Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2. Sử dụng vi sinh vật đối kháng trong phòng trừ bệnh bạc lá trên cây lúa
2.2. Vi khuẩn Bacillus
2.2.1. Giới thiệu chung về vi khuẩn Bacillus
Vi khuẩn Bacillus là vi khuẩn Gram dương, thuộc chi Bacillaceae, có dạng hình que, thường được tìm thấy trong đất. Đây là một vi khuẩn hiếu khí, có khả năng sinh bào tử. Bacillus có ở mọi nơi trong tự nhiên và khi điều kiện sống khó khăn, chúng có khả năng tạo ra bào tử gần như hình cầu, để tồn tại trong trạng thái "ngủ đông" trong thời gian dài dưới các điều kiện khắc nghiệt. Loại sinh vật này có cực kỳ nhiều loài khác nhau, trong đó đa số là vô hại.
Qua Bacillus đơn lẻ có hình dạng giống những chiếc que, phần lớn những chiếc que này có bào tử trong hình oval có khuynh hướng phình ra ở một đầu. Thường thì người ta quan sát thấy tập đoàn của giống sinh vật này rất rộng lớn, có hình dạng bất định và đang phát triển lan rộng.
Tất cả các loài thuộc chi Bacillus đều có khả năng dị dưỡng và hoại sinh nhờ sử dụng các hợp chất hữu cơ đa dạng như đường, acid amin, acid hữu cơ... Một vài loài có thể lên men carbohydrat tạo thành glycerol và butanediol. Hầu hết chúng là loài ưa nhiệt trung bình với nhiệt độ tối ưu là 30 – 450C, nhưng cũng có loài ưa nhiệt tối ưu lên tới 650C [24].
Đa số Bacillus sinh trưởng ở pH=7, một số phù hợp với pH=9-10 (Bacillus alcalophillus), có loại phù hợp với pH=2-6 (Bacillus acidocaldrius). Bacillus có khả năng sinh enzyme ngoại bào (amylase, protease,...) nên chúng được ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp, trong bảo vệ môi trường,...
Một số loài Bacillus thường gặp trong tự nhiên:
Bacillus subtilis
Bacillus subtilis được nhà khoa học Ferdinand Cohn phát hiện và đặt tên năm 1872 [50]. Chúng là vi khuẩn hình que, ngắn, nhỏ (3-5).0,6µm, sinh trưởng tốt nhất ở 36-500C, tối đa là 600C. Chúng phát triển riêng rẽ như những sợi đơn bào, khuẩn lạc khô, không màu hoặc xám nhạt, có thể màu trắng hơi nhăn hoặc tạo lớp màng mịn trên về mặt thạch, bám chặt vào môi trường. Là ưa nhiệt cao, bào tử cũng chịu nhiệt tốt. Bào tử của Bacillus subtilis: hình bầu dục 0,6-0,9µm. Phân bố không theo nguyên tắc chặt chẽ nào. Chúng không có khả năng trao đổi chất nên có thể sống tới vài chục năm thậm chí 200-300 năm [45]. Chúng phân hủy pectin và polysacharit ở mô thực vật và góp phần gây nên các nốt trên củ khoai tây bị u. Phần lớn thông tin chúng ta có được về đặc điểm sinh hóa, di truyền của vi khuẩn Gram dương khác đều nhận được từ việc nghiên cứu Bacillus subtilis [50].
Bacillus thurringiensis
Bacillus thurringiensis là vi khuẩn có hoạt tính diệt côn trùng do nhà khoa học Nhật Bản Ishitawa phát hiện năm 1901 khi ông nghiên cứu về bệnh ở tằm dâu, đã phát hiện ra nguyên nhân gây bệnh cho tằm là do một loại vi khuẩn thuộc chi
Bacillus. Ông đặt tên vi khuẩn này là Bacillus sotto. Bacillus thurringiensis là vi khuẩn sinh bào tử, hô hấp hiếu khí không bắt buộc, có khả năng chuyển động. Chúng có khả năng sinh nội bào tử giúp tăng khả năng chống chịu với điều kiện khắc nghiệt.
Bacillus thurringiensis (Bt) là một trực khuẩn gram dương, hiếu khí không bắt buộc, có kích thước 3-6µm có phủ tiêm mao không dày, tế bào đứng riêng lẻ và xếp thành từng chuỗi. Nhu cầu dinh dưỡng của chúng không cao, chất dinh dưỡng chủ yếu là protein động vật. Sinh trưởng tốt trong điều kiện 12-140C, nhiệt độ tối ưu là 27-350C, thích hợp với pH kiềm từ 6-8.
Bacillus thurringiensis là chủng được nghiên cứu và ứng dụng nhiều nhất trong sản xuất chế phẩm phòng, trị bệnh sử dụng trong nông nghiệp.
Bacillus amyloliquefaciens
Bacillus amyloliquefaciens có hình thái khuẩn lạc và tế bào tương tự Bacillus subtilis nhưng khác nhau về đặc tính sinh hóa, có khả năng lên men đường lactose nhanh và lên men glucose chậm, thành phần G + C của Bacillus subtilis khoảng 41,5% - 43,5% còn trong chủng Bacillus amyloliquefaciens là 43,5 – 44,9%.
Chúng phân bố phổ biến trong đất, nước. Do có khả năng sinh tổng hợp mạnh các enzyme như amylase, protease, lipase , phytase, xenlulase và xylanase nên được ứng dụng nhiều trong công nghiệp sản xuất enzyme, công nghiệp thuộc da. Ngoài ra, Bacillus amyloliquefaciens còn được ứng dụng trong các lĩnh vực khác như nông nghiệp, y học bởi khả năng sinh các chất chuyển hóa như vitamin,
nucleoside purine (inosine, guanosine), chất kháng khuẩn (bacteriocin), chất kháng nấm (bacimin), hoocmon tăng trưởng thực vật IAA.
Đặc biệt, nhiều nghiên cứu cho thấy các chế phẩm probiotic từ Bacillus amyloliquefaciens đã góp phần cải thiện chất lượng môi trường nước, tăng cường các phản ứng miễn dịch, kiểm soát sự phát triển quá mức của VSV gây bệnh cho tôm, cá,…[37].
Bacillus licheniformis
Bacillus licheniformis là vi khuẩn hoại sinh, bào tử hình ovan, phát tán chủ yếu trong đất, kể cả đất nghèo dinh dưỡng như đất hoang hay sa mạc. Khuẩn lạc nhỏ, màu trắng đục, bề mặt nhăn nheo. Tế bào chuyển động nhờ tiêm mao và loài này kỵ khí không bắt buộc.