4.2.1 Định danh 10 dòng vi khuẩn có tiềm năng ứng dụng cao nhất
Mười dòng vi khuẩn phân giải khoáng Si tốt nhất có ký hiệu MCM_15, LCT_01, LCT_03, TCM_39, TCM_40, RTTV_12, RTTV_13, PTTV_16, PTTV_27 và PTST_30 cho thấy khả năng hòa tan khoáng Si cao nhất được giải mã và so sánh trình tự đoạn gen vùng 16S rRNA với cơ sở dữ liệu trên ngân hàng gen thế giới NCBI. Kết quả cho thấy trình tự đoạn gen vùng 16S rRNA của các dòng vi khuẩn MCM_15, LCT_01, LCT_03, TCM_39, TCM_40, RTTV_12, RTTV_13, PTTV_16, PTTV_27 và PTST_30 lần lượt tương đồng với đoạn gen của loài Microbacterium neimengense, Klebsiella aerogenes, Bacillus megaterium, Ochrobactrum ciceri, Staphylococcus arlettae, Citrobacter freundii, Micrococcus luteus, Agromyces ulmi, Rhodococcus equi và Olivibacter jilunii (Bảng 4.4). Do đó, 10 dòng vi khuẩn này được nhận diện và định danh lần lượt như Microbacterium neimengense MCM_15, Klebsiella aerogenes LCT_01, Bacillus megaterium LCT_03, Ochrobactrum ciceri TCM_39, Staphylococcus arlettae TCM_40, Citrobacter freundii RTTV_12, Micrococcus luteus RTTV_13, Agromyces ulmi PTTV_16, Rhodococcus equi PTTV_27 và Olivibacter jilunii PTST_30 với độ tương đồng 99-100%.
61
Bảng 4.4: Định danh 10 dòng vi khuẩn phân giải khoáng Si tốt nhất theo độ tương đồng đoạn gen vùng 16S rRNA
Dòng vi
khuẩn Nguồn gốc Độ tương đồng (%)
Các dòng vi khuẩn
trên cơ sở dữ liệu Định danh Vi khuẩn Số đăng ký
MCM_15 Đất mía Cà
Mau 99 Microbacterium neimengense
NC015663.
1
Microbacterium neimengense
MCM_15 LCT_01 Đất lúa Cần
Thơ 99 Klebsiella
aerogenes
NR102493.
2
Klebsiella aerogenes LCT_01 LCT_03 Lúa Cần
Thơ 100 Bacillus
megaterium
MN240409 .1
Bacillus megaterium
LCT_03 TCM_39 Đất tre Cà
Mau 99 Ochrobactrum
ciceri
NR115819.
1
Ochrobactrum ciceri TCM_39
TCM_40 Tre Cà
Mau 100 Staphylococcus arlettae
KX344032.
1
Staphylococcus arlettae TCM_40 RTTV_12 Ruột trùn
Trà Vinh 100 Citrobacter freundii
AB681088.
1
Citrobacter freundii RTTV_12 RTTV_13 Ruột trùn
Trà Vinh 100 Micrococcus
luteus FJ189776.1 Micrococcus luteus RTTV_13
PTTV_16 Phân trùn
Trà Vinh 99 Agromyces ulmi NR_02910 8.1
Agromyces ulmi PTTV_16 PTTV_27 Phân trùn
Trà Vinh 100 Rhodococcus equi
KF873018.
1
Rhodococcus equi PTTV_27
PTST_30 Phân trùn
Sóc Trăng 99 Olivibacter jilunii
NR109321.
1
Olivibacter jilunii PTST_30
Trong số 10 dòng vi khuẩn phân lập được, 2 dòng vi khuẩn Klebsiella aerogenes LCT_01 và Citrobacter freundii RTTV_12 đều thuộc lớp Gammaproteobacteria do đó có khả năng phân giải, phóng thích khoáng chất khó tan đặc biệt là khoáng Si thành dạng hữu dụng cho cây trồng hiệu quả (Liu et al., 2011). Các dòng vi khuẩn còn lại là các dòng vi khuẩn mới chưa được công bố ở các nghiên cứu trước đây về khả năng hòa tan khoáng Si, do đó, cần có nghiên cứu nhiều hơn về khả năng hòa tan khoáng Si của chúng.
4.2.2 Đánh giá mối quan hệ di truyền của 10 dòng vi khuẩn phân giải Si cao Mối quan hệ di truyền của 10 dòng vi khuẩn phân giải Si tuyển chọn được trình bày ở Hình 4.5 cho thấy các dòng vi khuẩn phân giải Si tuyển chọn có sự đa dạng về mặt di truyền (thuộc vào 10 chi khác nhau). Mặt khác, chúng được chia thành 2 nhóm chính: Nhóm 1 gồm các dòng vi khuẩn Agromyces ulmi
62
PTTV_16, Micrococcus luteus RTTV_13, Bacillus megaterium LCT_03, Staphylococcus arlettae TCM_40 và Rhodococcus equi PTTV_27; Nhóm 2 gồm các dòng vi khuẩn Citrobacter freundii RTTV_12, Klebsiella aerogenes LCT_01, Ochrobactrum ciceri TCM_39, Microbacterium neimengense MCM_15 và Olivibacter jilunii PTST_30. Điều này có thể là do: (i) các dòng vi khuẩn phân giải Si trong ở nhóm 1 hầu hết là vi khuẩn gram dương, ngược lại các dòng vi khuẩn ở nhóm 2 hầu hết là vi khuẩn gram âm, và (ii) phần lớn các dòng vi khuẩn phân giải Si thuộc nhóm 1 được biết như là những vi khuẩn mang đặc tính gây bệnh trên người nhiều hơn so với lợi ích của chúng trong nông nghiệp, trong khi đó các dòng vi khuẩn ở nhóm 2 lại cho thấy nhiều lợi ích ứng dụng như là phân bón vi sinh trong nông nghiệp hơn là chức năng gây bệnh trên người. Đồng thời đây cũng là một trong những lý do giải thích cho việc tại sao 5 dòng vi khuẩn thuộc nhóm 2 được chọn để thực hiện các nội dung nghiên cứu tiếp theo.
Ngoài ra, hầu hết 5 dòng vi khuẩn được tuyển chọn ở nhóm 2 gồm các dòng vi khuẩn Citrobacter freundii RTTV_12, Klebsiella aerogenes LCT_01, Ochrobactrum ciceri TCM_39, Microbacterium neimengense MCM_15 và Olivibacter jilunii PTST_30 đã được chứng minh trong các nghiên cứu trước đây là có khả năng ứng dụng như phân bón vi sinh cho cây trồng cũng như xử lý đất ô nhiễm môi trường với các độc chất hữu cơ. Cụ thể, dòng Klebsiella sp. được sử dụng làm phân bón vi sinh bởi vì có khả năng cố định đạm, giúp kích kháng chống lại mầm bệnh thối nhũn ở cây thuốc lá, gia tăng sinh trưởng ở cây bắp và cải dầu (Saleh and Glick, 2001; Babalola et al., 2003; Park et al., 2009; Ritika and Uptal, 2014; Vajan et al., 2016). Dòng Citrobacter sp. và Microbacterium sp. được ứng dụng làm phân bón vi sinh giúp gia tăng hiệu quả năng suất lúa (Nguyen et al., 2003; Kecskes et al., 2016; Schutz et al., 2018) và dòng Ochrobactrum sp. được sử dụng trong việc sản xuất phân bón vi sinh vì các khả năng cố định đạm, oxi hóa CH4, khử N2O giảm khí thải nhà kính, gia tăng năng suất lúa (Costa and Melo, 2012; Das and Adhya, 2012; Gloria et al., 2014; Schutz et al., 2018). Do đó, 5 dòng vi khuẩn tuyển chọn này có khả năng ứng dụng cao trong gia tăng sinh trưởng cây trồng cũng như phân giải các hợp chất có hại cho môi trường.
63
Hình 4.5: Mối quan hệ di truyền của 10 dòng vi khuẩn phân giải Si tuyển chọn dựa trên trình tự gen 16S rRNA
*Ghi chú: khoảng cách và sự phân nhóm dựa trên phương pháp neighbor-joining. Giá trị Boostrap (>40%) với 1000 lặp lại được trình bày dưới dạng phần trăm ở các điểm nhánh. Cây di truyền không gốc được xây dựng với độ dài nhánh = 2,23; và 0,2: scale length