Vi khuẩn cố định đạm hay được gọi là vi khuẩn cố định nitơ, là những vi khuẩn có vai trò vô cùng đặc biệt trong việc cố định nitơ trong đất và trong cây trồng.
Bởi vì Nitơ (N) là yếu tố dinh dưỡng quan trọng không những riêng với cây trồng mà cả với vi sinh vật. Nitơ có trong tự nhiên rất nhiều, nhưng khi cây muốn sử dụng làm chất dinh dưỡng phải được chuyển hóa bằng quá trình cố định nitơ hay cố định đạm dưới tác động của nhóm vi khuẩn cố định đạm.
Hiểu được tầm quan trọng của vi sinh vật cố định đạm, Hoa Cúc Xanh xin chia sẽ đến bà con thêm những thông tin về loại vi khuẩn này để giúp bà con có thể hiểu rõ hơn và sử dụng chúng hợp lý.
Chất đạm là gì?
Chất đạm là tên gọi khác của protein. Đó là một chất hữu cơ giàu chất dinh dưỡng có thể được tìm thấy trong cả thịt động vật và thực vật. Protein là thành phần cơ bản của tất cả các tế bào sống. Đạm cũng là một thành phần quan trọng đối với cây trồng.
Mặt khác, hàm lượng đạm hữu hiệu trong đất trồng khá thấp. Vậy nên là, chúng ta phải tăng cường lượng đạm trong đất bằng một cách nào đó, nếu không cây trồng sẽ bị thiếu hụt đạm.
Tổng quan về các nhóm vi khuẩn cố định đạm
Vi sinh vật cố định đạm là gì?
Các sinh vật quan trọng nhất trong việc cố định N2 trong đất và thực vật là các nhóm vi sinh vật cố định nitơ, thường được gọi là vi khuẩn cố định đạm.
Sinh vật nhân sơ – cả vi khuẩn và vi khuẩn cổ, đều là vi khuẩn cố định đạm (diazotrophs). Một số loài thực vật bậc cao và động vật như mối, đã hình thành mối quan hệ cộng sinh với các vi khuẩn này.
Đạm sinh học là gì?
Đạm sinh học là Protein, chất dinh dưỡng cơ bản giữ cho tất cả các tế bào sống. Một trong những cách để tăng lượng đạm trong đất là sử dụng vi sinh vật cố định nitơ từ không khí.
Quá trình cố định đạm sinh học
Đây là quá trình chuyển hóa N2 thành NH3 bằng cách sử dụng enzyme nitrogenase làm chất xúc tác. Axit amin và protein được tạo thành khi NH3 phản ứng với các axit hữu cơ.
Bởi vì nitơ khí quyển, hay phân tử nitơ N2, tương đối trơ, nó không dễ dàng phản ứng với các phân tử khác để tạo ra các hợp chất mới, nên việc cố định nitơ sinh học là cần thiết. Các phân tử nitơ N2 bị phá vỡ thành các nguyên tử nhỏ trong quá trình này.
Vai trò của vi sinh vật cố định đạm
- Vì nitơ cần thiết cho quá trình sinh tổng hợp các nguyên tố xây dựng hình thái của động thực vật, nên quá trình cố định đạm là một quá trình cần thiết cho tất cả các dạng sống, cả tự nhiên và tổng hợp.
- Những ví dụ về các hình thái sống khác như Nucleotide trong DNA và RNA, cũng như các axit amin trong protein. Do vậy, trong nông nghiệp và sản xuất phân bón cần thiết có quá trình cố định đạm.
Phân loại vi khuẩn cố định đạm
Vi khuẩn nốt sần
Nhóm vi khuẩn cộng sinh có chức năng quan trọng nhất trong việc cố định N2. Các nốt sần của một số cây nhiệt đới và cây bụi thuộc họ Rubiaceae chứa vi khuẩn cố định đạm trên lá chứ không phải ở rễ.
Vi khuẩn nốt sần là vi khuẩn hiếu khí không sinh bào tử có thể tiêu thụ nhiều nguồn cacbon. Các vi sinh vật cố định đạm thuộc nhóm vi khuẩn nốt sần bao gồm các nhóm:
- Rhizobium
- Sinorhizobium
- Bradyrhizobium japonicum.
Vi khuẩn Rhizobium
Rhizobium là một nhóm vi khuẩn Gram (-) được tìm thấy trong đất có nhiệm vụ cố định đạm. Rhizobium là một loại vi khuẩn cộng sinh cố định nitơ sống trong rễ cây họ Đậu và Parasponia.
Vi khuẩn Rhizobium xâm nhập vào tế bào rễ của cây, tạo ra các nốt sần trong đó chúng chuyển đổi nitơ không khí thành amoniac và sau đó cung cấp các hợp chất nitơ hữu cơ cho cây, chẳng hạn như glutamine hoặc urê. Qua quá trình quang hợp thì cây sẽ cung cấp các chất hữu cơ cho vi khuẩn này.
Một số chủng vi khuẩn thuộc nhóm Rhizobium là:
- Rhizobium phaseoli
- Rhizobium trifolii
- Rhizobium lupini
- Rhizobium sapnicum
- Rhizobium meliloti
Vi khuẩn tự do
Vi khuẩn cố định nitơ phát triển mạnh trong vùng rễ của cây lúa và cây thân thảo, hỗ trợ sự phát triển của cây trồng đồng thời giảm lượng nitơ nhân tạo được sử dụng trong nông nghiệp.
Vi khuẩn Azotobacter
Azotobacter là vi khuẩn Gram (-) di động, hiếu khí và có khả năng cố định nitơ tự do. Azotobacter là loại vi sinh được nghiên cứu và sử dụng nhiều nhất vì có khả năng cố định đạm theo phương thức không cộng sinh, được ứng dụng trong sản xuất phân bón sinh học cố định đạm.
Vi khuẩn Azotobacter được quan tâm không chỉ vì chúng có thể cung cấp các chất dinh dưỡng nitơ, mà còn vì chúng có thể tạo ra sự nảy mầm và tạo ra các chất kích thích tăng trưởng thực vật. Một số vi khuẩn thuộc chủng Azotobacter là:
- Azotobacter vinelandii
- Azotobacter chroococcum
Vi khuẩn Beijerinckia
Beijerinckia là vi khuẩn cố định đạm hiếu khí tương tự như Azotobacter nhưng có khả năng chịu đất có độ pH thấp tốt hơn. 3 loài thuộc chủng này là: Beijerinckia indica, Beijerinckia fluminensis, Beijerinckia derxii.
Vi khuẩn cố định nitơ sống hội sinh
Azospirillum, sống cộng sinh trong rễ cây họ hòa thảo, bông và rau, là vi sinh vật được sử dụng phổ biến nhất trong sản xuất phân bón ngày nay. Chúng có 2 loại chính là: Azospirillum lipoferum, Azospirillum brasilense.
Vì vậy chúng ta có thể thấy rằng các nhóm vi khuẩn cố định nitơ đã tham gia vào nhiều bước trong suốt quá trình cố định và phân giải nitơ.
Vi khuẩn cố định đạm ngày càng được sử dụng phổ biến trong phân bón vi sinh để cải tạo đất vì tầm quan trọng của chúng trong nông nghiệp.
Qua bài viết này, Hoa Cúc Xanh vừa chia sẻ với bà con những thông tin cần biết về vi khuẩn cố định đạm. Nếu có bất cứ thắc mắc nào xin vui lòng liên hệ thông tin bên dưới để được hỗ trợ nhé!
Rhizobia (ri-zô-bi-a) là nhóm các vi khuẩn cố định nitơ nội cộng sinh trong các nốt sần của rễ cây họ đậu (Fabaceae). Các vi khuẩn này có gen mã hoá nitrôgenaza là nhóm enzim duy nhất hiện nay được biết có khả năng "bẻ gãy" ba liên kết bền vững giữa hai nguyên tử nitơ cấu thành một phân tử N2.[1][2] Đó là khả năng duy nhất trên thế giới hiện nay, mà không sinh vật nào có được và con người chưa thực hiện được.[3]
Trong tiếng Việt thông thường, rhizobia đã được gọi là vi khuẩn cố định đạm. Nói chung, chúng là vi khuẩn hình que, gram âm, có thể di động, không sinh bào tử.
Loài rhizobia đầu tiên được tìm thấy, có tên khoa học là Rhizobium leguminosarum, được xác định vào năm 1889, và tất cả các loài tiếp theo được đặt vào thuộc chi Rhizobium. Hầu hết các nghiên cứu đã được thực hiện trên cây trồng và thức ăn gia súc, các loại đậu như cỏ ba lá, cỏ linh lăng, đậu, đậu Hà Lan, và đậu nành; các nghiên cứu nhiều hơn gần đây đang được thực hiện trên cây họ đậu Bắc Mỹ.
Rhizobia là một nhóm chi paraphyobic rơi vào hai nhóm proteobacteria — alphaproteobacteria và betaproteobacteria. Như được hiển thị dưới đây, hầu hết vi khuẩn này thuộc về Rhizobiales, nhưng một số rhizobia được phát hiện theo thứ tự vi khuẩn khác nhau của proteobacteria.[4][5][6].
|
α-proteobacteria RhizobialesBradyrhizobiaceaeBoseaB. lathyriB. lupiniB. robiniaeBradyrhizobium B. arachidis B. canariense B. cytisi B. daqingense B. denitrificans B. diazoefficiens B. elkanii B. huanghuaihaiense B. iriomotense B. japonicum B. jicamae B. lablabi B. liaoningense B. pachyrhizi B. rifense B. yuanmingense Brucellaceae Ochrobactrum O. cytisi O. lupini Hyphomicrobiaceae Devosia D. neptuniae Methylobacteriaceae Methylobacterium M. nodulans Microvirga M. lotononidis M. lupini M. zambiensis |
Phyllobacteriaceae Aminobacter A. anthyllidis Mesorhizobium M. abyssinicae M. albiziae M. alhagi M. amorphae M. australicum M. camelthorni M. caraganae M. chacoense M. ciceri M. gobiense M. hawassense M. huakuii M. loti M. mediterraneum M. metallidurans M. muleiense M. opportunistum M. plurifarium M. qingshengii M. robiniae M. sangaii M. septentrionale M. shangrilense M. shonense M. tamadayense M. tarimense M. temperatum M. tianshanense Phyllobacterium P. ifriqiyense P. leguminum P. sophorae P. trifolii | Rhizobiaceae Rhizobium R. alamii R. cauense R. cellulosilyticum R. daejeonense R. etli R. fabae R. gallicum R. grahamii R. hainanense R. halophytocola R. indigoferae R. leguminosarum R. leucaenae R. loessense R. lupini R. lusitanum R. mesoamericanum R. mesosinicum R. miluonense R. mongolense R. multihospitium R. oryzae R. petrolearium R. phaseoli R. pisi R. qilianshanense R. sullae R. taibaishanense R. tibeticum R. tropici R. tubonense R. vallis R. yanglingense Agrobacterium A. nepotum A. pusense Allorhizobium A. undicola | Pararhizobium P. giardinii P. helanshanense P. herbae P. sphaerophysae Neorhizobium N. alkalisoli N. galegae N. huautlense N. vignae Shinella S. kummerowiae Sinorhizobium/Ensifer S. abri E. adhaerens S. americanum S. arboris S. chiapanecum S. fredii E. garamanticus S. indiaense S. kostiense S. kummerowiae S. medicae S. meliloti E. mexicanus E. numidicus E. psoraleae S. saheli E. sesbaniae E. sojae S. terangae Xanthobacteraceae Azorhizobium A. caulinodans A. doebereinerae |
β-proteobacteria Burkholderiales Burkholderiaceae Burkholderia B. dolosa Cupriavidus C. taiwanensis Paraburkholderia P. caribensis P. diazotrophica P. dilworthii P. mimosarum P. nodosa P. phymatum P. piptadeniae P. rhynchosiae P. sabiae P. sprentiae P. symbiotica P. tuberum |
Rhizobia nốt trên Vigna unguiculata
Các chủng rhizobia cụ thể được yêu cầu để tạo ra các nốt chức năng trên rễ có thể cố định N 2.[7] Có hiện tượng rhizobia cụ thể này rất có lợi cho cây họ đậu, vì sự cố định N 2 có thể làm tăng năng suất cây trồng trong sản xuất nông nghiệp.[8] Cấy vi khuẩn rhizobia có xu hướng tăng năng suất.[9]
- ^ Campbell và cộng sự: "Sinh học" - Nhà xuất bản Giáo dục, 2010.
- ^ "Sinh học 12 nâng cao" - Nhà xuất bản Giáo dục, 2015.
- ^ Zahran, H. H. (ngày 1 tháng 12 năm 1999). “Rhizobium-legume symbiosis and nitrogen fixation under severe conditions and in an arid climate”. Microbiology and Molecular Biology Reviews. 63 (4): 968–989, table of contents. ISSN 1092-2172. PMC 98982. PMID 10585971.
- ^ “Current taxonomy of rhizobia”. Truy cập ngày 2 tháng 12 năm 2013.
- ^ “Bacteria confused with rhizobia, including Agrobacterium taxonomy”. Truy cập ngày 2 tháng 12 năm 2013.
- ^ “Taxonomy of legume nodule bacteria (rhizobia) and agrobacteria”. Truy cập ngày 2 tháng 12 năm 2013.
- ^ Rachaputi, Rao; Halpin, Neil; Seymour, Nikki; Bell, Mike. “rhizobium inoculation” (PDF). GRDC.
- ^ Catroux, Gerard; Hartmann, Alain; Revillin, Cecile (2001). Trends in rhizobium inoculant production and use. Netherlands: Kluwer Academic Publishers. tr. 21–30.
- ^ Purcell, Larry C.; Salmeron, Montserrat; Ashlock, Lanny (2013). “Chapter 5”. Arkansas Soybean Production Handbook - MP197. Little Rock, AR: University of Arkansas Cooperative Extension Service. tr. 5. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 4 tháng 3 năm 2016. Truy cập ngày 21 tháng 2 năm 2016.
- Các biện pháp trừng phạt cây họ đậu duy trì chủ nghĩa tương sinh Rhizobium
- Danh sách hiện tại của các loài rhizobia
- Cố định đạm và tiêm truyền cây họ đậu
Lấy từ “//vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Rhizobia&oldid=67898969”