VAI TRÒ VI LƯỢNG MANGAN TRONG SẢN XUẤT CÂY TRỒNG

Vi lượng Mangan (Mn) là một chất dinh dưỡng khoáng thực vật thiết yếu, đóng vai trò chính trong một số quá trình sinh lý, đặc biệt là quang hợp. Thiếu vi lượng Mangan là một vấn đề phổ biến, thường xảy ra ở đất cát, đất hữu cơ có độ pH trên 6 và đất nhiệt đới, phong hóa mạnh. Nó thường trở nên tồi tệ hơn bởi điều kiện mát mẻ và ẩm ướt (Alloway 2008). Nhiều loài cây trồng đã được báo cáo cho thấy độ mẫn cảm cao với sự thiếu hụt vi lượng Mangan trong đất, hoặc phản ứng rất tích cực đối với hấp thụ vi lượng Mangan, bao gồm các loại cây ngũ cốc (lúa mì, lúa mạch và yến mạch), cây họ đậu (đậu thường, đậu Hà Lan và đậu tương), trái cây quả hạch (táo , anh đào và đào), cây cọ, cam quýt, khoai tây, củ cải đường và cải dầu, trong số những người khác. Tác động của sự thiếu hụt vi lượng Mangan đối với các loại cây trồng này bao gồm giảm sản lượng và năng suất chất khô, sức đề kháng cấu trúc yếu hơn chống lại mầm bệnh và giảm khả năng chịu hạn hán và stress nhiệt.

Vi lượng Mangan có khả năng di chuyển tương đối thấp ở thực vật, và kết quả là, các triệu chứng lá điển hình của thiếu vi lượng Mangan phát triển đầu tiên ở lá non. Nồng độ tới hạn đối với thiếu vi lượng Mangan thường dưới 20 ppm trọng lượng khô ở lá non, hoàn toàn giãn nở. Trong trường hợp của cây 2 lá mầm, thiếu hụt vi lượng Mangan trước tiên dẫn đến lá lốm đốm nhạt, sau đó là nhiễm trùng clorine giữa điển hình. Thiếu Mangan nghiêm trọng cũng có thể phát triển một số đốm nâu. Trong ngũ cốc, thiếu vi lượng Mangan có thể gây ra các mảng màu xanh nhạt hoặc vàng ở lá non. Tình trạng này được gọi là đốm xám, và được đặc trưng bởi các đốm hoại tử hình thành ở lá già (Hình 1). 

Hình 1: Lá đậu tương có nguồn cung cấp Mn (A) và thiếu (B-C-D) (Ảnh: I. Cakmak)

Chức năng sinh lý.

Vi lượng Mangan đóng một vai trò quan trọng trong quang hợp, vì hệ thống oxy hóa II – hệ thống oxy hóa nước có yêu cầu vi lượng Mangan tuyệt đối (Hakala et al. 2006). Vi lượng Mangan đầy đủ là rất quan trọng trong hệ thống này, vì vi lượng Mangan tạo điều kiện cho quá trình quang phân (tách ánh sáng) của các phân tử nước và cung cấp năng lượng cho quá trình quang hợp. Do đó, không có gì đáng ngạc nhiên khi thiếu vi lượng Mangan làm suy yếu đáng kể quá trình quang hợp, ngay cả khi không có triệu chứng lá thị giác. Tác động tiêu cực của thiếu vi lượng Mangan trong quang hợp dẫn đến giảm rõ rệt nồng độ đường hòa tan ở các bộ phận khác nhau của cây (Hình 2). Người ta tin rằng sự giảm quang hợp là lý do chính đằng sau sự suy giảm sản lượng và năng suất chất khô trong điều kiện thiếu vi lượng Mangan.

Hình 2: Ảnh hưởng của việc cung cấp Mn thấp và đầy đủ đến nồng độ carbohydrate hòa tan quan sát được ở rễ, thân và lá của cây đậu (vẽ lại từ Marschner, 2012).

Chống chịu các tác nhân gây hại.

Tổng hợp Lignin

Là một đồng yếu tố, vi lượng Mangan được báo cáo sẽ kích hoạt hơn 35 enzyme, một số trong đó xúc tác các bước khác nhau của quá trình sinh tổng hợp lignin và phytoalexin. Suy giảm khả năng sinh tổng hợp lignin ở thực vật thiếu vi lượng Mangan, đặc biệt là ở rễ, có liên quan đến sự tấn công gây bệnh, đặc biệt là nấm sinh ra từ đất, vì lignin đóng vai trò như một rào cản chống nhiễm trùng gây bệnh (Hình 3; Marschner 2012). Bổ sung phân bón vi lượng Mangan góp phần chống lại không chỉ các bệnh truyền qua đất khác nhau, bao gồm cả lúa mì, bệnh ghẻ thường gặp ở khoai tây và bệnh thối rễ trên cây bông, mà cả các bệnh nấm lá như đốm nâu ở lúa mì, bệnh phấn trắng ở nho và lá đen nấm mốc trong cà chua (Brennan 1992; Graham và Webb, 1991; Heine et al. 2011; Yao et al. 2012).

Enzyme Peroxidase

Enzym peroxidase, tạo ra hydro peroxide, là một enzyme phụ thuộc vi lượng Mangan khác góp phần kháng mầm bệnh. Hydrogen peroxide được sản xuất không chỉ liên quan đến sự ổn định của thành tế bào, mà còn được cho là độc trực tiếp với mầm bệnh (Heine et al. 2011), và do đó hoạt động như một chất diệt nấm (Graham và Webb, 1991).

Sự chịu đựng căng thẳng

Gần như tất cả các yếu tố căng thẳng môi trường đại diện cho một stress oxy hóa. Vi lượng Mangan đóng một vai trò quan trọng trong việc cải thiện khả năng chịu stress, vì các enzyme superoxide effutase, chịu trách nhiệm giải độc các gốc tự do phá hủy, đòi hỏi các cofactors kim loại khác nhau, như vi lượng Mangan, để hoạt động. Không có gì đáng ngạc nhiên, sự gia tăng hoạt động của Mn-superoxide effutase góp phần rất lớn vào khả năng chịu đựng của thực vật đối với các yếu tố căng thẳng môi trường khác nhau như độ cứng của mùa đông, stress ozone, nhiễm mặn và hạn hán.

Hình 3: Ảnh hưởng của nồng độ lignin trong chồi và rễ của cây lúa mì, như là một chức năng của nguồn cung Mn (vẽ lại từ Marschner, 2012).

Thiếu vi lượng Mangan trong các mô thực vật cũng đã được báo cáo là làm giảm sản xuất axit béo, có thể ảnh hưởng xấu đến sự lắng đọng của lớp biểu bì, vì quá trình tổng hợp sáp bắt đầu bằng quá trình tổng hợp axit béo trong plastid. Vì lớp sáp chịu trách nhiệm hạn chế mất nước không sinh và giảm tải nhiệt cho lá (Hebbern et al. 2009), sự suy yếu của lớp này do thiếu vi lượng Mangan có thể làm tăng tính nhạy cảm của cây trồng đối với cả hạn hán và căng thẳng nhiệt. Ví dụ, trong lúa mạch, thiếu vi lượng Mangan tiềm ẩn đã làm giảm đáng kể hàm lượng sáp (lên đến 40%), dẫn đến tăng mất nước xuyên quốc gia và hiệu quả sử dụng nước thấp hơn (Hebbern et al. 2009).

Kết luận

Tóm lại, phòng ngừa và khắc phục thiếu vi lượng Mangan bằng cách:

• Tăng cường hiệu quả quang hợp và sản xuất chất khô.
• Cung cấp sức đề kháng đối với stress sinh học bằng cách tăng sức đề kháng của cây đối với các bệnh khác nhau và giảm nhu cầu về thuốc diệt nấm.
• Góp phần chống chịu stress phi sinh học, đặc biệt là hạn hán và nắng nóng.
• Kết quả là năng suất cây trồng cao hơn đáng kể.

Dịch thuật bởi: CÔNG TY TNHH FUNO

LIÊN HỆ NGAY ĐỂ ĐƯỢC TƯ VẤN MIỄN PHÍ