PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN CÁC CHỦNG VI SINH VẬT PHÂN GIẢI LÂN KHÓ TIÊU DẠNG PHOSPHAT SẮT VÀ PHOSPHAT NHÔM TRONG ĐẤT BAZAN VÀ ĐẤT PHÈN 138 PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN CÁC CHỦNG VI SINH VẬT PHÂN GIẢI LÂN KHÓ TIÊU D[.]
PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN CÁC CHỦNG VI SINH VẬT PHÂN GIẢI LÂN KHĨ TIÊU DẠNG PHOSPHAT SẮT VÀ PHOSPHAT NHƠM TRONG ĐẤT BAZAN VÀ ĐẤT PHÈN Trần Thị Lụa1 TÓM TẮT Nguồn nguyên liệu để xản suất phân lân cung cấp cho đất loại đá phosphate, bị suy nhanh chóng bị cạn kiệt vòng 100 năm tới (Christen 2007) Một số nghiên cứu gần dự báo đến kỷ 21 thiếu hụt lân yếu tố quan trọng hàng đầu đe dọa an ninh lương thực tồn cầu Vì “Phân lập, tuyển chọn chủng vi sinh vật phân giải lân khó tiêu dạng phosphat sắt photphat nhôm đất bazan đất phèn” để phục vụ nhu cầu dinh dưỡng trồng hoàn toàn cần thiết đáng quan tâm Từ 21 chủng vi sinh vật phân lập từ đất bazan đất phèn chọn chủng vi sinh vật có khả phân giải AlPO4 FePO4 Các chủng Al 02; Al 03; Al 6; Al 6.1; Al 10; Fe 1; Fe 3; Fe 7; Fe 12 phân lập có hoạt tính phân giải cao chủng B 14 (chủng đối chứng) Đã định danh chủng Fe 7, Fe 12, Al 6.1, Al 03, Al 10 Chủng Al 10 thuộc chi Burkhoderia sp Chủng Al 12, Al 03 gần với loài Burkhoderia cepacia với độ tương đồng 99,9% Chủng Al 6.1 gần với loài Agrobacterium radiobacter với độ tương đồng 98.7% chủng Fe gần với lồi Aremonas salmonicida với độ tương đồng 98.3% Từ khóa: lân; vi khuẩn; P-Al; P-Fe Đặt vấn đề Lân ba nguyên tố dinh dưỡng đa lượng có vai trị quan trọng định đến suất, chất lượng trồng Lân nguyên tố then chốt việc hình thành bảo vệ độ phì nhiêu đất (Bùi Đình Dinh, 1999) Lân đất tồn hai dạng: vô hữu Lân vơ đất có nhiều dạng mức độ hòa tan khác Trong số loại đất đất bazan đất phèn có cố định chặt lân tạo thành hợp chất lân khó tan phosphat sắt phosphat nhơm Đây nhóm chiếm ưu chiếm từ 90-95% (cây trồng cạn sử dụng được), nhóm phosphat canxi thấp (trên đất chua, pH ≤5 khơng có lân dạng này), từ 5-10%, nhóm phosphat hồ tan khơng đáng kể, chiếm từ đến 5% tổng số lân vô Do dù đất có lân tổng số giàu lân dễ tiêu lại nghèo (Võ Đình Quang, 1999) Nguồn ngun liệu để xản suất phân lân cung cấp cho đất loại đá phosphate, bị suy nhanh chóng bị cạn kiệt vòng 100 năm tới (Christen 2007) Một số nghiên cứu gần dự báo đến kỷ 21 thiếu hụt lân yếu tố quan trọng hàng đầu đe dọa an ninh lương thực tồn cầu Vì “Phân lập, tuyển chọn chủng vi sinh vật phân giải lân khó tiêu dạng phosphat sắt photphat nhôm đất bazan đất phèn” để Viện Thổ nhưỡng Nơng hóa 138 phục vụ nhu cầu dinh dưỡng trồng hoàn toàn cần thiết đáng quan tâm Vật liệu phương pháp nghiên cứu 2.1 Vật liệu nghiên cứu: Mẫu đất bazan trồng cà phê, cao su, mía, cam, ngơ Nghĩa Đàn, Nghệ An Mẫu đất phèn trồng lúa Kiến An, Hải phòng Hóa chất dụng cụ cần thiết sử dụng ni cấy đánh giá hoạt tính phân giải hợp chất phôtphat sắt, phôtphat nhôm chủng vsv Các môi trường Gerresen, Piko sử dụng nuôi cấy vsv 2.2 Phương pháp nghiên cứu: - Kiểm tra mật độ vsv theo phương pháp Koch - Xác định ảnh hưởng số nguồn đường đạm khác đến sinh trưởng vsv - Xác định khả phân giải lân chủng vi sinh vật theo TCVN 8559: 2010, so màu vàng Vanadat – molipdat bước song 430 nm: Trong môi trường Gerresen thay nguồn dinh dưỡng Ca3(PO4)2 FePO4 AlPO4 với lượng nhau, khử trùng 15 phút at Đo lượng lân dễ tiêu dung dịch để làm đối chứng Các chủng vi sinh vật phân lập nuôi cấy lắc máy lắc với tốc độ 150 vòng/phút, đo lượng lân dễ tiêu dung dịch sau 2, 3, 5, ngày - Phân loại chủng vi khuẩn gram âm định danh sinh hóa API 20 NE Biomerieux Kết thảo luận 3.1 Phân lập chủng vi sinh vật phân giải lân Bảng 1: Các chủng vi sinh vật phân lập (tháng – tháng năm 2013) TT Ký hiệu Nguồn gốc phân lập Al Đất lúa Hải Phòng Al 02 Đất trồng cam Nghĩa Đàn Al 03 Đất lúa Hải Phòng Al Al Đất trồng cà phê Nghĩa Đàn Đất lúa Hải Phòng Al 6.1 Đất lúa Hải Phòng Al 10 Đất trồng cam Nghĩa Đàn Al 17 Đất lúa Hải Phòng 10 11 Fe Fe Fe Đất trồng ngô Nghĩa Đàn Đất trồng cam Nghĩa Đàn Đất trồng cam Nghĩa Đàn 12 Fe Đất trồng sắn Nghĩa Đàn 13 14 15 Fe Fe Fe 12 Đất trồng cam Nghĩa Đàn Đất trồng cam Nghĩa Đàn Đất trồng ngô Nghĩa Đàn Đặc điểm hình thái Trắng đục, trịn nhỏ, mặt nhẵn, khuẩn lạc nhỏ Trắng đục, tròn nhỏ, mặt nhẵn Trắng đục, khô, mỏng, bám chặt vào môi trường Trắng đục, mặt nhăn, dẹp sát vào môi trường Trắng đục, khuẩn lạc trịn, mặt nhẵn bóng Vàng ngà, mặt nhẵn bóng, lồi mặt thạch Ngà vàng, khuẩn lạc nhẵn bóng, dính Trắng đục, mặt nhăn nheo, dẹp sát vào môi trường Khuẩn lạc lồi, trong, dễ lấy Khuẩn lạc trắng ngà, mặt lông, dễ lấy Ngà vàng, khuẩn lạc nhẵn bóng, dính, Trắng đục, mặt nhăn nheo, dẹp sát vào môi trường Ngà vàng, khuẩn lạc nhỏ, nhẵn bóng, dính Khuẩn lạc màu xám, trịn nhỏ, dễ lấy Trắng đục, khuẩn lạc trịn, mặt nhẵn bóng Gram + + - 139 Từ 60 mẫu đất phèn trồng lúa huyện Kiến An, tỉnh Hải Phòng đất bazan trồng cam, ngơ, sắn, cà phê, mía huyện Nghĩa Đàn, tỉnh Nghệ An phân lập 15 chủng vi sinh vật có khả sinh trưởng, phát triển tốt mơi trường có chứa FePO4 AlPO4 Kết trình bày bảng 3.2 Tuyển chọn chủng vi sinh vật có khả phân giải lân từ nguồn FePO4, AlPO4 Từ 15 chủng vi sinh vật phân lập được, dựa vào kết xác định khả lân theo phương pháp so màu vàng Vanadat – molipdat bước sóng 430 nm chọn đươc 11 chủng có khả phân giải nguồn FePO 4, AlPO4, 06 chủng phân giải AlPO4 05 chủng phân giải FePO4 cao Kết trình bày bảng Bảng 2: Khả phân giải nguồn FePO4, AlPO4 dịch nuôi cấy (tháng 10/2011) mg P205/100 ml dung dịch nuôi cấy/ngày TT Ký hiệu ĐC (AlP04 + không VSV) 206 206 208 211 215 10 11 12 13 14 15 B14 (VSV đối chứng) Al 02 Al 03 Al Al Al 6.1 Al 10 ĐC (FeP04 + không VSV) B14 (VSV đối chứng) Fe Fe Fe Fe Fe 12 206 206 206 206 206 206 206 1946 1946 1946 1946 1946 1946 1946 357 542 472 474 1320 544 2760 1946 2010 2520 4213 2928 2308 3126 358 853 653 699 2657 756 2495 1982 2031 2618 4283 2872 2223 3126 373 1993 1593 955 3168 2886 4218 1987 2032 2618 4255 3253 2237 3154 391 1671 1171 868 1108 1207 3634 1995 2015 3057 4693 3465 2251 4015 % P2O5 dễ tiêu tăng lên so với đối chứng dung dịch nuôi cấy 0.176 1.778 1.378 0.740 2.953 2.671 4.003 0.020 1.062 2.698 1.470 0.256 2.020 Đồ thị 1: Khả phân giải lân từ nguồn AlPO4 140 Qua bảng đồ thị 1, cho thấy lượng lân dễ tiêu mơi trường có ni cấy vi sinh vật tăng lên cao so với đối chứng Các chủng Al 02; Al 03; Al 6; Al 6.1; Al 10 phân giải lân dạng AlPO4 cao so với đối chứng trắng đối chứng chủng B 14 ( Chủng vi sinh vật phân giải lân có nguồn gốc từ nguồn Quỹ gen vi sinh vật – thuộc mơn Vi sinh vật, Viện Thổ nhưỡng Nơng hóa cung cấp) Đồ thị 2: Biểu thị khả phân giải lân từ nguồn FePO4 Qua bảng đồ thị thấy chủng Fe 1; Fe 3; Fe 7; Fe 12 chủng phân giải lân dạng FePO4 có hiệu cao so với đối chứng trắng đối chứng chủng B 14 Lân dạng AlPO4 khó tan nước lân dạng FePO4 3.3 Nghiên cứu điều kiện nhân sinh khối chủng vi sinh vật Vi sinh vật lồi động thực vật khác, ln có nhu cầu sử dụng nguồn dinh dưỡng khác để trì hoạt động sống Các chất dinh dưỡng vi sinh vật chất chúng hấp thu từ mơi trường xung quanh sử dụng làm nguyên liệu để cung cấp cho trình sinh tổng hợp tạo thành phần tế bào cho trình trao đổi lượng Tuy nhiên thành phần môi trường nuôi cấy coi chất dinh dưỡng Mơi trường ni cấy có ảnh hưởng lớn đến sinh trưởng phát triển vi sinh vật Khi thành phần môi trường không đủ cho vi sinh vật sinh trưởng phát triển tốc độ nhân sinh khối giảm mạnh Như vậy, tùy theo nhu cầu vi sinh vật mà cần chọn mơi trường có thành phần phù hợp cho sinh trưởng phát triển chúng 141 3.3.1 Ảnh hưởng nguồn đường đến phát triển chủng vi sinh vật Trên sở môi trường phân lập thay nguồn đường khác nhau, đánh giá khả sinh trưởng chủng vi sinh vật Ảnh hưởng nguồn đường đến sinh trưởng, phát triển chủng vi sinh vật thể bảng Bảng 3: Ảnh hưởng nguồn đường đến phát triển vi sinh vật (tháng 11/2011) Nguồn đường/mật độ tế bào (CFU/ml) Chủng vi sinh vật Glucoza Saccaroza Manitol Maltoza Fructoza 6 Al 02 4,44 x 10 3,44 x 10 5,02 x 10 4,37 x 10 4,20 x 108 Al 03 1,42 x 108 1,12 x 106 1,34 x 107 1,75 x 107 3,50 x 108 Al 1,85 x 108 1,80 x 107 2,30 x 107 3,65 x 107 2,68 x 108 Al 6.1 1,16 x 109 4,36 x 108 3,12 x 108 1,56 x 107 1,10 x 109 Al 10 4,02 x 109 1,75 x 107 3,50 x 108 2,30 x 108 1,85 x 109 Fe 1,24 x 108 3,65 x 107 2,68 x 108 1,90 x 107 1,53 x 109 Fe 2,30 x 108 1,56 x 107 1,10 x 107 1,12 x 106 8,34 x 107 Fe 3,62 x 108 2,30 x 108 1,85 x 108 1,80 x 107 6,30 x 107 Fe 12 1,24 x 108 1,16 x 107 4,36 x 107 4,36 x 106 3,12 x 108 Bảng cho thấy đa số chủng vi sinh vật sinh trưởng phát triển tốt mơi trường có nguồn đường glucoza fructoza, mật độ chủng vi sinh vật đạt cao mơi trường có nguồn đường cao mơi trường có chứa nguồn đường saccaroza, manitol, maltoza Mật độ chủng vi sinh vật thấp sử dụng mơi trường có chứa maltoza Chủng Fe sử dụng nguồn đường glucoza, saccaroza, manitol 3.3.2 Ảnh hưởng nguồn đạm đến phát triển vi sinh vật Các nguồn đạm sử dụng môi trường để thay cho cao nấm men peptol, NH4NO3, NaNO3, (NH4)2SO4 nguồn đạm dễ kiếm thường sử dụng nuôi cấy vi sinh vật Ảnh hưởng nguồn đạm đến sinh trưởng phát triển vi sinh vật thể bảng Bảng 4: Ảnh hưởng nguồn đạm đến sinh trưởng phát triển VSV vật Chủng vi sinh Nguồn đạm/mật độ tế bào (CFU/ml) vật Peptol NH4NO3 NaNO3 (NH4)2SO4 Al 02 1,34 x 10 1,75 x 10 3,50 x 10 2,30 x 108 2,30 x 109 Al 03 3,65 x 108 2,68 x 107 1,16 x 108 3,12 x 108 1,80 x 108 Al 1,56 x 108 1,10 x 107 Al 6.1 1,56 x 109 1,10 x 108 4,02 x 107 1,75 x 109 Al 10 2,30 x 109 1,85 x 108 1,24 x 107 3,65 x 109 4,36 x 108 1,80 x 107 2,30 x 109 Fe 1,16 x 108 1,80 x 108 2,30 x 108 4,36 x 108 3,12 x 108 Fe 4,36 x 108 3,12 x 108 Fe 1,90 x 107 1,53 x 108 Fe 12 1,42 x 108 1,12 x 108 1,12 x 107 8,34 x 108 142 Các vi sinh vật sử dụng tốt nguồn dinh dưỡng đạm peptol, (NH4)2SO4, NH4NO3 nguồn đạm NaN03 Khi vi sinh vật sử dụng nguồn đạm (NH4)2SO4 pH mơi trường thường bị giảm Khi vi sinh vật sử dụng nguồn đạm NO3- pH môi trường nâng cao 3.4 Phân loại chủng vi sinh vật lựa chọn Kết phân loại chủng vi khuẩn gram âm theo định danh sinh hóa API 20 NE Biomerieux cho thấy: Chủng Fe 7-4 gần với loài Aremonas salmonicida với độ tương đồng 98.3% Chủng Al 03-4 gần với loài Burkhoderia cepacia với độ tương đồng 99,9% Chủng 12-5 gần với loài Burkhoderia cepacia với độ tương đồng 99,9% Chủng Al 14-5 thuộc chi Burkhoderia sp Chủng Al 6.1 gần với loài Agrobacterium radiobacter với độ tương đồng 98.7% Kết luận Từ 21 chủng vi sinh vật phân lập từ đất bazan đất phèn chọn chủng vi sinh vật có khả phân giải AlPO4 FePO4 Các chủng Al 02; Al 03; Al 6; Al 6.1; Al 10; Fe 1; Fe 3; Fe 7; Fe 12 phân lập có hoạt tính phân giải cao chủng B 14 (chủng đối chứng) Đã định danh chủng Fe 7, Fe 12, Al 6.1, Al 03, Al 10 Chủng Al 10 thuộc chi Burkhoderia sp Chủng Al 12, Al 03 gần với loài Burkhoderia cepacia với độ tương đồng 99,9% Chủng Al 6.1 gần với loài Agrobacterium radiobacter với độ tương đồng 98.7% chủng Fe gần với loài Aremonas salmonicida với độ tương đồng 98.3% TÀI LIỆU THAM KHẢO Đoàn Chiến Thắng, 2010 - Nghiên cứu phân lập tuyển chọn vi sinh vật phân giải phosphate khó tan đất bazan nâu đỏ Đak Lak Đề tài nghiên cứu - Trường Đại học Tây Nguyên Fox, R., N B Comerford and W W Mcfee 199- Phosphorus and aluminium release from a spodic horizon mediated by organic acids - Soil Sci Soc Am J 1763-1767 Ghaderi, A., N Aliasgharzad, S Oustan and P A Olsson 2008 - Efficiency of three Pseudomonas isolates in releasing phosphate from an artificial variable-charge mineral (iron III hydroxide) - Soil Environ 71-76 Khan, M S., A Zaidi and P A Wani 2007 - Role of phosphate-solubilizing microorganisms in sustainable agriculture - A review - Agron Sustain Dev 29-43 Stephen, J and M S Jisha, 2009 - Buffering reduces phosphate solubilizing ability of selected strains of bacteria - World J Agric Sci 135-137 143 SUMMARY ISOLATION AND SELECTION OF INSOLUBLE P-AL AND P-FE DECOMPOSING MICROORGANISMS SPECIES IN BAZANLTIC AND ACID SULPHATE SOIL Tran Thi Lua2 P is key element inh forming and protecting soil fertility Main source for producing P fertilizer is photphate rocks that are rapid shortened and will be depleted within coming 100 years P in soil is in form of ortho phosphoric acid (H3PO4) In bazaltic and acid sulphate soil areas when P is applied which high level but effects is not as expected even it is harmful for plants because of high mobile Fe and Al level in acid soil areas Fe and Al in low pH condition will closely combine with P to create Fe and Al phosphate (occupy 60 – 80% mineral P total) that plant can not use However, many bacteries exist in soil to decompose P Insoluble and fixative P in soil will be decomposed by bacteries in to available P and provide for plant Microorganism biomass assimilates P and protecting it from absorbing or closely fixing Isolation and selection insoluble P – Al and P - Fe decomposing microorganism species in bazaltic and acid sulfate soil to supply nutrient for plant is very essenticel in current time From basaltic and acid sulfate soil, species that are able to decompose AlPO and FePO4 have been selected Species Al 02, Al 03, Al 06, Al 6.1, Al 10, Fe 1, Fe 3, Fe7, Fe 12 that are more active in decomoposing than that of 14 (control species) Fe7, Fe 12,Al 6.1, Al 03, Al 10 were determinaed They belong to Burkhoderia sp Al 12, Al 03 are close to Burkhoderia cepacia (99,9 %) Al 6.1 is close to Agrobacterium radiobacter (98,7 %) Fe is close to Aremonas salmonicida (98,3 %) Keywords: Photphate; bacteria; P-Al; P-Fe Soils and Fertilizer Research Institute 144 ... luận Từ 21 chủng vi sinh vật phân lập từ đất bazan đất phèn chọn chủng vi sinh vật có khả phân giải AlPO4 FePO4 Các chủng Al 02; Al 03; Al 6; Al 6.1; Al 10; Fe 1; Fe 3; Fe 7; Fe 12 phân lập có... bày bảng 3.2 Tuyển chọn chủng vi sinh vật có khả phân giải lân từ nguồn FePO4, AlPO4 Từ 15 chủng vi sinh vật phân lập được, dựa vào kết xác định khả lân theo phương pháp so màu vàng Vanadat –... chủng B 14 ( Chủng vi sinh vật phân giải lân có nguồn gốc từ nguồn Quỹ gen vi sinh vật – thuộc mơn Vi sinh vật, Vi? ??n Thổ nhưỡng Nơng hóa cung cấp) Đồ thị 2: Biểu thị khả phân giải lân từ nguồn