Lưu trữ tác giả: Duli Agri

Khi quan sát bộ rễ của những cây họ đậu như đậu phộng, đậu nành hay đậu xanh, người ta thường bắt gặp những “hạt nhỏ” mọc dọc theo rễ. Nhiều người từng nghĩ đó là dấu hiệu bệnh hại, nhưng thực ra, đó chính là nốt sần (root nodules) – kết quả của mối quan hệ cộng sinh đặc biệt giữa cây trồng và vi khuẩn Rhizobium. Bên trong mỗi nốt sần, hàng tỷ vi khuẩn đang âm thầm làm một công việc phi thường: chuyển hóa khí nitơ (N₂) trong không khí thành dạng đạm hữu dụng (NH₄⁺) để cây hấp thu. Nhờ đó, cây trồng không cần phụ thuộc hoàn toàn vào phân đạm vô cơ mà vẫn duy trì được sự sinh trưởng khỏe mạnh.

Trong lòng đất, nơi hàng tỷ vi sinh vật cùng tồn tại, rễ cây và vi khuẩn Rhizobium đã tạo nên một mối quan hệ cộng sinh tinh vi đến mức gần như vô hình. Khi quan sát nốt sần trên rễ cây họ đậu, người ta thường chỉ thấy kết quả cuối cùng – những hạt nhỏ chứa đầy vi khuẩn cố định đạm. Nhưng ít ai biết rằng, đằng sau quá trình ấy là một chuỗi giao tiếp hóa học phức tạp, nơi cây và vi khuẩn “nhận biết nhau” thông qua những tín hiệu sinh học chính xác đến từng phân tử.

Rhizobium là một trong những vi khuẩn có lợi quan trọng nhất đối với cây họ đậu. Nhờ khả năng hình thành nốt sần trên rễ và cố định đạm tự nhiên từ không khí, Rhizobium giúp cây trồng hấp thu dinh dưỡng hiệu quả, giảm chi phí phân bón và cải thiện độ phì của đất. Tuy nhiên, trong thực tế, không ít trường hợp dù đã xử lý chế phẩm vi sinh nhưng cây vẫn không hình thành nốt sần hoặc nốt sần hoạt động rất yếu.

Nitơ là nguyên tố dinh dưỡng thiết yếu cho mọi sinh vật, đặc biệt là cây trồng, vì đây là nền tảng để hình thành protein, axit amin và diệp lục. Thế nhưng, gần 80% lượng nitơ trong khí quyển tồn tại dưới dạng phân tử N₂ với liên kết ba cực kỳ bền vững mà rễ cây hoàn toàn không thể hấp thu trực tiếp. Trong khi đó, các dạng nitơ mà cây có thể sử dụng như amoni (NH₄⁺) hoặc nitrat (NO₃⁻) lại chiếm tỉ lệ rất nhỏ trong tự nhiên. Để khắc phục giới hạn này, tự nhiên đã “thiết kế” một cơ chế đặc biệt gọi là cố định đạm sinh học (biological nitrogen fixation). Cơ chế này được thực hiện bởi các nhóm vi sinh vật như Rhizobium, Azotobacter, Frankia… Trong đó, yếu tố cốt lõi quyết định toàn bộ quá trình là một enzyme có tên nitrogenase. Chính enzyme này có khả năng phá vỡ liên kết ba trong phân tử N₂ và chuyển đổi chúng thành dạng đạm mà cây có thể hấp thu.