Phần 2 Tổng quan các vấn đề nghiên cứu
2.6.1.Mối quan hệ cộng sinh giữa nấm rễ và cây chủ
Trong mối quan hệ cộng sinh, sợi nấm xâm nhập vào tế bào vỏ rễ, phát triển bên trong tế bào và hình thành những cấu trúc dạng bụi (arbuscules) hay dạng bọng (vesicules). Cấu trúc Arbuscules do các cành nhánh của sợi nấm được bao gọn bên trong huyết tương của tế bào nguyên vẹn của cây chủ và làm tăng bề mặt tiếp xúc của sợi nấm và nguyên sinh chất của tế bào rễ giúp cho việc trao đổi dinh dưỡng giữa nấm và thực vật trở nên hiệu quả hơn (Nancy Collins Johnson, 2007). Mối quan hệ tương hỗ này cung cấp cho nấm một lượng cacbon đáng kể như glucoza, saccaroza được tạo ra từ quá trình quang hợp của cây. Cacbonhydrat được chuyển từ lá đến rễ và sau đó đến hệ thống sợi nội bào của nấm đã liên kết chặt chẽ với tế bào rễ.
Ngược lại, cây nhận được nhiều khoáng chất và nước hơn từ hệ sợi lan tỏa của nấm trong đất. Hệ sợi xâm nhập bên trong có thể đâm nhánh ra ngoài và phát triển dài dọc theo bề mặt rễ và hình thành thêm nhiều điểm xâm nhập vào rễ hơn. Chúng cũng phát triển đi vào sợi đất, sợi nấm kết các hạt đất lại. Smith (1997) đã chỉ ra rằng chiều dài sợi nấm phát triển trong đất ước lượng trung bình là khoảng 1m sợi nấm trên 1cm rễ. Mạng lưới sợi nấm này có thể mở rộng hàng nghìn centimet bên ngoài từ bề mặt rễ cây, đi qua khu vực cạn kiệt dinh dưỡng cho rễ hấp thu những khoáng kém linh động từ trong đất cung cấp cho cây trồng (Smith, 1988).
Vai trò của cây chủ đối với nấm rễ là như sau: Chủ yếu là nấm rễ lấy nguồn dinh dưỡng Cacbon từ cây chủ để sinh trưởng và phát triển. Bên cạnh đó, rễ của cây chính là giá đỡ để bào tử nấm rễ có thể cộng sinh với cây trồng (Trần Văn Mão, 2011; Geogre E, 1995).
Mặt khác, nấm rễ có vai trò rất quan trọng trong đời sống thực vật ở cạn, chúng có vai trò thực tiễn trong nền kinh tế, khoa học và các chu trình vật chất, năng lượng trong tự nhiên:
- Mở rộng diện tích hấp thu của rễ cây: Sợi nấm cộng sinh là cơ quan hấp thu chủ yếu của rễ thực vật, nấm rễ làm tăng diện tích bề mặt hấp thụ của rễ cây từ 10 – 100 lần, do đó cải thiện đáng kể khả năng tận dụng dinh dưỡng từ đất và tăng khả năng hòa tan các chất như P, Fe để cây hấp thụ. Quá trình lấy dinh dưỡng của cây trồng dễ dàng hơn và cây không đòi hỏi nhiều phân bón. Nấm rễ tạo thành một mạng lưới phức tạp để cây huy động các chất dinh dưỡng. Trong điều kiện không có nấm rễ, dinh dưỡng có thể bị mất khỏi đất do bị rửa trôi (Brudrett MC, 2012).
- Hình thành chất kích thích sinh trưởng: Trong quá trình cộng sinh với rễ cây, nấm rễ hình thành nhiều chất kích thích sinh trưởng như Auxin, Cytokinin, Gibberelin, Vitamin B1, IAA (Trần Văn Mão, 1999).
- Tăng khả năng hấp thu dinh dưỡng: Sự gia tăng về số lượng của sợi nấm trong đất giúp rễ cây có thể hấp thu dinh dưỡng tốt hơn, vì vậy mà làm gia tăng khả năng hấp thu dinh dưỡng bị cố định, đặc biệt là Photpho (P) – là một nguyên tố rất quan trọng đối với cây trồng, có nhiều trong đất nhưng ở dạng khó hấp thu. Trong đất có lượng P nhất định, những gốc Photphat khó di động, kết hợp với các ion Fe, Al, Na cố định trong đất tạo thành các P không tan, cây trồng không hấp thụ được, số P không hấp thụ được đó chiếm 90 – 95%, chỉ có một lượng rất ít P hòa tan được cây sử dụng. Nấm rễ sản sinh ra enzim photphotaza chuyển P không tan thành P hòa tan giúp cây trồng có thể dễ dàng sử dụng.
Đã có rất nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của phân bón đến hoạt động của AM và cây chủ. Năm 2001, khi nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm và độ phì nhiêu của đất đến phân bố AMF, Friberg (2001) nhận thấy: Mức độ đa dạng AMF tỷ lệ thuận với phần trăm lượng chất hữu cơ và tỷ lệ nghịch với hàm lượng Ca, Mg và P trong đất. Số lượng bào tử tăng đồng thời với mức tăng hàm lượng chất hữu cơ và N trong đất, giảm khi hàm lượng Ca, Mg và P cao.
- Phương tiện quan trọng làm nhiệm vụ vận chuyển cacbon vào trong đất chính là nấm rễ. Theo nhà khoa học về đất người Úc Christine Jones, loài cây nào có nấm rễ sẽ vận chuyển được nhiều cacbon vào trong đất hơn 15% so với loài không có nấm rễ. Nấm rễ xâm nhập vào đất tốt hơn so với rễ cây vì sợi của chúng mỏng hơn rễ cây. Quan trọng hơn, nấm rễ có khả năng sản xuất raglomalin – một chất đặc biệt giúp đất duy trì được cấu trúc và giữ cacbon trong đất khỏi bị phân hủy trong thời gian dài.
- Nâng cao sức chống chịu của cây: Cùng với sự gia tăng hấp thụ dinh dưỡng, sợi nấm cũng cho phép gia tăng hấp thu nước. Hơn nữa mạng lưới sợi nấm
rộng rãi cũng ngăn chặn sự tấn công của bệnh hại đến rễ, gia tăng sự chống chịu hạn. Nấm rễ tập hợp kim loại trong vùng rễ lại và làm thay đổi khả năng hấp thu kim loại của cây trồng. Khi trồng rừng trên núi đá vôi, tỷ lệ sống của cây con nhiễm nấm cộng sinh tăng 14% trong điều kiện khô hạn tuyệt đối. (Trần Văn Mão, 2011).
- Tăng khả năng kháng bệnh của cây trồng: Bệnh thực vật có thể được kiểm soát bằng các thuốc đối kháng làm giảm mầm bệnh. Nấm AM và tương tác cộng sinh của chúng với thảm thực vật làm giảm bớt thiệt hại gây ra bởi các tác nhân gây bệnh (Harier L.A and Watson C.A, 2004).
- Cải thiện cấu trúc đất: Sợi nấm rễ nội cộng sinh được chứng minh rằng nó thải ra một chất đường dính như keo, gọi là “Glomaline”, nó giúp các hạt đất kết lại với nhau làm cấu trúc đất được cải thiện. Bên cạnh đó, nó tiết ra axit mùn làm cho đất tơi xốp hơn.