Các bộ lớp sinh vật trong tự nhiên

Các bộ lớp sinh vật trong tự nhiên

khá lâu ở 0oC hoặc nhiệt độ thấp hơn nữa Một số nghiên cứu còn cho thấy thời kỳ

tiềm phát là ngắn nhất khi nuôi cấy chúng ở nhiệt độ

30 – 35oC và pH = 4,5 – 5,3

+ Clostridium: là vi khuẩn kỵ khí, Gram dương, sinh

bào tử, có hình que

Chúng có thể phát triển được trong phạm vi pH khá rộng (pH = 4,7 – 8,5), nhưng

thích hợp nhất là 6,9 – 7,3 Nhiệt độ thích hợp cho

Clostridium là 25 – 30oC, ẩm độ

thích hợp là 60 – 80%

Các loài có khả năng cố định nitơ như: Clostridium pasteurianum,

Clostridium butyricum, Clostridium butylicum,

Clostridium beijerinckii,

Clostridium pectinovorum, Clostridium

acetobutylicum, Clostridium felsineum,

trong đó Clostridium pasteurianum là loài có khả

năng cố định nitơ cao nhất (khi

đồng hoá 1 gam glucoza có thể cố định được 5 – 10

mg nitơ)

- Vi khuẩn lam sống tự do và vi khuẩn lam sống cộng sinh trong bèo hoa

dâu:

Đa số các loài vi khuẩn lam có khả năng cố định nitơ sống tự do trong đất và

nước, nhưng cũng có một số ít loài có đời sống cộng sinh với thực vật Chẳng hạn

dạng cộng sinh với nấm trong một số loài địa y Đặc

biệt là loài Anabaena azollae

cộng sinh trong khoang khí dưới phiến lá bèo hoa dâu, một loại cây dùng làm phân

xanh và làm thức ăn gia súc có ý nghĩa kinh tế rất lớn

ở nước ta, hàm lượng nitơ

trong lá bèo hoa dâu khoảng 3 – 4%, ngoài ra do

cộng sinh với vi khuẩn lam nên

trong lá bèo hoa dâu còn có nhiều vitamin B12,

khoảng 70γ/kg (tính theo khối lượng

khô) Bèo hoa dâu là một loài Dương xỉ thuộc chi

Azolla, họ Azollaceae, bộ

Hydropteridales, lớp Filicineae, ngành Pteropsida.Vi

khuẩn lam là loại vi sinh vật

hiếu khí, nhiệt độ thích hợp khoảng 28 – 30oC, pH thích hợp từ trung tính đến hơi

kiềm (pH = 7 – 8), nhu cầu ánh sáng của vi khuẩn lam rất lớn: 8 giờ chiếu sáng mỗi

ngày và cường độ chiếu sáng là 12.000 – 24.000 lux Quá trình cố định nitơ tiến

hành thuận lợi cần được cung cấp đầy đủ các nguyên

tố đa lượng như P, K, Ca, Mg

và một số nguyên tố vi lượng như Mo, Co, B, Mn Hoạt tính cố định nitơ của vi

khuẩn lam vào khoảng 1 – 2,5 µmol/g tươi/giờ Nhờ

sự phát triển của vi khuẩn lam

trong ruộng lúa mà hàng năm mỗi ha đất trồng lúa có thể lấy được thêm từ không

khí khoảng 15 – 50 kg nitơ, trung bình là 20 – 25 kg, đôi khi thu được 80 kg thậm

chí nhiều hơn nữa

- Vi khuẩn nốt sần cộng sinh với cây thuộc bộ Đậu:

Khả năng cố định nitơ ở cây bộ Đậu được H

Hellriegel và H Wilff phát hiện

năm 1886, đến năm 1888, M.W Bejerinckii lần đầu tiên phân lập được vi khuẩn nốt

sần từ cây bộ Đậu và năm 1889, B Frank đặt tên cho chúng là Rhizobium

Theo Bergey (1974) có 7 loài Rhizobium, chúng

thuộc 2 nhóm sau:

* Nhóm 1: có 2 – 6 tiên mao mọc kiểu chu mao, sinh trưởng nhanh trên môi

trường có cao nấm men, gồm có 4 loài:

1 Rhizobium leguminosarum: cộng sinh ở cây đậu

Hà lan và nhiều loài khác

thuộc chi Pisum, Vicia, Lens

2 Rhizobium phaseoli: cộng sinh ở rễ nhiều loài

đậucô ve (Phaseolus)

3 Rhizobium trifolii: cộng sinh ở rễ cây nhiều loài cỏ

3 lá (Trifolum spp.)

63

4 Rhizobium meliloti: cộng sinh ở rễ nhiều cây phân

xanh thuộc các chi

Melilotus, Medicago, Trigonella

* Nhóm 2: có tiên mao mọc ở gần đỉnh, sinh trưởng chậm trên môi trường

cao nấm men, gồm có 3 loài:

1 Rhizobium japonicum: cộng sinh trên rễ cây đậu

tương

2 Rhizobium lupini: cộng sinh trên rễ cây Lupin

3 Rhizobium vigna: cộng sinh trên rễ cây lạc, đậu

xanh

Theo Mixustin (1978), vi khuẩn nốt sần gồm có 11 loài:

1 Rhizobium leguminosarum: Cộng sinh trên đậu Hà

lan và đậu tằm

2 Rhizobium phaseoli: cộng sinh ở rễ đậu xanh, đậu

đen, đậu côve

3 Rhizobium trifolii: cộng sinh ở rễ cây chẽ ba

4 Rhizobium meliloti: cộng sinh ở rễ cây Medicago,

cây ngạc ba

5 Rhizobium japonicum: cộng sinh trên rễ cây đậu

tương

6 Rhizobium lupini: cộng sinh trên rễ cây luy panh

7 Rhizobium vigna: cộng sinh trên rễ cây lạc

8 Rhizobium cicer: cộng trên rễ cây đậu mỏ két

9 Rhizobiumsimplese: cộng sinh trên rễ cây

Onobrychis

10 Rhizobium lotus: cọng sinh trên rễ cây lotus

11 Rhizobium robinii: cộng sinh trên rễ cây keo

Năm 1996, vi khuẩn cố định nitơ lại được các nhà khoa học phân thành 4

giống:

1 Sinorhizobium fredy: là những chủng vi sinh vật

mọc nhanh, trong hoạt

động sống chúng đã làm axit hoá môi trường

2 Bradyrhizobium: là những chủng vi sinh vật mọc

chậm, trong hoạt động

sống của chúng đã làm kiếm hoá môi trường

3 Agrobacterium: là những chủng vi sinh vật có khả

năng cố định nitơ

nhưng không thuộc cây họ Đậu

4 Phylobacterium: là những chủng vi sinh vật công

sinh trên cây rừng có

khả năng cố định nitơ và tạo nốt sần

Vi khuẩn nốt sần thuộc loại hiếu khí, Gram âm,

không sinh bào tử Có hình

dạng thay đổi tuỳ theo từng giai đoạn phát triển và điều kiện sống: khi còn non tế

bào hình que, kích thước vào khoảng 0,5 – 0,9 x 1,2 – 3,2 µm, bắt màu đồng đều và

có khả năng di động nhờ tiên mao Khi già vi khuẩn trở nên bất động, nhuộm màu

không đều, có khi trở thành dạng hình cầu Bình

thường trong đất vi khuẩn nốt sần

có hình que, hình cầu tuỳ theo điều kiện môi trường Trong nốt sần đến một giai

đoạn phát triển nhất định sẽ xuất hiện thể giả khuẩn (bacteroid) có kích thước lớn,

thường phân nhánh tạo thành các hình giống chữ X,

Y, V Thể giả khuẩn chứa

nhiều glycogen, volutin và lipoprotein, đây là trạng thái duy nhất có khả năng cố

định nitơ của vi khuẩn nốt sần

Vi khuẩn nốt sần ưa pH trung tính đến hơi kiềm,

phạm vi pH thích hợp là 6,5

– 7,5, nhiệt độ thích hợp cho vi khuẩn nốt sần là 24 – 26oC, độ ẩm là 60 – 80% Vi

64

khuẩn nốt sần có khả năng sử dụng nhiều nguồn

hydratcacbon khác nhau, tuy nhiên

chúng không sử dụng được tinh bột và xenluloza Khi sống cộng sinh trên rễ cây bộ

Đậu chúng có khả năng cố định nitơ phân tử nhưng khi sống trong đất hay trên các

môi trường nhân tạo chúng sử dụng các hợp chất nitơ hữu cơ và vô cơ có sẵn Trên

môi trường rất nghèo nitơ vi khuẩn nốt sần cũng phát triển được, nhưng trên môi

trường có nhiều nitơ dễ tiêu sẽ ức chế sự tạo thành nốt sần và hạn chế khả năng cố

định nitơ của chúng

Người ta phân biệt 2 loại vi khuẩn nốt sần: vi khuẩn nốt sần hữu hiệu và vi

khuẩn nốt sần vô hiệu Nốt sần hữu hiệu thường có sắc tố màu hồng, đó là sắc tố

leghemoglobin, sắc tố này có bản chất tương tự như hemoglobin và cũng làm nhiệm

vụ vận chuyển O2

Mỗi một loài vi khuẩn nốt sần chỉ có khả năng xâm nhiễm lên một nhóm cây

bộ Đậu nhất định, người ta gọi đó là tính đặc hiệu của

vi khuẩn nốt sần, hay còn gọi

là tính chuyên hoá của vi khuẩn nốt sần

Các vi khuẩn nốt sần xâm nhập vào rễ cây bộ Đậu thông qua lông hút hoặc

các tế bào bị thương của biểu bì rễ, đặc biệt là ở

những chỗ phân nhánh của rễ

Trước hết cây bộ Đậu tiết ra xung quanh rễ những chất có tác dụng kích thích sự

phát triển của các vi khuẩn nốt sần tương ứng

(đường, axit hữu cơ, vitamin,

enzim ), do đó có tác dụng thu hút các vi khuẩn nốt sần đến tập trung gần vùng rễ

và xâm nhập vào rễ Vào trong rễ vi khuẩn nốt sần kích thích tế bào rễ cây phát

triển và phân chia mạnh mẽ, từ đó hình thành mô nốt sần, lúc này vi khuẩn chuyển

sang trạng thái thể giả khuẩn

- Vi khuẩn nốt sần cộng sinh với cây không thuộc

bộ Đậu (Xạ khuẩn

Frankia cộng sinh trên cây thông)

- Azospirillum cộng sinh trên rễ một số cây thuộc

họ Hoà thảo (không tạo

thành nốt sần)