CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.2. KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA VI KHUẨN
3.2.1. Vi khuẩn Endophyte và nano TiO2
Kết quả khảo sát OD khi nuôi cấy vi khuẩn ở các nồng độ nano TiO2 khác nhau đƣợc thể hiện ở Bảng 3.3.
Bảng 3.3. Kết quả khảo sát OD các mẫu vi khuẩn và nano TiO2
Nồng độ Thời gian (giờ)
nano 4 8 12 24 48 (µg/ml) 30 0,45 0,51 0,60 0,62 0,70 0,75 1,02 1,10 1,24 1,20 40 0,45 0,43 0,62 0,59 0,80 0,86 1,01 1,12 1,17 1,22 50 0,55 0,54 0,62 0,56 0,74 0,77 1,09 1,04 1,31 1,30 60 0,58 0,59 0,62 0,63 0,76 0,86 1,16 1,25 1,64 1,60 100 0,57 0,56 0,63 0,62 0,83 0,91 1,17 1,23 1,62 1,68 0 0,53 0,52 0,61 0,58 0,78 0,82 1,09 1,08 1,18 1,26 Đối chứng 30 µg/ml 40 µg/ml 50 µg/ml 60 µg/ml 100 µg/ml dƣơng (0,50) (0,30) (0,60) (0,50) (0,50)
1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 4h 8h 12h 24h 48h thời gian(giờ) 30 µg/ml 40 µg/ml 50 µg/ml 60 µg/ml 100 µg/ml 0 µg/µl
Hình 3.14. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa giá trị OD và thời gian của các
mẫu chứa vi khuẩn và nano TiO2
Đồ thị Hình 3.14 cho thấy đa số các nồng độ nano TiO2 thử nghiệm đều cho OD cao hơn mẫu đối chứng, trong đó nồng độ nano TiO2 60 µg/ml và 100 µg/ml có đƣờng tăng trƣởng cao nhất và gần giống nhau. Do đó, chúng tơi lựa chọn nồng độ nano TiO2 60 µg/ml để thử nghiệm trên cây trồng sau này nhằm đảm bảo hàm lƣợng sử dụng thấp mà hiệu quả tối ƣu nhất.
a b
c d
Hình 3.15. Hình ảnh mẫu nano TiO2 60 µg/ml – vi khuẩn - LB ở các thời gian
khác nhau 4 giờ (a); 8 giờ (b); 24 giờ (c) và 48 giờ (d)
3.2.2. Vi khuẩn Endophyte và nano SiO2
Kết quả khảo sát OD khi nuôi cấy vi khuẩn ở các nồng độ nano SiO2 khác nhau đƣợc thể hiện ở Bảng 3.4.
Bảng 3.4. Kết quả khảo sát OD các mẫu chứa vi khuẩn và nano SiO2
N.độ nano Thời gian (giờ)
(µg/ml) 4 8 24 48 20 0,32 0,36 0,41 0,42 0,8 0,76 0,92 0,98 30 0,37 0,35 0,41 0,39 0,72 0,78 0,88 0,86 40 0,39 0,40 0,39 0,40 0,79 0,77 0,83 0,99 50 0,36 0,35 0,42 0,39 0,69 0,67 0,90 0,87 100 0,29 0,34 0,34 0,37 0,64 0,75 0,95 1,03 0 0,53 0,52 0,61 0,58 0,78 0,86 0,87 0,89 Đối chứng 20 µg/ml 30, 40 µg/ml 50 µg/ml 100 µg/µl dƣơng (0,2) (0,1) (0,2) (0,1) 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 4 8 24 48
Thời gian (giờ)
20 µg/ml 30 µg/ml 40 µg/ml 50 µg/ml 100 µg/ml 0 µg/ml
Hình 3.16. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa giá trị OD và thời
Đồ thị Hình 3.16 cho thấy các mẫu nano SiO2 - vi khuẩn đều có giá trị OD gần giống nhau và thấp hơn mẫu đối chứng. Điều này cho thấy nano SiO2 ức chế sự tăng trƣởng của vi khuẩn trong thời gian ban đầu, từ sau 24 giờ, vi khuẩn mới bắt đầu thích nghi và phát triển bình thƣờng, tuy nhiên khơng có sự khác biệt nhiều so với mẫu đối chứng. Trong các nồng độ mẫu trên, chúng tôi lựa chọn nồng độ nano SiO2 100 µg/ml cho các thử nghiệm trên cây trồng tiếp theo.
a b
c d
Hình 3.17. Hình ảnh mẫu nano SiO2 100 µg/ml – vi khuẩn – LB ở các thời
gian khác nhau 4 giờ (a); 8 giờ (b); 24 giờ (c) và 48 giờ (d) 3.3. THỬ NGHIỆM TRÊN LÚA VÀ DƢA LƢỚI
chúng tôi thực hiện thử nghiệm tác động của dịch nano – vi khuẩn tới sự phát triển của cây dƣa lƣới và cây lúa.
3.3.1. Khảo sát ảnh hƣởng của nano – vi khuẩn đến khả năng sinh trƣởng và phát triển cây dƣa trƣởng và phát triển cây dƣa
Dung dịch dùng để tƣới hạt giống đƣợc lựa chọn bao gồm:
-Mẫu đối chứng: Nƣớc cất
-Công thức 1 (CT1): Dịch vi khuẩn – LB
-Công thức 2 (CT2): Nano SiO2 100 µg/ml – vi khuẩn – LB
-Cơng thức 3 (CT3): Nano TiO2 60 µg/ml – vi khuẩn – LB
3.3.1.1. Ảnh hưởng của nano – vi khuẩn đến tỷ lệ, tốc độ nảy mầm, khả năng bám dính vi khuẩn và sự phát triển của bộ rễ
Tỉ lệ và tốc độ nảy mầm
-Ở tất cả các công thức tỉ lệ nảy mầm đạt 100%, sau ủ 24 giờ cơng thức có nano SiO2 chƣa nảy mầm cịn tất cả đều nảy mầm.
-Sau 48 giờ, có thể thấy trong 4 cơng thức thí nghiệm thì cơng thức 3 chứa nano TiO2 60 µg/ml có chiều dài rễ tốt nhất, bé nhất là công thức 2 chứa nano SiO2 100 µg/ml.
Khả năng bám dính của nano - vi khuẩn lên rễ cây dƣa
Hình 3.19. Hình ảnh SEM mẫu nano SiO2 – vi khuẩn trên rễ cây dƣa
Kết quả trên Hình 3.18 và 3.19 đều cho thấy các mẫu nano – vi khuẩn đều bám tốt trên bộ rễ, từ đó có những tác động tới hoạt động của bộ rễ, ảnh hƣởng tới khả năng sinh trƣởng và phát triển của cây trồng.
Sự phát triển của bộ rễ Qua theo dõi có thể thấy:
Tất cả các cơng thức 1, 2 và 3 có số lƣợng rễ và chiều dài rễ lớn hơn so với cơng thức đối chứng, trong đó ở cơng thức 3 chứa nano TiO2 bộ rễ phát triển mạnh nhất, cịn cơng thức 2 chứa nano SiO2, bộ rễ có sự phát triển nhỉnh hơn mẫu đối chứng không đáng kể. Bộ rễ là tiền đề sự phát triển của cây trồng, bƣớc đầu ta có thể thấy ở cơng thức tƣới nano TiO2, cây trồng có khả năng phát triển mạnh nhất.
3.3.1.2. Ảnh hưởng của nano – vi khuẩn đến các giai đoạn sinh trưởng phát triển của dưa
Giai đoạn Ngâm, ủ hạt giống cho tới khi nảy mầm:
Kết quả theo dõi các giai đoạn sinh trƣởng dƣỡng các giai đoạn sinh trƣởng phát triển của dƣa lƣới đƣợc thể hiện trong Bảng 3.5.
Bảng 3.5. Thời gian sinh trƣởng của các mẫu dƣa lƣới
Đơn vị tính: ngày
Cơng thức Thời gian từ gieo Thời gian từ Thời gian từ gieo đến đến nảy mầm gieo đến trồng ra hoa cái đầu tiên
Đối chứng 3 14 35
1 3 14 33
2 4 14 35
3 3 14 30
Từ kết quả Bảng 3.5 cho thấy: sau từ 3 - 4 ngày, tất cả các hạt trong cơng thức thí nghiệm đều nảy mầm. Trong đó cơng thức 2 nảy mầm muộn nhất sau gieo 4 ngày.
Thời gian từ gieo đến trồng phản ánh khả năng sinh trƣởng của cây con. Cây con đem trồng cần yêu cầu có từ 1 - 2 lá thật, cây khỏe, không sâu bệnh. Các cơng thức tham gia thí nghiệm ở giai đoạn cây con đều sinh trƣởng tốt, sau 12 ngày đều đạt 1 - 2 lá thật, đáp ứng các yêu cầu xuất vƣờn. Cây con trƣớc khi trồng ra ruộng sản xuất ở các cơng thức đã có sự khác biệt khá rõ rệt, ở công thức 3 chứa nano TiO2 cây phát triển tốt khỏe, thân cây mập mạp hơn, ở công thức đối chứng và cơng thức 2 chứa nano SiO2 thân cây cịi hơn.
Ở các công thức 2 chứa nano SiO2 và công thức đối chứng ra hoa cái muộn nhất (35 ngày), cịn cơng thức 3 chứa nano TiO2 ra hoa sớm hơn (30 ngày).
3.3.1.3. Ảnh hưởng của nano – vi khuẩn đến động thái tăng trưởng chiều cao của dưa lưới
Trong q trình nghiên cứu cúng tơi theo dõi chỉ tiêu chiều cao cây định kì 7 ngày/ lần. Kết quả đƣợc thể hiện ở Bảng 3.6 dƣới đây:
Bảng 3.6. Chiều cao trung bình của các mẫu cây dƣa lƣới theo thời gian
Đơn vị: cm
Số ngày sau trồng (ngày) Công thức 14 21 28 Đối chứng 21,5 60,7 101,2 1 23,8 65,9 108,3 2 22,0 62,0 104,4 3 25,7 67,8 111,9
Bảng 3.6 cho thấy tốc độ tăng trƣởng chiều dài thân chính ở các giai đoạn sinh trƣởng khác nhau là khác nhau. Giai đoạn từ trồng đến 14 ngày, các giống dƣa thí nghiệm có tốc độ tăng trƣởng chiều dài thân chính chậm do cây dƣa phải trải qua quá trình hồi xanh bén rễ 2 - 5 ngày, khả năng hút nƣớc và dinh dƣỡng kém.
Ở giai đoạn tiếp theo từ 14 - 21 ngày sau trồng, sự tăng trƣởng của cây đặc biệt là sự kéo dài của các lóng tăng nhanh rõ rệt. Lúc này cây vừa sinh trƣởng sinh dƣỡng vừa sinh trƣởng sinh thực nên cần tác động các biện pháp kĩ thuật hợp lí để cây phát triển chiều dài, khối lƣợng thân lá tối ƣu nhằm tích lũy vật chất để cây ra hoa, kết quả.
Đối chứng Cơng thức 1
Cơng thức 2 Cơng thức 3
Hình 3.21. Hình ảnh các mẫu dưa lưới sau trồng 21 ngày
Giai đoạn sau trồng từ 21 -28 ngày, tốc độ tăng trƣởng chiều dài thân của các giống dƣa lƣới tăng rất mạnh, trong đó ở cơng thức 3 chiều dài thân chính đạt cao nhất (111,9 cm), công thức đối chứng thấp nhất (101,2 cm).
Đối chứng Công thức 1
Công thức 2 Cơng thức 3
Hình 3.22. Hình ảnh các mẫu dưa lưới sau trồng 28 ngày
3.3.1.4. Ảnh hưởng của nano – vi khuẩn đến động thái tăng trưởng sốlá của cây dưa lưới lá của cây dưa lưới
Các mẫu đƣợc chăm sóc trong cùng điều kiện: Nhiệt độ 25 - 33oC, độ ẩm đất 75 - 80%, cây đƣợc cung cấp nhiều ánh sáng, tiến hành tƣới 40 ml dung dịch nano - vi khuẩn theo từng công thức 2 tuần/ 1 lần, bổ sung nƣớc thƣờng xuyên. Kết quả theo dõi động thái tăng trƣởng số lá của các cơng thức thí nghiệm đƣợc thể hiện trong Bảng 3.7:
Bảng 3.7. Số lá trung bình ở các mẫu cây dƣa lƣới theo thời gian
Đơn vị: lá
Số ngày sau trồng (ngày) Công thức 14 21 28 Đối chứng 5,0 8,7 14,3 1 5,8 9,6 16,5 2 5,2 9,3 13,8 3 6,0 10,0 17,0
Bảng 3.7 cho thấy động thái tăng trƣởng số lá dƣa lƣới ở các giai đoạn khác nhau là khác nhau. Các giống đều có số lá xuất hiện ít ở giai đoạn mới trồng, sau đó số lá tăng dần và tăng nhanh ở giai đoạn 14 - 28 ngày sau trồng. Số lá trên cây tƣơng ứng với sự tăng trƣởng chiều dài của cây. Ở cơng thức 3 có số lá nhiều nhất (17,0 lá), cơng thức đối chứng có số lá thấp nhất (14,3 lá).
3.3.1.5. Ảnh hưởng của nano – vi khuẩn đến khả năng phân nhánh củacây dưa lưới cây dưa lưới
Kết quả theo dõi khả năng phân nhánh trên cây của các cơng thức thí nghiệm đƣợc thể hiện trong Bảng 3.8:
Bảng 3.8. Số nhánh trung bình ở các mẫu cây dƣa lƣới theo thời gian
Đơn vị: nhánh
Công thức Số ngày sau trồng (ngày)
14 21 28
Đối chứng Chƣa phân nhánh
1 Chƣa phân nhánh Chƣa phân nhánh 1,00
2 1,33
Qua kết quả theo dõi Bảng 3.8 ta có thể thấy, giai đoạn từ trồng đến 21 ngày cây chƣa có sự phân nhánh, tập trung phát triển chiều dài thân chính, từ 21- 28 ngày, cây bắt đầu phát triển nhánh để chuyển sang giai đoạn ra hoa, hình thành quả, cơng thức 3 có nhánh nhiều nhất (2,20 nhánh) trong khi đó cơng thức đối chứng chƣa phân nhánh.
Nhƣ vậy, các kết quả thử nghiệm mẫu nano – vi khuẩn – LB cho thấy nano TiO2 có tác động tích cực rõ rệt tới sự tăng trƣởng và phát triển của cây dƣa lƣới còn nano SiO2 chỉ tác động một phần nhỏ, khơng có sự khác biệt đáng kể.
3.3.2. Thử nghiệm trên cây lúa
Từ kết quả 3.3.1, chúng tôi chỉ lựa chọn nano TiO2 để thử nghiệm trên cây lúa với các công thức nhƣ sau:
- Mẫu đối chứng: khoảng 100 hạt ngâm trong 20 ml nƣớc cất, nhiệt độ: 25 – 30 oC trong 1 giờ và 24 giờ, ủ rẻ cho rễ dài 3 – 4 mm.
- Công thức 1: khoảng 100 hạt ngâm trong trong 20 ml dịch nano TiO2 60 µg/ml – vi khuẩn – LB, nhiệt độ: 25 – 30 oC trong 1 giờ và 24 giờ ủ rẻ cho rễ dài 3 – 4 mm.
- Công thức 2: khoảng 100 hạt ngâm trong trong 20 ml dịch vi khuẩn – LB, nhiệt độ: 25 – 30 oC trong 1 giờ và 24 giờ, ủ rẻ cho rễ dài 3 – 4 mm.
3.3.2.1. Gieo và chăm sóc
Bƣớc 1: Ngâm ủ hạt giống
Thu hạt nảy mầm, rửa sạch nhớt (mầm vừa nhú, nứt vỏ) ngâm vào dịch theo 3 công thức đã thiết lập. Ngâm lặp lại 2 lần mỗi loại trong 1 giờ và 24 giờ, khoảng 100 hạt mỗi đĩa petri.
a b c
1 giờ 1 giờ 1 giờ
d e f
24giờ 24 giờ 24 giờ
Hình 3.23. Hình ảnh hạt thóc đƣợc ngâm trong thời gian 1 giờ và 24 giờ với
các dung dịch khác nhau Trong đó:
a & d - Cơng thức đối chứng b & e - Công thức 1
c & f - Cơng thức 2 Bƣớc 2: Gieo hạt
Điều kiện chăm sóc: nhiệt độ 26 ÷ 33 0C, cách 2 tuần lại tƣới dung dịch
chứa: vi khuẩn – LB, nano TiO2 60 µg/ml 1 lần, mỗi lần tƣới 40ml/ cơng thức, phun gốc, đất ngập nƣớc 0,5 cm.
Hình 3.24. Hình ảnh mạ các mẫu giống ngâm trong các dung dịch 1 giờ
Hình 3.25. Hình ảnh mạ các mẫu giống ngâm trong các dung dịch 24 giờBƣớc 3: Chuyển mạ lên đất trồng Bƣớc 3: Chuyển mạ lên đất trồng
Điều kiện chăm sóc: nhiệt độ 26 ÷ 35 0C, lúa đƣợc chuyển sang đất trồng 28 ngày, cách 2 tuần lại tƣới dung dịch chứa: vi khuẩn – LB, Nano
Hình 3.26. Hình ảnh lúa các mẫu giống ngâm trong các dung dịch 1
giờ chuyển lên đất trồng sau 28 ngày
Hình 3.27. Hình ảnh lúa các mẫu giống ngâm trong các dung dịch 24
3.3.2.2. Đánh giá
Đặc điểm hình thái: Mơ tả hình thái tại các thời điểm:
-Đẻ nhánh mơ tả: Khả năng đẻ khỏe, yếu, trung bình.
-Màu sắc lá: xanh nhạt, xanh, xanh đậm
Kết quả theo dõi cây lúa đƣợc thể hiện trong Bảng 3.9 và 3.10 nhƣ sau:
Bảng 3.9. Kết quả khảo sát các mẫu mạ sau gieo hạtThời gian Thời gian
7 ngày 14 ngày
Công
Chiều Số lá/ Chiều Số lá/
thức
cao của thân Màu sắc cao của thân Màu sắc
lá chính mạ lá chính mạ
(cm) (lá) (cm) (lá)
Mạ đƣợc ngâm trong các dịch ở thời gian 1 giờ
1 9,7 3,1 Xanh 13,2 4,2 xanh 2 10,3 3,4 Xanh 13,5 4,5 xanh 3 9,9 3,2 Xanh 13,3 4,3 xanh
Mạ đƣợc ngâm trong các dịch ở thời gian 24 giờ
1 9,6 2,9 Xanh 13,1 4,2 xanh 2 9,7 3,0 Xanh 13,3 4,3 xanh 3 9,8 3,2 Xanh 13,5 4,1 xanh
Bảng 3.10. Động thái tăng trƣởng các mẫu lúa sau gieo trồng
Giống Thông Công Ngày sinh trƣởng
ngâm số thức 7 14 21 28 Chiều 1 17,6 21,6 23,9 26,2 20,9 25,6 29,7 32,3 cao lá 2 (cm) 3 19,8 24,5 28,2 30,1 Số lá/ 1 5,7 5,7 6,1 6,9 thân Ngâm 2 6,4 6,4 7,4 8,2 chính trong 6,4 6,6 7,2 8,2 (lá) 3 1h
1 xanh xanh xanh xanh nhạt
2 xanh xanh xanh xanh
Màu sắc đậm đậm đậm
3 xanh xanh xanh xanh đậm đậm đậm Chiều 1 18,1 21,9 25,6 30,3 22,7 26,3 29,9 32,3 cao lá 2 (cm) 3 19,8 24,5 27,2 30,2 Số lá/ 1 6,8 6,8 7,1 7,9 thân 2 6,9 7,3 7,6 8,2 chính Ngâm (lá) 3 6,7 7,4 7,5 8,1
trong 1 xanh xanh xanh xanh
24h
Màu sắc 2 xanh xanh xanh xanh đậm đậm
đậm 3 xanh xanh xanh xanh đậm đậm đậm Kết quả trên Bảng 3.9 và 3.10 cho thấy sau cùng một thời gian, điều kiện chăm sóc nhƣ nhau, các mẫu mạ và lúa ngâm trong công thức 2 chứa nano TiO2 phát triển hơn các mẫu ngâm trong vi khuẩn (công thức 3) và nƣớc cất (công thức 1), cây cao hơn, nhánh lá ra đều, nhiều và xanh hơn so với hai mẫu còn lại. Điều này cho thấy khả năng kích thích sinh trƣởng của nano TiO2 khi kết hợp cùng vi khuẩn Bacillus subtilis trong môi trƣờng LB đối với hạt giống.
Từ các thử nghiệm trên, chúng tơi có thể kết luận, các vật liệu nano TiO2 và SiO2 đã tổng hợp có ảnh hƣởng đến quá trình sinh trƣởng và phát triển của cây trồng, cụ thể trong thử nghiệm là cây dƣa lƣới và cây lúa. Các kết quả thử nghiệm trên cây trồng phù hợp với kết quả nuôi cấy nano – vi khuẩn. Trong khi nano TiO2 có tác động tích cực đáng kể đến sự phát triển