2.4. Tổng quan về vi khuẩn nội sinh
2.4.1. Các nhóm vi khuẩn nội sinh thực vật
* Vi khuẩn Azospirillum
Vi khuẩn Azospirillum thuộc nhóm vi khuẩn Gram âm, có khả năng chuyển động và có dạng hình que ngắn, kích thước biến động trong khoảng 0,8 - 1,7 μm chiều rộng và 1,4 - 3,7 μm chiều dài. Các loài Azospirillum phân bố rộng và gắn liền với sự đa dạng của cây trồng (Seshadri et al., 2000).
Trong những năm 1984 - 1985, người ta đã phát hiện nhiều loài của chi Azospirillum trong vùng rễ của cỏ Kallar (Leptochloa fusca) (Reinhold et al., 1986), trong đó các vi khuẩn xâm nhập vào nhu mô rễ có khả năng cố định đạm, hòa tan lân ở dạng khó tan và các chất dinh dưỡng khác (Seshadri et al., 2000), sản xuất chất điều hòa sinh trưởng thực vật (Vande et al., 1999), hay kiểm soát các vi sinh vật gây bệnh cho cây trồng (Rangaraijan et al., 2003).
Okon và Labandera-Gonzalez (1994) thử nghiệm ngoài đồng các cây trồng được bổ sung với Azospirillum đã nhận thấy sản lượng cây trồng tăng 5 - 30%,
Mô gỗ Mô libe Nội bì
Rễ chính
Lông hút
Chóp rễ
Lông hút
Rễ thứ cấp
Nội bì
Nội bì
Chu luân
Vùng vỏ
Trung trụ Biểu bì
Vi khuẩn nội sinh
Vùng tăng trưởng Mô gỗ
Mô libe Nội bì
Vi khuẩn nội sinh
phát triển tốt hơn, tương quan với việc tăng tỉ lệ nước và khoáng được rễ hấp thu.
* Vi khuẩn Azotobacter
Dửbereiner (1974) phõn lập được loài Azotobacter paspali từ cỏc cõy cỏ đang sinh trưởng trước phòng thí nghiệm của bà. Sự khám phá ra vi khuẩn A.
paspali là một bước quan trọng trong sự cố định đạm cộng sinh. Đây là loài đặc hiệu cho cỏ Paspalum notatum và khoai lang.
* Vi khuẩn Gluconacetobacter diazotrophicus
Vào năm 1988, Cavalcante và Dửbereiner đó phõn lập được G.
diazotrophicus từ rễ, thân và lá mía trồng ở Brazil, chúng hiện diện trong các khoảng trống gian bào của tế bào nhu mô và được xem là vi khuẩn nội sinh bắt buộc. Vi khuẩn Gluconacetobacter diazotrophicus thuộc họ Acetobacteraceae là những vi khuẩn Gram âm, vi hiếu khí bắt buộc, tế bào hình que và không có nội bào tử (Muthukumarasamy et al., 2002). Vi khuẩn này có ở nhiều loại cây hòa bản khác nhau như bắp, lúa hoang, cỏ voi, khóm, cà rốt, củ cải đường, cải bắp và cây cà phê với các đặc tính ưu việt như có khả năng cố định đạm, tổng hợp cả IAA, gibberellin và hòa tan lân khó tan (Muthukumarasamy et al., 2002; Madhaiyan et al., 2004).
* Vi khuẩn Herbaspirillum
Vi khuẩn Herbaspirillum thuộc nhóm β - Proteobacteria là vi khuẩn vi hiếu khí, vi khuẩn cố định đạm sống trong rễ của nhiều cây không phải là họ đậu, bao gồm các loại cây họ hòa bản có giá trị kinh tế. Hai loài Herbaspirillum seropedicae và Herbaspirillum rubrisubalbicans đã được tìm thấy ở cây bắp, mía đường, lúa hoang và lúa trồng (Baldani et al., 1986). Vi khuẩn này cũng được tìm thấy ở cỏ chăn nuôi và các cây trồng nhiệt đới như khóm, chuối (Cruz et al., 2001). Trong vùng rễ, chúng có khả năng cố định đạm mạnh mẽ (Baldani et al., 1986), ngoài ra chúng còn di chuyển đến cả những vùng ở thân và lá (Barraquio et al., 1997). Các nhà khoa học Nhật Bản (Elbeltagy et al., 2001) nghiên cứu quần lạc ở rễ lúa trồng của Herbaspirillum sp. B501 được phân lập từ lúa hoang bằng cách đưa gen gfp (mã hóa protein GFP tạo chất huỳnh quang xanh) với gen nhảy pUTgftx2 vào vi khuẩn và vi khuẩn này được bổ sung vào các hạt lúa hoang. Kết quả nhận thấy Herbaspirillum sp. dòng B501gfp1 tập trung một phần trong các bao lá mầm, lá, hạt và rễ lúa, chúng cư trú trong các khoảng trống gian bào ở các lá non thứ 3 trước khi lá nở rộng của các cây lúa hoang có hạt được bổ sung vi khuẩn.
Đáng chú ý vi khuẩn này còn xâm nhập cả vào các mô non của lá thứ 4.
* Vi khuẩn Klebsiella
Vi khuẩn Klebsiella thuộc nhóm γ - Proteobacteria (Gram âm), có dạng hình que, không hay ít chuyển động, kết nang, sống kỵ khí không bắt buộc. Có 2 loài quan trọng là Klebsiella pneumoniae và K. oxytoca. Vi khuẩn Klebsiella thường xuất hiện tự nhiên trong đất, một số xâm nhập vào cây trồng và sống nội sinh trong cây. Có khoảng 30% các dòng của 2 loài này có thể cố định đạm trong các điều kiện kỵ khí (Iniguez et al., 2004). Sau đó, các nhà nghiên cứu sử dụng vi khuẩn K. oxytoca dòng GR-3 bổ sung cho giống lúa Malviyadhan-36 thì nhận thấy vi khuẩn này giúp gia tăng toàn bộ chiều dài cây và tăng hàm lượng chlorophyll-a có hiệu quả, đồng thời chúng còn kích thích sự thành lập rễ bên và rễ bất định cho cây.
* Vi khuẩn Enterobacter
Vi khuẩn Enterobacter cũng thuộc nhóm γ - Proteobacteria (vi khuẩn Gram âm), có dạng hình que, sống kỵ khí không bắt buộc. Một số loài của vi khuẩn này sống ở vùng rễ hay nội sinh bên trong các mô thực vật có khả năng cố định đạm, là vi khuẩn kích thích sự sinh trưởng thực vật. Hwangbo et al.
(2003) đã phân lập được loài Enterobacter intermedium từ vùng rễ của một số cây cỏ ở Nam Triều Tiên, chúng có khả năng hòa tan các dạng lân khó tan để cung cấp cho cây theo cơ chế acid hóa bằng cách sản xuất hợp chất 2- ketogluconic acid.
* Vi khuẩn Azoarcus
Bilal et al., (1987) đã phân lập được một số loại vi khuẩn Azoarcus sống trong cỏ Kallar khi người ta phát hiện lúa mì sống trong vùng trước đây có cỏ thì có năng suất cao mà không cần bón nhiều phân hóa học. Vi khuẩn này còn được phân lập từ rễ lúa, kích thích sự sinh trưởng của lúa. Ở những nơi trong vùng rễ có hàm lượng oxy thấp, vi khuẩn này có khả năng cố định đạm tốt (Malik et al., 1997).
* Vi khuẩn Pseudomonas
Vi khuẩn Pseudomonas spp. phân bố rộng rãi và có nhiều loài, là vi khuẩn sống tự do, chúng được tìm thấy khắp nơi trong đất, nước, thực vật, động vật. Vi khuẩn Pseudomonas là vi khuẩn Gram âm, hình que, có chiên mao ở cực, không có khả năng tạo nội bào tử. Chi Pseudomonas spp. có nhiều loài có khả năng cố định đạm như Pseudomonas diminuta, P. fluorescens, P.
paucimobilis, P. pseudoflava, P. putida, P. stutzeri và P. vesicularis (Chan et al., 1994). Một số dòng vi khuẩn Pseudomonas có khả năng hòa tan lân như P.
thuộc chi Pseudomonas như: P. putida, P. fluorescens, P. syringae có khả năng tổng hợp chất điều hòa sinh trưởng thực vật như: IAA, cytokinin kích thích sự sinh trưởng của bộ rễ cây và làm tăng khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng trong đất (Glickmann et al., 1998), một số có khả năng kháng lại một số vi sinh vật gây hại cây trồng. Nhiều loài Pseudomonas được tìm thấy nội sinh trong nhiều loài thực vật như bông vải, đậu nành, cà phê, lúa hoang, lúa trồng (Koomnok et al., 2007) và khoai lang (Khan và Doty, 2009).
* Vi khuẩn Burkholderia
Vi khuẩn Burkholderia là vi khuẩn Gram âm, dạng que ngắn, chúng có thể di chuyển nhờ chiên mao ở đầu. Chúng sinh trưởng và phát triển trong điều kiện kỵ khí hoặc hiếu khí, trong môi trường ít khí oxy thì phát triển mạnh. Vi khuẩn này có khả năng cố định đạm và tạo nốt sần trong những cây họ đậu vùng nhiệt đới (Mounlin et al., 2001). Vi khuẩn Burkholderia sống cộng sinh với cây trồng và có khả năng cố định đạm, kích thích sự sinh trưởng của cây trồng, hiện diện vùng rễ và rễ của nhiều loài cây như: bắp, mía, cà phê (Scarpella et al., 2003).
Trong số 40 loài thuộc chi Burkholderia, có nhiều loài có khả năng cố định đạm như: Burkholderia vietnamiensis, B. brasilensis, B. kururiensis, B.
tuberum, B. phymatum, B. unamae, B. tropicalis và B. terrae (Goris et al., 2004). Vi khuẩn B. tropicalis được tìm thấy trong cây khóm (Trần Thanh Phong và Cao Ngọc Điệp, 2012). Loài B. vietnamiensis tìm thấy trong rễ lúa trồng ở miền Nam Việt Nam. Thí nghiệm ở lúa cho thấy loài B. vietnamiensis sau 14 ngày bổ sung giúp tăng khả năng đâm chồi 33%, số lượng rễ tăng 57%, bề mặt lá tăng 30% và năng suất lúa tăng 13 - 22% (Van et al., 1994).