Luận văn nghiên cứu tích hợp vi khuẩn endophyte với vật liệu nano ứng dụng trong bảo vệ cây trồng

Danh mục ký hiệu chữ viết tắt Kí hiệu Chú giải BVTV Bảo vệ thực vật D Kích thƣớc hạt nano DLS Phƣơng pháp đo tán xạ ánh sáng động học ĐCSH Đối chứng sinh học LB Môi trƣờng nuôi cấy vi khuẩn (Peptone 10g, Cao nấm men 5g, NaCl 10g) IR Phổ hấp thụ hồng ngoại OD Mật độ quang PGPR Vi khuẩn vùng rễ kích thích tăng trƣởng thực vật SEM Kính hiển vi điện tử quét TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua TEOS Tetraetyl orthosilicat TGA Thermogrametric Analysis (Phân tích nhiệt khối lƣợng) TiBALDH Hạt nano Titanium-Bis-Ammonium-Lactato-Dihydrohyde TTIP Titanium Isopropoxide Danh mục bảng Bảng 2.1 Sự phụ thuộc độ ổn định hệ keo vào giá trị Zeta 43 Bảng 2.2 Bảng nồng độ nano TiO2 thử nghiệm với vi khuẩn 46 Bảng 2.3 Bảng nồng độ nano SiO2 thử nghiệm với vi khuẩn 47 Bảng 3.1 Kết phân tích DLS mẫu TiO2 54 Bảng 3.2 Kết phân tích DLS mẫu SiO2 58 Bảng 3.3 Kết khảo sát OD mẫu vi khuẩn nano TiO2 63 Bảng 3.4 Kết khảo sát OD mẫu chứa vi khuẩn nano SiO2 66 Bảng 3.5 Thời gian sinh trƣởng mẫu dƣa lƣới 70 Bảng 3.6 Chiều cao trung bình mẫu dƣa lƣới theo thời gian 71 Bảng 3.7 Số trung bình mẫu dƣa lƣới theo thời gian 74 Bảng 3.8 Số nhánh trung bình mẫu dƣa lƣới theo thời gian 74 Bảng 3.9 Kết khảo sát mẫu mạ sau gieo hạt 79 Bảng 3.10 Động thái tăng trƣởng mẫu lúa sau gieo trồng 80 Danh mục hình vẽ, đồ thị Hình 1.1 Mơ hình cấu trúc tinh thể TiO2 pha anatas (a), rutil (b) brookit (c) tinh thể khuyết tật mạng (d) [1] Hình 1.2 Giản đồ lƣợng TiO2 pha anatas rutil [1] [8] Hình 1.3 Sơ đồ mơ tả q trình oxy hố khử tinh thể bán dẫn [1] [3] [4] Hình 1.4 Cấu trúc phân tử Silica 11 Hình 1.5 Sơ đồ tổng hợp oxit phƣơng pháp sol-gel 16 Hình 1.6 Các chế biết vi khuẩn PGPR Bacillus spp trồng [21] [22] 21 Hình 1.7 Hạt nano Titanium-Bis-Ammonium-Lactato-Dihydrohyde (TiBALDH) [23] 23 Hình 1.8 Hình ảnh lúa ruộng 29 Hình 1.9 Cây dƣa lƣới trồng nhà kính 32 Hình 2.1 Sơ đồ nguyên tắc kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 38 Hình 2.2 Thiết bị kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 39 Hình 2.3 Sơ đồ nguyên tắc kính hiển vi điện tử quét (SEM) 40 Hình 2.4 Thiết bị kính hiển vi điện tử quét (SEM) 41 Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý máy quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier 42 Hình 2.6 Thiết bị phân tích IR 43 Hình 2.7 Một số thiết bị dùng ni cấy đánh giá phát triển vi khuẩn 44 Hình 3.1 Hình ảnh mẫu T3 55 Hình 3.2 Kết phân tích DLS mẫu T3 55 Hình 3.3 Thế zeta mẫu T3 55 Hình 3.4 Kết phân tích SEM mẫu T3 56 Hình 3.5 Kết phân tích TEM mẫu T3 56 Hình 3.6 Kết phân tích IR mẫu T3 57 Hình 3.7 Hình ảnh mẫu S2 59 Hình 3.8 Kết phân tích DLS mẫu S2 59 Hình 3.9 Thế zeta mẫu S2 59 Hình 3.10 Kết phân tích TEM mẫu S2 60 Hình 3.11 Kết phân tích TEM mẫu S2 sau siêu âm 60 Hình 3.12 Kết phân tích SEM mẫu S2 61 Hình 3.13 Phổ IR mẫu S2 62 Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giá trị OD thời gian mẫu chứa vi khuẩn nano TiO2 64 Hình 3.15 Hình ảnh mẫu nano TiO2 60 µg/ml – vi khuẩn - LB thời gian khác (a); (b); 24 (c) 48 (d) 65 Hình 3.16 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giá trị OD thời gian mẫu chứa vi khuẩn nano SiO2 66 Hình 3.17 Hình ảnh mẫu nano SiO2 100 µg/ml – vi khuẩn – LB thời gian khác (a); (b); 24 (c) 48 (d) 67 Hình 3.18 Hình ảnh SEM mẫu nano TiO2 – vi khuẩn rễ dƣa 68 Hình 3.19 Hình ảnh SEM mẫu nano SiO2 – vi khuẩn rễ dƣa 69 Hình 3.20 Bộ rễ trƣớc đƣa ruộng sản xuất 69 Hình 3.21 Hình ảnh mẫu dƣa lƣới sau trồng 21 ngày 72 Hình 3.22 Hình ảnh mẫu dƣa lƣới sau trồng 28 ngày 73 Hình 3.23 Hình ảnh hạt thóc đƣợc ngâm thời gian 24 với dung dịch khác 76 Hình 3.24 Hình ảnh mạ mẫu giống ngâm dung dịch 77 Hình 3.25 Hình ảnh mạ mẫu giống ngâm dung dịch 24 77 Hình 3.26 Hình ảnh lúa mẫu giống ngâm dung dịch chuyển lên đất trồng sau 28 ngày 78 Hình 3.27 Hình ảnh lúa mẫu giống ngâm dung dịch 24 chuyển lên đất trồng sau 28 ngày 78 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ NANO TiO2, SiO2 1.1.1 Tổng quan nano TiO2 1.1.1.1 Cấu trúc, tính chất vật liệu nano TiO2 1.1.1.2 Tính chất xúc tác quang TiO2 1.1.1.3 Ứng dụng nano TiO2 nông nghiệp 10 1.1.2 Tổng quan SiO2 11 1.1.2.1 Tổng quan cấu trúc 11 1.1.2.2 Tính chất 12 1.1.2.3 Ứng dụng nano SiO2 nông nghiệp 13 1.1.3 Các phƣơng pháp tổng hợp nano TiO2 nano SiO2 14 1.1.3.1 Phương pháp hóa ướt (wet chemical) 14 1.1.3.2 Phương pháp học (mechanical) 14 1.1.3.3 Phương pháp bốc bay 14 1.1.3.4 Phương pháp hình thành từ pha khí (gas-phase) 15 1.1.3.5 Phương pháp sol- gel 15 1.2 TỔNG QUAN VỀ VI KHUẨN Bacillus subtilis 20 1.2.1 Giới thiệu chung nhóm vi khuẩn PGPR 20 1.2.2 Vai trò PGPR kích thích sinh trƣởng thực vật 20 1.2.3 Vi khuẩn Bacillus subtilis 23 1.2.3.1 Đặc điểm phân loại 23 1.2.3.2 Đặc điểm phân bố 24 1.2.3.3 Đặc điểm hình thái 24 1.2.3.4 Đặc điểm sinh hóa 25 1.2.3.5 Các chất kháng sinh Bacillus subtilis tổng hợp 26 1.2.3.6 Tính đối kháng Bacillus subtilis 27 1.3 CÂY LÚA VÀ DƢA LƢỚI 27 1.3.1 Tổng quan lúa 27 1.3.2 Tổng quan dƣa lƣới 32 CHƢƠNG NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 2.1 TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANO 34 2.1.1 Nguyên vật liệu thiết bị 34 2.1.1.1 Hóa chất 34 2.1.1.2 Thiết bị 34 2.1.2 Phƣơng pháp 34 2.1.2.1 Phương pháp tổng hợp nano TiO2, SiO2 34 2.1.2.2 Phương pháp đánh giá cấu trúc hạt 38 2.2 PHƢƠNG PHÁP NUÔI CẤY VI KHUẨN Bacillus subtilis 44 2.2.1 Chủng vi sinh PGPR 44 2.2.2 Dụng cụ, hóa chất, thiết bị môi trƣờng nuôi cấy vi sinh, chủng vi khuẩn 44 2.2.3 Trình tự tiến hành 45 2.2.3.1 Nuôi cấy vi khuẩn 45 2.2.3.2 Nuôi cấy vi khuẩn nano 45 2.3 PHƢƠNG PHÁP THỬ NGHIỆM VỚI CÂY LÚA VÀ CÂY DƢA 47 2.3.1 Thử nghiệm dƣa 47 2.3.1.1 Chọn giống dưa 47 2.3.1.2 Yêu cầu sinh thái dưa lưới 47 2.3.1.3 Kỹ thuật canh tác 48 2.3.1.4 Các tiêu theo dõi 50 2.3.2 Thử nghiệm lúa 51 2.3.2.1 Chọn giống lúa 51 2.3.2.2 Quy trình thực 51 2.3.2.3 Phương pháp đánh giá 52 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 54 3.1 TỔNG HỢP VẬT LIỆU 54 3.1.1 Tổng hợp nano TiO2 54 3.1.1.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ TTIP/H2O tới kích cỡ hạt 54 3.1.1.2 Khảo sát cấu trúc hạt TiO2 56 3.1.2 Tổng hợp nano SiO2 58 3.1.2.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ TEOS/H2O tới kích cỡ hạt 58 3.1.2.2 Khảo sát cấu trúc hạt SiO2 60 3.2 KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA VI KHUẨN ENDOPHYTE - NANO 63 3.2.1 Vi khuẩn Endophyte nano TiO2 63 3.2.2 Vi khuẩn Endophyte nano SiO2 65 3.3 THỬ NGHIỆM TRÊN LÚA VÀ DƢA LƢỚI 67 3.3.1 Khảo sát ảnh hƣởng nano – vi khuẩn đến khả sinh trƣởng phát triển dƣa 68 3.3.1.1 Ảnh hưởng nano – vi khuẩn đến tỷ lệ, tốc độ nảy mầm, khả bám dính vi khuẩn phát triển rễ 68 3.3.1.2 Ảnh hưởng nano – vi khuẩn đến giai đoạn sinh trưởng phát triển dưa 70 3.3.1.3 Ảnh hưởng nano – vi khuẩn đến động thái tăng trưởng chiều cao dưa lưới 70 3.3.1.4 Ảnh hưởng nano – vi khuẩn đến động thái tăng trưởng số dưa lưới 73 3.3.1.5 Ảnh hưởng nano – vi khuẩn đến khả phân nhánh dưa lưới 74 3.3.2 Thử nghiệm lúa 75 3.3.2.1 Gieo chăm sóc 75 3.3.2.2 Đánh giá 79 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82 4.1 Kết luận 82 4.2 Kiến nghị 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 MỞ ĐẦU LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Cho đến ngày khoa học kỹ thuật phát triển, đặc biệt ngành khoa học công nghệ nano, việc ứng dụng hạt nano công nghệ sinh học, đặc biệt nông nghiệp vấn đề thu hút đƣợc quan tâm nhiều nhà khoa học giới Vi khuẩn nội ký sinh thực vật (Endophytic bacteria) đƣợc tìm thấy hầu hết loài thực vật, chúng cƣ trú nội mô thực vật ký chủ chúng hình thành loạt mối quan hệ khác nhƣ cộng sinh tƣơng hỗ, công sinh dinh dƣỡng, hội sinh Endophytic bacteria thúc đẩy thực vật tăng trƣởng, tăng suất đóng vai trị tác nhân điều hòa sinh học Endophytic bacteria sản xuất hàng loạt sản phẩm tự nhiên có lợi cho thực vật ký chủ mà ta khai thác tác nhân để ứng dụng y học, nơng nghiệp hay cơng nghiệp Ngồi cịn có tiềm loại bỏ chất gây ô nhiễm đất cách tăng cƣờng khả khử độc thực vật làm cho đất trở nên màu mỡ thông qua chu trình photphat cố định đạm Ngày có nhiều quan tâm việc phát triển ứng dụng tiềm công nghệ sinh học Endophytic bacteria để phát triển giống trồng có khả khử độc đồng thời có khả sản xuất sinh khối nhiên liệu sinh học Tích hợp vật liệu nano TiO2/ nano SiO2 vi khuẩn endophyte giúp cho trình chuyển hóa hấp thụ phân bón diễn nhanh chóng hiệu giúp giảm lƣợng phân bón thuốc tăng trƣởng thực vật Đồng thời Endophyte phát triển mạnh, trồng phải tiết nhiều hoạt chất phytoalexin (PA) hơn, hoạt chất miễn dịch tự nhiên có Hoạt chất giúp tăng thêm khả chống chịu gặp điều kiện bất lợi từ môi trƣờng giúp ngƣời nông dân giảm việc sử dụng thuốc BVTV q trình chăm sóc Hiện có nghiên cứu tích hợp vật liệu nano với vi khuẩn endophyte đánh giá tác dụng chúng trồng vi sinh vật hại trồng Từ luận điểm lựa chon để tài nghiên cứu: “Nghiên cứu tích hợp vi khuẩn endophyte với vật liệu nano ứng dụng bảo vệ trồng” NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI: - Chế tạo đƣợc hạt nano TiO2 nano SiO2 có kích thƣớc đồng nhắm tiến tới khảo sát cho thí nghiệm tích hợp với vi khuẩn - Nuối cấy đƣợc chủng vi khuẩn Bacillus sp môi trƣờng LB bổ sung nano nano TiO2/nano SiO2 - Phân tích đƣợc khả ảnh hƣởng tới sinh khối vi khuẩn sau quy trình thực nghiệm để đƣa kết luận CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ NANO TiO2, SiO2 1.1.1 Tổng quan nano TiO2 1.1.1.1 Cấu trúc, tính chất vật liệu nano TiO2  Cấu trúc tinh thể TiO2 Titan đioxit chất bột màu trắng, đun nóng có màu vàng, làm lạnh trở lại màu trắng Tinh thể TiO2 có độ cứng cao, khơng độc khó nóng chảy (t0nc = 18700C) Vật liệu TiO2 tồn dƣới nhiều dạng thù hình khác Đến nhà khoa học công bố nghiên cứu dạng thù hình (gồm dạng cấu trúc tự nhiên, dạng dạng tổng hợp) tinh thể TiO2 Trong đó, dạng thù hình phổ biến đƣợc quan tâm tinh thể TiO2 rutil, anatas brookit Pha rutil dạng bền, pha anatas brookit dạng giả bền dần chuyển sang pha rutil nung nhiệt độ cao (thƣờng khoảng 900 oC) [1] Tinh thể TiO2 pha rutil anatas có cấu trúc tứ giác (tetragonal) đƣợc xây dựng từ đa diện phối trí bát diện (octahedra), bát diện có ion Ti4+ nằm tâm ion O2- nằm đỉnh, góc bao bọc Trong sở tinh thể TiO2 anatas có ion Ti4+ ion O2- Mỗi bát diện tiếp giáp với bát diện lân cận (4 bát diện chung cạnh bát diện chung góc) (Hình 1.1a) Trong sở tinh thể TiO2 rutil có ion Ti4+ ion O2- Các bát diện oxit titan xếp thành chuỗi đối xứng bậc với cạnh chung nhau, bát diện tiếp giáp với 10 bát diện lân cận (4 bát diện chung cạnh bát diện chung góc) (Hình 1.1b) Qua ta thấy tinh thể TiO2 anatas khuyết O nhiều tinh thể TiO2 rutil Điều ảnh hƣởng tới số tính chất vật lý vật liệu TiO2 dạng thù hình khác nút khuyết O có vai trị nhƣ tạp chất donor Khoảng cách Ti-Ti tinh thể TiO2 pha anatas (3,79 Å; 3,03 Å) lớn pha rutil (3,57 Å; 2,96 Å) khoảng cách Ti-O tinh thể TiO2 pha anatas (1,394 Å; 1,98 Å) nhỏ pha rutil (1,949 Å; 1,98 73 Đối chứng Công thức Cơng thức Cơng thức Hình 3.22 Hình ảnh mẫu dưa lưới sau trồng 28 ngày 3.3.1.4 Ảnh hưởng nano – vi khuẩn đến động thái tăng trưởng số dưa lưới Các mẫu đƣợc chăm sóc điều kiện: Nhiệt độ 25 - 33oC, độ ẩm đất 75 - 80%, đƣợc cung cấp nhiều ánh sáng, tiến hành tƣới 40 ml dung dịch nano - vi khuẩn theo công thức tuần/ lần, bổ sung nƣớc thƣờng xuyên Kết theo dõi động thái tăng trƣởng số cơng thức thí nghiệm đƣợc thể Bảng 3.7: 74 Bảng 3.7 Số trung bình mẫu dƣa lƣới theo thời gian Đơn vị: Số ngày sau trồng (ngày) Công thức 14 21 28 Đối chứng 5,0 8,7 14,3 5,8 9,6 16,5 5,2 9,3 13,8 6,0 10,0 17,0 Bảng 3.7 cho thấy động thái tăng trƣởng số dƣa lƣới giai đoạn khác khác Các giống có số xuất giai đoạn trồng, sau số tăng dần tăng nhanh giai đoạn 14 - 28 ngày sau trồng Số tƣơng ứng với tăng trƣởng chiều dài Ở cơng thức có số nhiều (17,0 lá), cơng thức đối chứng có số thấp (14,3 lá) 3.3.1.5 Ảnh hưởng nano – vi khuẩn đến khả phân nhánh dưa lưới Kết theo dõi khả phân nhánh cơng thức thí nghiệm đƣợc thể Bảng 3.8: Bảng 3.8 Số nhánh trung bình mẫu dƣa lƣới theo thời gian Đơn vị: nhánh Công thức Số ngày sau trồng (ngày) 14 21 28 Đối chứng Chƣa phân nhánh 1,00 Chƣa phân nhánh Chƣa phân nhánh 1,33 2,20 75 Qua kết theo dõi Bảng 3.8 ta thấy, giai đoạn từ trồng đến 21 ngày chƣa có phân nhánh, tập trung phát triển chiều dài thân chính, từ 21- 28 ngày, bắt đầu phát triển nhánh để chuyển sang giai đoạn hoa, hình thành quả, cơng thức có nhánh nhiều (2,20 nhánh) cơng thức đối chứng chƣa phân nhánh Nhƣ vậy, kết thử nghiệm mẫu nano – vi khuẩn – LB cho thấy nano TiO2 có tác động tích cực rõ rệt tới tăng trƣởng phát triển dƣa lƣới nano SiO2 tác động phần nhỏ, khơng có khác biệt đáng kể 3.3.2 Thử nghiệm lúa Từ kết 3.3.1, lựa chọn nano TiO2 để thử nghiệm lúa với công thức nhƣ sau: - Mẫu đối chứng: khoảng 100 hạt ngâm 20 ml nƣớc cất, nhiệt độ: 25 – 30 oC 24 giờ, ủ rẻ cho rễ dài – mm - Công thức 1: khoảng 100 hạt ngâm trong 20 ml dịch nano TiO2 60 µg/ml – vi khuẩn – LB, nhiệt độ: 25 – 30 oC 24 ủ rẻ cho rễ dài – mm - Công thức 2: khoảng 100 hạt ngâm trong 20 ml dịch vi khuẩn – LB, nhiệt độ: 25 – 30 oC 24 giờ, ủ rẻ cho rễ dài – mm 3.3.2.1 Gieo chăm sóc Bƣớc 1: Ngâm ủ hạt giống Thu hạt nảy mầm, rửa nhớt (mầm vừa nhú, nứt vỏ) ngâm vào dịch theo công thức thiết lập Ngâm lặp lại lần loại 24 giờ, khoảng 100 hạt đĩa petri 76 a d 24 b e 24 c f 24 Hình 3.23 Hình ảnh hạt thóc đƣợc ngâm thời gian 24 với dung dịch khác Trong đó: a & d - Cơng thức đối chứng b & e - Công thức c & f - Công thức Bƣớc 2: Gieo hạt Điều kiện chăm sóc: nhiệt độ 26 ÷ 33 0C, cách tuần lại tƣới dung dịch chứa: vi khuẩn – LB, nano TiO2 60 µg/ml lần, lần tƣới 40ml/ công thức, phun gốc, đất ngập nƣớc 0,5 cm 77 Hình 3.24 Hình ảnh mạ mẫu giống ngâm dung dịch Hình 3.25 Hình ảnh mạ mẫu giống ngâm dung dịch 24 Bƣớc 3: Chuyển mạ lên đất trồng Điều kiện chăm sóc: nhiệt độ 26 ÷ 35 0C, lúa đƣợc chuyển sang đất trồng 28 ngày, cách tuần lại tƣới dung dịch chứa: vi khuẩn – LB, Nano TiO2 60 µg/ml lần, lần tƣới 40ml/ cơng thức, phun gốc 78 Hình 3.26 Hình ảnh lúa mẫu giống ngâm dung dịch chuyển lên đất trồng sau 28 ngày Hình 3.27 Hình ảnh lúa mẫu giống ngâm dung dịch 24 chuyển lên đất trồng sau 28 ngày 79 3.3.2.2 Đánh giá Đặc điểm hình thái: Mơ tả hình thái thời điểm: - Đẻ nhánh mô tả: Khả đẻ khỏe, yếu, trung bình - Màu sắc lá: xanh nhạt, xanh, xanh đậm Kết theo dõi lúa đƣợc thể Bảng 3.9 3.10 nhƣ sau: Bảng 3.9 Kết khảo sát mẫu mạ sau gieo hạt Thời gian ngày Công thức Chiều cao (cm) Số lá/ thân (lá) 14 ngày Màu sắc mạ Chiều cao (cm) Số lá/ thân (lá) Màu sắc mạ Mạ đƣợc ngâm dịch thời gian 9,7 3,1 Xanh 13,2 4,2 xanh 10,3 3,4 Xanh 13,5 4,5 xanh 9,9 3,2 Xanh 13,3 4,3 xanh Mạ đƣợc ngâm dịch thời gian 24 9,6 2,9 Xanh 13,1 4,2 xanh 9,7 3,0 Xanh 13,3 4,3 xanh 9,8 3,2 Xanh đậm 13,5 4,1 xanh 80 Bảng 3.10 Động thái tăng trƣởng mẫu lúa sau gieo trồng Giống ngâm Thông số Chiều cao (cm) Ngâm 1h Số lá/ thân (lá) Màu sắc Chiều cao (cm) Ngâm 24h Số lá/ thân (lá) Cơng thức Ngày sinh trƣởng 14 21 28 17,6 21,6 23,9 26,2 20,9 25,6 29,7 32,3 19,8 24,5 28,2 30,1 5,7 5,7 6,1 6,9 6,4 6,4 7,4 8,2 6,4 6,6 7,2 8,2 xanh nhạt xanh xanh xanh xanh xanh đậm xanh đậm xanh đậm xanh xanh đậm xanh đậm xanh đậm 18,1 21,9 25,6 30,3 22,7 26,3 29,9 32,3 19,8 24,5 27,2 30,2 6,8 6,8 7,1 7,9 6,9 7,3 7,6 8,2 6,7 7,4 7,5 8,1 xanh xanh xanh xanh xanh xanh đậm xanh đậm xanh Màu sắc 81 đậm xanh xanh đậm xanh đậm xanh đậm Kết Bảng 3.9 3.10 cho thấy sau thời gian, điều kiện chăm sóc nhƣ nhau, mẫu mạ lúa ngâm công thức chứa nano TiO2 phát triển mẫu ngâm vi khuẩn (công thức 3) nƣớc cất (công thức 1), cao hơn, nhánh đều, nhiều xanh so với hai mẫu lại Điều cho thấy khả kích thích sinh trƣởng nano TiO2 kết hợp vi khuẩn Bacillus subtilis môi trƣờng LB hạt giống Từ thử nghiệm trên, chúng tơi kết luận, vật liệu nano TiO2 SiO2 tổng hợp có ảnh hƣởng đến trình sinh trƣởng phát triển trồng, cụ thể thử nghiệm dƣa lƣới lúa Các kết thử nghiệm trồng phù hợp với kết nuôi cấy nano – vi khuẩn Trong nano TiO2 có tác động tích cực đáng kể đến phát triển nano SiO2 có tác động vừa phải, khơng có nhiều thay đổi rõ rệt nhƣ nano TiO2 82 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Trong q trình nghiên cứu, chúng tơi đạt đƣợc kết nhƣ sau:  Tổng hợp thành công nano TiO2 10 – 30 nm (TEM) nano SiO2 20 50 nm (TEM) phƣơng pháp sol-gel kết hợp vi sóng Các phƣơng pháp đo phân tích cấu trúc hạt SEM, TEM, DLS, IR cấu trúc liên kết hạt nano tổng hợp Kết nghiên cứu cho thấy q trình siêu âm có ảnh hƣởng rõ rệt tới phân bố kích thƣớc hạt mơi trƣờng phân tán  Thử nghiệm tác động nano TiO2 nano SiO2 vi khuẩn Bacillus subtilis GB03, kết cho thấy nano TiO2 tác động tích cực tới phát triển chủng vi khuẩn này, suốt thời gian nuôi cấy, mẫu vi khuẩn kết hợp nano TiO2 cho giá trị OD cao so với mẫu đối chứng, đƣờng cong tăng trƣởng thể rõ rệt theo thời gian Trong đó, nano SiO2 có khơng ảnh hƣởng đáng kể đến phát triển vi khuẩn sau 24 thử nghiệm  Thử nghiệm trồng: dịch nano TiO2 SiO2 kết hợp vi khuẩn Bacillus subtilis GB03 mơi trƣờng LB có tác động tích cực sinh trƣởng phát triển lúa dƣa lƣới Đối với lúa, mẫu sử dụng nano TiO2 SiO2 kết hợp vi khuẩn cho nhiều hơn, cao xanh so với mẫu không sử dụng nano TiO2 thời kỳ mạ thời kì tăng trƣởng sau gieo trồng Đối với dƣa lƣới, vi khuẩn nano TiO2 bám bề mặt rễ có xu hƣớng thâm nhập qua lớp vỏ rễ Ảnh hƣởng thời gian sinh trƣởng của dƣa lƣới với mẫu sử dụng nano TiO2 kết hợp vi khuẩn ngắn so với mẫu đối chứng mẫu sử dụng nano SiO 2, cao (111,9 cm), nhiều (17 lá/cây) cho nhiều nhánh (phân nhánh trung bình 2,2 nhánh) Kết cho thấy nano TiO2 kết hợp vi khuẩn có khả thúc đẩy sinh trƣởng dƣa lƣới cách rõ rệt Trong đó, với điều kiện khảo sát nghiên cứu, nano SiO khơng có nhiều tác động đáng kể đến dƣa lƣới so với đối chứng; thời gian sinh trƣởng, chiều cao cây, số số nhánh mẫu sử dụng nano SiO2 kết hợp vi khuẩn có nhỉnh so với mẫu so sánh nhƣng khơng có khác biệt nhiều 83 4.2 Kiến nghị Nano TiO2 kết hợp với vi khuẩn kích thích tăng trƣởng vùng rễ PGPR có khả kích thích tăng trƣởng trồng Đây hƣớng triển vọng việc ứng dụng vật liệu nano sản xuất nông nghiệp, cần có nghiên cứu sâu quy mơ lớn để phát huy tính vật liệu 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] L V P G P L P M Augugliaro V., "Clean by light irradiation Practical applications of supported TiO2," The Royal Society of Chemistry, 2010 [2] X Y J A M X S Huamin Zhang, "Firstprinciples study of Cu-doping and oxygen vacancy effects on TiO2 for water splitting," Chemical Physics Letters, no 612, p 106–110, 2014 [3] H T Thúy, "Nghiên cứu biến tính TiO2 nano Cr(III) làm xúc tác quang hóa vùng ánh sáng trơng thấy," Luận văn thạc sỹ khoa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, 2011 [4] H T Vân, "Chế tạo vật liệu TiO2 nghiên cứu khả quang xúc tác chúng," Luận văn thạc sỹ khoa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, 2011 [5] J F F R H A.K.P.D Savio, "Sonosynthesis of nanostructured TiO2 doped with transition metals having variable bandgap.," in Ceramics International, 2012 [6] S X X B B W a F H Jing Liqiang, "The preparation and characterization of La doped TiO2 nanoparticles and their photocatalytic activity," Journal of Solid State Chemistry , no 177, p 3375–3382, 2004 [7] L O Qi Xiao, "Photocatalytic activity and hydroxyl radical formation of carbon-doped TiO2 nanocrystalline: Effect of calcination temperature," Chemical Engineering Journal, no 148, p 248–253, 2009 [8] G L a J T Y Amy L Linsebigler, "Photocatalysis on TiO Surfaces: Principles, Mechanisms, and Selected Results," Chem Rev., pp 735758, 1992 [9] L Y S W K Y W H YAO Yadong, "Antibacterial properties of TiO ceramic pellets prepared using nano TiO2 powder," Journal of Wuhan University of Technology-Mater Sci Ed., vol 24, no 3, pp 337-342, 2009 [10] S S G & B L Timmusk, "Titania (TiO2) nanoparticles enhance the performance of growth-promoting rhizobacteria," Scientific reports, vol 8, no 1, p 617, 2018 [11] N G M B S M J S G A & K V G Palmqvist, "Nano titania aided clustering and adhesion of beneficial bacteria to plant roots to enhance crop growth and stress management," Scientific reports, vol 5, no 1, 2015 [12] E L S R T & L C Eymard-Vernain, "Impact of nanoparticles on the 85 Bacillus subtilis (3610) competence," Scientific Reports, vol 8, no 1, 2018 [13] White L T., " Eilmer of Malmesbury, an Eleventh Century Aviator: A Case Study of Technological Innovation, Its Context and Tradition," Technology and Culture, no 2, pp 97-111, 1961 [14] H A Frederik and E Wiberg, Academic Press/De Gruyter, San Diego/Berlin, 2001 [15] S G D C Datnoff LE, "Influence of silicon fertilizer grades on blast and brown spot," Plant Dis, vol 76, p 1011, 1992 [16] Winslow MD Silicon, "Disease resistance and yield of rice genotypes under upland cultural conditions," Crop Sci, vol 32, pp 1208-1221, 1992 [17] J M D E a C B M C R.R Bélanger, "Yield of Cucumber Infected with Pythium aphanidermatum when Grown with Soluble Silicon," HORTSCIENCE, vol 29, no 8, p 896–897, 1994 [18] S L Mathurot Chaiharn, "Phosphate solubilization potential and stress tolerance of rhizobacteria from rice soil in Northern Thailand," World Journal of Microbiology and Biotechnology, no 25, pp 305-314, 2008 [19] R B S Yachana Jha, "Endophytic Pseudomonas pseudoalcaligenes shows better response against the Magnaporthe grisea than a rhizospheric Bacillus pumilus in Oryza sativa (Rice)," Archives of Phytopathology and Plant Protection, vol 44, no 6, pp 592-604, 2011 [20] S S C P S K M A S S Nautiyal CS1, "Plant growth-promoting bacteria Bacillus amyloliquefaciens NBRISN13 modulates gene expression profile of leaf and rhizosphere community in rice during salt stress," Plant Physiol Biochem, vol 66, pp 1-9, 2013 [21] G D M.-L B B T Y M.-L D M L L F W.-D C P.-C Jordan Vacheron, "Plant growth-promoting rhizobacteria and root system functioning," Frontiers in Plant Science, vol 4, no 356, pp 1-19, 2013 [22] A P A & J B N Kumar, "Bacillus as PGPR in Crop Ecosystem," Bacteria in Agrobiology: Crop Ecosystems, Springer, 2017, pp 37-59 [23] S B J M G A S V G K N G M Palmqvist, "Nano titania aided clustering and adhesion of beneficial bacteria to plant roots to enhance crop growth and stress management," Nature, p 5:10146, 2015 [24] M Alexander, Introduction to Soil Microbiology., New York: John Wiley and Sons, Inc.,, 1977 [25] V T V H V T L A L T H N T N D N T H Tô Minh Châu, Vi sinh vật học đại cƣơng, 2000 86 [26] L K Hữu, Khảo sát đặc điểm Bacillus subtilis tìm hiểu điều kiện ni cấy thích hợp sản xuất thử nghiệm chế phẩm probiotic, luận văn tốt nghiệp cử nhân Chăn nuôi Thú y, Trƣờng Đại học Nông Lâm TP HCM, 2005 [27] M R Amirjani, "Effect of NaCl on some physiological parameter of rice," Eur J Biol Sci, vol 31, pp 6-16, 2010 [28] T V Đạt, Sản xuất lúa gạo Thế giới - Hiện trạng Khuynh hƣớng phát triển kỷ 21, Nhà xuất Nông nghiệp, 2005 [29] G Khush, "Origin, dispersal, cultivation and variation of rice Plant," Plant Mo Biol., vol 35, pp 25-34, 1997 [30] N V Hoan, Cẩm nang lúa, NXB Lao động, 2006, pp 169-180 [31] M G M I S P A T R T A S K F S Mucisc, "Chemical and microstructural properties of TiO2 synthesized by sol–gel procedure," Mater Sci Eng, vol B47, pp 33-40, 1997 [32] G G P D A Manivannan, "Synthesis of nanocrystalline TiO2 particles and their structural characteristics," , J Clust Sci, vol 19, pp 391-399, 2008 [33] H S Markus Pohl, "Dispersion and deagglomeration of nanoparticles in aqueous solutions," NurnbergMesse GmbH, Nuremberg, Germany, 2004 [34] J H M.J Adeogun, "Structure control in sol–gel silica synthesis using ionene polymers 2: evidence from spectroscopic analysis," J Sol-Gel Sci Technol, vol 20, pp 119-128, 2001 [35] P Innocenzi, "Infrared spectroscopy of sol–gel derived silica-based films: a spectra microstructure overview," J Non-Cryst Solids, vol 316, p 309–319, 2003 [36] L H J.M Nedelec, "Ab initio molecular orbital calculations on silica rings," J Non-Cryst Solids , vol 255, p 163–170, 1999 [37] K K H N H Yoshino, "IR study on the structural evolution of sol–gel derived SiO2 gels in the early stage of conversion to glasses," J NonCryst Solids, vol 126, pp 68-78, 1990 [38] D E A G S S V Simon, "Thermal and spectroscopic investigation of sol–gel derived aluminosilicate bioglass matrices," J Optoelectron Adv Mater, vol 9, p 3368–3371, 2007 [39] F B F P M G S P M Catauro, "Influence of the polymer amount on bioactivity and biocompatibility of SiO2/PEG hybrid materials synthesized by sol–gel technique," Materials Science and Engineering C , vol 48, p 548–555, 2015 [40] G Devanand, S Ramasamy, B Ramakrishnan and J Kumar, "Folate 87 targeted PEGylated titanium dioxide nanoparticles as a nanocarrier for targeted paclitaxel drug delivery," Adv Powder Technol, vol 24, p 947– 954, 2013 [41] N Sanaz, R Hamid, F Mohammad, S Mhammad and M Morteza, "Mortality response of folate receptor-activated, PEG-functionalized TiO2 nanoparticles for doxorubicin loading with and without ultraviolet irradiation," Ceram Int, vol 40, p 5481–5488, 2014 [42] D Nadica, M Abazovic, M Comor, D Dramicanin, S Jovanovic and M Jovan, "Photoluminescence of Anatasese and Rutile TiO2 Particles," J Phys Chem B , vol 110, p 25366–25370, 2006 [43] N T C N T T T V Q M Thái Hoàng, "Tổng hợp nanosilica vật liệu nanocompozit EVA/silica có sử dụng chất trợ tƣơng hợp EVAgMA," Tạp chí hóa học, 2012 [44] Ś L Chruściel J., "Synthesis of nano silica by the sol-gel method and its activity toward polymers," Materials Science, vol 21, no 4, pp 461-469, 2003 [45] Kr Martin, "The chemistry of silica and its potential health benefits," Journal of Nutrition, health & aging, vol 11, no 2, pp 94-97, 2007 [46] A R.-V A M M Hamadanian, "Sol–gel preparation and characterization of Co/TiO2 nanoparticles: application to the degradation of methyl orange," J Iran Chem Soc, vol 7, pp S52-S58, 2010 ... vi? ??c sử dụng thuốc BVTV q trình chăm sóc Hiện có nghiên cứu tích hợp vật liệu nano với vi khuẩn endophyte đánh giá tác dụng chúng trồng vi sinh vật hại trồng 2 Từ luận điểm lựa chon để tài nghiên. .. điểm lựa chon để tài nghiên cứu: ? ?Nghiên cứu tích hợp vi khuẩn endophyte với vật liệu nano ứng dụng bảo vệ trồng? ?? NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI: - Chế tạo đƣợc hạt nano TiO2 nano SiO2 có kích thƣớc đồng... cho thí nghiệm tích hợp với vi khuẩn - Nuối cấy đƣợc chủng vi khuẩn Bacillus sp môi trƣờng LB bổ sung nano nano TiO2 /nano SiO2 - Phân tích đƣợc khả ảnh hƣởng tới sinh khối vi khuẩn sau quy trình