Language
Country/Area
No result found
Từ nitơ đến axit amin: Vi sinh vật giúp thực vật hấp thụ nitơ như thế nào?
Trong tự nhiên, nitơ là nguyên tố quan trọng cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của thực vật. Tuy nhiên, thực vật không thể trực tiếp sử dụng nitơ dưới dạng khí nitơ (N2). Điều này khiến vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thụ và sử dụng nitơ. Vi sinh vật sử dụng một quá trình gọi là cố định nitơ để chuyển đổi nitơ thành các dạng mà thực vật có thể hấp thụ, chẳng hạn như amoniac (NH4+) và nitrat (NO3−). Quá trình này không chỉ cải thiện sức khỏe thực vật mà còn tăng tính bền vững của nông nghiệp.
Việc hấp thụ nitơ rất cần thiết cho sự phát triển của thực vật và vi sinh vật hỗ trợ quá trình này.
Quá trình chuyển đổi nitơ
Cây hấp thụ nitơ từ đất chủ yếu thông qua hệ thống rễ, dưới dạng nitrat và amoniac. Trong đất khỏe mạnh, nitrat thường là dạng nitơ hữu dụng chính, trong khi amoniac có thể chiếm ưu thế ở đồng cỏ và đất kỵ khí ngập nước như ruộng lúa.
Rễ cây ảnh hưởng đến sự phong phú của các dạng nitơ khác nhau bằng cách thay đổi độ pH của đất và tiết ra các hợp chất hữu cơ hoặc oxy, do đó thúc đẩy hoạt động của các vi sinh vật để thúc đẩy quá trình chuyển hóa các chất nitơ khác nhau. Các ion amoni trong rễ cây đi vào cây thông qua các protein vận chuyển amoniac, trong khi nitrat được hấp thụ bởi nhiều loại protein vận chuyển nitrat.
Thực vật xử lý nitơ như thế nào
Nitơ được vận chuyển chủ yếu qua mạch gỗ, nơi nó được đưa đến các bộ phận khác của cây dưới dạng nitrat, amoniac hòa tan và axit amin. Trong hầu hết các trường hợp, quá trình khử nitrat chủ yếu diễn ra ở lá cây, trong khi rễ chỉ thu được một lượng nhỏ nitrat để khử. Bất kể quá trình hấp thụ hay tổng hợp nào, amoniac cuối cùng cũng sẽ được đưa vào axit amin thông qua con đường glutamate synthetase-glutamate synthetase (GS-GOGAT).
Việc vận chuyển và chuyển hóa nitơ không chỉ cần thiết cho sự phát triển của thực vật mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe của toàn bộ hệ sinh thái.
cân bằng pH và ion
Bất cứ khi nào nitrat bị khử thành amoniac, cây phải duy trì độ pH cân bằng của môi trường xung quanh, thường có nghĩa là phải giải phóng ion OH− hoặc trung hòa chúng bằng axit hữu cơ. Điều này làm cho đất xung quanh cây hấp thụ nitrat có tính kiềm. Để duy trì sự cân bằng ion, thực vật phải hấp thụ NO3− kèm theo sự xâm nhập hoặc bài tiết các anion tích điện âm với các cation tích điện dương. Ví dụ, các loại cây như cà chua hấp thụ các ion kim loại như kali (K+), natri (Na+), canxi (Ca2+) và magie (Mg2+) để cân bằng quá trình hấp thụ nitrat.
Hiệu suất sử dụng nitơ
Hiệu suất sử dụng nitơ (NUE) là tỷ lệ nitơ mà cây trồng có thể hấp thụ và sử dụng. Cải thiện hiệu quả sử dụng nitơ và hiệu quả bón phân là rất quan trọng đối với sự phát triển nông nghiệp bền vững, giảm ô nhiễm (như nước thải phân bón) và chi phí sản xuất trong khi vẫn tăng năng suất. NUE của cây trồng trên toàn thế giới thường dưới 50%, thúc đẩy các nhà khoa học tìm cách cải thiện hiệu quả sử dụng nitơ thông qua việc cải tiến phân bón, tăng cường quản lý cây trồng, lai tạo chọn lọc và kỹ thuật di truyền.
Cải thiện hiệu quả sử dụng nitơ và hiệu quả phân bón là một thách thức lớn trong nền nông nghiệp bền vững.
Bằng cách hiểu được vai trò quan trọng của vi sinh vật trong quá trình hấp thụ nitơ của cây và các quá trình sinh lý liên quan, chúng ta có thể tìm ra những cách sáng tạo hơn để cải thiện sản xuất nông nghiệp và tính bền vững không?
