Nghiên cứu đa dạng nấm rễ nội cộng sinh (arbuscular mycorrhizal fungi) phân lập từ đất trồng ngô ở hà nội

Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số 2S (2017) 312-318 Nghiên cứu đa dạng nấm rễ nội cộng sinh (Arbuscular Mycorrhizal Fungi) phân lập từ đất trồng ngô Hà Nội Lê Thị Hoàng Yến1, Lê Thị Lệ Quyên1, Lưu Thị Dung2,*, Mai Thị Đàm Linh2, Dương Văn Hợp1 Viện Vi sinh vật Công nghệ Sinh học, ĐHQGHN, 144 Xuân Thủy, Hà Nội, Việt Nam Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 16 tháng năm 2017 Chỉnh sửa ngày 20 tháng năm 2017; Chấp nhận đăng ngày 10 tháng 10 năm 2017 Tóm tắt: Từ 15 mẫu đất thu thập từ rễ ngơ Thường Tín, Hà Nội, chúng tơi phân lập 576 bào tử nấm rễ nội cộng sinh (AMF) Dựa vào phân tích hình thái học, chúng chia vào chi, 15 lồi, là: Acaulospora (3 loài): Acaulospora capsicula, Acaulospora mellea, Acaulospora rehmii; Cetraspora (1 loài): Cetraspora pellucid; Dentiscutata (2 loài): Dentiscutata nigra, Dentiscutata reticulate; Gigaspora (4 loài): Gigaspora albida, Gigaspora decipiens, Gigaspora gigantea, Gigaspora margarita; Glomus (2 loài): Glomus ambisporum, Glomus multicaule; Racocetra (1 loài): Racocetra gregaria; Rhizophagus (1 loài): Rhizophagus clarus; Septoglomus (1 lồi): Septoglomus deserticola Trong số đó, Dentiscutata, Racocetra, Rhizophagus Septoglomus lần công bố Việt Nam Acaulospora, Dentiscutata, Gigaspora Glomus chi chiếm ưu thế, Gigaspora decipiens, Gigaspora gigantean Glomus multicaule loài chiếm ưu Mật độ bào tử (SD) từ 9,5- 102 bào tử/100g đất (trung bình 38,4 bào tử/100g đất), mật độ lồi 1-7 lồi/mẫu (trung bình 3,3 lồi/mẫu) Từ khóa: Nấm rễ nội cộng sinh, phân tích hình thái, rễ ngơ Mở đầu quan trọng phát triển sinh sản thực vật nấm AMF xem thành phần vi sinh vật chủ yếu tồn rễ đất trồng, chúng tìm thấy hầu hết sinh cảnh toàn giới khoảng 90% loài thực vật [1] Đây mối quan hệ “Hội sinh”, vật chủ nấm có lợi cho sống Trong nấm nhận sản phẩm quang hợp từ thực vật cách sống cố định rễ chúng phát triển mạng lưới hệ sợi nấm vùng bầu rễ để tạo thuận lợi cho việc hấp thụ chất dinh dưỡng cung cấp chất có lợi khác cho vật Nấm rễ (Mycorrhizas) (AMF) hình thức cộng sinh nấm có lợi đất rễ thực vật bậc cao Đây quần hợp nấm thực vật biết nhiều đóng vai trò quan trọng q trình phát triển thực vật hệ sinh thái AMF phát từ 400 triệu năm trước, chúng có vai trò _  Tác giả liên hệ ĐT.: 84-977522973 Email: dungluu.hus@gmail.com https://doi.org/10.25073/2588-1140/vnunst.4606 312 L.T.H Yến nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số 2S (2017) 312-318 313 chủ, cạnh tranh với vi khuẩn đất khác, đồng thời giúp thực vật tăng khả lấy nước chất dinh dưỡng phốt pho, lưu huỳnh, nitơ vi chất dinh dưỡng từ sợi nấm tạo ngồi vùng rễ Do đó, AMF sinh vật kí sinh khơng thể hồn thành vòng đời chúng mà khơng có nguồn cung cấp cácbon từ vật chủ, chúng phát triển đĩa thạch Người ta tin cộng sinh nấm AMF có lợi cho phát triển trồng bảo vệ thực vật [2] Ngô thực phẩm chủ lực Việt Nam, sau lúa, nhiên nghiên cứu đa dạng nấm đất trồng ngô Việt Nam vai trò việc phát triển trồng Trong nghiên cứu này, phân lập endomycorrhizae sàng ướt phương pháp tách bào tử đơn độc từ 15 mẫu đất trồng ngô Hà Nội nghiên cứu tính đa dạng sinh học chúng dựa vào quan sát hình thái [3] - Phân loại AMF dựa vào hình thái: Bào tử sau phân lập chia thành nhóm tương đối đồng dựa vào hình thái bề mặt Sau chọn bào tử đại diện, nhuộm thuốc thử Melzer [2, 3]; quan sát kính hiển vi màu sắc, kích thước, bề mặt cấu trúc vách bào tử, đối chiếu với mơ tả hình ảnh INVAM để xác định tên loài [6] - Phương pháp phân tích số liệu thống kê [7] Tần suất xuất chi/lồi tính theo cơng thức: TSXH% = (số lượng mẫu xuất chi/loài nấm nghiên cứu/ tổng số mẫu nghiên cứu) × 100% Chi/ lồi nấm có tần suất xuất lớn 10% gọi loài ưu Mật độ bào tử: Số lượng bào tử/100g đất phân lập Mật độ loài: Số lượng loài bắt gặp mẫu phân lập Nguyên vật liệu phương pháp Kết thảo luận 2.1 Nguyên vật liệu 3.1 Đa dạng số loài nầm rễ nội cộng sinh AMF đất trồng ngô Hà Nội - Mẫu phân lập: 15 mẫu đất xung quanh rễ ngơ lấy Thường Tín - Hà Nội, với vị trí (20°31'N-21°17' N 105°17' E- 106°00), diện tích rộng 2,193 km², lượng mưa trung bình hàng năm: 1,900 mm, nhiệt độ trung bình hàng năm: 23,3°C, mùa hè 36-37oC, có lên tới 41oC, mùa đơng có xuống tới 3oC, độ ẩm tương đối: 70-85% - Môi trường phân lập: Nước máy, nước cất khử trùng, môi trường MSR [3] 2.2 Phương pháp - Lấy mẫu đất: loại bỏ 3cm lớp đất bề mặt xung quanh gốc ngơ, sau lấy khoảng 500g đất xung quanh mẫu tới độ sâu khoảng 20cm - Phân lập nấm AMF: phương pháp sàng ướt qua màng lọc có kích thước khác nhau: 500, 350, 150 50 µm kết hợp với thang nồng độ đường 30-50% [4] kết hợp với phương pháp tách bào tử đơn độc [5] Từ 15 mẫu đất lấy từ rễ gốc ngô thu thập đất Thường Tín - Hà Nội, phương pháp sàng ướt kết hợp với phân lập bào tử đơn độc, phân lập 576 bào tử AMF Sau phương pháp phân tích hình thái, chúng tơi phân loại chúng vào chi, 15 lồi, kết thể hình Chi tiết phân loại loài nấm sau: So sánh với nghiên cứu trước, nhận thấy đa dạng nấm rễ nội cộng sinh rễ ngô cao so với số loại lương thực khác (lúa, cà chua) Việt Nam Chẳng hạn năm 2012 Trần Thị Như Hằng cộng nghiên cứu đa dạng AMF rễ lúa cà chua, tác giả phát chi: Scutellospora, Glomus, Acaulospora, Gigaspora, Entrophospora [8] Hay nghiên cứu đa dạng AMF rễ cam Quỳ Hợp, Nghệ An, từ 60 mẫu đất, tác giả phát chi: Acaulospora, Entrophospora, Glomus, 314 L.T.H Yến nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Cơng nghệ, Tập 33, Số 2S (2017) 312-318 Sclerocystis, Glomites and Gigaspora), 16 loài [9] Tuy nhiên so với cá nghiên cứu khác giới đa dạng trường hợp ngoại lệ: Zhang cs 2003 tìm 47 lồi AMF từ đất khơ hạn hay Wang cộng (2008) tìm 33 loài AMF từ đất ngập mặn, Zhao cộng (2003) tìm chi, 27 lồi AMF từ rừng mưa nhiệt đới Xishangbanna, Acaulospora capsicula Acaulospora mellea Acausora rehmii Centraspora pellucida Dentiscutata nigra Dentiscutata reticulate Gigasspora albida Gigaspora decipiens Gigaspora gigantea 10 Gigaspora margarita 11 Glomus ambisporum 12 Glomus multicaule 13 Racocetra gregaria 14 Rhizophagus clarus 15.Septoglomus deserticola Hình Đa dạng lồi AMF phân lập từ đất trồng ngô Hà Nội L.T.H Yến nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số 2S (2017) 312-318 3.2 Tần suất xuất AMF đất trồng ngô Hà Nội Đa dạng lồi AMF đất trồng ngơ Hà Nội chia vào chi, 15 loài, chi tiết sau: Acaulospora (3 loài): Acaulospora capsicula, Acaulospora mellea, Acaulospora rehmii; Cetraspora (1 loài): Cetraspora pellucid; Dentiscutata (2 loài): Dentiscutata nigra, Dentiscutata reticulate; Gigaspora (4 loài): Gigaspora albida, Gigaspora decipiens, Gigaspora gigantea, Gigaspora margarita; Glomus (2 loài): Glomus ambisporum, Glomus multicaule; Racocetra (1 loài): Racocetra gregaria; Rhizophagus (1 loài): Rhizophagus clarus; Septoglomus (1 loài): Septoglomus deserticola Tần suất xuất 315 chi theo thứ tự là: 13,40 %; 6,19 %, 15,46 %; 40,42 %; 13,40 %; 2,06 %; 4,12 % 7,21 %, (bảng 1) Trong số đó, Dentiscutata, Racocetra, Rhizophagus Septoglomus lần công bố Việt Nam Acaulospora, Dentiscutata, Gigaspora and Glomus chi chiếm ưu Gigaspora decipiens, Gigaspora gigantean Glomus multicaule loài chiếm ưu (bảng 1) Kết tương đồng so với nghiên cứu trước Trần Thị Như Hằng cộng (2012) Nguyễn Thị Kim Liên cộng (2012) cho Acaulospora, Gigaspora Glomus loài AMF chiếm ưu đất trồng cà chua, mía cam Việt Nam Bảng Phân loại nấm rễ nội cộng sinh tần suất xuất chúng STT Tên loài Acaulospora Acaulosporacapsicula Acaulosporamellea Acaulosporarehmii Cetraspora Cetrasporapellucida Dentiscutata Dentiscutatanigra Dentiscutatareticulata Gigaspora Gigasporaalbida Gigasporadecipiens Gigasporagigantea 10 Gigaspora margarita Glomus 11 Glomus ambisporum 12 Glomus multicaule Racocetra 13 Racocetragregaria Rhizophagus 14 Rhizophagusclarus Septoglomus 15 Septoglomus deserticola Tổng số: AMF = 15 loài Số lần xuất 13 6 15 39 20 13 13 11 2 4 7 97 Trong số nghiên cứu trước, người ta cho loài nấm AMF thuộc chi Acaulospora Glomus thường xuất với tần suất cao so với loài Gigaspora Tần suất xuất (%) 13,40 5,15 6,19 2,06 6,19 6,19 15,46 6,18 9,28 40,20 3,09 20,61 13,40 3,10 13,40 2,06 11,34 2,06 2,06 4,12 4,12 7,21 7,21 100 chúng có kích thước bào tử nhỏ bào tử Gigaspora Vì chúng cần thời gian để sinh trưởng, phát triển, tái tạo vòng đời nhanh lồi Gigaspora [2, 10] Tuy nhiên L.T.H Yến nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Cơng nghệ, Tập 33, Số 2S (2017) 312-318 316 nghiên cứu chúng tơi, ngồi Acaulospora Glomus Gigaspora Dentiscutata chi chiếm ưu Phải chi có vách bào tử dày, khả chống chịu môi trường khô hạn tốt nên chúng tồn tại, sinh trưởng phát triển khu hệ rễ ngơ lồi lương thực chịu hạn tương đối tốt khơng cần đến việc bổ sung nước q trình chăm bón 3.3 Mật độ bào tử mật độ lồi AMF đất trồng ngơ Hà Nội Trong nghiên cứu này, lựa chọn mẫu đất trồng ngơ có tính chất đất khác để nghiên cứu, gồm mẫu đất cứng, mẫu đất xốp, đất cát khô, đất cát ướt, đất sét khô Từ 15 mẫu đất này, phân lập 576 bào tử AMF, kết trình bày Bảng Bảng Khả phân bố AMF đất (mật độ bào tử (SD) mật độ loài (SR)) STT 10 11 12 13 14 15 Mẫu HN1 HN2 HN3 HN4 HN5 HN6 HN7 HN8 HN9 HN10 HN11 HN12 HN13 HN14 HN15 Đặc điểm đất Lồi AMF xuất (Tương đồng với hình 1) SD SR Đất cứng Đất cứng Đất xốp Đất xốp Đất xốp Đất cát khô Đất cát ướt Đất cát ướt Đất cát ướt Đất cát ướt Đất sét khô Đất sét khô Đất sét khô Đất sét khô Đất sét khô 11 10 11 12 14 15 13 15 10 15 14 13 12 15 14 15 12 15 15 10,5 9,5 20 24 32 77 86 102 90 87,5 27 31 29 31 27 4 3 Sự phân bố mật độ bào tử (SD) mật độ loài (RS) 15 lồi AMF 15 mẫu đất trồng ngơ Hà Nội thể bảng cho thấy mật độ bào tử AMF mẫu từ 9,5102 bào tử/100g đất (trung bình 38,4 bào tử/100g) Mật độ lồi thay đổi từ 1-7 lồi/mẫu (trung bình 3,3 lồi) So với só nghiên cứu khác Việt Nam mật độ bào tử mẫu đất trồng ngô Hà Nội thấp mật độ bào tử đất trồng lúa, cà chua, cam Hà Nội Nghệ An; SD trung bình/100g đất cà chua 173 bào tử AMF đất trồng lúa 181 bào tử AMF [8] Con số thấp kết nghiên cứu khác giới, chẳng hạn Zhao cộng (2003) nghiên cứu đa dạng AMF rừng mưa nhiệt đới Xishuangbanna, Tây Nam Trung Quốc có mật độ bào tử SD trung bình 675 mật độ lồi trung bình SR 4,4 loài/mẫu nghiên cứu Kết cho thấy có tương quan mật độ bào tử số lượng loài xuất mẫu Các mẫu có số lượng bào tử nhiều đồng thời số lượng lồi nấm mẫu đất lớn Điều đáng lưu ý số lượng bào tử số lượng loài xuất mẫu đất cát lớn loại đất khác Ví dụ, mẫu đất cát khơ HN6, SD SR 77 5; mẫu đất cát ướt HN7, SD SR 86 4; đáng ý mẫu đất cát ướt HN8, SD SR 102 Các nghiên cứu trước có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến mật độ bào tử phong phú loài khu hệ nấm rễ, chẳng hạn tính thời vụ, yếu tố hình thái, phụ thuộc vào chủ, tuổi chủ, khả hình thành bào tử AMF, L.T.H Yến nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số 2S (2017) 312-318 phân bố bào tử nấm AMF đất, mật độ bào tử nấm AMF liên kết với khác địa điểm khác [7, 10-12] Lời cảm ơn Nghiên cứu hỗ trợ kinh phí từ đề tài QG 16.35 Đại học Quốc gia Hà Nội Tài liệu tham khảo [1] Walker C, Current concepts in the taxonomy of the Endogonaceae, Proceedings of the 7th NACOM IFAS, University of Florida, Gainesville, Fla, 1987 [2] Morton, J.B and Benny, G.L., Revised classification of arbuscular mycorrhizal fungi (zygomycetes), a new order Glomales, two new suborders Glomineae and Gigasporinae and two new families Acaulosporaceae and Gigasporaceae with an emendation of Glomaceae, Mycotaxon 37(1990) 471 [3] Morton, J.B., Taxonomy of VA mycorrhizal fungi: classification, nomenclature, and identification Mycotaxon 37 (1988) 267 [4] Gerdemann J W and T H Nicolson T H., Spores of mycorrhizal Endogone species extracted from soil by wet-sieving and decanting, Trans Br Mycol Soc 46 (1963) 235 317 [5] Choi, Y.W., Hyde, K.D and Ho, W.H., Single spore isolation of fungi, Fungal Diversity, (1999) 29 [6] http://invam.caf.wvu.edu [7] Zhao, Z.W., Wang, G.H and Yang, L., Biodiversity of arbuscular mycorrhizal fungi in tropical rain forests of Xishuangbanna, southwest China, Fungal Diversity 13 (2003) 233 [8] Trần Thị Như Hằng, Trần Thị Hồng Hà, Nguyễn Đình Luyện, Posta Katalin, Lê Mai Hương, Phân lập, nhân nuôi lưu giữ định tên số nấm rễ nội cộng sinh lúa cà chua Bắc Việt Nam, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ 50 (4) (2012) 521 [9] Nguyễn Thị Kim Liên, Lê Thị Thủy, Nguyễn Viết Hiệp, Nguyễn Huy Hoàng, Nghiên cứu đa dạng hệ nấm cộng sinh arbuscular mycorrhiza đất rễ cam Quỳ Hợp, Nghệ An, Tạp chí sinh học, 34(4) (2012) 441 [10] Wang YY, Vestberg M, Walker C, Hurme T, Zhang XP, Lindström K., Diversity and infectivity of arbuscular mycorrhizal fungi in agricultural soils of the Sichuan Province of mainland China, Mycorrhiza 18 (2008) 68 [11] Bever JD, Morton JB, Antonovics J, Schultz PA, Host-dependent sporulation and species diversity of arbuscular mycorrhiza fungi in a mown grassland, J Ecol 84 (1996) 71 [12] Guadarrama P and Alvarez-Sanchez F.J., Abundance of arbuscular mycorrhizal fungi spores in different environments in a tropical rain forest, Veracruz, Mexico, Mycorrhiza (1999) 267 Diversity of Arbuscular Mycorrhizal Fungi Isolated from Maize Cultivated Soil in Hanoi Le Thi Hoang Yen1, Le Thi Le Quyen1, Luu Thi Dung2, Mai Thi Dam Linh2 Duong Van Hop1 VNU Institute of Microbiology and Biotechnology, 144 Xuan Thuy, Hanoi, Vietnam Faculty of Biology, VNU University of Science, 334 Nguyen Trai, Thanh Xuan, Hanoi, Vietnam Abstract: A total of 576 AMF spores were isolated from 15 maize cultivated soil samples collected in Hanoi The spores were analyzed under a microscope at 200 × magnifications and divided in groups in relation to morphological characteristics including shape, size, colour, wall structures As a results, there are genera with15 species of AMF were characterized: Acaulospora (3 species): 318 L.T.H Yến nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số 2S (2017) 312-318 Acaulospora capsicula, Acaulospora mellea, Acaulospora rehmii; Cetraspora (1 species): Cetraspora pellucid; Dentiscutata (2 species): Dentiscutata nigra, Dentiscutata reticulate; Gigaspora (4 species): Gigaspora albida, Gigaspora decipiens, Gigaspora gigantea, Gigaspora margarita; Glomus (2 species): Glomus ambisporum, Glomus multicaule; Racocetra (1 species): Racocetra gregaria; Rhizophagus (1 species): Rhizophagus clarus; Septoglomus (2 species): Septoglomus constrictum, Septoglomus deserticola Among them, genera: Dentiscutata, Racocetra, Rhizophagus and Septoglomus were the first time reported in Vietnam Acaulospora, Dentiscutata, Gigaspora and Glomus were the dominant genera, and while Gigaspora decipiens, Gigaspora gigantean and Glomus multicaule were the dominant species in maize cultivated soil in Hanoi Fungal spore density ranged from 9.5 to 102 per 100 g dry soil (mean = 38.4) and species richness ranged from 1-7 (mean = 3.3) Keywords: Arbuscular mycorrhizal, maize root, morphological analysis  ... đất trồng ngô Việt Nam vai trò việc phát triển trồng Trong nghiên cứu này, phân lập endomycorrhizae sàng ướt phương pháp tách bào tử đơn độc từ 15 mẫu đất trồng ngô Hà Nội nghiên cứu tính đa dạng. .. tử/100g đất phân lập Mật độ loài: Số lượng loài bắt gặp mẫu phân lập Nguyên vật liệu phương pháp Kết thảo luận 2.1 Nguyên vật liệu 3.1 Đa dạng số loài nầm rễ nội cộng sinh AMF đất trồng ngô Hà Nội. .. Hình Đa dạng lồi AMF phân lập từ đất trồng ngô Hà Nội L.T.H Yến nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số 2S (2017) 312-318 3.2 Tần suất xuất AMF đất trồng ngô Hà Nội