10_ hệ nấm rễ của thực vật - Copy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG ***** SEMINAR ĐỀ TÀI HỆ NẤM RỄ CỦA THỰC VẬT Giáo viên hướng dẫn: TS.Trần Thị Dung Nhóm thực hiện: Phạm Trần Như Quỳnh - Nguyễn Lê Thụy Tường Vy Lê Thục Nghi Lưu hành nội TP Hồ Chí Minh, Tháng năm 2016 61403136 61403005 61403069 Hệ nấm rễ thực vật Mục lục CHỦ ĐỀ Hệ nấm rễ thực vật MỞ ĐẦU: Vi sinh có mối quan hệ hỗ trợ mật thiết đời sống người đặc biệt nông- lâm nghiệp Với mục tiêu nâng cao suất sản lượng trồng để cung ứng đủ lượng thực phẩm cần thiết cho người vô thiết thực vấn đề quan tâm hàng đầu ngày Thay sử dụng hóa chất thuốc bảo vệ thực vật ảnh hưởng khơng nhỏ đến sức khỏe người nên sử dụng mối quan hệ cộng sinh hữu ích tự nhiên để cải thiện đời sống suất trồng Vì việc tìm hiểu lợi ích chúng mang lại cho trồng quan trọng Trong đó, đề cập đến mối quan hệ cộng sinh số loại nấm với rễ thực vật Nhờ có chúng mà trồng phát triển tốt điều kiện bất lợi Mức quan hệ khăng khít đến mức khơng thể tách rời Cây thiếu nấm rễ khơng thể tồn tại, ngược lại nấm rễ thiếu thiếu khơng thể hồn thành vịng đời khơng thể sinh sản Nhóm 2_chủ đề 10 Hệ nấm rễ thực vật CƠ SỞ LÝ THUYẾT: 2.1 Định nghĩa nấm rễ cộng sinh: Nấm có 100.000 lồi, chúng phân bố tầng đất khác với loài khác Khái niệm nấm rễ lần đầu đề xuất Frank năm 1885 phát mối liên hệ sợi nấm với rễ thông số rộng, lấy tên từ tiếng Hy Lạp “ Mykes’’ “ Rhiza” sau ghép tên tiếng anh vào “ Myco’’ thành “ Mycorrhiza” nghĩa nấm rễ Rễ có nấm cộng sinh gọi rễ nấm Thực hóa thạch người ta tìm rễ có nấm cộng sinh cách 370 triệu năm họ Các loài cạn ngày trải qua trình tiến hóa lên cạn, số chết gặp điều kiện khắc nghiệt, nhiên số lồi có rễ nấm cộng sinh trì sống phát triển Vì cộng sinh nấm rễ có mối quan hệ khăng khít, khơng thể tách rời a b c Một số hình ảnh nấm rễ: a.Sợi nấm rễ phân nhánh, b.Đầu chóp sợi nấm rễ, c.sợi nấm rễ vươn bề mặt gốc Việc tìm hiểu nấm rễ cộng sinh kỉ 20 rộng rãi sâu sắc Các nhà khoa học chuyên ngành nhận thức tuyệt đại phận thực vật có nấm rễ cộng sinh tượng phổ biến giới tự nhiên Nhóm 2_chủ đề 10 Hệ nấm rễ thực vật Người ta dự đoán, giới ngày có 1000 chi 200 họ thực vật có nấm rễ Theo thống kê Trappe (1962) có 535 loài nấm thuộc 81 chi 30 họ 10 nấm cộng sinh với 1500 lồi gỗ khác Các loại nấm cộng sinh phần lớn thuộc nấm tán (Agaricales), nấm tán đỏ (Russales), nấm gan bò (Boletales), nấm mỡ (Tricholomatales) Những nấm hình thành ngoại cộng sinh , cịn số lồi nấm túi (Endogonales) ngành phụ nấm tiếp hợp hình thành nấm nội cộng sinh Trong tự nhiên có hai lồi hai lồi điều kiện định, chung sống với nhau, hỗ trợ cho gọi cộng sinh (symbiosis), nấm cộng sinh với sinh vật khác gọi nấm cộng sinh (symbiotic fungi) Rễ nấm tượng cộng sinh phổ biến thực vật Nấm cộng sinh nhận từ thể thực vật hợp chất cacbon chất dinh dưỡng mà thực vật nhận dinh dưỡng nước cần thiết Chúng giúp có lợi Nó vừa có đặc trưng rễ thơng thường lại vừa có đặc tính nấm chuyên tính Rễ nấm tồn kết tiến hóa chung Sự tồn chúng có lợi cho sống cịn cây, có khả đề kháng với điều kiện bất lợi, xúc tiến sinh trưởng có lợi cho sống nấm Mối quan hệ phát triển đến mức khó tách biệt, thiếu nấm rễ khơng thể tồn mà nấm rễ thiếu khơng thể hồn thành vịng đời khơng tiếp tục sinh sản Nhóm 2_chủ đề 10 Hệ nấm rễ thực vật 2.2 Các loại rễ nấm Người ta chia rễ nấm làm loại: ngoại sinh, nội sinh nội ngoại sinh (hình) 2.2.1 Rễ nấm ngoại cộng sinh: (Ectomycorrhiza Ectotrophic mycorrhiza) Rễ nấm ngoại cộng sinh sợi nấm bao quanh rễ dinh dưỡng chưa hóa gỗ, khơng xun qua mơ tế bào mà kéo dài vách tế bào Đặc trưng chúng : • Trên bề mặt rễ dinh dưỡng hình thành màng nấm (mantle) sợi đan chéo • Giữa tế bào tầng võ rễ hình thành mạng lưới thể sợi nấm sinh trưởng mà thành gọi lưới Hartig • Do tác dụng nấm rễ, rễ ngắn, to, giịn có màu sắc khác nhau, tán rễ biểu bì khơng có lơng hút, bề mặt màng có nhiều sợi nấm kéo dài Loại nấm ngoại cộng sinh nói chung khơng có hình dạng màu sắc định dễ nhận biết mắt thường Tính đa dạng thể lồi chủ nấm rễ khác Hình thái rễ nấm ngoại cộng sinh:(1)Dạng đơn trục, (2)Dạng lông chim, (3)Dạng chĩa nạng, (4)Dạng tháp, (5)Dạng không quy tắc, (6)Dạng củ, (7)Dạng sần sùi Nhóm 2_chủ đề 10 Hệ nấm rễ thực vật Con đường xâm nhập vào rễ nấm rễ ngoại cộng sinh: Bước 1: Sợi nấm tiếp xúc, nhận biết bám chặt tế bào biểu bì rễ gần đỉnh rễ non, tích cực phát triển Bước 2: Giai đoạn sau xâm nhập rễ: sợi nấm hình thành lớp phủ dày đặc bề mặt rễ 2.2.2 Rễ nấm nội cộng sinh: (Endomycorrhiza) Rễ nấm nội cộng sinh thể sợi nấm xuyên qua tế bào rễ chủ, khơng biến đổi hình thái, bề mặt rễ khơng hình thành màng nấm có sợi lưa thưa, lông hút giữ nguyên, nhiên thể sợi nấm kéo dài gian bài, không hình thành mạng lưới Hartig Sợi nấm xuyên qua vách tế bào vào hình thành vịi hút Những loại khó nhận biết mắt thường Căn vào kết cấu sợi nấm có vách ngăn vịi hút, người ta chia làm loại: khơng có vách ngăn (Aseptate- endotrophic mycorrhiza) có vách ngăn (Septate- endotrophic mycorrhiza) Loại khơng có vách ngăn thường có dạng túi bóng (Vesicular) dạng chùm (Arbuscular), gọi rễ nấm dạng túi chùm (Vesicular- Arbuscular Mycorrhiza) gọi tắt VA Loại có vách ngăn lại vào chủ hình dạng sợi nấm tế bào mà chia ra: rễ nấm loại đỗ quyên sợi nấm tế bào xoắn vòng (coil), rễ nấm loại họ Lan sợi nấm tế bào dạng kết thắt nút cục Nhóm 2_chủ đề 10 Hệ nấm rễ thực vật Con đường xâm nhập vào rễ nấm rễ nội cộng sinh: Bước 1: Thiết lập điểm tiếp xúc phát triển dọc theo bề mặt rễ Bước 2: Tiếp theo, nhiều sợi nấm hình thành chỗ phồng tế bào biểu bì Sự xâm nhập rễ xảy sợi nấm từ chỗ sưng phồng thâm nhập vào tế bào biểu bì tế bào vỏ để vào rễ Con đường xâm nhập nấm rễ nội cộng sinh: 1.Sợi nấm đất hình thành chỗ phồng tế bào biểu bì (mũi tên), 2.Sợi nấm điểm vào (E) xâm nhập tế bào vỏ (mũi tên) khoảng ngày sau tiếp xúc với gốc, 3.Các tế bào dài (L) ngắn (S) rễ thâm nhập vào tế bào ngắn (mũi tên) 2.2.3 Rễ nấm nội ngoại cộng sinh: (Ectoendo mycorrhiza) Rễ nấm nội ngoại cộng sinh có đặc trưng hai loại Chúng thường có rễ thơng ( Pinaceae), cáng lị (Betulaceae), đỗ quyên mọng ( Arbutus), thuộc họ Lan thủy tinh Nhóm 2_chủ đề 10 Hệ nấm rễ thực vật Đặc trưng bề rễ có nấm cộng sinh thể sợi nấm bào tử ngồi rễ: 1.Nhẵn, 2.Dạng lưới, 3.Dạng hạt, 4.Dạng lơng nhung, 5.Dạng bông, 6.Dạng lông, 7.Dạng gai ngắn, 8.Dạng gai dài 2.2.4 Các loại khác: Rễ nấm hỗn hợp: lồi có nhiều loại rễ nấm : bạch đàn, liễu, phi lao Rễ nấm giả: rễ nấm giả thường xuất kim đặc biệt vàng yếu vườn ươm thiếu ánh sáng, có lúc có phân bón nhiều Loại khơng có lưới Hartig màng nấm tế bào rễ có sợi nấm nội sinh Người ta cho hình thành sợi nấm giả rễ nấm ngoại cộng sinh thối hóa dần nấm gây bệnh xâm nhiễm mà hình thành Những nấm gây bệnh không ảnh hưởng lớn đến Rễ nấm ngoại vi: tầng lớp lưới sợi thưa không xâm nhiễm rễ xâm nhiễm không nặng Hiện tượng không ảnh hưởng đến Nhóm 2_chủ đề 10 Hệ nấm rễ thực vật 2.3 Sự hình thành rễ nấm: 2.3.1 Tính chun hóa rễ: Do chọn lọc tính thích nghi khác nhau, phạm vi tồn chủ khác Một số loại nấm hình thành nhiều loại Một số loài cộng sinh vài loại Theo Wu renjian (1983) chia loài sống loài gồm 10 loài thuộc Amanita, Cantharenlus; loài sống 2-3 loài Boletus, Ramaria; sống loại Suilus, Russula Cùng lồi nấm chủng khác có tính chun hóa khác Nấm Lactarius delicisus có kiểu chuyên hóa khác (thơng, vân sam lãnh sam) Nhưng có lồi phạm vi chủ hẹp nấm bụng màu trắng có bạch đàn Những loại khác lựa chọn loài nấm thích hợp Một số loại dùng nhiều loại nấm khác để hình thành rễ nấm thơng lá; bạch đàn khơng có tính chun hóa nấm rễ Bạch đàn Úc tự nhiên có 400 lồi nấm cộng sinh Ngược lại có nhiều loại nấm rễ có tính chun hóa mạnh, nấm ngoại sinh long não, nấm cổ ngựa hạt đậu cấy lên non giâm hom khơng hình thành nấm cộng sinh Những loài khác nhau, giai đoạn phát triển khác loài nấm cộng sinh khơng hồn tồn Nói chung rừng non lượng rễ nấm ít, rừng trưởng thành số loài chiếm nhiều rừng già lại Khơng chúng cịn biểu giao thoa ví dụ bạch đàn dương, lúc non suất nấm nội sinh chính, đến tuổi lớn nấm ngoại sinh chiếm ưu thế, cuối nấm ngoại cộng sinh thay Nguyến nhân tượng đặc tính sinh lý giai đoạn khác Nhóm 2_chủ đề 10 Hệ nấm rễ thực vật 2.3.2 Đặc tính sinh lý nấm rễ 2.3.2.1 Đối với nấm rễ ngoại cộng sinh 1.1.1.1.1 Nguồn carbon Nguồn cacbon chủ yếu lignin cenllulose Những loại nấm khác có nhu cầu nguồn cacbon không giống Phần lớn nấm ngoại cộng sinh cần đường đơn glucose, maltose, xenlulose số lồi cần đường đa tinh bột Cũng chi nấm, nhu cầu hợp chất cacbon không giống Tricholoma cần đường đơn, Tricholoma fumosum cần lignin xenlulose, Tricholoma decorum cần xenlulose, Tricholoma matsutake cần glucose, tinh bột pectin Không thế, giai đoạn sinh trưởng khác nhau, nhu cầu dinh dưỡng khác Nấm ngoại cộng sinh sử dụng nguồn cacbon rễ cung cấp Một số lồi tiết enzyme để phân giải đường Cho nên hợp chất cacbon rễ có hay khơng, hay nhiều có liên hệ trực tiếp đến sinh trưởng phát triển rễ 1.1.1.1.2 Nguồn Nitơ Nói chung nấm khơng sử dụng nitơ vơ Nhưng số trường hợp sử dụng nitơ vô để tổng hợp thành chất hữu Nấm rễ ngoại sinh Phần lớn loại nấm rễ nguồn đạm amon dễ hấp thu so với đạm nitrat Theo Guo Xiuzhen (1989) thí nghiệm 14 lồi nấm cộng sinh mơi trường MMN cho bột men, cao thịt bò pepton, nấm dễ sử dụng, sợi nấm sinh trưởng tốt Nhưng đạm urê khơng sử dụng 10 Nhóm 2_chủ đề 10 Hệ nấm rễ thực vật Các loại nấm khác nhu cầu nguồn nitơ khác Một số ý kiến cho nấm cộng sinh có tác dụng cố định nitơ chưa xác định hoạt tính cố định nitơ rõ rệt 1.1.1.1.3 Dinh dưỡng khoáng Trong dinh dưỡng, P thành phần quan trọng Trong nucleotide nucleotide phosphoride thành phần quan trọng thiếu Nhu cầu P quan trọng chất khác Khơng vậy, nấm rễ làm cho hấp thụ P không gian mà rễ khơng thể hấp thu được, tham gia vào vịng tuần hồn P thể thực vật Vì vậy, P loại dinh dưỡng vô quan trọng để hình thành rễ nấm Trong mơi trường tổng hợp P vô làm nguồn P KH2PO4, K2HPO4 Phần lớn P hữu đất nguồn dinh dưỡng P cho nấm rễ Lượng chất khác Ca, S, K, Mg rễ nấm cần không nhiều Tổng nồng độ 4M/1000 lít Các chất vi lượng Cu, Zn, Fe, Mn, B, Mo cung cấp cho rễ nấm hấp thụ nhu cầu lượng bé, khoảng 0,001- 7mg/lit 1.1.1.1.4 Các chất sinh trưởng Trong trình sinh trưởng phát triển nấm rễ yêu cầu chất sinh trưởng vitamin, chất kích thích nhân tố sinh trưởng khác Các chất nhận từ môi trường mà nấm không tổng hợp 2.3.2.2 Đối với nấm rễ nội cộng sinh 1.1.1.1.5 Nguồn carbon Nấm nội cộng sinh cần dinh dưỡng từ vào Như nấm ngoại cộng sinh nhận hợp chất cacbon từ rễ, thông qua nguyên tử đánh dấu C14 chứng minh nấm lấy hợp chất cacbon quang hợp, chủ yếu tập trung vào giọt dầu, vách tế bào protein, acid hữu acid amin tế bào nấm rễ 11 Nhóm 2_chủ đề 10 Hệ nấm rễ thực vật Trên thực tế, nấm rễ sinh trưởng phát triển cần hợp chất cacbon, rễ non cần hợp chất dinh dưỡng Thời kỳ đầu xâm nhiễm nấm nội cộng sinh: rễ nấm tranh giành hợp chất cacbon, không đủ dinh dưỡng cacbon nấm rễ tạm thời ngưng lại, hai bên sinh trưởng tượng dần cải thiện, tích lũy cacbon dần tăng lên xúc tiến hai sinh trưởng (Guo Xiuzhen, 1989) Sau hấp thụ hợp chất cacbon quang hợp, sợi nấm biến chúng thành loại esterza acid hữu Những chất khó hấp thu theo chênh lệch nồng độ, hợp chất cacbon không ngừng từ rễ vào tế bào nấm giúp trình trao đổi thân nấm rễ làm cho nấm chủ phát triển 1.1.1.1.6 Dinh dưỡng P Nấm rễ nội cộng sinh nấm ngoại sinh hút P trực tiếp từ đất, sau chuyển hóa cung cấp cho Mặc dù quan điểm sử dụng chất P khó tan đất chưa đồng nhất, có rễ nấm hút P khu vực mà rễ không hút không thừa nhận Hoạt tính enzyme phosphoraza tăng cao rõ rệt (Allen, 1981), thể sợi nấm chứa phosphoraza lấy chất hữu trực tiếp từ đất Tốc độ hút P sợi nấm lông hút rễ gấp lần (Sander, 1923) 2.4 Vai trò nấm rễ trồng: 2.4.1 Mở rộng diện tích hấp thụ rễ Sợi nấm cộng sinh quan hấp thu chủ yếu rễ nấm, đặt biệt vùng thiếu photpho (P) Sợi nấm ngoại cộng sinh kéo dài xung quanh rễ làm tăng tốc độ hút P lên gấp lần Tuổi thọ thể sợi nấm đất tương đối cao so với lông hút rễ Số lượng thể sợi nấm nhiều số lượng lông hút rễ Nhiều nghiên cứu cho thấy sợi nấm ngoại cộng sinh bó nấm hình rễ nấm cổ ngựa vỏ cứng kéo dài – 10 cm Trong 1g đất rừng tổng chiều dài sợi nấm đến 40 m Cho nên giới tự nhiên đan chéo thể sợi nấm hình thành 12 Nhóm 2_chủ đề 10 Hệ nấm rễ thực vật mạng lưới, hợp chất cacbon nhờ mà có phân phối lại, hấp thu P thông qua sợi nấm mà phân phối cho rừng 2.4.2 Tăng khả hấp thu P dinh dưỡng chủ Trong đất có lượng P định, lượng P khó tan chiếm tỉ lệ cao lên đến 95 – 99%, có lượng P hịa tan mà hấp thụ Nấm rễ ngoại cộng sinh tiết enzyme phosphorase chuyển P không tan thành P hịa tan, cung cấp cho Hoạt tính enzyme tăng gấp lần so với khơng có rễ nấm Ngồi ra, nấm rễ ngoại cơng sinh sản sinh muối oxalate kết hợp với Fe, Al, muối P khơng tan đất, từ mà làm tăng khả hút P rễ 2.4.3 Sự hình thành chất kích thích sinh trưởng nấm rễ Trong trình cộng sinh với rễ nấm hình thành nhiều chất kích thích sinh trưởng chất sinh trưởng tế bào (auxin), chất phân chia tế bào (cytokinin), vitamin B1, indol3acetic acid (IAA) Nhiều loài nấm cộng sinh tiết trước sau cộng sinh với 2.4.4 Nấm rễ nâng cao sức chống chịu Nhiều nghiên cứu chứng minh, sau nhiễm nấm cho cây, chủ có khả chống khơ hạn, chống chịu mặn, nhiệt độ, độ ẩm pH cực đoan, chống lại điều kiện kim loại nặng Khi trồng rừng núi đá vôi tỷ lệ sống nhiễm nấm cộng sinh tăng 14% điều kiện khô hạn tuyệt đối Khả chống chịu điệu kiện khác tăng lên 2.4.5 Nấm rễ cải thiện môi trường quanh rễ Kết nhiều nghiên cứu cho thấy xung quanh rễ thông xuất tầng kết dính rộng gấp nhiếu lần so với khơng có nấm rễ, tầng tạo khu trao đổi ion rễ tăng khả hấp thu vận chuyển chủ, có lợi cho sinh trưởng phát triển trồng 13 Nhóm 2_chủ đề 10 Hệ nấm rễ thực vật 2.4.6 Nấm rễ làm tăng khả kháng bệnh trồng Năm 1942, Davis phát nấm rễ ngoại cộng sinh làm giảm bớt bệnh hại rễ Các năm 1968, 1982, 1994, nhiều tác giả đề cập đến nấm cộng sinh giảm bệnh thối cổ rễ thông xuống 25%, chúng khơng phịng trừ bệnh mà cịn tăng khả sinh trưởng Theo Tang Ming (1994), phát sau bón nấm cộng sinh cho bạch đàn bệnh khơ xanh vi khuẩn (Pseudomonas solanacerum) phát sinh, khơng có nấm cộng sinh tỷ lệ bệnh lên đến 25% Các bệnh tuyến trùng, bệnh mốc sương, bệnh bứu rễ giảm rõ rệt CƠ SỞ THỰC TIỄN: MỘT SỐ SẢN PHẨM ỨNG DỤNG NẤM RỄ CỘNG SINH: 3.1 Micronized Endomycorrhizal Inoculant (BEIM) Sản phẩm sử dụng để phun ướt hạt giống trồng trộn vào nước ngâm Áp dụng thuận tiện cho khu vực rộng lớn vườn golf, vườn ươm giống, rau thương mại 14 Nhóm 2_chủ đề 10 Hệ nấm rễ thực vật 3.2 Chế phẩm sinh học MYCOROOT ® - Giúp cho nấm vi sinh Mycorrhizae phát triển cộng sinh rễ thúc đẩy rễ tăng trưởng nhanh mạnh - Giúp rễ hấp thu đầy đủ dinh dưỡng, khoáng nước - Làm cho kháng lại loại bệnh rễ - Giúp cho chống chịu điều kiện bất lợi cho đất như: chua mặn, khô hạn - Làm tăng suất chất lượng sản phẩm 3.3 Các chế phẩm Mycoroot™ (Pty) Ltd, South Africa - Mycoroot™ Supreme:áp dụng cho vườn gia đình - Mycoroot™ Super Booster:sử dụng vườn ươm hay nhà kính (quy mơ lớn) - Mycoroot™ Green: áp dụng cho bãi cỏ, sân thê thao trời sân golf, sân bóng đá - Mycoroot™ SuperGro:áp dụng với cánh đồng,vườn sản xuất Giúp kiểm tra khả tương thích với sản phẩm TÀI LIỆU THAM KHẢO: GS.TS Trần Văn Mão_Sử dụng vi sinh vật có ích (tập 2): Ứng dụng nấm cộng sinh sinh vật phịng trừ sâu hại _NXB Nơng nghiệp 2004 M Habte, N Osorio, 2001_Arbuscular Mycorrhizas : Producing and applying Arbuscular Mycorrhiza Inoculum_University of Hawaii at Manoa A complete how to on farm am fungus inoculum prodution 15 Nhóm 2_chủ đề 10 Hệ nấm rễ thực vật 16 Nhóm 2_chủ đề 10 ... bào nấm rễ 11 Nhóm 2_chủ đề 10 Hệ nấm rễ thực vật Trên thực tế, nấm rễ sinh trưởng phát triển cần hợp chất cacbon, rễ non cần hợp chất dinh dưỡng Thời kỳ đầu xâm nhiễm nấm nội cộng sinh: rễ nấm. .. tách biệt, thiếu nấm rễ khơng thể tồn mà nấm rễ thiếu khơng thể hồn thành vịng đời khơng tiếp tục sinh sản Nhóm 2_chủ đề 10 Hệ nấm rễ thực vật 2.2 Các loại rễ nấm Người ta chia rễ nấm làm loại:.. .Hệ nấm rễ thực vật Mục lục CHỦ ĐỀ Hệ nấm rễ thực vật MỞ ĐẦU: Vi sinh có mối quan hệ hỗ trợ mật thiết đời sống người đặc biệt nông- lâm nghiệp Với mục tiêu nâng