III. MỘT SỐ DỊNG VI KHUẨN NỘI SINH
2. Một số đặc tính của vi khuẩn nội sinh
2.1. Khả năng cố định đạm
Đạm là chất dinh dưỡng rất cần thiết và quan trọng cho sự phát triển của thực vật. Trong khơng khí cĩ rất nhiều đạm (78%) nhưng cây trồng khơng hấp thụ trực tiếp được. Các vi sinh vật cố định đạm cĩ khả năng hút đạm (N2) trong khơng khí và biến đạm từ dạng cây trồng khơng hấp thụ được thành dạng đạm mà cây trồng hấp thụ được nhờ sự xúc tác của enzyme nitrogenase. Enzyme nitrogenase cấu tạo bởi hai thành phần: một thành phần gọi là Mo – protein cĩ trọng lượng phân tử khoảng 60000 và một thành phần khác gọi là Mo – Fe – protein cĩ trọng lượng phân tử khoảng 220000 và gồm 2 tiểu phần đã được kết tinh tinh khiết (Lehninger, 1975). Như vậy, cây trồng cĩ thể sử dụng nguồn đạm trong khơng khí nhờ cĩ sự giúp đỡ của các vi sinh vật cố định đạm.
Phản ứng khử N2 dưới sự xúc tác enzyme nitrogenase:
N2 + 6e- + 12ATP + 12H2O 3NH4+ +12ADP + 12Pi + 4H+ Quá trình khử này bao gồm nhiều phản ứng kế tiếp nhau: N2 + 2H+ [NH=NH] + 2H+[NH2-NH2] + 2H+ 2NH3
Ammonia được tạo ra trong chu trình tiếp tục đồng hĩa tạo thành những acid amin cung cấp cho cây trồng (Nguyễn Lân Dũng et al., 2007).
2.2. Khả năng tổng hợp IAA
Indole-3-acetic acid (IAA) hay cịn gọi là auxin, là chất điều hịa chủ yếu của sự sinh trưởng thực vật. IAA chi phối sự phân chia tế bào, sự giãn dài tế bào, phân hĩa sinh mơ, phát triển trái và hạt, chi phối giai đoạn đầu sự phát triển của cây trồng. Tác động của auxin phụ thuộc vào dạng tế bào, ở các nồng độ như nhau IAA kích thích đồng thời sự giãn dài trục lá mầm, ngăn cản sự sinh trưởng của rễ chính, kích thích sự khởi đầu của rễ bên và sự thành lập lơng rễ (Theologis và Ray, 1982; Gray et al., 2001).
Theo Sergeeva et al., (2002) các nhĩm vi khuẩn khác nhau kể cả vi khuẩn đất, vi khuẩn biểu sinh, vi khuẩn nội sinh và một số Cyanobacteria đã được phát hiện là cĩ khả năng sinh tổng hợp indole-3-acid acetic từ tiền chất L-tryptophan (Trp).
Ngoại trừ một số lồi của những nhĩm này như Pseudomonas savastanoi và
Agrobacterium tumefaciens cĩ liên quan đến bệnh thực vật, ởcác lồi cịn lại thì kích thích sự sinhtrưởng của thực vật (Patten và Glick, 1996).
Cĩ 3 lộ trình tiêu biểu nhất cho sự biến đổi của L-tryptophan thành IAA đã được Koga et al., (1991) mơ tả chi tiết như sau:
♦ Lộ trình Indole-3-pyruvic acid
Tryptophan indole-3-pyruvic acid indole-3-acetaldehyde IAA ♦ Lộ trình Tryptamine
Tryptophan tryptamine indole-3-acetaldehyde IAA ♦ Lộ trình indole-3-acetamic
Tryptophan indole-3-acetamide IAA
2.3. Đối kháng sinh học
Vi khuẩn nội sinh cĩ thể cĩ khả năng làm yếu đi hay ngăn cản tác hại của các vi sinh vật gây hại; đều này cĩ thể dẫn đến hiện tượng gia tăng kháng bệnh (ISR = induced systemic resistance) hay kích kháng (SAR = systemic-acquired resistance) (Cao Ngọc Điệp, 2010). Nhiều thí nghiệm đã chứng minh vai trị của vi khuẩn nội sinh trong việc ngăn chặn sự tác hại của nấm Fusarium oxysprum f. sp. Vasinfectum
trên bơng vải; Rhizoctonia solani trên khoai tây và lúa.... Chất kháng sinh (antibiotic) đã được tìm thấy trên vi khuẩn nội sinh phân lập từ khoai tây chống lại nấm Fusarium sambucinum, F.avenaceum, F. oxysprum và từ bắp chống lại nấm Fusarium miniliformis.