ảnh hưởng của một số dòng vi khuẩn vùng rễ lúa và các mức phân đạm khác nhau đến giống lúa om6976 trồng trong chậu

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

ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ DÒNG VI KHUẨN
VÙNG RỄ LÚA VÀ CÁC MỨC PHÂN ĐẠM KHÁC NHAU ĐẾN
GIỐNG LÚA OM6976 TRỒNG TRONG CHẬU

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

Ths. NGUYỄN THỊ PHA

LÊ VĂN NÁO
MSSV: 3113733
LỚP: Vi Sinh Vật Học K37

Cần Thơ, tháng 12/2014


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

ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ DÒNG VI KHUẨN
VÙNG RỄ LÚA VÀ CÁC MỨC PHÂN ĐẠM KHÁC NHAU ĐẾN
GIỐNG LÚA OM6976 TRỒNG TRONG CHẬU

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

Ths. NGUYỄN THỊ PHA

LÊ VĂN NÁO
MSSV: 3113733
LỚP: Vi Sinh Vật Học K37

Cần Thơ, tháng 12/2014


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37-2014

Trường Đại Học Cần Thơ

PHẦN KÝ DUYỆT

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

(ký tên)

(ký tên)

Ths. Nguyễn Thị Pha

Lê Văn Náo

XÉT DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ LUẬN VĂN

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………

Cần Thơ, ngày

tháng

năm 2014

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
(ký tên)

Chuyên ngành Vi sinh vật học

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37-2014

Trường Đại Học Cần Thơ

LỜI CẢM TẠ
Trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn có nhiều cảm xúc đan xen
nhau. Bên cạnh đó, tôi cũng gặp không ít khó khăn và trắc trở nhưng nhờ sự giúp đỡ,
động viên và hướng dẫn nhiệt tình của quý Thầy Cô, Cha mẹ và bạn bè nên tôi mới có
thể hoàn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành giử lời cảm ơn đến:
- Ths. Nguyễn Thị Pha đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện thuận
lợi để tôi hoàn thành luận văn này.
- Ban lãnh đạo Viện nghiên cứu và phát triển Công nghệ Sinh học, Trường Đại
học Cần Thơ.
- Cán bộ phòng thí nghiệm Bộ gen thực vật, Trường Đại học Cần Thơ đã tạo mọi
điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn.
- Bạn Nguyễn Tấn Lập và các bạn lớp Vi Sinh Vật K37 đã tận tình hỗ trợ và giúp
đỡ tôi.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến Cha mẹ đã luôn ủng hộ và
động viên tôi.

Cần thơ, ngày tháng

năm 2014

Ký tên

Chuyên ngành Vi sinh vật học

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37-2014

Trường Đại Học Cần Thơ

TÓM LƯỢC
Bốn dòng vi khuẩn cố định đạm CT1N2 – Ideonella sp, CT1N3 – Bacillus
subtillis, CTB3 - Serratia marcescens và VL.27 – Frateuria sp được phân lập từ vùng
rễ lúa tại 2 tỉnh Cần Thơ và Vĩnh Long được chọn để khảo sát khả năng nội sinh với
giống lúa OM6976. Kết quả thu được cho thấy cả 4 dòng vi khuẩn đều nội sinh bên
trong cây lúa và phát triển ở vùng rễ lúa ở 3 ngày, 5 ngày và 7 ngày. Dòng CT1N2
cho khả năng nội sinh tốt nhất, đặc biệt là nội sinh bên trong cây lúa mạnh nhất sau 3
ngày chủng (3 x 105 cfu/2 cây). Dòng VL.27 lại phát triển mạnh ở vùng rễ lúa sau 3
ngày sau khi chủng (210.67x103 cfu/2 cây).
Bốn dòng vi khuẩn trên tiếp tục được khảo sát khả năng ảnh hưởng đến sự sinh
trưởng và phát triển của giống lúa OM6976 trong điều kiện nhà lưới với 4 mức phân
đạm khác nhau (bón 0%, 25%, 50% và 75% phân đạm theo nhu cầu của cây lúa vụ
Đông xuân). Kết quả chỉ tiêu sinh trưởng, quan trọng là khối lượng rơm khô ở mức
bón 75% đạm kết hợp chủng bốn dòng vi khuẩn có khối lượng rơm khô cao khác biệt
không có ý nghĩa so với đối chứng(DC) dương (48,57g). Mức phân bón 50% đạm thì 2
dòng vi khuẩn CTB3 và VL.27 có khối lượng rơm khô khác biệt không có ý nghĩa so
với DC dương. Ở mức phân đạm 25% thì dòng CT1N2 có khối lượng rơm khô
(38,40g) khác biệt không có ý nghĩa so với DC dương. Kết quả chỉ tiêu năng suất,
quan trọng là khối lượng hạt/bụi ở mức bón 75% đạm kết hợp chủng các dòng vi
khuẩn CT1N2, CTB3 và VL.27 cho khối lượng hạt/bụi cao khác biệt không có ý nghĩa
so với DC dương (22,82g). Ở mức bón 50% đạm thì dòng vi khuẩn CT1N2 có khối
lượng hạt/bụi (24,03g) khác biệt không có ý nghĩa so với DC dương. Ở mức bón 25%
đạm thì dòng vi khuẩn CT1N2 và VL.27 cũng cho khối lượng hạt/bụi khác biệt không
có ý nghĩa so với DC dương.
Từ khóa: giống lúa OM6976, khả năng nội sinh, vi khuẩn cố định đạm.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

i

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37-2014

Trường Đại Học Cần Thơ

TÓM TẮT
PHẦN KÝ DUYỆT
LỜI CẢM TẠ
TÓM LƯỢC ...................................................................................................... i
DANH SÁCH BẢNG....................................................................................... iv
DANH SÁCH HÌNH ........................................................................................ v
TỪ VIẾT TẮT................................................................................................. vi
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. Vai trò của đạm đối với cây lúa:............................................................................ 8

2.2. Sự cố định đạm sinh học ........................................................................................... 9
2. 3. Vi khuẩn nội sinh trên cây trồng: .......................................................................... 10
2.4. Một số chi vi khuẩn ................................................................................................. 12
2.4.1. Vi khuẩn Bacillus ............................................................................................... 12
2.4.2. Vi khuẩn Pseudomonas ...................................................................................... 13
2.4.3. Vi khuẩn Serratia ............................................................................................... 13
2.4.4. Vi khuẩn Ideonella azotifigens........................................................................... 14
2.4.5. Vi khuẩn Frateuria ............................................................................................. 14
2.5. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng vi khuẩn cố định đạm trên thế giới và ở Việt
Nam................................................................................................................................. 15
2.5.1. Trên thế giới ....................................................................................................... 15
2.5.2. Trong nước ......................................................................................................... 16

CHƯƠNG 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP .................................. 18
3.1. Địa điểm và thời gian thực hiện thí nghiệm ........................................................... 18
3.2. Phương tiện.............................................................................................................. 18
3.2.1. Vật liệu thí nghiệm ............................................................................................. 18
3.2.2. Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm ............................................................................ 19
3.2.3. Hóa chất ............................................................................................................. 19
3.3. Phương pháp ........................................................................................................... 20
3.3.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát khả năng nội sinh và phát triển xung quanh vùng rễ lúa
của các dòng vi khuẩn vùng rễ lúa lên giống lúa OM6976 ............................................ 20
3.3.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của vi khuẩn cố định đạm lên giống lúa
OM6976 ở điều kiện trồng trong chậu .......................................................................... 22

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................. 25
4.1. Khả năng nội sinh và phát triển xung quanh vùng rễ lúa của các dòng vi khuẩn
vùng rễ đến giống lúa OM6976...................................................................................... 25
4.2. Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm đến giống lúa OM6976 trong điều
kiện nhà lưới: ................................................................................................................. 26

4.2.1. Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm và mức đạm hóa học đến các chỉ
tiêu sinh trưởng của giống lúa OM6976........................................................................ 26
4.4.2. Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm và mức phân đạm hóa học đến các
chỉ tiêu năng suất của giống lúa OM6976. .................................................................... 33

Chuyên ngành Vi sinh vật học

ii

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37-2014

Trường Đại Học Cần Thơ

5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 42
5.1. Kết luận.................................................................................................................... 42
5.2. Kiến nghị.................................................................................................................. 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................. 43
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Số liệu thí nghiệm.
Phụ lục 2. Kết quả phân tích thống kê thí nghiệm 1

Chuyên ngành Vi sinh vật học

iii

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37-2014

Trường Đại Học Cần Thơ

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1: Nguồn gốc và khả năng tạo NH4+ của bốn dòng vi khuẩn được khảo sát. ............... 18
Bảng 2: Công thức môi trường Burk’s không N (Park et al., 2005)....................................... 19
Bảng 3: Bố trí các nghiệm thức trong thí nghiệm 1............................................................... 20
Bảng 4: Các nghiệm thức được bố trí trong thí nghiệm......................................................... 22
Bảng 5: Công thức bón phân cho các nghiệm thức (trên một chậu)....................................... 24
Bảng 6 . Số lượng khuẩn lạc trên môi trường Burk’s không đạm đếm từ cây lúa và vùng rễ
sau 3, 5 và 7 ngày chủng vi khuẩn (x103 tế bào/2 cây).......................................................... 25
Bảng 7. Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm và lượng phân đạm hóa học đến chỉ
tiêu chiều cao cây (cm). ....................................................................................................... 27
Bảng 8. Bảng phân hạng kết quả dựa vào chỉ tiêu chiều cao cây........................................... 28
Bảng 9. Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm và các mức đạm khác nhau đến chỉ
tiêu nhánh/bụi. ..................................................................................................................... 29
Bảng 10. Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm và các mức phân đạm đến chỉ tiêu số
lá (lá/bụi). ............................................................................................................................ 30
Bảng 11. Bảng phân hạng kết quả dựa vào chỉ tiêu số lá/bụi................................................. 31
Bảng 12. Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm và các mức phân đạm đến chỉ tiêu
khối lượng rơm khô (g). ....................................................................................................... 31
Bảng 13. Bảng phân hạng kết quả dựa vào chỉ tiêu khối lượng rơm khô. .............................. 32
Bảng 14. Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm và các mức đạm khác nhau đến chỉ
tiêu số bông/bụi.................................................................................................................... 33
Bảng 15. Bảng phân hạng kết quả dựa vào chỉ tiêu số bông.................................................. 34
Bảng 16. Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố đinh đạm và các mức đạm hóa học đến chỉ
tiêu chiều dài bông (cm)....................................................................................................... 34

Bảng 17. Bảng phân hạng kết quả dựa vào chỉ tiêu chiều dài bông ....................................... 35
c. Tỉ lệ hạt chắc/ bông: ......................................................................................................... 37
Bảng 18. Tỉ lệ hạt chắc/bông của giống lúa OM6976 ở từng nghiệm thức (hạt/bông). .......... 37
Bảng 19. Bảng phân hạng kết quả dựa vào chỉ tiêu hạt chắc/bông ........................................ 38
d. Chỉ tiêu khối lượng hạt/bụi: .......................................................................................... 39
Bảng 20. Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm và các mức phân đạm đến chỉ tiêu
khối lượng hạt/bụi (g). ......................................................................................................... 39
Bảng 21. Bảng phân hạng kết quả dựa vào chỉ tiêu khối lượng hạt/bụi. ................................ 40
Bảng 22. Kết quả thí nghiệm 1. .............................................................................................. 1
Bảng 23. Kết quả các chỉ tiêu sinh trưởng ở thí nghiệm 2 ....................................................... 2
Bảng 24. Kết quả các chỉ tiêu năng suất ở thí nghiệm 2. ......................................................... 3

Chuyên ngành Vi sinh vật học

iv

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37-2014

Trường Đại Học Cần Thơ

DANH SÁCH HÌNH
Hình 1. Cây lúa (Oryza sativa) ............................................................................................... 1
Hình 2. Vi khuẩn Bacillus subtillis. ...................................................................................... 12
Hình 3. Vi khuẩn Serratia sp................................................................................................ 14
Hình 4. Vi khuẩn Frateuria aurantia dưới kính hiển vi điện tử quét Kondô 67T ................... 15
Hình 5. Cây lúa được trồng trong điều kiện nhà lưới. ........................................................... 26
Hình 6. Chiều dài bông của các nghiệm thức........................................................................ 36

Chuyên ngành Vi sinh vật học

v

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37-2014

Trường Đại Học Cần Thơ

TỪ VIẾT TẮT
ABA

Abscisic acid

ATP

Adenosine-5’-triphosphate

DC

Đối chứng

ĐBSCL

Đồng bằng Sông Cửu Long

RNA

Ribose Nucleic Acid

IAA

Indole-3-acetic acid

IBA

Indole-3-butyric acid

N

Đạm

NAA

1 - Naphthaleneacetic acid

NT

Nghiệm thức

Chuyên ngành Vi sinh vật học

vi

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37-2014

Trường Đại Học Cần Thơ

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU
1.1. Đặt vấn đề
Cây lúa (Oryza sativa) là cây lương thực vô cùng quan trọng và cũng là nguồn
cung cấp năng lượng chính cho con người. Ở nước ta, ngành nông nghiệp lúa nước
chiếm vị thế rất lớn. Theo thông báo của cục thống kê, sản lượng lúa cả năm 2013 ước
đạt 44,1 triệu tấn, tăng 338,3 nghìn tấn so với năm 2012. Trong đó, diện tích gieo trồng
ước đạt 7,9 triệu ha, tăng 138,7 nghìn ha, đạt năng suất 55,8 tạ/ha
( />31). Thế mạnh về trồng lúa đã giúp Việt Nam luôn là nước xuất khẩu lúa gạo cao trên
thế giới. Để đảm bảo sản lượng lúa và nâng cao năng suất thì nhiều vùng trong cả nước
tiến hành sản xuất lúa ba vụ trong năm và tăng lượng phân bón vô cơ cho lúa, nhất là
đạm vì đạm là nguồn dinh dưỡng chủ yếu quyết định đến năng suất của lúa.
Theo Võ Minh Kha (2003), chỉ có khoảng 50 – 60% lượng đạm bón vào trong đất
được cây lúa hấp thu. Do đó, nếu bón quá nhiều phân đạm, nhất là phân đạm hóa học
không chỉ làm tăng chi phí sản xuất mà còn gây ô nhiễm môi trường do lượng đạm thất
thoát ra môi trường và làm giảm chất lượng của đất. Ngoài ra, lượng đạm dư còn tồn
tại trong gạo gây ra ngộ độc nitrat ảnh hưởng đến sức khỏe con người, đồng thời không
đảm bảo cho nền nông nghiệp phát triển bền vững.
Trong khi đó trong tự nhiên có rất nhiều loài vi sinh vật có khả năng cố định đạm
sống tự do hay nội sinh trong nhiều loại cây, trong đó có cả cây lúa. Đến nay đã có rất
nhiều nghiên cứu phân lập và định danh nhiều loài vi khuẩn có khả năng cố định đạm
cao cho cây lúa.
Vì những lý do trên mà đề tài: “Ảnh hưởng của một số dòng vi khuẩn vùng rễ lúa
và các mức phân đạm khác nhau đến giống lúa OM6976 trồng trong chậu” được thực
hiện nhằm đánh giá khả năng thay thế đạm hóa học của một số dòng vi khuẩn vùng rễ
lúa đến sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

1

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37-2014

Trường Đại Học Cần Thơ

1.2 . Mục tiêu đề tài
Khảo sát khả năng nội sinh của một số dòng vi khuẩn cố định đạm lên giống lúa
OM6976.
Đánh giá được ảnh hưởng của một số dòng vi khuẩn có khả năng cố định đạm
đến giống lúa OM6976 trong điều kiện nhà lưới.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

2

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37-2014

Trường Đại Học Cần Thơ

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

Hình 1. Cây lúa (Oryza sativa)

(Nguồn: 18/06/2014)

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 sạ trên
đồng.
Rễ phụ mọc ra từ các đốt trên thân lúa có 2 vòng rễ, vòng phía trên khỏe mạnh và
vòng bên dưới kém phát triển hơn, mỗi đốt có từ 5 – 25 rễ, rễ này 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.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

3

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37-2014

Trường Đại Học Cần Thơ

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
làm 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
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).
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 chóp 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 ngã, 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 cây 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.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

4

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37-2014

Trường Đại Học Cần Thơ

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 đã đẩy bông lúa thoát ra khỏi bẹ của lá cờ.
Hoa lúa là hoa lưỡng tính tự thụ (hầu hết). Cấu tạo 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 – 13 giờ) để
qua giai đoạn thụ phấn và thụ tinh tạo nên hạt gạo; hạt phấn chỉ sống khoảng 5 phút
sau khi tung phấn (hạt phấn mất sức nảy mầm ở 430C trong 7 phút) nhưng nướm nhụy
cái có thể sống tới 1 tuần lễ và ít bị ảnh hưởng do nhiệt độ cao (DeDatta, 1981 và
Matsuo et al., 1995).
2.1.3. Các giai đoạn sinh trưởng và phát triển của cây lúa
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.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

5

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37-2014

Trường Đại Học Cần Thơ

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.
Thời gian này cây lúa sống chậm, không sản sinh gì thêm 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.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

6

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37-2014

Trường Đại Học Cần Thơ

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 này
thì giai đoạn chín sẽ kéo dài hơn và ngược lại. Giai đoạn này 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
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 chuyển sang màu trấu đặc trưng của giống.
2.1.4. Giống lúa OM6976
Giống lúa OM6976 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.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

7

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37-2014

Giống

lúa

OM6976

Trường Đại Học Cần Thơ

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 có 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. OM6976 có bông dài trung bình, từ 25-28 cm, số hạt chắc/bông đạt từ 150200, đóng hạt dày, hơi dai hạt, hạt thon dài, trọng lượng 1000 hạt khoảng 25-26 Gram.
Hạt gạo giống lúa OM6976 đẹp, thon dài, hàm lượng amylose 24-25%. Điểm nổi bật
về chất lượng gạo của OM6976 là có hàm sắt trong gạo cao (7 mg/kg gạo 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 OM6976 là một trong những
giống nhận được giải thưởng Bông lúa vàng Việt Nam 2012.
(Nguồn: ngày 18/06/2014)
2.1.5 Vai trò của đạm đối với cây lúa:
a. Đặc điểm của phân đạm:
Trên thị trường hiện nay có hai dạng phân đạm chính là phân urê và phân đạm
sulphate (hay gọi là SA):
- Phân urê: (NH2)2CO là loại phân đạm màu trắng đục, dạng viên tròn, chứa hàm lượng
đạm rất cao (khoảng 46%), là nguồn cung cấp đạm chủ yếu cho cây lúa.
- Phân đạm sulfate: (NH4)2SO4 là loại phân phổ biến như phân urê, hàm lượng đạm
chứa khoảng 21%. Vì thế, phân đạm sulfate chỉ cung cấp đạm cho cây trồng chỉ bằng
½ phân urê, nhưng lại cung cấp đạm lẫn lượng lưu huỳnh cho cây sử dụng. Đây là ưu
điểm và nhược điểm của việc bón phân sulfate.
Ngoài hai loại phân trên, còn có những loại phân chứa đạm khác như:
- Phân DAP chứa 18% hàm lượng đạm cần thiết cho cây lúa.
- Phân Multi-K (Nitrat Kali) chứa 16% hàm lượng đạm.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

8

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37-2014

Trường Đại Học Cần Thơ

b. Vai trò của đạm đối với cây lúa:

Đạm là chất tạo hình nên cây lúa, là thành phần chủ yếu tạo nên protein và chất
diệp lục giúp cho lá lúa xanh tốt, tăng chiều cao của cây, số chồi và kích thước của lá,
góp phần làm tăng năng suất lúa. Khác với những cây trồng ở cạn, cây lúa có thể hấp
thu và sử dụng hai nguồn đạm là amonium (NH4+) và nitrat (NO3-). Cây lúa hấp thu
đạm amonium tốt hơn đạm nitrat, nhất là trong thời gian sinh trưởng ban đầu của cây
lúa. Tuy nhiên, cây lúa không lưu trữ amonium trong tế bào lá mà lượng amonium
được kết hợp thành asparagin trong lá. Ngược lại, lượng nitrat dư sẽ được lưu trữ lại
trong tế bào của cây (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008). Nếu thiếu đạm cây lúa sẽ tăng trưởng
kém, đẻ nhánh ít, mầm non khó phát triển, phân cành ít và kích thước của lá nhỏ, dẫn
đến năng suất của lúa không được cao.
Tùy theo từng giai đoạn sinh trưởng mà cây lúa có nhu cầu đạm khác nhau. Ở giai
đoạn sinh trưởng ban đầu, đạm được tích lũy ở thân lá. Khi cây lúa trổ bông, khoảng
48 – 71% đạm được đưa lên bông. Nếu thiếu đạm, cây lúa lùn hẳn lại, nở bụi ít, chồi
nhỏ, lá hẹp, trở nên vàng và rụng sớm, cây lúa còi cọc không thể phát triển. Trong giai
đoạn sinh sản, nếu thiếu đạm cây lúa sẽ cho bông ngắn, ít hạt, hạt nhỏ và bị lép hạt.
Nên năng suất lúa sẽ bị giảm rất lớn. Thừa đạm, cây lúa phát triển thân lá quá mức, mô
non, mềm, dễ ngả, tán lá rậm rạp, cây bị thừa đạm sẽ dễ bị sâu bệnh.
2.2. 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 lượng rất cao. Muốn thu được NH3 từ N2 phải dùng
nhiệt độ 50000C 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

9

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37-2014

Trường Đại Học Cần Thơ

như các loài động vật và người không có khả năng đồng hóa trực tiếp nguồn N2 tự do
từ không khí 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 bón 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 and Dobereiner, 1984).
Sự cố định đạm sinh học phụ thuộc vào hoạt động của enzyme nitrogenase
được xúc tác bởi năng lượng. Hầu hết enzyme nitrogenase bị ức chế bởi sự hiện diện
của dioxygen, trừ enzyme nitrogenase của Streptomyces thermautotrophicus là không
bị ảnh hưởng của oxy (Ribbe et al. 1997). Để có thể phá vỡ được liên kết ba của phân
tử nitơ thì enzyme nitrogenase cần được cung cấp 16 ATP.
Phương trình phản ứng:

N2 + 8H+ + 8e- + 16ATP

nitrogenase

2NH3 + H2 + 16ADP + 16pi.

Chính vì thế, vai trò của vi khuẩn cố định đạm có ý nghĩa rất lớn đối với nền nông
nghiệp bền vững, nhất là nền nông nghiệp của nước ta. Trong thời gian gần đây, nhiều
dòng vi khuẩn cố định đạm được phát hiện và xác định khả năng cố định đạm rất cao.
Đó là tiềm năng rất lớn để sử dụng nguồn vi sinh vật bản địa vào sản xuất nông nghiệp
và góp phần xây dựng nền nông nghiệp bền vững cho Việt Nam.
2. 3. Vi khuẩn nội sinh trên cây trồng:
Vi khuẩn nội sinh là vi khuẩn trải qua phần lớn vòng đời trong cây trồng
(Quispel, 1992). Từ vùng rễ chúng xâm nhập vào mô thực vật xuyên qua vùng rễ qua 3
cách là bám vào 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,

Bacillus,

Beijerinckia,

Derxia,

Enterobacteriaecae

(Klebsiella,

Enterobacter, Pantonea), Pseudomonas, Alcaligenes, Azoascur, Burkholderia,
Campylobacter, Herbaspilillum, Gluconacetobacter và Peanibacillus (Elmerich,

2007).
Chuyên ngành Vi sinh vật học

10

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37-2014

Trường Đại Học Cần Thơ

Tuy nhiên nó cũng có thể xâm nhập vào các mô xuyên qua khí khổng hay các vị
trí bị tổn thương của lá (Roos và Hattingh, 1983). Sau khi xâm nhập vào cây chủ, các
vi khuẩn nội sinh có thể tập trung tại vị trí xâm nhập hay phát tán khắp nơi trong cây
đến các tế bào bên trong, đi vào các khoảng trống gian bào hay vào trong hệ mạch cây
(Zinniel et al., 2002). Mật số của quần thể vi khuẩn nội sinh rất biến thiên, phụ thuộc
chủ yếu vào loài vi khuẩn và kiểu di truyền của cây chủ; nhưng cũng phụ thuộc vào
giai đoạn phát triển của cây chủ và các điều kiện môi trường (Pillay và Nowak,1997;
Tan et al., 2003).
Một số vi khuẩn nội sinh có thể thúc đẩy sự phát triển của cây trồng bằng cách
sản xuất các chất kích thích tố sinh trưởng thực vật và cố định đạm từ không khí (Sturz
et al., 2000). Hơn nữa, một số dòng vi khuẩn nội sinh có thể cải thiện sự phát triển của
bệnh trên cây và kích thích sự chống chịu của cây trồng đối với sự tác động của các
nhân tố vô sinh và hữu sinh (Hallmann et al., 1997).
Vùng rễ là nơi tiếp giáp giữa rễ thực vật và đất, là nơi lắng động các chất hữa cơ,
và là nơi xuất phát của các môi trường sống và các nguồn sống khác nhau cho các vi
sinh vật đất. Thực vật có thể thay đổi môi trường vùng rễ của chúng nhờ sự hấp thu các
chất dinh dưỡng, độ ẩm và oxy từ vùng rễ; và các chất do rễ tiết ra. Đặc tính quan
trọng của các dịch rễ là có tỉ lệ C/N cao nên có thể đẩy mạnh sự phong phú của các vi

khuẩn cố định đạm trong vùng. Ngược lại, vi sinh vật có thể ảnh hưởng đến khả năng
sinh trưởng của cây do sự tác động của chúng đến các giá trị của các chất dinh dưỡng,
sự phát triển và hình thái của rễ. Nhờ sự đa dạng của cây trồng và sự đa dạng của vùng
rễ nên các nhà khoa học có thể khám phá được nhiều nhóm vi khuẩn nội sinh khác
nhau từ các cây khác nhau.
Các vi khuẩn vùng rễ làm tăng khả năng hấp thu dinh dưỡng và sự chuyển hóa
các chất trong cây còn non. Azospirillum brasilense đã thúc đẩy sự phát triển lông rễ
một cách mạnh mẽ và giảm sự kéo dài rễ ở Panicum miliaceum. Vi khuẩn nốt rễ sống
trong rễ lúa giúp cây hấp thụ nhiều nitơ, lân, kali và sắt tăng từ 10 – 64% (Biswas et
al., 2000). Chaintreuil et al., 2000, đã phát hiện vi khuẩn nốt rễ còn sống trong rễ lúa
hoang (Oryza breviligulata) ở vùng Châu Phi và chúng có nguồn gốc từ những cây
điên điển (Sesbania sp.) mọc chen lẫn với cây lúa hoang.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

11

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37-2014

Trường Đại Học Cần Thơ

2.4. Một số chi vi khuẩn
2.4.1 Vi khuẩn Bacillus

Bacillus là nhóm vi khuẩn Gram dương, có khả năng tạo bào tử, các tế bào
thường sắp xếp thành dạng chuỗi (streptobacillus), chiếm khoảng 90% nhóm vi khuẩn
Gram dương có khả năng kích thích sinh trưởng thực vật sống tại vùng rễ. Các loài

Bacillus phổ biến là B. mycoides, B. firmus, B. subtilis, B. pumilus, B. megaterium, B.
thuringiensis và B. licheniformis .
Tại vùng rễ thực vật, một số chủng Bacillus có thể sản xuất các hormone thực vật
như IAA hay gibberellin. Thêm vào đó, chúng còn có khả năng tương tác bền vững và
kích thích sự tăng trưởng cây trồng rõ rệt. Ví dụ, vi khuẩn B. licheniformis có thể được
dùng trong phân bón sinh học cho cà chua và hồ tiêu mà không làm biến đổi các điều
kiện cần cho cây phát triển trong nhà lưới; B. megaterium góp phần cải thiện sự mọc rễ
cũng như chiều dài và trọng lượng khô của rễ bạc hà; B. megaterium và
B.mucilaginosus có khả năng cải thiện nguồn khoáng và hấp thu khoáng của ớt và dưa
leo trong điều kiện đất nghèo dinh dưỡng có chứa đá khoáng (Kaymak et al., 2008;
Han et al., 2006; Supanjani et al., 2006).

Hình 2. Vi khuẩn Bacillus subtillis.
(Nguồn : ngày
22/11/2014)

Chuyên ngành Vi sinh vật học

12

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37-2014

Trường Đại Học Cần Thơ

2.4.2. Vi khuẩn Pseudomonas
Vi khuẩn Pseudomonas spp. phân bố rộng rãi và đa dạng nhiều chủng loài
(Rangarajan et al., 2001; 2002). 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
fluorescens, Pseudomonas syringae (Glickmann et al., 1998; Suzuki et al., 2003; Xie et
al., 1996).
Khayyati và Anwari (2001) xác định các chủng diazotrophic từ đất vùng rễ lúa là
vi khuẩn cố định đạm và Enterobacteriaceae chiếm ưu thế, đặc biệt đối với chi
Pseudomonas và Bacillus . Các

chi

Pseudomonas

chiếm

ưu

thế,

trong

khi Serratia và Enterobacter có số lượng ít hơn.
2.4.3. Vi khuẩn Serratia
Vi khuẩn Serratia sp là vi khuẩn Gram âm thuộc họ Enterobacteriaceae, kị khí
tùy tiện, hình que. Chủng phổ biến nhất là S. marcescens. Serratia sp được phân lập từ

cây lúa. Vi khuẩn Serratia sp có khả năng cố định đạm và tạo các kích thích tố tăng
trưởng như IAA và NAA (5µg/ml). Khi chủng vào cây giúp tăng sinh khối của cây và
các thành phần sinh hóa khác (Sandhiya et al., 2005).
Serratia marcescens

đã được xác định trình tự 16S RNA. Chủng Serratia

marcescens IRBG500 có phản ứng khử acetylen thành etylen (acetylene reduction
activity - ARA) trên cây lúa (Prasad et al., 2001).

Chuyên ngành Vi sinh vật học

13

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37-2014

Trường Đại Học Cần Thơ

Hình 3. Vi khuẩn Serratia sp.
(Nguồn:
/>OGO.gif&IID=183&isPDF=NO, ngày 22/11/2014)

2.4.4. Vi khuẩn Ideonella azotifigens
Ideonella azotifigens có khả năng di động, Gram âm, hình que, chiều rộng
0,5 – 1,0 µm và chiều dài 2 – 6 µm. Nguồn carbon sử dụng chủ yếu là acetate,
cellobiose, glucose, malate, mannitol, mannose và N-acetylglucosamine, nhưng không
sử dụng cellulose hoặc 2-hydroxyisobutyrate. Sử dụng được acid glutamic nhưng

không sử dụng arginine hoặc glucine. Tăng trưởng tốt ở 350C và pH tối ưu ở khoảng
6 – 7.
Ideonella azotifigens có hoạt tính oxidase và dương tính catalase yếu, có khả năng
di chuyển và thuộc họ Comamonadaceae. Được phân lập từ rễ cỏ lâu năm ở Ithaca,
Newyork, Mỹ (Jesse and Daniel, 2009).
2.4.5. Vi khuẩn Frateuria
Chi Frateuria bao gồm các vi khuẩn trước đây được phân loại là Acetobacter
aurantius (Kondo and Ameyama, 1958). Đây là các chủng phân lập từ cây Lilium
auratum. Chi Frateuria nằm “trung gian” giữa Pseudomonas và Gluconobacter. Trong
nghiên cứu DNA – rRNA cho thấy chi Frateuria khác với họ Acetobacteraceae nên
được xếp vào họ Xanthomonadaceae (Wing et al. 1980). Chi Frateuria là vi khuẩn
Gram âm, hình que.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

14

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37-2014

Trường Đại Học Cần Thơ

Hình 4. Vi khuẩn Frateuria aurantia dưới kính hiển vi điện tử quét
Kondô 67T
(Nguồn: ngày
22/11/2014)

2.5. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng vi khuẩn cố định đạm trên thế giới

và ở Việt Nam
2.5.1. Trên thế giới
Yoshida và Ancajas (1973) nghiên cứu vi sinh vật trên đất trồng lúa cho thấy sự
đa dạng của vi sinh vật cố định đạm. Trong đó, vùng rễ của lúa được ghi nhận là có
tiềm năng lớn trong sự cố định đạm (Trích dẫn bởi Purushothaman et al., 1979).
Cỏ Kallar (Lptochloa fusca) là loài cỏ sống ven biển ở Pakistan, khi khai phá
những vùng có cỏ Kallar phát triển tốt để trồng lúa mì người ta thấy lúa mì được trồng
ở những nơi đó có năng suất cao mà không cần bón nhiều phân hóa học (Malik et al.,
1980). Năm 1987 Bilal và Malik đã phân lập được một số loài vi khuẩn Azoarcus sống
trong rễ cỏ Kallar. Vi khuẩn này còn được phân lập từ rễ lúa, kích thích sự sinh trưởng
của lúa (Malik et al., 1997; Egner et al., 1998, Engelhard et al., 2000)
Cheng - Hui Xie và Akira Yokota năm 2005 đã phân lập vi khuẩn cố định đạm
Azospirillum oryzae sp.nov. từ rễ lúa Oryza sativa.
Venieraki et al., 2011. khảo sát sự đa dạng di truyền của các dòng vi khuẩn có
khả năng cố định đạm phân lập từ rễ lúa mì. Phân lập được 17 dòng vi khuẩn cố định
đạm từ rễ lúa mì.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

15

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học