Giáo trình Vi sinh vật học trồng trọt: Phần 2

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:105

Thêm vào BST

Báo xấu

202
lượt xem 38
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phần 2 giáo trình trình bày vai trò của vi sinh vật trong vòng tuần hoàn Nitơ; tác dụng của vi sinh vật trong quá trình chuyển hóa S, P, Fe; tác dụng của vi sinh vật trong quá trình hình thành mùn và kết cấu đất; quan hệ giữa vi sinh vật và thực vật; biện pháp canh tác và vi sinh vật đất; vi sinh vật và bảo vệ thực vật; vi sinh vật và bảo quản nông sản.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Vi sinh vật học trồng trọt: Phần 2

CHƯƠNG 8 VAI TRÒ C Ủ A VI SINH VẬT TRONG V Ò N e TUẦN HOÀN NITQ I. VÒNG TUẦN HOÀN NITƠ TRONr, T ự NHIÊN NMlơ là nguyên tố dinh dirõng quan trọng đối với sinh vật trên trải đát* Dự trữ nitơ trong tự nhiên rất lớn. Nitơ phân tử chiếm tới 78,16^ thề tích của không khí. Trong bầu không khí. bao quanh trái đát có tới khoảng 4x10*® tẫn nitơ. Lượng nitơ này cung cáp cho cây trồng tới hàng chục triệu năm (nếu như cây trồng có khả năng đồng hóa nó). Trong cơ thễ các loại sinh vật trên trái đất cũĩỊg có khoảng 10—25x10® tấn. Trong các vật trăm tích eó khoảng 4X10*® tỷ tấn nitơ. Gây không dông hốa được Jrực tiẽp nitờ. hữu cơ. Nhờ quằ trình phân giải của vi sinh vật, từ cảc hợp chát chứa nitư giải phong ra XHs, một nguồn Ihực ăn nitơ răt tốt đối với thực vật. Quá trinh phân giííi này được gọi là (ịuá trình amôn hỏa. Nẽu trong đất có dày dủ oxi thi NHs sinh ra tiếp tục đdỢc vi sinh ,vật chuyền hóa thành nitrat (qua giai đoạn nitrịt trung gian). (juá tiình này được gội là quá trinh nitrit hóa. Nitrat là loại hợp chẩt nitơ được thực vật liổp thu rất dễ dàngnhưng cũngrất dễ bị rửa Irôi xuống cảc lớp đẩt sâu hơn. Ngược lại với qụá trinh nitrat hóa là có quá trình phản nitrat hóa do vi sinh vật gây nên, nhưng cũng có quá trình phản nitrat hóa thuằn túy là các phản ứng hóa học. Sau quá trình phản nitrat hóa, nitrat sẽ chuyền thành nito phân tử bay vào không khi. Sự mát nitơ do quố Irinh pbẳn nitrat hóa gây nên được bù đắp lạí nhờ quá trinh cố định nilơ, tức lả quả trinh chuyến hóa nitơ phân tử thành Qác ầợp chất chứa nitơ. Các A’i sinh vật
il. QUÁ TRÌNH AMMÔN HÓA Trong đẵt, trong nước thirờng có một số lượng đán^ kẽ các hạp chất nita hữu co (protein, axit nucleic, peplit, axit amin, urê...). C^chợp chát náy thường xuyêtuđược bô sung vào đẫt cùng víri xác (tộng thực vật, phân chuồng, phân xanh, rảc rữ ở i’ Rát nhiêu vi sinh vật íharri gia vào quá trình phân giải các hợp chát này đề caối cùng tạo thành NHs cung ẹđị:) cho cày trỒiìỊỉ. Người ta gọi quả trình này là'quả trinh ammôu hóa. Quá trình ammôn hỏa vói cớ ciiăt là protein còn được gội là quá trình thổi rữa. 1. Quá t r ìn h am m ôii hóa ur6. Urẻ là loại hợp chát hữu cơ đơn ííiản chứa tới 4H,6% nitơ. Urê đươc sản xuẫt tại các nhà máy lứn bắng cách cho phản ứng giữa NH3 với CO2 dưới điều kiện áp suất 150—200 atm và 150— 190®C. Urê được tạo ihành trong nước tiều cửa người và động vật, tronậ nuớc tiều tlurờng có khoảng 2,2% urê. Mỗi ngáy, inộtngtiời lớn thải ra ngoài khoảng 1,2 lít nước tiếu, chứa khc>ảng 30g urê. Nhân loại m ỗingày thải rá hàng vạn tăn urê, nếu kề cả sổ lượng urê do động vật sinh ra thi con số này tới hàng chục vạn tấn. Nếu không dừợc vi sinh vật phân giải thì số lượDg urê lớn Iiày căng chỉ là ni^uòn nỉtơ vô clụn.iỉ đối với cây trồng. 'Vi klmần ainmòn hóa urè đứợc Paxtơ phát hiện từ năm 1862. Từ đó đẽn nay người ta đã phát hiện thèm rất nhieu loài vi khuẫĩi cỏ khả năng phân giải urê. Cậc loại vi khuần có hòạt tính ammôu hóa urê cao lảr; — Càu khuầu : Planosarcina ureae, Mlcrococcus ureae, Micrococcus ureae Iiqữefảciéns, Sarcina lĩansenii. — Trực khuằn : Bacillus pasleuni (hay urọbacillus pasleiirii}, Bac. miquelii. Bac. hesrnogenes, Bac. |)sichrocalericus, Bíic. amylovorum, Pseudobaclerium ureólyticum, Chromobacieriiim pródiogiosum, Proteiis viilgaris. Nhiềii loại nãm móc vít xạ khuấn cũng có Ivhii náii;^ 1'iiunôn hóa mạnh urè. Vi khuần urè lhườnf4 thuộc loại háo klií huặc kị kiií kliỏiig bắl buộc. Chúng phát triễn tốl tronf» các inôi tnrờng trung lính hoặc hoi kiẽni. (lliũng không sử d ụ n g đ it ợ c cacbon Irong urỏ, urồ clií dư ợc dùng làm Itịítiồn cung cấp liilơ dối v ớ i cluing. nrobaciUus pãỹteụri Planosarcina ureaẹ Hĩnh 8-2> Ví khũằn animôii hóa
Vi k h u ầ i i I'irê c ó k b ả n ă n g s ả n s i n h ra m e n u r é a z a !àjn MIC lá c q u á I r ỉn h pbân giải urê thành NH3, CO2 và H2O. CO (NH 2)2 + 2 H2 O Iireaza (NH4)2CƠ3 — >■2 HN 3 + CO2 -f- H2 O Vi kluiầti urê íhirờníỊ có khà uăiig pliâii giải axil uric và xiauainil uanxi, Axil uric là inộl loại liợp chăt BÌlơ hữu cớ cliứã trong mrớc tiều (khoảng (),5g/l), Chúnư đưọr piùui Ịíiili Ihành urè và axil tactrouic, Síiu đó urê được tiẽp tục phân giâi aliư Irêu (hinh 8-3). «H_CO • 1 ậ> C _N H ^ I Ũ ^ + 4 H2 O — — (NM,)^C0 ^ HOOC_C«0«_COOH ựrậ axitlđđronic Aiáỉ' ụric Hình S-3 Xianamit caiixi là một loại phân iióa học chế lạo từ khí nitơ và cacbon canxi. Xianamit canxiđược phân giải thành urô qua giai đoạn CN. NH2 Iruag gian: C N . N C a -f- 2 I I 2O C N . N H 2 + Ca ( 0 H )2 GN.NH2 + H2O C0(NH2)2 Khi s ử d ụ o g u rc là in Ị)hân b ó n n g ư ờ i ta t h ư ờ n g k ế l liợ p v i ệ c l à m t h o á n g đất và bón vồi cho nhừng chân đất chua Lạo điêu kiện Ihuận lợi cho hoạt động ^của các loài vi khuẫn có khả năng ammôn hóa urê. Nhân dằn ta đã lận dụng ckc nguồn nước tiên (rong nòng ngliiệị) bằtig cí\ch thấm nước tiều vào tro hay đất bột (nhiều nơi Irộn thêm \ớ i 5—10% supe lân). 2. Quá t r i n h a m m ố a h óa p ro tein . Prolein là thành phân cơ bản cua chất nííuyỗn sitili. Hàng năm prolein được đưa vàu đăt với lĩiộl số lưỢEig, rất lớn (cùng với xác hữu cơ, phân chuồng, phân xanh, rác rưởi.,). Prolein chúa khoảng 15—17% nilơ. Rất nhiêu vi sinh V'ật sốn
lả men ngoại bào, có lính criuyên hóa rál rộng. Thí dụ proteazá của St.griseus được xác minh là có Ihê thủy phân hììu như tấl cả cối: loại dày nối peplit, pro“ leãza của Bac. sụblilis có Ihề phàn giải mạnh cazein, hemoglobin, ()vniibumin, gelatỉn. Căii cứ vào pH hoại động của proteaza, ngiiòi ta chia ra ba loại: loại axit, loại trung lính, loại kièm, thí d ụ : Loại proleaxa Vi sinh oật í. Proteùxa axit Acrocvỉinđrium, alternaria tenuissima, aspergillus Diger, Asp.oryzae, mucor. micliei, Pcnicillium nolalum, p.purpurògenum, p.rubnim, Rhizopus chinensis, R.tiiveiis, gỉulinis^. 2. Proteaza trung tỉnh A sp .o ch raceu s; A sp .sojae, p .c a se ic o lu m , P»chrysogeiiuĩĩi, Sim griseus, St.griseolus, Bac.cereiis, Ba(;.richeniformis, Bac.megaterium, Bac.thermoproteolylicus... 3, Proteaza kiềm Acrémonium kiliense, Asp.candidus, Ấsp.flavus, Asp.oryzíie, A.sp.sojae, Asp. sulfureus, Cephalospo rium, íiisarium solani, , Bac.coreus, Bac.licheniformi.s, Bac, pasteurianus, ■ Bac.pumilus, Bac.subtilis, Isac.amvloliqueíaciens, Bac.alkâỉophiiir, Escherichia freundii, Proteus mirabilis, proteus vuiàrịs... Dưới tác dụng của proleaza, cảc protein đưực phân giâi thành các hợp chất đơn giản iiơn (polipeplit và oligopeptil). Các chất này được tiếp lục phân giải tbành axit amin nhờ tác dụng của men pepliđaza ngoại bào. Các chăt này oũngcó Ihê Irưc tiổp hấp Ihụ vào lẽ bào vi sinh vật, sau đố được tiểp tục chuyên hổa thành axit amin. Các amin náy sẽ đưạc sử dụng một pbần vào quá trình sinh tông hợp proleia của vi sinh vậl, một phăh liểp lục phân giải đề tạo rá NHs, CO2 và nhiên sẵn ph&m trung f>ian khác. Quá Irinh khử amin được xảv ra Iheo một Irong nhữ^niỊ phương thức sau đây: 1) R - C H (NHí) COOH -►R = GH-COOH + NHs 2 ) R - * C H ( N H í ) - C O O H + H 2O R -G H aO H -C O O H + N H s 3) R -C H (NHaí-COOH-l-HiO R-CHíOH+COa +NHs 4) R -C H (N H 2 )-C 0 0H + 1/2 0» R-CO-COOH+NHa 5) R - C Ỉ I (NH2 )-C O O H + O í -*■ R -C O O H + CO* f NHs 6) R - C Í Ỉ ( N H a ) - C O O H + H a O R -C 0 -C 0 0 H + N H ,+ 2 H 7) R - C H (^'H2)-CÒ0H^-2H20 R -C 00H + N H s+ 4H 8) R -C H (N H a)-C00H +2H R-CH í-bO O H +N H í 9) B -C H (K H ă)-C00H +2H — R-CHs+CQi-hNHs 104
-Cọ H indoi Hình S-4: Kiii phàn giỗi cấc axit amin chứa s (như mẻtonin, xixlin, xixtein) vi sinh vậl giầi phóng ra klii H2 S, và nễu tích iùy nhiều tróng đẫt cỏ thề làm thỗí 1 -rễ cây tròng : HOOC - CHíNHa) (xixỉein) - GH2SH + 2H 20 HgS + NHs + CH 3CO O H + HCOOH; Khi phân giải triptofan, một số YÌ siiih vAt cỏ thễ siah ra hai chất có mùi hổi là indon và scaton (hỉnh 8-4). M ột s ố a m i n s i n h ra t r o n g (ỊXiá t r i n h k h ử c a c b o x y i c ỏ a các' a x i t a m ỉ n c ỏ thẽ độc dô'i với người và gia suc. dáng chú ý nhấl ià histamin, acmalin, putrexin, cadaveim, Các loại đồ hộp míi; |)!)am chẩt, cảc loại'thịt cả thiu rất có thê mang các loại amin có độc tính mày. Klii chế biến phân chuồng, phân xanh can cliú ý đièu chĩnh tỷ lệ c : N đề tạo điều kiện tốt nhãt cho quậ trình animôn hóa protein của vi sinh vậl. Ngư
khằ nSníỉ phân giải kitin. Dán^ chú ý nhẫt là nhửng loài ihuộc các giống saư đây: Achroinobacler, Plavohacteriuiii, Bacillus, (Ạ'toỊ)haga, PseudoInonas^ Slreptomyces, Nocardia. Micromonosponi. Những loài nấin fỏ khả năng phân g i ả i k ilin m ạ n h t h ư ờ n g t h u ộ c VỀ c á c g iố iig A sp e r g illu s và m ò r tie r e lla . T r o n g m ỗ i gạm đất thông thưỜỊig có đt^n hàng triệu tố bào cỏ kh;í năníỊ phân giAi kitin. Quá trinh phân giải kitin đã đirợc nghiên cứu khá kỳ ở vi khuần Bac.chi- linovorum và xạ khuằn Streptomyces,griseus. Chúng có khả năng sinh ra oác men ngoại bào: lùtiiiazâ và kilobioza. Kitinaza lác dụng đồng thời lên các phài^ khác nhau của phân tử kĩtin và làm phân giải thành kitobíò và kitotriô (một phần N —axetin glucozamin cũng dược sinh ra). Kilolriô về sau sẽ được tiếp tạc phân giài Ihồnh các gốc đơn phân lử (mononier) nhờ sự xúc tác của men titobiaza. . MI. QUẢ TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ PHÂN GIẢĩ CHẤT MÙN Bên cạnh quá trình Oxi Ịióa triệt clc các sản phâm phân giải của xác hữu cơ trong đất, quá trình tồng hợp một phàn các sân phằm phân giải này Ihành Ềihừng chẫt hữu cơ đặc biệt của đãl, chất mùn. . Chất niùn là những chẵt vô định liình Ihường cỏ màu tối và có nguÔB gốc là cáo chất hữu cơ như linliin, lipií, sáp, gluxit và prqlein. Nhiều loại vi sinh vật (vi khuẫn, xạ khuân, nấni mốc), nguyên sỊhh động vật, giun đất... đỏng var trò quan trộng trong việe hình thànli chẩt mùn. .'Pồng thời vởi việc mùn hóa xác Ihực yật là quá trình làm giàu, thêm nilớ, cho chúng. Nỗu trong xáe lliực vật chưa bị phân giải, tỵ lệ c : N thường là 40: ị , thi trong chẵl mùa tỷ Ịộ.này giảm xuống còn 10- 1, Phăn lớn nitơ Irong chẵt mùn tồn tại clưửi dạag các hợp chấl hữu cơ inà cày trồng rát khó đồng hóa. Theo D.I. Nikitin (1960) Ihi troiig chãi mùn tự nhiên của đấl secjiozem điền binh có chứa các thành phàn như sau: Hidral cacbon taiỊ trong nưởc và pectiii: 1,3%^ Hêmixenlulo , 3,0% Xeniulo 0,4% Linhini 4,2% Axit humic 29,6% Axit íunvic 22,0% , Hùiriiá , 36,5% Chẫt mùn có trong lớp đál cày với số lư ự n g thay đồi tử 0,5 đ ẽ n 9 % tủ ỷ loạỊrđất, tùy ^điềứ kiện canh lảc. Trên mỗi hecla đẩt trồng trọ t (trong lởp đấĩ, cày) cô tớtao-^âoo tón Hất mùn, chứá khoảijg U5-^.lõ tẩn n i m 156
Đẵt vÙỊỊg nBíệt đới thường chứa it mùn vỉ chẵf hữu cơ trong đất thưỉrag bị vi sinh vật phẳn giải một eách nhanh chổng triệt đề. Quá trinh hình thành đất mùn trong .đất cố ‘thễ được trình bày bằng hình 8-5. Cấu trúc của các loại axit mùn cho- đẽn nay cỏn đang được tiếp tục nghiên Hình S-5 cửu. I^ưới đây là cấu trúc , . giả thiết của axit hiimíc (xem «nương 1 0 - Tác dụng của vi sinh vật trong quả trĩnh hinh thành mùn và kết A dự trữ thứe ằn nita đối với cây trồng, ^ có những- loại . xi măng » đặc ỉiệ t làm kết dinh các loại đẩt nhô M Tới nhau và làm cho đát có cáu trác, tức là có kết cẫụ vật lý thích hợp nhất với việc duy trì thức ăn, nhiệí và độ i m cho Íẩt. nghiên cứu ở Liên Xô cho thấy cỏ lâu năm có tảc đung rầt tốt •ứỗi với việc hinh thành nhiêu chất mùn chò đãt'. Sau 2 - 3 năm tròng cò lâu năm' f ®ập một khối lirợng chẩt hữu cơ nhièu hơn 5 - 7 lần so với rễ ^ác cây nông nghiệp khác. trong đẫt íharn gia vào quá trình amôn hóa chất ^11 ^ chúng dẫn đểo sự tạo thành NHa một cách châm chap vẩ -«uiig cẩp dàn dần cho cây tròng. chãt mùn + O2 CO2 + H2 O + NHs éUi u ngliiệp như làm đãt, bỏn vôi, bón lân, giữ độ ẵm đaỉwf ỉ xúc liỗn mạnh qaá írỉnh phân gìẵi chất mùn trong đẩt đăng cường việc cung cãp nitơ và các chất dinh dường, khác cho cây t r íig ! IV. QUÁ TRÌNH NITRAT HÓA Ai ( hình thành do các quá’ (rinh amỏn hóa nhờ vi sính vật í . gốc^m òu sè được liễp tục ^ .9 “* DÍy .Iượcgọ7là quàíri^h mtral hóa, yà nhỏm vi khuằn xúc tién quá IriBh chuyên hóa đ m c gôi là cáo Ti icnuan nurat hóa. f Í'*' Ihành nitrat là m ộ t í? KỈ 8 '»« ‘hỗ kỷ 19 Pa7to mõi chứng minh đirạc M n chất ví sinh vật học của quá (riiili này. Nám 1891 nhờ sử đụng các mửitrưởng 157
hoàn loào không chứa chất hữu cơ (dùng silicagen thay cho Ihạeh), nhỄe khoa học Nga Vinograxki Jàn đàu Uên phân lập và nuôi cấy thuàn khiễt được' các vi sinh vật tham gia vào quá trình ĩiitrat hỏa. ông chỡ biết quá trình nầỵ xẵy ra quahai giại đoạn khác nhau và do hai nhóm vi khuầiikhác nhau thực hiện : líhóm vi khuằu nitrit hóa và nhóm vi khuần nitrat hóạ. cả hai nhóm này còtt được gọi chung là vi khuần nitrat hóa. 1. G iái đ o ạn n ỉt r it hóa. Vi khuẫn tham gia vào giai đoạn chuyêa hỏa NH 3 thành nitrit thuộc về 4 giống khác nhau: Nilrosoinohas, Nitrósocystis Nitrosolobus, và Nitrosospira. - Loài vi khuằn nitrit hóa được nghiên cứu nhiều nhẫt là loài Nitrosomonasr europaea. Chúng có tễ bào hinh bầu dục (0,6 — 1,0 X 0,9—0,20 |am), cóthẽ di dộng nhờ sự có mặl của một hay vài sợi tiền mao có thề tạo thành zooglea. Loài NitrosocysUs oceanus có tẽ bào hình cầu. đường kinh khoẫng 1 , 8 — 2,2ụ.m,đôi khi có những tế bào rát lớn (đường [kính đẽn lOịlm). Chúng cỏ Ihê djf đỘDg nhỏ, cổ một tiên mno hoặc mộl chùm liên mao, cỏ thễ tạo thàah n a n g x ả a (bọc) Ỷâ zooglea. 'Loài Nilrosolobus muUiíorrnis có kích tliước 1,0 — 1,5 X 1,5 — 2,5[Xm lế bào có hình nhiêu thừy. • . Loài Nilrosospira briensis cở lể bào hình que và hơi xoắn (0,8—tOx — —2,5jlm), mỗi tể bào có lừ Ị — 6 tiên mao. ^ Loài nilrosocystis oceánus phân lập được từ nước biền Đại Tây Dương là' một loài vi khuần ưa mặn. Chúng pliát Iriln nhanh trên các môi trưởng dùn^: nước biên đễ pha chế. Loài Nitrostímonas europaea bao gồm nhiều chủng có- jnhiệt độ tối ưu rất khác nhàu. Có loại có nhiệt độ tối ưu là : 26®c, cổ chủng — 40®c và có chủng sinh trưảng rẫt tỗt ở 4®ũ. pH tốt nhăt đỗi với ?i khuẫn nitrat hóa thưởng vào khoàng 7,0.— 7,5. Quá trỉnh oxi bổa NH3 lliành nitrit được ti inh b à y bằng phương trình sai» đây; NH4+ + ^/iOĩ ^ N O r + HtO + 2H -I- năng lượng. Men xúe lác cho quá trình oxi hóa ttày là Gác men thông thiịờng của quá' trinh hô hấp háo khí. 2. Giai đ o ạ n n ỉ t r a t hòa. « Vi khuằn tham gỉa vào giai đoạn chuyễn hỏa nilrit thành nitrat Ihuộc vè- ba giống kháb nhau : Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus. Loài Nilrobacler vinofíradskyiIà loài được nghiên cứu nhiêu. Tế bào của chúng thường có hình quả lê, có thẽ sinh sôi nảy nở theo lối nảy chồi, thường có một tiên i n a o . . Loàỉ Nilrobacler graciJis thường'có hioh que (0,3 — 0,4 X 2,7 — 6,5|jLm> nhưng đôi khi có dạnghinh càu, không di động. Loài Nitrobacter Irióbilis thường cóỊhìnhcằuđirờng kính khoảng l,5jj.m, có kll& năng di động nhờ cỏ 1 — 2 liên mao ở mỗi lế bào. 158
Gác loài Nitrococcus có hình cầu, grám âm, có nhiều tiên mao. còn các áoầì Mitrospora Ihường có hình quẹ, gratn âm, không có khả năng di động. Cũng như các vi khuân nitril hóa, ví khuẫn nitrat hóà là những vi khuằntự d ư ỡng hóa năn,ỉ> bắt buộc. Chúng sử dụng năng lưựng sinh ra trong quả trình «oxi hỏa nitrit đề dồng hóa cacbon trong CO2 . Quá Irinli oxi hóa nitrit đứợc biêu Ihị bằng phương trình s a u : NOă' + V2 O2 -> NOâ~ + năng lượng Người ta đã chứng miứh rằng dịch chiếí suăt vô bào của Nitrobacler có ;lhê tkực hiện dưọc quá trình cố định CO2 khi có nỉtrỉt, ADP và NAD. Quá trinh (lồng hóa CO2 của khồng khi có thề biêu thị bằng phương trình jsau đây : 6 CO 2 + 18ATP + 12NADH + 12H+ ^ 6 [CH2 0 ] + 18ADP + ^ ' chăt hữu cơ + I 8 P vô cơ + 12NAD + 6 H2 O Ngoài quá trinh nitrat hỏa của các vi sinh vật tự dưỡng hỏa năng nói trén -4 ỉòn cổ quá trinh nitrat hóa do nhiều loại vi sinh vật dị dưỡng. Chúng không cớ khả năng đdng hóa CO2 trong không khí nhưng có khá nặng chuyềii hóaNHa thành nitrit rdi thành nitrat. ^ Nhóm yisinh vậl nitrat hóa dị (lưỡnggồm nhiều loài vi khuẫn và xạ'khuầa Ihuộc các giếng Álcaligenes, Arthrobacter, Corynebacterium, Achromobactèr, Pseuđomonas, Nocardia, Streptomyces. N goài việc nitrat hóa các hợp chất như NH3 h ay nitrit, nhiều loại trong số -«ảcvi khuần dị dưỡng nổi trên còn có thê tiẽn hành quá trinh nitrat hóa đổí VỚI nhiêu hợp ctfẫt chứa nitơkhảc (amit, amin, oxiiri, hidroxamat...). Conđưởng ■chuyền hóa của các liợp chấl này có Ihề được biêB thị như sau (hình .8 - 6 ). R -NH^ NHOH------- - R - ÍNO 1 --- ►R-No------».N0“ ' II i [nohỊ No; Hình 8-6 Vi khuần nitrat hỏa phân bố rộng rãi trong tự nhiên và có ý nghĩã đáng 'Icê tro n g vòng tuần hoàn ốitơ. Vè ý nghĩa của vi khuần nitral hỏa đổi với nông nghiệp có nhiồu ý kiến lihác nhau. Trước đầy, người la thường cho rẳng vi khuân nitrat hóa thuộc về loại -có ích đối với nông nghiệp, vi chúng có khả năng chuyễn hón NH4+ thành NOa^, một dạng nitơ được cây Irồng dễ hăp thu. Mặt khác việc chuyên lỉồa cation thành anion NO^”’ sễ làm axit hóa môi trường đát và làm nâng cao độ iiò a tan của nhiều ỉoại muối vô cơ chứa phôtpho, kali, canxi và magiê. 159
uan aay ngưax la mương co y Kỉen ngược l ạ i : qua innn niirạt noa Iiiuọc: *’è loại quá trỉnh băt lợi đối với nông nghiệp. Có thê do nguvcn nhân như sau r — Cây trồng hấp thu NHs và NỊỈ4+ khôAg kém nilral. Đáng chú ý là NH*r và NH4 đươc duy trì Irong đất lâu bền hơn so với nitrat, nhăt là khi chÚQg được liên kễt với các thành phăn khoáng sét của đất. Nilat dễ dàng bị rửa tròi miống các lớp đất sâu. — Việc chuyền hóa thành nilrat thường dẫn đến hiện tượng là«íi chua đốt và do đó nhiều khi bẫt lợi đối với cây trồng. • — Việc chuyên hóầ thành nĩtrat tạo điềụ kiện cho quá trinh khử nitrat; Ihành Nỉ (pUản nilrat hóa) và do đó làm tôn thất dự trữ nitơ của đất. V. QUẢ TRỈNH PHẢN NITRAT HÓầ Quá tỊ Ình khử nitrat ngược lại vỏri quá Irìnli nilral hýa, (lirợc gọi là quái Irlnh phản nilrat hóa. Vi khuẫn tham gia thực hiện quá trình níiv được gọi ià vi' khuân phản nifrat hóa. ă ỉtfn f Quá Irinh phản nitral hóà-: là quá Irinh kliử-nitrat đẽ.n* ni(ơ phân tử. Cũng cổ một số" no. NO vi sinh vật có khả năng sử' mi- 0>tU*iV dụng nitrat như một chất nhận hidro v àílạo Ihành NH3. Quá ‘Ni Irinh này không pliải là quá /Hâff N tM h ó ỡ trình phảu iiÍ4rat hóa mà là Hình quá trình amòn hóanịlrat. HaF a n i ô n h ó a n i l r a t : 8 [ H ] + H + + N 0 3 - N H 4+ + O H - 2H 2O Irlnl. n à y đ i r ợ c gọi c h u n g : p h ả n n it r a i h ỏ a : 10 [H] + 2 í H + - > ’N03 N 2 + 6 H2 O n it r a t ( H m h 8 -7 ) Những vt khuẫn phản nitrạl hóa đicnhình nliát là PseMclomomis denitrỊficans. ' Ps. aeriiginơsa, Ps.slulzeri, Ps. Huorescens, Micrococcus đenilrifít;ans, Microco- cus lialodenilrificans, Aehroniobacter evvirinii, Bacillus licheniíormis... Một số loài vi khuẵn lự dirỡiig hóa-nẫng cũng có khả năng Ihực hiệxi quá trình phân nilrat hóa như các lo à i: Thiobacillus cienitriíicans, ílydrogenomonas agilis. Nhiềii vi kliuẫn phản nitrat hóa GÓ khả năng sử dụng nilrit làm cliất nhận H. M. dinilfiflcans có khả năng khử peroxil nitơ. Sân phi\m của quá Irình khử nitrat- và nitrit là N2 , N2O, NO (tùy loại vi khuẫn). ^ Vi kìiuẫn phản nitral là nhóm vi khuằn phàn bố rãl rộng rãi lrong lự nhiên và được coi là có lác dụng xấu (rong nông nghiệp (lấm tôn thất nitơ trong phân hoặc trong đẫt). Quá lrWi phản uilrat hóa xảy ra mạnh mẽ khi đẩt bị ngập liirơc hoặc khi bón,phân nitrat với phân chuồng. Bón nilrat cho đát tròng * lúá càn phải cân ihận, vì chúng rấl dễ bị tôn thẫt, đồng thời còn có Ihề dẫn đến những lác hại đốị vửi lúa do sự tích lũy nitrit. 160
Việc tông hợp ra các men tliam gia vào quá Irìnl), khử nịlral chi đvrực thực h íộ n tr o n g đ iề u k iệ n kị k h í. O x i l ủ m ứ c c h ẽ y iộ c h ìn h t h à n h c á c mc‘ji Iiitrat iediicfaza và nilril reductaza. ở những chân ruộng đát chặl, kém thoáng khí, thường xuyên ẫm ướt, quá trinh phản nitrat thường xảv ra mạnh mẽ. Với'các riỊỘng lúa nước người la thường kết hợp YÌệc làm cỏ sụn bùn với việc bón phân đạm ammôn cho lúa. Làm như vậy có thề đua đạm ammôn vào lửp đấl sâu, hạn chẽ việc tạo ra cơ chẫt nitral clio các qiiả trinh phản nilral hóa, Vi khuần phản niiral hóa thường hoạt dộng mạnh trong càc môi trường Irung tinh hoặc hơi kiẽm. Ngoài quá trinh phản nitrat hóa sinh học nói Irên, còn có một quả Irinh kliủ niliat khác đirựr gọi ià t|uá Irình phíin nitrat hóa hóa liọc. Sự lạb thànhNí Irong Irườiig hợp n.iy là kễl qụả của nliừng phản ứng thuàn lúy hóa học. Quá Irinli plìản nitral 'hóa hóa liọc này thường ,\ẫy ra ở phiin lử nilor (N ^N ) đễ d ễ tạo ra các loại |)l)ân jióa học, càn J)hài sửdụitịỉ nhĩrnịí dii“u kiện kỹ tlmật rặl phức lạp (nhiệl (lộ t-ao, ầp suãt eao, c.liẵl xúr táirđẳt tièn) ihì có mội số Vi sinh vậl có khâ' nầng đồng hỏa dễ dàng và Ihtrờiig xuyên Iii!(' của không khí, người la gọi chúng là .các vi siiih vật cỗ định nitư. Người la đã di sâu Iiịíhièii cúu tlặc ditìiu sinh học của cac nhóm V) sinh vật c ố định nitơ và tỉm cách phái huy đển mức cao nliát lác dụỊiíi lớn lao Híiy M ặt k h á c tigiiòi la c ù n g í ố g á n g k h á m p h ả d à n dảii c ơ cliẽ c u a q i.a Iriiiii I ỏ u Ị n ỉi n i l c r s i n h h ọ c v ớ i h y v ọ n g s ẽ t ì m r a n h ữ n g c ả i l i ế n q u a n IrỌ i g t r o n g c ô i i g n g l ù ệ p sản xuất phân đạm hóạ học. 11 —v s v 161
1. Vi k k n à n uổt aftn ẹtia bộ đậu. ^ Mổi liên quan đặc biệ( j*iữa cảỵ bộ đậu và vi khuân nốl săíỊ trong vfin đố dinh dưỡng nilơ đà dưỡc các Iihà nông học đề ỷ lừ lâu, nhưng đến năm 1838 mới cộ ý kiễn giải íhích hiện luợug dỏ. Butxingôn trồng cỏ 3 lá và đậu hòa lan Irên mòi Irườngcó lượng nilơ hợp chất không dáng kễ đã lhu dirợc năng suál c a o v ả c h o r ằ n g c â y h ọ đ ậ u có Ihỗ đ ồ D g h ó u đ irợ c n itơ p h â a lử. 188n Hennêgen và ưyiứac lárn thi nghiệm so sánli trồng cày (lặiv hỏu lan và cây k iếụ m ạ c h t r o n g m ò i ì r ư ò n g c á t v à đ ằ k h ẳ n g đ ị n h c liỉ c ỏ e à y b ộ d ậ u Enói c ó khả năng cố định Iiitơ phản tiV. Trong các chậu (l ồng đậu hòa ian sau khi kẽl thúc Ihi nghiệai nhận th;'íỷ lượng nìlo nhieu hơii ban đâu và có chậu đã tăng lên ],24g nitơ. Bi sảii liơtì, cảe tác giằ này đã llrử Iròng câx’ bộ đậu Ipên cál đã rang nóng dễ khử írù ng và cát k h ô n g rang nóng. Kếỉ q u à c h o r h ẩ y là c h ỉ v ó những cây đậu trdng trong điều kiện không 'khử Irùng mới tạo thàah nốt sán và mới cỏ khả năng đòng iiộa nitơ không khi. Ỷ kiển nà}f phù hợp VỚI nhận xéí Iruớc đáy của M.Voi onin. Từ dó rất nhiều nhà khoa lỉỌtí đã di sâu nghiên cứu vẩn đẽ này. 1888 Bâyjơrin dã phíìn lập được vi khuạn líết sần cày bộ ilậu và đặl lên íà Ráetei ium radicicola. Năm 1889 Fran đẽ nghị đỗi Ihành giống Rhizọbiuin và cho đến nay vẫn giữ tên giống náy, Hơn 8 Ở năiu nay. các nhà nghiên cứu đă có thêm răt nhiêu hiều biết mói ▼ề vi khuằn riốl sần ('ày bộ dậu. Về hi,nh thái vài phân loại, các tài liệu đcu nhất tri rằng vi khnẫn nốt sẵn có nhiều loại vả Ihay.đồi hình dạng phức tạp. Theo Bơcgây thi vi kỉiuẩn Rhixobium bao gòm 6 loài: Rhizobium ieguminosarum Rhííõbium lupini Khizobi«tn pháseoli Rhizobhini japonicum Khizobium Iriíolii Rhixobium meliloU Gàn đây, có ỷ kiển đè tiịịhỊ chia giống Rhizobiuin thành hai loài (Z. Tesỉc, 'M. Todorovic, 1903). — Rhizobiomoiia$ legumiiiosai um thuộc !oại đơii mao khuẫn,,sinli trưởng chậm, giả khuần liiề phán iihánh it. ốn định vợi phản ứng axit của môi trưởttg và bị phagơ dùng giải clỉậ™- Nhóm' hày bao gồm hai dạng đặc'biệt là lupini Và japonỉca. — Rhizobact,erium legiiminosiịrum tliuộc loại cha mao khuẳn, siiih Irưởng nhanb, giẳ khuân thẽ phân nhánii nhịềii, ít ôn định yới phản ứng axit, không tạo thành vòng sáng trong môi Irườug sữa và bị phage dung giải nhanh. Nhóm này baơ gồm 4 dạng .đặc' biệt là : ỉeguminosarụm, inebiỉoti, lrifolii và phaseoli. Graham và Pạckơ đã nghiên cứu Irên lOQ đặc điềm ivhác nhau (hình thái, nuôi Cấ3 %sinh lý,'sinh hóa, tính cảm nhiễm, tính mẫn eâm, đối với chất kliáug sinh) và đẽ nghị gộp cảc loài Rli. ỉeguminosarum, Rh. triÍQÍii và Rh. phaseolỊ vào thành một loài. Gộp hai toài Agrobạcterium tumefaciens và ■Agrọbạcterium radÌ0 bãcler thànll một loài giống như RỊiizobiuiu. 162
Giữ nguvèn loài Rh.MeliloU và xop vi khuân Hốt sần phá* chạm vào giỗng Phylomyxavà gọi là loiii phvtoinvxa japoniciiin. Buaton lại lìhấiỉ mạnh (lếĩi hướng phân ioại vi khuân nỗl sần ilỉCM) khả Iiáng c h u y ô n tín h c í í a c h ú n g đ ố i v^cVi c á c loài cây bộ đ ậư . (P líđn loại th e o h ư ơ n g nủy còn cỏ ý nghĩa llìirc ỉicn írọng việc sír dụng nilrazin. N liư vậv lò văn đề phàn loại vi khuẫn nốỉ sẵn íỉíing đ ư ợ c Ihảo lu ậ n và c h ira cỏ V kiến ihống' nỉiấl. M ặc d ù vi khuằn nốt săn. cỏ n h ie u ioại và giữ a c h ú n g cu những (liềm khồng^ỊÌống nliaii vẽ hinh dạng, kích íhưóx’ đặc lính sinh lỷ. Nỉìưng nói ehung, llb izo b iu m lúc còn n o n cỏ h in h q u e, kích thư ỏ x \ lừ 0,r)~ ~ 0/)x 1 . 2 - 3 , 0 ịxm . C ó hmì đơn mao, có loại chùm mao, cỏ loại c!ìu mao- Đẽìi ỈUỘ( giai đoạn phải triền nhát định có fhẽ xuẫt hiện dạng khuân íhe ị)han ĩìhánỉi VÌI đỏ cỉiínli ià giai đoạn vi khuẫiì nốt s ă n (*ố đ ị n h niíơ p h â n t ử m ạ n li nlìẩr. T h è m vào inỏi I n r ờ n g các họp chẫt phỏíphaí, axil hữn cơ, xaccaro cỏ láí* cỉụn^ kícỉi ìhích sự lạQ (hành ^iả khuân Ihê. Sau niộí íhòi gian giả khuận Ịhc phan cìuiì ílìành CĨÌC Id bào liin h c ầ u r ồ i c ả c le bào ))ình q u e b in lì ỉ h ư ò n g . Vi k l i u ẫ n Bốt s à n t h u ộ c l o ạ i h ô Ììâ}) iiáo kiii. u a p H í r u i i g t í n h iiơi kiêíĩ) n h i ệ t d ộ 28 — 30'^C, đ ộ ẫ n i 60 — 8 0 % . N g u ồ n c a c b o D íiỉich JìỢ]) đ ố i \ ' ớ i ' C l u ì n g l i các axil hữu c
Có ílìẽ vi y ế m khí mà xảy ra sự tich lũy H2O2 và dỏ là nguyên nhân làm ảnl» hư&ng đến quan hệ cộiiịị sinh. Nhiệt độ ảnh hưỏfhg (lến cây bộ (lậu vừ vi kiiùần nốt sàn khôDg hoàn toàn giống nhau, ở nhiệt độ 30”c cây bộ dậu pliál Iriều rál mạaỉi nhựng cirờng đ ộ CỐ đ ị n h n i l ợ p h â n lỉr c ủ a n ố t s ầ n l ạ i r ẫ l I h ấ p , ở tihiệl đỡ 2 Ị®C hoại độíig của vi khuẫn lăag lền, hàin lirợngsắc lố cũng đạl sỗ iượng si^ự.c đại Irong UỐL sẫn và lúc băy giờ khả nàng cổ định nilơ lởn 'nhẫt. Nhiệt độ giảm xurtng ditới 10®c, nốỉ sần có thề hinli thành nhưng mất khả năng cố định nilơ. NhiỀu tác giã đê cập đến quan hệ giữa pH môi irường với vi khuẫn nốỊ sàn. E. Piacxim (1966) đề Dghị chia vi khuẫn nốt săn ihành hai nhóm : Nhỏm Ihứ nhăt cỏ thễ phái íriẽn ồ pĩlKci = 4,6—7,1 (tạo Ihành nỗt săn b vicia, lalhyrus, lrifốlium, lolus). Nhóm thứ hai ptÌKCL = J),8—7,4 (lạp tliành nốl sần ỏ medicago, ononis, anlhyllis). Giới hạn sinh trưởng của cây bộ đậu đối vói pH môi Irườiig Ihưởng rộng hơn so với giới hạn tạo thành nốt sần. Cũng có trựờng hợp vi khuân nổl sẵn xảm nhập được vào những loại đậu không đặc hiệu, nhưng khi đó nối sàti Ihường tbưa tbởl và có khả năng cố địiih nila kém. Ịíhờ dặc lính này mà vi khuần nốl sàn có Ihẫ tỘQ tại lâu dài trong các đất không có cây họ đậu đặc liiệu đ5i với chúng Nhàn tỗ quyểl định lính đặc hiệu là thành phàri ApN Iròng lễ bào vi khuầu. Có ý kiễn cho rằng m ộìồỗ chẫl gọi là bacterioxin do vi kliuần sinh ra (trifòli.\in, melilolivin, pỉiaseolixin...) cũng mang ý nghĩa nhẵt định trong quả ti:ìQh xâm nhiễm của vi Iviiuẫn nốt sàn .và rễ cậy bộ đậu. ' Tinh chuyên hóa của vi khuẫn có thế daođộng dưới ảnh hưởng của nhiêụ nhân lố ngoại cảnh, c ỏ Ihễ nâng cao khẳ năng xâm nhiễm của niột vài nòi vi khu&ii nõl sănbằng cách l:'ic động nhièu lần vàocơỊhễ thực vậtbẳng lia gamma, bằng cônsixin, bằng dònịĩdiộh yếu hoặc bằng cách chuyền giao ADN của những nòi đặc hiệu. Ngàv nay người ta đã có Ihê cấy mộl số gen của vi khuẫn c 6 định nitơ vảo tế bào không cố định nitơ và-lạo cho hó có klĩầ năng cố định nitơ. Người ta hy vọng đẽn mộl lủc nâo đó có lliế láy gen của vi khuẫn cổ dịnh nitơ cấy trực tiểp vào cây Irồng. , . N, Vi khuẫn nốt sầu thường xâm nhập vào rễ cây bộ đậu thông qua các lồng húl vả đôi khi llvông qua các vễt Ihương ờ vỏ rễ. Mỗi ỉoại cây bộ đậu thường tiệt ra xung quanh, rễ nliùng ehẫt có tác đụng kích' Ihứ h sự phíìt Iriên của vj khuẫii nốl sàh tương ứng: Các hợp chất gluxit, vkc axíl. amin, eác axil hừu cơ (như axit manic, axit asparaginic,..) có lác gịả dã chứng minh rằng khi Irộii lẫn vi khuln nốt sàn cỏ 3 lá với vi khuẫn nổt sân cỏ m ụ c lúc rôì đira VÍIO bộ rễ cỏ 3 lá; sau 3 luần lễ kiẽm lụa Uùiy vi khưằn nốt sàn cỏ ba iA tăng lên hàng triệu^Iàn. trong khi dó loại kia hàu như không ])lỊát Iricir. Ngtrời la rihận Ihấy muốn xâm nhiễm tốt cần đạt Ịĩiật độ 10* lố báQ vi khiiẫn nốl săn Irong mội 164
gíini đár. líhi xử iỶ vi kliuần nót sần can cho hạl đậu đạt lới mậl độ 500 —1.000 ví khuần đối vởi m ỗĩ hạl đậu lóựi nhổ và 70.001) It^ bào dổi vởi mồi hạ( đậu lớn trưởc khi gieo. ^ Dưói ănh hương của vi kliuíu) nốt săn, cày bộ đ ậ u tièl ra m en | ) 0 l i g a ] a c l u i ’O ] i a / , a lủm phá võ thành lòng lnìl và giú]) cho vi kliuăn nốt săii xâm nhập vào tễ. ớ trong lôn g húi vi khuân nỏl sẳn sẽ lạo thánh « dày xàm nliập>i. Đó ià môl khổi chăl nhằ}' dạiig sợi bèn (rong cỉiứa đầy ciic vi khuần ndl săn hinh que dang phát triền, « dáy xâm nhập » di dăn vào bên trong với lốe dộ khoẳníí M.m/h. Sự vận (lộn^ của ; ‘ . I - xam nhập., ví.o rò cẵ?- vi khuẫn tlioál ra khỏi « dây xàm nliộp )) và đi bộ đàu. vào lế bà(j c hái, ơ đó chúng sinh siin sđl nhanh và tạo l l i à i i b (i ạniịí g i ả k h i i í ì n I h ồ ( h i n h - K - S ) . ỏ' những nòt săn ti iiỏuí> Ihành có llio thấy rõ míTiy vòriịị sau clày : — Vỏ nốl sần: f)ồm vài lớp lế l)áơ khòiiíT nhiỏin khuítn nỉíni i)òit dưói iớp vỏ tc bào cố kích Ihưóc nhỏ. -- Vòng phàn cắt mạnh: gom U' i)ảo khỏng Iihiồm khiiàii nằm dirứi lớp Vỏ nổl- sản. rừ các tề bào vùng này sẽ (iẳn diỉn phản hỏa thành vỏ' Iiốl sần ' Ihànli cá(; lẽbào niạch dẫn, lhànlj IIIÒ phân sinli vả thành các lẽ bùo chửa vi kliuẫn — Vùn.í> mô bị nliiỗ-m khuần gòni eác tế báo ciiứa vi khuẳn níun xen kẽ v ó i các tế l)ào k iiòiig c liử a vi k h u ẵ n . T lìồ lích c á c tễ b à o c h ứ a TÌ k h i i á i i c ó Ihe lớn 8 lán cúc lể Irào kh.ồng cliứa vi khuẫn. ở cỏ 3 lú hău như lất c.k lê l)à() Iiày đeti chứii vi khiiăn, tronít khi dó ỏ- (‘aragan,a. sỏ lé Ị)tu> chứa vi khuHii chỉ chứa 5 0 - 70%. . , — llệ lliỗng mạch (lần của nốil sằr>, liinli thành tử lúc Iiốl sặn mới phát trien, ljắ( nguòn lử các lố bào ờ vùng |)Ịiàn cẳt mạnh. VẾ saii các mạch dẫn nàv sẽ liên kếl với hê lliOng tnạcli (lẫn của sò cày và dây lìi con đưồng ([uan liệ traơ (lồi vật cliăl giũíi vi kliuiu) ỳà cày hộ đậu. Số bó mạch ti ()nfx nól sần thay dồi hV 1 — 1 2 bó tùy từng loại câv. , Ciic nỗl sììn cỏ-hình cĩạng, kích lliirỏc, và sự phân l)ố kiiảc lĩỊiaii phụ thuộc vào càv bộ (lậLi. Có nhũn,íỊ cày nỗl sần lưong đối lởn, phân bổ rẫl tập trung ở xuriịí quanh re chính (cây điên thanh, cày đỏ tương) và có những cày nỗt sần phàn bố răi r;í
Thời kỳ cầy rạ hoa có tihièu nốt sàn, và nổi srvn (o hơn, có màu hòng vì\ có ichVi nằng cố địnli nitơ niạiih mẽ. ở lí-oiig nỗt sần,'vi khiiần VỂI cày bộ đậu có những Miối quan liộ mật lliiết với Iihuu. Cây bộ dậu cung cãp các hỌ]i ( hăl hiđrat Cacbon, muối khoán" và jnuỗi clìo vi khviẫn nốt sàn, ngược lại vi khuần nốt- sân cung cấp cho Cíìy phiìn lớn lưựiignitơ inà clúing cỏ định đirợc (kh(>Ang75%). - Cho đỗn nay vẫn chưa chứng minh đươc kha năng cố (lịnh niỉơ ( ủa vi khuân nỗt sỉìn kbi nũòi cây thiiăn khiết' írên mỏi truờnịf, chúng chì rỉ ồn ơ hóii Nz kì'i cộng sinh với cây họ đận. Nhung chức năng eo định nilơ nàv lá do cây hay do vi khuẩn (ịuvết dịnl) (?) NhiỄii ý kiẽn, có chièu tiướng chO l ằng kìiíì nấng cổ định nilở do cây bọ dậu qiìj(^Ị đỊnh,.roi) vi khuẫn nỗt sần chỉ co vtár đòng kích Ihích qiiá (rinh này. 1 Gần đ â y khi clùnfi đề thi nghỉệm ngưởi la nhâu thấv nito đánh dã 11 này có r ấ l íl trong (ế hàci vi khi-íân và chủ y('u lòn tại (rong các bộ |:)hận của lế bào càv bộ f1ậu (Ihành lẽ bào). Mặl khác nhiều nghièii oứu cho biết sẳc tố lièmin có màu hồng kích lhi(>h quả trình cfý định nitơ lon iíỊÌ trong không bào ('lia te bào thực vật; không piiải ở (rong vĩ. !)ào vi khùẫn. í>ắc tó ‘ở dạng ch(í phấm tinh khiếl (legheniogk)bin)tl(iọc chíểl ra lừ te bào nốt sân câv clỗ lươiig có số lirợnơ tương lởn. Mổi gara nốL sần ( ẳ y bộ đậu cớ chứa lừ 1, 09 - 3,25 m« legliemo- globin Khi phân lích bằng điẹn di ngưởi ta thường cJíú ý đen hai thàoh phần khác nhau của legheinoolobin. Mỗi thành phàn có điẽm bằng điện ở độ p]I= J 4 và có trọng lượng phAn lử lủ Itì.soõ. Còn thành phần Ihử hai có điềm bằng điện ở pH = 4,7^và trọng lượng phân tử 15.400. Nhỏm hemin của leghemoglobin rẫt giống với hemoglobin 1rong máu nhưng các tliành phàn prolenin thì khônơ giỗng vù phức tạp hơn. ở các cây đậu một nam. vào giai đoạn dinh dương khi l ã kct Ihúc qụố trình cổ dịnh nilơ, màu hông ở DỐI sàti sẽ chuYền thènh màu lục. Khi đó một d â y nối Iiiêtin ở vòtig pocfirin rủ a các tẽ-hào tách ra và ỉiẻn kểt với, oxi. ở các'cây đậu nhiều năm hiệh tượng này khỏng xổv ra hoặc chĩ là y ra ở phần gốc củii luơi nỗt sàn. Sắc tố ỉục cỏ Ihê tách ra dễ dàng và phân tích tháy nó chứa khoảng 0.29 % sắe. Rất n/tièu lài ỉiệu đâ xác nhận sắc íố hòrtg củạ nỗt ầrm Iham gia tích cực v:'io nhlẽu khâu trong quả triiih cố định nitơ. Điều kiện ngoạỉ cồnh có ảnh hưởng rẵt lỏii đến mội quan iiệ cộng sinh gĩữa vi khuẫn nốt sân và cAy l»ộ dậu. Mậc dìi cái; yẽú tố mỏi trưởng tác động đễn vi khuằn nốt sân và cây bò đậu ở mửc độ khác nhau, nhưng khi ức ch i đối lưởnc nàv cũníí thường gián tiẽp ức chế dối lương kia và ngừọc lại. Đậu pH mối Irưởng Số ỉượng nổt sẳn/cây ^ 4.0 0 4,5 ' • . .' \A 5.0 , ,17,0 - , ' , 6^0 3D,0 8,3 • 4-0 m
Hoạt động tủa vi khuân Iiốt săn s^ẽ dưọc tăng khi cỏ bón lliêm vòi. ỏ ’ n h ữ n g VÙD|> đ ẵ ỉ c h u a , s ự c ó I i i ặ l c ủ a n h ô m v à m u ỗ i Mn l à i n ả n l > h ư ỏ i i g Xí'íu đ ễ n |)hát triềii èủa vi khnẫn nõt sàn -cũng như khả năng cố địiih nilơ ciìa chúng. Tronq quá Irinh I)hát tiiẽn, vi khuẵn nỗt .sàn ('iiii sử (iụng các họp chát hữu ươ, chãi klio án g , các n g u y ê n lố vi lư ơ ng và c á c c h ấ t s i n h tr ư ỏ -n g . Klii ồ trong nốt sàn vi kìiiiăn Rhi,zbium nhận các chãi dinl) dưỡng do cậy bộ dậu cung cấp, còn khi sống tiong đất chúng sẽ đông hớít cáo cliẩt dinh (lưỡng từ mòi trường nhir eác loại vi sinh vậl kháe. Dĩ nhiên sự thíiy đôi dii}u'kiện (linh dưỡng cửa môi trường có ănli hưỏ-iiíỊ đến sự ptiál trịên cảv bộ đậu cũng sẽ ăiili hưởng vi kliuẵn nốt sàn, Hàm lượiig nilơ dễ tiẽu IroiiíỊ đat (lạt dến mộl mử'.- iìộ nliíít (lỊnli sẽ ức che sự hiiih tiiành nốt sằn. Nitrat ữc chẽ mạnh hơn muối aniòn. Khi cồv đậu còn nliỏ, bóií một it phân đạm khoáng có lái- dụng lốl đổi với sự phát Iriền của "éảy và sự lạo lliành nòt săn VÊ sau. Phôtpho rát cần cho cây bộ đậu. Thiếu Ị)h(^|)ho, vi khuăn nôl sần xâm hhập vào rễ nhung không tạo lliành dược nỗt sân. l’hôtị)ho làm lăng tác dụng củă aiolipden. Nếu bón aioii|)den nhixng thiếu p!iôt|)ho dê gíiy ra những lác hại, láJii giảmsố. lượiig nõì săn Irôn Cí\y. ' V Cây bộ đậu hút kali của đất nhiồu ibơii so vứi l ác câv khác lỉón kali nhất là bón Ị)hối hợjj piiồlplio vả kali làm tăng ( i.rờng mạnli mẽ qnà Irịnh c ỗ . đ ịh h Iiitơ phân lử. Găn dây, ngưòi ía Ihăy kíili chỉ oó lúc dụng (lối vợi hoại động cố định nitơ khi troiig môi trirỏiig có Í1 nitơ vô cơ. Theo lài liệu của Pronin Ihì cây bộ
Ngoài vi kiuian Hliiz'. níỊhiệ|j. 2. Âxotobacler . Nrim 1901. Bày jơrinh phài) lập dược li'r (lảt một loại vi khuătí grain àm k h ổ n g s in h bà ọ lử c ỏ kliẳ n ă n g c ỗ (lịnh nìto ph ân tử. ỏ n g đặt t è n c h o lo à i VI khuẫn này là Azolobacter chrooco(;ciim. '' Vi khuằn A/o{oJìaíuU;x klii HUX^Ì tỵív..trong các_mỏi trường nhản tạo thương ốỉèu hiện địífc lính H ã íiiĩiĩlìT^ề~~1 )ạ^o n~o11 l ‘(ia A2 otobacler lhường cỏ tiêiìi míio và cty~klìả uăng di động. Rẽii ^ cạnỊT cẩc ĩỉem jaiao khá Qàĩ khi ^ qiian sái dưởj kinii hiền yi điện Hiiỉh S-9. Hình dang tẻ bào. lủ ,còn có tli^ Ihầy io~nhrrng Az. vinecandii’ sợi nhunjyjmap nhỏ bé, (1 Az. clroococcum ( 2) Khi giủ té bào Ầzo(obacler Ax. agìliR ( 3) thường đưoc.bao boG trong nĩót y ỏ _ ^ v vù. lao thành nạnjị xảe. Khi gặp đièii k iện thuận ỉựi nang xác se nứt ra TÙ t ạ o itiành CIÌC l ể bàó mới. ^ ■ Tiôn mới trưởng cỏ chừa etantín là nguồn cacbon duy nhăl Axõtobacter giữ ỉrạ n g thái hinh q u e đi đỘDg trong SUỐI thời gian khá dài. Trên rnôi trường dặc, khuẫn lac C ’ủa Azott)hácter cỏ'dạng nhầy> đàn j^iôị khá lòũ có khi-cd-iiạDg nhăn aheò. khí già có màu Tàng-lục, màu hỒDg hay mảĩt nỀDjđen^ Màn sắc cua khuần lạc là mộlTrong các ticu^ chụẳỊi đầ_phâjti Joạ( ^ loài Ãzoíobacter.'' 'T" Có thề k? íỊền (“ãc loài A/.6 tobacter chủ vềii sau.đây: — azotobacler chroococcuíii([đdiigclanh: Az. woodstownii, Az. u nicaịxsularé, Az. gaỉophỉlum, Az. oigricaìis, Az. araxii. Az. ucidutn). Tố bảo thirờng có kicỈJ tỉurớc 2,0 X 3,1 ụ.m. Có khả năng tạo Uỉàuli, nang xác, có khả năng di động khi còn non. K.hi giả có sắc tố lừ màu nâu đỗn màii den sẳc lố khồng khuvổch tản vùo môi trường. cỏ'kliả Iiăng đỏng hỏa Ịivaiiiiil, rarnnồ, tìnli bộl. Có luoặc khôtìg có khủ nặng đông hỏa benzoat Iiatri. — AzT>tobactẹr beijerinskii: lố bào Uiườing có kich thước 2.4 X 4,G (Xin. Có khả năng tạo (hành nang xác khồng di động. Khi già sinh lỗ (ỳ màu vàng đến màu nâu sáng, s.ắc tố không khuỂcH tán vồọ mồi trường. Cố kbả năngđòíig hóa maÉiiit, ramnò, khỏiig đông hóa tinli bột, nliưng đòng hóa được bcazoat n a tr i ( k ễ Ciỉ ỏ Iiòn g (tộ c a o ( l ẽ n 5% ).
•— A/otobáclcr viuelíiiidiị (đòng díin-ii : A/.. siin i nii, A/. hiỊííardii, Az. YÌỈrí-uii), Az. riuorescens ; T(' háo liiườníí hál triền inạuh mẽ (rong nhữnt) díil cỏ cỉiứa nìiiéu cliồt lùru cơ dễ dỏn^ị ỉ);il cỏ bón phân xanh, phân chuồng, cày viú rơm rạ, rác rưải cỏ tíic (lụng lậQ đ i ẽ u k iệ /i I h u ậ n [ợi c h o s ự phAl t r i ề n n h a n h c-lỊÓti” c ủ a A / o t o b a c t e i ' Iroiv^ Azolobactẽr ctdng hóa rà't lót các sán phẫm phân giíu ('ita xenhilo. ặv Sự phát Irien và khả năng cỗ địnlí ìii tư của A/oioỉ)ac)cr chịu Anli himng rất iửn của sự có mặt các hỢỊ) eiuít clỉửí) phòtpho )roiifí liìôi Inrờng: A/olol>íìcler có thồ đồng hóa nhidii loại hợp cbát liữii co \ à vô cơ ciiứa phỏtpho. Sụ Iiiằii ■cảm cao cỏa Azoíobacter đối V(VÌ Iưựni> pliỏípho chửa Irong môi trưởng cho . . p h é p n ơ i r ờ i t a s ử d ụ n f ( c h ủ n g n h i r l o ạ i v i s i n h v ậ t c l i ĩ l l iị đ l ' d ị n l i l i r ợ n g p h ô t p h o 4 ễ tiéu tro n g đẩl, tro n g p h â n lợ n. . ' c.anxi cQng có ảnh hưởng rát lớn đoi VỚI sự pliíit Iriêti của A/olobaclor . N g ư ờ i l a c ũ n ^ điÃ s ử d ụ n g t l i à n h c ò n g b iộ ii Ị liiiị) d ù n g A / . o l o b a c l e r l à m l o ạ i VI siộh vẠ( cliỉ Ihị đề xác.địrrli nhu cần bón vôi t ủa rừng loại (liít. ('.áe Iiguỹèn lổ vi [irợng (B, Mo. Fe, Ma) cũn»’ rã( oần thiếl đ ối với A zo lo b a c- t e r . C h ủ ỉ > g ị ị i ú p c h o q u á t r i n l i c ố đ ị n h n i l ư l i ế n h à n l i d i r ọ c t h u ậ n l ợ i . ( ' . á c C‘h ủ n í 4 Axolobatier phân lập lừ loại đẵl chứa nliiồti một loại nguvèụ tố vi íưạniĩ nào sẽ đòi hỏi pliẵi đưa nguvên lổ vi Urựníí dó vảo môi trirờng nuỏi ẹSy với sỏ lư ọn g khá cao. Các nguyca ló Ị)hóufj; xạ (ríựỉi, tori, Iirani) cỏ kliả năug kích thích sụ: |)hát ■lrj?,n của Azolobacter viV qUii Irình cỗ địiih nito của cliúng. Azolobacter rál mẫn cảm với pii C!Ì1> môi trưònfí. Nói ciiiinịỊ chủng có thê phát Irìền,được ỉr pH i,ĩ) — 9,0 nhưnịi pH llúcíi hợị) nliát đổi vửi cíỉúnịí lá V pH = 7,2 — 8,2. Mồi trường axil rẵt Ml ỉựi (lói với sự plíál triền và lioạt (iộnị> của Azolobac(er. Ngirởi ta Ihirờii" phân lập (lược từ dẵl clniii nhữntí í’hủn.íJ vi khụần khổng có khà năng-cố định nito phân lử. rế bào Avíotobacler C'ó ápsuăt thâm tliẩu Ihấp hon so víVi lế bàn nãiii và xạ khuẫn. Nhu càu vă clộ ẵm GÍia Az()tobacter lirưng lự với nhu cău của cảy trồnii;. ^ - Azotobacter là loại vi khuân ưí4 ẫrn. Nhiệt độ thícli íiọị) nhát (lfH vái Azolt)bacter ỉà 25 — nhưng AzoiobH
A zo fo b acler cỏ khả n ă n g tích iũv iro n g (lịch n u ô i City n hicn chấ! l|o ạ t độn^ sin h họợ (v itan ú n líl, H6 , o x it n icotiniC v.í^^'íí p a n t n t e i i i c * b i o í i n . an \'i> n ,„). A zo lo b actef cò n có khả n ẵn g ỉ ôĩ ií > J i ợ| > c á ( ‘ c l i ấ l kháníị sinh clìỗng n ẩ m tthuộc nhóm anixoniíxin. 3. Vi khuàn Beijerĩn 8 kii, ■ ‘ . * Vi k lìu ẫn háo khí cổ đinh nitơ thuộe gioniỊ B eijerinskii ,đư ọ'c S tằck ê íẤn Dộ) phân lạp được trên ruộiìg hui cỏ độ íỉxỉt klìá cao từ nãm Ve saii (1950)' Decx lại phân lập đượe chủnịí đít cua mòt vưòn thực vật ỏ‘ Javía và đ ặ t tên c!ìo c h ú n g . Vi khuẫn tlììiộc giống Reijerinskii có hinh cầu, hình bău dục hoặc hình q u e . K h i c ò n n o n c ó k í c h thiKK* k h o ẵ i i g 0,5 — 2 ,0 x l . 0 - 4,5 ị-tm, (‘ó I n ạ i (ii đ ộ n g , c ó loại khôiiiĩ di động, không sinh bào tử và xác sinh tnrồng chậm, khuẫn lạc điên hinlì được hình (hành saii 3 tuân lễ huôi căv ở 30®c. Phăn lón các ĩo à i B eijerin_skii tạ o ra tr ê n niôi trirò n g v ố đ ạ n i c h ứ a g ] u t ‘o . N hữ ĩlg k h n ẵ a lạc rất lòi, rẩt nhàv, khôĩig niàu, khi già khiiẫn lạc có mủìì lỗi. Vi k liu ẫn B eijerinskiị t ó khẵ năng dồng h ó a tốt c á c l c ^ạ i d i i ờ n g CỈƠỈI v à ìđ ư ờ n g k ép , đ ồ n g h ó a kéni tin h bộĩ, ax it h ừ u cơ. Khác với AzọtGbacter, Beijeriiìskii C‘ó tính chốnfí chịu oao với phận ứng axit. Chúng có thễ pbảt triền tốt n^ay ở các* chân đấl có pH = 3»0. Chúng chịu đựng đưạc những nông độ cao của Al và Fe. Chúng ciĩníỊ có the pháttriễd được cả tronịí đílt có_phản ứng trung tính hoặc [lơi kiềm. Beiịerinskii phân bố rộng rãi trong đất ở câc nirớc nhiệt đới*. Ngưừi ta còn thẫy chúĐg có niặt ỏ Irên lá của một số cfty ỏ Indoiiêxia. / 4 . V i khu&n cỊoBtrỉdỉnm . Năm 1893 Vinograxki phân lập đựcrc một loại vi khuầD kị khí sinh bào tử cổ khả năng cố dịmh nitơ phân tử. E)ó là loài closlridiiim pasleurìanum. Tế bào Cioslriđium pas((>,urianuin cổ kíòh thước khoẵngO,7—1,3x2,5 — 7,5|Ị.m. Chứng cỗ thê ếứpg riêrig, xễp Ihànhđôi hay thành chuỗi ngắn, Khi côn non chúíig có chu mao, cỏ khả năng (li động, l(ễ'bào cộ o;ni lạo đồng nliất. Khi già-tế bàọ có cău lạo lôn nhốn (chứa các hạt dự trữ loại linh bột). Bào tử cố kícb thước 1,3x1.6 |Xm ĩiằm ở gíừalỗ bào hoặc ở gàn một đâu. Nhiều‘loại Ciostriđium khác cũng đã được chứỉig minl) là cỏ khả nâng eố định n itơ : Cỉ. butyricụm, CL heijerinvSkii, Cl. pectinovorum. Loại cỏ hoật tính cố định nilơ cao nhẫl là ('.I. pasteurianum (cố định được 5 —lOmg nitơ khi tiêu tím hếl lg Ihửc àncae bon), ClGslridium có th? đồng hóa tẵl câ cảc nguòn thức ăn nilơ vô cơ và hữu Gơ. Về Ihức ăn cacbon, chứng có Ihề sử dựng nhiều loại hợp chất khầc nhau* So với Azotobacl€r chúng it niẫn cảm han đối Với P,K, Ca Vồ có linh ôn định oao hợn đối với pH tbẫp hoặc cao củamồitrườiíg pH thăp nhất đỗi với Clostri- dium là 4,5 CÒII pH cao nhẩt là trên 8,5. 170-