn lạc hình thành trên môi trường thạch
đĩa sau 5-7 ngày nuôi cấy. Đường kính khuẩn lạc nhỏ
không quá 1 mm[1].
Vi khuẩn Rhizobium là loại vi khuẩn đơn bào 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 vhui 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 tiên mao, không có bào tử,
sinh sản bằng cách phân bào[1].
Vi khuẩn Rhizobium thuộc loại vi khuẩn nhuộm gram
âm, phát triễn tốt ở nhiệt độ 28-30 oC, pH 6,5-7,0. Trên môi
trường đặc, Rhizobium thường tạo khuẩn lạc tròn, lồi, mép
nhăn, bóng, nhầy, đục không màu. Khi già vi khuẩn trở
nên bất động, lúc này vi khuẩn bắt màu từng đoạn khi
nhuộm anilin. Có lúc vi khuẩn tạo thành dạng hình cầu di
động hoặc không di động. Chúng sử dụng nhiều loại
đường, một vài axit hữu cơ, thậm chí cả polysacarit làm

nguồn cung cấp năng lượng, có thể phát triễn trong môi
trường nghèo đạm[1].

Hình 1. Khuẩn lạc Rhizobium
meliloti

2.2. Cơ chế cố định đạm của vi khuẩn Rhizobium
2.2.1.
Sự hình thành nốt sần ở rễ cây họ đậu
Người đầu tiên chứng minh rằng các cây họ đậu có thể
sinh trưởng trong đất không chứa nitơ và chúng có khả
năng sử dụng nitơ không khí là hai nhà khoa học Đức H.
Hellrigel và H. Wilfard vào năm 1886. Hai năm sau (1888),


nhà khoa học Hà Lan M.W.Beijerinck đã phân lập được loại
vi khuẩn nốt sần ở rễ mốt số cây họ Đậu. Ông đặt tên cho
vi khuẩn này là bacilulus radicicola. Năm 1889 được đổi
tên thành Rhizobium (B.Frank, 1889)[4].

Nốt sần vô
hiệu

Nốt sần
hữu hiệu

Hình 2. Nốt sần trên rễ cây đậu

Cần lưu ý rằng mỗi loại vi khuẩn nốt sần thường chỉ
xâm nhiễm vào một số cây họ đậu, đó là tính chuyên hóa

của vi khuẩn nốt sần. Cũng có trường hợp vi khuẩn nốt
sần xâm nhập được vào những loại đậu không đặc biệt đối
với chúng, khi đó chúng chỉ có thể tạo ra rất ít nốt sần hữu
hiệu và cố định nitơ rất yếu. Có khoảng 57/969 loài ở họ
Đậu không có khả năng tạo nốt sần. Nhân tố quyết định
tính chuyên hóa của vi khuẩn nốt sần tồn tại trên ADN của
chúng[2]. Tính chuyên hóa này có thể bị dao động bởi
nhiều tác nhân: như bacteriocide (meloloticin triolicin,
phaseolicin...) do vi khuẩn tiết ra, có thể nâng cao tính
xâm nhiễm bằng cách đưa nhiều lần vi khuẩn vào thực
vật, xử lí phóng xạ, dòng điện, conxixin...[3]


Con đường xâm nhiễm ở rễ các cây họ đậu bắt nguồn từ
lông hút, đôi khi thông qua vết thương ở vỏ rễ. Mỗi loại
cây đậu thường tiết ra chung quanh bộ rễ của mình những
chất kích thích sự phát triễn của các vi khuẩn tương ứng.
Muốn cho quá trình xâm nhiễm nhanh, cần đạt tới mật độ
104 tế bào/g đất[3].
Dưới ảnh hưởng của vi khuẩn nốt sần, rễ cây họ đậu tiết
ra enzym polygalacturonaza, nó phá hủy thành tế bào
lông hút giúp cho vi khuẩn xâm nhập vào rễ, trong lông
hút vi khuẩn nốt sần sẽ tạo thành dây xâm nhập, đó là
một khối chất nhầy dạng sợi[2], tại lông hút chúng phát
triễn thành đường xâm nhập, những đường này được bao
bọc bởi màng mỏng xenlulaza, đường xâm nhập tiếp tục
luồn sâu qua những tế bào biểu bì vào đến vỏ rễ với tốc
độ 5-8 Mm/s, vi khuẩn đi đến đâu được bao bọc bởi màng
chất nguyên sinh của tế bào chủ với sắc tố leghemoglobin
- nó gần giống với hemoglobin của tế bào máu, nó cố định

oxy giúp cho vi khuẩn hiếu khí phát triễn trong điều kiện kị
khí. Ở tế bào vỏ rễ, vi khuẩn kích thích các tế bào nhân
lên nhanh chóng, với sự tham gia của các đoạn gen vi
khuẩn, làm những tế bào này thành các tế bào tứ bội, tế
bào tứ bội phát triễn nhanh tạo thành đường xâm nhiễm
chằng chịt, kết cục là tạo ra nốt sần. Trong các nốt sần
hữu hiệu này các vi khuẩn biến dạng: phình to lên (10-12
lần) có hình côn, hình chùy, giọt nước, thể chữ V, chữ X,...
mà người ta gọi là thể giả khuẩn (bacteroid). Trong nốt sần
vô hiệu vi khuẩn vẫn có dạng hình que, kích thước bé và
nốt sần có màu trắng[3].


Hình 3. Hình ảnh nốt sần và quá trình vi
khuẩn nốt sần xâm nhập vào rễ

Vi khuẩn nốt sần hữu hiệu thường tạo nên những nốt
sần lớn và tập trung trên rễ cái của cây đậu. Còn vi khuẩn
vô hiệu thì thường tạo nên những nốt sần nhỏ phân tán
trên khắp bộ rễ. Nốt sần tạo nên bởi các vi khuẩn hữu hiệu
thường có màu hồng, sắc tố hồng thuộc loại heamin. Sắc
tố này tồn tại trong tế bào của tế bào thực vật chứ không
phải tế bào vi khuẩn. Ở các cây đậu một năm khi đã kết
thúc quá trình cố định nitơ, người ta nhận thấy màu hồng
ở các nốt sần sẽ chuyển thành màu lục. Khi đó một số dây
nối metin ở vòng pocrhirin của sắc tố bị rách ra và liên kết
oxy. Ở các cây đậu nhiều năm, hiện tượng này không xảy
ra[2].
Ở nốt sần trưởng thành, người ta có thể thấy rõ ba vùng
sau đây:

- Vỏ nốt sần: Gồm một vài lớp té bào không bị vi
khuẩn xam nhiễm. Những tế bào này thường có kích
thước nhỏ hơn các tế bào vỏ rễ. Sau khi hình thành


vỏ nốt sần phần vỏ rễ sẽ bị nát đi, một ít còn lại sẽ
dính vào bên ngoài phần vỏ của nốt sần[2].
- Vùng phân cắt mạnh mẽ: Vùng này cũng gồm những
tế bào không bị xâm nhiễm, nằm bên dưới lớp vỏ nốt
sần. Từ các tế bào của vùng này về sau sẽ phân hóa
và tạo thành các tế bào vỏ nốt sần, các tế bào chứa
vi khuẩn và các tế bào mạch dẫn[2].
- Vùng mô bị xâm nhiễm: Trong vùng này các tế bào
chứa vi khuẩn nằm xen lẫn với các- tế bào không
chứa vi khuẩn. Thể tích của mỗi tế bào chưa vi
khuẩn có thể lớn gấp 8 lần so với tế bào không chứa
vi khuẩn[2].
- Hệ thống mạch dẫn của nốt sần: Khi nốt sần bắt đầu
phát triển, một số tế bào nằm giữa phần vỏ nốt sần
và phần mô bị xâm nhiễm sẽ phân hóa và phân cắt
thành các tế bào mạch dẫn của nốt sần. Về sau các
mạch dẫn này sẽ liên kết với hệ thống mạch dẫn của
rễ cây[2].
2.2.2.

Enzym Nitrogenase

Nitrogenase chứa 2 loại protein molybdoferredoxin và azoferredoxin.
Ở hầu hết vikhuẩn, các điện tử được chuyển từ NAD(P)H hoặc pyruvate đến
ferredoxin, một FeS protein. Nếu Fe trong ferredoxin thiếu sẽ được thay

thế bởi flavodoxin, một flavoprotein. Azoferredoxin chuyển điện tử từ sự
khử flavodoxin (hoặc ferrodoxin) đến molybdoferredoxin[5].
Molybdoferrodoxin là một tetramer gồm 2 chuỗi alpha và 2 chuỗi
beta. Các tiểu đơnvị alpha và beta tương tự nhau nhưng khác nhau là được
mã hóa bởi gen hai gen khácnhau (nifK và nifD). Mỗi tetramer chứa 2
nguyên tố Mo và nhiều nhóm FeS. Molypden này là một phần cofactor của
phân tử trọng lượng thấp có chứa Mo liên kết với cụm Fe7S8 và
homocitrate. Cofacter MoFe này là duy nhất trong cố định đạm và nó khác
vớicác cofactor Mo-protein của Mo protein khác (như nitrate reductase,
xanthineoxidase)[5].


Azoferredoxin là một dimmer của các tiểu đơn vị giống nhau được mã
hóa bởi gen nifH và chưa một nhóm Fe4S4 duy nhất cho mỗi dimmer.
Azoferrdoxin được biến đổi bởi NifM protein. Molybdoferrodoxin từ một
chi (gennus) thường có thể tương tác với các azoferredoxin từ các chi khác
nhau cho hoạt động enzym. Hai loại protein này có nhiều tên khác nhau[5]:
Molybdoferredoxin = thành phần I, MoFe protein, hoặc "nitrogenase"
Azoferredoxin = thành phần II, Fe protein, hoặc "reductase nitrogenase"
Một số chức năng cụ thể của gene nif được đề cập dưới dây. Cácgene
mã hóa nifHDK, protein cấu trúc cơ bản của enzyme nitrogenase. Các sản
phẩm gene khác được mã hóa bởi cụm nif (nifV, nifEN, nifH) này là cần thiết
cho sự tổng hợp của Fe-Mo-cofactor, một thành phần thiết yếu của enzyme
giúp cho việc gắn với cơ chất và thực hiện phản ứng. Sự hình thành các cụm
Fe-S nằm ở các vị trí khác trong enzyme có liên quan đến vận chuyển điện
tử đến cofactor (NifU, NifS) và tham gia vào các khía cạnh khác của sự
trưởng thành enzyme. Thêm vào đó là một cụm, nằm ở nơi khác
trong bộ gene của A. vinelandii, trong đó bao gồm nifL và, nifA trong một
operon mã hóa cho protein điều hòa NifL và NifA, và các protein khác
tham gia vào tổng hợp cofactor của nitrogenase và chế biến Mo (sản phẩm

của operon nifB, fdxN, nifO, nifQ). NifL cản trở sự biểu hiện của các gennif
khác nếu hàm lượng cao của ammonia và oxy có mặt, điều kiện đó tương
ứng, hoặc sẽ làm cho nitrogenase không cần thiết cho sự tăng trưởng hoặc
trở nên không hoạt động. Protein NifL, mang một cofactor flavin, ức chế
hoạt tính của NifA, nhưng lại hoạt hóa phiên mã của các gen nif và operon
khác dưới điều kiện này (Dixon, 1998). Sự hiện diện của gen nif là đặc điểm
của các vi khuẩn cố định đạm (diazotroph)[5].
Các protein Nif (liên quan đến cố định nitơ) thường được gọi bằng tên
của các gen[5]:
nifJ = pyruvate flavodoxin reductase
nifF = flavodoxin
nifH = azoferredoxin
nifM = quá trình chế biến NifH protein
nifK, D = molybdoferredoxin
nifB,N,E,V,W,Z = tổng hợp MoFe cofactor
nifY = sự gắn MoFe cofactor


nifQ = thu hút các molybdenum
nifA,L,R = điều hòa
nifU,S = Trung tâm tổng hợp kim loại (metal center biosynthesis)
nifX,T = chưa rõ chức năng

Giảm sự cân bằng
Sơ đồ 2.2.2. Vai trò của các thành phần
trong enzym nitrogenase

2.2.3.
Cơ chế cố định đạm của vi khuẩn
Rhizobium

Phản ứng cố định nitơ được xúc tác bởi enzym
nitrogenase theo phương trình sau[5]:
N2 + 8H+ + 8e- + 16 ATP → 2NH3 + H2 + 16 ADP +
16Pi
Cơ chế cố định đạm có thể được tóm tắt như sau (Sylvia
và cộng sự, 1999):
- Dinitrogenase reductase nhận các electron từ chất
khử yếu, chẳng hạn như ferrodoxin hoặc flavodoxin
và liên kết với hai phức hợp MgATP.


- Phức hợp này được chuyển electron cùng một lúc cho
dinitrogenase.
- Dinitrogenase reductase và dinitrogenase từ một
phức hợp, điện tử được chuyển và 2 MgATP được thủy
phân thành MgADP + Pi
- Dinitrogenase reductase và dinitrogenase tách ra và
quá trình này được lặp đi lặp lại.
- Khi dinitrogenase đã nhận đủ các điện tử, nó liên kết
với phân tử N2, khử N2 thành amoni.
- Dinitrogenase sau đó nhận thêm điện tử từ
dinitrogenase reductase để lập lại chu kì.
Các nhóm NH3 (được hấp thu dưới dạng NH4+ hay NO3-)
sau khi được cây hấp thu sẽ tham gia các quá trình chuyển
hóa các chất trong cây như sau[3]:
- Axit α xetoglutaric + NH3 + NADPH + H+ → Axit
glutamic + H2O
- Axit glutamic + ATP + NH3 → Glutamine + ADP + P
- Axit aspartic + NH3 → Asparagine + AMP + P-P

Sơ đồ 2.2.3. Sơ đồ quá trình cố định nitơ
phân tử


2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cố định
đạm
Mối quan hệ cộng sinh giữa vi khuẩn nốt sần và cây họ
đậu cũng như hoạt tính cố định nitơ của chúng chịu ảnh
hưởng của một số điều kiện ngoại cảnh sau đây:
- Độ ẩm của đất: Nốt sần thường chỉ được tạo thành ở
những đất có độ ẩm khoảng 40-80% so với độ ẩm
tuyệt đối. Độ ẩm thích hopwh nhất là 60-70%. Khi nốt
sần đã hình thành rồi thì độ ẩm có cao hơn cũng
không ảnh hưởng mấy đến hoạt động của chúng.
Mức độ phản ứng đối với độ ẩm cũng tùy theo loại vi
khuẩn và loại cây. Chẳng hạn Medicago rất mẫn cảm
đối với sự khô cạn, trong đó thì Ornobrychis lại có thể
tạo thành nốt sần ngay cả ở những nơi có độ ẩm rất
thấp [2].
- Độ thoáng khí: Trong thí nghiệm trồng cây họ đậu với
kĩ thuật tách rễ ra thành từng nhóm nuôi trong các
dung dịch có độ thông khí khác nhau người ta nhận
thấy nốt sần tạo thành rất nhiều ở những bình thông
khí tốt. Khi kém thông khí, người ta nhận thấy lượng
chứa leghemoglobin trong nốt sần giảm đi một cách
rõ rệt. Người ta cũng nhận thấy ở các lớp rễ càng
sâu, số lượng nốt sần càng giảm [2].
- Nhiệt độ: Hoạt động cố định nitơ chỉ được thực hiện
mạnh mẽ trong một phạm vi nhiệt độ xác định. Phạm

vi này thay đổi đối với tùy loại cây trong họ đậu.
Những cây thuộc vùng nhiệt đới có khả năng cố định
nitơ cao hơn các cây cùng loài ở vùng ôn đới [2].
- pH của đất: Một số nghiên cứu cho biết nhiều loại
đậu có thể mọc được ở phạm vi pH = 3,9-9,6, nhưng
chỉ tạo được nốt sần ở phạm vi pH = 4,6-8,0 [2].
- Phân đạm: Khi cây còn non, chưa hình thành nốt sần
thì việc bổ sung một lượng đạm thích hợp sẽ kích


thích sự phát triễn nốt sần. Đến thời kì trưởng thành,
sự tồn tại một lượng nitơ dể tiêu nhất định nào đó
thường làm ức chế sự tạo thành nốt sần [2].
- Phân lân, K: Photpho làm tăng cường hoạt động cố
định nitơ của vi khuẩn nốt sần. Trong khi đó, K không
có ý nghĩa đặc hiệu đối với quá trình cố định nitơ, nó
chỉ làm thúc đẩy sự phát triển của cây họ đậu và
thông qua đó mà làm tăng cường hoạt động cố định
nitơ [2].
- Ca: Bón vôi không chỉ làm cải thiện pH của đất mà
còn nâng cao hàm lượng Ca trong đất và nhờ đó mà
tăng cường sự hoạt động cố định nitơ của cây [2].
- Mg, S và Fe: Các yếu tố này có ảnh hưởng tích cực
lên sự tạo thành nốt sần và hoạt động sống và sự
phát triễn của vi khuẩn nốt sần [2].
- Các nguyên tố vi lượng: Các nguyên tố vi lượng như
Mo, Co, V,... tác động tích cực lên việc nâng cao sản
lượng và nâng cao hoạt động cố định nitơ của cây
[2].
2.4. Vai trò của vi khuẩn Rhizobium

Vai trò quan trọng nhất của những vi khuẩn cố định nitơ
Rhizobium đó là khả năng cố định nitơ để cung cấp đạm cho
cây trồng. Bên cạnh đó, các vi khuẩn Rhizobium còn được
biết đến với nhiều loại vai trò khác có ích cho cây trồng như:
- Kích thích sinh trưởng ở thực vật bằng cách tạo ra các
enzym như ACC deaminase (1-aminocyclopropane-1arbonxylate deaminase), hay tạo ra các hormone thực
vật như auxin, cytokinin và gibberellin[5].
- Giảm tác động có hại của mầm bệnh bằng cách cạnh
tranh về dinh dưỡng, cạnh tranh về nơi cư trú hay tạo ra
các chất kháng sinh, các enzym thủy phân chống lại sự
xâm nhập của kẻ thù hay cảm ứng hệ thống phòng vệ
của cây[5].


- Ngoài ra, chúng còn giúp cây trồng hấp thu hiệu quả các
ion như sắt, kẽm và các nguyên tố vi lượng khác[5].
3. Ứng dụng
Ở nhiều nước việc sử dụng vi khuẩn cố định đạm chủ
động làm giàu nitơ cho đất trở nên rất phổ biến và trên quy
mô công nghiệp. Trong các nhà máy người ta chế các loại
phân chứa các vi khuẩn cố định đạm như: azotobacterin,
Nitragin,... và trước khi gieo chủ động nhiễm những loại phân
này vào đất hoặc trộn với hạt giống để nhiễm vi khuẩn nốt
sần. Phân Nitragin đã được sản xuất ở nhiều nước trên thế
giới và làm tăng năng suất cũng như làm tăng phẩm chất
của sản phẩm về hàm lượng protein hay vitamin. Ở những
vùng đất chưa trồng quen một loại đậu đỗ nào đó nếu sử
dụng phân Nitragin tương ứng có thể làm tăng sản lượng lên
đến 50-100%. Ở những đất đã trồng quen một loại đậu nào
đó vẫn nhận thấy sản lượng tăng 15-25%[2].

Đối với những nơi chưa có công nghiệp chế phân vi
khuẩn nốt sần, có thể làm thủ công theo cách thức sau.
Trước mùa gieo một loại đậu nào đó, các phòng thí nghiệm
nhỏ ở các tỉnh sẽ sản xuất các giống thạch nghiêng cấy vi
khuẩn nốt sần và chuyển trực tiếp đến các hợp tác xã, nông
trường. Ở đây giống sẽ được nhân lên trong các môi trường
đơn giản (chưa nước chiết đậu 5% với 1% đường kính). Sau
72 giờ nuôi cấy trong mỗi ml môi trường này có thể đạt tới
2800 x 106 tế bào vi khuẩn nốt sần lạc[2].
4. Ý nghĩa lý luận và thực tiễn
- Trong quá tình tìm kiếm tài liệu, tôi thấy tài liệu tiếng việt
về nội dung này còn hạn chế, vì thế, bài viết như nhằm
hoàn thiện kiến thức về vi khuẩn cố định đạm Rhizobium
và cơ chế cố định đạm của chúng.
- Nhờ việc hiểu rõ cơ chế này, chúng ta có thể áp dụng vào
sản xuất nông nghiệp nhằm tăng năng suất và chất
lượng sản phẩm góp phần nâng cao kinh tế.


III. Kết luận và đề nghị
a. Kết luận
- Có khá nhiều loại vi sinh vật với nhiều chủng khác nhau
có khả năng cố định nitơ. Những vi sinh vật này được gọi
chung là vi sinh vật cố định đạm.
- Muốn cố định được nitơ, vi sinh vật phải có khả năng tổng
hợp enzzym nitrogenase, gen nif quy định sự tổng hợp
enzym này. Quá trình cố định nitơ có ý nghĩa quan trọng
đối với chu trình nitơ trong tự nhiên. Nó có ý nghĩa duy trì
nitơ hữu cơ trong các cơ thể động vật, thực vật và vi sinh
vật, tức là giữ vững sự sống trên Trái đất. Nhờ hiểu rõ cơ

chế này mà các nhà khoa học đã tìm ra phương pháp sản
xuất phân nitơ hóa học.
- Vi khuẩn cố định có nhiều ứng dụng trong nông nghiệp,
đặc biệt là sản xuất phân vi sinh để tăng năng suất cây
trồng.
b. Đề nghị
- Hiện nay, cơ chế cố định nitơ vẫn còn nhiều quan điểm
khác nhau. Điều này cần có sự nghiên cứu chuyên sâu
của các nhà khoa học nhằm thống nhất được cơ chế cố
định nitơ.
- Khó khăn lớn nhất hiện nay là việc duy trì đảm bảo chất
lượng của Nitagin trong thời gian sản xuất đến khi sử
dụng. Vi khuẩn nốt sần không có bào tử nên rất dể dàng
chết đi tỏng quá trình bảo quản. Vì thế, cần tìm ra một
phương pháp có thể duy trì đảm bảo chất lượng chế
phẩm trong quá trình bảo quản, đồng thời đảm bảo được
việc áp dụng đại trà trên quuy mô lớn.
Tài liệu tham khảo
1. Ngô Thế Dân, Nguyễn Ngọc Quyên, Nguyễn Kim Vũ. Phân vi
khuẩn nốt sần và cách sử dụng cho cây đậu đỗ. NXB Nông
Nghiệp.
2. Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến, Phạm Văn Ty, 2009.
Vi sinh vật học. NXB Giáo dục. Hà Nội.


3. Nguyễn thành Đạt, 2005. Cơ sở sinh học vi sinh vật, tập II.
NXB ĐHSP. Hà Nội.
4. Biền Văn Minh và cộng sự, 2006. Vi sinh vật học. NXB Đại
học Huế.
5. />