Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu này được thực hiện nhằm tìm ra các dòng vi khuẩn liên kết thực vật có tác động tốt trên sự tăng trưởng của cây lúa và cây ngô một tháng tuổi. Hạt được khử trùng và gieo tạo cây con vô trùng và được chủng vi khuẩn trước khi chuyển vào trồng trong bình Leonard với dung dịch dinh dưỡng bao gồm Hoagland bán phần và Hoagland bán phần không N; Đối chứng là nước cất vô trùng.
Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THÚC ĐẨY TĂNG TRƯỞNG THỰC VẬT IN VIVO CỦA CÁC VI KHUẨN LIÊN KẾT THỰC VẬT TRÊN MỘT SỐ LOẠI CÂY NGŨ CỐC TRỒNG TRONG BÌNH LEONARD Châu Thị Huyền*, Đậu Thị Minh, Nguyễn Hồng Trí, Đặng Thị Ngọc Thanh, Hồng Minh Tâm Trường Đại học Sài Gịn *Tác giả liên lạc: huyenspsinh14@gmail.com TÓM TẮT Nghiên cứu thực nhằm tìm dịng vi khuẩn liên kết thực vật có tác động tốt tăng trưởng lúa ngô tháng tuổi Hạt khử trùng gieo tạo vô trùng chủng vi khuẩn trước chuyển vào trồng bình Leonard với dung dịch dinh dưỡng bao gồm Hoagland bán phần Hoagland bán phần không N; đối chứng nước cất vơ trùng Trong dịng vi khuẩn liên kết thực vật khảo sát, có dòng BD2, BD3 MT1 cho tác động tốt hai loại làm tăng diện tích 39 – 166%, tăng khối lượng rễ khơ 62 – 171% tăng khối lượng thân khô 50 – 172% Ba dòng định danh phương pháp MALDI tiếp tục khảo sát khả sản xuất siderophore, khả đối kháng sinh học Kết định danh cho thấy dòng BD2 tương đồng với Bacillus pumilus, hai dòng MT1 BD3 tương đồng với Bacillus subtilis Cả dịng có khả sinh siderophore có khả ức chế vi khuẩn thị Gram âm Gram dương Trong đó, dòng BD2 sản xuất siderophore tốt dòng MT1 kháng khuẩn tốt Cả dòng BD2, BD3 MT1 sử dụng phối hợp chế phẩm phân bón vi sinh chúng khơng đối kháng lẫn Từ khóa: Bacillus pumilus, Bacillus subtilis, bình Leonard, đối kháng sinh học, siderophore, thúc đẩy tăng trưởng thực vật, vi khuẩn liên kết thực vật ASSESSMENT OF POTENTIALS FOR IN VIVO PLANT GROWTH PROMOTING OF PLANT ASSOCIATED BACTERIA IN TYPES OF CROP PLANTS CULTIVATED IN LEONARD’S JARS Chau Thi Huyen*, Dau Thi Minh, Nguyen Hoang Tri, Dang Thi Ngoc Thanh, Hoang Minh Tam Sai Gon University *Corresponding Author: huyenspsinh14@gmail.com ABSTRACT The research has been conducted to identify the strains of plant associated bacteria possessing positive impact on growth of one-year old rice and maize The seedlings growing from sterilized seeds inoculated with the bacteria cultures, then cultivated in Leonard’s jars with half-strength Hoagland's solutions, halfstrength Hoagland's solutions without N, and sterile distilled water as a control Of the bacteria strains evaluated, three of them, BD2, BD3 and MT1 showed the best effects on both types of plants, increasing the leaf area, the dry root mass and dry leafed stem mass about from 39 to 166%, 62 - 171%, and 50 - 172%, respectively These three strains have been identified by the MALDI method and 91 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học continue to be investigated for their abilities of producing siderophores, and biological antagonism The identification results indicate that the BD2 isolate is similar to Bacillus pumilus, the two isolates MT1 and BD3 are homologous to Bacillus subtilis All three strains are capable of producing siderophore and are capable of inhibiting Gram-negative and Gram-positive indicator bacteria strains Specially, the BD2 isolate has the best capability of producing siderophore and the MT1 isolate has the best capability of inhibiting the growth of indicator bacteria All three strains of BD2, BD3 and MT1 can be used coordinately in an inoculant as they are not resistant to one other Keywords: Antagonism, Bacillus pumilus, Bacillus subtilis, Leonard’s jar, plant Associated Bacteri, plant Growth Promoting Bacteria, siderophore lúa Đây bước nghiên cứu có ý nghĩa định chế tạo phân bón vi sinh có phổ vật chủ rộng cho lương thực Bên cạnh đó, việc xác định đặc tính đối kháng sinh học cách gián tiếp thơng qua khả sinh siderophore hay tính kháng khuẩn dịng tuyển chọn cịn giúp ích cho việc khai thác khía cạnh có lợi khác chế phẩm, ngồi chức “phân bón” Cơng tác định danh thực cho phép cân nhắc tính an tồn sinh học chế phẩm triển khai ứng dụng thực nghiệm đồng sau Trong 10 năm gần đây, có nhiều cơng bố tác động thúc đẩy tăng trưởng thực vật vi khuẩn liên kết thực vật ngơ lúa Các thí nghiệm nghiên cứu thường tiến hành quy mô trồng ống nghiệm chậu; có thử nghiệm ngồi đồng báo cáo Tại Thái Lan, Piromyou et al (2011) tiến hành nghiên cứu tác động Pseudomonas sp SUT19 Brevibacillus sp SUT 47 lên nảy mầm tăng trưởng ngơ trồng bình Leonard Việc chủng vi khuẩn giúp tăng sinh khối ngô, đặc biệt giai đoạn đến tuần tuổi Tại Brazil, Rodrigues et al (2016) phân lập 136 dịng vi khuẩn liên kết mía Trong có 83 dịng biểu thị khả hịa tan phosphate, cố MỞ ĐẦU Lúa gạo (Oryza sativa L.) ngô (Zea mays L.) hai số loại ngũ cốc sử dụng làm lương thực số dân tộc giới Canh tác lương thực loại trồng khác cần dựa nguyên tắc nông nghiệp “sinh thái” bền vững giảm thiểu tác động tiêu cực môi trường sức khỏe người Nhắm đến mục tiêu này, nhà nghiên cứu thường tập trung khai thác lợi ích vi khuẩn thúc đẩy tăng trưởng thực vật (trong có vi khuẩn liên kết thực vật) chế phẩm bổ sung cho Các vi khuẩn giúp thúc đẩy tăng trưởng thực vật thơng qua đặc tính tốt cố định đạm, hịa tan phosphate khó tan, tổng hợp chất điều hòa sinh trưởng IAA, làm tăng khả đề kháng bệnh (Siciliano et al., 2001) Trong nghiên cứu trước đây, sưu tập gồm dịng vi khuẩn liên kết mía ngơ có khả cố định đạm, hịa tan lân, tổng hợp IAA tạo lưu trữ phịng Thí nghiệm Vi sinh vật học, trường Đại học Sài Gòn Trong nghiên cứu này, dịng vi khuẩn có đặc tính tốt lựa chọn từ sưu tập lại tiếp tục đánh giá khả thúc đẩy tăng trưởng thực vật in vivo chủ ngơ, hay mở rộng sang chủ khác 92 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 định đạm, sản xuất IAA, HCN, ammonia, chitinase, cellulase pectinase Bảy dòng tốt thuộc chi Klebsiella, Enterobacter Pantoea thử nghiệm khả thúc đẩy tăng trưởng thực vật chúng ngô trồng chậu, giai đoạn – 40 ngày tuổi Qua đó, có dịng tác giả đề xuất dòng tiềm cho sản xuất phân bón sinh học Kỷ yếu khoa học với ngâm hạt NaOCl Ca(OCl)2 10% thời gian từ 5, 10, đến 15 phút Sau công đoạn tiến hành rửa hóa chất nước cất vô trùng Giai đoạn cuối, hạt rửa nước cất vô trùng lần Đem ủ hạt đĩa Petri chứa môi trường LB 0,7% agar Sau ngày, quan sát nhằm loại bỏ hạt có biểu nhiễm khuẩn Các hạt không nhiễm chuyển vào bình ni cấy chứa mơi trường 0,7% agar, 1% sucrose, đặt 26±2oC, chiếu sáng đèn (cường độ 2000 lux, 12 giờ/ngày) VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Vật liệu Đối tượng nghiên cứu dòng vi khuẩn đánh giá khả cố định đạm, hòa tan phosphate tổng hợp IAA; bao gồm dịng vi khuẩn liên kết ngơ (BD1, BD2, BD3, BT2), dịng liên kết mía (MT1, MR1, MR2) Hai giống ngũ cốc sử dụng nghiên cứu PGP (Plant Growth Promoting) in vivo giống lúa gạo OM5451 giống ngô nếp nù TB277 Phương pháp nghiên cứu Hoạt hóa vi khuẩn tạo dịch huyền phù Sau thời gian lưu trữ, dòng vi khuẩn hoạt hóa, cấy chuyển mơi trường phân lập, kiểm tra lại độ Tiến hành ni dịng mơi trường LB lỏng (Bertani et al., 1951), điều kiện lắc 120 vòng/phút, 48 Thu dịch huyền phù, so độ đục điều chỉnh mật số tế bào chuẩn McFarland 0,5 (1,5 x 108 CFU/mL theo Sutton, 2011) máy đo quang phổ Pharmacia Biotech Novaspec II (Hoa Kỳ), sử dụng bước sóng 600 nm Khử trùng hạt, tạo vơ trùng chủng vi khuẩn vào Hạt lúa, hạt ngô rửa nước cất vô trùng (4 lần), lắc cồn 70o thời gian phút kết hợp KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Kết khử trùng hạt tạo vô trùng ống nghiệm Quy trình khử trùng hạt tốt loại hạt ngô lúa sử dụng chất diệt khuẩn Ca(OCl)2 nồng độ 10% 10 phút Tỷ lệ hạt sống, nảy mầm khuẩn đạt 96,7% hạt ngô 94,4% hạt lúa Sau chuyển hạt không nhiễm vào môi trường agar bán đặc, tỷ lệ nảy chồi, mọc rễ khơng có dấu hiệu nhiễm trùng 96,7% ngô 97,2% lúa Như vậy, hiệu chung việc khử trùng hạt tạo khuẩn ống nghiệm 93,5% ngô; 91,8% lúa Đây bước quan trọng nhằm nâng cao điều kiện kiểm sóa t (gnotobiotic conditions) (Mehnaz, 2011) mà thí nghiệm trồng in vitro thường thực nhằm loại bỏ tác động vi sinh vật ngoại lai cịn sót mẫu mơ thực vật Ảnh hưởng yếu tố môi trường trồng yếu tố vi khuẩn liên kết thực vật lên tăng trưởng lúa, ngô tháng tuổi Đối với chiều dài rễ, khối lượng tươi khối lượng khô rễ Đối với lúa tháng tuổi, mơi trường trồng nước cất, dịng 93 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 BD2 có tác động tốt chiều dài rễ làm tăng chiều dài thêm 79% so với đối chứng khơng chủng vi khuẩn Trong ngơ, dịng MT1có tác làm tăng thêm 112% so với đối chứng không chủng vi khuẩn Chiều dài rễ gia tăng trồng điều kiện thiếu dinh dưỡng (Đặng Thị Ngọc Thanh cs., 2016) Cây tăng cường phát triển rễ bên để tăng cường tiếp cận nguồn dinh dưỡng thông qua điều chỉnh hormone, hormone từ vi khuẩn liên kết thực vật (Hawkesford et al 2012; Liu et al 2008) Như khối lượng rễ, đặc biệt khối lượng chất khô rễ tiêu phản ánh phát triển rễ tốt so với chiều dài rễ Đối với chiều cao cây, khối lượng tươi khối lượng chất khô thân-lá Kết nghiên cứu cho thấy loại môi trường trồng cây, tất nghiệm thức có chủng vi khuẩn cho diện tích tốt so với đối chứng khơng chủng vi khuẩn Các nghiệm thức cho tác động tốt diện tích lúa BD1, BT2, BD3, MR2, MT1 Đặc biệt, dịng MT1 có tác dụng làm tăng diện tích thêm 69% trồng mơi trường Hoagland bán phần không đạm tăng thêm 70% trồng mơi trường Hoagland Dịng BD3 có tác dụng làm tăng diện tích lúa thêm 51% trồng môi trường Kỷ yếu khoa học Hoagland bán phần Trong ngơ tháng tuổi, dịng có tác động tốt diện tích MT1, MR1, BD2 Kết tuyển chọn định danh dòng vi khuẩn liên kết thực vật Kết định danh phương pháp MALDI cho thấy dòng BD2 tương đồng với Bacillus pumilus, dòng MT1 BD3 tương đồng với Bacillus subtilis Đây vi khuẩn Gram dương, sinh nội bào tử nên có khả chống chịu phát tán tốt Bacillus subtilis biết đến nhiều khả thúc đẩy tăng trưởng thực vật, trợ sinh ứng dụng nhiều chế phẩm thương mại có tính an toàn sinh học cao Bacillus pumilus chứng minh hiệu thay phần phân bón hóa học (Kuan et al., 2016) Vi khuẩn có khả sinh IAA, siderophore, kiểm sóa t nấm Fusarium, gia tăng chiều dài rễ chồi khoai tây (Heidarzadeh et al., 2015) Khả sản xuất siderophore khả ức chế vi khuẩn Kết thí nghiệm định tính cho thấy dịng BD2, BD3 MT1 có khả sinh siderophore có khả ức chế chủng vi khuẩn thị Gram âm Gram dương Trong đó, dịng BD2 sản xuất siderophore tốt dòng MT1 kháng khuẩn tốt (0,2 cm E coli 0,5 cm S aureus) (Hình 1) Hình Khả sinh siderophore (A), kháng E coli (B), kháng S aureus (C) dòng vi khuẩn tuyển chọn, đối chứng sử dụng nước cất (ĐC) 94 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học BD3 có khả sinh siderophore kháng vi khuẩn thị Cả dịng BD2, MT1, BD3 sử dụng phối hợp chế phẩm phân bón vi sinh khơng đối kháng lẫn KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Trong dòng vi khuẩn liên kết thực vật, có dịng có tác động tốt tăng trưởng thực vật hai loại ngũ cốc ngơ lúa; Bacillus pumilus BD2, B subtilis MT1 B subtilis BD3 Cả dòng BD2, MT1, TÀI LIỆU THAM KHẢO BHARUCHA U D., PATEL K C., TRIVEDI U B, 2013 In vitro screening of isolates for its plant growth promoting activities from the rhizosphere of Alfalfa (Medicago Sativa) Journal of Microbiology and Biotechnology Research.3 (5):79-88 DANG THI NGOC THANH AND CAO NGOC DIEP: Isolation, Characterization and Identification of Endophytic Bacteria in Maize (Zea Mays L.) Cultivated on Acrisols of the Southeast of Vietnam American Journal of Life Sciences 2014; 2(4): 224-233 Published online August 30, 2014 HEIDARZADEH, N., & BAGHAEE-RAVARI, S (2015) Application of Bacillus pumilus as a potential biocontrol agent of Fusarium wilt of tomato Archives of Phytopathology and Plant Protection, 48(13-16), 841849 KUMAR ET AL., 2011 ISR: Induction of Systemic Resistance of host plant by PGPR PIROMYOU, P., B BURANABANYAT, P TANTASAWAT, P TITTABUTR, N BOONKERD AND N TEAUMROONG, 2011 Effect of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) inoculation on microbial community structure in rhizosphere of forage corn cultivated in Thailand Eur J Soil Biol 47(1): 44-54 95 ... trung khai thác lợi ích vi khuẩn thúc đẩy tăng trưởng thực vật (trong có vi khuẩn liên kết thực vật) chế phẩm bổ sung cho Các vi khuẩn giúp thúc đẩy tăng trưởng thực vật thơng qua đặc tính tốt... Thí nghiệm Vi sinh vật học, trường Đại học Sài Gòn Trong nghiên cứu này, dịng vi khuẩn có đặc tính tốt lựa chọn từ sưu tập lại tiếp tục đánh giá khả thúc đẩy tăng trưởng thực vật in vivo chủ ngơ,... thực cho phép cân nhắc tính an tồn sinh học chế phẩm triển khai ứng dụng thực nghiệm đồng sau Trong 10 năm gần đây, có nhiều công bố tác động thúc đẩy tăng trưởng thực vật vi khuẩn liên kết thực