Azotobacter vinelandii - vi khuẩn được thiết kế để nâng cao năng suất cây trồng và bảo vệ môi trường
- Cập nhật: Thứ bảy, 19/2/2022 | 9:09:07 AM
QLMT - Các nhà nghiên cứu từ Đại học Bang Washington đã thiết kế các chủng vi khuẩn Azotobacter vinelandii cố định đạm trong đất để sản xuất amoniac chuyển hoá ni tơ vào cây trồng thay cho phân bón hóa học thông thường. Nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Ứng dụng và Vi sinh Môi trường của Hiệp hội Vi sinh vật Mỹ.
Phương thức tiếp cận mới làm giảm thiểu một nguồn ô nhiễm môi trường lớn trong nông nghiệp. Dưới đây là các lý do vì sao Azotobacter vinelandii lại được coi là phương pháp hiệu quả để vừa nâng cao năng suất, chất lượng cây trồng lại vừa góp phần bảo vệ môi trường.
Vi khuẩn Azotobacter vinelandii nhìn dưới kính hiển vi
Vi khuẩn Azotobacter Vinelandii là gì?
Vi khuẩn Azotobacter vinelandii là một loài vi khuẩn thuộc chủng Azotobacter sp. được phân lập lần đầu tiên vào năm 1901 (M.Beijerinck). Chúng thuộc vi khuẩn hiếu khí nhưng chúng có thể phát triển trong điều kiện ky khí. Azotobacter vinelandii là vi khuẩn gram âm, sống tự do, không sinh bào tử, có khả năng cố định nitơ tự do. Khi chưa trưởng thành tế bào thường có hình que , kích thước 2,0 – 7.0 x 1,0 – 2,5 um, sinh sản bằng cách phân cắt, di chuyển nhờ tiêm mạo. Khi trưởng thành mất khả năng di chuyển, kích thước thu nhỏ thành dạng cầu được bao bọc bởi một lớp nhầy.
Đặc điểm của Azotobacter vinelandii
Theo nghiên cứu của các nhà khoa học, vi khuẩn Azotobacter vinelandii có nhiều đặc điểm nổi bật như:
Vi khuẩn Azotobacter vinelandii là vi khuẩn cố định ni tơ tự do, nó tồn tại trong đất, trong nước hồ ao và nước biển. Nó có thể chuyển hóa ni tơ khí trời thành ra đạm sinh học dưới dạng NH4 vì vậy có thể thay thế được đạm hóa học dưới dạng phân bón ure.
Azotobacter vinelandii tạo ra các chất điều hòa sinh trưởng như các indol acetic acid, gilberelin, cytokinin, vì vây nó kích thích sự phát triển của thực vật, làm tăng năng suất cây trồng.
Vi khuẩn Azotobacter vinelandii còn sản sinh enzyme phospahtase hòa tan các photphat khó tan thành phosphate dễ tan vì vậy giúp nâng cao khả năng hấp thu phân bón phosphat dạng hóa học và giảm lượng phân bón phosphate hóa học.
Loài Azotobacter vinelandii cũng có thể phân hủy một số thuốc trừ sâu như phorate, chloropyrifos và pendimethalin.
Azotobacter vinelandii còn sản sinh enzym nitroreductase, vì vậy nó có khả năng khử nitrat là dư lượng độc hại thường để lại trong nông sản do bón bằng phân đạm hóa học, vì vậy giúp tạo ra nông sản an toàn.
Do có khả năng cố định ni tơ và tạo ra alginate là một loại đường cao phân tử nên nó nâng cao độ màu mỡ của đất, làm cho đất rất tơi xốp.
Azotobacter vinelandii được sử dụng như tác nhân phòng chống sinh học đối kháng với các tác nhân gây bệnh thực vật do tạo các phức hợp sắt gọi là siderophore là các hợp chất kháng nấm, kháng khuẩn và virut ở cây trồng.
Azotobacter vinelandii cũng được coi là tác nhân phòng chống sinh học trong việc phòng trừ tuyến trùng và các côn trùng như sâu keo, ngài gạo, ức chế sự nở trứng sâu. Phức hợp sắt siderophore cũng tạo điều kiện dễ dàng cho sự vận chuyển các kim loại nặng trong đất vì vậy nó nâng cao sự loại trừ các kim loại nặng trong đất như cadmium, đồng, chì.
Vi khuẩn Azotobacter vinelandii được chứng minh là có các enzyme cellulaza, xylanaza, vì vậy có khẳ năng phân giải các hợp chất giàu celulo của các phế phụ phẩm nông sản như rơm rạ, vỏ cà phê, bã mía, vv…
Azotobacter vinelandii nâng cao độ màu mỡ của cây trồng do nâng cao quần thể vi sinh vật đất xung quanh vùng rễ cây trồng. Azotobacter vinelandii tổng hợp alginate, một loại đường cao phân tử có khả năng gắn các hạt đất để tạo các thể tụ tập của đất vì vậy nâng cao độ màu mỡ của đất cải thiện tính chất vật lý của đất, nâng cao sức trồng trọt của đất, nâng cao sức sản xuất của đất.
Các nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu và chỉ ra rằng các vi khuẩn Azotobacter vinelandii có khả năng tạo một số lượng lớn các acid amin và vitamin khi phát triển trong môi trường nuôi cấy với các nguồn nitơ và cacbon khác nhau. Vì thế sử dụng phân bón vi sinh từ Azotobacter vinelandii đã làm tăng hàm lượng protein và vitamin trong nông sản.
Gần đây các nhà khoa học của Anh đã cho thấy, việc bón phân vi sinh từ vi khuẩn Azotobacter vinelandii đã nâng cao các tính chất dinh dưỡng của rau quả tươi, nâng cao hoạt tính các chất chống oxy hóa như anthocyanin, flavonoid, caroten, các hợp chất phenolic toàn phần và chlorophyl. Các hợp chất này đóng vai trò quan trọng trong phòng chống các bệnh ung thư, các bệnh thoái hóa thần kinh như Alzheimer, Parkinson và các bệnh rối loạn tim mạch.
Azotobacter vinelandii nâng cao chất lượng hạt lương thực sau thu hoạch, tăng độ nảy mầm của hạt.
Ứng dụng của vi khuẩn Azotobacter vinelandii
Phân bón từ vi khuẩn Azotobacter vinelandii đã được sử dụng rộng rãi ở các nước như Cộng hòa liên bang Nga, Cộng hòa Séc, Cộng hòa liên bang Đức, Thụy sĩ, Pháp, Đan Mạch, Phần Lan, Mỹ…
Tại Việt Nam, trong những năm gần đây có khá nhiều nghiên cứu về ứng dụng vi khuẩn Azotobacter vinelandii làm phân bón sinh học. Trong đó có dự án nghiên cứu sản xuất phân bón vi sinh của GS.TS Nguyễn Thị Thùy Châu, Viện cơ điện nông nghiệp và công nghệ sau thu hoạch.
GS.TS Nguyễn Thị Thùy Châu cùng cộng sự đã nghiên cứu về chủng Azotobacter vinelandii và phân lập được chủng Azotobacter vinelandii TH từ các mẫu đất trồng lúa và các cây rau màu của Việt Nam để ứng dụng sản xuất phân bón vi sinh đa chức năng Azotobacterin.
Vi khuẩn Azotobacter vinlandii được tuyển chọn, kết hợp cùng các chủng vi sinh vật khác tạo ra phân bón vi sinh đa chủng, đa chức năng dùng trong nông nghiệp thay thế cho các loại phân bón hóa học, đặc biệt là đạm vô cơ.
Phân bón vi sinh từ chủng Azotobacter vinelandii được bón vào đất sẽ hỗ trợ hoạt động của vi sinh vật ở vùng rễ cây, đẩy nhanh quá trình cố định nitơ. Nhờ đó, tăng cường cung cấp các chất dinh dưỡng từ đất cho cây trồng, cung cấp chất điều hòa sinh trưởng, các loại men, vitamin có lợi cho các quá trình chuyển hóa vật chất, cung cấp kháng sinh để giúp cây trồng có khả năng chống chịu các loại sâu bệnh hại, góp phần nâng cao năng suất – chất lượng sản phẩm và tăng độ phì nhiêu cho đất.
Tú Anh (T/H)
Các tin khác
Việc thu gom rác thải trên sông không chỉ cải thiện môi trường nước mà còn ngăn chặn rác thải nhựa từ đất liền đổ ra biển.
Ngày 18/9, tại Hà Nội, Báo Đại biểu nhân dân tổ chức tọa đàm “Tăng cường kiểm soát nguồn thải, quản lý chất thải rắn để cải thiện môi trường”.
Nồng độ khí metan (CH4) trong bầu khí quyển Trái đất đã tăng với tốc độ kỷ lục trong 5 năm qua. Ít nhất 2/3 lượng khí metan phát thải hằng năm đến từ các hoạt động của con người, bao gồm việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch, nông nghiệp và từ các bãi chôn lấp rác thải.
Việc trải qua cơn bão có điểm dị thường như Yagi khiến chúng ta đặt câu hỏi liệu trong tương lai sẽ xuất hiện những cơn bão như vậy không và giải pháp ứng phó với các cơn bão lớn như thế nào.
