Hầu hết các loài Methylobacterium sp. thường có hình que kích thước 0,8 – 1 x 1 – 8 m. Tế bào thường có hình dạng phân nhánh hay có những dạng bất thường khác, đặc biệt thường xuất hiện ở pha cuối của quá trình tăng trưởng. Vi khuẩn
Methylobacterium thường ở dạng tế bào đơn hay kết đôi lại theo dạng hoa hồng [34],[86].
Hầu hết các chủng Methylobacterium sp. đều có khả năng di động nhờ một tiêm mao ở cực hay gần cực. Tuy nhiên, vài loài thì không. Đa số các loài vi khuẩn
Methylobacterium sp. là vi khuẩn gram âm, một số có gram biến đổi. Vi khuẩn
Methylobacterium thường tăng sinh chậm, khuẩn lạc có màu hồng đậm hay đỏ cam, một vài chủng không tăng trưởng trên môi trường nutrient agar. Sắc tố hồng vi khuẩn
Methylobacterium không tan trong nước và là hợp chất carotenoid. Ở môi trường lỏng, nuôi cấy tỉnh vi khuẩn Methylobacterium tạo thành một lớp mỏng trên bề mặt, đều này cho thấy hầu hết các chủng đều là hiếu khí bắt buộc. Chúng có phản ứng oxydase dương tính yếu, catalase âm tính hay dương tính tùy thuộc vào loài vi khuẩn.
14
Methylobacterium sp. là những vi khuẩn dị hóa sinh dưỡng có khả năng sử dụng các hợp chất methyl. Do vây, tất cả các loài có khả năng tăng trưởng trên môi trường có bổ sung formaldehyde ở nồng độ thấp, formate và methanol, một vài loài có khả năng sử dụng hợp chất methylamine chỉ có một loài duy nhất là M. organophilum có thể sử dụng methan là nguồn cung cấp cacbon và năng lượng. Ngoài ra, M. chloromethanicum có thể sử dụng chloromethane và M. thiocinatum có thể sử dụng thiocinate. Một số loài có khả năng lên men lactose, có phản ứng LDC, Urease dương tính. Một số loài có khả năng sinh indole và một số loài có khả năng khử nitrate thành nitrite [10], [24], [25], [29], [30], [31], [34], [41], [57].
Phương thức chuyển hóa các hợp chất một cacbon ở tất cả các loài vi khuẩn
Methylobacterium đều theo chu trình serine. Trong đó có sự gắn kết giữa chu trình serine và chu trình tricarboxylic (TCA) để tạo ra các sản phẩm hữu cơ cuối cùng cho vi khuẩn sử dụng. Ngoài ra, các chu trình này còn gắn kết với chu trình PHB để tạo ra các sản phẩm dự trữ cho vi khuẩn (poly – – hydroxybutyrate). Một số chủng có khả năng tổng hợp hormone thực vật (phytohormone) trong môi trường nuôi cấy, một số loài có khả năng tổng hợp vitamine B12 và một số chất khác [10], [24], [55], [58], [61], [68],[84], [90]. chú thích: 1, crotonyl-CoA reductase 2, L-crotonase 3, NADH-linked acetoacetyl-CoA reductase 4, D-crotonase. 5, b-ketothiolase 6, NADPH-linked acetoacetyl-CoA reductase 7, PHB synthase 8, PHB depolymerase 9, -hydroxybutyrate dehydrogenase 10, acetoacetate–succinyl-CoA transferase.
Hình 2.3: Sự gắn kết giữa chu kỳ serine và chu kỳ PHB trong quá trình biến dưỡng [52].
15
Nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của các loài thuộc chi Methylobacterium
biến thiên từ 25 – 300C. Một vài loài có thể phát triển ở nhiệt độ 370C hay 510C. Đa số các loài đều tăng trưởng trong khoảng pH trung tính, một số loài vẫn có khả năng phát triển ở các giá trị pH từ 4 – 10 [34].
Vi khuẩn Methylobacterium có tính kháng cao với chất khử, nhiệt độ lạnh, Cl- , tia UV, phóng xạ ion, và nhiệt độ cao. Phần lớn các loài trong chi Methylobacterium
đều nhạy cảm với kháng sinh như: kanamycine, albamycine T, streptomycine, framycine và tetracycline. Trong đó, tetracycline có ức chế mạnh đối với vi khuẩn
Methylobacterium. Ngoài ra, các loài Methylobacterium sp. có khả năng đề kháng với nhiều chất kháng sinh như: cephalothine, acid nalidicic, penicyline, bacitracine, carbenicillin, colestin sulfate, polymycine B và nitrofurantoin [29], [34], [37], [102].
Khả năng sử dụng các hợp chất hữu cơ cung cấp nguồn cacbon và năng lượng của chủng vi khuẩn PPFM thuộc chi Methylobacterium rất đặc trưng. Hầu hết các chủng có khả năng sử dụng betaine, trimethylamine, serbactae,…Trong khi một số loài khác có khả năng sử dụng cyanate, thiocianate, formaldehyde, TNT (2,4,6- trinitrotoluene), HMX (octahydro-1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7tetrazicine hay high- melting-point explosive), RDX (hexahydro-trinitro-1,3,5-triazine hay royal explosive),…Do vậy, có thể phân biệt các loài vi khuẩn Methylobacterium sp. nhờ căn cứ vào khả năng sử dụng các hợp chất hữu cơ của các chủng vi khuẩn này [9],[25], [28], [34],[58],[89].
Một vài loài vi khuẩn Methylobacterium sp. còn có bacterochlorophyll trong vài điều kiện nuôi cấy đặc biệt, từ đó cho thấy khả năng tự dưỡng của một vài loài vi khuẩn Methylobacterium sp. [34].
2.3. Sự tƣơng tác giữa vi sinh vật và thực vật
2.3.1. Sơ lƣợc về tƣơng tác giữa vi sinh vật và thực vật.
Giữa thực vật và vi sinh vật có mối quan hệ mật thiết với nhau, và đây là mối quan hệ rất phức tạp. Trong mối quan hệ đó, vi sinh vật có thể là tác nhân có lợi và cũng có thể là tác nhân có hại cho sự sinh trưởng và phát triển của thực vật. Sự định cư của vi sinh vật trên thực vật rất đa dạng có thể trên thân, lá, rễ và cả ở cơ quan sinh sản như hoa, quả, hạt. [9],[13], [14], [17], [18], [19], [21], [33], [32], [35], [38], [43], [44],… Theo Hirano và ctv (1983), cho rằng lá là nơi hổ trợ cho sự phát triển của nhiều loài vi sinh vật và phần lớn trong số đó là vi sinh vật gây bệnh. Pseudomonas