Đậu nành là cây họ đậu,có khả năng cộng sinh với vi khuẩn cố định đạm(rhizobium) trong các nốt sần ở rễ cây. Những vi khuẩn này giúp chuyển đổi nitrogen trong không khí thành dạng dễ hấp thụ cho cây trồng. Vì vậy,khi trồng đậu nành,lượng nitrogen trong đất được bổ sung và duy trì,cải thiện độ màu mỡ của đất sau khi trồng các cây như khoai(vốn tiêu tốn chất dinh dưỡng)

a. Phân biệt môi trường nuôi cấy không liên tục (batch culture) và liên tục (continuous culture)

• Môi trường nuôi cấy không liên tục (batch culture)
• • Là hệ thống kín, chỉ cấp môi trường (dinh dưỡng) ban đầu và không có bổ sung thêm trong suốt quá trình nuôi cấy.
  • Vi khuẩn tận dụng dần chất dinh dưỡng, đồng thời tích lũy sản phẩm chuyển hóa và chất thải.
  • Quần thể trải qua một chuỗi pha sinh trưởng điển hình do sự thay đổi nồng độ chất dinh dưỡng và sản phẩm chuyển hóa.
• Môi trường nuôi cấy liên tục (continuous culture)
• • Là hệ thống hở: dung dịch môi trường mới liên tục được bơm vào bình nuôi, đồng thời một lượng dịch chứa vi khuẩn và chất thải được chảy ra cùng tốc độ để giữ thể tích không đổi.
  • Cho phép duy trì quần thể vi khuẩn ở trạng thái cân bằng (steady state) với mật độ tế bào và tốc độ sinh trưởng gần như không đổi.
  • Thường dùng để nghiên cứu sinh lý vi khuẩn ở pha lũy thừa kéo dài, sản xuất hàng loạt enzyme, kháng sinh…

b. Sự sinh trưởng của quần thể vi khuẩn trong môi trường nuôi cấy không liên tục

1. Pha trễ (lag phase)
2. • Ngay sau khi cấy vào môi trường mới, tế bào chưa phân chia ngay mà tập trung tổng hợp enzim, chất vận chuyển, điều chỉnh cơ chế trao đổi chất để thích nghi.
   • Độ dài pha trễ phụ thuộc trạng thái tế bào ban đầu và điều kiện môi trường.
3. Pha lũy thừa (log/exponential phase)
4. • Khi đã thích nghi, tế bào phân chia theo cấp số nhân với tốc độ tối đa (μ_max) riêng cho từng loài và điều kiện nuôi.
   • Đường cong tăng theo hình đường thẳng khi vẽ log(tổng số tế bào) theo thời gian.
   • Chất dinh dưỡng còn dư, sản phẩm bất lợi chưa tích lũy nhiều.
5. Pha chuyển tiếp (deceleration phase) (không bắt buộc nhưng thường có)
6. • Khi chất dinh dưỡng bắt đầu cạn, tốc độ phân chia giảm dần.
   • Tế bào vẫn tiếp tục sinh trưởng nhưng bị ức chế một phần bởi sản phẩm chuyển hóa hay suy giảm chất dinh dưỡng.
7. Pha ổn định (stationary phase)
8. • Số tế bào mới sinh ra ≈ số tế bào chết đi, tổng số tế bào không đổi.
   • Nguyên nhân chính: chất dinh dưỡng hạn chế, các sản phẩm chuyển hóa độc hại tích tụ, pH thay đổi…
   • Nhiều cơ chế ứng phó stress được kích hoạt (tổng hợp protein bảo vệ, enzyme sửa chữa DNA, v.v.).
9. Pha suy vong (death phase)
10. • Khi chất dinh dưỡng cạn kiệt nghiêm trọng và độc tố tích tụ, tế bào chết nhiều hơn sinh ra.
    • Số lượng tế bào sống giảm theo cấp số nhân.
    • Một phần tế bào có thể vào trạng thái ngủ (viable but nonculturable) hoặc hình thành bào tử (ở loài có khả năng tạo bào tử).

Lưu ý: Đường cong sinh trưởng điển hình của batch culture (biểu diễn quang độ OD hay log tế bào theo thời gian) sẽ thể hiện rõ bốn pha kể trên.