coi là loại phân bón vi sinh vật đƣợc ứng dụng sớm nhất. Sau đó trong quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học đã khám phá ra Azotobacter không chỉ có khả năng cố định Nitơ mà còn có khả năng sinh tổng hợp hoạt chất kích thích sinh trƣởng thực vật, một số vitamin và hoạt chất ức chế sinh trƣởng, phát triển của một số vi nấm gây bệnh vùng rễ một số cây trồng. Khuẩn lạc
Azotobacte lồi, đàn hồi, hơi nhầy, khi còn non có màu trắng, khi già có màu xẫm dần.
Vi khuẩn Azospirillum là loại vi khuẩn Gram âm, có dạng xoắn từ nửa vòng đến vài vòng, sống hội sinh trong vùng rễ cây hòa thảo, cây bộ đậu, bông và rau. Trong vùng rễ cây, Azospirillum nhận các chất hữu cơ từ chất tiết rễ cây làm nguồn dinh dƣỡng, tổng hợp đạm cung cấp trở lại cho cây và đất. Quá trình cố định đạm do vi khuẩn Azospirillum đƣợc xảy ra trong vùng phân cách hiếu khí và yếm khí của rễ cây do vậy ngƣời ta gọi Azospirillum là loại vi khuẩn vi hiếu khí. Giống nhƣ Azotobacter, Azospirillum ngoài khả năng cố định nito còn có thể sinh tổng hợp một số hoạt chất kích thích sinh trƣởng thực vật [1].
2.4. Ảnh hƣởng của điều kiện môi trƣờng đến sinh trƣởng, phát triển của vi sinh vật vi sinh vật
2.4.1. Nguồn dinh dưỡng
Vi sinh vật cũng nhƣ các loài động thực vật khác, chúng luôn có nhu cầu sử dụng các nguồn dinh dƣỡng để duy trì các hoạt động sống. Các chất dinh dƣỡng đối với vi sinh vật là những chất chúng có thể hấp thụ từ môi trƣờng xung quanh và đƣợc sử dụng làm nguyên liệu để cung cấp cho quá trình sinh
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
tổng hợp tạo ra các thành phần của tế bào hoặc để cung cấp cho các quá trình trao đổi năng lƣợng. Tuy nhiên, không phải mọi thành phần của môi trƣờng nuôi cấy đều đƣợc coi là chất dinh dƣỡng. Một số chất rắn cần thiết cho vi sinh vật nhƣng chỉ làm nhiệm vụ bảo đảm các điều kiện thích hợp về thế oxy hoá - khử, về pH, về áp suất thẩm thấu, về cân bằng ion v.v… Chất dinh dƣỡng phải là những chất có tham gia vào quá trình trao đổi chất nội bào.
2.4.2. Nguồn cacbon
Cacbon chiếm tỷ lệ trên 50% vật chất khô của vi sinh vật. Cacbon là yếu tố đặc biệt quan trọng trong cấu trúc tất cả các hợp chất có mặt trong tế bào. Hợp chất cacbon là nguồn năng lƣợng quan trọng trong hoạt động sống của vi sinh vật. Trong tự nhiên có hai dạng hợp chất cacbon cơ bản là: Cacbon vô cơ và cacbon hữu cơ. Các loại vi sinh vật khác nhau sử dụng các nguồn cacbon sẽ không giống nhau. Tuỳ theo nhóm vi sinh vật mà nguồn cacbon đƣợc cung cấp có thể là chất vô cơ (CO2, NaHCO3, CaCO3…) hoặc chất hữu cơ. Giá trị dinh dƣỡng và khả năng hấp thụ các nguồn thức ăn cacbon phụ thuộc vào hai yếu tố:
+ Thành phần hoá học và tính chất sinh lý của nguồn thức ăn + Đặc điểm sinh lý của từng loại vi sinh vật
Hầu nhƣ không có hợp chất cacbon hữu cơ nào mà không bị nhóm vi sinh vật này hoặc nhóm vi sinh vật khác phân huỷ.
2.4.3. Nguồn nitơ
Nguồn dinh dƣỡng nitơ có ý nghĩa rất quan trọng đối với sự phát triển của vi sinh vật. Nguồn nitơ dễ hấp thụ đối với vi sinh vật là NH3 và NH4
+
. Muối nitrat là nguồn thức ăn Nitơ thích hợp đối với nhiều loại tảo, nấm sợi và xạ khuẩn nhƣng ít thích hợp với nhiều loại nấm men và vi khuẩn. Sau khi vi sinh vật sử dụng hết gốc NO3-
các ion kim loại còn lại: K+, Na+, Mg2+,…sẽ làm kiềm hoá môi trƣờng. Để tránh hiện tƣợng này ngƣời ta sử dụng muối
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
NH4NO3 để làm nguồn nitơ cho nhiều loại vi sinh vật. Tuy nhiên gốc NH4
thƣờng bị hấp thụ nhanh rồi mới hấp thụ đến gốc NO3-
Đa số vi sinh vật không có khả năng đồng hóa N2 trong không khí, tuy nhiên có những vi sinh vật có thể chuyển hoá N2 thành NH3 nhờ hoạt động xúc tác của hệ thống enzym - nitrogenaza, các vi sinh vật này gọi là các vi sinh vật cố định nitơ. Cụ thể có các loại nhƣ: Rhizobium, Azotobacter, Clostridium, Anabaena Azolla v.v…
Vi sinh vật còn có khả năng đồng hoá rất tốt nitơ chứa trong thức ăn hữu cơ. Thức ăn này vừa là nguồn thức ăn cacbon vừa là nguồn thức ăn nitơ cho chúng. Nguồn nitơ hữu cơ thƣờng đƣợc sử dụng để nuôi cấy vi sinh vật là pepton – loại chế phẩm thuỷ phân không triệt để của một nguồn protein nào đó.
2.4.4. Nguồn khoáng
Ngoài các chất hữu cơ, vô cơ, nƣớc v.v… trong tế bào vi sinh vật còn chứa nhiều chất khoáng. Lƣợng chất khoáng trong tế bào thƣờng thay đổi tuỳ loài, tuỳ từng giai đoạn và điều kiện sinh trƣởng, phát triển của vi sinh vật. Mỗi nguyên tố đều có tác dụng nhất định đối với sự sinh trƣởng, phát triển của tế bào mà các nguyên tố khác không thể thay thế đƣợc. Nguyên tố khoáng đƣợc chia làm 2 loại chính:
- Các nguyên tố đa lƣợng gồm có: P, K, Ca, S, Mg, Fe, Na, Cl … - Các nguyên tố vi lƣợng gồm có: Mn, Cu, Co, B …
Khi sử dụng các môi trƣờng thiên nhiên để nuôi cấy vi sinh vật ngƣời ta thƣờng không cần thiết bổ sung các nguyên tố khoáng , cụ thể nhƣ các loại môi trƣờng: Nƣớc chiết đậu, nƣớc thịt, sữa, huyết thanh, pepton, giá đậu…vì các môi trƣờng này thƣờng chứa đủ các nguyên tố khoáng cần thiết cho sự phát triển của vi sinh vật. Ngƣợc lại, khi làm các môi trƣờng tổng hợp (dùng nguyên liệu là hoá chất) bắt buộc phải bổ sung đầy đủ các nguyên tố khoáng cần thiết. Nồng độ cần thiết của từng nguyên tố vi lƣợng trong môi trƣờng chỉ vào
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
khoảng 10-6
- 10-8M. Hàm lƣợng các chất khoáng chứa trong nguyên sinh chất thƣờng thay đổi tuỳ loài, tuỳ từng giai đoạn phát triển và điều kiện nuôi cấy.
Bình thƣờng khi nuôi cấy vi sinh vật, ngƣời ta không cần bổ sung các nguyên tố vi lƣợng. Những nguyên tố này có sẵn trong nƣớc máy, trong các hoá chất dùng làm môi trƣờng hoặc có lẫn trong thuỷ tinh của các dụng cụ nuôi cấy. Tuy nhiên cũng có một số trƣờng hợp cụ thể phải bổ sung các nguyên tố vi lƣợng vào môi trƣờng nuôi cấy. Ví dụ: Bổ sung Zn vào các môi trƣờng nuôi cấy nấm mốc, bổ sung Bo và Mo vào môi trƣờng nuôi cấy vi sinh vật cố định đạm .
2.4.5. Chất sinh trưởng
Vi sinh vật muốn phát triển bình thƣờng không những đòi hỏi phải đƣợc cung cấp đầy đủ protein, lipit, gluxit, muối khoáng… mà còn cần tới các chất sinh trƣởng. Tuỳ thuộc vào khả năng sinh tổng hợp của từng loại vi sinh vật mà cùng một chất có thể hoàn toàn không cần thiết với vi sinh vật này nhƣng có thể là có tác dụng kích thích sinh trƣởng, phát triển của vi sinh vật khác. Hầu nhƣ không có chất nào là chất sinh trƣởng chung đối với tất cả các loài vi sinh vật. Tuỳ theo từng loại vi sinh vật mà chúng ta bổ sung vào môi trƣờng nuôi cấy những chất sinh trƣởng khác nhau.