Nitrogen là thành phần bắt buộc của protid chất đặc trưng cho sự sống. Nó có trong thành phần enzim, màng tế bào, trong diệp lục tố mang chức năng cấu trúc. Nitrogen còn là thành phần của nhiều vitamin B1, B6, B12, PP… đóng vai trò là nhóm hoạt động của nhiều hệ enzim oxi hóa khử trong đó có sự hình thành của adenin. Các hợp chất nitơ cung cấp năng lượng cho cơ thể, tham gia cấu tạo ATP, ADP (Võ Thị Bạch Mai, 2003).
Nitrogen tồn tại ở hai dạng: khí nitơ tự do trong khí quyển và dạng hợp chất hữu cơ, vô cơ khác nhau. Nitrogen là dạng duy nhất mà cây có thể hấp thu cả hai
dạng cation và anion NH4+ và NO3-. Môi trường nuôi cấy thường được bổ sung một lượng lớn NO3- và một lượng nhỏ NH4+.
Người ta có thể dựa vào màu sắc lá, chiều cao cây, số lượng chồi, trọng lượng khô của chồi và rễ để xác định trạng thái dinh dưỡng của cây. Ở lúa, cây thiếu nitrogen biểu hiện lá ngắn, hẹp, màu xanh nhạt, vàng rụi sớm, yếu rạ, còi cọc. Cây dư nitrogen thì lá dài, rộng nhưng mỏng, xanh đậm (Tsunoda, 1964 trong Nguyễn Ngọc Đệ, 2009).
Thí nghiệm trên cây cà chua, thay đổi hàm lượng nitrogen tổng số ở các nghiệm thức 0N, 1/3N, N cho thấy những biểu hiện khác nhau. Sự thiếu hụt nitrogen làm giảm sự tăng trưởng lá từ ngày thứ 4 và giảm tỉ lệ tăng trưởng chồi từ ngày thứ 6 ở nghiệm thức 0N, từ ngày thứ 6 và ngày thứ 12 ở nghiệm thức 1/3 N. Ngoài ra, sự thiếu nitrogen còn làm thay đổi màu sắc, giảm hàm lượng chlorophyll, tăng trưởng phenol ở lá (Quijada, 2002). Có thể nói, nitrogen là yếu tố quyết định sự tăng trưởng ở thực vật (Cazetta và cộng sự, 1999).
Tuy nhiên, sự tăng hàm lượng nitrogen không phải lúc nào cũng dẫn đến sự
tăng trưởng mạnh của chồi và rễ. Ở Triticum aestivam L., hàm lượng nitrogen ở
lá tăng nhanh khi nồng độ nitrogen trong môi trường tăng nhưng khi nồng độ nitrogen trong môi trường vượt quá 3,75 nmol/l thì hàm lượng nitrogen ở lá bắt đầu tăng chậm lại. Tương tự, trọng lượng khô của chồi tăng khi nồng độ nitrgen trong môi trường tăng đến 11,25 nmol/l sau đó bắt đầu giảm (Shangguan, 2003). Tóm lại, trọng lượng khô của chồi tăng khi hàm lượng nitrogen tăng nhưng bắt đầu giảm khi đến một giới hạn nhất định. Hàm lượng nitrogen tối ưu cho sự tăng trưởng chồi thay đổi tùy theo giống. Sự tăng trưởng của rễ thì ngược lại.
Bên cạnh đó, tỷ lệ NH4+ và NO3- cũng có vai trò quan trọng. Ở Dioscorea
Ở Nicotiana tabacum, sự phát sinh chồi phụ thuộc vào tỉ lệ NH4+/NO3-. Môi trường chuẩn có NO3- 39,4 mM và NH4+ 20,6 mM hình thành chồi, lá trong khi môi trường chỉ có NO3- hay chỉ có acid ethanesulphonic (MES, thay thế NH4+) không có sự phát sinh chồi, hình thành lá. Trường hợp này chứng tỏ hàm lượng nitrogen trong môi trường không quan trọng bằng tỉ lệ giữa nitrat và amonium và cũng chứng minh cho sự hỗ trợ giữa nitrat và amonium trong quá trình phát sinh cơ quan (Ramage, 2002).
Ở cây dứa Ananas comosus Merr vai trò của nitrogen cũng đã được chứng
minh bằng thực nghiệm. Do mật độ cây trồng trên một đơn vị diện tích cao, tổng lượng sinh khối lớn, bộ rễ nhiều và hoạt động mạnh nên nhu cầu dinh dưỡng của dứa rất cao. Đối với cây trên đồng, nếu tính trên một ha đất trồng trọt, cây dứa lấy từ đất 83 kg N (thân lá 40,2 kg; quả 35kg) và một số nguyên tố vi lượng khác (Trần Thế Tục, 2002).
Cây dứa thiếu nitrogen sinh trưởng chậm lại, cây lùn, số lá giảm và màu sắc lá cũng thay đổi. Ban đầu, các lá non chuyển sang màu lục vàng, sau đó tất cả các lá hình thành đều có mép lá màu vàng đỏ hay vàng chanh nhạt. Đến giai đoạn cuối, tất cả các lá đều có màu vàng nhạt. Bên cạnh đó, cây cũng ít mọc chồi thân, chồi cuống và kích thước chồi cũng giảm (Dương Tấn Lợi, 2002). Lá tăng trưởng mạnh trở lại khi cung cấp lại nitrogen cho cây thiếu nitrogen do ảnh hưởng tới quá trình phân chia và tăng trưởng của tế bào. Điều này tương tự ở
Prunus persica, tăng hàm lượng nitrgen trong suốt quá trình phát triển làm tăng
số lượng lá hình thành (Lobit, 2001).
Nhu cầu nitrogen của dứa cũng thay đổi theo giai đoạn phát triển. Trong 4 tháng đầu, dứa chỉ hấp thụ lượng nitrogen bằng một nữa của 4 tháng sau và bằng một phần tư của toàn chu kì sinh trưởng (Trần Thế Tục, 2002). Có thể nói, vào
giai đoạn đầu sự sinh trưởng chậm lại và việc thiếu nitrogen ít quan trọng hơn giai đoạn sau.
Nitrogen liên hệ mật thiết với potasium trong quá trình phát triển của dứa. Đất có đầy đủ K nhưng thiếu N nếu bón thêm N thì trái càng to, số lá tăng, trọng lượng lá D tăng (Dương Tấn Lợi, 2002).
Có nhiều quan điểm khác nhau về mối quan hệ của nitrogen và hàm lượng hocmon nội sinh. Caba và cộng sự (2000) cho rằng hàm lượng NO3- cao có thể
làm giảm nồng độ auxin ở rễ Glycine max nhưng không ảnh hưởng tới cytokinin
và AAB. Một số tác giả khác lại cho rằng ở lá cây hướng dương và rễ cà chua việc thiếu nitrogen đồng thời với sự tăng hàm lượng AAB (Chapin và cộng sự, 1988; Palmer và cộng sự, 1996).
Ở cây dứa Ananas comosus Merr, trong môi trường thiếu nitrogen có sự giảm
nồng độ NO3- sau 4h ở rễ và sau 8h ở lá. Hàm lượng AIA tích lũy tốt đa ở lá sau 16h và bắt đầu giảm trong khi hàm lượng AIA ở rễ lại bắt đầu tăng.
Khi cung cấp lại nitrogen cho môi trường, nồng độ NO3- đạt cực đại sau 12h ở lá, sau 8h ở rễ trùng với sự tích lũy tối đa của cytokinin ở mô lá. Những bằng chứng trên cho thấy sự di chuyển đi xuống từ lá đến rễ của auxin và di chuyển đi lên tử rễ đến lá của cytokinin bằng tín hiệu NO3-(Tamaki và cộng sự, 2007).
Chương 2:
VẬT LIỆU VÀ
2.1. VẬT LIỆU