Các cơ chế thúc đẩy tăng trưởng thực vật khác- 123docz.net

1.2. Vi khuẩn vùng rễ và vai trò đối với sự tăng trưởng của thực vật

1.2.3. Các cơ chế thúc đẩy tăng trưởng thực vật của vi khuẩn vùng rễ

1.2.3.3. Các cơ chế thúc đẩy tăng trưởng thực vật khác

Ngoài việc tăng cường nguồn dinh dưỡng cho cây thông qua sự cố định đạm và tạo ra nguồn khoáng hữu dụng cho cây từ dạng khó tan, khó hấp thụ, các PGPR còn có khả năng thúc đẩy sự tăng trưởng của thực vật thông qua việc sản xuất các phytohormone như auxin, cytokinin và gibberellin. Ngoài ra, các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (volatile organic compounds - VOCs) như acetoin và 2,3-butanediol có tác dụng điều hòa nội cân bằng (homeostasis) auxin trong cây cũng được Bacillus subtilis, B. amyloliqufaciens và Enterobacter cloacae tạo ra như là các chất thúc đẩy tăng trưởng thực vật (Jha et al., 2013; Zhang et al., 2008). Cofactor PQQ (pyrroquinoline quinine) cũng là tác nhân kích thích tăng trưởng thực vật được tìm thấy ở Pseudomonas fluorescens (Saharan and Nehra, 2011; Jha et al., 2013).

Bên cạnh đó, các PGPR còn đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát sinh học thông qua tính kháng có hệ thống gây tạo (ISR) và tính kháng thu được có hệ thống (SAR), từ đó làm giảm tác động xấu của mầm bệnh lên sự tăng trưởng của cây chủ. Nhiều PGPR có thể phục vụ như tác nhân cô lập kim loại hiệu quả để chủng cho cây trồng tại những vùng bị stress kim loại nặng (Saharan and Nehra, 2011; Bhattacharyya and Jha, 2012). Các vi khuẩn này giúp giảm thiểu tác dụng độc hại của kim loại nặng thông qua bài tiết acid, protein, phytoantibiotic, v.v…

(Alizadeh, 2011), hoặc giúp tập trung kim loại nặng trong sinh khối thân lá hay rễ của cây chủ từ đó làm giảm hoạt tính sinh khả dụng của kim loại nặng trong đất (Saharan and Nehra, 2011). Vì đặc tính này, các PGPR chịu/kháng kim loại nặng

có thể được sử dụng như tác nhân chữa trị sinh học (bioremediation) tiềm năng cho đất bị ô nhiễm (Chacko et al., 2009).

1.3. Định danh vi khuẩn thông qua các phương pháp Sinh học phân tử

Các phương pháp phân loại và định danh truyền thống được thực hiện dựa trên các đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa, dinh dưỡng và phát triển của sinh vật. Các tài liệu tham khảo chuẩn hỗ trợ cho các phương pháp này có thể kể đến như Vi khuẩn học hệ thống của Bergey (Bergey's Manual of Systematic Bacteriology) hay Vi khuẩn học lâm sàng (Manual of Clinical Microbiology). Tuy nhiên các phương pháp truyền thống này không thể áp dụng cho các sinh vật không thể nuôi cấy, chẳng hạn như Tropheryma whippelii. Hoặc trong một vài trường hợp, đặc tính sinh hóa của một số sinh vật không phù hợp với mô hình với bất kỳ chi, loài nào đã biết (Woo et al., 2000). Với sự phát hiện phản ứng chuỗi trùng hợp (PCR) và phương pháp giải trình tự DNA, sự xác định các đơn vị phân loại (taxon) nào có liên quan chặt chẽ với nhau đã được thực hiện thành công hơn so với phương pháp thông thường khác. PCR (Polymerase Chain Reation) là kỹ thuật Sinh học phân tử cho phép nhân bản in vitro một đoạn DNA mong muốn từ DNA bộ gen của một cơ thể sinh vật với sự có mặt của cặp mồi đặc hiệu. Kỹ thuật này được Kary Mullis và cộng sự đề xuất năm 1985; mặc dù nguyên tắc đã được mô tả trước đó một thập niên bởi Khorana và cộng sự. Phương pháp PCR cho phép khuếch đại rất nhanh một trình tự chuyên biệt. Đây là phương pháp hiện đại và thuận tiện cho sự xác định sự hiện diện của một trình tự nào đó trong mẫu với độ chính xác cao và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực (Trần Nhân Dũng và ctv., 2012).

Công dụng và sự thuận tiện của các phương pháp khuếch đại trên nền tảng PCR và việc giải trình tự tự động các sản phẩm PCR đã mở rộng cơ sở dữ liệu về rRNA trong vài năm qua. Thông tin trình tự từ các vùng bảo tồn của 16S rRNA (rrs) là hữu ích cho việc nghiên cứu các mối quan hệ phát sinh chủng loại cũng như cho việc thiết kế các mẫu dò oligonucleotide chung hoặc chuyên biệt cho phương pháp lai phân tử và việc thiết kế mồi dùng cho phương pháp PCR. Phân

tích trình tự rRNA đã được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu mối quan hệ phát sinh chủng loại giữa các sinh vật cũng như để xác định hệ thống phân loại (Mehnaz et al., 2001). Trong khi đó, vùng biến đổi của 16S rRNA cung cấp dữ liệu để phát triển các mẫu dò hoặc mồi chuyên biệt nhằm phát hiện vi khuẩn (Mehnaz et al., 2001). Weisburg et al. (1991) cũng đã đề xuất một số mồi công hiệu cho việc khuếch đại gen 16S rRNA của các vi khuẩn thật (eubacteria); trong đó có chứa vị trí nhận biết của một số enzyme cắt giới hạn.

Chính sự dồi dào của thông tin trình tự trong các cơ sở dữ liệu công cộng, chẳng hạn như NCBI, đã tạo điều kiện tốt hơn bao giờ cho việc xác định các chủng vi khuẩn bằng cách so sánh trình tự chuỗi. Bằng cách khuếch đại gene 16S rRNA và giải trình tự, kết hợp các test sinh hóa và hình thái, Mehnaz et al., (2001) đã xác định được các chủng PGPR cố định đạm, sinh tổng hợp IAA phân lập được từ đất vùng rễ lúa trồng tại Pakistan thuộc các chi Enterobacter, Aeromonas và Azospirillum. Tương tự, khi khuếch đại gene 16S rRNA của vi khuẩn nội sinh rễ và hạt ngô trồng tại Melle (Bỉ) bằng PCR với mồi tổng P338f và P518r, sau đó giải trình tự sản phẩm PCR (khoảng 180bp) với cơ sở dữ liệu của NCBI bằng chương trình BLAST, Seghers et al. (2004) nhận thấy các dòng thu được có sự tương đồng trình tự với Rahnella aquatilis, Enterobacter sp., Pseudomonas sp. từ 96 - 99%.