MENU

Dinh dưỡng khoáng

Wait
  • Begin_button
  • Prev_button
  • Play_button
  • Stop_button
  • Next_button
  • End_button
  • 0 / 0
  • Loading_status
Nhấn vào đây để tải về
Báo tài liệu có sai sót
Nhắn tin cho tác giả
(Tài liệu chưa được thẩm định)
Nguồn:
Người gửi: Bùi Đình Đường (trang riêng)
Ngày gửi: 13h:27' 22-08-2009
Dung lượng: 17.2 MB
Số lượt tải: 287
Số lượt thích: 0 người
GV hướng dẫn : GS.TS. Vũ văn Vụ
Sinh viên : Phạm Ngọc Vinh
Lê Đại
Lớp K10-CNTN Sinh học

Dinh dưỡng khoáng và nitơ ở thực vật
Sinh lý thực vật
Nội dung chính
Đồng hóa và biến đổi nitơ trong thực vật
Vai trò sinh lý của các nguyên tố khoáng
Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hút khoáng ở rễ
Quá trình hút và vận chuyển chất khoáng ở rễ
Cơ chế quá trình hút các chất khoáng
Sinh lý dinh dưỡng và vấn đề bón phân hợp lí cho cây trồng
3
Van Helmont`s Experiments on Plant Growth
4
Justus Liebig và thuyết chất khoáng
Albrecht Daniel Thaer và thuyết chất mùn
Thế kỉ 19 và thế kỉ 20 các nhà sinh lí thực vật đã có nhiều đóng góp quan trọng vào việc phát triển thuyết chất khoáng của Liebig và xây dựng hoàn thiện học thuyết về dinh dưỡng khoáng và nitro ở thực vật
Cơ chế quá trình hút các chất khoáng
5
6
Cơ chế quá trình hút khoáng
7
Cơ chế quá trình hút khoáng
Cơ chế thụ động
Khuếch tán đơn giản
Thẩm thấu
Khuếch tán nhờ protein mang hoặc kênh protein (animation)
8
Cơ chế quá trình hút khoáng
Cơ chế thụ động
Quá trình phân phối theo cân bằng Donnan
Quá trình hút bám trao đổi
9
Cơ chế quá trình hút khoáng
Cơ chế chủ động
Nhờ các bơm proton
3 hình thức vận chuyển chủ động
Uniport
Symport
Antiport
(Animations)
Hô hấp là điều kiện cần thiết cho sự hút chất dinh dưỡng của hệ rễ
Cung cấp năng lượng để tập trung các chất hòa tan trong chất nguyên sinh và hoạt hóa các phân tử trong chất nguyên sinh , duy trì một gradien nồng độ trong chúng
Hô hấp quy định sự tồn tại về mặt hoạt động của chất nguyên sinh, vận tốc đổi mới của nó, độ no của các chất nhận các nguyên tố khoáng và khả năng tương tác với chúng
10
Cơ chế quá trình hút khoáng
Liên quan tương hỗ giữa quá trình hút khoáng và hô hấp
Quan niệm về sự có mặt trên bề mặt màng chất nguyên sinh trong quá trình trao đổi chất hình thành nên những chất không chỉ có khả năng tương tác với các nguyên tố khoáng mà còn vận chuyển chúng qua màng như phức hệ ion-chất mang
11
Cơ chế quá trình hút khoáng
Thuyết chất mang
Quá trình hút và vận chuyển chất khoáng ở rễ
12
Khả năng hút chất khoáng của thực vật phụ thuộc vào hệ rễ.
Cuối những năm 1930, H.J.Dittmer khảo sát hệ rễ của 1 cây lúa mạch đen mùa đông sau 16 tuần sinh trưởng và ước tính rằng nó có 13x106 rễ trục và rễ bên, dài trên 500km ,khoảng 200m2 diện tích bề mặt, có khoảng 1010 lông rễ làm tăng diện tích bề mặt lên 300m2 .
Rễ thực vật phát triển không ngừng, nhưng sự tăng sinh của nó phụ thuộc vào lượng nước và muối khoáng trong vi môi trường trực tiếp xung quanh rễ gọi là rhizosphere (rễ quyển).
Rễ của thực vật
Hệ rễ của cây lúa mì ( 1 lá mầm)
Hệ rễ của cây 2 lá mầm
Cấu trúc hệ rễ của thực vật
Vùng mô phân sinh: các tế bào phân chia theo 2 hướng để tạo ra chóp rễ và các phần chức năng khác của rễ.
Vùng thụ động có các tế bào phân chia chậm.
Vùng kéo dài: các tế bào kéo dài nhanh và phân chia lần cuối để tạo ra 1 vòng tế bào trung tâm gọi là nội bì, với đai Caspari
Vùng trưởng thành có các lông rễ hình thành từ lớp ngoại bì.
Phần đỉnh của rễ
Các phần khác nhau của rễ hút các ion khoáng khác nhau
Ở lúa mạch, dường như chỉ có phần đỉnh rễ hấp thụ Calcium.
Hấp thụ sắt có thể xảy ra ở vùng đỉnh rễ ( lúa mạch , Clarkson 1985) hay trên toàn bề mặt rễ như ở ngô (Kashired và cs 1973).
Potassium, nitrate, ammonium, và phosphate có thể được hấp thụ tự do tại bất kì vị trí nào trên bề mặt rễ ( Clarkson 1985), nhưng ở ngô thì vùng kéo dài có tốc độ tích tụ Kali và hấp thụ nitrate lớn nhất ( Sharp và cs 1990; Taylor và Bloom 1998).
Ở ngô và lúa, đỉnh rễ hấp thụ ammonium nhanh hơn so với vùng kéo dài ( Colmer và Bloom 1998).
Ở nhiều loài, lông rễ là phần hấp thụ phosphate mạnh nhất ( Fohse và cs 1991)
Cơ chế hút chất khoáng ở rễ
Khuếch tán: các chất khoáng đi từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp.
Dòng khối ( bulk flow): là sự chuyển động của khối chất lưu đáp ứng lại áp lực, trọng lực hay 1 ngoại lực nào khác. Ở rễ , nhờ dòng nước mà các chất dinh dưỡng được mang theo đi qua hạt đất đến rễ.
Vận chuyển các chất trong xylem và phloem (animation)
18
Ảnh hưởng của điều kiện bên ngoài đến sự hút chất dinh dưỡng của rễ
19
Tốc độ hút khoáng như nhau ở các dung dịch có nồng độ cao và thấp ( nhất là đối với các ion quan trọng chứa các gốc PO43- và NO3-.)
Mối tương quan tỷ lệ thuận giữa cường độ hút khoáng và nồng độ

20
Ảnh hưởng của nồng độ và tỷ lệ các nguyên tố khoáng ở môi trường ngoài
Khi tăng nhiệt độ ở một giới hạn hẹp làm tăng sự hút các chất dinh dưỡng.
Nhiệt độ ảnh hưởng chủ yếu lên quá trình trao đổi chất, quá trình liên kết giữa các phần tử trong chất nguyên sinh và các nguyên tố khoáng.
Tốc độ hút khoáng giảm sút mạnh lúc gặp rét hoặc nóng quá.
21
Ảnh hưởng của nhiệt độ
Lúc cây để trong tối, khả năng hút khoáng của cây giảm dần cho tới mức cây không những không thể hút mà còn thải mất chất khoáng ra ngoài.
Cây ngô để trong tối 4 ngày sẽ không còn khả năng hấp thụ P và khả năng này được phục hồi dần dần khi đưa cây ngô ra ngoài ánh sáng.
22
Ảnh hưởng của ánh sáng
Ảnh hưởng của nồng độ O2 nồng độ O2trong đất dưới 2% thì tốc độ hút khoáng giảm hẳn, sự hút chất khoáng đạt mức cao nhất khi hàm lượng này ở khoảng 2-3%. Nếu nồng độ O2 lớn hơn 3% thì tốc độ hút khoáng không thay đổi.
khi bón phân để tăng hiệu quả sử dụng phân bón, cần phải có các biện pháp kỹ thuật tăng hàm lượng O2 cho đất như làm đất tơi xốp trước khi gieo trồng, làm cỏ sục bùn thường xuyên, phá váng khi gặp mưa... Ngoài ra cần chọn các giống chịu úng để trồng ở các vùng thường xuyên bị úng.

Ảnh hưởng của nồng độ CO2, N2, H2S: Sự tích lũy CO2, N2, H2S và các khí khác trong đất úng ngập có tác động ức chế hoạt động hút khoáng của hệ rễ.


23
Ảnh hưởng của độ thoáng khí
Sự hút khoáng và sinh trưởng tốt nhất ở môi trường đất có độ chua gần trung tính.
Môi trường kiềm, nhiều muối khoáng chuyển thành dạng khó tiêu ít tan
Trên đất chua các cation trở nên linh động hơn do đó dễ bị rửa trôi và có thể gây độc cho cây.
Trong môi trường kiềm cây thường hút mạnh cation còn trong môi trường axit cây hút mạnh các anion
24
Ảnh hưởng của độ pH
25
Ảnh hưởng của nồng độ chất khoáng
Mối quan hệ giữa năng suất và hàm lượng chất dinh dưỡng trong cây
Bề mặt hạt đất tích điện âm
Các hạt cation bao lấy quanh hạt đất
Quá trình hút bám trao đổi cation xảy ra trên bề mặt hạt đất,
Sự gắn thêm vào cation khác như K+ có thể thay thế cation (Ca2+) và chúng có thể dễ dàng được cây hấp thụ
26
Các hạt tích điện âm ảnh hưởng quá trình hút khoáng
Vai trò sinh lý của các nguyên tố khoáng
27
Căn cứ vào hàm lượng các nguyên tố khoáng trong cây chia thành 3 nhóm
28
Hàm lượng các nguyên tố khoáng trong cây



29
Hàm lượng các nguyên tố khoáng trong cây
Các nguyên tố được cây hấp thụ vào có những vai trò khác nhau
Tìm hiểu vai trò sinh lý của một số nguyên tố khoáng quan trọng
Vai trò các nguyên tố đa lượng
30
31
32
Vai trò các nguyên tố vi lượng
34
35
36
37
Đồng hóa và biến đổi nitro trong thực vật
38
39
Chu trình Nitro trong tự nhiên
Quá trình cố định nitro khí quyển
Mặc dù nitro chiếm tới 78% thành phần khí quyển nhưng thực vật không thể sử dụng trực tiếp nguồn nitro này.
Nitro trong khí quyển dưới dạng NΞN làm cho chỉ 1 số sinh vật nhân sơ thích nghi có thể sử dụng được .
Để có thể sử dụng được nitro, sinh vật phải chuyển hóa nó thành ammoniac hoặc nitrate, quá trình này không thể thực hiện được ở thực vật bậc cao hay động vật.
Quá trình cố định nitro sinh học là quá trình mà nhờ đó dinitro được khử thành ammoniac bằng 1 nhóm các sinh vật prokaryote đặc biệt gọi là diazotroph.
Các vi khuẩn sống cộng sinh trong các cây họ đậu, tham gia cố định nitro được gọi chung là rhizobia. 1 số vi khuẩn sống cộng sinh trong các cây gỗ là các vi khuẩn thuộc chi Frankia
Một số vi sinh vật tham gia cố định nitro khí quyển
Các vi sinh vật cố định nitro sống cộng sinh với thực vật có ý nghĩa rất lớn đối với quá trình sinh trưởng của thực vật
Quá trình hình thành nốt sần ở rễ cây
Gồm các bước: Lây nhiễm, hình thành sợi lây nhiễm và hình thành cơ quan nốt sần.
Khi vi khuẩn ngừng phân chia, nó bắt đầu lớn lên và biệt hóa thành các cơ quan nội cộng sinh cố định nitro gọi là các thể vi khuẩn ( bacteroid)
Điều hòa quá trình tạo nốt sần và cố định nitro
Vì đất có chứa nhiều loại vi khuẩn khác nhau nên cây chủ và rhizobia phải có các cơ chế để cho phép các chủng rhizobia tương đồng đi vào và sau đó là phát triển nốt sần.
Bohlool và Schmidt (1974) cho rằng sự đặc hiệu này là do sự liên kết giữa các đường trên bề mặt vi khuẩn với các protein (lectin)ở lông rễ của thực vật.
Các gene của rhizobia tham gia vào hình thành nốt sần và cố định nitro gồm 3 nhóm: các gen nod , các gen nif , các gen fix .
Quá trình vi khuẩn tiến đến rễ cây chủ là do sự hóa ứng động bởi các chất hấp dẫn hóa học, đặc biệt là (iso)flavonoid và betaine tiết ra bởi rễ. Các chất này hoạt hóa protein NodD của rhizobia, rồi kích thích phiên mã các gen nod khác.
Các gen nod điều hòa quá trình hình thành nốt sần
Các gen nod hoạt hóa bởi NodD mã hóa cho sự hình thành các protein hình thành nốt sần, phần lớn trong số chúng liên quan đến sinh tổng hợp các nhân tố Nod. Các nhân tố Nod là các phân tử tín hiệu lipochitin oligosaccharide.
Các gen nodA, nodB, nodC mã hóa cho các protein gây cho đầu lông rễ cây phồng lên và xoăn.
nodE,nodF, nodL ảnh hưởng đến độ đặc hiệu vật chủ của các nhân tố Nod qua việc thêm các gốc đặc hiệu tại đầu khử hay không khử của gốc đường trên mạch chitin.
Các gene nif điều hòa hoạt động cố định nitro
Quá trình này được nghiên cứu kĩ ở K.pneumoniae. Các gen liên quan đến điều hòa cố định nitro gọi là nif.
Cụm gen nif ở K.pneumoniae sắp xếp như sau:
Chức năng của các gene nif có thể chia thành nhiều loại:
Các gen nodulin ở thực vật
Trong quá trình lây nhiễm và phát triển nốt sần, nhiều gen nodulin ở thực vật được biểu hiện.
Các gen này thực hiện các chức năng: phát triển sợi lây nhiễm, sinh tổng hợp màng, điều hòa khuếch tán O2 , phát triển mô mạch, phân giải carbohydrate...
Các gen nodulin có thể phân thành 2 nhóm:
Tương tác trao đổi chất giữa thể vi khuẩn và vật chủ
Tế bào vật chủ cung cấp chủ yếu cho thể vi khuẩn malate.
Thể vi khuẩn nhận malate, cố định nitro, tạo sản phẩm NH4+ Chất này sau đó chuyển hóa thành glutamine và asparagine, vận chuyển qua xylem đến các phần khác của cây.
Cơ chế của quá trình cố định nitro khí quyển
Quá trình cố định nitro được thực hiện bởi phức hệ nitrogenase.
Thành phần chính của phức hệ này là nitrogenase reductase và nitrogenase.
Nitrogenase đặc biệt nhạy với oxy và bị bất hoạt khi có mặt oxy.
Phức hệ này nằm trong tế bào chất của thể vi khuẩn (bacteroid)
N2 cũng như H+ bị khử bởi nitrogenase
Nitrogenase có khả năng khử H2
Trong quá trình cố định N2 ít nhất 1 phân tử hydro hình thành khi 1 phân tử N2 bị khử:
Bởi vậy cân bằng của quá trình cố định nitro là:
Cơ chế xúc tác giả định của nitrogenase
Chu trình Chatt cho sự khử N2 tại 1 phức hệ kim loại Mo đơn nhân
Các chất trung gian giả định của quá trình khử N2 bởi nitrogenase.
Vì sao nốt sần lại cố định được nitro trong điều kiện hiếu khí?
Các nốt sần hình thành 1 khoang kị khí.
Oxy khuếch tán vào nốt sần sẽ bị chuỗi hô hấp trên màng thể vi khuẩn hấp thu làm cho O2 ở 1 khoảng cách an toàn với nitrogenase.
Tế bào bị lây nhiễm bởi rhizobia hình thành leghemoglobin ở tế bào chất, có ái lực cao với oxy. Leghemoglobin nhiều khả năng đóng vai trò là 1 đệm oxy để nồng độ O2 ở nốt sần không quá cao.
4 yêu cầu cho quá trình cố định nitro ở vi khuẩn
Có lực khử mạnh với thể năng khử cao (Ferredoxin, Plavodoxin, NAD hoặc NADP).
Có năng lượng đủ (ATP) và có sự tham gia của nguyên tố vi lượng (Mg).
Có sự tham gia của enzyme nitrogenase.
Phải tiến hành trong điều kiện yếm khí ( nồng độ O2 =0 hoặc gần bằng 0)
Sự biến đổi các dạng nitro trong thực vật
56


57
Quá trình amin hóa trong cây
Nitrate
Nitrite
Ammonium
Amino acid
Khử
Khử
Đồng hóa

Giai đoạn 1: Khử NO3-  NO2-

58
Quá trình amin hóa trong cây
Xảy ra ở tế bào chất
NO3- + NAD(P)H + H+ + 2e- --> NO2- + NAD(P)+ + H2O
Quá trình amin hóa trong cây
Giai đoạn 2: khử NO2- NH4+
Nitrite được sinh ra ở phản ứng khử nitrate sẽ được chuyển từ tế bào chất vào lục lạp của lá và lạp thể của rễ ( enzyme nitrite reductase ) tiến hành phản ứng khử nitrite
Cấu tạo enzyme
NO2- + 6 Fdred + 8H+ + 6e- --> NH4+ + 6Fdox + 2H2O
59

Giai đoạn 3: đồng hóa NH4+
Biến đổi NH4+ có sự tham gia 2 loại enzyme
Glutamine synthetase (GS)
Glutamate synthase (GOGAT)
60
Quá trình đồng hóa trong cây
Bằng cách nào NH3 có thể tham gia vào quá trình trao đổi chất
61
Chuyển nhóm amin
Enzyme aminotransferase
62
Quá trình đồng hóa nitro trong cây
Phản ứng cần pyridoxal phosphate (vitamin B6b) như 1 cofactor
Enzyme Asparagine synthetase ( AS)
Nguồn gốc hình thành các amino acid khác nhau
Quá trình đồng hóa nitro trong cây
63
64
65
Thực vật cộng sinh với nấm để tăng cường khả năng hấp thụ dinh dưỡng
Mycorrhizae là loại nấm cộng sinh với thực vật khá phổ biến.
83% cây 2 lá mầm và 79% cây 1 lá mầm và tất cả các cây hạt trần thường hình thành mối liên kết với nấm mycorrhizae.
Mycorrhizae không có ở rễ cây nơi đất khô, muối, ngập nước, hay nơi có độ màu mỡ quá nhiều hay quá ít.
Đặc biêt, cây trồng dưới điều kiện thủy sinh, còn non, cây trồng sinh trưởng nhanh ít khi có mycorrhizae.
Mycorrhizae gồm 2 phần: sợi (hypha) và thân (mycelium)
Suillus pungens
Russula amoenolens
Rễ cây và mycorrhizae
Nấm Mycorrhizae ngoại dưỡng
Tạo thành lớp vỏ tạo thành từ phần thân nấm xung quanh rễ.
1 số thân xuyên vào giữa các tế bào vỏ.
Mạng lưới hypha của nấm kết thành mạng Hartig bọc xung quanh các tế bào vỏ.
Cơ chế trao đổi chất khoáng: khuếch tán đơn giản từ hypha trong mạng Hartig và được các tế bào vỏ hấp thụ.
Nấm mycorrhizae nội dưỡng (animation)
Hệ hypha sinh trưởng bên trong rễ và kéo ra bên ngoài rễ vào môi trường đất xung quanh.
Hypha không chỉ đi qua vùng giữa các tế bào mà con xuyên vào giữa các tế bào vỏ.
Bên trong tế bào, hypha hình thành 2 cấu trúc: túi và phân nhánh.
Phần mycelium bên ngoài rễ có thể kéo dài vài cm và gồm các cấu trúc mang bào tử.
Cơ chế trao đổi chất khoáng: có thể là khuếch tán hoặc phân giải phần phân nhánh liên tục.
Sinh lý dinh dưỡng và vấn đề bón phân hợp lý cho cây trồng
Cơ sở sinh lý của việc bón phân cho cây trồng.
Phân bón sinh học
Các phương pháp cải biến gen nhằm tăng cường khả năng cố định N2 của vi khuẩn cộng sinh.
Các phương pháp trồng cây không cần đất.
Cơ sở sinh lý của việc bón phân cho cây trồng
Liebig đã viết: “ chế độ canh tác hợp lí phải được xây dựng trên sự tìm hiểu sâu sắc về các phương pháp dinh dưỡng, ảnh hưởng của các hành phần trong đất và tác dụng của phân bón đến cây”.
Theo các nhà sinh lý thực vật thì phân bón đã góp phần tăng năng suất đến 50%.
Bón phân hợp lí dựa trên 3 cơ sở sau:
Nhu cầu dinh dưỡng của thực vật
Là lượng chất dinh dưỡng mà cây cần để tạo thành 1 đơn vị năng suất.
Có 2 mặt: lượng và chất.
Có nhiều cách để xác định lượng nhu cầu dinh dưỡng:
Phương pháp lấy chất dinh dưỡng mà cây hút làm nhu cầu dinh dưỡng: phân tích định kì hàm lượng các chất dinh dưỡng trong cây hoặc phân tích lượng chất còn lại trong dung dịch.
Phương pháp loại trừ hẳn hay loại trừ 1 phần chất dinh dưỡng cần nghiên cứu khỏi môi trường trong thời kì sinh trưởng nhất định và theo dõi quá trình sinh trưởng của cây.
Phương pháp bón thêm chất dinh dưỡng vào các thời kì sinh trưởng khác nhau và xem năng suất tăng ở thời kì nào nhiều nhất.
Kimura đưa ra khái niệm “ hiệu suất từng phần” và tính theo công thức:



Như vậy là dựa trên lí thuyết, có thể tính được lượng phân bón cần thiết cho 1 thu hoạch định trước. VD: theo Đào Thế Tuấn (1969) muốn có 1 tạ thóc lúa chiêm cần 1.4kg N, hệ số sử dụng phân hóa học là 60% -> lượng nitro cần bón để đạt 50 tạ thóc/ha 1 vụ là


Thời kì bón phân: căn cứ vào các giai đoạn trong quá trình sinh trưởng của mỗi loại cây trồng. Cách nhận biết rõ rệt nhất thời điểm cần bón phân là căn cứ vào những dấu hiệu bên ngoài của cây như: hình dạng, màu sắc.
Cách bón phân: bón lót (bón trước khi trồng), bón thúc (bón trong quá trình sinh trưởng của cây) và có thể bón phân qua đất hoặc bón phân qua lá.
Loại phân bón:Phải dựa vào từng loài cây trồng và giai đoạn phát triển của cây. 
Phân bón sinh học
Phân bón sinh học là các loại phân bón có chứa vi sinh vật mà tăng cường hoạt động của vi sinh vật trong đất. Phân bón sinh học có khả năng kích thích sự tăng trưởng của cây bằng cách gia tăng sự hấp thu những chất cần thiết cho cây.
Vi sinh vật được sử dụng trong phân bón sinh học chủ yếu là các loại vi khuẩn thúc đẩy sinh trưởng thực vật (PGPR).
Các PGPR có thể tác động trực tiếp hay gián tiếp lên sự sinh trưởng của thực vật.
Tại sao phải sử dụng phân bón sinh học
Sự lạm dụng phân hóa học dẫn đến ô nhiễm nguồn nước mặt, ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
Nếu lượng phân bón hóa học cao cũng gây ô nhiễm cho đất,cản trở quá trình hấp thu các chất khoáng và nước của cây.
WHO thống kê có khoảng 3 triệu ca ngộ độc cấp tính, 20000 người chết mỗi năm tại D.C
Tầm quan trọng của phân bón sinh học
Thân thiện với môi trường
Cung cấp nitro, phosphor… cho cây.
Cung cấp các chất kích thích sinh trưởng như hormone, vitamin …
Không có hiệu ứng độc.
Giảm giá thành sản phẩm
Các chi vi khuẩn PGPR thường dùng
Arthrobacter
Acetobacter
Azotobacter
Azosperillum
Bacillus
Enterobacteria
Klebsiella
Proteus
Pseudomonas
Rhizobium
Arthrobacter globiformis
Bacillus amyloliquefaciens
Pseudomonas fluorescnes
Azotobacter Chroococcum
Các công trình nghiên cứu tại Việt Nam
Các công trình của Duong và cs
Duong và Diep (1986) :Các tác giả trồng cây đậu nành cấy với rhizobium cố định nitro cùng với tro của rơm trong 1 cái hố.
Duong và cs (1984a) đã tăng sản lượng cây đậu nành ở vùng đất chua từ 500kg/ha lên gần 2700kg/ha.
Duong và cs (1984b) đã chỉ ra cây đậu nành ủ với vi sinh vật thì cho năng suất cao gấp 10 lần so với cây không ủ mà nhần 80kgN/ha dưới dạng urea.

Một số nghiên cứu mới
Gần đây 1 nhóm sinh viên trường ĐH Tây Nguyên đã nghiên cứu xây dựng thành công qui trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ vỏ cà phê với công thức: 1.5 tấn vỏ cà phê, 30kg vôi, 35kg phân lân, 7kg phân urea, 100kg phân chuồng, 1 kg xạ khuẩn, nấm trichoderma. Hỗn hợp này bón cho đậu phộng, cải ngọt.
Viện công nghệ sinh học sản xuất chế phẩm sinh học chứa từ 12-15 loại vi sinh vật, trộn với rơm. Cứ 1 tấn rơm rạ cần khoảng 5-10kg chế phẩm. Phương pháp này đã áp dụng ở Nam Định.
Tăng cường khả năng cố định nitro của vi khuẩn
Cải biến gen của chùm gen nitrogenase
Tăng hàm lượng nitro bằng cách cải biến gen nifA và nifL.
Sau khi các nhà nghiên cứu cải biến gen các bản sao bổ sung của gen nifA vào chủng Sinorhizobium meliloti, cỏ linh lăng được nhiễm với các thể biến nhạp này mọc nhanh hơn và tạo nhiều sinh khối hơn cỏ được xử lí với chủng không biến nạp.
Có thể cải biến gen nifL sao cho protein NifL ít nhạy cảm hơn với sự có mặt của nitro đã cố định hơn.
Các thể đột biến glycogen synthase
ATP cung cấp năng lượng cho sự cố định nitro có nguồn gốc từ sự phosphoryl hóa oxy hóa.
Sẽ là ưu thế nếu nguồn dự trữ carbon của vi khuẩn được lấy trực tiếp từ sự phosphoryl hóa oxy hóa mà không qua tổng hợp glycogen.
Người ta chọn lọc thể đột biến gen nhảy của Rhizobium tropici. Xử lí cây đậu với chủng đột biến này đã tạo ra sự tăng đáng kể số lượng nốt sần được tạo thành cũng như khối lượng khô thực vật so với xử lí bằng chủng Rhizobium kiểu dại.
Hiện nay người ta đã thiết kế được chủng đột biến mất gen glycogen synthase
Cải biến mức oxy
Bổ sung các gen mã hóa các chất tương đương với leghemoglobin ở thực vật.
Sau khi biến nạp chủng Rhizobium etli với 1 plasmid phổ vật chủ rộng mang gene hemoglobin của Vitreoscilla sp., ở nồng độ oxy hòa tan thấp (0.25-1.0%), trong môi trường nuôi, các tế bào của chúng có tốc độ hô hấp gấp 2-3 lần so với chủng không biến nạp.
Cây họ đậu được cấy với R.etli mang hemoglobin có hàm lượng nitro trong lá tăng 25-30% ở 40-50 ngày sau nhiễm và hàm lượng nitro trong hạt tăng 16%
Nốt sần của rễ cây đậu có chứa vi khuẩn R.etli
Cải biến các gene hydrogenase
Hoạt động của nitrogenase gây ra phản ứng phụ là khử H+ thành H2 làm mất mát năng lượng.
Từ những năm 1970, người ta phát hiện ra răng 1 số chủng Bradyrhizobium japonicum có thể sử dụng hydro làm nguồn năng lượng để sinh trưởng. Sở dĩ như vậy là do chúng có enzyme hydrogenase có khả năng hấp thụ H2 khí quyển và chuyển thành H+
Hydrogenase
Nguồn năng lượng
Phức hệ nitrogenase
Chất mang điện tử
O2
Tạo ATP
ATP
ADP
N2
NH3
2H+
H2
H2O
Sau khi phân lập các gen hup của Rhizobium leguminosarum, người ta dùng các vector cosmid để chuyển 1 bộ hoàn chỉnh các gen hydrogenase hấp thu từ chủng Hup+ của R. leguminosarum sang chủng Hup- .
Các cây được xử lí với R.leguminosarum được biến nạp tạo thành Hup+ sinh trưởng nhanh hơn và có nhiều nitro hơn cây nhiễm với chủng bố mẹ Hup-
Trồng cây không cần đất
Một số hệ thống thủy canh được sử dụng trong nghiên cứu dinh dưỡng cây trồng.
Dựa trên cơ sở lý luận dinh dưỡng khoáng thực vật trồng cây không cần đất
Với phương pháp này, trong nhà lưới, nhà kính có chế độ chiếu sáng và nhiệt độ tối ưu, có thể thu hoạch các loại rau quanh năm với sản lượng gấp gần 20 lần, có thểthu hoạch 6 vụ cà chua và 5 vụ lúa mì trong một năm
87
Trồng cây trong các bể xi măng lớn có chứa sỏi, cát, đá nhỏ để làm chỗ dựa cho rễ, bên dưới là hệ thống cung cấp dung dịch dinh dưỡng tối ưu cho cây
Thủy canh ở Australia
88
Trồng cây không cần đất
Hệ thống thủy canh
Thủy canh trên sân thượng của một bệnh viện Singapore
Trồng cây không cần đất
Hệ thống màng dinh dưỡng (Nutrient film growth system)
Dung dịch dinh dưỡng được bơm vào khay trồng ( thường dạng ống ) và chảy qua rễ của cây, sau đó chảy về bồn chứa.
89
Hệ thống màng dinh dưỡng
Orchardgrass trên hệ thống màng dinh dưỡng
Hệ thống ngập và rút định kì ( Ebb and flow system) (animation)
Khay trồng ngập tạm thời trong dung dịch sau đó rút ngược trở lại dung dịch này vào bồn chứa
Thực hiện vài lần/ngày tùy thuộc loại cây trồng, nhiệt độ , độ ẩm cũng như loại chất trồng được sử dụng

90
Trồng cây không cần đất

Hệ thống khí canh

91
Trồng cây không cần đất
Tài liệu tham khảo
Sinh lý thực vật 6th . Vũ Văn Vụ (CB). NXB GD 2005.
Công nghệ sinh học phân tử.Nguyên lí và ứng dụng của DNA tái tổ hợp( bản dịch)3th . Glick &Pasternak. NXB Khoa học và kĩ thuật.
Phân vi sinh. Nguyễn Phú Thọ.Thông tin khoa học ĐH An Giang số 27 tháng 9/2006.
Plant physiology 3th . Taiz& Zeiger. Sinauer associates.
Botany 2th . James D.Mauseth. Jones and Barlett Publishers.
Plant roots.The hidden half 3th . Weisel et al. Marcel Dekker Inc.
Plant biochemistry 3th . Hans-Walter Heldt. Elsevier.
Plant- associated bacteria. Gnanamanickam. Springer.
Plant biochemistry. Dey & Harborne. Academic press.

92
 
Gửi ý kiến