a) Vi khuẩn cộng sinh và cố định nitơ
- Nốt sần rễ:
Các loài trong cây họ Đậu thường có hiện tượng cộng sinh giữa rễ với vi
khuẩn cố định nitơ Rhizobium thể hiện ở nốt sần rễ. Nốt sần được cấu tạo
bởi mô rễ trong đó sống cộng sinh một đám vi khuẩn được gọi là bacteroid.
Mỗi loài cây có chủng Rhizobium cộng sinh riêng. Vi khuẩn có khả năng
chuyển hóa nitơ không khí ở dạng N2 thành dạng NH4+ và cung cấp cho
các tế bào rễ cây. Trong rễ cây NH4+ sẽ được chuyển hóa thành axit amin.
Rễ cây cung cấp nước, chất dinh dưỡng cần thiết cho vi khuẩn. Các vi
khuẩn cố định nitơ thường hoạt động trong điều kiện kỵ khí. Mô rễ là nơi
không xảy ra quang hợp (tức là không sản sinh ra oxy) là nơi sống thuận lợi
cho vi khuẩn cộng sinh. Tuy nhiên oxy từ không khí vẫn xâm nhập vào mô
rễ và oxy cũng cần cho quá trình hô hấp của mô rễ. Để điều hòa mâu thuẫn
này, nốt sần tiết ra protein đặc biệt được gọi là leghemoglobin (từ leg - viết
tắt của legume - cây họ Đậu, và hemoglobin là sắc tố có trong máu động
vật), có tác động liên kết với oxy làm giảm lượng oxy trong nốt sần tạo điều
kiện cho vi khuẩn hoạt động. Nốt sần đã cung cấp cho cây nguồn dinh
dưỡng nitơ thường xuyên phong phú hơn bất kỳ loại phân bón nào khác.
- Sự tạo thành nốt sần ở rễ:
Vi khuẩn cộng sinh thường sống trong đất xung quanh rễ. Tế bào lông rễ
tiết ra chất flavonoid đặc trưng cho loài cây, và cho chủng vi khuẩn cộng
sinh. Vi khuẩn hấp thu flavonoid như là chất thông tin kích thích hoạt động
của nhóm gen nốt sần (nod genes) của vi khuẩn. Các gen nốt sần hoạt động
sẽ sản sinh ra enzym xúc tác phản ứng tổng hợp phân tử đặc trưng là nhân
tố Nod. Vi khuẩn tiết ra các nhân tố Nod và được rễ cây thu nhận như là tín
hiệu đặc trưng phát động quá trình xâm nhập của vi khuẩn vào tế bào lông
rễ, vào mô rễ, sinh sản tạo nên bacteriod và cùng với sự biến đổi của mô rễ
tạo nên nốt sần rễ.
- Áp dụng trong nông nghiệp:
