nghiên cứu ảnh hưởng của các chủng vi khuẩn nội sinh đến sinh trưởng, phát triển, năng suất lúa tại gia lâm

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM





PHẠM THỊ HẢI





NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHỦNG
VI KHUẨN NỘI SINH ĐẾN SINH TRƯỞNG,
PHÁT TRIỂN, NĂNG SUẤT LÚA TẠI GIA LÂM






LUẬN VĂN THẠC SĨ







HÀ NỘI, 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM






PHẠM THỊ HẢI





NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHỦNG
VI KHUẨN NỘI SINHĐẾN SINH TRƯỞNG,
PHÁT TRIỂN, NĂNG SUẤT LÚA TẠI GIA LÂM




CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC
MÃ SỐ:60.42.02.01


NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
GS.TS NGUYỄN QUANG THẠCH

HÀ NỘI, 2015

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page i

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung
thực và chưa hề được sử dụng trong các công bố.
Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cám ơn
và các thông tin trích dẫn đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Học viên

Phạm Thị Hải

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page ii

Lời cảm ơn
Sau một thời gian làm việc và thực tập tại Viện sinh học nông nghiệp, được
sự quan tâm, giúp đỡ và dìu dắt tận tình của các thầy cô giáo, các anh chị cán bộ tại
Viện, cùng sự cố gắng và nỗ lực của bản thân, tôi đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp
của mình.
Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới GS.TS. Nguyễn Quang
Thạch đã tận tình hướng dẫn và dạy dỗ tôi trong suốt quá trình làm việc cũng như
nghiên cứu.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới các anh chị đồng nghiệp, bạn bè, cùng toàn
thể cán bộ bộ môn bộ môn Công nghệ sinh học thực vật, ban chủ nhiệm Khoa và
các thầy, cô giáo Khoa Công nghệ sinh họcđã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận
lợi cho tôi trong suốt thời gian thực tập.
Và cuối cùng, với tất cả lòng kính trọng và biết ơn vô hạn, tôi xin gửi lời cảm
ơn tới Bố, Mẹ, anh chị em và những người thân của tôi đã nuôi nấng, động viên và
tạo động lực cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.

Học viên


Phạm Thị Hải

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page iii

MỤC LỤC
Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH BẢNG vi

DANH SÁCH HÌNH vii

TỪ VIẾT TẮT ix

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1. Khát quát về vi khuẩn nội sinh 3

1.1.2. Một số đặc tính của vi khuẩn nội sinh 4

1.1.3. Một số vi khuẩn nội sinh 13

1.2. Tổng quan về cây lúa 20

1.2.1. Vị trí phân loại 20

1.2.2. Đặc điểm hình thái 21

1.2.3. Nhu cầu về dinh dưỡng của cây lúa 22

CHƯƠNG II: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

2.1. Đối tượng, vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu 28

2.1.1. Đối tượng vật liệu nghiên cứu 28

2.1.2. Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm 28

2.1.3. Hóa chất 28

2.1.4. Địa điểm và thời gian nghiên cứu 31

2.2. Nội dụng nghiên cứu 31

2.2.1. Phân lập các chủng vi khuẩn nội sinh từ cây lúa. 31

2.2.2. Đánh giá khả năng cố định đạm, phân giải lân, tổng hợp IAA của các chủng
vi khuẩn nội sinh phân lập được, tuyển chọn được các chủng ưu việt. 31


Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page iv

2.2.3. Xác định ảnh hưởng của một số yếu tố(thời gian nuôi cấy, pH, nhiệt độ môi

trường) tới khả năng cố định đạm, phân giải lân, tổng hợp IAA của các chủng vi
khuẩn tuyển chọn. 31

2.2.4. Xác định một số yếu tố ảnh hưởng tới sự sinh trưởng và phát triển của các
chủng vi khuẩn tuyển chọn. 31

2.2.5. Đánh giá tác động của các chủng vi khuẩn nội sinh tuyển chọn được đến sinh
trưởng, năng suất lúa trồng tại Gia Lâm. 31

2.3. Phương pháp nghiên cứu 32

2.3.1. Phương pháp thu thập, xử lý mẫu và phân lập các chủng vi khuẩn 32

2.3.2. Xác định đặc điểm hình thái khuẩn lạc và hình thái tế bào. 32

2.3.3. Xác định khả năng cố định đạm, phân giải lân, tổng hợp IAA của các chủng
vi khuẩn nội sinh. 34

2.3.4. Xác định ảnh hưởng của thời gian và pH đến khả năng cố định đạm, phân giải
lân và tổng hợp IAA của các chủng vi khuẩn tuyển chọn. 39

2.3.5. Xác định một số yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển của vi khuẩn có
khả năng cố định đạm, phân giải lân, tổng hợp IAA cao. 39

2.3.6. Phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng 40

2.3.7. Phương pháp xử lý số liệu 42

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43

3.1. Phân lập và xác định các đặc điểm khuẩn lạc và tế bào của các chủng vi khuẩn
nội sinh lúa phân lập được. 43

3.2. Xác định khả năng cố định đạm, phân giải lân, tổng hợp IAA của các chủng vi
khuẩn. 44

3.2.1. Khả năng cố định đạm của các chủng vi khuẩn 44

3.2.2. Khả năng phân giải lân của các chủng vi khuẩn. 47

3.2.3. Khả năng tổng hợp IAA 50

3.3. Ảnh hưởng của một số yếu tố đến khả năngcố định đạm, phân giải lân và tổng
hợp IAA của các chủng vi khuẩn tuyển chọn. 53


Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page v

3.3.1.Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến khả năng cố định đạm, phân giải lân,
tổng hợp IAA của các chủng vi khuẩn tuyển chọn. 53

3.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng cố định đạm, phân giải lân, tổng hợp
IAA của các chủng vi khuẩn tuyển chọn. 55

3.3.3. Ảnh hưởng của pH đến khả năng cố định đạm, phân giải lân và tổng hợp
IAA của các chủng vi khuẩn tuyển chọn. 58

3.4. Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển của các chủng vi
khuẩn tuyển chọn. 60

3.4.1. Ảnh hưởng của môi trường đến sinh trưởng, phát triển của các chủng vi
khuẩn tuyển chọn 60

3.4.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng, phát triển của các chủng vi
khuẩn tuyển chọn. 61

3.4.3. Ảnh hưởng của pH đến sự sinh trưởng, phát triển của các chủng vi khuẩn
tuyển chọn. 62

3.5. Ảnh hưởng của các chủng vi sinh vật nội sinh có khả năng cố định đạm phân
giải lân, tổng hợp IAA mạnh lên sự sinh trưởng, phát triển, năng suất lúa tại Gia
Lâm 64

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71

Kết luận 71

Kiến nghị 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73








Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page vi

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1: Thành phần môi trường RMR (Elbeltagy et al., 2001) 28

Bảng 2.2: Thành phần của dãy đường chuẩn NH
4
+
35

Bảng 2.3: Thành phần của dãy đường chuẩn PO
4
3-
37

Bảng 2.4: Thành phần của dãy đường chuẩn IAA 38

Bảng 2.5: Công thức thí nghiệm 41

Bảng 3.1: Đặc điểm khuẩn lạc và tế bào của các chủng vi khuẩn phân lập được. 43

Bảng 3.2: Đường chuẩn NH
4
+
(mg/l) 45

Bảng 3.3 : Đường chuẩn PO
4
3-

48

Bảng 3.4: Đường chuẩn IAA 50

Bảng 3.5. Ảnh hưởng của các chủng vi khuẩn nội sinh và phân bón đến chiều cao,
số nhánh tối đa, số bôngcủa lúa lai TH 3-3 65

Bảng 3.6: Ảnh hưởng của các chủng vi khuẩn nội sinh và phân bón tới năng suất và
các yếu tố cấu thành năng suất của lúa lai TH3-3 66

Bảng 3.7. Ảnh hưởng của các chủng vi khuẩn và phân bón đến chiều cao, số nhánh
tối đa, số bông của lúa thuầnBắc thơm 7 68

Bảng 3.8: Ảnh hưởng của các chủng vi khuẩn nội sinh và phân bón tới năng suất và
các yếu tố cấu thànhnăng suất của lúa thuần Bắc thơm 7 69









Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page vii

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1.1: Tổng quát các lộ trình sinh tổng hợp IAA ở vi khuẩn(Spaepen et al.,

2007) 9

Hình 1.2: Cây lúa 20

Hình 3.1: Hình ảnh khuẩn lạc của các chủng vi khuẩn. 44

Hình 3.2: Đồ thị đường chuẩn NH
4
+
46

Hình 3.3: Đồ thị biểu hiện hàm lượng NH
4
+
tổng hợp của các chủng vi khuẩn 46

Hình 3.4: Khả năng tổng hợp NH
4
+
của các chủng vi khuẩn. 47

Hình 3.5: Phương trình đường chuẩn PO
4
3-
48

Hình 3.6: Hàm lượng PO
4
3-
phân giải của các chủng vi khuẩn 49

Hình 3.7: Khả năng phân giải lân của các chủng vi khuẩn 49

Hình 3.8: Phương trình đường chuẩn IAA 51

Hình 3.9: Hàm lượng IAA tổng hợp của các chủng vi khuẩn 52

Hình 3.10: Khả năng tổng hợp IAA của các chủng vi khuẩn 52

Hình 3.12: Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng phân giải lân của các chủng vi
khuẩn tuyển chọn. 54

Hình 3.13: Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng tổng hợp IAA của các chủng vi
khuẩn tuyển chọn. 55

Hình 3.14. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng cố định đạm của các chủng vi
khuẩn tuyển chọn. 56

Hình 3.15: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến năng phân giải lân của các 57

chủng tuyển chọn 57

Hình 3.16: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng tổng hợp IAA của các chủng vi
khuẩn tuyển chọn. 57

Hình 3.17. Ảnh hưởng của pH đến khả năng cố định đạm của các chủng vi khuẩn
tuyển chọn 58


Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page viii

Hình 3.18. Ảnh hưởng của pH đến khả năng phân giải lân của các 59

chủng vi khuẩn tuyển chọn. 59

Hình 3.19: Ảnh hưởng của pH đến khả năng tổng hợp IAA của các chủngvi khuẩn
tuyển chọn 60

Hình 3.21: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng, phát triển của các chủng vi
khuẩn tuyển chọn 62

Hình 3.22: Ảnh hưởng của pH đến khả năng sinh trưởng, phát triển của các chủng
vi khuẩn tuyển chọn 63

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page ix

TỪ VIẾT TẮT

C
2
H
2
acetylene

C
2
H
4
ethylene
ARA-Acetylene Reduction Assay
K Kali
IAA Indole-3-acetic acid
IAAld Indole-3-acetaldehyde
IAM Indole-3-acetamide
IAN indole-3- axetonitril
IPA Indole-3-pyruvate
IPDC Indole-3-pyruvate decarboxylase

NBRIP NationalBotanical Research Institute's phosphate
NSLT Năng suất lý thuyết
NSTT Năng suất thực thu
N Nitrogen
P Phosphor
TSO Tryptophan side-chain oxidase
RMR Rennie medium supplemented with rice and malate




Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Vi khuẩn nội sinh có mặt trong nhiều loại cây trồng và thực vật hoang dại.
Chúng thường được tìm thấy trong những cây ngũ cốc quan trọng, nhiều loài có khả
năng cố định đạm, tổng hợp IAA, phân giải lân khó tan, kích thích cây tăng trưởng
và làm tăng năng suất cây trồng (Muthukumarasamy et al., 2002a, Prabudoss và
Stella, 2009). Một số chủng đã mang lại hiệu quả cao trong kiểm soát bệnh cây,
nhất là hạn chế nguồn bệnh trong đất như Fusarium oxysporum, Gaeumannomyces
graminis, Phytophthora spp., Pythium spp, Rhizoctonia solani, và Verticillium
spp (Prabudoss và Stella, 2009). Ảnh hưởng của vi khuẩn lên sự phát triển của thực
vật, chủ yếu là từ những thay đổi hình thái và sinh lý của cây qua việc rễ thực vật
được chủng vi khuẩn sẽ tăng số lượng rễ tơ, làm tăng cường độ hô hấp, tăng hoạt
động của enzym trong dịch trích rễ làm tăng sự tổng hợp kích thích tăng trưởng của
cây (Muller et al., 1989),tăng cường khả năng hấp thu nước và chất khoáng cho cây
làm tăng sự phát triển, năng suất cây.
Lúa là cây lương thực chính cho nhiều người đặc biệt là các nước Châu Á.Để

tăng năng suất lúa cần rất nhiều phân bón đặc biệt là các loại phân bón hóa học
nhưng hiện nay giá cả phân bón hóa học ngày càng tăng cao làm tăng giá thành sản
xuất và giảm hiệu quả kinh tế trong nông nghiệp. Ngoài ra, các loại phân bón hóa
học hầu như cây trồng không hấp thu hết được sẽ dẫn đến những hậu quả như thay
đổi lý, hóa tính của đất, giảm độ phì, mất cân bằng sinh thái gây ảnh hưởng tiêu
cực lên hệ sinh thái, môi trường canh tác nông nghiệp(Kannaiyan, 1999).
Để giảm tải việc sử dụng quá nhiều phân hóa học, việc sử dụng các chủng vi
khuẩn nội sinh có các khả năng cố định đạm, phân giải lân và tổng hợp IAA là một
trong những biện pháp có hiệu quả mà không gây ô nhiễm môi trường, tiết kiệm chi
phí sản xuất nhưng vẫn đảm bảo chất lượng đồng thời vẫn tăng năng suất cây trồng.
Trên thế giới, nhiều vi khuẩn nội sinh được tìm thấy ở rễ, vùng rễ và thân cây
lúa như Azospirillum sp., Burkholderiasp., Enterobacter sp.,
Herbaspirilliumsp.Klebsiella sp…(Koomnok et al., 2007; Mano và Morisaki,
2008). Ở Việt Nam, đặc biệt ở vùng đồng bằng sông Cửu Long đã có nhiều nghiên

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 2

cứu và ứng dụng vi khuẩn nội sinh ở cây lúa như phân lập được Burkholderia
vietnamiensi, Azospirillum lipoferum từ cây lúa trồng ở miền Nam Việt Nam(Van et
al., 1994; Cao Ngọc Điệp et al., 2007). Tuy nhiên, việc nghiên cứu và hiểu biết về
các loài vi khuẩn nội sinh hữu ích ở cây lúa trồng ở đồng bằng sông Hồng chưa
được tập trung nghiên cứu.
Vì các lý do trên, đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của các chủng vi khuẩn
nội sinh đến sinh trưởng, phát triển, năng suất lúa tại Gia Lâm”được thực hiện.
Mục tiêu đề tài
- Phân lập, tuyển chọn được các chủng vi khuẩn nội sinh ở cây lúa có các
khả năng cố định đạm, phân giải lân, tổng hợp IAA cao.
- Đánh giá được tác động của các chủng vi khuẩn nội sinh phân lập được đến
sinh trưởng, năng suất một số giống lúa trồng tại Gia Lâm.

Yêu cầu:
- Phân lập được các chủng vi khuẩn nội sinh từ cây lúa.
- Đánh giá đượckhả năng cố định đạm, phân giải lân, tổng hợp IAA của các
chủng vi khuẩn nội sinh phân lập được, tuyển chọn được các chủng ưu việt.
- Xác định ảnh hưởng của một số yếu tố (thời gian nuôi cấy, pH, nhiệt độ môi
trường) tới khả năng cố định đạm, phân giải lân, tổng hợp IAA của các chủng vi
khuẩn tuyển chọn.
- Xác định được một số yếu tố ảnh hưởng tới sự sinh trưởng và phát triển của
các chủng vi khuẩn tuyển chọn.
- Đánh giá được tác độngcủa các chủng vi khuẩn nội sinh tuyển chọn được đến
sinh trưởng, năng suất của một số giống lúa trồng tại Gia Lâm.



Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 3

CHƯƠNGI: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1.Khát quát về vi khuẩn nội sinh
1.1.1. Giới thiệu
Mối quan hệ giữa vi khuẩn có ích và thực vật trong đó có các nhóm vi khuẩn
kích thích tăng trưởng thực vật là chủ đề của nhiều nghiên cứu gần đây. Hầu hết các
nghiên cứu này đều tập trung vào vi khuẩn vùng rễ của thực vật trong đó có các vi
khuẩn nội sinh (Ryan et al., 2008). Vi khuẩn nội sinh là vi khuẩn sống toàn bộ hay
một phần thời gian của chu kì sống của chúng trong mô thực vật, không làm tổn
thương mô mà những loại vi khuẩn này có lợi ích đối với cây (Schulz và Boyle.,
2005). Hơn 300 loài thực vật trên trái đất có vi khuẩn nội sinh (Strobel et al.,2004).
Tuy nhiên một số ít cây trồng được nghiên cứu tường tận vì hiệu quả kinh tế của
chúng và đã tìm thấy nhiều loại vi khuẩn nội sinh với nhiều khả năng tốt (Ryal et
al., 2008).Từ vùng rễ, chúng xâm nhập vào mô thực vật xuyên qua vùng rễ theo 3

cách là: bám ở bề mặt rễ và tìm cách chui vào rễ chính hay rễ bên (lateral roots),
thông qua lông hút, giữa các tế bào nhu mô rễ hay biểu bì rễ để sống nội sinh như
Azotobacter, Beijerinckia, Derxia, Enterobacteriaeae, Klebsiella, Enterobacter,
Pantonae), Pseudomonas, Alcaligenes, Azoarcus,Burkholderia, Campylobacter,
Herbaspirillum, Gluconacetobactervà Paenibacillus (Elmerich., 2007). Tuy nhiên,
chúng cũng có thể xâm nhập vào các mô thông qua khí khổng hay các vị trí bị tổn
thương của lá (Roos và Hattingh., 1983). Sau khi xâm nhập vào cây chủ có thể tập
trung tại vị trí xâm nhập hoặc di chuyển đi khắp nơi trong cây đến các hệ mạch của
rễ, thân, lá, hoa (Zinniel et al., 2002) thúc đẩy các quá trình chuyển hóa trong cây,
sự phát triển lông rễ một cáchmạnh mẽ và giảm sự kéo dài rễ. Ảnh hưởng của vi
khuẩn lên sự phát triển của thực vật, chủ yếu là từ những thay đổi hình thái và sinh
lý của cây qua việc rễ thực vật được chủng vi khuẩn sẽ tăng số lượng rễ tơ, làm tăng
cường độ hô hấp, tăng hoạt động của enzym trong dịch trích rễ làm tăng sự tổng
hợp kích thích tăng trưởng của cây trồng(Muller et al., 1989), tăng cường khả năng
hấp thu nước và chất khoáng cho cây làm tăng sự phát triển, năng suất cây
trồng.Hiện nay, các nhà nghiên cứu quan tâm nhiều đến những loài vi khuẩn nội

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 4

sinh có khả năng tốt như vi khuẩn có khả năng cố định nitơ trong không khí, tổng
hợp kích thích tố auxin giúp loại bỏ các chất gây ô nhiễm môi trường, tănghàm
lượng các chất khoáng, tăng khả năng kháng bệnh, phân giải lân khó tan cho cây
trồng hấp thụ tốt chất dinh dưỡng bằng nhiều cơ chế trực tiếp hay gián tiếp (Hill et
al.,1972; Hallmann et al., 1997; Kobayashi và Palmudo.,2000). Ngoài ra vi khuẩn
nội sinh có khả năng tổng hợp các chất kiểm soát sinh học hay chất kháng sinh
chống lại các mầm bệnh như vi khuẩn, nấm… gây bệnh cho cây trồng (Ryal et al.,
2008).
1.1.2. Một số đặc tính của vi khuẩn nội sinh
Là nhóm vi khuẩn tiền nhân liên kết với thực vật, chúng hình thành sự liên

hợp với cây chủ của chúng bằng cách hình thành tập đoàn ở các mô bên trong. Đối
với nông nghiệp, phần lớn vi khuẩn nội sinh không gây hại cho sinh vật chủ mà
ngược lại chúng còn thúc đẩy sự phát triển của cây trồng bằng cách sản xuất các
chất kích thích sinh trưởng thực vật cố định đạm từ không khí (Sturz et al., 2000).
Một số chủng vi khuẩn nội sinh có thể hạn chế sự phát triển của mầm bệnh
(Benhamou et al., 1996) và kích thích sự chống chịu của cây trồng đối với tác động
của các nhân tố vô sinh và hữu sinh (Hallmann et al., 1997).
1.1.2.1. Khả năng cố định đạm
Đạm là chất dinh dưỡng cần thiết và quan trọng cho sự phát triển của cây
trồng. Trong không khí có khoảng 78% là khí nitơ nhưng cây trồng không thể hấp
thu trực tiếp khí Nitơtrong không khí được. Cây trồng chỉ có thể hấp thu đạm có sẵn
trong đất ở dạng ammonium và nitrate thông qua rễ của chúng. Các vi khuẩn nội
sinh thực vật có khả năng chuyển hóa Nitơ trong không khí thành dạng đạm mà cây
có thể hấp thu được nhờ quá trình cố định đạm sinh học. Cố định đạm sinh học là
quá trình chuyển Nitơ trong không khí thành dạng đạm nguyên tử rồi thành dạng
đạm vô cơ ammonia - dạng đạm mà cây trồng có thể hấp thụ được, sau đó vi khuẩn
sẽ chuyển hóa tiếp một phần thành dạng acid amin hữu cơ để vi khuẩn sử dụngnhờ
sự xúc tác của enzyme nitrogenase (Santi et al., 2013).
Nitrogenase là một loại enzyme phức hợp gồm 2 thành phần:

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 5

- Protein chứa sắt hay nitrogenase khửhay thành phần II gồm 2 tiểu phần
giống nhau mỗi tiểu phần có khối lương phân tử 29000đvC, ở giữa có 4 nguyên tử
sắt và 4 nguyên tử lưu huỳnh không ổn định với axit.

- Đơn phân protein lớn hơn chứa sắt và molipden
hay
thành phần I có khối

lượng 220000 đvC gồm 2 nguyên tử Mo và 30 nguyên tử sắt và nhiềunguyên tử lưu
huỳnh không ổn định với axitgồm 4 tiểu phần gồm 2 loại, một loại có khối lượng
phân tử 50 đvC và một loại có khối lượng phân tử 60000 đvC (Nguyễn Lân Dũng,
2007).

Phản ứng cố định đạm:
N2 + 8H
+
+ 8e− + 16ATP → 2NH3 + H2 + 16ADP + 16Pi
Quátrình này gồm nhiều phản ứng khử kế tiếp nhau:
N
2
+ 2 H
+
→ [NH=NH] + 2 H
+
→ [NH-NH] + 2 H
+
→ 2 NH
3
Phản ứng cố định đạm xảy ra theo trình tự protein Fe sẽ khử và cung cấp
điện tử trước để cung cấp điện tử trong Ferredoxin. Kế đến, protein Mo-Fe khử và
cung cấp điện tử đến N
2
để tạo thành HN=NH. Trong 2 chu kỳ tiếp theo cũng đòi
hỏi cung cấp điện tử để tạo ra H
2
N=NH
2
từ HN=NH, và cuối cùng tạo NH

3
từ
H
2
N=NH
2
. Tùy theo nhóm vi sinh vật mà Ferredoxin khử sẽ được cung cấp điện tử
từ quá trình quang hợp hoặc hô hấp hay lên men. Quá trình này được điều khiển bởi
các gen nif (Cao Ngọc Điệp và Nguyễn Hữu Hiệp, 2002).
Ngoài ra, trong quá trình vận chuyển e– cần năng lượng do ATP cung cấp.
ATP kết hợp với protein chứa Fe qua 1 cầu Mg và sau đó được thuỷ phân thành
ADP và Pi.Sự thuỷ phân đã làm thay đổi hình dạng của protein enzyme, e– được
vận chuyển lên phức hệ Fe–Mo. Để vận chuyển 1e– cần 2 ATP.
Hoạt tính của enzyme nitrogenase có thể được xác định nhờ hoạt tính khử
axetylen (ARA-Acetylene Reduction Assay). Theo Dilworth (1966), enzyme
nitrogenase cũng khử C
2
H
2
(acetylene) thành C
2
H
4
(ethylene). Tại phòng thí nghiệm
về lý thuyết để khử một phân tử N
2
cần 6e, còn để khử 1 phân tử C
2
H
2

chỉ cần 2e do
đó phải khử 3 phân tử C
2
H
2
mới tương đương với việc khử một phẩn tử N. Căn cứ

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 6

vào lượng C
2
H
4
sinh ra mà người ta xác định được lượng nitơ cố đinh được của loại
vi sinh vật có định nitơ.
Nitrogenase dễ bất hoạt trong môi trường hiếu khí ở nhiệt độ thấp (0
o
C). Phản
ứng cố định nitơ phân tử nhờ hệ nitrogenase diễn ra ở nhiệt độ bình thường và áp
suất khí quyển, nhưng cần rất nhiếu năng lượng của tế bào: cần 147,2 Kcal trong
điều kiện kị khí để giải phóng được 2 NH
3
(trung bình cần 15 đến 20 phân tử ATP
để giải phóng 2 NH
3
). Hệ enzyme cố định nitơ không hoạt động hay hay hoạt động
yếu khi có oxi khí quyển, hay sự có mặt của các hợp chất nitơ khác.
Enzym nitrogenase được điều khiển bởi
hệthốnggennif(nilàchữviếttắtcủanitrogen–nitơvàflàfixing–cốđịnh) trong bộ genome

của tế bào vi khuẩn. Ở Klebsiella pneumonia chức năng hoạtđộng của nitrogenase
được xác định ở 17 gen (gen Nit, operon Nit) và ở 7 -8 operon. Người ta chuyển
được gen cố định đạm từ vi khuẩn trên sang E.coli(Postgate., 1998) nhờ tiếp hợp.
Ở một số sự cộng sinh như Klebsiella sp. với cây lúa hay Azospirillum sp. với
bắp, việc bổ sung nguồn carcbon như sodium malate là rất cần thiết cho hoạt động
của enzyme nitrogenase trong quá trình cố định đạm (Santi et al., 2013).
1.1.2.2. Khả năng phân giải lân khó tan
Lân là một trong những dưỡng chất cần thiết cho sự tăng trưởng, phát triển của
cây trồng và cũng là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến năng suất cây trồng.
Cây trồng chỉ có thể sử dụng được lân dưới dạng hòa tan trong đất. Tuy nhiên, nồng
độ lân hòa tan trong đất thường rất thấp, ở mức 1 ppm hoặc ít hơn (10M H
2
PO
4
-
)
(Goldstein., 1994). Lân thường được bổ sung vào đất dưới dạng phân bón dạng hòa
tan mà cây trồng dễ sử dụng nhưng lượng lân vô cơ hòa tan này nhanh chóng bị cố
định và kết tủa thành dạng không hòa tan và trở nên không có giá trị đối với cây
trồng (Rodríguez và Fraga., 1999). Bên cạnh đó, nhều loại đất như đất đỏ bazan, đất
đen,… có hàm lượng lân trong đất khá cao nhưng cây lại không hút được để sử
dụng do lân ở dạng khó tan.
Phân hữu cơ trong đất chủ yếu ở dạng inositol phosphate (phytate đất). Nó được
tổng hợp bởi vi sinh vật và cây và là dạng hữu cơ ổn định của P trong đất, chiếm

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 7

trên 50% tổng số P hữu cơ (Paul và Clark., 1988).Hợp chất P hữu cơ khác trong đất
là dạng phosphomonoeste, phosphodieste bao gồm phospholipid và acid nucleic, và

phosphotrieste. Sự chuyển hoá các hợp chất photpho hữu cơ thành muối của
H
3
PO
4
được thực hiện bởi nhóm vi sinh vật phân huỷ photpho hữu cơ. Những vi
sinh vật này có khả năng tiết ra enzym photphatase để xúc tác cho quá trình phân
giải.Sự chuyển hóa các hợp chất phosphate hữu cơ thành muối của H
3
PO
4
theo sơ đồ sau
(Bạch Phương Lan., 2004).
1. Nucleoprotein Nuclein Acid nucleic Nucleotic H
3
PO
4

2. Lơxitin Glixerphosphate H
3
PO
4
Sự khoáng hóa của những hợp chất này được thực hiện bởi hoạt động của nhiều
phosphatase (còn được gọi là phosphohydrolase). Những phản ứng khử phosphoryl
này liên quan đến sự thủy phân cầu nối phosphoeste hoặc phosphoanhydride.
Phosphohydrolase acid, không giống phosphatase kiềm, hoạt động xúc tác tối ưu ở
giá trị pH từ acid đến trung tính. Hơn thế nữa, chúng còn được phân nhóm thành
phosphatase acid đặc hiệu hoặc không đặc hiệu, liên quan đến tính đặc hiệu cơ chất
của chúng. Phosphohydrolase đặc hiệu với những hoạt tính khác nhau bao gồm 3’-
nucleotidase, 5’-nucleotidase, hexose phosphatase và phytase. Một nhóm đặc hiệu

của enzyme giải phóng P có thể cắt cầu nối C-P từ phosphonate hữu cơ.
Các hợp chất lân vô cơ được hình thành do quá trình phân giải lân hữu cơ (còn
gọi là quá trình khoáng hóa lân hữu cơ), phần lớn là các muối phosphat khó tan mà
cây trồng không thể hấp thu
như Ca
3
(PO
4
)
2
, FePO
4
, Al
2
(PO
4
)
3,
Những dạng khó
tan này trong những môi trường có pH thích hợp sẽ chuyển hóa thành dạng dễ
tan
(Trần Cẩm Vân., 2005).
Về cơ chế của quá trình phân giải photpho vô cơ do vi sinh vật cho đến nay
vẫn còn nhiều tranh cãi. Nhưng đại đa số các nhà nghiên cứu đều cho rằng: sự sinh
sinh axit trong qúa trình sống của một số nhóm vi sinh vật đã làm cho nó có khả
năng chuyển các hợp chất photpho từ dạng khó tan sang dạng có thể hoà tan (Kucey
et al.,1989; Rashid et al.,2004). Một số vi khuẩn có khả năng phân giải lân do chúng
có thể tiết ra các acid hữa cơ hòa tan các hợp chất lân khó tan (Yahya and Al-

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 8

Aseawi., 1989).Các acid hữu cơ này có trọng lượng phân tử thấp, chủ yếu là acid
gluconic và acid 2-ketogluconic (Goldstein., 1995; Rodríguez và Fraga., 1999). Các
acid hữu cơ khác như acid glycolic, acid oxalic, acid malonic và acid succinic cũng
được nhận diện trong một số vi khuẩn có khả năng phân giải lân (Banik and Dey.,
1982; Illmer và Schinner., 1992). Đa số các vi sinh vật có khả năng phân giải lân vô
cơ yếu sinh CO
2
trong quá trình sống, CO
2
sẽ phản ứng với H
2
O có trong môi trường
trở thành H
2
CO
3,
H
2
CO
3
sẽ phản ứng với photphat khó tan thành photphat dễ tan
theo phương trình sau:
Ca
3
(PO
4
)
2

+ 4 H
2
CO
3
+ H
2
O> Ca(H
2
PO
4
)
2
+ H
2
O + 2 Ca(HCO
3
)
2
Hầu hết các vi sinh vật phân huỷ lân vô cơ trong quá trình sống đều làm
giảm pH môi trường. Tuy nhiên, gần đây có một vài tác giả đã công bố tìm ra một
vài chủng vi khuẩn phân giải lân mà trong quá trình nuôi cấy không làm giảm pH
môi trường.
Ngoài cơ chế acid hóa, theo Moghimi và Tate (1978), các vi khuẩn còn có thể
phân giải lân khó tan bằng sự tạo phức và các phản ứng trao đổi ion. Trong đó, phức
cation có thể là cơ chế quan trọng trong các trường hợp phân giải lân khó tan khi có
cấu trúc acid hữu cơ thích hợp để tạo ra phức.
1.1.2.3. Khả năng tổng hợp indole-3-acetic acid (IAA)
Indole-3-acetic acid (IAA) là một loại auxin phytohormone tự nhiên mà nhiều
loài vi khuẩn có khả năng tổng hợp được (Spaepen et al., 2007). IAA chi phối sự
phân chia tế bào ở giai đoạn đầu phát tiển của cây trồng, sự giản dài tế bào, phân

hóa sinh mô và phát triển quả và hạt.Ngoài ra, IAA kích thích đồng thời sự giãn dài
trục lá mầm, ngăn cản sự sinh trưởng của rễ chính, kích thích sự khởi đầu của rễ bên
và sự tạo thành lông rễ (Theologis và Ray., 1982; Gray et al., 2001). Theo Spaepen
và Vanderleyden (2011) trên 80% vi khuẩn được phân lập từ vùng rễ có khả năng
tổng hợp IAA. Nhiều loài vi khuẩn cố định đạm sống tự do, vi khuẩn sống cộng
sinh có cơ chế tổng hợp IAA từ tiền chất chính là L-tryptophan như Azospirillum
brasilense (Somers et al., 2005), Azotobacter (Ahmad etal., 2005) và Enterobacter
cloacae (Koga et al., 1991). Từ tiền chất là L-tryptophan, có ít nhất 5 lộ trình được

H
ọc

vi
ện

N
ô
ng nghi
ệp

Vi
ệt

Nam
mô t
ả cho sự tổng hợp IAA, trong
trình là lộ trình indole-
3
trình Tryptamine
(TAM)

oxidase (TSO) và lộ tr
ình indole
2011).

Hình 1.1: Tổ
ng quát các l
Con đư
ờng tổng hợp IAA t
Con đườngt
ổng hợp IAA theo l
tốt nhất và đặc trưng ch
o s
(IAM) là lộ trình được t
ìm th
giống Rhizobium
và
monooxygenase (đư
ợc m
theo IAM đư
ợc thủy phân th
(được mã hóa bởi gene
iaaH
al (1998),
Pseudomonas syringae
Tryptophan
→indole

Nam

–

Lu
ận v
ă
n
T
h
ạc sỹ
K
hoa h
ọc Nông nghiệp

ợp IAA, trong
đó vi khu
ẩn tổng hợp IAA chủ y
3
-acetamide (IAM), lộ trình indole-3-
pyruvate (IPA) và l
(TAM)
và các lộ trình khác như, lộ tr
ình Tryptophan side
ình indole
-3-acetonitrile (IAN) (
Spaepen và Vanderleyden
ng quát các l
ộ trình sinh tổng hợp IAA ở
vi khu
(Spaepen et al., 2007)
ợp IAA từ lộ tr
ình Indole-3-acetamide(IAM)

ợp IAA theo lộ tr
ình indole-3-
acetamit (IAM)
o s
ự tổng hợp IAA của vi khuẩn. Lộ tr
ình indole
ìm th
ấy ở vi khuẩn cộng sinh cố định đ
ạm của các lo
Bradyrhizobium. Đầu ti
ên, enzyme
ợc m
ã hóa bởi gene iaaM) chuy
ển tryptophan th
y phân th
ành IAA và ammonia bởi enzyme
an IAM hydrolase
iaaH
) (Spaepen và Vanderleyden., 2011).
Theo Glickmann
Pseudomonas syringae
cũng tổng hợp IAA theo lộ tr
ình này.
indole
-3-acetamide(IAM)→IAA
Page
9

p IAA chủ yếu qua ba lộ

pyruvate (IPA) và l
ộ
ình Tryptophan side
-chain
Spaepen và Vanderleyden
.,

vi khu
ẩn

acetamit (IAM)
được đánh giá
ình indole
-3-acetamide
m của các lo
ài thuộc
ên, enzyme
tryptophan-2-
n tryptophan th
ành IAM, tiếp
an IAM hydrolase
Theo Glickmann
et
ình này.


Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 10

Con

đườ
ng t
ổ
ng h
ợ
p IAA t
ừ
l
ộ
trình indole-3-pyruvate (IPA)
Lộ trình indole-3-pyruvate (IPA) được tìm thấy ở nhiều loài vi khuẩn như
Azospirillum brasilense
,
Azospirillum lipoferum
,
Enterobacter cloacae
,
Pseudomonas putida
và
Pseudomonas agglomerans
(Spaepen và Vanderleyden.,
2011). Lộ trình này bao gồm 3 bước: đầu tiên, tiền chất tryptophan được chuyển
thành IPA nhờ enzyme tryptophan transaminase; sau đó, enzyme indole-3-pyruvate
decarboxylase (IPDC) (được mã hóa bởi gene
ipdC
) xúc tác sự khử nhóm carboxyl
ở IPA thành indole-3-acetaldehyde (IAAld) và IAAld bị oxy hóa thành IAA bởi
enzyme indole-3-acetaldehyde oxidase (Ryu et al., 2008b).
Tryptophan→indole-3pyruvic acid(IPA)→indole-3-acetaldehyde→IAA
Con

đườ
ng t
ổ
ng h
ợ
p IAA t
ừ
l
ộ
trình Tryptamine(TAM)
Ở vi khuẩn, con đường tổng hợp tryptamine (TAM) đã được xác định trong vi
khuẩn
Bacillus cereus
bằng cách xác định hoạt động của tryptophan decarboxylase
(Perley và Stowe., 1966) và trong
Azospirillum
bởi phát hiện việc chuyển đổi
tryptamine ngoại sinh thành IAA (Hartmann et al., 1983). Trong thực vật
tryptamine được xác định là một hợp chất nội sinh và gen mã hóa cho enzyme
decarboxylases tryptophan (xúc tác decarboxylation chuyển tryptophan thành
tryptamine) đã được nhân lên và đặc trưng từ các loài thực vật khác nhau cho thấy
một con đường sinh tổng hợp IAA qua tryptamine trong thực vật. Các quá trình làm
hạn chế cho con đường này trong thực vật có lẽ được xúc tác bởi một loại protein
monooxygenase giống như flavin (YUCCA) (chuyển đổi tryptamine N - hydroxyl -
tryptamine). Sự hiện diện của các chất trung gian, đó là vùng dưới N - hydroxyl -
tryptamine (có lẽ là indole -3- acetaldoxime và indole -3- acetaldehyd) cần phải
được khẳng định (Bak et al., 2001; Zhao et al., 2001). Bước cuối cùng của con
đường này trong vi khuẩn là khác với các nhà máy: trong vi khuẩn TAM là chuyển
đổi trực tiếp với IAAld bởi một oxidase amin (Hartmann et al., 1983).
Tryptophan→tryptamine→ indole-3-acetaldehyde→IAA

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 11

Con
đườ
ng t
ổ
ng h
ợ
p IAA t
ừ
l
ộ
trình Tryptophan side-chain oxidase (TSO)
Lộ trình Tryptophan side-chain oxidase (TSO) chỉ được tìm thấy ở
Pseudomonas fluorescens
CHA0,Ở lộ trình này, tryptophan được chuyển hóa trực
tiếp thành IAAld qua IPA và IAAld bị oxy hóa thành IAA như ở lộ trình IPA
(Oberhansli et al., 1991).
Tuy nhiên, một số loài trong
Pseudomonas
spp. còn có cơ chế tổng hợp IAA
không sử dụng tiền chất tryptophan, trong đó indole-3-glycerol phosphate → IPA
→ IAAld → IAA.
Con
đườ
ng t

ổ
ng h
ợ
p IAA t
ừ
l
ộ
trình indole-3- axetonitril (IAN)
Sinh tổng hợp IAA thông qua indole-3- axetonitril (IAN) đã được nghiên cứu
rộng rãi ở cây trồng trong những năm gần đây. Cuối cùng bước vào con đường này
ở vi khuẩn thì việc chuyển đổi IAN thành IAA do một nitrilase đã được xác định
bởi Bartling et al (1992); các bước dẫn đến sự hình thành của IAN từ tryptophan
vẫn là một vấn đề đang được tranh luận. Gần đây, hai con đường đã được đề xuất
cho sự hình thành này: một qua glucosinolate indolic (glucobrassicin) và hai là
thông qua indole -3- acetaldoxime (Bak et al, 2001; Zhao et al, 2001). Trong vi
khuẩn như
Alcaligenes faecalis
(Kobayashi et al., 1993) nitrilases đã phát hiện với
độ đặc hiệu cho indole-3- acetonitrile. Trong
Agrobacterium tumefaciens
và
Rhizobium
spp
.
thì nitrile hydratase và amidase được xác định, cho thấy việc
chuyển đổi của IAN thành IAA thông qua IAM(Kobayashi et al., 1995).
Như chúng ta đã biết vi khuẩn có thể sử dụng các con đường khác nhau cho sinh
tổng hợp IAA. Hầu hết trong số chúng sử dụng tryptophan được tiết ra từ thực vật
như một phần của dịch tiết ở rễ là một tiền chất (Spaepen et al., 2007).Kamilova et
al (2006) quan sát thấy rằng

P. fluorescens
WCS365 kiểm soát điều kiện sinh học
bất lợi trong khi sản xuất IAA trong sự hiện diện của tryptophan, có thể kích thích
tăng trưởng rễ của củ cải, một loại cây tiết ra một lượng lớn tryptophane trong dịch
tiết của nó.
Theo nghiên cứu mới nhất của Lugtenberg et al (2013) về khả năng tương tác
của nhóm vi khuẩn tổng hợp IAA đến khả năng phát triển của thực vật đã được

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 12

phân tích trên chủng
Azospirillum brasilense
, một vi khuẩn cố định đạm thúc đẩy
tăng trưởng thực vật bằng cách tăng sự xuất hiện ở bề mặt rễ của mình thông qua
việc rút ngắn chiều dài rễ chính và nâng cao hình thành rễ bên, lông hút. Quan điểm
hiện nay sản xuất auxin là yếu tố chính chịu trách nhiệm cho những thay đổi ở rễ
thực vật và do đó chúng là tác nhân tăng thúc đẩy tăng trưởng ở thực vật (Pliego et
al., 2011).
Từ kết quả nghiên cứu quá trình tổng hợp IAA từ tiền chất tryptophan ở vi
khuẩn
Enterobacter cloacae
của Koga et al(1991) cho thấy trong các điều kiện có
oxi phần lớp (50-90%) lượng IAA được tạo ra chủ yếu bằng lộ trình indole-3-
pyruvic acid. Đồng thời ở các điều kiện có chất khử thì indole-3-pyruvic acid và
indole-3-acetaldehyde (các chất trung gian của lộ trình) lần lượt bị khử thành
indole-3-lactic acis và tryptophol có thể là các sản phẩm tích lũy quan trọng liên
quan đến sự điều hòa sinh tổng hợp IAA.
1.1.2.4.Đối kháng sinh học
Vi khuẩn nội sinh có thể có khả năng làm yếu đi hay ngăn cản tác hại của các

sinh vật gây hại; điều này có thể dẫn đến hiện tượng gia tăng kháng bệnh
(ISR = induced systemic resistance) hay kích kháng (SAR = systemic-acquired
resistance).
Các nghiên cứu chỉ ra rằng vi khuẩn nội sinh khác nhau có thể kìm hãm hoặc
ngăn chặn sự phá hoại cây bởi tác nhân gây bệnh thực vật (Kloepper et al.,
2004).Nhiều thí nghiệm đã chứng minh vai trò của vi khuẩn nội sinh trong việc
ngăn chặn sự tác hại của nấm
Fusarium oxysporum
f. sp.
vasinfectum
trên bông vải;
nấm
Fusarium oxysporum
f. sp.
pisi
trên đậu pea. Một số chủng
Bacillus
như
B.
amyloliquefaciens
,
B. subtilis
,
B. pasteurii
,
B. cereus
,
B. pumilus
,
B. mycoides

và
B. sphaericus
được ghi nhận là có ý nghĩa giảm tỷ lệ mắc bệnh ở hàng loạt các loài
thực vật (Ryu et al., 2004). Một số vi khuẩn nội sinh tổng hợp kháng sinh chống
nấm, ví dụ
P. fluorescens
sản xuất 2,4-diacetyl phloroglucinol ức chế sự tăng
trưởng của nấm bệnh. Một số vi khuẩn nội sinhphân giải axit fusaric được sản sinh
bởi
Fusarium
sp. gây bệnh héo và do đó ngăn ngừa bệnh phát sinh (Toyoda và

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 13

Utsumi., 1991). Một số vi khuẩn nội sinh cũng có thể sản sinh các enzyme phân hủy
tế bào nấm.Ví dụ,
Pseudomonas stutzeri
sản xuấtchitinase ngoại bào và
laminarinase có thể phân hủy các sợi nấm
Fusarium solani
(Mauch et al., 1988).
Các vi khuẩn nội sinh có thể sản sinh các chất hạn chế sự phá hoại cây của tác nhân
gây bệnh. Các chất này gồm chất mang sắt, kháng sinh, các phân tử nhỏ khác và
hàng loạt các enzyme(Glick và Pasternak., 2003). Vi khuẩn nội sinh(ví dụ như
Pseudomonas putida
) có thể ngăn chặn sự tăng sinh của nấm gây bệnh thực vật
bằng cách sinh chất mang sắt (pseudobactin) liên kết với hầu hết Fe
3+
ở vùng quanh

rễ cây, cạnh tranh sắt với nấm bệnh. Một số chủng vi khuẩn nội sinhcó thể sinh tổng
hợp các enzyme như chitinaza,
β
-
1,3-glucanaza, proteaza và lipaza, có thể phân hủy
vách tế bào, do đó phá vỡ tế bào nấm. Một trong những cơ chế hiệu quả nhất mà vi
khuẩn nội sinh có thể sử dụng để ngăn cản sự tăng sinh của các tác nhân gây bệnh
thực vật là tổng hợp kháng sinh như agroxin,pyoluteorin và
pyrrolnitrin(GlickvàPasternak.,2003).
1.1.2.5. Tác nhân kiểm soát sinh học
Một ứng dụng quan trọng khác của vi khuẩn nội sinhtrong nông nghiệp là
khả năng kiểm soát sinh học.Với cơ chế cạnh tranh các chất dinh dưỡng, tạo sức đề
kháng hệ thống và sản sinh các chất chuyển hóa chống nấm (AFMs) là phương thức
hoạt động kiểm soát sinh học của vi khuẩn nội sinh. Trong số các chủng vi khuẩn
nội sinh,
Pseudomonas
được xem là tác nhân kiểm soát sinh học tốt nhất.
Pseudomons aeruginosa
Sha8 sản sinh hợp chất dễ bay hơi độc hại làm giảm sự
tăng trưởng của cả
F. oxysporium
và
Helmithosporium
sp.
P. Fluorescens
WCS374
đã được báo cáo là có tác dụng hàng đầu trong việc ngăn chặn bệnh héo
Fusarium
ở
củ cải, tăng 40% về sản lượng so với mức trung bình.

Pseudomonas fluorescens
còn
bảo vệ thực vật chống lại một loạt các bệnh nấm cây trồng quan trọng như thối đen
rễ thuốc lá, thối rễ đậu, thối rễ lúa mì, củ cải đường (Kumar et al, 2002) và triển
vọng nâng cao hiệu quả của các tác nhân kiểm soát sinh học khác.
1.1.3.Một số vi khuẩn nội sinh
1.1.3.1. Vi khu
ẩ
n Azoarcus

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 14

Azoarcus
là vi khuẩn cố định đạm, Gram âm, hình quevà có khả năng chuyển
động(Bilal and Malik., 1987; Bilal et al., 1990; Malik et al., 1991; Reinhold et al.,
1986). Loài vi khuẩn này vừa có khả năng cố định đạm trong điều kiện vi hiếu khí
vừa có khả năng tổng hợp IAA và phát triển tốt trên môi trường chứa muối acid hữu
cơ nhưng không tốt trên môi trường chứa carbohydrate (Malik et al., 1997).
Hầu hết các giống
Azoarcus
được phân lập từ cỏ Kallar trồng ở vùng đất mặn
thuộc Pakistan (Reinhold-Hurek et al., 1993; Hurek et al., 1995).
Azoarcus
hiện diện
trong rễ, bề mặt rễ (Bilal and Malik, 1987; Reinhold-Hurek et al., 1993)và cả trong
thân cỏ Kallar (Hurek et al., 1993, 1994; Egener et al., 1998).Ngoài ra, vi khuẩn này
còn được phân lập từ rễ lúa và giúp kích thích sự sinh trưởng của lúa (Malik et al.,
1997; Egener et al., 1998; Engelhard et al., 2000). Theo Malik et al. (1980), khi khai
phá những vùng có cỏ Kallar phát triển tốt để trồng lúa mì thì thấy lúa mì có năng

suất cao mà không cần bón nhiều phân đạm hóa học.
Theo Reinhold-Hurek et al. (1993), dựa vào nhiều nghiên cứu về hình thái,
tính năng dinh dưỡng và sinh hóa cũng như một số kỹ thuật sinh học phân tử, giống
Azoarcus
được xác định có 2 loài là
A. communis
và
A. indigenous
. Năm 1995, theo
một nghiên cứu tại đại học Michigan State, một loài khác thuộc giống
Azoarcus
-
Azoarcus tolulyticus
lần đầu tiên được mô tả, là một vi khuẩn cố định đạm tự do,
chịu được ở điều kiện kỵ khí và được phân lập từ đất, biển và nước ngọt bị nhiễm
dầu.
1.1.3.2. Vi khu
ẩ
n Azospirillum
Theo Bashan et al. (1995)
Azospirillum
là vi khuẩn Gram âm, hiếu khí, có khả
năng chuyển động và có dạng hình que ngắn.Vi khuẩn
Azospirillum
có khả năng cố
định đạm hiện diện ở trong rễ, vùng đất xung quanh rễ, thân và lá của cây trồng
(Glick., 1995). Chúng sống tự do trong đất, trong vùng rễ cây hay cộng sinh với rễ
của các loại ngũ cốc, cỏ và cây có củ.
Azospirillum
spp. có khả năng cố định đạm,

phân giải lân khó tan, hấp thu khoáng chất, sản xuất nhiều loại kích thích tố thực
vật, trong đó chủ yếu là IAA và gibberellins, phân hủy siderophores và sản xuất
enzyme (Bashan et al., 2004).