Các Yếu Tố Ngoài Môi Trường Ảnh Hưởng Tới Quang Hợp Là Gì? [2025]

(mở bài)
Quang hợp là yếu tố sống còn của mọi hệ sinh thái trên Trái Đất, ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất cây trồng và an ninh lương thực toàn cầu. Vậy những yếu tố nào từ môi trường bên ngoài tác động đến quá trình kỳ diệu này? Bài viết thuộc chuyên mục “Hỏi Đáp” này sẽ đi sâu phân tích các yếu tố môi trường quan trọng như ánh sáng, nhiệt độ, nồng độ CO2, nước, và dinh dưỡng khoáng ảnh hưởng đến hiệu quả quang hợp. Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu cách mỗi yếu tố này tác động đến các giai đoạn khác nhau của quang hợp, từ đó đưa ra những giải pháp thực tiễn để tối ưu hóa quá trình này, góp phần nâng cao năng suất cây trồng một cách bền vững.

Ánh Sáng Mặt Trời: Yếu Tố Quan Trọng Nhất Ảnh Hưởng Quang Hợp

Trong quá trình quang hợp, ánh sáng mặt trời đóng vai trò then chốt, không chỉ là nguồn năng lượng trực tiếp mà còn là yếu tố quyết định hiệu suất của quá trình này; vậy các yếu tố ngoài môi trường ảnh hưởng tới quang hợp là gì, thì ánh sáng mặt trời chính là câu trả lời đầu tiên và quan trọng nhất. Cường độ, chất lượng (thành phần quang phổ), và thời gian chiếu sáng đều có tác động sâu sắc đến khả năng hấp thụ CO2 và tạo ra chất hữu cơ của cây xanh. Sự thiếu hụt hoặc dư thừa ánh sáng đều có thể gây ra những ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển và năng suất của cây trồng.

Cụ thể, cường độ ánh sáng ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ phản ứng quang hợp. Khi cường độ ánh sáng tăng lên, tốc độ quang hợp cũng tăng theo, nhưng chỉ đến một giới hạn nhất định. Vượt quá ngưỡng này, tốc độ quang hợp sẽ không tăng thêm và thậm chí có thể giảm do các yếu tố khác trở thành giới hạn, ví dụ như sự phá hủy hệ sắc tố quang hợp. Điều này giải thích tại sao cây trồng dưới bóng râm thường có lá to hơn để tăng khả năng hấp thụ ánh sáng, nhưng năng suất lại thấp hơn so với cây trồng ở nơi có đầy đủ ánh sáng.

Chất lượng ánh sáng, hay thành phần quang phổ, cũng đóng vai trò quan trọng. Diệp lục, sắc tố chính tham gia vào quang hợp, hấp thụ mạnh nhất ánh sáng đỏ và ánh sáng xanh tím. Do đó, ánh sáng có chứa nhiều bước sóng này sẽ thúc đẩy quá trình quang hợp hiệu quả hơn. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng đèn LED với các bước sóng phù hợp có thể tăng năng suất cây trồng trong nhà kính. Ví dụ, nhiều nhà vườn hiện nay đang sử dụng đèn LED đỏ và xanh để tối ưu hóa quá trình quang hợp cho rau xà lách và các loại rau ăn lá khác.

Cuối cùng, thời gian chiếu sáng (hay quang chu kỳ) cũng ảnh hưởng đến quá trình quang hợp và sự phát triển của cây trồng. Nhiều loài cây có nhu cầu chiếu sáng khác nhau để ra hoa, kết trái. Ví dụ, cây ngày dài như lúa mì cần thời gian chiếu sáng dài hơn để ra hoa so với cây ngày ngắn như đậu tương. Việc hiểu rõ nhu cầu ánh sáng của từng loại cây trồng là yếu tố then chốt để tối ưu hóa năng suất trong nông nghiệp.

Nồng Độ CO2: Mức Độ Ảnh Hưởng Đến Hiệu Suất Quang Hợp

Nồng độ CO2 là một trong các yếu tố ngoài môi trường ảnh hưởng tới quang hợp, tác động trực tiếp đến hiệu suất của quá trình này ở thực vật. Cụ thể, CO2 là nguyên liệu đầu vào quan trọng cho chu trình Calvin, giai đoạn cố định CO2 để tạo ra đường và các hợp chất hữu cơ khác. Do đó, mức độ CO2 có sẵn sẽ quyết định tốc độ quang hợp và sự phát triển của cây trồng.

Nồng độ CO2 trong khí quyển hiện nay dao động khoảng 400 ppm (phần triệu). Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu cho thấy rằng, đối với đa số các loài cây, hiệu suất quang hợp tăng lên khi nồng độ CO2 tăng, ít nhất là đến một ngưỡng nhất định. Điều này là do enzyme Rubisco, enzyme chịu trách nhiệm cố định CO2 trong chu trình Calvin, có ái lực tương đối thấp với CO2 và có thể bị ức chế bởi oxy.

Việc tăng nồng độ CO2 có thể giúp Rubisco hoạt động hiệu quả hơn, giảm thiểu quá trình hô hấp sáng (photorespiration), một quá trình lãng phí năng lượng xảy ra khi Rubisco cố định oxy thay vì CO2. Ví dụ, trong nhà kính, người ta thường bổ sung CO2 để tăng năng suất cây trồng như cà chua, dưa chuột và rau diếp. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng, việc tăng nồng độ CO2 quá cao có thể gây ra các tác động tiêu cực đến cây trồng, như gây ngộ độc hoặc làm giảm sự hấp thụ các chất dinh dưỡng khác. Vì vậy, cần có sự kiểm soát và điều chỉnh phù hợp để tối ưu hóa hiệu quả.

Nhiệt Độ: Phạm Vi Tối Ưu Cho Quang Hợp Của Các Loài Cây

Nhiệt độ đóng vai trò then chốt, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả của quá trình quang hợp ở các loài cây, một trong các yếu tố ngoài môi trường ảnh hưởng tới quang hợp là gì. Mỗi loài cây có một phạm vi nhiệt độ tối ưu riêng, trong đó quá trình quang hợp diễn ra mạnh mẽ nhất, đảm bảo sự sinh trưởng và phát triển tốt nhất.

Ngoài việc là một trong các yếu tố ngoài môi trường ảnh hưởng tới quang hợp là gì, nhiệt độ tác động đến quang hợp thông qua ảnh hưởng đến các enzyme tham gia vào quá trình này. Ở nhiệt độ quá thấp, hoạt động của enzyme bị ức chế, làm chậm quá trình quang hợp. Ngược lại, nhiệt độ quá cao có thể làm biến tính enzyme, khiến chúng mất khả năng xúc tác phản ứng. Do đó, mỗi loài cây có một phạm vi nhiệt độ tối ưu riêng biệt, thường dao động từ 10°C đến 35°C, tùy thuộc vào đặc điểm sinh lý và môi trường sống của chúng.

Sự khác biệt về phạm vi nhiệt độ tối ưu cho quang hợp giữa các loài cây liên quan mật thiết đến khả năng thích nghi của chúng với môi trường sống. Ví dụ, các loài cây ôn đới thường có phạm vi nhiệt độ tối ưu thấp hơn các loài cây nhiệt đới. Điều này cho phép chúng quang hợp hiệu quả trong điều kiện thời tiết mát mẻ của vùng ôn đới. Trong khi đó, các loài cây sa mạc có khả năng chịu đựng nhiệt độ cao hơn, cho phép chúng quang hợp ngay cả trong điều kiện khắc nghiệt của sa mạc. Ví dụ, cây xương rồng có thể quang hợp ở nhiệt độ trên 40°C.

Nhiệt độ không chỉ ảnh hưởng đến tốc độ quang hợp mà còn tác động đến các quá trình sinh lý khác liên quan đến quang hợp, chẳng hạn như sự mở đóng khí khổng và vận chuyển chất dinh dưỡng. Khi nhiệt độ quá cao, cây có thể đóng khí khổng để giảm thiểu sự thoát hơi nước, nhưng điều này cũng làm giảm lượng CO2 hấp thụ, ảnh hưởng đến quá trình quang hợp. Do đó, việc duy trì nhiệt độ thích hợp là rất quan trọng để đảm bảo quang hợp hiệu quả và sự phát triển khỏe mạnh của cây trồng. Trong nông nghiệp, việc lựa chọn giống cây phù hợp với điều kiện khí hậu địa phương và áp dụng các biện pháp điều tiết nhiệt độ như che chắn, tưới nước có thể giúp tối ưu hóa quá trình quang hợp và tăng năng suất cây trồng.

Xem thêm: Giới hạn sinh thái của các loài cây khác nhau ảnh hưởng như thế nào đến hiệu quả quang hợp?

Nước: Vai Trò Của Nước Trong Vận Chuyển Chất Dinh Dưỡng Và Duy Trì Tế Bào

Nước đóng vai trò vô cùng quan trọng trong quá trình quang hợp và là một trong các yếu tố ngoài môi trường ảnh hưởng tới quang hợp lớn nhất. Nó không chỉ là thành phần tham gia trực tiếp vào phản ứng quang phân ly mà còn là dung môi vận chuyển các chất dinh dưỡng cần thiết và duy trì cấu trúc tế bào để cây có thể thực hiện quang hợp hiệu quả.

Nước là phương tiện thiết yếu để vận chuyển các chất dinh dưỡng từ rễ lên lá, nơi diễn ra quá trình quang hợp. Quá trình thoát hơi nước ở lá tạo ra một lực hút, kéo nước và các chất dinh dưỡng hòa tan từ rễ lên trên, đảm bảo các tế bào quang hợp nhận đủ nguyên liệu cần thiết như các ion khoáng. Bên cạnh đó, nước còn giúp duy trì áp suất trương nước trong tế bào, giữ cho lá luôn căng và mở khí khổng, tạo điều kiện thuận lợi cho sự trao đổi khí CO2 – một yếu tố quan trọng khác ảnh hưởng tới hiệu suất quang hợp.

Thiếu nước sẽ gây ra những ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình quang hợp.

• Đầu tiên, sự thiếu hụt nước làm giảm tốc độ vận chuyển các chất dinh dưỡng, khiến lá không nhận đủ các nguyên tố cần thiết cho quá trình quang hợp.
• Thứ hai, khi cây bị thiếu nước, khí khổng sẽ đóng lại để hạn chế sự mất nước, nhưng đồng thời cũng ngăn cản sự hấp thụ CO2, làm giảm hiệu suất quang hợp.
• Thứ ba, tình trạng mất nước kéo dài có thể dẫn đến tổn thương tế bào và giảm khả năng quang hợp của cây.

Do đó, đảm bảo cung cấp đủ nước cho cây trồng là một yếu tố quan trọng để tối ưu hóa quá trình quang hợp và nâng cao năng suất cây trồng. Việc tưới tiêu hợp lý, kết hợp với các biện pháp giữ ẩm cho đất, sẽ giúp cây duy trì được trạng thái sinh lý tốt nhất và thực hiện quang hợp hiệu quả.

Dinh Dưỡng Khoáng: Các Nguyên Tố Vi Lượng Thiết Yếu Cho Quang Hợp

Dinh dưỡng khoáng đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng tới quang hợp, một trong các yếu tố ngoài môi trường ảnh hưởng tới quang hợp không thể bỏ qua. Các nguyên tố vi lượng không chỉ là thành phần cấu tạo nên các enzyme và protein cần thiết cho quá trình này, mà còn tham gia trực tiếp vào các phản ứng sinh hóa, từ đó quyết định hiệu suất quang hợp của cây trồng. Thiếu hụt bất kỳ nguyên tố vi lượng nào đều có thể gây ra những ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe và năng suất của cây.

Các nguyên tố vi lượng như sắt (Fe), mangan (Mn), kẽm (Zn), đồng (Cu), molypden (Mo), và boron (B) tuy chỉ cần một lượng rất nhỏ, nhưng lại đóng vai trò không thể thiếu trong nhiều quá trình sinh lý quan trọng của cây. Ví dụ, sắt là thành phần cấu tạo của các cytochrome trong chuỗi chuyền electron của quang hợp, còn mangan tham gia vào quá trình oxy hóa nước, cung cấp electron cho quang hệ II.

Vai trò cụ thể của một số nguyên tố vi lượng thiết yếu:

• Sắt (Fe): Tham gia vào quá trình tổng hợp chlorophyll và là thành phần của nhiều enzyme quan trọng trong quang hợp. Thiếu sắt dẫn đến lá bị vàng úa (chlorosis) và giảm khả năng quang hợp.
• Mangan (Mn): Cần thiết cho quá trình phân giải nước trong quang hệ II, giúp giải phóng oxy và cung cấp electron. Sự thiếu hụt mangan sẽ ức chế quá trình quang hợp.
• Kẽm (Zn): Là thành phần của nhiều enzyme, bao gồm cả những enzyme tham gia vào quá trình tổng hợp protein và chlorophyll. Kẽm cũng đóng vai trò trong việc điều hòa sự phát triển của cây.
• Đồng (Cu): Tham gia vào quá trình vận chuyển electron trong quang hợp và là thành phần của một số enzyme chống oxy hóa.
• Molypden (Mo): Cần thiết cho quá trình khử nitrate, giúp cây sử dụng nitrogen hiệu quả hơn. Nitrogen là một nguyên tố quan trọng trong quá trình tổng hợp chlorophyll.
• Boron (B): Tham gia vào quá trình vận chuyển đường và sự phát triển của tế bào. Boron cũng có vai trò trong việc duy trì cấu trúc của màng tế bào.

Việc cung cấp đầy đủ và cân đối các dinh dưỡng khoáng là yếu tố then chốt để đảm bảo cây trồng có thể thực hiện quang hợp một cách hiệu quả nhất, từ đó đạt được năng suất cao và chất lượng tốt. Nông dân cần chú ý đến việc phân tích đất và lá để xác định nhu cầu dinh dưỡng của cây trồng, đồng thời áp dụng các biện pháp bón phân hợp lý để đáp ứng nhu cầu này.

Độ Ẩm Không Khí: Ảnh Hưởng Đến Sự Mở Đóng Khí Khổng Và Thoát Hơi Nước

Độ ẩm không khí đóng vai trò then chốt trong việc điều chỉnh sự mở đóng khí khổng và quá trình thoát hơi nước ở thực vật, từ đó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất quang hợp, một trong những yếu tố ngoài môi trường ảnh hưởng tới quang hợp là gì mà người làm nông nghiệp cần đặc biệt quan tâm. Độ ẩm không khí, hay lượng hơi nước có trong không khí, tạo ra một gradient nồng độ hơi nước giữa lá cây và môi trường xung quanh, thúc đẩy hoặc kìm hãm quá trình thoát hơi nước và sự hấp thụ CO2 cần thiết cho quang hợp.

Khi độ ẩm không khí thấp, sự chênh lệch áp suất hơi nước giữa bên trong lá và môi trường bên ngoài tăng lên, thúc đẩy quá trình thoát hơi nước diễn ra mạnh mẽ. Để ngăn ngừa tình trạng mất nước quá mức, cây trồng sẽ đóng khí khổng, làm giảm sự khuếch tán CO2 vào lá, từ đó hạn chế quá trình quang hợp. Ngược lại, khi độ ẩm không khí cao, sự thoát hơi nước giảm, khí khổng có thể mở rộng hơn, tạo điều kiện cho việc hấp thụ CO2 tối ưu và thúc đẩy quá trình quang hợp. Tuy nhiên, độ ẩm quá cao cũng có thể tạo điều kiện cho nấm bệnh phát triển, gây hại cho cây trồng và ảnh hưởng đến quang hợp.

Sự cân bằng giữa thoát hơi nước và hấp thụ CO2 được điều chỉnh bởi khí khổng, là những lỗ nhỏ li ti trên bề mặt lá. Các tế bào bảo vệ bao quanh khí khổng đóng vai trò như những van điều tiết, mở hoặc đóng khí khổng tùy thuộc vào điều kiện môi trường, bao gồm cả độ ẩm không khí. Khi cây thiếu nước, hormone axit abscisic (ABA) được sản xuất, gây ra sự đóng khí khổng để giảm thiểu mất nước. Ngược lại, khi có đủ nước và độ ẩm không khí thuận lợi, khí khổng mở ra, cho phép CO2 đi vào và oxy thoát ra. Điều này đảm bảo quá trình quang hợp diễn ra hiệu quả. Ví dụ, trong điều kiện khô hạn, cây xương rồng có những cơ chế đặc biệt để giảm thiểu sự thoát hơi nước như lá biến thành gai và khí khổng đóng vào ban ngày, chỉ mở vào ban đêm để hấp thụ CO2.

Trong nông nghiệp, việc quản lý độ ẩm không khí là yếu tố quan trọng để tối ưu hóa quang hợp và năng suất cây trồng. Các biện pháp như tưới tiêu hợp lý, sử dụng hệ thống phun sương, hoặc trồng cây chắn gió có thể giúp duy trì độ ẩm không khí ổn định, đặc biệt trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Việc lựa chọn giống cây trồng phù hợp với điều kiện độ ẩm của từng vùng cũng góp phần quan trọng vào việc nâng cao hiệu quả quang hợp và năng suất cây trồng.

Xem thêm: Biến đổi khí hậu tác động đến độ ẩm không khí và ảnh hưởng đến quang hợp ra sao?

Ô Nhiễm Môi Trường: Tác Động Tiêu Cực Của Ô Nhiễm Đến Quang Hợp

Ô nhiễm môi trường gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng đến quá trình quang hợp của cây xanh, làm suy giảm hiệu suất và ảnh hưởng đến sự phát triển của thực vật, từ đó tác động tiêu cực đến năng suất cây trồng. Các chất ô nhiễm có thể cản trở trực tiếp hoặc gián tiếp các yếu tố ngoài môi trường ảnh hưởng tới quang hợp, vốn là nền tảng của chuỗi thức ăn và sự sống trên Trái Đất.

Một trong những tác động rõ rệt nhất là sự ảnh hưởng của các chất ô nhiễm không khí đến khí khổng. Khí khổng, đóng vai trò quan trọng trong việc trao đổi khí (CO2 và O2) giữa cây và môi trường, dễ bị tắc nghẽn hoặc tổn thương bởi các hạt bụi mịn, SO2 (lưu huỳnh đioxit), NOx (các oxit nitơ) và ozone (O3). Theo một nghiên cứu của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) năm 2025, ô nhiễm không khí đô thị đã làm giảm 15-20% hiệu suất quang hợp của cây xanh trong các thành phố lớn. Điều này trực tiếp làm giảm khả năng hấp thụ CO2 và giải phóng O2 của thực vật, góp phần làm gia tăng hiệu ứng nhà kính và biến đổi khí hậu.

Ngoài ra, ô nhiễm nguồn nước và đất cũng gây ảnh hưởng không nhỏ đến quang hợp. Các chất ô nhiễm như kim loại nặng (chì, thủy ngân, cadmium), thuốc trừ sâu, và phân bón hóa học dư thừa có thể tích tụ trong đất và nước, gây độc cho rễ cây và cản trở quá trình hấp thụ chất dinh dưỡng. Khi cây không đủ dinh dưỡng, quá trình quang hợp sẽ bị suy giảm, dẫn đến giảm năng suất và sức sống của cây. Ví dụ, nồng độ chì cao trong đất có thể ức chế sự tổng hợp chlorophyll (diệp lục), sắc tố quan trọng trong việc hấp thụ ánh sáng cho quang hợp.

Tác động tiêu cực của ô nhiễm môi trường lên quang hợp còn thể hiện ở việc làm thay đổi thành phần và chức năng của hệ sinh thái. Ô nhiễm có thể làm giảm đa dạng sinh học, loại bỏ các loài thực vật nhạy cảm và tạo điều kiện cho các loài xâm lấn phát triển. Sự thay đổi này có thể làm gián đoạn chu trình dinh dưỡng và giảm khả năng tự phục hồi của hệ sinh thái, ảnh hưởng lâu dài đến quá trình quang hợp và năng suất sinh học.

Để giảm thiểu tác động tiêu cực này, cần có các biện pháp kiểm soát ô nhiễm hiệu quả, bao gồm:

• Giảm thiểu khí thải từ các ngành công nghiệp và giao thông vận tải.
• Xử lý nước thải và chất thải rắn đúng cách.
• Sử dụng phân bón và thuốc trừ sâu hợp lý trong nông nghiệp.
• Tăng cường trồng cây xanh và bảo vệ rừng.

Chỉ khi giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường, chúng ta mới có thể bảo vệ được quá trình quang hợp, đảm bảo sự sống và phát triển bền vững của hành tinh.

Xem thêm: Hiệu ứng nhà kính có mối liên hệ như thế nào đến sự suy giảm khả năng quang hợp của thực vật?

Các Biện Pháp Can Thiệp Để Tối Ưu Hóa Quang Hợp Trong Nông Nghiệp

Để nâng cao năng suất cây trồng, việc tìm hiểu và áp dụng các biện pháp can thiệp nhằm tối ưu hóa quang hợp trở nên vô cùng quan trọng, đặc biệt trong bối cảnh các yếu tố ngoài môi trường ảnh hưởng tới quang hợp ngày càng trở nên bất lợi do biến đổi khí hậu và ô nhiễm. Các phương pháp này tập trung vào việc cải thiện khả năng hấp thụ ánh sáng, điều chỉnh nồng độ CO2, kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm, cung cấp dinh dưỡng hợp lý và giảm thiểu tác động tiêu cực từ ô nhiễm môi trường, từ đó thúc đẩy quá trình quang hợp diễn ra hiệu quả hơn.

Một trong những biện pháp hàng đầu là tối ưu hóa ánh sáng cho cây trồng. Việc này có thể được thực hiện thông qua nhiều cách, bao gồm lựa chọn giống cây trồng phù hợp với cường độ ánh sáng của khu vực, bố trí cây trồng hợp lý để tránh che khuất lẫn nhau, sử dụng các vật liệu phản xạ ánh sáng như màng phủ nông nghiệp để tăng lượng ánh sáng đến lá cây, và thậm chí là sử dụng đèn LED chuyên dụng trong nhà kính để cung cấp ánh sáng bổ sung, đặc biệt vào những ngày thiếu nắng. Ví dụ, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng đèn LED có thể tăng hiệu suất quang hợp lên đến 20% ở một số loại rau màu.

Bên cạnh đó, điều chỉnh nồng độ CO2 cũng là một giải pháp hiệu quả. Trong môi trường nhà kính, người ta có thể chủ động tăng nồng độ CO2 lên mức tối ưu (khoảng 700-1000 ppm) để thúc đẩy quá trình cố định CO2 trong quang hợp, từ đó tăng sinh khối và năng suất cây trồng. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng việc tăng nồng độ CO2 cần đi kèm với việc kiểm soát các yếu tố khác như nhiệt độ và độ ẩm để tránh gây ra các tác động tiêu cực.

Ngoài ra, quản lý nhiệt độ và độ ẩm là yếu tố then chốt để đảm bảo quang hợp diễn ra suôn sẻ. Mỗi loại cây trồng có một phạm vi nhiệt độ tối ưu riêng cho quang hợp, và việc duy trì nhiệt độ trong khoảng này là rất quan trọng. Các biện pháp như sử dụng hệ thống thông gió, tưới phun sương, hoặc lắp đặt hệ thống sưởi ấm có thể giúp kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm trong nhà kính hoặc trên đồng ruộng.

Cuối cùng, việc cung cấp đầy đủ dinh dưỡng khoáng cho cây trồng cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa quang hợp. Các nguyên tố như nitơ, phốt pho, kali, magiê và sắt đều là những thành phần thiết yếu của các enzyme và sắc tố quang hợp, và sự thiếu hụt của chúng có thể làm giảm hiệu suất quang hợp. Vì vậy, việc bón phân cân đối và hợp lý, dựa trên nhu cầu dinh dưỡng của từng loại cây trồng, là rất cần thiết.

Nguyễn Lân Dũng

Giáo sư Nguyễn Lân Dũng là nhà khoa học hàng đầu Việt Nam trong lĩnh vực vi sinh vật học (wiki), với hơn nửa thế kỷ cống hiến cho giáo dục và nghiên cứu. Ông là con trai Nhà giáo Nhân dân Nguyễn Lân, thuộc gia đình nổi tiếng hiếu học. Giáo sư giữ nhiều vai trò quan trọng như Chủ tịch Hội các ngành Sinh học Việt Nam, Đại biểu Quốc hội và đã được phong tặng danh hiệu Nhà giáo Nhân dân năm 2010.