Thành phần loài vi khuẩn lam cyanobacteria trong đất trồng lúa ở một số xã thuộc huyện nghĩa đàn tỉnh nghệ an

Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số (2017) 24-29 Thành phần loài vi khuẩn Lam (Cyanobacteria) đất trồng lúa số xã thuộc huyện Nghĩa Đàn, tỉnh Nghệ An Nguyễn Cảnh Hiếu, Nguyễn Đức Diện, Lê Thị Thúy Hà* Trường Đại học Vinh, 182 Lê Duẩn, TP Vinh, Nghệ An, Việt Nam Nhận ngày 09 tháng 02 năm 2017 Chỉnh sửa ngày 17 tháng năm 2017; Chấp nhận đăng ngày 28 tháng năm 2017 Tóm tắt: Nghĩa Đàn huyện miền núi tỉnh Nghệ An có vị trí địa lý 19013’ – 19033’ vĩ độ Bắc 105018’ – 105035’ kinh độ Đông Vào tháng tháng 12 năm 2014, tháng năm 2015 nghiên cứu Vi khuẩn lam đất trồng lúa, có 40 lồi/dưới lồi tìm thấy mẫu đất thu từ xã: Nghĩa Hưng, Nghĩa Mỹ, Nghĩa Lâm Nghĩa Thuận Chúng thuộc 10 chi, họ bộ: Chroococcales, Oscillatorales, Nostocales Stigonematales Các chi có số lồi gặp nhiều Oscillatoria (14 lồi/ lồi), Anabaena (6) Phormidium (5) Có 10 lồi dạng sợi có tế bào dị hình Hệ số Sorenxen (S) đợt nghiên cứu từ 0,82 – 0,88 Nghiên cứu cho thấy số lồi gặp xã khơng nhiều, từ 19 đến 29 lồi Từ khóa: Vi khuẩn lam, tế bào dị hình, đất trồng lúa, Nghĩa Đàn, Nghệ An Đặt vấn đề đất trồng lúa huyện Nghĩa Đàn năm 2014 2015 Là sinh vật tiền nhân quang tự dưỡng, Vi khuẩn lam (Cyanobacteria) có vai trò quan trọng hệ sinh thái nơng nghiệp Nhiều lồi chúng có khả cố định Nitơ khí quyển, làm tăng độ phì nhiêu cho đất Trên giới, sử dụng Vi khuẩn lam (VKL) làm phân bón sinh học tiến hành nhiều nước Nhật Bản, Ấn Độ, Senegal Ở Việt Nam có nhiều cơng trình nghiên cứu VKL nhằm đánh giá phân bố chúng đất trồng lúa, làm sở cho nghiên cứu phân lập, ni trồng thăm dị khả cố định nitơ [5, 6, 7, 8, 10, 11], nhiên huyện Nghĩa Đàn, huyện miền núi Nghệ An cịn ý Bài báo giới thiệu kết nghiên cứu VKL Phương pháp nghiên cứu Điều tra VKL đất trồng lúa xã: Nghĩa Hưng, Nghĩa Mỹ, Nghĩa Lâm Nghĩa Thuận thuộc huyện Nghĩa Đàn, tỉnh Nghệ An vào tháng 8, tháng 12 năm 2014 tháng năm 2015 Tại điểm nghiên cứu, tiến hành lấy mẫu đất để xác định VKL theo phương pháp đường chéo (theo Gollberbakh Shtina, 1969) [3] Mẫu thu tầng – 5cm, dùng thuổng nạo lớp đất bề mặt S= 20 x 20cm Lấy chỗ gần trộn lấy mẫu đại diện cho vào túi nilon ghi nhãn đầy đủ Tại phịng thí nghiệm mẫu đất cho vào đĩa Petri có lót giấy lọc tiệt trùng, bổ sung môi trường BG – 11 Đặt đĩa Petri ánh sáng đèn neon có cường độ 1000 - 1200 lux nhiệt độ phòng 25 - 300 C Sau tuần, VKL bắt _  Tác giả liên hệ ĐT.: 84-904744246 Email: lethuyhabio@gmail.com https://doi.org/10.25073/2588-1140/vnunst.4499 24 N.C Hiếu nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số (2017) 24-29 đầu phát triển, tiến hành quan sát kính hiển vi quang học có độ phóng đại 400 - 1000 lần, mơ tả, đo kích thước tế bào, chụp ảnh vẽ hình Đối với VKL có tế bào dị hình xác định hình dạng, số lượng vị trí tế bào dị hình sợi Sử dụng khoá định loại [1, 2, 4, 9] để xác định loài VKL Kết nghiên cứu 3.1 Thành phần loài: Trên sở phân tích mẫu đất thu đất trồng lúa số xã huyện Nghĩa Đàn, tỉnh Nghệ An, chúng tơi xác định 40 lồi/ loài VKL, chúng thuộc 10 chi, họ bộ: Chroococcales, Nostocales, Oscillatorales Stigonematales (Bảng 1) Trong Oscillatorales có họ, chi, 21 lồi/dưới loài (chiếm 52,5% tổng số loài 25 xác định được); Chroococcales có họ, chi, lồi/dưới lồi (22,5%); Nostocales có họ, chi, loài/dưới loài (22,5%) Stigonematales gặp họ, chi lồi (chiếm 2,5%) Các chi có số lồi gặp nhiều Oscillatoria (14 lồi/ lồi), Anabaena (6) Phormidium (5) Các chi lại gặp từ - lồi (Bảng Hình 1) Kết khẳng định khả thích ứng phát triển tốt loài thuộc chi Oscillatoria, Phormidium, Anabaena đất trồng lúa Có số lồi phát triển mạnh gặp hầu hết điểm thu mẫu: Aphanothece microscopica Naeg., Oscillatoria deflexoides Elenk et Kosinsk., Oscillatoria rupicola Hansg., Phormidium coutinhoi Samp Anabaena affinis Kuetz Bảng Danh lục Vi khuẩn lam đất trồng lúa số xã thuộc huyện Nghĩa Đàn, tỉnh Nghệ An TT 10 11 12 Tên Taxon Bộ Chroococcales Wettst., 1923 Họ Chroococcaceae Naeg., 1848 Chi Aphanothece Naeg.,1849 Aphanothece microscopica Naeg Aphanothece sacixcola Naeg Aphanothece stagnina Spreng Chi Microcystis Kuetz., 1833 Microcystis endophytica (G.M.Smith) Elenk Microcystis pulverea (Wood) Forti emend Elenk forma pulverea Chi Chroococcus Naege., 1849 Chroococcus minutus Kuetz Chroococcus montanus Hansg Chroococcus turicensis Geiter Chi Synechocystis Sauv.,1892 Synechocystis sallensis Skuja Bộ Oscillatorales Geitl., 1925 Họ Oscillatoriaceae (S.F.Gray) Dumontier ex Kirchn, 1898 Chi Lyngbya Ag., 1824 Lyngbya martensiana Menegh Lyngbya mucicola Lemmermann Chi Oscillatoria Vauch., 1803 Oscillatoria acuminata Gom Đợt nghiên cứu Đợt I Đợt II Đợt III + ++ + + ++ + + + + ++ + + + + + ++ ++ + + + + + +++ ++ + + + + + + 26 N.C Hiếu nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số (2017) 24-29 13 Oscillatoria deflexa W et G S West 14 Oscillatoria deflexoides Elenk et Kosinsk 15 Oscillatoria granulata Gardner 16 + + +++ ++ + +++ + + Oscillatoria irrigua (Kuetz.) Gom + + + 17 Oscillatoria lacustris (Kleb.) Geilt +++ + + 18 Oscillatoria limosa Ag ++ + + 19 Oscillatoria nitida Schkorb 20 Oscillatoria proboscidea Gom + + 21 Oscillatoria rupicola Hansg ++ ++ ++ 22 Oscillatoria setigera Aptek ++ + + 23 Oscillatoria simplicissima Gom 24 Oscillatoria subbrevis Schmidle +++ 25 Oscillatoria tenuis (Woronich.) Elenk + 26 Chi Phormidium Kuetz., 1843 Phormidium ambiguum Gom + + + 27 Phormidium coutinhoi Samp ++ ++ ++ 28 Phormidium flagile Gom 29 Phormidium foveolarum (Mont.) Gom + + + 30 Phormidium tennue (Woronich.) Elenk + + + 31* 32* Bộ Nostocales Geitler, 1925 Họ Anabaenaceae Bory,1888 Chi Anabaena Bory,1822 Anabaena affinis Kuetz Anabaena delicatissima Gardnev ++ + ++ + ++ + 33* Anabaena oscillarioides Bory + + + 34* Anabaena subcylindrica Bonge + + 35* Anabaena verrucosa B Peters + + 36* Anabaena sp 37* 38* 39* 40* Họ Nostocaceae Kuetz., 1843 Chi Nostoc Vauch,1803 Nostoc calcicola Bréb Nostoc spongiaeforme Ag ex Born et Flah Nostoc sp Bộ Stigonematales Geitler, 1925 Họ Nostochopsidaceae Geitl., 1925 Chi Nostochopsis Wood emend Geitler, 1969 Nostochopsis lobatus Wood + + + + + + + + + ++ ++ + + + + Ghi chú: + : mức độ gặp ít, ++ mức độ gặp trung bình; +++ mức độ gặp nhiều (*) Lồi có tế bào dị hình + + + N.C Hiếu nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số (2017) 24-29 Về hình thái tổng số 40 loài VKL phát đất trồng lúa huyện Nghĩa Đàn chủ yếu dạng sợi không phân nhánh (30 lồi/ lồi), dạng sợi phân nhánh có lồi, dạng cấu trúc hạt (đơn bào) có lồi Có 10 lồi dạng sợi có tế bào dị hình, chiếm 25% tổng 27 số loài gặp (đánh dấu * bảng 1.), chi Anabaena gặp lồi, chi Nostoc gặp loài, chi Nostochopsis gặp lồi Các lồi thuộc dạng sợi khơng phân nhánh, có lồi Nostochopsis lobatus Wood., phân nhánh thật có tế bào dị hình Hình Tỉ lệ % số loài chi Vi khuẩn lam Nghĩa Đàn So sánh kết nghiên cứu với số cơng trình nghiên cứu VKL, kết cho thấy số lồi VKL cố định nitơ Nghĩa Đàn nhiều Trên đất trồng lúa huyện Cẩm Xuyên (Hà Tĩnh) có 15 lồi, chi [5], đất trồng lúa Thái Thụy - Thái Bình phát 20 loài thuộc 12 chi [6] Trên đất trồng lúa số vùng tỉnh Đắc Lắc phát 51 loài thuộc chi [8] đất trồng lúa huyện Thạch Hà - Hà Tĩnh phát 22 loài VKLCĐN thuộc chi [11] 3.2 Phân bố Vi khuẩn lam đất trồng lúa gần thành phần lồi đợt khác xa Bảng Hệ số Sorenxen (S) đợt nghiên cứu Nghĩa Đàn, Nghệ An Đợt thu mẫu Số loài gặp đợt Đợt (28/8/2014) Đợt (20/12/2014) Đợt (20/12/2014) Đợt (28/5/2015) Đợt (28/8/2014) Đợt (28/5/2015) 34 36 36 30 34 30 Số loài gặp chung đợt Hệ số S 31 0,88 27 0,82 28 0,88 3.2.1 Theo đợt nghiên cứu Thành phần lồi Vi khuẩn lam có biến động không nhiều theo đợt thu mẫu Trong đợt nghiên cứu số loài gặp nhiều đợt (tháng 12/2014) với số loài gặp 36 lồi/dưới lồi, vào đợt (tháng 5/2015) – gặp 30 loài/dưới loài Số loài gặp chung đợt từ 27 đến 31 loài Trên sở chúng tơi tính hệ số tương đồng đợt (Bảng 2) Hệ số S dao động từ đến Nếu hệ số S gần chứng tỏ thành phần lồi đợt giống ngược lại hệ số S Qua bảng cho thấy hệ số Sorenxen qua đợt nghiên cứu dao động từ 0,82– 0,88 chứng tỏ cấu trúc thành phần loài ổn định 3.2.2 Theo địa điểm nghiên cứu Tổng hợp kết nghiên cứu xã cho thấy số loài gặp nhiều xã Nghĩa Thuận với 29 loài thuộc 10 chi (chiếm 72,50% tổng số lồi gặp), xã Nghĩa Hưng với 19 loài thuộc chi (47,5%) Hai xã Nghĩa Lâm Nghĩa Mỹ số loài gặp tương đương (Bảng N.C Hiếu nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số (2017) 24-29 28 3) Theo chúng tôi, ngun nhân mơi trường đất trồng lúa xã Nghĩa Hưng thuộc loại nghèo dinh dưỡng, đất chua nên ảnh hưởng đến thành phần số lượng loài Để loài VKL CĐN phát triển tốt nhằm nâng cao độ phì nhiêu cho đất cần có chế độ canh tác hợp lý kết hợp với yếu tố kỹ thuật thúc đẩy phát triển VKLCĐN Bảng Phân bố taxon Vi khuẩn lam đất trồng lúa huyện Nghĩa Đàn TT Tổng Địa điểm thu mẫu Xã Nghĩa Thuận Xã Nghĩa Lâm Xã Nghĩa Mỹ Xã Nghĩa Hưng SL 3 Bộ % 100 75 75 75 100 Kết luận - Đã phát 40 loài/dưới loài Vi khuẩn lam đất trồng lúa số xã thuộc huyện Nghĩa Đàn, chúng thuộc 10 chi, họ Trong taxon bậc họ chiếm ưu Oscillatoriales, họ Oscillatoriaceae Các chi đa dạng thuộc Oscillatoria (14), Anabaena (6), Phormidium (5) - Về hình thái lồi Vi khuẩn lam chủ yếu dạng sợi khơng phân nhánh (30 lồi/ lồi), dạng sợi phân nhánh có lồi, dạng cấu trúc hạt (đơn bào) có lồi Có 10 lồi dạng sợi có tế bào dị hình - Sự phân bố VKL đất trồng lúa Nghĩa Đàn, Nghệ An có sai khác khơng nhiều điểm nghiên cứu theo đợt thu mẫu Số loài gặp xã từ 19 đến 29 loài Hệ số Sorenxen đợt thu mẫu từ 0,82 – 0,88 Tài liệu tham khảo [1] Desikachary T V., Cyanophyta, India Courcil of Agricultural Research New Delhi, 1959, 686 p [2] Gollerbakh M M., Kosinskaia E K., Poljanski B N., Tảo lam Định loại tảo nước USSR, tập 2, NXB Khoa học Xô Viết, Matxcơva, 1953, 636 tr (tiếng Nga) [3] Gollerbakh M M., Shtina A E., Tảo đất, NXB Leningrat, 1969, 228 tr (tiếng Nga) SL 4 Họ % 100 80 80 80 100 SL 10 8 10 Chi % 100 80 80 60 100 SL 29 28 28 19 40 Loài % 72,50 70,00 70,00 47,50 100 [4] Komarek J K Anagnostidis, Cyanoprokaryota I Teil Chroococcales - Spektrum Akademi Cher Verlag Heidelbeg Berlin, 1999 [5] Le Thi Thuy Ha, Tran Thi Huong, The species composition of Cyanobacteria in rice fields of Cam Xuyen district, Ha Tinh province Báo cáo khoa học Hội thảo “Nghiên cứu phát triển sản phẩm tự nhiên lần thứ V”, Thành phố Vinh, 10-11/8/2016, Nhà xuất Khoa học tự nhiên công nghệ (2016), 119 [6] Hồ Sỹ Hạnh, Võ Hành, Kết điều tra Vi khuẩn lam đất trồng lúa tinh Đắc Lắk, Những vấn đề nghiên cứu Khoa học sống, Báo cáo Khoa học hội nghị toàn quốc 2004, Thái Nguyên 23/9/2004, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, (2004), 88 [7] Phung Thi Nguyet Hong, A.Coute & P Bourrelly, Les Cyanophycées du delta du MéKong (Viet – Nam), Nova Hedwigia 54 (1992), 403 [8] Đoàn Đức Lân, Nghiên cứu số đặc điểm sinh thái sinh lý VKL cố định Nitơ đồng đất mặn ven biển huyện Thái Thụy, tỉnh Thái Bình, Luận án PTS Sinh học Hà Nội, 1996 [9] Dương Đức Tiến, Phân loại Vi khuẩn lam Việt Nam, NXB Nông nghiệp, Hà nội, 1996 [10] Dương Đức Tiến, Thành phần loài, phân bố Vi khuẩn lam tảo đất Việt Nam, Tài nguyên sinh vật đất phát triển bền vững hệ sinh thái đất NXB Nông nghiệp, Hà Nội (2000), [11] Nguyễn Lê Ái Vĩnh, Võ Hành, Vi khuẩn lam đất trồng lúa huyện Thạch Hà – Hà Tĩnh, Tạp chí Sinh học, 23(3C) (2001) 29 N.C Hiếu nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số (2017) 24-29 29 The Species Composition of Cyanobacteria in Rice Fields of Nghia Dan District, Nghe An Province Nguyen Canh Hieu, Nguyen Duc Dien, Le Thi Thuy Ha Vinh University, 182 Le Duan, Vinh, Nghe An, Vietnam Abstract: Nghia Dan is a mountainous district of Nghe An province, stretching from 19013’ to 19 33’ north latidute and between 105018’ to 105035’ east longitude In August and December 2014 and in May 2015 we have investigated the species composition of Cyanobacteria distributing in rice fields of Nghia Dan district We have found 40 species and subspecies in soil samples collected in communes: Nghia Hung, Nghia My, Nghia Lam and Nghia Thuan The most diverse genera were Oscillatoria (14 species and subspecies), Anabaena (6), Phormidium (5) There are 10 species and subspecies cyanobacteria contain heterocyst cells Sorenxen coefficients between the sampling phases were from 0.82 to 0.88 Our study also showed that the numbers of species distributing at sampling sites were from 19 to 29 species Keywords: Cyanobacteria, heterocyst, rice field, Nghia Dan, Nghe An ... Thuận Xã Nghĩa Lâm Xã Nghĩa Mỹ Xã Nghĩa Hưng SL 3 Bộ % 100 75 75 75 100 Kết luận - Đã phát 40 loài/ dưới loài Vi khuẩn lam đất trồng lúa số xã thuộc huyện Nghĩa Đàn, chúng thuộc 10 chi, họ Trong. .. Tĩnh phát 22 loài VKLCĐN thuộc chi [11] 3.2 Phân bố Vi khuẩn lam đất trồng lúa gần thành phần loài đợt khác xa Bảng Hệ số Sorenxen (S) đợt nghiên cứu Nghĩa Đàn, Nghệ An Đợt thu mẫu Số loài gặp đợt... nghiên cứu xã cho thấy số loài gặp nhiều xã Nghĩa Thuận với 29 loài thuộc 10 chi (chiếm 72,50% tổng số lồi gặp), xã Nghĩa Hưng với 19 loài thuộc chi (47,5%) Hai xã Nghĩa Lâm Nghĩa Mỹ số loài gặp