Bài viết Ảnh hưởng của nấm rễ nội cộng sinh đến khả năng chống chịu mặn của cây lúa (Oryza sativa L.) trồng trên nền đất nhiễm mặn đánh giá sự xâm nhiễm AMF bên trong rễ lúa với Tryphan blue 0,05 % kết hợp kỹ thuật microwave và phân lập bào tử trong đất bằng phương pháp rây ẩm kết hợp ly tâm trong sucrose 50 %; (ii) Đánh giá khả năng tái xâm nhiễm AMF bên trong rễ lúa trong phòng thí nghiệm;...
Tuyển tập Hội nghị Nấm học Toàn quốc lần thứ doi: 10.15625/vap.2022.0136 ẢNH HƯỞNG CỦA NẤM RỄ NỘI CỘNG SINH ĐẾN KHẢ NĂNG CHỐNG CHỊU MẶN CỦA CÂY LÚA (Oryza sativa L.) TRỒNG TRÊN NỀN ĐẤT NHIỄM MẶN Nguyễn Văn Lẹ1*, Trần Nhân Dũng3, Hà Ngọc Bằng2, Bùi Xuân Khanh1 Trường Đại học Kiên Giang, Nghiên cứu sinh, Trường Đại học Cần Thơ Trường Đại học Cần Thơ *Email: nvle@vnkgu.edu.vn TÓM TẮT Nấm rễ nội sinh lồi hiếu khí sinh trưởng điều kiện thống khí tốt ngập nước Sự diện tầm quan trọng mối quan hệ cộng sinh nấm rễ nội sinh rễ lúa ý năm gần Nấm rễ nội cộng sinh có vai trị tái tạo, tăng cường cấu trúc đất, kháng lại stress mặn, hạn hán tác động đến thành phần vi sinh vật đất Nghiên cứu triển khai nhằm (i) đánh giá xâm nhiễm AMF bên rễ lúa với Tryphan blue 0,05 % kết hợp kỹ thuật microwave phân lập bào tử đất phương pháp rây ẩm kết hợp ly tâm sucrose 50 %; (ii) Đánh giá khả tái xâm nhiễm AMF bên rễ lúa phịng thí nghiệm; (iii) Đánh giá hiệu dòng nấm rễ đến sinh trưởng lúa điều kiện nhà lưới suất điều kiện canh tác đồng ruộng; (iv) Định danh đến chi dịng nấm rễ phân lập phương pháp hình thái bào tử Kết nghiên cứu xác định tỷ lệ xâm nhiễm mẫu rễ lúa thu đồng ruộng dao động từ 30 - 70 % 12 dòng nấm rễ nội cộng sinh phân lập có tỷ lệ tái xâm nhiễm cao 70 - 100 % Thí nghiệm tuyển chọn dịng nấm rễ nội cộng sinh giúp tăng cường khả chống chịu mặn hiệu đất điều kiện nhà lưới VTLT13ĐT8-07 VTTL15-OM2517-09 Trong đó, dịng nấm rễ VTLT13-ĐT8-07 ứng dụng canh tác lúa OM5451 đất nhiễm mặn góp phần tăng suất so với nghiệm thức đối chứng 1,55 lần Dựa vào đặc điểm hình thái dịng bào tử phân lập phân loại thuộc chi Acaulospora Gigaspora Từ khóa: AMF, huyện Vĩnh Thuận, suất lúa, nấm rễ nội cộng sinh, OM5451 MỞ ĐẦU Đồng sông Cửu Long xem đơn vị đầu xuất lúa gạo nước Mỗi năm, khu vực xuất 90 % lượng gạo nước, tương ứng với 20 % thị phần toàn cầu Tuy nhiên, năm gần xâm nhập mặn ảnh hưởng đến phát triển suất lúa [1, 2] Đồng sơng Cửu Long (ĐBSCL) có khoảng 0,74 triệu đất mặn nhiễm mặn, chiếm khoảng 19 % diện tích Trong đó, Kiên Giang với diện tích đất canh tác nông nghiệp bị nhiễm mặn 104.000 bị ảnh hưởng nặng đến suất Nấm rễ nội cộng sinh (AMF) thuộc ngành Glomeromycota, lớp nấm tiếp hợp Zygomycota Trong mối quan hệ cộng sinh AMF lúa lúa cung cấp nguồn carbon hữu dạng đường lipit đáp ứng cho sinh trưởng phát triển AMF [3] Ngược lại, AMF tăng cường khả hấp thu chất dinh dưỡng cho lúa, tái tạo tăng cường cấu trúc đất, ngồi chúng cịn giúp kháng lại mầm bệnh xâm nhiễm, chống chịu với điều kiện mặn, hạn, ngộ độc kim loại nặng 57 Nguyễn Văn Lẹ cs Trong nghiên cứu trước đây, nấm rễ nội cộng sinh biết đến chủ yếu mối quan hệ cộng sinh lồi trồng cạn chúng lồi hiếu khí Nấm rễ có tiềm to lớn việc phát triển nông nghiệp bền vững, xâm nhiễm vào rễ lúa lúa trồng điều kiện thống khí, đất thoát nước tốt (lúa nương, lúa canh tác vùng cao) Tuy nhiên, theo nghiên cứu Wang cs (2010) [4] ghi nhận diện AMF điều kiện canh tác ngập nước cụ thể loài thuộc chi Glomus Acaulospora chủ yếu dạng sợi nấm (hyphae) hai rừng ngập mặn phía Nam Trung Quốc có diện chúng đầm lầy nước mặn Một số nghiên cứu xâm nhiễm AMF rễ làm giảm căng thẳng gây độ mặn [5] AMF bảo vệ chủ từ áp lực môi trường đặc biệt stress mặn [6] Nhiều nghiên cứu cho thấy có giảm phân phối Na+ từ rễ đến chồi tăng tích lũy Na+ rễ lúa giúp tăng cường khả chịu mặn cho phép lúa có xâm nhiễm AMF trì trình sinh trưởng chúng điều kiện mặn AMF giảm tác động ion độc hại tính thấm màng tế bào bào quan tế bào, tăng sản xuất chất chống oxy hóa tích cực kiểm sốt biểu gen liên quan đến khả chống chịu mặn [7] VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu 20 mẫu lúa mẫu đất vùng rễ thu từ mơ hình canh tác lúa - tơm huyện Vĩnh Thuận tỉnh Kiên Giang 2.2 Phương pháp thu mẫu Bảng Danh sách mẫu đất dùng thí nghiệm STT Kí hiệu STT Kí hiệu STT Kí hiệu VTLT01-OM2517 VTLT08-OM2517 15 VTTL15-OM2517 VTLT02-OM5451 VTLT09-ĐT8 16 VTLT16-OM6976 VTLT03-OM6976 10 VTLT10-OM5451 17 VTLT17-ĐT8 VTTL04-ST24 11 VTLT11-OM6976 18 VTLT18-ST24 VTLT05-OM380 12 VTLT12-ST24 19 VTLT19-ST24 VTLT06-IR5451 13 VTLT13-ĐT8 20 VTLT20-0M5451 VTLT07-OM5451 14 VTLT14-OM6976 Địa điểm nghiên cứu đất đất canh tác bị nhiễm mặn thuộc mơ hình lúa - tôm huyện Vĩnh Thuận, tỉnh Kiên Giang Thu 20 mẫu đất vùng rễ lúa (đường kính 20 - 25 cm, độ sâu - 20 cm), lúa thu giai đoạn sinh trưởng Các mẫu thu thập gồm đất vùng rễ, lúa rễ lúa, ruộng thu mẫu riêng biệt theo quy tắc đường chữ Z Các mẫu đất thu thập cách dùng xẻng đào đất quanh vùng rễ có đường kính khoảng 20 - 25 cm, độ sâu - 20 cm Sau đó, mẫu riêng lẻ ruộng lúa trộn với tạo thành mẫu chung, đựng túi nylon ghi ký hiệu mẫu Mẫu đất để khơ tự nhiên nhiệt độ phịng khơng vượt 40 oC khoảng tuần, tránh ánh nắng mặt trời trực tiếp Sau mẫu đất tiếp tục loại bỏ chất lẫn tạp cho mẫu qua rây có kích thước lỗ mm Các mẫu đất trữ oC dùng cho phân lập bào tử Các 58 Ảnh hưởng nấm rễ nội cộng sinh đến khả chống chịu mặn lúa … mẫu rễ hạt lúa để khô tự nhiên 01 tuần trữ túi nylon nhiệt độ phịng thời gian thí nghiệm 2.3 Phương pháp khảo sát xâm nhiễm nấm rễ nội sinh bên rễ lúa Các mẫu rễ lúa nhuộm Tryphan blue 0,05 % kết hợp với kỹ thuật microwave có cải tiến bước làm màu rễ với dung dịch alkaline hydrogen peroxide (NH4OH mL, H2O 495 mL, H2O2 mL) [8] Mơ tả hình dạng xác định tỷ lệ xâm nhiễm theo phương pháp line insect [9] Đánh giá mức độ xâm nhiễm theo thang tiêu chuẩn Zangaro cs (2002) [10] 2.4 Phương pháp phân lập bào tử nấm rễ từ đất vùng rễ lúa Bào tử nấm rễ phân lập theo phương pháp rây ẩm kết hợp ly tâm sucrose 50 % [11] với hai rây sàng 450 μm 74 μm Phân loại sơ bào tử đến cấp độ chi theo hệ thống INVAM (https://invam.wvu.edu/) Bào tử trữ nước cất khử trùng ℃ q trình mơ tả hình thái 2.5 Phương pháp khảo sát khả tái xâm nhiễm nấm rễ nội sinh bên rễ lúa giai đoạn nảy mầm phịng thí nghiệm Thí nghiệm bố trí theo thể thức hồn tồn ngẫu nhiên Các giống lúa gieo đĩa petri (đường kính cm) có lót giấy ẩm, ủ nhiệt độ phịng rễ dài khoảng - cm Sau chủng bào tử nấm rễ vào đĩa petri bổ sung môi trường dinh dưỡng Yoshida NaCl ‰ Xác định tỷ lệ xâm nhiễm theo phương pháp line insect) [9] Đánh giá mức độ xâm nhiễm theo thang tiêu chuẩn Zangaro cs (2002) [10] sau tuần thí nghiệm 2.6 Phương pháp tuyển chọn dòng nấm rễ nội cộng sinh giúp tăng khả chống chịu mặn lúa môi trường Yoshida Thí nghiệm bố trí theo thể thức hồn tồn ngẫu nhiên, lần lặp lại, dịng nấm rễ nội cộng sinh phân lập bố trí với 02 nghiệm thức môi trường Yoshida, giống lúa sử dụng thí nghiệm OM5451: Nghiệm thức 1: Không chủng nấm rễ, Nghiệm thức 2: Chủng nấm rễ với mật độ bào tử/đơn vị thí nghiệm, Chỉ tiêu theo dõi: Chiều cao chiều dài rễ lúa sau 07 ngày 14 ngày sau chủng bào tử 2.7 Phương pháp tuyển chọn dòng nấm rễ giúp tăng cường khả chống chịu mặn lúa điều kiện nhà lưới Tiến hành chọn dòng nấm rễ nội cộng sinh (AMF1, AMF2) tăng cường khả chống chịu mặn hiệu mơi trường Yoshida để tiến hành thí nghiệm đất nhà lưới Thí nghiệm bố trí theo thể thức hoàn toàn ngẫu nhiên, 04 nghiệm thức, 03 lần lặp lại Các mẫu đất sử dụng cho thí nghiệm thu từ đất canh tác lúa bị nhiễm mặn huyện Vĩnh Thuận, tỉnh Kiên Giang thuộc mơ hình tơm - lúa Thí nghiệm bố trí chậu đơn vị thí nghiệm bố trí với lượng đất kg Nghiệm thức 1: Trồng lúa, không chủng nấm rễ nội cộng sinh, Nghiệm thức 2: Trồng lúa, chủng nấm rễ AMF1, Nghiệm thức 3: Trồng lúa, chủng nấm rễ AMF2, 59 Nguyễn Văn Lẹ cs Nghiệm thức 4: Trồng lúa, chủng nấm rễ AMF1 + AMF2 Chỉ tiêu theo dõi: Chiều cao chiều dài rễ lúa sau 07 ngày 14 ngày sau chủng bào tử 2.8 Phương pháp khảo sát ảnh hưởng nấm rễ nội cộng sinh canh tác lúa đất nhiễm mặn Thí nghiệm bố trí theo thể thức khối hồn tồn ngẫu nhiên với nghiệm thức, lần lặp lại huyện Vĩnh Thuận, tỉnh Kiên Giang Diện tích đất đơn vị thí nghiệm 3.000 m2, giống lúa sử dụng cho thí nghiệm OM5451 Bào tử nấm rễ nội cộng sinh sử dụng cho thí nghiệm có nguồn gốc từ Trường Đại học Kiên Giang Cơng thức phân bón cho lúa OM5451: 90 N - 50 P2O5 - 30 K2O (kg/ha) [12] Nghiệm thức 1: Trồng, lúa, không chủng nấm rễ, Nghiệm thức 2: Trồng lúa, chủng nấm rễ Chỉ tiêu theo dõi: Chiều cao (cm), số lượng nhánh/cây, số hạt bông, tỷ lệ hạt lép, suất 2.9 Phương pháp xử lý số liệu Phân tích thống kê mơ tả biến số liệu trình bày theo dạng Mean ± SD Phân tích phương sai ANOVA để kiểm định khác biệt nghiệm thức trường hợp số liệu tuân theo luật phân phối chuẩn ngược lại sử dụng phương pháp phân tích phi tham số KruskalWallis Phân tích Post học theo phương pháp Tukey mức ý nghĩa % sử dụng phần mềm Minitab Statistical Software v.17 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khả xâm nhiễm nấm rễ nội cộng sinh rễ lúa trồng đất nhiễm mặn Tỷ lệ xâm nhiễm mẫu rễ lúa qua khảo sát cho thấy dao động khoảng 30-70 % với kết cao so với nghiên cứu số nhà khoa học Nhật Bản với tỷ lệ 212 % Trong đó, cấu trúc xâm nhiễm gồm dạng sợi nấm thể chùm (arbuscules) chiếm ưu Một số nghiên cứu cho thể arbuscules điểm chung hầu hết chi tất AMF hình thành thể túi (vesicules) [13] Mặt khác, dạng arbuscules không xuất tất mẫu rễ lúa khảo sát với nguyên nhân cấu trúc dễ bị suy thoái theo thời gian [14] Bảng Cấu trúc xâm nhiễm tỉ lệ xâm nhiễm nấm rễ nội cộng sinh rễ lúa Cấu trúc xâm nhiễm AMF Sợi nấm Dạng vescicules Dạng arbuscules Tỉ lệ xâm nhiễm (%) VTLT01-OM2517 + - +++ 40 VTLT02-OM5451 +++ + + 70 VTLT03-OM6976 +++ - + 30 + - +++ 30 Ký hiệu mẫu VTTL04-ST24 60 Ảnh hưởng nấm rễ nội cộng sinh đến khả chống chịu mặn lúa … VTLT05-OM380 + ++ +++ 30 VTLT06-IR5451 + - ++ 30 VTLT07-OM5451 + - +++ 60 VTLT08-OM2517 + + ++ 50 VTLT09-ĐT8 ++ - - 50 VTLT10-OM5451 +++ - + 40 VTLT11-OM6976 ++ + - 40 VTLT12-ST24 + - +++ 30 VTLT13-ĐT8 + - ++ 30 VTLT14-OM6976 + +++ - 50 VTTL15-OM2517 + - ++ 30 VTLT16-OM6976 +++ - ++ 30 VTLT17-ĐT8 + - +++ 50 VTLT18-ST24 +++ ++ ++ 40 VTLT19-ST24 + - - 30 VTLT20-0M5451 + - ++ 60 Ghi chú: (+) Xuất mức độ thấp, (++) Xuất mức độ trung bình, (+++) Xuất mức độ cao, (-) Chưa phát Hình Hình dạng xâm nhiễm nấm rễ nội cộng sinh rễ lúa (400X) (a) Thể Vesicules, (b,c) Thể Arbuscules, (d) Sợi nấm cuộn 61 Nguyễn Văn Lẹ cs 3.2 Kết phân lập bào tử nấm rễ nội cộng sinh rễ lúa Kết phân lập bào tử nấm rễ nội sinh dựa phương pháp rây ẩm cải tiến kết hợp ly tâm thang nồng độ đường sucrose 50 % thu 12 chủng bào tử gồm: VTLT02OM5451-01, VTTL04-ST24-02, VTLT05-OM380-03, VTLT07-OM5451-04, VTLT10-OM545105, VTLT11-OM6976-06, VTLT13-ĐT8-07, VTLT14-OM6976-08, VTTL15-OM2517-09, VTLT17-ĐT8-10, VTLT19-ST24-11, VTLT20-0M5451-12 Dựa vào đặc điểm hình thái 12 chủng bào tử phân lập từ mẫu đất vùng rễ lúa cho thấy diện chủng thuộc 02 chi Acaulospora Gigaspora Trong đó, tần suất xuất chi Acaulospora chiếm 45 %, chi Gigaspora sp chiếm 15 % tổng số mẫu đất thí nghiệm Xét thành phần chi đa dạng so với nghiên cứu Trần Thị Như Hằng cs (2012) miền Bắc Việt Nam không ghi nhận diện chi Entrosphospora Scutellospora đất trồng lúa huyện Vĩnh Thuận, tỉnh Kiên Giang [15] 3.3 Tỷ lệ tái xâm nhiễm rễ lúa nấm rễ nội sinh môi trường Yoshida điều kiện phịng thí nghiệm Các mẫu rễ lúa nghiệm thức có chủng bào tử nấm rễ nội cộng sinh được nhuộm với Tryphan blue 0,05 % kết hợp kỹ thuật microwave nhằm khảo sát khả tái xâm nhiễm rễ lúa chi nấm rễ phân lập vào bên rễ lúa giai đoạn mạ sau tuần thí nghiệm mơi trường Yoshida có bổ sung NaCl ‰ Kết cho thấy tất chủng nấm rễ phân lập xâm nhiễm rễ lúa OM5451 dao động từ 70 - 100 % Bảng Cấu trúc xâm nhiễm tỉ lệ xâm nhiễm nấm rễ nội cộng sinh rễ lúa STT 62 Ký hiệu mẫu Tỷ lệ tái xâm nhiễm (%) VTLT02-OM5451-01 100 VTTL04-ST24-02 70 VTLT05-OM380-03 70 VTLT07-OM5451-04 90 VTLT10-OM5451-05 100 VTLT11-OM6976-06 80 VTLT13-ĐT8-07 70 VTLT14-OM6976-08 100 VTTL15-OM2517-09 80 10 VTLT17-ĐT8-10 80 11 VTLT19-ST24-11 70 12 VTLT20-0M5451-12 100 Ảnh hưởng nấm rễ nội cộng sinh đến khả chống chịu mặn lúa … Hình Tái xâm nhiễm nấm rễ nội cộng sinh rễ lúa OM5451 môi trường Yoshida NaCl ‰ (400X) 3.4 Tuyển chọn dòng nấm rễ nội cộng sinh đến khả chống chịu mặn lúa mơi trường Yoshida Kết phân tích thống kê cho thấy chiều cao nghiệm thức có chủng nấm rễ có chiều cao cao so với đối chứng (nghiệm thức 1) giai đoạn NSC 14 NSC, trung bình nghiệm thức khác biệt có ý nghĩa thống kê so với đối chứng mức % Kết nghiên cứu tương đồng với nghiên cứu Nguyễn Thị Minh & Nguyễn Thanh Nhàn (2016) [16], Wu cs (2011) [17] cho thấy AMF giúp tăng chiều cao bắp, cỏ mần trầu cam ba giai đoạn nảy mầm Đối với chiều dài rễ lúa nghiệm thức có chủng bào tử AMF cho kết tương tự chiều cao lúa kết nghiên cứu tương đồng với nghiên cứu Smith & Read, (2008) [18] AMF kích thích phát triển rễ làm tăng khả hấp thụ chất dinh dưỡng nước lúa Bảng Ảnh hưởng dòng nấm rễ nội cộng sinh đến khả chống chịu mặn lúa môi trường Yoshida Nghiệm thức 10 11 12 13 Chủng nấm rễ VTLT02-OM5451-01 VTTL04-ST24-02 VTLT05-OM380-03 VTLT07-OM5451-04 VTLT10-OM5451-05 VTLT11-OM6976-06 VTLT13-ĐT8-07 VTLT14-OM6976-08 VTTL15-OM2517-09 VTLT17-ĐT8-10 VTLT19-ST24-11 VTLT20-0M5451-12 CV (%) P Chiều cao (cm) NSC 5,41 ± 1,10b 7,45 ± 1,17a 6,81 ± 2,43ab 8,05 ± 1,46ab 6,93 ± 1,20ab 7,85 ± 1,14a 6,17 ± 2,41ab 8,25 ± 1,50a 7,61 ± 1,50a 8,15 ± 1,03a 8,03 ± 1,14ab 6,81 ± 1,98ab 8,05 ± 1,13ab 18,25 0,01 14 NSC 6,72 ± 1,57b 8,97 ± 1,51a 7,90 ± 2,53ab 7,95 ± 1,55ab 8,01 ± 1,37ab 8,03 ± 1,57ab 7,85 ± 2,16ab 9,37 ± 1,03a 9,20 ± 1,57a 9,15 ± 1,59a 8,49 ± 1,17ab 7,61 ± 2,02ab 8,74 ± 1,18ab 15,20 0,00 Chiều dài rễ (cm) NSC 14 NSC 3,20 ± 1,16b 5,38 ± 1,08ab 5,01 ± 1,07ab 6,03 ± 1,42a 4,98 ± 1,12a 4,80 ± 1,21a 4,91 ± 2,07ab 4,73 ± 1,26ab 4,25 ± 1,41a 4,71 ± 1,15a 4,52 ± 1,41a 4,94 ± 1,90ab 5,05 ± 1,10a 4,98 ± 1,61b 6,96 ± 1,57a 6,01 ± 1,20ab 6,94 ± 1,14a 6,10 ± 1,37ab 5,80 ± 1,26a 5,93 ± 1,27ab 5,81 ± 1,27a 5,52 ± 1,41ab 5,53 ± 1,20a 6,03 ± 1,10a 5,36 ± 1,51ab 6,07 ± 1,31a 22,50 0,00 15,28 0,01 Ghi chú: Số liệu có chữ theo sau cột cho thấy khác biệt có ý nghĩa thống kê (p