nghiên cứu ảnh hưởng của vi khuẩn sinh iaa đến sự nảy mầm và sinh trưởng phát triển của đậu cô-ve tại buôn ma thuột

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN






LÊ THỊ HƯỜNG


NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VI KHUẨN SINH
IAA ĐẾN SỰ NẢY MẦM VÀ SINH TRƯỞNG PHÁT
TRIỂN CỦA ĐẬU CÔVE TẠI BUÔN MA THUỘT







LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

BUÔN MA THUỘT, NĂM 2011

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN





LÊ THỊ HƯỜNG





NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VI KHUẨN SINH
IAA ĐẾN SỰ NẢY MẦM VÀ SINH TRƯỞNG PHÁT
TRIỂN CỦA ĐẬU CÔVE TẠI BUÔN MA THUỘT



CHUYÊN NGÀNH SINH HỌC THỰC NGHIỆM
Mã số: 60.42.30


LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

Người HDKH: TS. Võ Thị Phương Khanh





BUÔN MA THUỘT, NĂM 2011


i



i
LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa ñược ai công bố trong
bất kỳ một công trình nào khác.

Người cam ñoan




Lê Thị Hường

ii
LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và
sâu sắc ñến:
TS. Võ Thị Phương Khanh, người ñã dạy dỗ, gần gũi, tận tình hướng dẫn,
tạo mọi ñiều kiện thuận lợi, giúp ñỡ tôi trong suốt thời gian học tập tại trường
cũng như thời gian thực hiện ñề tài.
Ban giám hiệu cùng toàn thể quý thầy cô trường THPT Tôn Đức Thắng ñã
tạo ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Quý thầy cô trong trường, các thầy cô trong khoa Khoa học tự nhiên và
công nghệ, ñặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Sinh ñã nhiệt tình truyền ñạt
cho tôi những kiến thức quý báu suốt ba năm học tập và rèn luyện dưới mái
trường Đại học Tây Nguyên.

Các thầy cô giáo, cán bộ, nhân viên quản lý phòng thí nghiệm ñã tạo ñiều
kiện tốt nhất cho tôi thực hiện ñề tài.
Cuối cùng, cho phép tôi gửi lời cảm ơn sâu sắc ñến gia ñình, bạn bè, các
bạn học viên lớp Sinh học thực nghiệm K03,… ñã ñộng viên, giúp ñỡ tôi trong
suốt thời gian học tập và thực hiện ñề tài.
Xin chân thành cảm ơn!

BMT, ngày 06 /10 / 2011
Học viên


Lê Thị Hường

iii

MỤC LỤC
Trang

MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
1.1 Vi khuẩn sinh IAA 3
1.1.1. Đại cương về vi khuẩn sinh IAA 3
1.1.2. Một số yếu tố ảnh hưởng ñến sinh trưởng, phát triển của vi khuẩn 7
1.1.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ 7
1.1.2.2. Ảnh hưởng của pH môi trường nuôi cấy 7
1.1.2.3. Nước và ñộ ẩm môi trường 8
1.2. Auxin – chất kích thích sinh trưởng thực vật 8
1.2.1. Nguồn gốc 8
1.2.2. Cấu trúc hoá học và sự sinh tổng hợp 9
1.2.3. Tính chất sinh lý của auxin 10

1.2.3.1. Hoạt ñộng trong sự kéo dài tế bào 10
1.2.3.2. Hoạt ñộng trong sự phân chia tế bào 11
1.2.3.3. Hoạt ñộng trong sự phát sinh hình thái (rễ, chồi, quả) 11
1.3 Tổng quan tài liệu về cây ñậu Côve 13
1.3.1. Phân loại 13
1.3.2. Nguồn gốc và phân bố 13
1.3.3. Một số ñặc ñiểm sinh vật học của ñậu Côve 13
1.3.4.Yêu cầu sinh thái của cây ñậu Côve 14
1.4. Tình hình nghiên cứu 15
1.4.1. Nghiên cứu trong nước 15
1.4.2. Nghiên cứu trên thế giới 16
1.5. Điều kiện tự nhiên của Buôn Ma Thuột 18
CHƯƠNG II NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19

iv
2.1 Nội dung 19
2.2 Vật liệu và ñịa ñiểm nghiên cứu 19
2.2.1 Vật liệu nghiên cứu 19
2.2.2 Địa ñiểm nghiên cứu 19
2.3 Phương pháp nghiên cứu 19
2.3.1. Phương pháp tuyển chọn chủng vi khuẩn sinh IAA ảnh hưởng ñến sinh
trưởng của cây mầm ñậu Côve 19
2.3.1.1. Tạo dung dịch thí nghiệm 19
2.3.1.2. Xác ñịnh nồng ñộ vi khuẩn trong dung dịch 20
2.3.1.3. Xác ñịnh phương trình tương quan giữa chỉ số OD
530nm
và nồng ñộ IAA
(mg/l) 20
2.3.1.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của các chủng vi khuẩn sinh IAA lên sự sinh
trưởng cây mầm ñậu Côve 21

3.3.2. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của chủng vi khuẩn sinh IAA ñược
tuyển chọn lên sự nảy mầm của hạt và sinh trưởng, phát triển của ñậu Côve 21
3.3.2.1. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ngâm hạt và nồng ñộ vi
khuẩn sinh IAA ñược tuyển chọn ñến sự nảy mầm và sinh trưởng cây mầm ñậu Côve
21
3.3.2.2. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của nồng ñộ và số lần tưới của vi
khuẩn sinh IAA ñược chọn ñến sinh trưởng phát triển cây ñậu Côve ……… 22
3.3.2.3. Phương pháp ñánh giá vi sinh vật ñất sau nuôi trồng ñậu Côve 24
3.3.3. Phương pháp nghiên cứu một số ñặc ñiểm sinh học của chủng vi khuẩn
ñược tuyển chọn ñể ñịnh danh và nhân nuôi sinh khối 25
3.3.3.1. Mô tả hình thái, màu sắc và ñặc ñiểm khuẩn lạc 25
3.3.3.2. Phương pháp nhuộm Gram 25
3.3.3.3. Phương pháp xác ñịnh hoạt tính catalaza 26
3.3.3.4. Phương pháp xác ñịnh khả năng cố ñịnh nitơ phân tử 26
3.3.3.5. Phương pháp xác ñịnh ñường cong sinh trưởng 26
3.3.3.6. Phương pháp xác ñịnh nhiệt ñộ thích hợp của chủng vi khuẩn sinh IAA 27

v
3.3.3.7. Phương pháp xác ñịnh pH thích hợp của chủng vi khuẩn sinh IAA 27
CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28
3.1. Nghiên cứu tuyển chọn các chủng vi khuẩn sinh IAA ảnh hưởng ñến sự sinh
trưởng cây mầm ñậu Côve 28
3.1.1. Ảnh hưởng của các chủng vi khuẩn ñến tỷ lệ nảy mầm của hạt 28
3.1.2. Ảnh hưởng của các chủng vi khuẩn ñến sinh trưởng của cây mầm 30
3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của chủng vi khuẩn sinh IAA ñược tuyển chọn
(chủng T5) lên sinh trưởng, phát triển của ñậu Côve 34
3.2.1. Ảnh hưởng của thời gian ngâm hạt và nồng ñộ vi khuẩn T5 ñến sự nảy mầm
34
3.2.2. Ảnh hưởng của thời gian ngâm hạt và nồng ñộ vi khuẩn T5 ñến sự sinh trưởng
cây mầm ñậu Côve 36

3.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng ñộ và số lần tưới vi khuẩn T5 ñến sinh
trưởng phát triển cây ñậu Côve 42
3.2.3.1. Ảnh hưởng ñến số lượng lá và diện tích lá 42
3.2.3.2. Ảnh hưởng ñến khả năng ra hoa và ñậu quả 43
3.2.3.3. Ảnh hưởng ñến chiều dài, ñường kính quả, năng suất, 47
3.2.3.4. Ảnh hưởng ñến số lượng nốt sần rễ ñậu Côve 51
3.2.4. Đánh giá lượng vi sinh vật ñất sau nuôi trồng ñậu Côve 53
3.3. Nghiên cứu một số ñặc ñiểm sinh học của chủng vi khuẩn T5 ñể ñịnh
danh và nhân nuôi sinh khối 55
3.3.1. Định danh vi khuẩn chủng T5 55
3.3.2. Xác ñịnh vi khuẩn Gram 55
3.3.3. Hoạt tính catalaza của vi khuẩn chủng T5 56
3.3.4. Nghiên cứu khả năng cố ñịnh nitơ phân tử của vi khuẩn chủng T5 57
3.3.5. Xác ñịnh ñường cong sinh trưởng của vi khuẩn chủng T5 57
3.3.6. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến sinh trưởng, phát triển của vi khuẩn chủng T5
59
3.3.7. Ảnh hưởng của pH ñến sinh trưởng, phát triển của vi khuẩn T5 61

vi
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64
Kết luận 64
Kiến nghị 64
Tài liệu tham khảo
Phụ lục

vii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

STT Chữ viết tắt Chữ viết ñầy ñủ
1 DT Diện tích
2 D Dài lá
3
IAA Acid indol acetic

4
KHKT Khoa học kỹ thuật
5 KL Khối lượng
6 NĐ Nồng ñộ
7 ppm

Parts Per Milion
(1 phần triệu)
8 R Rộng lá
9 TB Trung bình
10 VK Vi khuẩn















viii
DANH MỤC BẢNG
Trang

Bảng 2.1. Kí hiệu các nghiệm thức theo nồng ñộ và số lần tưới dịch thí nghiệm
23
Bảng 3.1. Tương quan giữa nồng ñộ vi khuẩn và IAA trong dung dịch nuôi cấy
28
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của các chủng vi khuẩn ñến tỉ lệ nảy mầm của hạt Côve
29

Bảng 3.3. Ảnh hưởng của các chủng vi khuẩn ñến chiều dài rễ, số rễ con và
chiều dài thân mầm của cây ñậu Côve 31
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của các chủng vi khuẩn ñến khối lượng khô rễ và thân
mầm 33
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của thời gian ngâm hạt và nồng ñộ vi khuẩn T5 ñến tỉ lệ
nảy mầm của hạt ñậu 34
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của thời gian ngâm hạt và nồng ñộ vi khuẩn ñến chiều dài rễ,
số rễ con và chiều dài thân mầm của cây ñậu Côve 40
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của thời gian ngâm hạt và nồng ñộ vi khuẩn T5 ñến trọng
lượng khô của rễ và thân mầm 41
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của mật ñộ vi khuẩn chủng T5 và số lần tưới ñến số lượng
lá và diện tích lá của cây ñậu Côve 43
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của nồng ñộ vi khuẩn và số lần tưới ñến thời gian bắt ñầu
ra hoa, số hoa/ chùm, tỉ lệ ñậu quả 45
Bảng 3.10. Ảnh hưởng của nồng ñộ vi khuẩn và số lần tưới ñến chiều dài, ñường
kính quả và năng suất, khối lượng khô của cây 49
Bảng 3.11. Ảnh hưởng của nồng ñộ vi khuẩn và số lần tưới ñến số lượng nốt sần
rễ ñậu Côve 52
Bảng 3.12. Tổng số vi sinh vật trước và sau khi tưới dịch vi khuẩn 54
Bảng 3.13. Đặc ñiểm khuẩn lạc và tế bào của vi khuẩn chủng T5 55

ix
Bảng 3.14. Sự biến ñộng OD
610nm
của dung dịch nuôi cấy vi khuẩn T5 theo thời
gian 59
Bảng 3.15. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến sự sinh trưởng của vi khuẩn T5 60
Bảng 3.16. Ảnh hưởng của pH ñến sinh trưởng của các chủng vi khuẩn T5 61
Bảng 3.17. Khả năng sinh IAA của chủng vi khuẩn ñược tuyển chọn trên các
môi trường nuôi cấy 63

x
DANH MỤC HÌNH
Trang

Hình 1.1. Các nhóm vi khuẩn có khả năng sinh IAA 6
Hình 1.2. Công thức hóa học của IAA 9
Hình 1.3. Hoạt ñộng của IAA trong sự kéo dài tế bào
10

Hình 3.1. Ảnh hưởng của các chủng vi khuẩn sinh IAA ñến tỉ lệ nảy mầm của
hạt ñậu Côve 30
Hình 3.2. Chiều dài rễ mầm, thân mầm và số lượng rễ con sau 3 ngày……….38
Hình 3.3. Chiều cao thân mầm sau 5 ngày 39
Hình 3.4. Thí nghiệm sử dụng dung dịch vi khuẩn T5 nồng ñộ 10
10
CFU/ml với
số lần tưới khác nhau lên ñất trồng ñậu Côve 46
Hình 3.5. Thí nghiệm tưới 3 lần các dung dịch khác nhau lên ñất trồng ñậu Côve
46
Hình 3.6. Kích thước quả ñậu 50
Hình 3.7. Bộ rễ ñậu Côve sau khi trồng 52
Hình 3.8. Vi sinh vật tổng số ở nghiệm thức tưới dịch vi khuẩn T5 1, 2, 3 lần
nồng ñộ vi khuẩn 10
10
CFU/ml 53
Hình 3.9. Hình khuẩn lạc và tế bào của vi khuẩn chủng T5 55
Hình 3.10. Tế bào vi khuẩn T5 nhuộm Gram âm 56

DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Trang

Biểu ñồ 3.1. Đường cong sinh trưởng của vi khuẩn chủng T5 59
Biểu ñồ 3.2. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến sự sinh trưởng vi khuẩn T5 60

Biểu ñồ 3.3. Ảnh hưởng của pH ñến sự sinh trưởng vi khuẩn T5 ……………62


xi

1
MỞ ĐẦU

Sự sinh trưởng và phát triển của thực vật chịu nhiều tác ñộng của các yếu tố
bên trong cũng như bên ngoài môi trường sống bao gồm nguồn dinh dưỡng,
nước, nhiệt ñộ, ẩm ñộ, ánh sáng, các chất ñiều hòa sinh trưởng, …[26]. Mỗi yếu
tố có một vai trò ñối với ñời sống của thực vật. Chất ñiều hòa sinh trưởng có vai
trò quan trọng trong việc ñiều hòa quá trình sinh trưởng, phát triển, các hoạt
ñộng sinh lý của thực vật ngay từ lúc noãn bào ñược thụ tinh phát triển thành
phôi cho ñến cây ra hoa, kết quả và kết thúc chu kỳ sống của mình.
Hiện nay, bằng con ñường hóa học, con người cũng ñã tổng hợp nên hàng
loạt các chất có hoạt tính sinh lý tương tự chất ñiều hòa sinh trưởng của thực vật.
Các chất này rất phong phú và ñã có những ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp
[26]. Tuy nhiên việc sử dụng các chất ñiều hòa sinh trưởng nhân tạo không ñúng
nguyên tắc sẽ ảnh hưởng ñến môi trường, giảm chất lượng nông sản, gây hại ñến
sức khỏe người tiêu dùng.
Trong tự nhiên, ngoài thực vật, một nhóm vi sinh vật cũng có khả năng tạo
ra chất kích thích sinh trưởng cho thực vật vào môi trường ñất và có tác dụng
trực tiếp lên cây trồng, góp phần tăng năng suất, chất lượng nông sản, ñảm bảo
an toàn cho người tiêu dùng [58], [59]. Đó là nhóm vi khuẩn có khả năng tổng
hợp IAA (indol acetic acid) hoặc GA (gibberellin) thuộc chi Rhizobium,
Azotobacter, Azospirrillum, Bradyrhizobium, …[7], [27], [29], [30], [37].
Đăk Lăk là một trong các tỉnh Tây Nguyên có tiềm năng phát triển nông
nghiệp có tổng diện tích tự nhiên 1.312.537 ha, trong ñó ñất nông nghiệp chiếm
533.404 ha thích hợp cho nhiều loại cây trồng khác nhau kể cả các cây họ ñậu.
Để tạo ñiều kiện cho việc thâm canh các cây họ ñậu hiệu quả nhưng vẫn ñảm
bảo tính bền vững môi trường sinh thái, ñề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của vi
khuẩn sinh IAA ñến sự nảy mầm và sinh trưởng phát triển của ñậu Côve tại
Buôn Ma Thuột ” ñược thực hiện.

2
Mục tiêu ñề tài
1. Tuyển chọn và ñánh giá chủng vi khuẩn sinh IAA phân lập trong ñất ảnh
hưởng ñến sự nảy mầm và sinh trưởng phát triển của cây ñậu Côve.
2. Xác ñịnh một số ñặc ñiểm sinh học của chủng vi khuẩn sinh IAA ñược
tuyển chọn ñể ñịnh danh và nhân nuôi sinh khối.
Ý nghĩa khoa học
- Xác ñịnh các chủng vi khuẩn có khả năng sinh IAA ñược phân lập tại Buôn
Ma Thuột, góp phần ñánh giá sự ña dạng của vi sinh vật ñất ở Tây Nguyên.
- Đánh giá vai trò của một số vi khuẩn trong tự nhiên ñối với sự nảy mầm
của hạt cũng như ñối với sự sinh trưởng, phát triển ở ñậu Côve.
Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả ñề tài góp phần vào việc sử dụng các vi khuẩn có khả năng sinh
IAA và giúp sự phát triển nền nông nghiệp theo hướng bền vững, có thể giảm sử
dụng chất kích thích sinh trưởng nhân tạo cho cây trồng, từ ñó ñảm bảo an toàn
cho người sử dụng.











3
CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Vi khuẩn sinh IAA
1.1.1. Đại cương về vi khuẩn sinh IAA
Vi sinh vật là sinh vật có cấu tạo ñơn giản, kích thước rất nhỏ bé nhưng số
lượng của chúng trong môi trường vô cùng lớn. Vi khuẩn trong ñất là một nhóm
vi sinh vật sử dụng nguồn dinh dưỡng nitơ lấy từ môi trường có từ xác ñộng thực
vật. Đặc biệt một số loài có khả năng sử dụng nitơ từ không khí. Những vi khuẩn
này có vai trò quan trọng ñối với cây trồng góp phần phát triển nền nông nghiệp
bền vững. Ngoài ra, một số vi khuẩn cố ñịnh ñạm còn có khả năng sinh tổng hợp
IAA (indol acetic acid) là chất kích thích sinh trưởng ở thực vật. Đó là vi khuẩn
thuộc chi Rhizobium, Bradyrhizobium, Azotobacter, Azospirrillum, [8], [20],
[23], [25], [39], [43], [47], [48], [51], [58], [60].
- Rhizobium sp. là vi khuẩn cố ñịnh nitơ cộng sinh với rễ cây bộ ñậu (còn
gọi là vi khuẩn nốt sần), dạng hình que có khả năng di ñộng hoặc hình que phân
nhánh mất khả năng di ñộng.
Vi khuẩn nốt sần thuộc loại hiếu khí, ưa pH trung tính hoặc hơi kiềm, nhiệt
ñộ thích hợp từ 28 - 30
0
C, theo khóa phân loại Bergey thì có phạm vi nhiệt ñộ
rộng hơn, ñộ ẩm từ 60 - 80%, có khả năng sử dụng nitơ không khí, ñặc biệt là
khả năng sinh IAA kích thích sự sinh trưởng, phát triển của cây trồng qua sự
hình thành lông rễ và kéo dài rễ.
Vi khuẩn nốt sần khi còn non có tế bào hình que, kích thước vào khoảng 0,5
- 0,9 x 1,2 - 3,0 µm, bắt màu ñồng ñều và có khả năng di ñộng nhờ tiên mao, khi
già vi khuẩn nốt sần trở nên bất ñộng. Lúc ñó, tế bào trở nên bắt màu từng ñoạn,
chúng thường có dạng hình cầu di ñộng hoặc không di ñộng.
Trên môi trường dinh dưỡng nhân tạo, chi Rhizobium là nhóm mọc nhanh.
Trên môi trường ñặc, Rhizobium thường có khuẩn lạc trơn bóng, nhầy, vô màu.
Chất nhầy do vi khuẩn nốt sần sinh ra là polysaccharit cấu tạo bởi các hexose,
pentose và acid uronic.

4
Mỗi loại vi khuẩn nốt sần chỉ nhiễm lên một nhóm cây nhất ñịnh trong bộ
Đậu. Ở Việt Nam, vi khuẩn nốt sần Điền thanh hoa vàng (S.cannabana) có thể
tạo nốt sần trên cây Điền thanh hoa tròn (S.paludosa) và ngược lại. Đôi khi vi
khuẩn nốt sần xâm nhập vào loại ñậu không ñặc hiệu với chúng, khi ñó ít nốt sần
ñược tạo ra và khả năng cố ñịnh nitơ yếu [8], [30].
- Bradyrhizobium: cũng là vi khuẩn nốt sần, hiếu khí, có thể phát triển
ñược trong trường hợp chỉ có áp lực oxy rất thấp khoảng 0,001atm, pH thích hợp
từ 6,5 - 7,5. Sự sinh trưởng của chúng bị hạn chế khi pH hạ thấp ñến 4,5 - 5,0
hoặc nâng lên 8,0. Nhiệt ñộ thích hợp từ 25 - 30
0
C, ở 37
0
C sự phát triển của
chúng bị cản trở một cách rõ rệt [8], [9], [32], [45].
Trên môi trường ñặc, khuẩn lạc vi khuẩn có dạng trơn, bóng, nhầy, không
màu, ñường kính không quá 1mm.

Vi khuẩn Bradyrhizobium hình que, có kích
thước là 0,5 - 0,9 * 1,2 - 3,0 µm.

- Azotobacter sp. là vi khuẩn Gram âm, hiếu khí sống tự do trong ñất,
không sinh bào tử, có khả năng cố ñịnh nitơ phân tử.
Tế bào Azotobacter sp. có hình cầu hoặc hình que. Khi còn non, tế bào hình
que, sinh sản theo kiểu trực phân, di ñộng nhờ tiên mao mọc quanh cơ thể. Bên
cạnh các tiên mao khá dài còn có những khuẩn mao nhỏ bé. Về già, tế bào
Azotobacter sp. mất khả năng di ñộng, kích thước thu nhỏ thành hình cầu ñược
bao bọc bởi lớp vỏ nhầy dày và tạo thành nang xác. Khi gặp ñiều kiện thuận lợi,
nang xác nứt ra, tạo thành các tế bào mới. Khuẩn lạc có dạng hình cầu lồi, nhầy,

nhẵn, có khi nhăn nheo. Khi già khuẩn lạc màu vàng lục, hồng, nâu ñen; ñây là
một tiêu chuẩn phân loại của loài Azotobacter sp
Azotobacter sp. Thích hợp với pH 7,0 - 8,2 và chúng ít tồn tại trong môi
trường ñất chua có pH < 5,6 - 5,8 [8], [36], [37]. Azotobacter sp. ñòi hỏi một ñộ
ẩm khá cao của ñất tương tự như nhu cầu của cây trồng. Tuy vậy bào xác của
Azotobacter sp. chịu ñược rất lâu sự khô hạn của ñất.
Nhiệt ñộ thích hợp nhất ñối với sự phát triển của Azotobacter sp. khoảng 26
- 30
0
C. Ở vùng nhiệt ñới, Azotobacter sp. thích hợp với những nhiệt ñộ cao hơn.

5
Ở 7
0
C, Azotobacter sp. cố ñịnh nitơ thấp hơn 5 lần so với ở nhiệt ñộ 45
0
C. Tế
bào dinh dưỡng của Azotobacter sp. không tồn tại khi xử lý ở nhiệt ñộ 50
0
C
trong 30 phút, ở 80
0
C vi khuẩn sẽ chết rất nhanh.
Trong ñất, Azotobacter sp. tập trung ở vùng gần rễ cây, có tác dụng tăng
cường thức ăn nitơ cho cây trồng. Tác dụng của Azotobacter sp. ñối với cây
trồng còn ñược chứng minh ở khả năng kích thích sinh trưởng của chúng ñến sự
nảy mầm và sinh trưởng của mầm hạt. Azotobacter sp. có khả năng tiết vào môi
trường các vitamin, acid amin cũng như các chất kích thích sinh trưởng thực vật
(IAA, gibberelin) [6], [8], [13], [35], [36], [37], [44].
- Azospirillum: vi khuẩn gram âm, dạng xoắn, sống tự do, cố ñịnh nitơ phân

tử, ñược phát hiện từ năm 1974. Những vi khuẩn thuộc giống Azospirillum sống
tự do hoặc kết hợp với rễ của cây ngũ cốc và một số loại cỏ. Vi khuẩn chuyển
ñộng trong môi trường lỏng nhờ một tiên mao ở ñầu. Trong môi trường ñặc ở
30
0
C, nhiều tiên mao bên ngắn hơn ñược thành lập. Những hạt Poly β
hydroxybutyrate (PHB) có màu hồng lấp ñầy hầu hết những tế bào vi khuẩn và
khuẩn lạc.
Sự tăng sinh Azospirillum xảy ra dưới cả 2 ñiều kiện hiếu khí và kỵ khí với
sự hiện diện hoặc không của hợp chất nitơ trong môi trường. Nhiệt ñộ tối thích
của vi khuẩn là 35 - 37
0
C. Những khuẩn lạc Azospirillum trên môi trường khoai
tây- agar có màu hồng nhạt hoặc ñậm, thường có nếp gấp và không có chất nhầy.
Một số dòng Azospirillum là vi sinh vật tự dưỡng không bắt buộc. Vi khuẩn
Azospirillum phát triển tốt trên muối của những acid hữu cơ như malate,
succinate hoặc pyruvate. Fructose và những ñường ñôi khác cũng có thể ñược vi
khuẩn sử dụng làm nguồn carbon, vi khuẩn không sử dụng ñường ñơn khác. Một
số dòng Azospirillum cần biotin cho sự phát triển của chúng [8].
Azospirillum sống thành tập ñoàn ở vùng rễ của nhiều loài thực vật vùng
nhiệt ñới và cận nhiệt ñới. Ngoài khả năng cố ñịnh nitơ, chúng còn có khả năng
khử nitrat, chống lại vi khuẩn gây bệnh thối lá ở cây dâu tằm.

6
Azospirillum có khả năng sinh tổng hợp các hormone tương tự hormone
sinh trưởng của thực vật như IAA, gibberelin, cytokinin. Azospirillum có thể
kích thích thực vật sinh trưởng bởi sự kích thích hình thành rễ, tăng ñộ dài rễ
[12], [27], [28], [40], [61].

A B

C D
Hình 1.1. Các nhóm vi khuẩn có khả năng sinh IAA
A:
Vi khuẩn Rhizobium sp. B: Vi khuẩn Bradyrhizobium
C: Vi khuẩn Azotobacter sp. D: Vi khuẩn
Azospirillum





7
1.1.2. Một số yếu tố ảnh hưởng ñến sinh trưởng, phát triển của vi khuẩn
1.1.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ
Nhiệt ñộ ảnh hưởng sâu sắc ñến sự sinh trưởng của vi sinh vật. Mỗi loài vi sinh
vật có khả năng phát triển trong một giới hạn nhiệt ñộ nhất ñịnh. Phần lớn các vi sinh
vật là ưu ấm, nhiệt ñộ thích hợp vào khoảng 20 - 40
0
C, tối ưu: 30 - 37
0
C.
Nhiệt ñộ thấp thường không gây chết vi sinh vật ngay mà tác ñộng lên khả
năng chuyển hoá các hợp chất, làm ức chế hoạt ñộng của các hệ enzyme, thay
ñổi khả năng trao ñổi chất của chúng. Vì thế, vi sinh vật mất khả năng phát triển
và sinh sản, nhiều trường hợp sẽ bị chết. Khả năng gây chết của nhiệt ñộ thấp
chậm và từ từ, không ñột ngột như ở nhiệt ñộ cao. Dựa vào ñặc tính này, người
ta tiến hành cất giữ thực phẩm, bảo quản giống vi sinh vật ở nhiệt ñộ thấp.
Nhiệt ñộ cao thường gây chết vi sinh vật một cách nhanh chóng. Đa số vi

sinh vật bị chết ở 60 - 80
0
C. Một số khác chết ở nhiệt ñộ cao hơn. Đặc biệt bào
tử có khả năng tồn tại ở nhiệt ñộ trên 100
0
C. Nhiệt ñộ cao thường gây biến tính
protein, làm hệ enzyme lập tức không hoạt ñộng ñược, vi sinh vật dễ dàng bị tiêu
diệt. Lợi dụng ñặc ñiểm này, người ta tiến hành những phương pháp sấy khô
thực phẩm, phương pháp tiệt trùng,… [8], [17].
1.1.2.2. Ảnh hưởng của pH môi trường nuôi cấy
Vi sinh vật sống và phát triển trong môi trường lỏng chịu ảnh hưởng trực
tiếp và gián tiếp của các ion H
+
và OH
-
. Độ pH ñược ño bằng nồng ñộ các ion H
+

và OH
-
trong dung dịch [17].
Mỗi vi sinh vật ñều có một phạm vi pH sinh trưởng nhất ñịnh. Vi sinh vật
ưa acid (acidophile) có pH cho sinh trưởng tốt từ 0 - 5,5 ; ñối với vi sinh vật ưa
trung tính: pH = 5,5 - 8,0 ; ñối với vi sinh vật ưa kiềm: pH = 8,5 - 11,5. Vi sinh
vật ưa kiềm cực ñoan có mức sinh trưởng tối ưu ở pH = 10 hay cao hơn nữa.
Nhìn chung, các nhóm vi sinh vật khác nhau ñều có phạm vi pH sinh trưởng
riêng của mình. Phần lớn vi khuẩn và ñộng vật nguyên sinh ưa pH trung tính.
Mặc dầu vi sinh vật thường có thể sinh trưởng trong một phạm vi pH khá
rộng, nhưng tính chịu ñựng của chúng cũng có giới hạn nhất ñịnh. Khi pH trong

8
tế bào chất có sự thay ñổi ñột ngột sẽ phá vỡ màng sinh chất hoặc làm ức chế
hoạt tính của enzyme hay protein vận chuyển màng, do ñó làm tổn thương ñến vi
sinh vật [8], [17].
1.1.2.3. Nước và ñộ ẩm môi trường
Cơ thể vi sinh vật chứa 80 - 98% nước nên hầu hết quá trình sống của vi
sinh vật ñều có liên quan ñến nước. Nước và ñộ ẩm của môi trường là yếu tố
quan trọng. Đa số vi sinh vật thuộc loại ưa nước, chúng cần nước tự do ñể hấp
thu. Khi môi trường thiếu nước sẽ xảy ra hiện tượng loại nước ra khỏi tế bào, vi
sinh vật trao ñổi chất bị giảm và tế bào bị chết. Vì thế trong công nghệ vi sinh
cần coi nước là nguồn nguyên liệu quan trọng, các môi trường lên men hoặc môi
trường nuôi cấy cần một lượng nước rất lớn. Đối với ñộ ẩm môi trường, từ 55 -
60% là thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật [8].
1.2. Auxin – chất kích thích sinh trưởng thực vật
1.2.1. Nguồn gốc
Năm 1880, Darwin ñã phát hiện bao lá mầm của cây họ hòa thảo rất nhạy
cảm với ánh sáng. Nếu chiếu sáng một chiều thì gây quang hướng ñộng, nhưng
nếu che tối hoặc bỏ ñỉnh ngọn thì hiện tượng trên không xảy ra. Darwin cho rằng
ngọn bao lá mầm là nơi tiếp nhận kích thích của ánh sáng.
Năm 1926, một sinh viên tốt nghiệp ñại học tại Hà Lan tên Fritz Went ñã
công bố phương pháp phân lập chất kích thích tăng trưởng bằng cách ñặt những
khối thạch trắng bên dưới ñỉnh của lá bao mầm trong một thời gian nhất ñịnh sau
ñó lấy ra và ñặt vào thân cây khác ñã bị bấm ngọn. Sau khi ñặt các khối thạch
ñó, các thân cây bị bấm ngọn bắt ñầu tăng trưởng trở lại. Năm 1928, Went ñã
triển khai một phương pháp ñịnh lượng chất kích thích tăng trưởng này. Went
thường ñược biết ñến như người tiên phong sử dụng thuật ngữ “auxin”, nhưng
thật sự phải kể ñến Kogl và Haagen - Smit. Họ là những người ñã tinh chế ñược
hỗn hợp axít auxentriolic (auxin A) từ nước tiểu của người vào năm 1931. Sau
ñó, Kogl ñã phân lập ñược những hỗn hợp khác từ nước tiểu có cấu trúc và chức
năng tương tự auxin A, trong ñó có IAA.

9
Indole acetic acid (IAA) thường ñược hình thành gần ñỉnh tăng trưởng và sau
ñó ñi xuống phần dưới của cây. Quá trình ñó khiến cho các lá non mọc dài hơn.
IAA ñã kích thích cây cối phát triển hướng theo ánh sáng và phát triển bộ rễ.
Vào năm 1954, hội ñồng các nhà sinh lý học thực vật ñược thành lập ñể
ñịnh danh cho các nhóm auxin. Thuật ngữ này xuất phát từ tiếng Hy Lạp, có
nghĩa là “tăng trưởng”. Các hợp chất ñược gọi chung là auxin nếu chúng ñược
tổng hợp trong các loại thực vật và là những chất chia sẻ những hoạt ñộng tương
tự với IAA [11], [26].
1.2.2. Cấu trúc hoá học và sự sinh tổng hợp

Hình 1.2. Công thức hóa học của IAA

Auxin là một hợp chất hữu cơ tương ñối ñơn giản, có nhân indole, công
thức là: C
10
H
9
O
2
N, ñược gọi là acid β-indol-acetic.
Auxin ñược tổng hợp ở tất cả các thực vật bậc cao, tảo, nấm và cả ở vi
khuẩn. Ở thực vật bậc cao, IAA ñược tổng hợp chủ yếu ở ñỉnh chồi ngọn và từ
ñó ñược vận chuyển xuống dưới với vận tốc 0,5 - 1,5cm/giờ.
Sự vận chuyển của auxin trong cây có tính chất phân cực rất nghiêm ngặc,
tức là chỉ vận chuyển theo hướng gốc. Chính vì vậy càng xa ñỉnh ngọn, hàm
lượng auxin càng giảm, tạo nên một gradien nồng ñộ giảm dần của auxin từ ñỉnh
ngọn xuống gốc của cây. Ngoài ñỉnh ngọn ra auxin còn ñược tổng hợp ở các cơ
quan còn non khác như lá non, quả non, phôi hạt ñang sinh trưởng, mô phân sinh

tầng phát sinh. Quá trình tổng hợp auxin xảy ra thường xuyên và mạnh mẽ ở
trong cây dưới xúc tác của các enzyme ñặc hiệu. Acid β-Indol Acetic là loại

10
auxin phổ biến trong cây, ñược tổng hợp từ tryptophan bằng con ñường khử
amin, carboxyl và oxy hóa [11], [26].
1.2.3. Tính chất sinh lý của auxin
Auxin can thiệp vào nhiều quá trình sinh học của cây. Hoạt ñộng của nó tuỳ
thuộc vào nồng ñộ và các sự tương hỗ qua lại của auxin với các chất ñiều hoà
khác. Một số hoạt ñộng chính của auxin bao gồm:
1.2.3.1. Hoạt ñộng trong sự kéo dài tế bào
Auxin kích thích mạnh sự kéo dài tế bào ở ngọn chồi. Sự kéo dài tế bào là
một quá trình phức tạp, kết hợp nhiều hiện tượng: hấp thu nước; dãn dài vách với
sức trương; ñặt các hợp chất mới của vách giữa các mạng vi sợi cellulose; sinh
tổng hợp protein và các chất khác.
Hình 1.3. Hoạt ñộng của IAA trong sự kéo dài tế bào
Vai trò của auxin là gây nên sự giảm pH của thành tế bào bằng cách hoạt
hóa bơm proton ( H
+
) nằm trên màng ngoại chất. Khi có mặt của auxin thì bơm
proton hoạt ñộng và bơm H
+
vào thành tế bào làm giảm pH và hoạt hóa enzyme
xúc tác cắt ñứt các cầu nối ngang của các polysaccarit. Enzyme tham gia vào quá
trình này là pectinmetylesterase, khi hoạt ñộng sẽ metyl hóa các nhóm carboxyl
và ngăn chặn cầu nối ion giữa nhóm carboxyl với calxi ñể tạo nên pectat calxi,
do ñó mà các sợi cellulose tách rời nhau.