Công Nghệ Vi Sinh Trong Nông Nghiệp Và Môi Trường - PGS TS.Nguyễn Xuân Thành phần 4

Những kiến thức cơ bản về hoạt động sống của vi sinh vật, tính đa dạng của chúng trong tự nhiên và mối quan hệ hữu cơ giữa vi sinh vật với cơ thể sống khác, nhằm cân bằng hệ sinh thái học, tạo ra nhiều của cải cho xã hội, phát triển nền nông nghiệp sinh thái sạch, bền vững và chống ô nhiễm môi trường.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Công Nghệ Vi Sinh Trong Nông Nghiệp Và Môi Trường - PGS TS.Nguyễn Xuân Thành phần 4 S, mµu tr¾ng ®ôc, låi nhµy. Vi khuÈn Clostridium Ýt mÉn c¶m víi m«i tr−êng, nhÊt lµ m«i tr−êng thõa p, k, ca vµ cã tÝnh æn ®Þnh víi pH, nã cã thÓ ph¸t triÓn ë pH 4,5 ÷ 9, ®é Èm thÝch hîp 60 - 80%, nhiÖt ®é 25 - 30oC. Vi khuÈn Clostridium ®ång ho¸ tèt tÊt c¶ c¸c nguån thøc ¨n nit¬ v« c¬ vµ h÷u c¬, cø 1 gam ®−êng gluco th× ®ång ho¸ ®−îc 5 - 12 mgN. Vi khuÈn Clostridium cã rÊt nhiÒu loµi kh¸c nhau: Clostridium butyrium; Clostridium beijerinskii; Clostridium pectinovorum... 2.2. Qu¸ tr×nh cè ®Þnh nit¬ ph©n tö céng sinh Lµ qu¸ tr×nh ®ång hãa nit¬ trong kh«ng khÝ d−íi t¸c dông cña c¸c loµi vi sinh vËt céng sinh víi c©y bé ®Ëu cã ho¹t tÝnh Nitrozenaza. Mèi quan hÖ ®Æc biÖt nµy ®−îc gäi lµ mèi quan hÖ céng sinh, trong tù nhiªn th−êng gÆp nhiÒu mèi quan hÖ céng sinh kh¸c nhau nh−: Mèi céng sinh gi÷a nÊm vµ t¶o (®Þa y); mèi quan hÖ gi÷a vi khuÈn nèt sÇn víi c©y hä ®Ëu... Tõ xa x−a con ng−êi ®· biÕt ¸p dông nh÷ng quy luËt tÊt yÕu nµy vµo trong s¶n xuÊt, hä ®· biÕt trång lu©n canh hoÆc xen canh gi÷a c©y hä ®Ëu víi c©y hoµ th¶o ®Ó thu ®−îc n¨ng suÊt c©y trång cao vµ båi bæ ®é ph× cho ®Êt. N¨m 372 - 287 tr−íc C«ng nguyªn, nhµ triÕt häc cæ Hy L¹p (theo Pharates) trong tËp “Nh÷ng quan s¸t vÒ c©y cèi” ®· coi c©y hä ®Ëu nh− vËt båi bæ l¹i søc lùc cho ®Êt. ë ViÖt Nam, trong cuèn “V©n ®µi lo¹i ng÷” (1773) Lª Quý §«n ®· ®Ò cËp ®Õn phÐp lµm ruéng: “Thø nhÊt lµ trång ®Ëu xanh thø hai lµ trång ®Ëu nhá vµ võng”. N¨m 1886, Hellriegel vµ Uynfac ®· kh¸m ph¸ ra b¶n chÊt cña qu¸ tr×nh cè ®Þnh nit¬ ph©n tö. Hä ®· chøng minh ®−îc kh¶ n¨ng cña c©y hä ®Ëu lÊy ®−îc nit¬ khÝ quyÓn lµ nhê vi khuÈn nèt sÇn (VKNS) sèng ë vïng rÔ c©y hä ®Ëu. Hä ®Æt tªn cho loµi VSV nµy lµ Bacillus radicicola. N¨m 1889, Pramovskii ®· ®æi tªn VSV nµy lµ Bacterium radicicola. Cuèi n¨m 1889 Frank ®Ò nghÞ ®æi tªn lµ Rhizobium. Vi khuÈn Rhizobium lµ lo¹i trùc khuÈn gram ©m kh«ng sinh nha bµo, h¶o khÝ. KÝch th−íc tÕ bµo dao ®éng 0,5 ÷1,2 x 2,0 ÷ 3,5 µm, khuÈn l¹c thuéc nhãm S, nhµy låi, mµu tr¾ng trong hoÆc tr¾ng ®ôc, kÝch th−íc khuÈn l¹c dao ®éng 2,3 ÷ 4,5 mm sau mét tuÇn nu«i trªn m«i tr−êng th¹ch b»ng. Vi khuÈn Rhizobium cã tiªn mao, cã kh¶ n¨ng di ®éng ®−îc, chóng thÝch hîp ë pH tõ 6,5 ÷ 7,5, nhiÖt ®é 25 - 28oC, ®é Èm 50 ÷ 70%. Khi giµ cã mét sè loµi t¹o ®−îc nang x¸c, khuÈn l¹c sÏ chuyÓn sang mµu n©u nh¹t. Vi khuÈn Rhizobium gåm nhiÒu loµi kh¸c nhau: Rh. leguminosarum; Rh. phaseoli; Rh. trifolii; Rh. lupini; Rh. japonicum; Rh. meliloti; Rh. cicer; Rh. simplese; Rh. vigna; Rh. robinii; Rh. lotus... HiÖn nay ng−êi ta t¹m chia VKNS thµnh 4 nhãm lín: + Sinorhizobiumfredy lµ nh÷ng loµi mµ trong ho¹t ®éng sèng cña chóng s¶n sinh ra axit, hay lµ chóng lµm axit hãa m«i tr−êng. + Bradyrhizobium lµ nh÷ng loµi mµ trong ho¹t ®éng sèng cña chóng s¶n sinh ra chÊt kiÒm, hay lµ chóng lµm kiÒm hãa m«i tr−êng. + Agrobacterium vµ Phyllobacterium, hai gièng nµy lµ VKNS nh−ng kh«ng céng sinh ë c©y hä ®Ëu, mµ céng sinh ë rÔ-th©n-kÏ l¸ c©y rõng vµ nh÷ng c©y thuû h¶i s¶n. Hai gièng nµy kh«ng cã ý nghÜa nhiÒu trong n«ng nhiÖp. 2.3. C¸c VSV cè ®Þnh nit¬ ph©n tö kh¸c Ngoµi nh÷ng gièng VSV cè ®Þnh nit¬ ph©n tö nãi trªn, cßn v« sè nh÷ng gièng kh¸c ®Òu cã kh¶ n¨ng cè ®Þnh nit¬ ph©n tö, chóng cã nhiÒu ý nghÜa trong s¶n xuÊt n«ng l©m, ng− nghiÖp. * Vi khuÈn: + Nhãm vi khuÈn cè ®Þnh nit¬ ph©n tö h¶o khÝ: Azotomonas insolita; Azotomonas fluorescens; Pseudomonas azotogenis; Azospirillum... + Nhãm vi khuÈn cè ®Þnh nit¬ ph©n tö h¶o khÝ kh«ng b¾t buéc: Klebsiella pneumoniae; Aerobacter aerogenes... + Nhãm vi khuÈn cè ®Þnh nit¬ ph©n tö kþ khÝ quang hîp: Rhodospirillum rubrum; Chromatium sp.; Chlorobium sp.; Rhodomicribium sp.,... Desulfovibrio + Nhãm vi khuÈn cè ®Þnh nit¬ ph©n tö kþ khÝ kh«ng quang hîp: desulfuricans; Methanobacterium sp. * X¹ khuÈn: Mét sè loµi thuéc gièng: Streptomyces; Actinomyces; Frankia; Nocardia; Actinopolyspora; Actinosynoema... * NÊm: Thodotorula... * T¶o - Vi khuÈn lam: Glococapsa sp.; Lyngbyaps; Plectonema; Boyryanum; Anabaena azollae; Anabaena ambigua; Anabaena cycadae; Anabaena cylindrica; Anabaena fartilissima; Calothrix brevissima; Calothrix elenkii; Nostoccaloicola commune; Nostoccaloicola cycadae; Nostoccaloicola entophytum; Nostoccaloicola muscorum; Nostoccaloicola paludosum... H×nh 4: H×nh th¸i cña mét sè chñng gièng vi sinh vËt cè ®Þnh nit¬ ph©n tö 3. C¬ chÕ cña qu¸ tr×nh cè ®Þnh nit¬ ph©n tö Trong mét thêi gian dµi, c¬ chÕ cña qu¸ tr×nh cè ®Þnh nit¬ ph©n tö lµ mét bÝ Èn ®Çy hÊp dÉn cña tù nhiªn.Trong khi con ng−êi ph¶i sö dông nh÷ng ®iÒu kiÖn kü thuËt rÊt cao, rÊt tèn kÐm (400 ÷500oC, 200 ÷ 1000atm víi nh÷ng chÊt xóc t¸c rÊt ®¾t tiÒn) ®Ó ph¸ vì mèi liªn kÕt 3 cña ph©n tö nit¬ ®Ó cã ph©n ®¹m ho¸ häc, b»ng c¸ch tæng hîp tõ: ⎯⎯t⎯ CO(NH2)2 → xóc ¸c NH3 + CO2 Trong khi ®ã VSV víi sù trî gióp cña ho¹t tÝnh Nitrogenaza l¹i ph¸ vì mèi liªn kÕt 3 cña ph©n tö nit¬ mét c¸ch dÔ dµng ngay trong ®iÒu kiÖn rÊt b×nh th−êng vÒ nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt. Ph©n tö nit¬ cã n¨ng l−îng lµ 9,4 x 105 J/mol. Cã thÓ nãi qu¸ tr×nh cè ®Þnh nit¬ ph©n tö lµ qu¸ tr×nh khö N2 thµnh NH3 cã xóc t¸c cña enzyme nitrogenaza, khi cã mÆt cña ATP. N2 + AH2 + ATP ⎯⎯ ⎯ ⎯→ NH3 + A + ADP + P ⎯ nitrogenaza (AH2 lµ chÊt cho electron). N¨m 1992 c¸c nhµ khoa häc ®· hoµn thiÖn ®−îc c¬ chÕ cña qu¸ tr×nh cè ®Þnh nit¬ ph©n tö nh− sau: N=N → NH = NH → H2N - NH2 → NH3 N2 + 8H+ + 8e- +16 Mg.ATP +16O ⎯⎯ ⎯ ⎯→ 2NH3 + H2 + 16 Mg.ADP +16 P. ...