Nghiên cứu ảnh hưởng bón nhiễm chế phẩm nấm rễ nội cộng sinh AM (Arbuscularmycorrhiza) tới sinh trưởng keo lá tràm (Acacia Uriculiformis) và bạch đàn URO (Eucalyptus Urophylla) tại vườn ươm và rừng trồng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT





NGUYỄN THỊ THU HẰNG



NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG BÓN NHIỄM CHẾ PHẨM
NẤM RỄ NỘI CỘNG SINH AM (ARBUSCULARMYCORRHIZA)
TỚI SINH TRƢỞNG KEO LÁ TRÀM (ACACIA URICULIFORMIS)
VÀ BẠCH ĐÀN URO (EUCALYPTUS UROPHYLLA)
TẠI VƢỜN ƢƠM VÀ RỪNG TRỒNG





LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HÀ NỘI - 2013

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT




NGUYỄN THỊ THU HẰNG



NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG BÓN NHIỄM CHẾ PHẨM
NẤM RỄ NỘI CỘNG SINH AM (ARBUSCULARMYCORRHIZA)
TỚI SINH TRƢỞNG KEO LÁ TRÀM (ACACIA URICULIFORMIS)
VÀ BẠCH ĐÀN URO (EUCALYPTUS UROPHYLLA)
TẠI VƢỜN ƢƠM VÀ RỪNG TRỒNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC


Chuyên ngành: Vi sinh vật học
Mãsố: 62420103


Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. LÊ QUỐC HUY

HÀ NỘI - 2013

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã
nhận được nhiều sự giúp đỡ của các thầy cô, các anh chị và gia đình.
Với tất cả tấm lòng chân thành, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS.
Lê Quốc Huy, Bộ môn Vi sinh cũng như tập thể cán bộ thuộc Viện Nghiên cứu
Sinh thái và Môi trường rừng, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, người đã
tận tình giúp đỡ, chỉ bảo, hướng dẫn tôi thực hiện nghiên cứu, góp ý và sửa chữa
để tôi hoàn thiện luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo của Viện Sinh thái và tài
nguyên sinh vật, Trường Đại Học Thái Nguyên đã tận tình truyền đạt cho Tôi
kiến thức trong suốt 2 năm học tập, là nền tảng cho Tôi trong quá trình nghiên
cứu luận văn, là hành trang quý báu theo tôi trong suốt cuộc đời.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn thể cán bộ anh chị em công tác tại Bộ
môn Vi sinh, Viện Nghiên cứu Sinh thái và Môi trường rừng đã giúp đỡ Tôi
trong quá trình hoàn thành luận văn.
Tôi xin bày tỏ lòng biếtơn sâu sắc nhất đến gia đình thân yêu của tôi,
những ngườiđã luôn ở bên tôi, ủng hộ, động viên và là chỗ dựa vững chắc để
tôi yên tâm học tập hoàn thành khóa học này.
Cuối cùng Tôi xin kính chúc quý Thầy, Cô, Anh, Chị và gia đình dồi dào
sức khỏe, thành công trong sự nghiệp!
Tôi xin chân thành cảm ơn!

HàNội, ngày 15 tháng 12 năm 2013
Tác giả luận văn



NguyễnThịThu Hằng


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này
là hoàn toàn trung thực, chưa hề sử dụng cho bảo vệ một học vị nào. Mọi sự
giúp đỡ cho hoàn thành luận văn đều đã được cảm ơn. Các thông tin, tài liệu
trình bày trong luận văn này đã được ghi rõ nguồn gốc./.
Tác giả luận văn



NguyễnThịThu Hằng


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
LỜI CAM ĐOAN iv
MỤC LỤC v

BẢNG NHỮNG TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN viii
DANH MỤC BẢNG, BIỂU ix
DANH MỤC HÌNH x
MỞ ĐẦU 1
Chƣơng 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4
1.1.
Tổng quan về nấm rễ nội cộng sinh AM 4
1.1.1 Khái niệm 4
1.1.2 Đặc điểm của Nấm rễ nội cộng sinh AM (Arbuscular mycorrhiza) 6
1.1.3 Vai trò của nấm rễ nội cộng sinh với cây chủ 10
1.2. Nghiên cứu nấm rễ nội cộng sinh trên Thế giới và Việt Nam 12
1.2.1 Thế giới 12
1.2.2 Trong nước 17
1.3 Cây Bạch đàn Uro 21
1.3.1 Phân loại thực vật 21
1.3.2 Đặc điểm hình thái 21
1.3.3 Đặc tính sinh thái và sử dụng 21
1.3.4 Tổng quan nghiên cứu gây trồng cây Bạch đàn nâu (E.urophilla) 22
1.4 Cây Keo lá tràm 25
1.4.1 Phân loại thực vật 25
1.4.2 Đặc điểm hình thái 26
1.4.3 Đặc tính sinh thái và sử dụng 27
1.4.4 Tổng quan nghiên cứu gây trồng cây Keo lá tràm 29
1.5 Keo tai tƣợng 32

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


1.5.1 Phân loại thực vật 32
1.5.2 Đặc điểm hình thái 32

1.5.3 Đặc tính sinh thái và sử dụng 33
1.5.4 Tổng quan nghiên cứu gây trồng cây Keo tai tượng 34
Chƣơng 2. VẬT LIỆU - NỘI DUNG – PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36
2.1. Vật liệu nghiên cứu 36
2.2. Thời gian, địa điểm nghiên cứu 36
2.3. Nội dung nghiên cứu 36
2.3.1. Nghiên cứu tuyển chọn các chủng AM và sản xuất chế phẩm nấm rễ
nội cộng sinh AM 36
2.3.2. Đánh giá ảnh hưởng bón nhiễm chế phẩm AM tới sinh trưởng Bạch
đàn Uro và Keo lá tràm vườn ươm. 37
2.3.3 Đánh giá ảnh hưởng bón nhiễm chế phẩm AM tới sinh trưởng Bạch
đàn Uro và Keo lá tràm tại thí nghiệm rừng trồng mới. 37
2.3.4. Đánh giá ảnh hưởng áp dụng bón chế phẩm AM cho cây Bạch đàn
Uro và Keo tai tượng tại rừng trồng sản xuất đại trà. 37
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu 38
2.4.1. Nghiên cứu tuyển chọn các chủng AM và sản xuất chế phẩm nấm rễ
nội cộng sinh AM 38
2.4.2. Thí nghiệm với cây Bạch đàn và Keo lá tràm ở vườn ươm 43
2.4.3. Thí nghiệm bón nhiễm cho rừng trồng mới 44
2.4.4. Thí nghiệ 44
2.4.5. Phương pháp thu thập và xử lý số liệu 45
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47
3.1. Kết quả tuyển chọn các chủng AM trên đối tƣợng tuyển chọn Keo lá
tràm và Bạch đàn. 47
3.2. Kết quả thí nghiệm bón nhiễm chế phẩm AM vƣờn ƣơm 59

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


3.3. Kết quả thí nghiệm bón nhiễm AM cho rừng trồng mới 68

3.4. Kết quả thí nghiệm rừng trồng sản xuấtđại trà 72
3.4.1. Ảnh hưởng bón nhiễm chế phẩm AM tới sinh trưởng củ
Uro và Keo tai tượng. 73
- in vitro tớ
– . 76
KẾT LUẬN 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO 82
I.Tài liệu tham khỏa tiếng Việt 82
II.Tài liệu tham khỏa tiếng nƣớc ngoài 84



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


BẢNG NHỮNG TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

STT
Viết tắt
Viết đầy đủ
1
A
Arbuscules
2
AM
Arbuscularmycorrhiza
3
EM
Ectomycorrhiza
4

BĐ
Bạch đàn
5
Do
Đường kính gốc
6
D1.3
Đường kính ngang ngực
7
H
Hyphae
8
KLT
Keo lá tràm
9
Hvn
Chiều cao vút ngọn
10
TLCS
Tỷ lệ cộng sinh
11
Ri-DNA
Root inducing –transfer Deoxyribonucleic acid
12
RT
Rừng trồng
13
SKK
Sinh khối khô
14

VAM
Vesicular arbuscularmycorrhiza
15
VM
Vesicular mycorrhiza
16
V
Vesicles
17
VU
Vườn ươm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


DANH MỤC BẢNG, BIỂU
Bảng 2.1. Quy trình sản xuất chế phẩm nấm rễ nội cộng sinh AM - Invitro 43
Bảng 2.2 . Đặc điểm lập địa hiện trường thí nghiệm bón nhiễm chế phẩm AM
cho rừng trồng Keo và Bạch đàn 45
Bảng 3.1: Bảng tóm tắt giá trị tuyệt đối tỷ lệ cộng sinh, khả năng hấp thụ lân,
sinh khối khô của các chủng nấm rễ AM. 54
Bảng 3.2. Bảng tóm tắt giá trị tương đối tỷ lệ cộng sinh, khả năng hấp thụ lân,
sinh khối khô của các chủng nấm rễ AM so với đối chứng. 54
Biểu đồ 3.1.Tỷ lệ cộng sinh, khả năng hấp thụ lân, sinh khối khô của các
chủng nấm rễ AM tuyển chọn trên Keo lá tràm (a) và Bạch đàn (b). 55
Biểu đồ 3.2.Khả năng hấp thụ lân và sinh khối khô của các chủng nấm rễ AM
tuyển chọn trên Keo lá tràm và Bạch đàn. 56
Bảng 3.3: Ảnh hưởng chế phẩm AM đến sinh trưởng của Bạch đàn Uro 60
Bảng 3.4: Ảnh hưởng chế phẩm AM đến sinh trưởng Keo lá tràm. 61
Bảng 3.5. tỷ lệ cộng sinh, sinh khối khô Bạch đàn Uro 63

Bảng 3.6.tỷ lệ cộng sinh, sinh khối khô Keo lá tràm 64
Biểu đồ 3.3.Kết quả tỷ lệ cộng sinh, sinh khối khô của các công thức bón nhiễm
chế phẩm AM trên đối tượng cây chủ Keo lá tràm và Bạch đàn. 66
Bảng 3.5: Ảnh hưởng của bón nhiễm chế phẩm AM in vitro đến sinh trưởng
cây Keo lá tràm tại Ba Vì – Hà Nội 69
Bảng 3.6: Ảnh hưởng của bón nhiễm chế phẩm AM in vitro đến sinh trưởng
cây Bạch đàn Uro tại Ba Vì – Hà Nội 70
Bả
– in vitro 73
Bả
– in vitro 74
Bả
in vitro 76
Bả 77

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Cây phân loại nấm rễ nội cộng sinh AM 6
(Vesicules)(b).(Hà 2011) 7
(spores)(Hà 2011) 8
Hình 1.4: Sơ đồ cấu trúc AM điển hình(Bao gồm arbuscules, vesicles, sợi nấm
ngoại bào và bào tử).(Web) 9
Hình 1.5. Cây Medicago truncatula phát triển bình thường (a). Cây Medicago
truncatula có cộng sinh nấm rễ (b)(Lan 2011) 12
Hình 2.1: Thí nghiệm tuyển chọn Bạch đàn Uro và Keo lá tràm. 47
Hình2.2 : Thí nghiệm ảnh hưởng chế phẩm AM tới sinh trưởng của Bạch đàn 59
Hình 2.3:Thí nghiệm ảnh hưởng chế phẩm AM tới sự phát triển của Keo lá tràm. 61
Hình2.4: Ảnh hưởng của bón nhiễm chế phẩm AM in vitro tới sinh trưởng

cây Keo lá tràm tạithí nghiệm rừng trồng, Ba Vì – Hà Nội 68
Hình2.5: Ảnh hưởng của bón nhiễm chế phẩm AM in vitro tới sinh trưởng
cây Bạch đàn tại thí nghiệm rừng trồng, Ba Vì – Hà Nội 69
Hình 2.6.Hiện trường áp dụng bónchế phẩm AM in vitro choBạch đàn Uro tại
Công ty Lâm nghiệp Đoan Hùng. 73
Hình 3.1.Thí nghiệm bón nhiễm chế phẩm Am giai đoạn vườn ươm. 59
Hình 3.2.Ảnh Nhuộm rễ ở Bạch Đàn Uro (vật kính 20X). 65
Hình 3.3.Ảnh Nhuộm rễ ở Keo lá tràm (vật kính 20X). 66





Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


MỞ ĐẦU
1.1 Tính cấp thiết của đề tài.
Mycorrhiza là thể cộng sinh giữa hệ sợi nấm AM trong đất với rễ của thực
vật. Frank là người đầu tiên phát hiện ra đặc điểm kết hợp đặc biệt này ở rễ của
cây Cupulifereae vào năm 1885 và gọi đó là mycorrhiza (Roger et al. 2004).
Nấm rễ nội cộng sinh AM (Arbuscular mycorrhiza) được xác định là mối quan
hệ không thể thiếu ở khoảng hơn 90% các loài thực vật. Nấm rễ nội cộng sinh
AM được nghiên cứu sử dụng như một loại phân bón sinh học, một mặt có tác
dụng làm tăng cường hấp thụ dinh dưỡng của cây trồng, đặc biệt là hấp thụ Lân
và giữ nước trên những lập địa thoái hóa, do đó làm tăng sinh trưởng và năng
suất cây trồng, mặt khác nó cũng có tác dụng làm ổn định cấu trúc, đặc tính sinh
học và chỉ thị cho mức độ suy thoái của môi trường đất.
Bằng cách hình thành những hệ sợi nấm nội bào và ngoại bào Nấm rễ AM
hấp thu hiệu quả nguồn dinh dưỡng và nước trong môi trường đất, đặc biệt là

hấp thụ Lân, làm tăng sinh trưởng cây chủ, để đổi lại nguồn carbohydrate từ thực
vật chủ. Quan hệ này đặc biệt thể hiện ưu thế trên những vùng đất khô cằn, hệ
sinh thái bị xáo trộn suy thoái nghiêm trọng, Nấm rễ nội cộng sinh AM có khả
năng áp dụng hiệu quả cho nhiều loài cây trồng, trong đó có các loài cây lâm
nghiệp, không chỉ giúp tạo ra được nguyên liệu cây trồng rừng có chất lượng
cao, khả năng thích nghi sinh trưởng tốt trên những lập địa cằn cỗi mà còn góp
phần sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên đất, ổn định năng suất cây trồng và bảo
vệ môi trường.
Tại Việt nam, các nghiên cứu ứng dụng nấm rễ nội cộng sinh AM mới chỉ
tập trung cho cây trồng nông nghiệp ngắn ngày, chưa có các nghiên cứu chuyên
sâu, áp dụng cho đối tượng cây lâm nghiệp.Hướng đi mới trong lĩnh vực này với
đối tượng cây lâm nghiệp đang mở ra khả năng áp dụng to lớn nhằm làm tăng
cường hấp thụ, cải thiện dinh dưỡng cây trồng rừng, đặc biệt là Lân, tăng sinh
trưởng, năng suất, và bảo vệ ôn định môi trường đất.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


Trong Kế hoạch bảo vệ và phát triển rừng giai đoạn 2011 – 2020, Keo và
Bạch đàn là những loài cây chính được chọn trong cơ cấu cây trồng chủ lực làm
nguyên liệu và phủ xanh đất trống đồi núi trọc ở Việt Nam. Đã có khá nhiều
nghiên cứu về các loài này từ khảo nghiệm xuất xứ loài, cải tạo giống, nhân
giống, lâm sinh và cả nghiên cứu về bón phân, tuy nhiên, hướng nghiên cứu ứng
dụng chế phẩm sinh học cho mục đích tăng cường sinh trưởng, năng suất, đồng
thời giảm sử dụng phân hóa học, tăng hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường sinh
thái còn chưa nhiều. Keo lá tràm (A. auriculiformis) và Bạch đàn Uro (E.
urophylla) là các loài cây trồng rừng quan trọng của Việt Nam. Hầu hết các hiện
trường trồng các loài cây này đều nghèo Lân (P
2
O

5
), do vậy một mặt chúng cần
phải được bón phân, mặt khác quan trọng hơn là cần phải thiết lập được quan hệ
cộng sinh với nấm rễ AM để đảm bảo sinh trưởng và năng suất trên các hiện trường
này. Việc bón nhiễm chế phẩm nấm rễ nội cộng sinh AM là cách tốt nhất cung cấp
và hỗ trợ các loài cây trồng rừng này hình thành phát triển được cộng sinh AM
trong hệ rễ và do đó đảm bảo sinh trưởng và năng suất tốt trên hiện trường.
Xuất phát từ các vấn đề tồn tại đã nêu trên và nằm góp phần giải quyết
vấn đề, tôi thực hiện đề tài nghiên cứu thạc sĩ: “Nghiên cứu ảnh hưởng bón
nhiễm chế phẩm Nấm rễ nội cộng sinh AM (Arbuscular mycorrhiza) tới sinh
trưởng Keo lá tràm (Acacia auriculiformis) và Bạch đàn Uro (Eucalyptus
urophylla) tại vườn ươm và rừng trồng”. Đề tài thạc sĩ này của tôi thực hiện
trong khuôn khổ Đề tài cấp Nhà nước về “ Nghiên cứu sản xuất nấm rễ nội
công sinh AM - Arbuscular mycorrhiza cho cây Lâm nghiệp” thuộc Chương
trình trọng điểm phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực nông
nghiệp và phát triển nông thôn đến năm 2020.
1.2 Mục tiêu của đề tài
1.2.1 Mục tiêu chung
Nhằm nghiên cứu một số cơ sở khoa học cho công nghệ bón nhiễm chế
phẩm AM cho cây lâm nghiệp ở giai đoạn vườn ươm, rừng trồng mới và rừng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


trồng sản xuất.
1.2.2 Mục tiêu cụ thể
- Nhằm nghiên cứu tuyển chọn được chủng AM hiệu lực về tăng sinh khối, tỷ lệ
cộng sinh cao, tăng cường hấp thụ phospho.
- Nhằm nghiên cứu và đánh giá được ảnh hưởng của chế phẩm nấm rễ nội cộng
sinh Am đối với cây Keo lá tràm và cây Bạch đàn Uroở vườn ươm, rừng trồng

mới, rừng trồng sản xuất .
1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
1.3.1 Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu của đề tài cung cấp các cơ sở khoa học về vai trò quan
trọng của nấm rễ nội cộng sinh AM đối với dinh dưỡng, sinh trưởng thực vật, và cơ
sở cho áp dụng bón nhiễm chế phẩm AM cho các cây trồng lâm nghiệp.
1.3.2 Ý ngĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của đề tài xác định được ảnh hưởng tác dụng về của việc
bón nhiễm chế phẩm AM tới sinh trưởng cây con vườm ươm và sinh trưởng
năng xuất rừng trồng, từ đó đề xuất được các kỹ thuật bón nhiễm chế phẩm AM
về hàm lượng, thời gian và phương thức bón cho các đối tượng cây trồng rừng.
1.4 Phạm vi nghiên cứu
Các nghiên cứu áp dụng quả của Đề tài được tiến hành trên 3 đối tượng cây
trồng lâm nghiệp quan trọng là Keo tai tượng, Keo lá tràm và Bạch đàn Uro,
thực nghiệm cho cả vườn ươm, thí nghiệm rừng trồng mới và rừng trồng sản
xuất tại Ba Vì, Hà Nội và Đoan Hùng, Phú Thọ.



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


Chƣơng 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về nấm rễ nội cộng sinh AM
1.1.1 Khái niệm
Mycorrhiza là thể cộng sinh giữa hệ sợi nấm trong đất với rễ của thực vật
bậc cao. Frank là người đầu tiên phát hiện ra đặc điểm kết hợp đặc biệt này ở rễ
của cây Cupulifereae vào năm 1885 và gọi đó là mycorrhiza. Từ “mycorrhiza”
có nghĩa là “nấm - rễ”, tác giả đã dùng từ này để nhấn mạnh mối quan hệ giữa

nấm và rễ cây (Roger, Koide et al. 2004).
Nấm rễ nội cộng sinh AM được xác định là mối quan hệ không thể thiếu ở
hầu hết các loài thực vật (hơn 90% các loài thực vật có khả năng hình thành cộng
sinh AM).Sự kết hợp đó mang lại lợi ích cho cả thực vật và vi sinh vật, qua đó,
nấm có được các hợp chất đồng hóa từ thực vật để sống, đồng thời nấm lại giúp
rễ cây tăng cường khả năng hấp thụ nước, các chất hữu cơ hòa tan trong đất đặc
biệt là phospho, chống chịu các yếu tố bệnh hại cũng như các chất độc kim loại
nặng. Do đó, có tác dụng cải tạo và ổn định cấu trúc đất, cân bằng hệ sinh
thái.Quan hệ cộng sinh này đặc biệt thể hiện vai trò trên những vùng đất khô cằn,
hệ sinh thái bị xáo trộn nghiêm trọng, nghèo dinh dưỡng hay có tiềm năng độc
hại cao.Vì vậy công nghệ AM có khả năng áp dụng rộng cho nhiều loài cây lâm
nghiệp, không chỉ giúp tạo ra được nguyên liệu cây trồng rừng có chất lượng
cao, khả năng thích nghi và năng suất tốt trên những lập địa cằn cỗi mà còn đáp
ứng tốt nhất cho nhu cầu sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên đất đai theo mục
tiêu mở rộng diện tích cây trồng rừng nhưng không cạnh tranh với đất trồng cây
nông nghiệp, tăng cường hiệu quả sử dụng các vùng đất hoang hóa theo cách bền
vững và thân thiện với môi trường.
Mycorrhiza có phân bố ở hầu khắp các nơi, thấy ở cây cỏ, rêu, dương xỉ,
một số cây lá kim, và hầu hết các cây lá rộng. Sự phổ biến cùng với những vai
trò tích cực của nấm rễ đã kích thích việc nghiên cứu về mycorrhiza ngày càng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


mở rộng và sâu sắc hơn. Trong khoảng 20 năm trở lại đây, những nghiên cứu cơ
bản được thực hiện bởi hàng trăm các nhà nghiên cứu từ các nước khác nhau
trên thế giới đã đem lại nhiều kết quả hết sức ý nghĩa cho ứng dụng mycorrhiza
trong hệ sinh thái nông nghiệp, lâm nghiệp và môi trường.
Dựa trên đặc điểm xâm nhiễm của nấm vào rễ cây chủ, mycorrhiza được
phân thành 2 nhóm chính là ngoại cộng sinh (Ectomycorrhiza, EM), và nội cộng

sinh (Endomycorrhiza, AM).
Ectomycorrhiza:Ectomycorrhiza có ở những cây gỗ lớn, điển hình là thông,
sồi, cáng lò, những cây có giá trị kinh tế cao, tuy nhiên ectomycorrhiza có tính
đặc trưng loài. Đặc điểm của ectomycorrhiza là sợi nấm nội bào chỉ xâm nhập
vào khoảng gian bào của các tế bào vùng vỏ rễ và sợi nấm ngoại bào phân nhánh
mạnh tạo thành lớp vỏ bao quanh rễ nên làm biến đổi hình thái bên ngoài của
rễ.Hầu hết ectomycorrhiza thuộc Lớp Basidiomycetes như Agaricales, số ít thuộc
Lớp Ascomycetes.
Endomycorrhiza:Hình thành ở khoảng 80% thực vật bậc cao. Đặc điểm của
endomycorrhyza là sợi nấm của chúng xâm nhập vào bên trong tế bào vỏ rễ của
thực vật bậc cao và không gây nên những biến đổi hình thái bên ngoài của rễ,
thường có một phần của sợi nấm còn nằm phía ngoài nhưng chúng không tạo lớp
vỏ bao ngoài rễ.Cấu trúc điển hình của endomycorrhiza là sự hình thành những
cấu trúc đặc biệt vesicules và arbuscules. Ở một số nhóm endomycorrhiza người
ta quan sát thấy có vesicules(Vesicular mycorrhiza, VM) hoặc arbuscules
(Arbuscular mycorrhiza, AM) hoặc đồng thời cả hai cấu trúc này trong tế bào vỏ
rễ (Vesicular arbuscular mycorrhiza).
Vậy AM là thể cộng sinh giữa nấm với rễ cây ở thực vật bậc cao mà hình
thành nên cấu trúc đặc biệt vesicules, arbuscules trong tế bào vỏ rễ và không gây
biến đổi hình thái ngoài của rễ.
Do tính phổ biến, có lợi và không cố hữu cho 1 loài nên nhóm
vesiculesarbuscular mycorrhiza rất được quan tâm nghiên cứu để ứng dụng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


trong nông nghiệp cũng như trong lâm nghiệp.
1.1.2 Đặc điểm của Nấm rễ nội cộng sinh AM (Arbuscular mycorrhiza)
a. Phân loại
Trong một thời gian dài AM được xếp vào ngành phụ nấm tiếp hợp

(Zygomycota) do cấu trúc sợi nấm không có vách ngăn, lớp nấm tiếp hợp
(Zygomycetes). Hiện nay, bằng những nghiên cứu mức độ phân tử hệ thống phát
sinh loài đã cho thấy Zygomycota là ngành đa hệ (poli-phyletic), do đó nấm AM
được tách ra khỏi ngành Zygomycota hình thành lên ngành mới là
Glomeromycota. Phân loại đến cấp họ cho AM được dựa trên 4 tiêu chí cơ bản:
- Cấu trúc mycorrhiza cộng sinh trong rễ.
- Phương thức hình thành bào tử khi được phân lập trong đất.
- Cấu trúc nội bào tử.
- Phương thức nảy mầm bào tử.
Hệ thống phân loại AM hiện nay ( dựa trên trình tự của rRNA ) được tóm
tắt trong hình sau:

Hình 1.1: Cây phân loại nấm rễ nội cộng sinh AM
Nấm rễ nội cộng sinh (AM) có cấu tạo điển hình bao gồm cấu trúc nội bào

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


(arbuscules, vesicules, sợi nấm nội bào) và cấu trúc ngoại bào (sợi nấm ngoại
bào, bào tử).
 Nhóm cấu trúc nội bào:
(a) (b)
(Vesicules)(b).(Hà 2011)
- Arbuscules: là thể giác mút, lưỡng phân, dạng như lông bàn chải, là phần trao
đổi dinh dưỡng chính giữa thực vật chủ và nấm (Gianinazzi, Schüepp et al. 2002).
Chúng được hình thành bên trong tếbào vỏ rễ(Mosse and Hepper 1975) và là dấu
hiệu cho biết có hoạt động của mycorrhiza. Tùy vào từng loài khác nhau mà
arbuscules cũng có những đặc trưng riêng về hình dạng và sự phân nhánh.
- Vesicules: có dạng hình cầu hoặc trứng, có thành tế bào dày, là cơ quan dự
trữ dinh dưỡng cho nấm, có chứa lipit và glycolipit (Mosse and Thompson

1981). Nó được tạo thành bởi đoạn giữa hay đầu lồi tận cùng của sợi nấm nội
bào, phân bố trong khoảng gian bào hoặc bên trong tế bào vỏ rễ.
- Sợi nấm nội bào: sợi nấm nội bào không có vách ngăn,dạng thẳng hoặc
phân nhánh hình chữ H hoặc Y,chúng cũng hình thành dạng cuộn, tần số xuất
hiện của chúng phụ thuộc vào vị trí trong rễ và đặc điểm của từng loài nấm. Sợi
nấm vừa là phần chứa chất dự trữ vừa là một phần của con đường vận chuyển
các chất hấp thụ bởi các sợi nấm bên ngoài từ đất tới arbuscules hoặc trực tiếp
tới tế bào rễ của cây chủ.
 Nhóm cấu trúc ngoại bào:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


(a) (b)
(spores)(Hà 2011)
- Sợi nấm ngoại bào:Sợi nấm ngoại bào không có vách ngăn, vai trò làm
tăng rõ rệt diện tích hấp thụ của rễ cây,cầu sợi nấm hình thành con đường vận
chuyển chất dinh dưỡng giữa thực vật cộng sinh và khối đất bám quanh rễ
(Koske and Gemma 1989). Sợi nấm ngoại bào tạo ra chỗ cư ngụ quan trọng của
hệ nấm rễ.
- Bào tử:Bào tử có thể dạng đơn hoặc đa bào, chủ yếu hình thành ở đầu của
sợi sinh bào tử nối tiếp với sợi nấm ngoại bào, đôi khi bào tử cũng xuất hiện bên
trong rễ (Koske, Friese et al. 1985), trên bề mặt đất (BeCard and Fortin 1988), trên
bề mặt thực vật hay các mảnh phân giải (Blaszkowski, Tadych et al. 1998). Số
lượng bào tử hình thành phụ thuộc vào từng loài nấm, loài cây chủ và tính đa dạng
của nó, độ màu mỡ của đất và chế độ phân bón (Koske, Gemma et al. 1989), đặc
điểm vật hậu của cây chủ (Giovannetti and Avio 2002), cường độ ánh sáng, và khả
năng cạnh tranh của từng loài nấm (Koske, Gemma et al. 1989). Bào tử có kích
thước tương đối lớn (50 ÷ 500 µm), lớn hơn nhiều so với bào tử của những loại nấm
khác.Vai trò của bào tử là phát tán đến nơi sống mới, và khởi đầu quá trình sinh

trưởng khi được tách ra từ cơ thể mẹ. Do đặc điểm cấu trúc các thành phần cấu tạo
nên bào tử ổn định trong những điều kiện sinh thái khác nhau nên chúng được coi là
tiêu chí quan trọng trong phân loại AM.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu



Hình 1.4: Sơ đồ cấu trúc AM điển hình(Bao gồm arbuscules, vesicles, sợi nấm
ngoại bào và bào tử).(Web)
c. Sinh trưởng
AM là thể cộng sinh bắt buộc. AM có thể tồn tại một thời gian dài trong
đất, thậm chí khi đất bị hạn hay băng giá dưới dạng các mảnh sợi nấm trong các
rễ chết hoặc tự do trong đất. Tuy nhiên, để sinh trưởng được trong một thời gian
dài AM cần có cây chủ để thu nhận cacbon và năng lượng cần thiết. Do đặc điểm
này mà không thể tiến hành nuôi cấy AM trực tiếp trên môi trường nhân tạo mà
cần phải có giá thể là rễ của thực vật bậc cao.
d. Chu trình sinh sản và vòng đời
Không có chứng liệu về sự sinh sản hữu tính của AM. Nghiên cứu bằng chỉ
thị phân tử đã xác định không có sự tái tổ hợp hoặc ở mức độ rất thấp.Vì thế
thường giả định rằng bào tử được hình thành bằng sinh sản vô tính bằng bào tử
hoặc sợi nấm.
.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


, do
.
in vitro in vivo.

in vivo,
in vitro
(Fortin, Becard et
al. 2002)
.
1.1.3 Vai trò của nấm rễ nội cộng sinh với cây chủ
Nấm rễ là thể sống cộng sinh bắt buộc.Những hoạt động của nấm cũng như
của thực vật có vai trò hỗ trợ cho nhau.Nấm sử dụng nguồn cacbon từ thực vật
dưới dạng đường hexoses và các vitamin. Sự vận chuyển cacbon từ thực vật sang
nấm được thực hiện nhờ arbuscules hoặc các sợi nấm nội bào. Tại các sợi nấm
nội bào diễn ra quá trình biến đổi dinh dưỡng thứ cấp để cung cấp glycogen,
pentose, lipit… cho hoạt động của nấm (Turmel 2004). Gần 20% cacbon do thực
vật tổng hợp được chuyển sang nấm và khoảng 25% cacbon nguồn gốc từ thực
vật được nấm biến đổi và dự trữ ở những sợi nấm ngoại bào, việc này góp phần
làm tăng thêm nguồn hữu cơ trong đất.
Lợi ích của AM đối với thực vật chủ yếu là tăng cường cải thiện hấp thụ
các chất dinh dưỡng và nước, trong đó quan trọng nhất là tăng cường hấp thụ
lân (P), hấp thụ nước, chống chịu với các yếu tố bất lợi của môi trường, đặc biệt
trên các hiện trường đất đai cằn cỗi, khô hạn. Hoạt động này được tăng cường là
do nấm rễ nội cộng sinh hình thành nhiều hệ sợi nấm phân nhánh mảnh tạo thành
vô số cầu nối giữa môi trường đất với các tế bào rễ, tăng diện tích tiếp xúc với
đất, biến đổi môi trường quanh rễ làm cho các chất trở nên linh động và thực vật

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


có thể hấp thụ được (đến 80% nhu cầu về P và 25% nhu cầu về N của cây được
cung cấp nhờ nấm) (Turmel 2004). Sợi nấm có thể lan rộng đến 8 cm quanh rễ
và hấp thụ chất dinh dưỡng vận chuyển lại vào rễ, tăng khả năng hấp thụ các
chất dinh dưỡng cao hơn so với lông rễ 10 lần. Tốc độ thâm nhập của P qua sợi

nấm cao gấp 6 lần so với qua các lông rễ.
Không những thế, thực vật còn được hưởng lợi nhờ được tăng cường khả
năng hấp thụ nước và bảo vệ rễ khỏi nguồn bệnh. AM có vai trò kích thích sinh
trưởng thực vật bằng cách tiết ra rất nhiều các chất kích thích sinh trưởng như
auxins, cytokinins, gibberellic acids và một số chất kháng sinh để bảo vệ cây chủ
chống lại các mầm bệnh từ trong đất.
Sự cộng sinh AM có thể làm tăng cường sinh trưởng của cây con lên đến
400%, giúp cây có khả năng chống chịu với điều kiện khô hạn và nghèo dinh
dưỡng. Thực tế ở những loài gỗ lớn có cộng sinh AM cho thấy cây vẫn tồn tại và
sinh trưởng trong điều kiện độ ẩm rất thấp trong khi những cây không có cộng
sinh thì không sống được hoặc sinh trưởng yếu.Kết quả nghiên cứu cũng cho
thấy, sinh trưởng của cây con những loài gỗ lớn có sự cộng sinh AM đạt ngang với
cây không có sự cộng sinh nhưng chúng chỉ sử dụng lượng dinh dưỡng bằng một
nửa. Những loài sống phụ thuộc vào AM chủ yếu là ở những nơi đất chặt, khô cằn,
có hệ rễ ít phân nhánh vì lúc đó lượng chất dinh dưỡng tồn tại nhiều ở dạng khó
tiêu, rễ cây không thể hấp thụ được mà phải nhờ đến sự lan rộng của hệ sợi nấm.

a
b

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


Hình 1.5. Cây Medicago truncatula phát triển bình thường (a)
Cây Medicago truncatula có cộng sinh nấm rễ (b)(Lan 2011)
Nấm AM không phải là một thành phần chính trong đất nhưng có vai trò
quan trọng trong sự điều chỉnh hoạt tính sinh học của đất nhờ sự phân bố rộng khắp
của hệ sợi nấm AM trong lớp đất tầng mặt. Nấm AM hấp thụ trực tiếp hợp chất
carbon do cây cố định và cấu thành đầu vào chính của carbon và năng lượng trong
đất, chúng phân phối carbon này khắp cả khu vực đất quanh rễ cây cho vi sinh vật

đất sử dụng. Lượng cacbon đáng kể được vận chuyển bằng hệ sợi nấm từ cây này
sang cây khác đã được xác định. Điều này giúp giảm sự cạnh tranh giữa các loài
khác nhau và góp phần vào tính ổn định và đa dạng của hệ sinh thái.
AM tham gia vào biến đổi mối quan hệ đất - cây - nước, tăng cường sự
thích nghi của thực vật với các điều kiện bất lợi (khô hạn, nhiễm kim loại). Ở
những nơi có hàm lượng kim loại nặng cao, AM có vai trò khử độc môi trường
giúp cây sinh trưởng tốt (Songul and Sevinc 2002). Bắt đầu từ cải thiện hấp thụ
nước và các chất dinh dưỡng quan trọng cho sự sinh trưởng của cây sẽ dẫn tới
tăng hiệu suất quang hợp, sự vận chuyển chất dinh dưỡng và sự trao đổi chất của
cây. Cây sinh trưởng nhanh, giảm bớt việc sử dụng phân bón hóa học (đôi khi
lên tới một nửa lượng dự kiến) dẫn tới tăng thu nhập cho nông dân. Kết quả thử
nghiệm phân bón sinh học mycorrhiza trên cây Asparagus đã chứng minh được
điều đó, khi những nông dân sử dụng lượng phân bón hóa học cùng với phân bón
sinh học mycorrhiza thì năng suất cây trồng được cải thiện hơn 50% và thu nhập
của nông dân tăng 61% so với khi sử dụng chỉ mỗi phân bón hóa học.
1.2. Nghiên cứu nấm rễ nội cộng sinh trên Thế giới và Việt Nam
1.2.1 Thế giới
Mycorrhiza lần đầu tiên được phát hiện bởi nhà khoa học người Ba Lan
Franciszek Kamienski (1881) với tên gọi là Monotropa hypopitys L. Sau đó
Frank đã nghiên cứu sâu hơn và gọi đó là Mycorrhiza vào năm 1885. Từ
“Mycorrhiza” có nghĩa là “nấm- rễ”, tác giả đã dùng từ này để nhấn mạnh mối

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


quan hệ giữa nấm và rễ cây. Arbuscular mycorrhiza là 1 trong 4 nhóm nấm
thuộc mycorrhiza, được phát hiện ra sau đó nhờ hình thành cấu trúc đặc biệt là
arbuscule và vesicule trong tế bào vỏ rễ.
Arbuscular mycorrhiza có phân bố ở hầu khắp các nơi, cộng sinh với hơn
80% thực vật có mạch ở cạn.Sự phổ biến cùng với những vai trò quan trọng của

nấm rễ đã kích thích việc nghiên cứu về mycorrhiza ngày càng mở rộng và sâu
sắc hơn. Trong khoảng 50 năm trở lại đây, những nghiên cứu cơ bản được thực
hiện bởi hàng trăm các nhà nghiên cứu từ các nước khác nhau trên thế giới đã
đem lại nhiều kết quả hết sức ý nghĩa cho ứng dụng mycorrhiza trong hệ sinh
thái nông nghiệp, lâm nghiệp và môi trường. Cộng sinh AM giữa nấm AM với rễ
của thực vật chủ mang lại ích lợi cho cả đôi bên, qua đó nấm có được các hợp
chất đồng hóa từ thực vật để sống, đồng thời nấm lại giúp rễ cây tăng cường khả
năng hấp thụ nước, các chất hữu cơ hòa tan trong đất đặc biệt là phospho, chống
chịu các yếu tố bệnh hại cũng như các chất độc kim loại nặng, qua đó có tác
dụng cải tạo và ổn định cấu trúc đất, cân bằng hệ sinh thái và hơn hết tạo cơ hội
sử dụng hiệu quả các vùng đất khô cằn suy thoái.
Giai đoạn đầu, các nghiên cứu về AM trên thế giới tập trung ở các mặt: đa
dạng sinh học của các chủng bản địa, phân loại, chọn lọc các chủng hiệu lực với
từng đối tượng cây trồng và đất trồng khác nhau, đồng thời phát triển những
phương pháp để định lượng và nhân nhanh chúng. Phương pháp nhân AM truyền
thống là nhân trong chậu, gọi là nhân in - vivo. Tuy nhiên phương pháp nhân
giống này yêu cầu có hiện trường rộng (nhà kính) và tốn nhiều nhân công lao
động cũng như thời gian để duy trì, đánh giá kết quả cũng như quản lý các điều
kiện để tránh sự lây nhiễm giữa các chủng còn gặp nhiều khó khăn. Hầu hết các
ứng dụng của AM là sử dụng chất nhiễm được tách từ cây con trồng trong nhà
kính. Chất nhiễm thường là rễ nhiễm AM, đôi khi là đất nhiễm AM hoặc bào tử.
Tuy nhiên việc sử dụng các chất nhiễm này có nguy cơ lan truyền mầm bệnh qua
đất. Hơn nữa, thời gian cần thiết để sản xuất chất nhiễm là tương đối dài.Với

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


điều kiện kỹ thuật như vậy, giá trị tính ra sản phẩm chất nhiễm tối thiểu là bằng
hoặc cao hơn các sản phẩm phân bón khác cho năng suất cùng loại.Điều này làm
cản trở phát triển ứng dụng AM trên quy mô công nghiệp. Vì vậy cần kỹ thuật để

có thể tạo ra số lượng lớn chất nhiễm AM, thuần khiết, bảo quản dễ dàng và sử
dụng thuận tiện. Vấn đề gặp phải là AM có đặc tính cộng sinh bắt buộc, sinh
khối của chúng chỉ tăng lên khi có sự cộng sinh với các tế bào vỏ rễ. Do đó sử
dụng môi trường dinh dưỡng nhân tạo không đáp ứng được nhu cầu sinh trưởng,
phát triển của AM (Roger, Koide et al. 2004).
Trong những năm 1980, sự phát triển công nghệ nuôi cấy mô rễ đã mở ra một
hướng đi mới, cho phép nuôi cấy thành công một số chủng AM trong điều kiện
in - vitro. Sử dụng phương pháp này nấm AM và rễ cây được nhân lên đồng thời
và nhanh chóng qua một số lần cấy chuyển, thời gian được rút ngắn rất nhiều và
đảm bảo được độ thuần khiết cao (Fortin, Andre et al. 1996).
Trong nghiên cứu nhân sinh khối rễ có mang Ri - plasmid của vi khuẩn
Agrobacterium rhizogenes, nhóm tác giả Mugnier (1997) đã quan sát thấy có sự
hình thành nhiều lông rễ trong môi trường nhân tạo và đã thúc đẩy cơ sở cho
nhân nhanh AM - in vitro. Tác giả đã quan sát thấy sự cộng sinh hình thành giữa
AM và rễ chuyển gen khi nuôi cấy cùng với bào tử Glomus mosseae. Tuy nhiên
đã có sự sinh trưởng giới hạn và chu trình sinh trưởng phát triển hoàn chỉnh của
AM trong môi trường in vitro chưa được hoàn thiện. Trong nhiều nghiên cứu sau
đó, các nhóm tác giả đã nghiên cứu AM - in vitrotheo nhiều hướng khác nhau
nhằm tìm ta điều kiện để thu hồi được sinh khối AM chất lượng nhiều nhất trong
thời gian ngắn nhất. Các nghiên cứu bao gồm thành phần môi trường nuôi cấy,
phương thức cộng sinh, phương thức nuôi cấy, phương thức thu hồi AM… Một
trong những kết quả nổi bật kể đến là (Fortin, Andre et al. 1996) đã thu hồi được
15.000 bào tử/ đĩa peptri sau 16 tuần nuôi cấy với chủng DAOM 181602, năm
2001 (Declerck et al 2001) thu được kết quả 8.400 bào tử/ đĩa peptri sau 15 tuần
nuôi cấy với chủng MUCL 41833 Elsen và CS đã thu được kết quả 16.800 bào

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


tử/ đĩa peptri sau 18 tuần nuôi cấy với chủng MUCL 41833. Đây là những kết

quả hết sức có ý nghĩa để phát triển và hoàn thiện công nghệ nhân nhanh AM -
in vitro.
Năm 1999 (Jolicoeur, Williams et al. 1999) đã công bố phương thức sản suất
chế phẩm từ loài Glomus intraradices bằng bioreactor. Bằng phương pháp nuôi
cấy Glomus intraradices với rễ cây Cà rốt được chuyển gen Ri- DNA của vi
khuẩn Agrobacterium rhizogenes trên đĩa petri và bioreactor đã cho kết quả tăng
sinh khối AM cực đại đạt ~ 0,6g sinh khối khô trong 1lít môi trường. Trong điều
kiện tối thích nuôi cấy trên đĩa petri, tốc độ sinh trưởng rễ tối đa và bào tử G.
intraradices lần lượt là 0,021 và 0,035/ngày.Nghiên cứu bước đầu nhân sinh
khối AM trong bioreactor luân chuyển khí đã cho kết quả thấp hơn so với nuôi
cấy trên đĩa petri 10 lần và cũng thấy sự hình thành cộng sinh ít hơn (0,13g sinh
khối khô trong 1 lít môi trường).Kết quả nghiên cứu đã mở ra khả năng nhân
nhanh bào tử AM bằng bioreactor.
Trong nghiên cứu trên đối tượng cây cỏ đã đã tạo chế phẩm AM với hiệu lực
cộng sinh 200- 1000 IP/g. Đồng thời nghiên cứu cũng trình bày phương pháp áp
dụng chế phẩm đối với một số loài cây điển hình. Alan & Egham (2001)
Fortin và cộng sự trình bày phương pháp nuôi cấy AM -in vitro sử dụng 2
nguồn nguyên liệu là rễ đã được chuyển gen Ri-DNA hoặc chưa được chuyển
gen. Phương pháp chọn cây chủ, kỹ thuật cộng sinh rễ- AM, thành phần môi
trường nuôi cấy. Nghiên cứu cũng đồng thời trình bày khả năng nuôi cấy và tạo
bào tử liên tục trong môi trường in vitro, phương pháp bảo quản bào tử trong
thời gian dài. Những lợi ích khi nuôi cấy AM - in vitro cho phép phát triển
nghiên cứu sâu và rộng hơn như hình thái AM, phân loại và tìm hiểu cơ chế cộng
sinh với rễ (Fortin, Becard et al. 2002).
Gần đây, tháng 1 năm 2009, nhóm tác giả Venter, Marianne, Wilma đã báo
cáo kết quả nghiên cứu trình bày thông tin khá đầy đủ và toàn diện về nhân
nhanh AM - in vitro bao gồm: phương pháp tạo cộng sinh AM, nhân nhanh bào