Báo cáo nghiên cứu khoa học: "ảnh hưởng của hai chủng vi khuẩn lam lên sự nảy mầm, tăng trưởng rễ mầm và thân mầm ở giống lúa Khải Phong." docx

Đại học Vinh Tạp chí khoa học, tập XXXVI, số 1A-2007 111 ảnh hởng của hai chủng vi khuẩn lam lên sự nảy mầm, tăng trởng rễ mầm và thân mầm ở giống lúa khải Phong Nguyễn Đình San (a) , Nguyễn Thị Kiều Đông (b) Tóm tắt. Hai chủng Vi khuẩn lam cố định nitơ Anabaena iyengarii var. tenuis Rao và Scytonema ocellatum Lyngb. ex Born. et Flan (phân lập từ ruộng lúa Hng Nguyên - Nghệ An) đợc sử dụng để nghiên cứu ảnh hởng lên sự nảy mầm và sinh trởng của cây mầm giống lúa Khải Phong. Kết quả nghiên cứu cho thấy: ở nồng độ dịch vẩn Vi khuẩn lam thích hợp (0,9072g tơi /100ml dịch vẩn) đã làm tăng tỉ lệ nảy mầm của hạt 18 31%, tăng cờng độ hô hấp 39 49%, tăng độ dài thân mầm 36 45% và độ dài rễ mầm 39 43% so với đối chứng (sau 72h) tơng ứng với hai chủng vi khuẩn lam Anabaena iyengarii var. tenuis và Scytonema ocellatum. Nếu dịch vẩn vi khuẩn lam ở nồng độ loãng thì ít có tác dụng kích thích nảy mầm của hạt và sinh trởng của cây mầm. Nếu dịch vẩn vi khuẩn lam có nồng cao hơn nồng độ thích hợp thì có tác dụng ngợc lại, nghĩa là nó sẽ ức chế sự nảy mầm và sinh trởng của cây mầm. I. Đặt vấn đề Việc nghiên cứu vi khuẩn lam và lây nhiễm chúng vào ruộng lúa đang đợc chú ý ở nhiều nơi trên thế giới cũng nh ở Việt Nam. Ngoài cố định nitơ phân tử vi khuẩn lam còn tiết ra các chất có hoạt tính sinh học cao có tác dụng kích thích sự sinh trởng và phát triển của cây trồng. Hiện tại ngời ta đã xác định đợc 250 loài vi khuẩn lam có khả năng cố định đạm. Vi khuẩn lam sống tự do có khả năng cố định từ 20 - 30kg N/ha năm. Theo Venkataraman (1982) cố định nitơ bởi vi khuẩn lam ở ấ n Độ có thể đạt tới 15 49 kg N/ha và năng suất lúa tăng từ 10 20% [8]. Tại Ai Cập việc sử dụng Anabaena oryzae (phân lập từ địa phơng) đã làm năng suất lúa tăng 31,6%, đồng thời cây lúa hấp thu nitơ cũng tăng từ 25 42,.5% (Baulina,1975) [6]. Trung Quốc khi lây nhiễm vi khuẩn lam trên ruộng lúa năng suất trung bình tăng 15% (Hattori, 1967) [7]. ở Việt Nam việc nghiên cứu đặc điểm sinh học và lây nhiễm vi khuẩn lam vào ruộng lúa cũng đã đợc các nhà khoa học quan tâm nh Trần Hài, Trần Văn Nhị (1985); Trần Văn Nhị và cộng sự (1987, 1991); Trần Đăng Kế (1994); Đặng Diễm Hồng (1987); Dơng Đức Tiến (1994) [3, 2, 4]. Theo hớng trên, vừa qua chúng tôi đã sử dụng hai chủng Vi khuẩn lam cố định đạm đợc phân lập từ ruộng lúa huyện Hng Nguyên (Nghệ An) để nghiên cứu ảnh hởng của chúng lên sự nảy mầm và sinh trởng của giống lúa Khải Phong. II. Đối tợng và phơng pháp nghiên cứu 1. Đối tợng nghiên cứu Hạt giống lúa Khải Phong, dịch vẩn Vi khuẩn lam Anabaena iyengarii var. tenuis Rao và Scytonema ocellatum Lyngb. ex Born. et Flan. Hai chủng vi khuẩn lam này đợc phân lập từ ruộng lúa Hng Nguyên - Nghệ An và nuôi trong môi trờng dinh dỡng BG11 không đạm với cờng độ chiếu sáng 2000 lux, quang chu kỳ12h/12h, nhiệt độ 25 0 C (trong tủ sinh trởng). ' Nhận bài ngày 13/11/2006. Sửa chữa xong 20/12/2006. Đại học Vinh Tạp chí khoa học, tập XXXVI, số 1A-2007 112 2. Phơng pháp nghiên cứu a. Phơng pháp bố trí thí nghiệm Thí nghiệm đợc bố trí thành 5 lô, mỗi lô 100 hạt giống (chắc, đều)/1 đĩa petri, rồi xử lý bằng các môi trờng tơng ứng trong 24h, giữ ở nhiệt độ 28 0 C. Lô 1: Nớc máy (đối chứng). Lô 2: Dung dịch dinh dỡng BG11 không đạm. Lô 3: 0,4536g vi khuẩn lam tơi trong 100ml dịch vẩn. Lô 4: 0,9072g vi khuẩn lam tơi trong 100ml dịch vẩn. Lô 5: 1,3608g vi khuẩn lam tơi trong 100ml dịch vẩn. b. Phơng pháp phân tích -Xác định sinh khối vi khuẩn lam trên bằng phơng pháp ly tâm loại nớc rồi cân trên cân phân tích điện tử. - Xác định tỉ lệ nảy mầm theo phơng pháp đếm. -Đo độ dài của rễ và thân mầm bằng thớc kẹp Palmer điện tử. - Xác định cờng độ hô hấp của hạt nảy mầm theo phơng pháp Boisen-Jensen. Mỗi công thức thí nghiệm đợc lặp lại 5 lần, lấy giá trị trung bình. III. Kết quả nghiên cứu 1. ảnh hởng của dịch vẩn vi khuẩn lam đến tỉ lệ nảy mầm của hạt lúa 48h 72h 96h Thời gian Thí nghiệm NM %SS NM %SS NM %SS Lô1 35 100 65 100 91 100 Đối chứng Lô 2 32 91 61 94 89 98 Lô 3 39 111 72 111 95 104 Lô 4 45 129 85 131 99 109 Anabaena iyengarii var. tenuis Lô 5 21 60 53 83 88 97 Lô 3 36 103 68 105 92 101 Lô 4 41 117 77 118 97 107 Scytonema ocellatum Lô 5 20 57 44 68 89 98 Bảng1. ảnh hởng của dịch vẩn vi khuẩn lam lên tỉ lệ nảy mầm của hạt giống lúa Khải phong (NM: nảy màm, %SS: phần trăm so với đối chứng) Qua bảng 1 cho thấy dịch vẩn vi khuẩn lam ở nồng độ thích hợp đều có tác dụng kích thích sự nảy mầm của hạt lúa Khải phong. Sau 48h, ở lô 4 tỉ lệ nảy mầm cao nhất, vợt 29% và 17% so với đối chứng, tơng ứng với 2 chủng vi khuẩn lam Anabaena iyengarii var. tenuis và Scytonema ocellatum; đạt cao nhất sau 72h vợt 31% và 18% so với đối chứng. Còn ở lô 2 (BG11) và lô 5 tỉ lệ nảy mầm đều thấp hơn so với đối chứng. Do dịch vẩn vi khuẩn lam ở lô 5 có nồng độ đậm đặc hơn lô 4 nên đã ức chế sự nảy mầm của hạt lúa. ở lô 3 thì nồng độ dịch vẩn thấp hơn so với lô 4 nên tỉ lệ nảy mầm của hạt tăng cao hơn đối chứng nhng vẫn thấp hơn lô 4. Nh vậy, nồng độ dịch vẩn vi khuẩn lam thích hợp là 0,9072g vi khuẩn lam tơi /100ml dịch vẩn (lô 4) kích thích sự nảy mầm của hạt lúa đạt tỉ lệ cao nhất. Nếu xét cùng nồng độ thì chủng vi Đại học Vinh Tạp chí khoa học, tập XXXVI, số 1A-2007 113 khuẩn lam Anabaena iyengarii var. tenuis có tác dụng tăng tỉ lệ nảy mầm của hạt lúa Khải phong cao hơn so với chủng Scytonema ocellatum. 2. ảnh hởng của dịch vẩn vi khuẩn lam đến cờng độ hô hấp của hạt lúa Bảng 2. ảnh hởng của dịch vẩn vi khuẩn lam lên cờng độ hô hấp của hạt giống lúa Khải phong ( I H : cờng độ hô hấp mg CO 2 /g, h). Ngoài việc kích thích sự nảy mầm của hạt lúa thì dịch vẩn vi khuẩn lam còn kích thích sự hô hấp của hạt nảy mầm, điều đó đợc thể hiện qua sự tăng cờng độ hô hấp của hạt (bảng 2). Sau 48h cờng độ hô hấp của hạt tăng lên 28% và 23% (ở lô 4) so với đối chứng tơng ứng với 2 chủng vi khuẩn lam là Anabaena iyengarii var. tenuis và Scytonema ocellatum. Sau 72h cờng độ hô hấp tăng 49% và 39%; 96h: tăng 25% và 20%. Còn ở lô 3 cờng độ hô hấp cao hơn so với đối chứng nhng vẫn thấp hơn so với lô 4. ở lô 5, cờng độ hô hấp thấp hơn so với đối chứng; có thể do dịch vi khuẩn lam đậm đặc nên đã ức chế hô hấp của hạt nẩy mầm. 3. ảnh hởng của dịch vẩn vi khuẩn lam lên sự tăng trởng của thân mầm và rễ mầm Dịch vẩn vi khuẩn lam không những ảnh hởng đến tốc độ và tỉ lệ nảy mầm của hạt lúa mà còn ảnh hởng tốt đến sự tăng trởng của thân mầm và rễ mầm, kết quả đợc thể hiện ở bảng 3. 48h 72h 96h RM TM RM TM RM TM Thời gian Thí nghiệm KT %SS KT %SS KT %SS KT %SS KT %SS KT %SS Lô1 1.78 100 0.58 100 3.02 100 1.23 100 3.96 100 1.66 100 Đối chứng Lô2 1.59 89 0.49 84 2.93 94 1.05 85 3.74 94 1.54 93 Lô3 2.08 117 0.63 109 3.46 115 1.36 111 4.42 112 1.93 116 Lô4 2.46 138 0.75 129 4.31 143 1.78 145 4.85 122 2.10 127 Anabaena iyengarii var. tenuis Lô5 1.50 84 0.40 69 2.81 87 0.91 74 3.67 93 1.43 86 Lô3 1.90 107 0.60 103 3.32 110 1.29 105 4.25 107 1.78 107 Lô4 2.34 131 0.71 122 4.20 139 1.67 136 4.77 120 2.04 123 Scytonema ocellatum Lô5 1.55 87 0.39 67 2.76 91 0.89 72 3.65 92 1.42 86 Bảng 3. Sự tăng trởng chiều dài rễ mầm và thân mầm của giống lúa Khải Phong dới tác dụng của dịch vẩn vi khuẩn lam (RM: rễ mầm, TM: thân mầm, Đơn vị: cm). 48h 72h 96h Thời gian Thí nghiệm I H %SS I H %SS I H %SS Lô1 0.235 100 0.252 100 0.228 100 Đối chứng Lô 2 0.190 81 0.173 77 0.193 85 Lô 3 0 261 111 0.244 108 0.265 116 Lô 4 0.301 128 0.376 149 0.284 125 Anabaena iyengarii var. tenuis Lô 5 0.175 75 0.151 67 0.171 75 Lô 3 0.252 107 0.234 104 0.287 126 Lô 4 0.290 123 0.351 139 0.273 120 Scytonema ocellatum Lô 5 0.163 69 0.147 65 0.183 80 Đại học Vinh Tạp chí khoa học, tập XXXVI, số 1A-2007 114 Dới tác dụng của dịch vẩn 2 chủng vi khuẩn lam làm thí nghiệm, độ dài rễ và thân mầm giống lúa Khải Phong đều tăng lên. ở lô 3 và 4 độ dài của rễ và thân mầm đều tăng cao hơn so với đối chứng, trong đó ở lô 4 các thông số này tăng cao nhất. Tại thời điểm 48h, ở lô này chiều dài rễ mầm tăng 38% và 31%, thân mầm tăng 29% và 22%; 72h: rễ mầm tăng 43% và 39%, thân mầm tăng 45% và 36%; 96h: rễ mầm: 22% và 20%, thân mầm tăng 27% và 23% so với đối chứng và tơng ứng với 2 chủng vi khuẩn vi khuẩn lam: Anabaena iyengarii var. tenuis và Scytonema ocellatum. Còn ở lô 2 và lô 5 thì sự tăng trởng chiều dài thân và rễ mầm đều thấp hơn so với đối chứng. Thời điểm tăng trởng cao nhất đối với rễ mầm và thân mầm là sau 72h. III. Kết luận Dịch vẩn 2 chủng Vi khuẩn lam làm thí nghiệm với nồng độ thích hợp đã làm tăng tỉ lệ nảy mầm, cờng độ hô hấp của hạt nảy mầm, tăng trởng chiều dài thân và rễ mầm của giống lúa Khải Phong. Với 0,9072g vi khuẩn lam tơi /100ml dịch vẩn có tác dụng tốt nhất đối với sự nảy mầm và sinh trởng của giống lúa Khải Phong. Tại thời điểm 72h: tỉ lệ nảy mầm đạt cao nhất và vợt 18% - 31% so với đối chứng (nớc máy), cờng độ hô hấp của hạt lúa nảy mầm vợt 39% - 49%, sự tăng trởng của thân mầm vợt 36% - 45%, rễ mầm vợt 39% - 43%so với đối chứng, tơng ứng với 2 chủng Anabaena iyengarii var. tenuis và Scytonema ocellatum. Nồng độ dịch vẩn thấp thì tác dụng của nó tới sự nảy mầm, tăng trởng của thân và rễ mầm giống lúa Khải Phong thấp hơn, tuy nhiên các chỉ tiêu đánh giá vẫn cao hơn so với đối chứng. Tác dụng của dịch vẩn vi khuẩn lam lên tỷ lệ nảy mầm và tăng trởng của cây mầm thấp hơn so với đối chứng khi nồng độ của nó cao hơn 0,9072g /100ml. Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Xuân Hiển, Vũ Minh Kha, Hoàng Đình Ngọc, Vũ Hữu Yêm, Đạm Sinh học trong trồng trọt. (Tài liệu dịch), NXB Khoa học & Kỹ thuật Hà Nội, 1975, 585 tr. [2] Đặng Diễm Hồng, Nguyễn Hữu Thớc, Hiệu ứng kích thích của dịch tảo lên cây lúa đợc xử lý lạnh ở giai đoạn nảy mầm", Tạp chí Sinh học, 9 (3), 1987, tr. 27 - 32. [3] Trần Đăng Kế, Nghiên cứu thành phần sinh hóa của vi khuẩn lam và hoạt tính sinh lý của chúng, Thông báo Khoa học của các trờng Đại học 1994, Sinh học Nông nghiệp, tr. 51 56. [4] Dơng Đức Tiến, Vi khuẩn lam cố định nitơ trong ruộng lúa, NXB NN, 1994. [5] Đỗ Thị Trờng, Vi khuẩn lam trên đất trồng lúa huyện Hoà Vang thành phố Đà Nẵng, Luận văn Thạc sỹ Sinh học, 1998. §¹i häc Vinh T¹p chÝ khoa häc, tËp XXXVI, sè 1A-2007 115 [6] O. I. Baulina, T. G. Korzhenevskaya, K. A. Nikitana, and M. V. Gusev, An electron- Microscopic and Biochemical Study of the Spheroplasts of the Blue- green alga Anabaena variabilis. Microbiol.,Vol. 44 (1), 1975, pp. 109- 112. [7] A. Hattori, and I. Uesugi, Ferredoxin dependent Photoreduction of Nitrate by Subcellular Preparations of Anabaena cylindrica. In: Comparative Biochemistry and Biophysics of photosynthesis. Edited by: K. Shibata, A. Takamiya, A. T. Jagendorf, and R. C. Fuller, University of Tokyo Press, Tokyo, 1967. [8] P. A. Roger, and P. A. Reynaud, Free- living blue- green algae in tropical Soil. In: Microbiology of tropical Soil and plant productivity. Y. Dommergues and H. Dum, editors. Martinus Nijohogg, Publisher. The Hagne, 1982. Summary The Effect on the germination, growth of germination and roots of Khai phong rice cultivar by two cyanobacteria species Two species of nitrogen fixing cyanobacteria (Anabaena iyengarii var. tenuis Rao, Scytonema ocellatum) which were isolated from rice fields of Hung Nguyen district (Nghe An), have been used to study the on influence on germination and the growth of the germination and roots of the Khai Phong rice seeds. The result of the research has shown: The suitable strength of Anabaena iyengarii var. tenuis Rao culture has stimulated Khai Phong rise seeds about ratio germination, intensive respiration at the cellular, length of germ-trunk, length of germ-root more than control experiment (stimulated by tap-water) sequencing 31%; 49%; 45%; 43% (at the 72 hours). The result of the research on Scytonema ocellatum culture is similar: 18%; 39%; 36%; 39% (at the 72 hours). The weak strength of cyanobacteria culture has stimulated germination and the growth of the germ of the Khai Phong rice seeds with little effect. Conversely, the strong strength of cyanobacteria culture has inhibited germination and the growth of the germ of the Khai Phong rice seeds. (a) Khoa Sinh häc, tr−êng §¹i häc Vinh (b) Cao häc 12 Thùc vËt, tr−êng §¹i häc Vinh . Đại học Vinh Tạp chí khoa học, tập XXXVI, số 1A-2007 111 ảnh hởng của hai chủng vi khuẩn lam lên sự nảy mầm, tăng trởng rễ mầm và thân mầm ở giống lúa khải Phong Nguyễn. thân mầm và rễ mầm Dịch vẩn vi khuẩn lam không những ảnh hởng đến tốc độ và tỉ lệ nảy mầm của hạt lúa mà còn ảnh hởng tốt đến sự tăng trởng của thân mầm và rễ mầm, kết quả đợc thể hiện ở bảng. 3.65 92 1.42 86 Bảng 3. Sự tăng trởng chiều dài rễ mầm và thân mầm của giống lúa Khải Phong dới tác dụng của dịch vẩn vi khuẩn lam (RM: rễ mầm, TM: thân mầm, Đơn vị: cm). 48h 72h 96h