Vi Khuẩn Cố Định Đạm: Phân Loại, Vai Trò Với Cây Trồng

Vi khuẩn cố định đạm là gì?

Các sinh vật quan trọng nhất trong việc cố định đạm 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.

Công dụng của vi khuẩn 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.

4 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 cố định đạm 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 cố định đạm tự do

Vi khuẩn cố định đạm 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 cố định đạm 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 và Azotobacter chroococcum.

Vi khuẩn cố định đạm 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.