khảo sát ảnh hưởng của một số dòng vi khuẩn có khả năng cố định đạm trên đất nhiễm mặn đến sự sinh trưởng và phát triển của giống lúa om6976

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC
----------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH VI SINH VẬT HỌC

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ DÒNG VI KHUẨN
CÓ KHẢ NĂNG CỐ ĐỊNH ĐẠM TRÊN ĐẤT NHIỄM MẶN
ĐẾN SỰ SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN
CỦA GIỐNG LÚA OM6976

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

ThS. NGUYỄN THỊ PHA

VŨ THỊ THANH HIỀN
MSSV: 3103954
LỚP: Vi Sinh Vật Học K36

Cần Thơ, tháng 12/2013


PHẦN KÝ DUYỆT

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(ký tên)

SINH VIÊN THỰC HIỆN
(ký tên)

ThS. Nguyễn Thị Pha

Vũ Thị Thanh Hiền

DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ LUẬN VĂN
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………

Cần Thơ, ngày

tháng

năm 2013

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
(ký tên)


LỜI CẢM TẠ
Trong quá trình thực hiện, em đã nhận được sự động viên và sự giúp đỡ
tận tình của cha mẹ, quý thầy cô, các anh chị và các bạn để có thể hoàn thành luận
văn. Với lòng biết ơn sâu sắc em xin gửi lời cám ơn chân thành đến:
Cha Mẹ, người đã luôn chăm lo, cổ vũ, động viên, tạo điều kiện tốt nhất để con
có thể vượt qua khó khăn và phấn đấu hết mình trong học tập.

Cô Nguyễn Thị Pha, người đã tận tình chỉ bảo, truyền đạt kiến thức, kinh
nghiệm về mặt lý thuyết lẫn thực hành cũng như tạo mọi điều kiện thuận lợi và quan
tâm giúp đỡ em trong tiến trình thí nghiệm.
Cô Trần Thị Xuân Mai, Cô Nguyễn Thị Liên đã tạo điều kiện làm việc thuận lợi
và hướng dẫn cách thức sử dụng trang thiết bị trong suốt quá trình thực hiện luận văn
trong phòng Công nghệ gen Thực vật
Các bạn lớp Vi sinh vật học K36, đặc biệt là các bạn trong phòng thí nghiệm
Công nghệ gen Thực vật đã giúp đỡ tận tình.
Các anh Trần Văn Điệp, Nguyễn Trần Minh Đức và chị Tô Thị Huệ đã tận tình
giúp đỡ và động viên em trong thời gian qua.
Cần Thơ, ngày tháng

năm 2013

Vũ Thị Thanh Hiền


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013

Trường ĐHCT

TÓM LƯỢC
Đề tài tiến hành khảo sát ảnh hưởng của bốn dòng vi khuẩn TV2B7, AM3, ChT14
và PT4 có khả năng cố định đạm cao, được phân lập và tuyển chọn từ đất vùng rễ lúa
nhiễm mặn thuộc hai Tỉnh Trà Vinh và Kiên Giang lên sự sinh trưởng và phát triển
của giống lúa OM6976. Kết quả khảo sát tác động của bốn dòng vi khuẩn này đối với
cây lúa ở 20 ngày trên môi trường Yoshida không bổ sung đạm cho thấy cả bốn dòng
vi khuẩn đều có tác động tích cực lên sự sinh trưởng của cây lúa. Dòng ChT14 và
AM3 có khối lượng chất khô cao nhất lần lượt là 38,22 mg và 36,5 mg, cao hơn khác
biệt có ý nghĩa với hai đối chứng. Kết quả khảo sát tác động của bốn dòng vi khuẩn

này lên sự sinh trưởng và phát triển của giống lúa OM6976 trong điều kiện bổ sung 4
g/l NaCl vào môi trường Yoshida không đạm. Dòng TV2B7 có 3 chỉ tiêu đạt cao nhất
là khối lượng khô (26,34 mg), chiều dài rễ (11,59 cm) và chiều cao cây (17,19 cm).
Dòng AM3 có số rễ cao nhất (6,44 rễ/cây). Cả hai dòng này đều cao hơn khác biệt có
ý nghĩa thống kê so với hai đối chứng. Tiếp tục khảo sát tác động đến giống lúa
OM6976 trong điều kiện trồng lúa trong chậu (sử dụng đất mặn thu ở Trà Vinh) ở các
mức phân đạm khác nhau là 25%; 50% và 75%. Kết quả ở 2 chỉ tiêu sinh trưởng là số
lá/bụi và khối lượng rơm có chủng 03 dòng vi khuẩn PT4, AM3, TV2B7 kết hợp mức
phân đạm sử dụng 75% cho kết quả tương đương đối chứng dương khác biệt không có
ý nghĩa về mặt thống kê. Chỉ tiêu số nhánh/bụi 02 dòng vi khuẩn PT4 và TV2B7 kết
hợp mức phân sử dụng 75% cho kết quả tương đương đối chứng dương khác biệt
không có ý nghĩa về mặt thống kê. Ở tất cả các chỉ tiêu năng suất khảo sát bao gồm số
bông/bụi, số hạt chắc/bông, khối lượng hạt/bụi của nghiệm thức chủng 02 dòng vi
khuẩn AM3 và TV2B7 ở mức phân đạm sử dụng vào 75% đều tương đương với đối đối
chứng dương khác biệt không có ý nghĩa về mặt thống kê.
Từ khóa: chỉ tiêu sinh trưởng, chỉ tiêu năng suất, giống lúa OM6976, vi khuẩn.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

i

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013

Trường ĐHCT

MỤC LỤC
Trang

PHẦN KÝ DUYỆT .........................................................................................................
LỜI CẢM TẠ ..................................................................................................................
TÓM LƯỢC ...................................................................................................................i
MỤC LỤC .................................................................................................................... ii
DANH SÁCH BẢNG .................................................................................................... v
DANH SÁCH HÌNH.................................................................................................. vii
TỪ VIẾT TẮT .......................................................................................................... viii
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU.......................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề.................................................................................................................... 1
1.2. Mục tiêu đề tài ............................................................................................................ 2
CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ..................................................................... 3
2.1. Tổng quan về cây lúa ................................................................................................ 3
2.1.1. Phân loại khoa học ............................................................................................... 3
2.1.2. Đặc điểm sinh học ............................................................................................... 3
2.1.3. Các giai đoạn sinh trưởng và phát triển của cây lúa ........................................ 5
2.1.4. Giống lúa OM6976 .............................................................................................. 7
2.1.5. Tầm quan trọng của đạm đối với cây lúa. ......................................................... 8
2.2. Đất mặn........................................................................................................................ 8
2.2.1. Tổng quan về đất mặn.......................................................................................... 8
2.2.2. Ảnh hưởng của đất mặn đến sự sinh trưởng của cây lúa................................. 9
2.3. Sự cố định đạm sinh học ........................................................................................ 10
2.4. Một số vi khuẩn cố định đạm................................................................................ 11
2.4.1. Vi khuẩn Gluconacetobacter diazotrophicus ................................................. 11
2.4.3. Vi khuẩn Herbaspirillum .................................................................................. 13
2.4.4. Vi khuẩn Burkholderia ...................................................................................... 14
2.4.5. Vi khuẩn Pseudomonas ..................................................................................... 14
2.4.6. Vi khuẩn Azotobacter ........................................................................................ 15
Chuyên ngành Vi sinh vật học

ii

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013

Trường ĐHCT

2.4.7. Vi khuẩn Azoarcus ............................................................................................. 15
2.6. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng vi khuẩn cố định đạm trên thế
giới và ở Việt Nam............................................................................................................... 16
2.6.1. Trên thế giới ........................................................................................................ 16
2.6.2. Trong nước .......................................................................................................... 16
CHƯƠNG 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP............................................. 19
3.1. Địa điểm và thời gian thực hiện .......................................................................... 19
3.2. Phương tiện ............................................................................................................... 19
3.2.1. Vật liệu thí nghiệm ............................................................................................. 19
3.2.2. Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm ......................................................................... 19
3.2.3. Hóa chất ............................................................................................................... 20
3.3. Phương pháp ............................................................................................................ 21
3.3.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của vi khuẩn cố định đạm lên
giống lúa OM6976 ở điều kiện trong phòng thí nghiệm .................................................. 21
3.3.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của vi khuẩn cố định đạm lên
giống lúa OM6976 có bổ sung NaCl (4g/l Yoshida) ở điều kiện trong phòng thí
nghiệm .................................................................................................................................... 22
3.3.2. Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của vi khuẩn cố định đạm lên
giống lúa OM6976 ở điều kiện trồng trong chậu .............................................................. 24
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 28
4.1. Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của vi khuẩn cố định đạm lên giống lúa
OM6976 ở điều kiện trong phòng thí nghiệm ............................................................... 28

4.2. Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của vi khuẩn cố định đạm lên giống lúa
OM6976 có bổ sung NaCl (4 g/l Yoshida) ở điều kiện trong phòng thí
nghiệm. .................................................................................................................................. 31
4.3. Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của vi khuẩn cố định đạm đến các yếu tố
sinh trưởng và năng suất của giống lúa OM6976 ở điều kiện trồng trong
chậu ........................................................................................................................................ 33
4.3.1. Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn và các mức sử dụng giảm đạm
hóa học đến các yếu tố sinh trưởng của giống lúa OM6976 ........................................... 33
Chuyên ngành Vi sinh vật học

iii

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013

Trường ĐHCT

4.3.2. Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn và các mức sử dụng giảm đạm
hóa học đến các yếu tố năng suất của giống lúa OM6976 ............................................... 37
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................. 45
5.1. Kết luận...................................................................................................................... 45
5.2. Đề nghị ....................................................................................................................... 45
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 46
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Số liệu các chỉ tiêu tăng trưởng của cây lúa ở thí nghiệm 1
Phụ lục 2: Kết quả thống kê thí nghiệm 1
Phụ lục 3: Số liệu các chỉ tiêu tăng trưởng của cây lúa ở thí nghiệm 2
Phụ lục 4: Kết quả thống kê thí nghiệm 2

Phụ lục 5: Số liệu thí nghiệm 3
Phụ lục 6: Kết quả thống kê thí nghiệm 3

Chuyên ngành Vi sinh vật học

iv

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013

Trường ĐHCT

DANH SÁCH BẢNG
Trang
Bảng 1. Nguồn gốc và khả năng tạo NH4+ , tổng hợp IAA của bốn dòng vi
khuẩn được khảo sát . ....................................................................................... 19
Bảng 2. Công thức môi trường Burk’s không N ............................................................ 20
Bảng 3. Môi trường Yoshida không đạm ....................................................................... 20
Bảng 4. Bố trí các nghiệm thức trong thí nghiệm 1 ....................................................... 21
Bảng 5. Bố trí các nghiệm thức trong thí nghiệm 2 ....................................................... 23
Bảng 6. Đặc tính đất thí nghiệm trong chậu ................................................................... 25
Bảng 7. Các nghiệm thức được bố trí trong thí nghiệm ................................................. 25
Bảng 8. Công thức sử dụng phân cho các nghiệm thức (trên một chậu) ....................... 27
Bảng 9. Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn đến chỉ tiêu sinh trưởng của giống
lúa OM6976 trong điều kiện phòng thí nghiệm ............................................... 30
Bảng 10. Độ hữu hiệu của các dòng vi khuẩn so với hai đối chứng .............................. 31
Bảng 11. Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn đến chỉ tiêu sinh trưởng của giống
lúa OM6976 trong điều kiện phòng thí nghiệm ............................................... 31

Bảng 13. Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm và lượng phân đạm
hóa học bổ sung đến chỉ tiêu số nhánh trung bình/bụi sau 50 ngày cấy .......... 33
Bảng 14. Phân hạng kết quả dựa vào chỉ tiêu số nhánh ................................................. 34
Bảng 15. Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm và lượng phân đạm
hóa học bổ sung đến chỉ tiêu số lá/bụi .............................................................. 35
Bảng 16. Phân hạng kết quả dựa vào chỉ tiêu số lá ........................................................ 35
Bảng 17. Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm và lượng phân đạm
hóa học bổ sung đến khối lượng rơm/chậu (g) ................................................. 36
Bảng 19. Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm và lượng phân đạm
hóa học bổ sung đến chỉ tiêu số bông (bông/bụi) ............................................. 38
Bảng 20. Phân hạng kết quả dựa vào chỉ tiêu số bông ................................................... 38
Bảng 21. Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm và lượng phân đạm
hóa học bổ sung đến chỉ tiêu chiều dài bông trung bình (cm) .......................... 39

Chuyên ngành Vi sinh vật học

v

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013

Trường ĐHCT

Bảng 22. Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm và lượng phân đạm
hóa học bổ sung đến chỉ tiêu số hạt chắc/bông ................................................ 41
Bảng 23. Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm và lượng phân đạm
hóa học bổ sung đến khối lượng khô hạt/bụi (g) .............................................. 42
Bảng 24. Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm và lượng phân đạm

hóa học bổ sung đến chỉ tiêu số hạt lép/bông ................................................... 42
Bảng 25. Phân hạng kết quả dựa vào chỉ tiêu hạt lép ..................................................... 43
Bảng 26. Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm và lượng phân đạm
hóa học bổ sung đến chỉ tiêu khối lượng 1000 hạt (g) ..................................... 44

Chuyên ngành Vi sinh vật học

vi

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013

Trường ĐHCT

DANH SÁCH HÌNH
Trang
Hình 1. So sánh chiều dài rễ lúa giữa các nghiệm thức ở thí nghiệm trồng trong
môi trường Yoshida không đạm và có đạm ........................................................ 28
Hình 2. So sánh chiều cao cây lúa giữa các nghiệm thức ở thí nghiệm trồng
trong môi trường Yoshida không đạm và có đạm ............................................... 29
Hình 3. So sánh chiều dài rễ lúa các nghiệm thức ở thí nghiệm trồng trong môi
trường Yoshida không đạm và có đạm được bổ sung NaCl ............................... 32
Hình 4. So sánh chiều cao cây lúa các nghiệm thức ở thí nghiệm trồng trong
môi trường Yoshida không đạm và có đạm được bổ sung NaCl ........................ 32
Hình 5. So sánh chiều dài bông giữa các nghiệm thức ở thí nghiệm trồng trong
chậu...................................................................................................................... 40

Chuyên ngành Vi sinh vật học

vii

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013

Trường ĐHCT

TỪ VIẾT TẮT
ABA

Abscisic acid

ATP

Adenosine - 5’ - triphosphate

CDR

Chiều dài rễ

ĐC

Đối chứng

RNA

Ribose Nucleic Acid

ĐBSCL

Đồng bằng Sông Cửu Long

FAO

Food and Agriculture Organization

IAA

Indole - 3 - acetic acid

IBA

Indole - 3 - butyric acid

IRRI

International Rice Reasearch Institute (Viện Nghiên cứu Lúa
gạo quốc tế)

Nif

Nitrogene fixing

NT

Nghiệm thức

KLK

Khối lượng khô

KLT

Khối lượng tươi

VK

Vi khuẩn

Chuyên ngành Vi sinh vật học

viii

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013

Trường ĐHCT

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU
1.1. Đặt vấn đề
Cây lúa (Oryza sativa) là cây lương thực quan trọng của thế giới và Việt Nam, là
cây lương thực đứng vị trí hàng đầu cung cấp năng lượng cho con người sống và hoạt
động, với hơn một nửa dân số thế giới lấy lúa gạo làm nguồn lương thực chính, đặc
biệt là các quốc gia ở Châu Á, Châu Phi và Mỹ La tinh. Hiện nay trên thế giới có hơn
110 quốc gia sản xuất và tiêu thụ lúa gạo với các mức độ khác nhau. Trong đó,Việt

Nam là một nước nông nghiệp với sản lượng gạo xuất khẩu đứng hàng thứ hai trên thế
giới (Trần Huỳnh Thúy Hạnh, 2013).
Hiện nay dưới tác động của biến đổi của khí hậu, với biểu hiện là mực nước biển
dâng lên, vấn đề mặn hóa có nguy cơ trầm trọng hơn, đặc biệt là các khu vực ven biển
Đồng bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL). Đất mặn là một nhóm đất được cải tạo nhiều
khi trồng lúa. Tuy nhiên cho năng suất lúa không cao. Đồng thời chỉ có một số giống
lúa có khả năng chịu mặn
Để có thể vừa cung cấp nhu cầu gạo trong nước vừa phục vụ xuất khẩu thì người
nông dân phải thực hiện thâm canh tăng vụ, kéo theo đó là việc sử dụng phân sử dụng
cũng tăng cao. Phân sử dụng được người nông dân sử dụng chủ yếu là phân hoá học và
thông thường họ sử dụng vượt mức yêu cầu, đặc biệt là phân đạm, nên đã tạo điều kiện
cho sâu bệnh phá hoại mùa màng, làm giảm năng suất và chất lượng và ảnh hưởng xấu
tới môi trường.
Trong khi đó trong tự nhiên có những loài vi sinh vật có khả năng cố định đạm
sống tự do hay cộng sinh với nhiều loại cây trong đó có cây lúa không chỉ trên môi
trường đất phù sa hay đất phèn mà còn có khả năng cố định đạm trên môi trường đất
mặn. Đồng thời cũng để đánh giá khả năng chịu mặn của giống lúa OM6976.
Vì những lý do trên mà đề tài: “Khảo sát ảnh hưởng một số dòng vi khuẩn có khả
năng cố định đạm trên đất mặn đến sự sinh trưởng và phát triển của giống lúa
OM6976” được thực hiện nhằm đánh giá hiệu quả của một số dòng vi khuẩn cố định
đạm đến sự phát triển của giống lúa cao sản này khi trồng trên đất mặn.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

1

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013

Trường ĐHCT

1.2. Mục tiêu đề tài
Khảo sát tác động của bốn dòng vi khuẩn cố định đạm đến mức độ sinh trưởng và
phát triển của giống lúa OM6976 trong điều kiện phòng thí nghiệm.
Đánh giá ảnh hưởng của bốn dòng vi khuẩn có khả năng cố định đạm đến năng
suất của giống lúa OM6976 trồng trong chậu.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

2

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013

Trường ĐHCT

CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1. Tổng quan về cây lúa
2.1.1. Phân loại khoa học
Giới (kingdom/regnum): Thực vật (Plantae).
Ngành (phyla): Thực vật có hoa (Angiospermae).
Lớp (class): Thực vật một lá mầm (Monocots).
Bộ (ordo): Hòa thảo (Poales).
Họ (familia): Hòa thảo (Poaceae).
Chi (genus): Lúa (Oryza).
Loài (species): Lúa Châu Á: Oryza sativa

(Hồ Đình Hải, 2012)
2.1.2. Đặc điểm sinh học
a. Rễ
Bao gồm 2 loại rễ mầm và rễ phụ (rễ bất định).
Rễ mầm mọc ra đầu tiên khi hạt nảy mầm, dài 10 - 15 cm, ít phân nhánh, rễ dễ
chết sớm trong 15 ngày đầu lúc cây mạ non có 3 - 4 lá. Rễ mầm có nhiệm vụ chính là
hút nước cung cấp cho phôi hạt phát triển và giúp hạt bám vào đất khi gieo xạ trên
đồng
Rễ phụ mọc ra từ các đốt trên thân lúa với 2 vòng rễ với vòng phía trên khỏe
mạnh và vòng bên dưới kém phát triển hơn, mỗi đốt thân có từ 5 - 25 rễ, rễ phụ mọc
dài thành chùm với nhiều rễ nhánh và lông hút và mọc sâu trong khoảng 18 - 20 cm
đất mặt (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008).
Đặc biệt cấu tạo rễ lúa có những ống thông khí ăn thông với thân và lá nên vẫn
giúp cây lúa trao đổi đủ không khí và sống trong điều kiện ngập nước. Môi trường đất
trồng thích hợp và chế độ dinh dưỡng tốt sẽ giúp bộ rễ lúa phát triển mạnh đủ sức hút
dinh dưỡng tạo năng suất cao
b. Thân
Gồm nhiều đốt và lóng, thân lóng rỗng và được ôm chặt bởi bẹ lá. Các lóng bên
dưới ngắn nên rất sát nhau, khoảng 5 - 6 lóng trên cùng vươn dài nhanh chóng khi lúa
có đòng. Thiết diện của lóng có hình tròn hay bầu dục với thành lóng dày hay mỏng và
lóng dài hay ngắn tùy từng loại giống và điều kiện môi trường đặc biệt là nước. Tại
Chuyên ngành Vi sinh vật học

3

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013

Trường ĐHCT

mỗi đốt trên thân có một mầm chồi, khi cung cấp đầy đủ các điều kiện sinh trưởng và
phát triển mầm chồi này sẽ phát triển thành chồi hoàn thiện cấp 1 (chồi sơ cấp), và có
thể từ đây sẽ hình thành ra chồi cấp 2 (chồi thứ cấp), rồi cấp 3 (chồi tam cấp), nếu
chăm sóc tốt, các chồi này sẽ mang bông với rất nhiều hạt (chồi hữu hiệu) (De Datta,
1981). Thân lúa giúp vận chuyển và tích trữ các chất trong cây.
c. Lá
Lúa thuộc cây một lá mầm (đơn tử diệp) nên lá có dạng hình thon dài với nhiều
gân lá chạy dọc trên phiến lá. Các lá mọc liên tiếp đối diện nhau trên thân lúa, lá cuối
cùng của đời sống cây lúa thường có chiều dài rút ngắn khác thường nên gọi là lá cờ
(lá đòng). Trong chu kỳ sống cây lúa ngắn ngày không quang cảm có từ 10 - 18 lá,
nhưng các giống dài ngày và bị ảnh hưởng quang cảm có khi cho số lá nhiều hơn 20 lá
(13 - 23 lá) (Yoshida, 1976).
Cấu tạo lá lúa bao gồm:
Phiến lá là phần phơi ra ngoài ánh sáng, có một gân chính ở giữa và nhiều gân
phụ song song từ cổ đến chót lá, phiến lá càng đứng và chứa nhiều diệp lục (xanh
đậm) sẽ quang hợp càng mạnh để tạo chất khô chuyển vị nuôi cây và bông lúa về sau.
Bẹ lá là phần tiếp theo phiến và ôm sát thân cây lúa giúp cây càng đứng vững và
ít bị đổ ngả, là nơi trung gian tích trữ và vận chuyển không khí và dinh dưỡng cho các
bộ phận khác của cây lúa.
Cổ lá là nơi tiếp giáp phiến và bẹ lá có 2 bộ phận đặc biệt cần chú ý là tai lá và
thìa lá, đủ hai bộ phận này là đặc điểm để phân biệt giữa cây lúa và các ây cỏ cùng họ
khác tương tự cây lúa. Tai lá là phần kéo dài ở hai bên mép phiến lá có dạng lông chim
và uốn cong như hình chữ C, thìa lá là phần kéo dài của bẹ lá và chẻ đôi ở cuối ngọn.
Chức năng của lá
Lá ở thời kỳ nào thường quyết định đến sinh trưởng của cây trong thời kỳ đó. Ba
lá cuối cùng thường liên quan và ảnh hưởng trực tiếp đến thời kỳ làm đòng và hình
thành hạt.
Bông và hoa lúa

Bông lúa hay là phát hoa lúa gồm rất nhiều gié mang. Từ lúc tượng cổ bông đến
khi trổ hoàn toàn (hạt phấn chín) mất khoảng 30 ngày (25 - 30 ngày). Do tác động
vươn dài của các lóng thân trên cùng đẩy bông lúa thoát ra khỏi bẹ của lá cờ.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

4

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013

Trường ĐHCT

Hầu hết hoa lúa là hoa lưỡng tính tự thụ. Cấu tạo hoa gồm vỏ trấu lớn (dưới) và
trấu nhỏ (trên), một vòi nhụy cái chẻ đôi thành 2 nướm và 6 nhị đực mang bao phấn;
khi trổ khỏi thân, các hoa lúa sẽ phơi màu trong nắng (đa số trong buổi sáng từ 8 13g) để qua giai đoạn thụ phấn và thụ tinh tạo nên hạt gạo; hạt phấn chỉ sống khoảng 5
phát sau khi tung phấn (hạt phấn mất sức nảy mầm ở 43oC trong 7 phút) nhưng nướm
nhụy cái có thể sống tới một tuần lễ và ít bị ảnh hưởng do nhiệt độ cao (DeDatta,
1981)
2.1.3. Các giai đoạn sinh trưởng và phát triển của cây lúa
Theo Nguyễn Ngọc Đệ (2008) đời sống cây lúa bắt đầu từ lúc hạt nẩy mầm cho
đến khi lúa chín. Có thể chia làm 3 giai đoạn chính: giai đoạn tăng trưởng (sinh
trưởng dinh dưỡng), giai đoạn sinh sản (sinh dục) và giai đoạn chín.
a. Giai đoạn tăng trưởng
Giai đoạn tăng trưởng bắt đầu từ khi hạt nẩy mầm đến khi cây lúa bắt đầu phân
hóa đòng. Giai đoạn này, cây phát triển về thân lá, chiều cao tăng dần và ra nhiều chồi
mới (nở bụi). Cây ra lá ngày càng nhiều và kích thước lá ngày càng lớn giúp cây lúa
nhận nhiều ánh sáng mặt trời để quang hợp, hấp thụ dinh dưỡng, gia tăng chiều cao, nở

bụi và chuẩn bị cho các giai đoạn sau. Trong điều kiện đầy đủ dinh dưỡng, ánh sáng và
thời tiết thuận lợi, cây lúa có thể bắt đầu nở bụi khi có lá thứ 5 - 6. Chồi ra sớm trong
nương mạ gọi là chồi ngạnh trê. Sau khi cấy, cây mạ mất một thời gian để hồi phục,
bén rễ rồi nở bụi rất nhanh, cùng với sự gia tăng chiều cao, kích thước lá đến khi đạt số
chồi tối đa thì không tăng nữa mà các chồi yếu bắt đầu rụi dần (chồi vô hiệu hay còn
gọi là chồi vô ích), số chồi giảm xuống. Thời điểm có chồi tối đa có thể đạt được
trước, cùng lúc hay sau thời kỳ bắt đầu phân hóa đòng tùy theo giống lúa.
Thời gian sinh trưởng của các giống lúa kéo dài hay ngắn khác nhau chủ yếu là
do giai đoạn tăng trưởng này dài hay ngắn. Thường các giống lúa rất ngắn ngày và
ngắn ngày có giai đoạn tăng trưởng ngắn và thời điểm phân hóa đòng có thể xảy ra
trước hoặc ngay khi cây lúa đạt được chồi tối đa. Ngược lại, các giống lúa dài ngày
(trên 4 tháng) thường đạt được chồi tối đa trước khi phân hóa đòng. Đặc biệt, các
giống lúa mùa quang cảm mạnh, nếu gieo cấy sớm, thì sau khi đạt chồi tối đa, cây lúa
tăng trưởng chậm lại và chờ đến khi có quang kỳ thích hợp mới bắt đầu phân hóa đòng
để trổ bông.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

5

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013

Trường ĐHCT

Thời gian sinh trưởng này cây lúa sống chậm, không sản sinh gì thêm nên được
gọi là thời kỳ ngưng tăng trưởng, có khi rất dài. Do đó, đối với các giống lúa quang
cảm mạnh, cần bố trí thời vụ gieo cấy căn cứ vào ngày trổ hàng năm của giống, làm

thế nào để thời kỳ ngưng tăng trưởng này càng ngắn càng tốt, nhưng phải bảo đảm thời
gian từ cấy đến phân hóa đòng ít nhất là 2 tháng, để cây lúa có đủ thời gian nở bụi, bảo
đảm đủ số bông trên đơn vị diện tích sau này.
Thông thường, số chồi hình thành bông (chồi hữu hiệu hay còn gọi là chồi có ích)
thấp hơn so với số chồi tối đa và ổn định khoảng 10 ngày trước khi đạt được chồi tối
đa. Các chồi ra sau đó, thường sẽ tự rụi đi không cho bông được do chồi nhỏ, yếu
không đủ khả năng cạnh tranh dinh dưỡng, ánh sáng với các chồi khác, gọi là chồi vô
hiệu. Trong canh tác, người ta hạn chế đến mức thấp nhất việc sản sinh ra số chồi vô
hiệu này bằng cách tạo điều kiện cho lúa nở bụi càng sớm càng tốt và khống chế sự
mọc thêm chồi từ khoảng 7 ngày trước khi phân hóa đòng trở đi, để tập trung dinh
dưỡng cho những chồi hữu hiệu.
b. Giai đoạn sinh sản
Giai đoạn sinh sản bắt đầu từ lúc phân hóa đòng đến khi lúa trổ bông. Giai đoạn
này kéo dài khoảng 27 - 35 ngày, trung bình 30 ngày và giống lúa dài ngày hay ngắn
ngày thường không khác nhau nhiều. Lúc này, số chồi vô hiệu giảm nhanh, chiều cao
tăng lên rõ rệt do sự vươn dài của 5 lóng trên cùng. Đòng lúa hình thành và phát triển
qua nhiều giai đoạn, cuối cùng thoát ra khỏi bẹ của lá cờ: lúa trổ bông. Trong suốt thời
gian này, nếu đầy đủ dinh dưỡng, mực nước thích hợp, ánh sáng nhiều, không sâu
bệnh và thời tiết thuận lợi thì bông lúa sẽ hình thành nhiều hơn và vỏ trấu sẽ đạt được
kích thước lớn nhất của giống, tạo điều kiện gia tăng trọng lượng hạt sau này.
c. Giai đoạn chín
Giai đoạn chín bắt đầu từ lúc trổ bông đến lúc thu hoạch. Giai đoạn này trung
bình khoảng 30 ngày đối với hầu hết các giống lúa ở vùng nhiệt đới. Tuy nhiên, nếu
đất ruộng có nhiều nước, thiếu lân, thừa đạm, trời mưa ẩm, ít nắng trong thời gian nầy
thì giai đoạn chín sẽ kéo dài hơn và ngược lại. Giai đoạn nầy cây lúa trải qua các thời
kỳ sau:
 Thời kỳ chín sữa (ngậm sữa): các chất dự trữ trong thân lá và sản phẩm quang
hợp được chuyển vào trong hạt. Hơn 80% chất khô tích lũy trong hạt là do quang hợp

Chuyên ngành Vi sinh vật học

6

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013

Trường ĐHCT

ở giai đoạn sau khi trổ. Do đó, các điều kiện dinh dưỡng, tình trạng sinh trưởng, phát
triển của cây lúa và thời tiết từ giai đoạn lúa trổ trở đi hết sức quan trọng đối với quá
trình hình thành năng suất lúa. Kích thước và trọng lượng hạt gạo tăng dần làm đầy vỏ
trấu. Bông lúa nặng cong xuống nên gọi là lúa “cong trái me”. Hạt gạo chứa một dịch
lỏng màu trắng đục như sữa, nên gọi là thời kỳ lúa ngậm sữa.
 Thời kỳ chín sáp: hạt mất nước, từ từ cô đặc lại, lúc bấy giờ vỏ trấu vẫn còn xanh.
 Thời kỳ chín vàng: hạt tiếp tục mất nước, gạo cứng dần, trấu chuyển sang màu
vàng đặc thù của giống lúa, bắt đầu từ những hạt cuối cùng ở chót bông lan dần xuống
các hạt ở phần cổ bông nên gọi là “lúa đỏ đuôi”, lá già rụi dần.
 Thời kỳ chín hoàn toàn: Hạt gạo khô cứng lại, ẩm độ hạt khoảng 20% hoặc thấp
hơn, tùy ẩm độ môi trường, lá xanh chuyển vàng và rụi dần. Thời điểm thu hoạch tốt
nhất là khi 80 % hạt lúa ngã sang màu trấu đặc trưng của giống.
2.1.4. Giống lúa OM6976
Giống lúa OM 6976 là giống lúa được lai tạo và tuyển chọn từ chương trình lai
tạo giống lúa giàu sắt thực hiện với sự tài trợ kinh phí của Ngân hàng phát triển châu Á
(ADB) từ 2001 - 2007 và đề tài cơ sở “Nghiên cứu chọn tạo giống lúa giàu vi chất
dinh dưỡng và có năng suất, chất lượng cao” từ năm 2008 - 2010 do Bộ môn Công
nghệ Sinh học, Viện lúa ĐBSCL thực hiện.
Mục tiêu của chương trình lai tạo giống lúa giàu sắt là nhằm tạo ra các giống lúa
có hàm lượng sắt cao trong gạo trắng, đạt từ 6 - 8mg/kg và thích nghi với điều kiện

canh tác của ĐBSCL nhằm góp phần giảm bớt tỷ lệ người bị các bệnh liên quan đến
thiếu sắt, đặc biệt là nông dân nghèo ở các vùng xa, vùng sâu.
Giống

lúa

OM6976

được

lai

tạo

từ

tổ

hợp

lai

IR68144/OM997//OM2718///OM2868. Đây là giống có hàm lượng vi chất dinh dưỡng
sắt khá cao trong hạt gạo. OM6976 là giống có thời gian sinh trưởng khoảng 95 - 97
ngày đối với lúa sạ và 100 - 105 ngày khi cấy. Giống OM6976 chiều cao cây 100 - 110
cm, đặc biệt rất cứng cây (cấp 1). Khả năng đẻ nhánh khỏe, đạt 9 - 11 chồi hữu
hiệu/bụi. OM 6976 có bông dài trung bình, từ 25 - 28 cm, số hạt chắc/bông đạt từ 150
- 200, đóng hạt dày, hơi dai hạt, hạt thon dài, trọng lượng 1000 hạt khoảng 25 - 26
gram. Hạt gạo giống lúa OM 6976 đẹp, thon dài, hàm lượng amylose 24 - 25%. Điểm
nổi bậc về chất lượng gạo của OM6976 là có hàm sắt trong gạo cao (7 mg/kg gạo

Chuyên ngành Vi sinh vật học

7

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013

Trường ĐHCT

trắng). Giống lúa OM6976 có khả năng kháng trung bình rầy nâu (cấp 3 - 5) và đạo ôn
(cấp 3 - 5), ít bị bệnh vàng lùn-lùn xoắn lá. Khả năng chống chịu mặn 3 - 4‰, khả
năng chống chịu phèn khá tốt. Tiềm năng năng suất cao, có thể đạt 9 tấn/ha.
Với những ưu điểm trên, giống lúa OM6976 đã được Cục Trồng trọt công nhận
đặc cách chính thức giống lúa thuần tại các tỉnh vùng ĐBSCL, theo quyết định số
711/QĐ-TT-CLT ngày 7 tháng 12 năm 2011. Giống OM56976 là một trong những
giống nhận được giải thưởng Bông lúa vàng Việt Nam 2012.
(Viện Nghiên Cứu ĐBSCL, 12/12/2012)
2.1.5. Tầm quan trọng của đạm đối với cây lúa
Đạm là chất tạo hình cây lúa, là thành phần chủ yếu của protein và chất diệp lục
làm cho lá xanh tốt, gia tăng chiều cao cây, số chồi và kích thước lá thân. Khác với các
cây trồng cạn, cây lúa có thể hấp thu và sử dụng cả hai dạng đạm nitrat (NO3-) và
amonium (NH4+), mà chủ yếu là đạm amonium, nhất là trong giai đoạn sinh trưởng
ban đầu. Cây lúa thích hút và hút đạm amonium nhanh hơn nitrat. Dù vậy, cây lúa vẫn
không tích lũy amonium trong tế bào lá, lượng amonium dư thừa sẽ được kết hợp
thành asparagin ở trong lá. Ngược lại, khi nồng độ nitrat trong môi trường cao thì cây
lúa sẽ tích lũy nhiều nitrat trong tế bào (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008).
Tùy theo giai đoạn sinh trưởng của cây lúa mà cây có nhu cầu đạm khác nhau. Ở
các giai đọan sinh trưởng ban đầu, đạm được tích lũy chủ yếu trong thân lá, khi lúa

trổ, khoảng 48 - 71 % đạm được đưa lên bông. Nếu thiếu đạm, cây lúa lùn hẳn lại, nở
bụi ít, chồi nhỏ, lá ngắn hẹp, trở nên vàng và rụi sớm, cây lúa còi cọc không phát triển.
Trong cây, đạm dễ dàng được chuyển vị từ lá già sang lá non, từ mô trưởng thành
sang mô mới thành lập nên triệu chứng thiếu đạm thường xảy ra trước tiên ở lá già rồi
lan dần đến các lá non. Giai đoạn sinh sản, nếu thiếu đạm cây lúa sẽ cho bông ngắn, ít
hạt, hạt nhỏ và có nhiều hạt thoái hóa. Thừa đạm, cây lúa phát triển thân lá quá mức,
mô non, mềm, dễ ngả, tán lá rậm rạp, lượng đạm tự do trong cây cao, nên cây dễ
nhiễm bệnh làm giảm năng suất rất lớn (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008).
2.2. Đất mặn
2.2.1. Tổng quan về đất mặn
Đất mặn ven biển Việt Nam do ảnh hưởng của nước biển mặn theo thủy triều tràn
vào hoặc do mạch nước mặn ngầm. FAO-UNESCO gọi đất phù sa mặn (satic
flavisols) và xác định đất mặn là đất có đặc tính mặn (salic properties) không có tầng
Chuyên ngành Vi sinh vật học

8

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013

Trường ĐHCT

sulfidic cũng như tầng sulfuric từ mặt đất xuống độ sâu 125 cm (Tôn Thất Chiếu,
1992).
Theo Yoshida (1981) các loại ion chính yếu của muối gồm: Na+, Ca2+, Mg2+, Clvà SO42-. Trong đó muối NaCl chiếm ưu thế. Ngoài ra đất mặn được chia làm 2 dạng
khác nhau rõ rệt: đất mặn duyên hải và đất mặn nội địa. Đất mặn duyên hải có ở những
vùng ven biển, tính mặn này chủ yếu do sự tràn ngập của nước biển và nước thường có
pH thấp. Đất mặn nội địa có ở những vùng khô và nữa khô. Tính mặn ở đây do nước

dẫn thủy hoặc nước ngầm. Sự bốc hơi cao dẫn đến muối tập trung ở vùng rễ và đất
thường có pH cao (Dương Kim Liên, 2011).
Thiếu nước ngọt và bị nhiễm mặn vào mùa khô là hạn chế chính trong sản xuất
lúa ở vùng nầy. Thêm vào đó, rừng đước bị chôn vùi lâu năm dưới lớp đất phù sa tạo
nên loại đất phèn tiềm tàng và hiện tại kết hợp với mặn càng làm cho việc sản xuất lúa
gặp nhiều khó khăn hơn. Ở các vùng đất phù sa bị nhiễm mặn, lúa bị độc chủ yếu do
sự tích lũy các ion Cl- và Na+. Ở đây chỉ trồng lúa được trong mùa mưa khi các muối
độc đã được rửa trôi (nồng độ muối dưới 2‰) và phải thu hoạch khi dứt mưa (Nguyễn
Ngọc Đệ, 2008).
2.2.2. Ảnh hưởng của đất mặn đến sự sinh trưởng của cây lúa
Lúa có khả năng chịu mặn cao lúc nảy mầm nhưng lại rất mẫn cảm ở thời kỳ cây
con, lúc cấy và lúc trổ. Trong những trường hợp mặn ít, thì một lượng Na+ thấp có thể
thúc đẩy sự sinh trưởng của cây lúa. Mỗi giống lúa có sức chống chịu mặn khác nhau,
khả năng chịu mặn là một yếu tố quan trọng giúp cây lúa có thể thích nghi được với
nhiều điều kiện môi trường khác nhau (Bùi Huy Đáp, 1977). Khả năng chịu mặn của
lúa tùy thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau: pH đất, chế độ nước, phương pháp canh tác,
tuổi mạ, giai đoạn phát triển của cây, thời gian bị nhiễm mặn và nhiệt độ bên ngoài
(IRRI, 1978). Akbar và Ponnamperuma (1980), cho rằng khả năng chịu mặn của lúa
tùy theo giai đoạn sinh trưởng của lúa như sau:
 Giai đoạn nảy mầm và mạ non: các giống lúa đều có khả năng chịu mặn trong
suốt giai đoạn nảy mầm. Theo Ajkbar (1972) cho rằng mặn không làm thiệt hại khả
năng nảy mầm mà chỉ kéo dài thời gian nảy mầm. Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy
cây lúa mẫm cảm với mặn ở giai đoạn mạ non (2 - 3 lá) nhiều hơn trong giai đoạn nảy
mầm, và ảnh hưởng của mặn trong giai đoạn mạ thay đổi tùy theo giống lúa. Mặn ảnh
hưởng đến sự gia tăng chiều dài của lá và việc hình thành lá mới, đồng thời nó cũng
Chuyên ngành Vi sinh vật học

9

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học

Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013

Trường ĐHCT

ảnh hưởng đến sự phát triển của rễ. Theo Diệp Văn Thật (1987), với nồng độ muối 6‰
ở giai đoạn nảy mầm và ở giai đoạn mạ cây lúa chết lúc 28 ngày sau khi gieo và 30
ngày sau khi xử lý mặn.
 Giai đoạn tăng trưởng: Lúa có khả năng chịu mặn trong suốt giai đoạn sinh
trưởng tăng trưởng, và sức chống chịu này tăng dần theo tuổi cây, khi cây già thì tính
chống chịu càng gia tăng. Trong suốt giai đoạn tăng trưởng, chiều cao cây, trọng lượng
rơm rạ, số chồi/bụi, trọng lượng khô của rễ, chiều dài rễ, thời gian từ khi cấy đến trổ,
đều bị ảnh hưởng bởi mặn với mức độ khác nhau, trong đó chiều cao cây, số chồi/bụi
và thời gian sinh trưởng bị ảnh hưởng mạnh nhất. Sự thiệt hại do mặn nghiêm trong
hơn khi thời tiết có nhiệt độ cao (30,7oC) và ẩm độ thấp (63,5%) vì nó làm gia tăng sự
thoát hơi nước và sự hấp thu mặn của cây lúa.
 Giai đoạn sinh dục: Mặn ảnh hưởng ở giai đoạn này sẽ làm giảm năng suất hạt
nhiều hơn ở giai đoạn sinh trưởng tăng trưởng. Trong thời kỳ sinh sản, mặn ảnh hưởng
đến sự tượng gié, sự hình thành hoa, sự thụ phấn và sự nảy mầm của hạt phấn, làm cho
tỉ lệ lép gia tăng (Kaddak và Fakhry, 1961; Ota et al, 1965). Mặn làm giảm chiều dài
bông, số hạt/bông và trọng lượng 1000 hạt đưa đến năng suất giảm (Dương Kim Liên,
2011).
2.3. Sự cố định đạm sinh học
Đạm là một trong ba nguyên tố dinh dưỡng lớn đóng vai trò quan trọng trong đời
sống của thực vật,đặc biệt là trong việc tăng năng suất cây trồng.
Nguồn dự trữ đạm trong tự nhiên rất lớn, nhưng chủ yếu tồn tại ở dạng nitơ phân
tử (N2) chiếm khoảng 78,16% thể tích. Tuy nhiên N2 là phân tử rất khó phản ứng với
các phân tử khác để tạo thành hợp chất liên kết N-N có năng lượng liên kết rất lớn nên
muốn xảy ra phản ứng giữa N2 với các nguyên tố khác thành các hợp chất vô cơ, trong

kỹ thuật người ta phải dùng năng ượng rất cao. Muốn thu được NH3 từ N2 phải dùng
nhiệt độ 5000oC với áp suất 200 - 300 atm. Muốn tổng hợp cyanamide calcium
(CaCN-) phải dùng lò điện. Trong tự nhiên, khi có sấm sét tạo nên áp suất và nhiệt độ
rất cao mới cắt đứt liên kết đó để hình thành nên đạm vô cơ. Vì vậy sau trận mưa
giông, cây tươi tốt hơn vì được bổ sung thêm đạm từ nước mưa.
Người ta ước tính trong bầu không khí nitơ phân tử (N2) chiếm khoảng 78,16%
thể tích, lượng nitơ này có thể cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng hàng chục triệu năm
nếu như cây trồng đồng hóa được chúng. Nhưng tất cả nguồn nitơ trên, cây trồng cũng
Chuyên ngành Vi sinh vật học

10

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013

Trường ĐHCT

như các loài động vật và người không có khả năng đồng hóa trực tiếp nguồn N2 tự do
từ không khí (Nester et al., 2004) mà phải nhờ vi sinh vật. Thông qua hoạt động của
các loài vi sinh vật, nitơ nằm trong các dạng khác nhau được chuyển hóa thành dễ tiêu
cho cây trồng sử dụng. Hằng năm cây trồng lấy đi hàng trăm triệu tấn nitơ. Bằng cách
sử dụng phân con người trả lại cho đất được khoảng >40%, lượng thiếu hụt còn lại cơ
bản bổ sung bằng nitơ do hoạt động sống của vi sinh vật. Các vi sinh vật này có khả
năng biến N2 trong khí quyển thành NH3 cung cấp đạm cho cây mà chỉ cần một lượng
năng lượng rất ít (3 - 5 kcal/M). Chúng được gọi chung là vi sinh vật cố định đạm.
Trong tự nhiên sự cố định đạm sinh học đã đóng góp một lượng lớn (khoảng
30 kg đạm/ha/vụ) cho cây trồng hấp thu khi mà phân đạm hóa học chỉ được cây trồng
sử dụng 30 - 40% (Boddy và Dobereiner, 1984).

Sự cố định đạm sinh học phụ thuộc vào hoạt động của enzyme nitrogenase
được xúc tác bởi năng lượng. Để thực hiện phản ứng này cần cung cấp 17 ATP
và enzyme nitrogenase để phá vỡ liên kết ba của phân tử nitơ.
Phương trình phản ứng:
N2 + 8H+ + 8e- + 16ATP

nitrogenase

2NH3 + H2 + 16ADP + 16pi.

Chính vì vậy mà vai trò của sự cố đinh đạm sinh học có một ý nghĩa hết sức
quan trọng đối với nông nghiệp, nhất là đối với các nước có nền công nghiệp sản
xuất phân hóa học chưa phát triển mà Việt Nam là một ví dụ điển hình. Trong
tương lai, khả năng cố định đạm trong cây không phải họ đậu có thể làm giảm và thậm
chí là loại bỏ hẳn sự cần thiết sử dụng phân sử dụng vô cơ trong nông nghiệp, đồng
thời cũng có thể cải thiện được năng suất của mùa màng khi sự cộng sinh cung cấp
nguồn đạm liên tục cho cây trồng.
2.4. Một số vi khuẩn cố định đạm
2.4.1. Vi khuẩn Gluconacetobacter diazotrophicus
Gluconacetobacter diazotrophicus được phát hiện lần đầu tiên ở cây mía. Vào
năm 1988, Cavalcante và Dobereiner báo cáo về một loài vi khuẩn cố định đạm chịu
được acid sống trong cây mía và gọi đó là vi khuẩn Acetobacter diazotrophicus. Vi
khuẩn này có khả năng cung cấp ra gần một nửa lượng đạm cố định được cho cây
trồng sử dụng. Dựa vào trình tự của 16S rRNA của vi khuẩn để phân tích Acetobacter
diazotrophicus được đổi tên lại thành Gluconacetobacter diazotrophicus (Yamada Y
et al., 1998)
Chuyên ngành Vi sinh vật học

11

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013

Trường ĐHCT

Vi khuẩn Gluconacetobacter diazotrophicus thuộc họ Acetobacteraceae. Đây là
những vi khuẩn Gram âm, sinh trưởng tốt ở môi trường hiếu khí, ở nhiệt độ 25 - 300C
và pH 5,5 - 6,0 (Cao Ngọc Điệp, 2011). Nguồn carbon tốt nhất cho sự phát triển của vi
khuẩn là sucrose ở nồng độ 10% và thậm chí ở nồng độ cao hơn (30%) vi khuẩn vẫn
có thể phát triển. Acid hữu cơ như succinate và acid dicarbonxylic khác mà đặc biệt là
acid 2-keto gluconic có trong cây mía giúp cho sự tăng trưởng rất tốt cho vi khuẩn này
(Nguyễn Hữu Hiệp và Cao Ngọc Điệp, 2012)
Li và Macrae (1991), James et al., (1994) cũng đã phân lập được vi khuẩn này ở
mía đường. Người ta cũng đã nghiên cứu và tìm thấy vi khuẩn này hiện diện ở cây cà
phê, khóm, lúa, khoai lang (Jimenez-Salgalo et al., 1997; Hernandez et al., 2000 ;
Muthukumarasamy et al., 2002a). Gần đây các nhà khoa học đã phát hiện loài vi khuẩn
vi khuẩn này có một số đặc tính: cố định đạm sinh học, tổng hợp kích thích tố
(hormone) tăng trưởng, tổng hợp auxin và gibberelin, làm giảm pH môi trường để hòa
tan lân khó tan (Bastian et al., 1998 ; Muthukumarasamy et al., 2002; Tejera et al.,
2003 ; Madhaiyan et al., 2004). Thực nghiệm ngoài đồng cho thấy lượng nitơ mà G.
diazotrophicus tạo ra bằng với đối chứng có sử dụng 275 kg N/ha (Muthukumarasamy
et al., 2002). Gần đây, Prabudoss và Stella (2009) phân lập vi khuẩn G. diazotrophicus
từ rễ, thân, chồi, lá ở mía đường, khoai lang, khóm, vi khuẩn này có khả năng cố định
đạm mạnh mẽ làm tăng sản lượng mía đường khóm, khoai lang, nên G. diazotrophicus
được xem là loài vi khuẩn đầy hứa hẹn với khả năng cung cấp gần một nửa N cố định
được ở dạng hữu ích cho cây (Nguyễn Hữu Hiệp và Cao Ngọc Điệp, 2012).
2.4.2. Vi khuẩn Azospirillum
Vào năm 1923, Beijerinck phân lập được nhóm vi khuẩn giống như xoắn khuẩn

và đã được Becking (1963) phát hiện lại. Đến năm 1976, Dobereiner và Day mô tả về
sự liên hợp của những vi khuẩn này với các cây cỏ và nhiều loại cây ngũ cốc khác
nhau. Sau đó các vi khuẩn này được phân thành giống mới và được gọi là Azospirillum
(Tarand et al., 1978)
Vi khuẩn Azospirillum là những vi sinh vật cố định đạm sống tự do hoặc kết hợp
với rễ của cây ngũ cốc và một số loại cỏ, là vi khuẩn Gram âm, có khả năng chuyển
động và có dạng hình que ngắn. Sự tăng sinh Azospirillum xảy ra dưới cả hai điều
kiện hiếu khí và kỵ khí nhưng thích hợp hơn là điều kiện vi hiếu khí với sự hiện diện
hoặc không có hợp chất nitơ trong môi trường (Dobereiner và Pedrosa, 1987). Một số
Chuyên ngành Vi sinh vật học

12

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013

Trường ĐHCT

dòng Azospirillum là những sinh vật tự dưỡng không bắt buộc. Azospirillum có thể tiết
ra những kích thích tố tăng trưởng thực vật như IAA (Indole-3-acetic acid), IBA
(Indole-3-butyric acid), ABA (Abscisic acid) và Cytokynin (Bashan và Levanony,
1990), là vi khuẩn cố định đạm thúc đẩy sự phát triển của cây, giúp tăng năng suất cây
trồng, hòa tan lân dạng khó tan và các chất dinh dưỡng khác (Bilal et al., 1990;
Seshadri et al., 2000; Somers et al., 2005; Lăng Ngọc Dậu et al., 2007).
Vi khuẩn Azospirillum được phân lập từ vùng rễ của nhiều loại cỏ, mía đường và
ngũ cốc trên khắp thế giới, ở vùng khí hậu nhiệt đới cũng như ôn đới (Enrique và
Caceres, 1982; Reinhold-Hurek et al., 1986). Cao Ngọc Điệp et al. (2007) đã phân lập
được vi khuân Azospirillum lipoferum từ lúa mùa ĐBSCL.

Các nghiên cứu của Hiệp et al., (2005) cho thấy khi sử dụng vi khuẩn A.
lipoferum chủng cho bắp giúp rễ bắp dài hơn cây đối chứng không chủng có thể hấp
thu dưỡng chất trong đất tốt hơn đồng thời có khả năng kháng hạn tốt hơn, năng suất
bắp có chủng vi khuẩn A. lipoferum sử dụng bổ sung 50% đạm (90 N/ha) tương đương
với bắp có sử dụng 100% (180 N/ha) phân đạm vô cơ.
2.4.3. Vi khuẩn Herbaspirillum
Vi khuẩn Herbaspirillum thuộc nhóm beta-Proteobacteria (Baldani et al., 1986;
Gillis et al., 1990) thuộc nhóm Gram âm có hình hơi xoắn, là vi khuẩn vi hiếu khí, cố
định đạm sống trong rễ nhiều cây không phải họ đậu, bao gồm các loại cây họ lúa,
bắp có giá trị kinh tế (James et al, 1997). Trong vùng rễ chúng có khả năng cố định
đạm mạnh mẽ (Baldani et al., 1986. Ngoài ra chúng còn tạo ra những sản phẩm của
phytohormones như auxins và gibberillins rất tốt cho sự tăng trưởng của cây
Hai loài Herbaspirillum seropedicae và Herbaspirillum rubrisubalbicans đã
được tìm thấy ở cây bắp, mía đường, lúa hoang và lúa trồng (Baldani et al., 1986;
Olivares et al., 1996)
Loài Herbaspirillum seropedicae có thể tổng hợp 31 - 54% đạm tổng số cho cây
trồng ở điều kiện phòng thí nghiệm (Baldani et al., 2000). Việc nhiễm Herbaspirillum
seropedicae trên những cánh đồng mang lại những hiệu quả như: làm cho chồi , thân
và rễ dài thêm, tăng năng suất, tăng trọng lượng hạt (Arangarasan et al.,1998). Miarza
et al. (2000) đã thí nghiệm chủng Herbaspirillum seropedicae trên cây lúa Supper
basmati (một loại lúa thơm) cho thấy năng suất hạt từ 3,7 đến 7,5 g/cây (tăng 44 90%) vói điều kiện nhà kính (Nguyễn Hữu Hiệp và Cao Ngọc Điệp, 2012).
Chuyên ngành Vi sinh vật học

13

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013

Trường ĐHCT

2.4.4. Vi khuẩn Burkholderia
Các vi khuẩn thuộc giống Burkholderia được phân lập từ vùng rễ và rễ của nhiều
loại cây như: bắp, mía, cà phê, lúa ...Vi khuẩn Burkholderia thuộc vi khuẩn gram âm,
có dạng hình que, đường kính khoảng 1µm, chúng có thể di chuyển nhờ các chiên mao
ở đầu (Jesús et al., 2004). Vi khuẩn Burkholderia sinh trưởng và phát triển trong điều
kiện kỵ khí hoặc hiếu khí, nhưng trong môi trường ít oxy thì phát triển tốt nhất, chúng
phát triển sâu trong môi trường nuôi cấy từ 1 - 4 mm (Paulina et al., 2001).
Vi khuẩn này có khả năng cố định đạm và tạo nốt sần trong những cây họ đậu
nhiệt đới (Mounlin et al., 2001). Vi khuẩn Burkholderia sống cộng sinh với cây trồng
và có khả năng cố định đạm, kích thích sự tăng trưởng của cây, hiện diện trong vùng rễ
và rễ của nhiều loại cây như: bắp, mía, mía, cà phê, lúa (Scarpella et al., 2003; Chen et
al., 2006). Hiện nay người ta tìm được khoảng 40 loài Burkholderia (Martinez-Aguilar
et al., 2008) bao gồm vi khuẩn cố định đạm trong đất, rễ cây, đẩy mạnh các giai đoạn
phát triển của cây (Coenye và Vadnamme, 2003; Osulliva và Mahenthiraligam, 2005).
Vi khuẩn Burkholderia vietnamensis tìm thấy trong rễ lúa trồng ở miền nam Việt
Nam (Van et al., 1994; Gillis et al., 1995). Thí nghiệm ở lúa cho thấy loài
Burkholderia vietnamensis sau 14 ngày chủng giúp tăng khả năng đâm chồi 33%, số
lượng rễ tăng 57%, bề mặt lá tăng 30%, năng suất lúa tăng 13 - 22%. Thí nghiệm cũng
cho thấy lúa được chủng Burkholderia vietnamensis và lúa ngoài đồng sử dụng phân
đạm 25 - 30 kg N/ha thì năng suất tương đương nhau (Van et al., 2000). Estrada et al.
(2001) cũng đã tìm thấy loài Burkholderia vietnamensis trong rễ bắp, lúa, cà phê.
2.4.5. Vi khuẩn Pseudomonas
Vi khuẩn Pseudomonas spp. phân bố rộng rãi và đa dạng nhiều chủng loài
(Rangarajan et al., 2001). Vi khuẩn Pseudomonas thường là vi khuẩn Gram âm, hình
que. Pseudomonas là vi khuẩn sống tự do, chúng hiện diện khắp nơi như trong đất,
nước, thực vật, động vật và một số làm hư thực phẩm. Chúng có khả năng hô hấp hiếu
khí hay kỵ khí trong môi trường không có oxi (Cao Ngọc Điệp, 2011).
Loài Pseudomonas stutzeri được xác định khả năng cố định đạm (Krotzsky và

Werner., 1987). Một số chủng Pseudomonas có ảnh hưởng quan trọng trong sự sinh
trưởng và phát triển thực vật như tổng hợp kích tố tăng trưởng thực vật như auxin,
cytokinin, kích thích sự phát triển của bộ rễ cây làm gia tăng khả năng hấp thu chất
dinh dưỡng trong đất ở một số loài như Pseudomonas putida, Pseudomonas
Chuyên ngành Vi sinh vật học

14

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học