Sau khi thử hoạt tính nitrogenase 22 dòng vi khuẩn lần lượt được bổ sung vào cây lúa trồng trong ống nghiệm có chứa môi trường khoáng Yoshida trong 28 ngày.
4.6.1. Hiệu quả cố định đạm của các dòng vi khuẩn
Ảnh hưởng các dòng vi khuẩn lên chiều cao và trọng lượng khô của cây được ghi nhận ở Bảng 4.9. Hầu hết các nghiệm thức có bổ sung vi khuẩn có chiều cao khác biệt không có ý nghĩa thống kê so với đối chứng dương.
Nhưng tất cả các nghiệm thức có bổ sung vi khuẩn đều có chiều cao cây cao hơn và khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 1% so với đối chứng âm (15,5 cm). Trong khi đó trọng lượng khô cả cây lúa ở các nghiệm thức có bổ sung vi khuẩn dao động từ 0,0760 g đến 0,1291 g, hầu hết các nghiệm thức đều có trọng lượng khô trội hơn và khác biệt có ý nghĩa thống kê so ở mức 1% so với đối chứng dương, trong đó có 3 dòng đạt hiệu quả cao nhất đối với cây lúa như TAL4 (0,1291 g), PHL87 (0,1238 g) và SHL70 (0,1237 g), chỉ có 2 dòng PTHN179 và TAMa9 khi bổ sung lên cây lúa có trọng lượng khô khác biệt không có ý nghĩa thống kê so với đối chứng dương nhưng cao hơn so với đối chứng âm.
Nhìn chung 22 dòng vi khuẩn nội sinh được tuyển chọn đã tác động tích cực đến sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa là nhờ lượng đạm cố định được của vi khuẩn. Lượng đạm này là nguồn cung cấp chất dinh dưỡng hữu ích cho cây, giúp cây sinh trưởng phát triển tốt và tăng sinh khối. Hơn nữa, các dòng vi khuẩn nội sinh này ngoài khả năng cố định đạm, còn có khả năng hòa
triển. Thí nghiệm này phù hợp với kết quả nghiên cứu của Van et al., (1994) khi bổ sung loài Burkhoderia vietnamensis vào cây lúa sau 14 ngày số lượng rễ tăng lên 57%. Có rất nhiều nghiên cứu về các loài thuộc chi Burkholderia cho thấy vi khuẩn Burkholderia xuất hiện trong rễ của nhiều loài cây như: bắp, mía, cà phê, lúa và có khả năng cố định đạm, kích thích sự tăng trưởng của cây (Chen et al., 2006). Loài Burkholderia kururiensis được phân lập từ cây lúa (Mattos và Romerio, 2008). Loài Burkholderia cepacia trong rễ lúa, đậu giúp cây phát triển mạnh, tăng tính kháng bệnh và giảm thuốc trừ sâu (Hebbar et al., 1998).
Bảng 4.9. Chiều cao cây và trọng lượng khô cây lúa ở 28 NSKG trồng trong ống nghiệm ở thí nghiệm khảo sát đạm
TT Nghiệm thức
Chiều cao cây (cm)
Trọng lượng khô cả cây (g)
1 ĐC - 15,5 j 0,0567 k
2 ĐC + 20,5 efg 0,0866 hij
3 PHL103 21,9 bc 0,1020 def
4 PHL105 20,7 efg 0,1082 cde
5 SHL70 21,2 cde 0,1237 ab
6 TAL22 20,8 efg 0,0978 efg
7 TAL30 20,5 efg 0,1112 cd
8 DHL154 22,9 a 0,0978 efg
9 PHN86 19,4 i 0,0912 gh
10 TANa5 20,2 fgh 0,0986 efg
11 PHL87 21,0 def 0,1238 ab
12 TAL4 21,7 bcd 0,1291 a
13 TALa14 20,4 efg 0,1179 bc
14 SHM 53 22,1 ab 0,0975 fg
15 TAM18 20,1 ghi 0,0926 fgh
16 TAL5 19,6 hi 0,0802 ij
17 TAL1 21,2 cde 0,1118 cd
18 PTHN179 20,6 efg 0,0761 j
19 DXN146 20,3 fgh 0,1096 cd
20 TAM14 20,3 fgh 0,0936 fgh
21 TAMa9 20,6 efg 0,0760 j
22 PHM 89 20,7 efg 0,0888 ghi
23 PTHN195 22,8 a 0,0969 fgh
24 PTM164 21,9 bc 0,0922 fgh
F ** **
CV% 2,3 6,59
* Trong cùng một cột, các số liệu có chữ số theo sau giống nhau khác biệt không có ý nghĩa thống kê ở mức độ ý nghĩa 1% (**). ĐC-: môi trường không đạm và không vi khuẩn, ĐC+: môi trường có đạm và không có vi khuẩn.
ĐC- ĐC+ SHL70
Hình 4.14. Hiệu quả cố định đạm của vi khuẩn ảnh hưởng lên sự sinh trưởng của cây lúa 28 NSKG
4.6.2. Hiệu quả hòa tan lân khó tan của các dòng vi khuẩn
Tất cả 22 dòng vi khuẩn được tuyển chọn, ngoài khả năng tổng hợp NH4+
còn có khả năng hòa tan lân khó tan. Kết quả khảo sát về chiều cao cây và trọng lượng khô cả cây được thể hiện ở Bảng 4.10.
- Chiều cao của cây lúa: hầu hết các nghiệm thức có bổ sung vi khuẩn đều khác biệt không có ý nghĩa thống kê so với đối chứng dương (không bổ sung vi khuẩn có 10 mg/l NaH2PO4.2H2O + 20 mg/l Ca3(PO4)2). Nhưng cao hơn và khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 1% so với đối chứng âm (16,3 cm). Chiều cao cây lớn nhất là nghiệm thức bổ sung dòng vi khuẩn TAL1 (23,8 cm) và chiều cao cây thấp nhất là nghiệm thức bổ sung dòng vi khuẩn SHM 53 (17,1 cm) (Hình 4.15).
- Trọng lượng khô cả cây: có 5/22 nghiệm thức có bổ sung vi khuẩn TAL1, TAL4, TALa14, TAL5 và PHL87 với trọng lượng khô của cả cây cao hơn so và khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 1% so với đối chứng dương và cao nhất là dòng vi khuẩn TAL1 (0,1457 g). Có 7/22 nghiệm thức có bổ sung vi khuẩn có trọng lượng khô khác biệt không có ý nghĩa thống kê so với đối chứng dương, còn lại 10/22 nghiệm thức có bổ sung vi khuẩn có trọng lượng khô cây thấp hơn đối chứng dương nhưng cao hơn hoặc khác biệt không có ý nghĩa thống kê so với đối chứng âm. Điều này cho thấy hiệu quả tác động tích cực của các dòng vi khuẩn, chúng có khả năng chuyển hóa lân khó tan thành lân dễ tan cung cấp cho cây lúa.
Bảng 4.10. Chiều cao cây và trọng lượng khô cây lúa ở 28 NSKG trồng trong ống nghiệm ở thí nghiệm khảo sát lân
TT Nghiệm thức
Chiều cao cây (cm)
Trọng lượng khô cả cây (g)
1 ĐC - 16,3 l 0,0752 ghi
2 ĐC + 21,3 efg 0,1061 c
3 PHL103 21,5 ef 0,0990 cd
4 PHL105 22,8 c 0,1068 c
5 SHL70 21,9 de 0,1069 c
6 TAL22 17,8 jk 0,0867 d-g
7 TAL30 20,2 h 0,0906 def
8 DHL154 21,9 de 0,1058 c
9 PHN86 19,9 h 0,0869 d-g
10 TANa5 23,2 abc 0,1067 c
11 PHL87 22,6 cd 0,1210 b
12 TAL4 23,7 ab 0,1432 a
13 TALa14 23,3 abc 0,1333 ab
14 SHM53 17,1 kl 0,0980 cde
15 TAM18 21,0 fg 0,0848 efg
16 TAL5 23,0 bc 0,1260 b
17 TAL1 23,8 a 0,1457 a
18 PTHN179 17,9 j 0,0670 i
19 DXN146 17,8 jk 0,0695 i
20 TAM14 21,2 efg 0,0836 fgh
21 TAM a9 20,6 gh 0,0696 i
22 PHM 89 21,7 ef 0,0983 cde
23 PTHN195 17,4 jk 0,0708 hi
24 PTM164 18,8 i 0,0804 f-i
F ** **
CV% 2,25 8,41
* Ghi chú: Trong cùng một cột, các số liệu có chữ số theo sau giống nhau khác biệt không có ý nghĩa thống kê ở mức độ ý nghĩa 1% (**). ĐC-: môi trường không lân hòa tan và không vi khuẩn, ĐC+: môi trường có lân hòa tan và không có vi khuẩn.
ĐC- ĐC+ TAL22 TALa14
Hình 4.15. Hiệu quả hòa tan lân khó tan của vi khuẩn lên cây lúa 28 NSKG
* Từ kết quả đo ARA và kết quả khảo sát khả năng tổng hợp NH4+, hòa tan lân khó tan của các dòng vi khuẩn đã tuyển chọn được 8 dòng vi khuẩn:
SHL70 (Azospirillum amazonense SHL70), PHL87 (Burkholderia kururiensis PHL87), TAL4 (Bacillus subtilis TAL4), TALa14 (Bacillus megaterium TALa14), TAL1 (Pseudomonas putida TAL1), THL105 (Bacillus megaterium THL105), THL103 (Burkholderia vietnamiensis THL103) và TANa5 (Bacillus megaterium TANa5) có hiệu quả cố định đạm cao hơn các dòng vi khuẩn khác và 4 dòng vi khuẩn: TAL4, TAL1, TALa14 và PHL87 ngoài khả năng cố định đạm, tổng hợp IAA còn có khả năng hòa tan lân khó tan cao. Kết quả này phù hợp với nhận định của Hallmann et al., (1997) về hiệu quả của các dòng vi khuẩn nội sinh trong cây. Vi khuẩn nội sinh đã thúc đẩy sự phát triển của cây trồng bằng cách sản xuất các chất kích thích sự sinh trưởng thực vật, sự cố định đạm từ không khí, về khả năng hòa tan lân khó tan và kích thích cây trồng chống chịu với nhân tố sinh học và phi sinh học. Có rất nhiều nghiên cứu về vi khuẩn Azospirillum, nhiều loài trong chi Azospirillum được phân lập từ nhiều loài cây ngũ cốc có khả năng cố định đạm, hòa tan lân và tổng hợp các chất kích thích sinh trưởng thực vật (Vande Broek et al., 2003).
Vi khuẩn Azospirillum cũng được phân lập từ vùng rễ của nhiều loài cỏ, mía đường và ngũ cốc khắp thế giới (Reinhold et al., 1986). Azospirillum amazonense được tìm thấy trong các loài hoa màu như ngũ cốc, mía, cọ dầu (Dobereiner et al., 1995). Nhiều thí nghiệm trong nhà kính và ngoài đồng cho thấy Azospirillum tác động hữu hiệu lên sự phát triển và sản lượng của cây trồng (Okon et al., 1994).
Hiện nay có khá nhiều nghiên cứu về khả năng cố định đạm của chi Bacillus, kết quả nghiên của Sun Jian et al., (2012) đã xác định được 92 dòng vi khuẩn thuộc chi Bacillus có khả năng cố định đạm thông qua lượng C2H4
tạo ra dao động 0,99 - 180,59 nmol C2H4. Satapute et al., (2012) đã phân lập được loài Bacillus subtilis có khả năng cố định đạm và chịu được độ mặn rất cao với nồng độ muối từ 10 - 15%. Xuming et al., (2005) cũng đã phân lập được vi khuẩn Bacillus megaterium từ cây lúa, cây bắp có khả năng cố định đạm. Ngoài hiệu quả cố định đạm, nhiều dòng trong chi này lại có khả năng kháng nấm gây bệnh cho cây trồng. Ding et al., (2005) đã phân lập được 29 dòng vi khuẩn từ vùng rễ bắp, lúa mì thuộc chi Bacillus và đã xác định trình tự gen nifH của loài Bacillus megaterium và Bacillus cereus. Ngoài khả năng cố định đạm nhiều loài trong chi này có khả năng hòa tan lân khá cao và tổng hợp IAA (Ahmad et al., 2005). Một số loài trong chi Pseudomonas như Pseudomonas diminuta, P. fluorescens, P. putida, … có khả năng cố định đạm và hòa tan lân (Cattenlla et al., 1999), ngoài ra các loài này còn có khả năng tiết ra các chất kích thích sinh trưởng như: auxin, cytokinin, ... (Glickmann et al., 1998, Suzuki et al., 2003).
Vậy 8 dòng vi khuẩn này là những dòng vi khuẩn rất có tiềm năng được tuyển chọn và khảo sát trong các thí nghiệm tiếp theo.