Sàng lọc vi khuẩn vùng rễ và nội sinh cây lúa vùng ngập mặn có kích hoạt tính kích thích tăng trưởng cây trồng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP. HỒ CHÍ MINH


BÁO CÁO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Tên đề tài

SÀNG LỌC VI KHUẨN VÙNG RỄ VÀ NỘI
SINH CÂY LÚA VÙNG NGẬP MẶN CÓ
HOẠT TÍNH KÍCH THÍCH TĂNG TRƢỞNG
CÂY TRỒNG
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC
CHUYÊN NGÀNH: VI SINH – SINH HỌC PHÂN TỬ
GVHD: ThS. NGUYỄN VĂN MINH
SVTH: NGUYỄN BÍCH HOA
MSSV: 1153010264
KHÓA: 2011 – 2015
Tp. Hồ Chí Minh, tháng năm 2015


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đề tài này, ngoài sự cố gắng của bản thân còn có sự hƣớng
dẫn của thầy cô, anh chị và sự giúp đỡ của bạn bè.
Đầu tiên, con cảm ơn ba mẹ, cảm ơn gia đình đã luôn bên con, tạo mọi điều
kiện tốt nhất để con hoàn thành tốt việc học của mình.
Em xin chân thành cảm ơn tất cả thầy cô Khoa Công nghệ Sinh học Trƣờng
Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh đã truyền đạt những kiến thức nền tảng vô
cùng quý giá, tạo tiền đề để em tiếp tục học tập, nghiên cứu. Em xin lời gửi cảm ơn
chân thành đền thầy Nguyễn Văn Minh và cô Dƣơng Nhật Linh luôn ở bên cạnh
định hƣớng, truyền đạt kinh nghiệm, động viên em hoàn thành đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn chị Võ Thị Yến Nhi, chị Nguyễn Thị Mỹ Linh,

anh Hà Chế Linh và các anh, chị, các bạn và các em ở phòng thí nghiệm Vi sinh đã
ủng hộ và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Cuối cùng, em xin gửi đến tất cả các thầy cô, anh chị, bạn bè lời biết ơn và
kích chúc sức khỏe, may mắn và gặt hái nhiều thành công trong tƣơng lai.
Em xin chân thành cảm ơn.

Sinh viên thực hiện
NGUYỄN BÍCH HOA


DANH MỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Diện tích gieo trồng lúa cả nƣớc (nghìn ha) ...............................................6
Bảng 1.2. Năng suất lúa cả nƣớc (tạ/ha) .....................................................................6
Bảng 1.3. Phân loại đất mặn........................................................................................9
Bảng 2.1. Xây dựng đƣờng chuẩn phospho ..............................................................31
Bảng 2.2. Xây dựng đƣờng chuẩn IAA ....................................................................34
Bảng 3.1. Đặc điểm đại thể của các chủng đƣợc phân lập........................................49
Bảng 3.2. Đặc điểm vi thể của các chủng phân lập ..................................................53
Bảng 3.3. Số chủng phân lập đƣợc từ các mẫu .........................................................58
Bảng 3.4. Khả năng chịu mặn của vi khuẩn ở các nồng độ muối khảo sát...............58
Bảng 3.5. Kết quả định lƣợng P2O5 của các chủng ...................................................64
Bảng 3.6. Kết quả định lƣợng sinh IAA của các chủng ............................................66
Bảng 3.7. Bảng tóm tắt các chủng có hoạt tính kích thích tăng trƣởng thực vật ......70
Bảng 3.8. Kết quả định danh sinh hóa của vi khuẩn thuộc nhóm Azotobacter ........73
Bảng 3.9. Kết quả định danh sinh hóa của vi khuẩn thuộc nhóm Bacillus ...............74
Bảng 3.10. Kết quả chiều dài rễ, thân lúa, trọng lƣợng tƣơi, trọng lƣợng khô .........78

SVTH: NGUYỄN BÍCH HOA

i


DANH MỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Hình thái Azotobacter trên môi trƣờng vô đạm (A) và tế bào vi khuẩn
dƣới kính hiển vi (B) () .......................................................23
Bảng 3.1. Đặc điểm đại thể của các chủng đƣợc phân lập........................................49
Hình 3.1. Hình đại thể của một số chủng vi khuẩn trên môi trƣờng NA ..................53
Bảng 3.2. Đặc điểm vi thể của các chủng phân lập ..................................................53
Hình 3.2. Hình ảnh quan sát vi thể một số chủng phân lập đƣợc (X100) .................57
Hình 3.3. Khả năng cố định nitơ phân tử trên môi trƣờng vô đạm Asbhy của chủng
TĐ9 và TĐ1 ..............................................................................................................63
Hình 3.4. Khả năng hòa tan lân của vi khuẩn trên môi trƣờng Pikovskaya của chủng
TĐ13 và LĐ2 ............................................................................................................64
Hình 3.5. Kết quả thử khả năng tƣơng thích giữa các chủng vi khuẩn đƣợc lựa chọn.
...................................................................................................................................75
Hình 3.6. Hạt lúa nảy mầm trên đĩa agar ..................................................................76
Hình 3.7. Hạt lúa nảy mầm đƣợc ngâm trong dịch khuẩn tƣơng ứng với từng
nghiệm thức ...............................................................................................................77
Hình 3.8. Giai đoạn lúa phát triển đƣợc 3 ngày và 7 ngày sau khi gieo ...................77
Hình 3.9. Chiều dài rễ giữa các nghiệm thức ............................................................81
Hình 3.10. Chiều dài thân giữa các nghiệm thức ......................................................81

SVTH: NGUYỄN BÍCH HOA

ii

DANH MỤC

DANH MỤC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 2.1. Bố trí thí nghiệm ......................................................................................28
Sơ đồ 2.2. Quy trình định lƣợng phospho .................................................................32
Sơ đồ 2.3. Quy trình định lƣợng IAA .......................................................................35

DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Biều đồ 3.1. Đồ thị biểu diễn nồng độ phospho tan trong dịch nuôi cấy các chủng.65
Biểu đồ 3.2. Đồ thị biểu diễn nồng độ IAA trong dịch nuôi cấy các chủng .............68
Biểu đồ 3.3 Đồ thị biểu diễn chiều dài rễ của các nghiệm thức................................79
Biểu đồ 3.4. Đồ thị biểu diễn chiều dài thân của các nghiệm thức ...........................79
Biểu đồ 3.5. Đồ thị biểu diễn trọng lƣợng tƣơi của các nghiệm thức .......................80
Biểu đồ 3.6. Đồ thị biểu diễn trọng lƣợng khô của các nghiệm thức .......................80

SVTH: NGUYỄN BÍCH HOA

iii


DANH MỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
CFU

Colony Forming Unit

Đđ

Đậm đặc

H

Giờ

IAA

Indole Acetic Acid

MS

Minimal Salt

NA

Nutrient Agar

NB

Nutrient Broth

OD

Optical Density

ppm

Parts per milion

TSA

Tryticase Soy Agar

TSB

Tryticase Soy Broth

SVTH: NGUYỄN BÍCH HOA

iv


DANH MỤC

MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................1
PHẦN 1:
1.1.

TỔNG QUAN TÀI LIỆU .....................................................................4

GIỚI THIỆU SƠ LƢỢC VỀ CÂY LÚA ........................................................5

1.1.1

Sơ lƣợc về cây lúa .......................................................................................5

1.1.2

Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới ......................................................5

1.1.3

Tình hình sản xuất lúa gạo trong nƣớc........................................................6

1.2.

ẢNH HƢỞNG CỦA ĐỘ MẶN ĐẾN SỰ SINH TRƢỞNG VÀ PHÁT

TRIỂN CỦA THỰC VẬT ..........................................................................................7
1.2.1

Sơ lƣợc về đất mặn ......................................................................................7

1.2.2

Các vùng lúa nhiễm mặn ở Việt Nam .........................................................8

1.2.3

Tác hại của mặn đến cây trồng..................................................................10

1.2.4

Tính chống chịu mặn của cây lúa ..............................................................11

1.3.

VI SINH VẬT VÙNG RỄ ............................................................................12

1.3.1

Sơ lƣợc vi khuẩn vùng rễ ..........................................................................12

1.3.2.

Các nghiên cứu trên thế giới .................................................................13

1.3.3.

Các nghiên cứu trong nƣớc ...................................................................13

1.4.

VI KHUẨN NỘI SINH.................................................................................13

1.4.1

Sơ lƣợc về vi khuẩn nội sinh .....................................................................13

1.4.2

Tình hình nghiên cứu trên thế giới ............................................................14

1.4.3

Tình hình nghiên cứu trong nƣớc ..............................................................15

1.5.

SỰ CỐ ĐỊNH NITƠ PHÂN TỬ CỦA VI KHUẨN.....................................15

1.5.1

Quá trình cố định nitơ phân tử ..................................................................15

1.5.2

Cơ chế cố định nitơ phân tử ......................................................................15

1.6.

VI KHUẨN HÒA TAN LÂN .......................................................................16

1.6.1

Vai trò của lân đối với cây trồng ...............................................................16

1.6.2

Vi sinh vật hòa tan lân hữu cơ...................................................................17

1.6.3

Vi sinh vật hòa tan lân vô cơ .....................................................................17

1.7.

VI KHUẨN SINH IAA.................................................................................18

1.8.

VI KHUẨN BACILLUS ................................................................................19

SVTH: NGUYỄN BÍCH HOA

v


DANH MỤC
1.9.

VI KHUẨN AZOTOBACTER .......................................................................20

PHẦN 2:

VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...........................24

2.1.

THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU ..............................................25

2.2.

VẬT LIỆU ....................................................................................................25

2.3.

THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, MÔI TRƢỜNG ......................................................25

2.3.1.

Thiết bị ..................................................................................................25

2.3.2.

Môi trƣờng – hóa chất ...........................................................................26

2.3.3.

Thuốc thử ..............................................................................................26

2.4.

PHƢƠNG PHÁP THỰC HIỆN ....................................................................28

2.4.1.

Bố trí thí nghiệm ...................................................................................28

2.4.2.

Phƣơng pháp phân lập vi khuẩn chịu mặn ............................................29

2.5.

ĐỊNH TÍNH KHẢ NĂNG CỐ ĐỊNH NITƠ CỦA VI KHUẨN..................30

2.6.

XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG HÒA TAN LÂN .................................................30

2.6.1.

Nguyên tắc ............................................................................................30

2.6.2.

Định tính khả năng hòa tan lân .............................................................31

2.6.3.

Định lƣợng khả năng hòa tan lân ..........................................................31

2.7.

XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG SINH IAA...........................................................33

2.7.1.

Nguyên tắc ............................................................................................33

2.7.2.

Định lƣợng IAA trong dịch nuôi cấy vi khuẩn .....................................33

2.8.

ĐỊNH DANH ................................................................................................36

2.9.
THÍ NGHIỆM THỬ KHẢ NĂNG TƢƠNG THÍCH GIỮA CÁC CHỦNG
ĐƢỢC LỰA CHỌN .................................................................................................45
2.9.1.

Nguyên tắc ............................................................................................45

2.9.2.

Cách tiến hành .......................................................................................45

2.10.

THÍ NGHIỆM TRỒNG LÚA .......................................................................45

2.10.1.

Bố trí thí nghiệm ...................................................................................45

2.10.2.

Đánh giá một số đặc tính nông học của cây lúa ....................................46

2.11.

PHƢƠNG PHÁP THỐNG KÊ SỐ LIỆU .....................................................47

PHẦN 3:
3.1.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................48

KẾT QUẢ PHÂN LẬP .................................................................................49

SVTH: NGUYỄN BÍCH HOA

vi


DANH MỤC
3.1.1.

Kết quả quan sát đại thể ........................................................................49

3.1.2.

Kết quả quan sát vi thể ..........................................................................53

3.2.

KHẢ NĂNG CHỊU MẶN CỦA VI KHUẨN ..............................................58

3.3.

KHẢ NĂNG CỐ ĐỊNH ĐẠM NITƠ PHÂN TỬ.........................................63

3.4.

KHẢ NĂNG HÒA TAN LÂN .....................................................................63

3.4.1.

Định tính khả năng hòa tan lân .............................................................63

3.4.2.

Định lƣợng khả năng phân giải lân của các chủng ...............................64

3.5.

KHẢ NĂNG SINH IAA ...............................................................................66

3.6.
TÓM TẮT CÁC CHỦNG CÓ HOẠT TÍNH KÍCH THÍCH TĂNG
TRƢỞNG THỰC VẬT.............................................................................................70
3.7.

KẾT QUẢ ĐỊNH DANH ..............................................................................72

3.7.1.

Kết quả định danh sơ bộ........................................................................72

3.7.2.

Kết quả định danh chủng thuộc chi Azotobacter ..................................73

3.7.3.

Kết quả định danh chủng thuộc chi Bacillus ........................................73

3.8.
KẾT QUẢ THỬ KHẢ NĂNG TƢƠNG THÍCH GIỮA CÁC CHỦNG VI
KHUẨN ĐƢỢC LỰA CHỌN ..................................................................................75
3.9.

KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG KÍCH THÍCH TĂNG TRƢỞNG

CỦA CÁC CHỦNG THỬ NGHIỆM TRÊN MÔ HÌNH TRỒNG LÚA .................75
3.9.1.

Chọn giống, ƣơm hạt giống nảy mầm, tiến hành trồng lúa ..................75

3.9.2.

Kết quả một số đăc tính nông học .........................................................78

PHẦN 4:

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .................................................................85

4.1

KẾT LUẬN ...................................................................................................86

4.2

ĐỀ NGHỊ ......................................................................................................86

TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................87
PHỤ LỤC ................................................................................................................96

SVTH: NGUYỄN BÍCH HOA

vii


ĐẶT VẤN ĐỀ

ĐẶT VẤN ĐỀ

SVTH: NGUYỄN BÍCH HOA

1


ĐẶT VẤN ĐỀ
Lúa (Oryza sativa L.) thuộc họ Hòa Bản là cây ngũ cốc quan trọng nhất
trong sự phát triển thế giới và là lƣơng thực chính của hơn một nửa dân số thế giới
(FAOSTAT: ). Trên thế giới cây lúa đƣợc xếp vào vị trí thứ
hai sau cây lúa mì về diện tích và sản lƣợng. Ở châu Á, lúa gạo đƣợc coi là cây
lƣơng thực quan trọng nhất, chiếm diện tích 135 triệu ha trong tổng số 148,4 triệu
ha trồng lúa của toàn thế giới. Theo FAOSTAT, tổng sản lƣợng lúa gạo năm 2013
của Việt Nam là 232.176.196 tấn (FAOSTAT:). Trong tƣơng
lai, xu thế sử dụng lúa gạo sẽ tiếp tục tăng hơn nữa vì đây là loại lƣơng thực dễ bảo
quản, dễ chế biến và cho năng lƣợng khá cao. Theo tính toán của Peng và cộng sự
(1999), đến năm 2030 sản lƣợng lúa của thế giới phải đạt 800 triệu tấn mới có thể
đáp ứng đƣợc nhu cầu lƣơng thực của con ngƣời.Với tình trạng khan hiếm và giá
ngày càng tăng nhƣ hiện nay, thế giới sẽ phải đối mặt với nguy cơ thiếu lƣơng thực.

Theo một nghiên cứu của Lobell, đến năm 2030 sản lƣợng lƣơng thực ở châu Á sẽ
giảm 10 % hoặc hơn, đặc biệt là sản phẩm lúa gạo (Lobell và cộng sự., 2008).
Nguyên nhân làm giảm năng suất và sản lƣợng lúa là do ảnh hƣởng của thiên tai,
sâu bệnh và các yếu tố môi trƣờng. Trong đó, đáng chú ý là hiện tƣợng đất nhiễm
mặn. Diện tích đất trồng trọt bị ảnh hƣởng mặn ƣớc khoảng 380 triệu ha, chiếm 1/3
đất trồng trên toàn thế giới (Bùi Chí Bửu và cộng sự., 2003).
Việt Nam với đƣờng bờ biển dài 3.620 km trải dọc từ Bắc vào Nam, hàng
năm những vùng trồng lúa ven biển chịu ảnh hƣởng rất nhiều do sự xâm thực của
biển (Hoàng Ngọc Giao, 2002). Theo thống kê, diện tích đất ngập mặn năm 1992 là
494.000 ha, đến năm 2000 là 606.792 ha (Nguyễn Ngọc Anh, 2005). Theo báo cáo
mới nhất của Cục trồng trọt, tại đồng bằng sông Cửu Long, xâm ngập mặn đã ảnh
hƣởng đến 620.000 ha/1.545.000 ha lúa đông xuân 2009 − 2010, chiếm 40 % diện
tích toàn vùng. Trong đó, diện tích có nguy cơ bị xâm ngập mặn cao khoảng
100.000 ha/ 650.000 ha, chiếm 16 % diện tích canh tác lúa của các tỉnh trên. Đặc
biệt, trong điều kiện khí hậu toàn cầu đang thay đổi, hiện tƣợng băng tan ở hai cực,
nƣớc biển dâng lên đe dọa các vùng đất canh tác thấp ven biển. Nhƣ vậy, đất nhiễm
mặn là một trong những yếu tố chính gây khó khăn cho chiến lƣợc phát triển sản
lƣợng lúa gạo, và ảnh hƣởng xa hơn là mục tiêu đảm bảo an ninh lƣơng thực sẽ khó
SVTH: NGUYỄN BÍCH HOA

2


ĐẶT VẤN ĐỀ
hoàn thành. Do đó, việc hạn chế mức độ gây hại của sự nhiễm mặn đến năng suất
lúa gạo là một vấn đề cần đƣợc quan tâm nghiên cứu.
Có nhiều phƣơng pháp để tăng năng suất trong đó có biện pháp sử dụng hóa
chất nông nghiệp. Tuy nhiên phƣơng pháp hóa học có nhiều nhƣợc điểm nhƣ dẫn
đến sự suy thoái đất và xuất hiện nhiều đột biến (Houdart và cộng sự., 2009) gây ô
nhiễm môi trƣờng và điều quan trọng là ảnh hƣởng đến thu nhập của ngƣời nông

dân. Giải pháp tốt nhất để giải quyết vấn đề trên là sử dụng vi khuẩn chịu mặn có
khả năng phát triển tốt ở vùng đất mặn và có hoạt tính kích thích tăng trƣởng
(Mayak và cộng sự., 2004).
Một số nghiên cứu cho thấy rằng, vi khuẩn chịu mặn đƣợc phân lập từ vùng
đất xung quanh rễ có khả năng sản xuất IAA, HCN, lipase hoặc protease và thúc
đẩy tăng trƣởng bằng khả năng cố định nitơ tự do, hòa tan lân, sinh hormon IAA
(Egamberdieva và cộng sự, 2008; Lazarovits và cộng sự, 1997). Một nghiên cứu
cho thấy rằng các Poly-β-Hydroxybutyrate (PHB) và Glycogen do vi khuẩn nội sinh
tiết ra ảnh hƣởng đến độ phì nhiêu của đất, cải thiện tăng trƣởng và năng suất cây
trồng trên vùng đất nhiễm mặn (Ali và cộng sự., 2014).
Vì vậy, chúng tôi thực hiện đề tài:“Sàng lọc vi khuẩn vùng rễ và nội sinh
cây lúa vùng ngập mặn có hoạt tính kích thích tăng trƣởng cây trồng”. Với mục
tiêu nhằm phân lập vi khuẩn chịu mặn ở vùng rễ, nƣớc và nội sinh của cây lúa có
hoạt tính kích thích tăng trƣởng cây trồng.
Nội dung thực hiện: bao gồm
 Phân lập vi khuẩn vùng rễ, nƣớc và nội sinh ở cây lúa.
 Sàng lọc vi khuẩn có khả năng chịu mặn ở cây lúa.
 Xác định hoạt tính cố định nitơ phân tử, hòa tan lân, sinh IAA của những
chủng phân lập đƣợc.
 Định danh chủng có hoạt tính cao.
 Thí nghiệm trên mô hình trồng lúa.

SVTH: NGUYỄN BÍCH HOA

3


TỔNG QUAN TÀI LIỆU

PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI

LIỆU

SVTH: NGUYỄN BÍCH HOA

4


TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. GIỚI THIỆU SƠ LƢỢC VỀ CÂY LÚA
1.1.1 Sơ lƣợc về cây lúa
Lúa (Oryza spp.) là một trong những cây lƣơng thực chính của thế giới và là
cây lƣơng thực thiết yếu hàng đầu của 90,5 triệu ngƣời dân Việt Nam. Lúa thuộc họ
Poaceae, có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới khu vực đông nam Châu
Á và Châu Phi. Lúa thuộc loại thân thảo, thân cây lúa tròn và chia thành từng mắt
và lóng. Thời gian sinh trƣởng của các giống dài ngắn khác nhau và nằm trong
khoảng 60 – 250 ngày. Diện tích gieo trồng lúa chiếm tới 61 % diện tích trồng trọt
cả nƣớc và 80 % nông dân Việt Nam trồng lúa.
Ở Việt Nam mức tiêu thụ gạo bình quân hàng năm vẫn còn ở mức cao,
khoảng 120 kg/ ngƣời/ năm. Theo số liệu của Bộ Nông Nghiệp Mỹ (USDA, 2007),
tổng nhu cầu tiêu thụ gạo trung bình hàng năm của cả thế giới ƣớc từ 410 triệu tấn
(2004 – 2005), đã tăng đến khoảng 424,5 triệu tấn (2007), trong khi tổng lƣợng gạo
sản xuất của cả thế giới luôn thấp hơn nhu cầu này (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008).
Đối với một quốc gia nhƣ Việt Nam, Thái Lan, Miến Điện, Ai Cập lúa gạo
chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, không chỉ là nguồn lƣơng
thực mà còn là nguồn thu ngoại tệ đổi lấy thiết bị, vật tƣ cần thiết cho sự phát triển
của đất nƣớc.

1.1.2 Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới
Diện tích trồng lúa trên thế giới đã gia tăng rõ rệt từ năm 1955 đến 1980. Từ

năm 1980, diện tích lúa tăng chậm và đạt cao nhất vào năm 1999 ( 156,77 triệu ha)
với tốc độ tăng trƣởng bình quân 630.000 ha/ năm. Từ năm 2000 trở đi diện tích
trồng lúa trên thế giới có nhiều biến động và có xu hƣớng giảm dần, đến năm 2005
còn ở mức 152,9 triệu ha. Diện tích trồng lúa tập trung chủ yếu ở Châu Á (khoảng
90 %). Các nƣớc có diện tích lớn nhất là Ấn Độ, Trung Quốc, Indonesia,
Bangladesh, Thái Lan. Việt Nam đứng thứ 6 trƣớc Miến Điện.
Đến năm 2005, theo thống kê của FAO (2006), dẫn đầu năng suất là Mỹ, đến
Hy Lạp, El Salvador, Tây Ban Nha với trên 7 tấn/ ha. Việt Nam đứng vào nhóm 20
nƣớc có năng suất cao, đặc biệt vƣợt trội trong khu vực Đông Nam Á. Việt Nam có
tổng sản lƣợng lúa hàng năm đứng thứ 5 trên thế giới nhƣng lại là nƣớc xuất khẩu
SVTH: NGUYỄN BÍCH HOA

5


TỔNG QUAN TÀI LIỆU
gạo đứng thứ hai thế giới hiện nay với sản lƣợng gạo xuất khẩu bình quân trên dƣới
4 triệu tấn/ năm.

1.1.3 Tình hình sản xuất lúa gạo trong nƣớc
Việt Nam là nƣớc sản xuất lúa gạo đứng hàng thứ 5 trên thế giới với sản
lƣợng hàng năm khoảng 35 triệu tấn. Sản xuất lúa trong những năm vừa qua có sự
thay đổi về diện tích do xu hƣớng giảm diện tích lúa diễn ra ở hầu hết các vùng
trồng lúa trên cả nƣớc, chủ yếu do giảm diện tích trồng vụ mùa và một số vùng
trồng lúa không hiệu quả. Dƣới đây là bảng thống kê diện tích và sản lƣợng qua các
năm của Việt Nam.
Bảng 1.1. Diện tích gieo trồng lúa cả nƣớc (nghìn ha)
2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

7504,3 7452,2 7445,3 7329,2 7324,8 7207,4 7400,2 7437,2 7489,4 7651,6
( Tổng cục thống kê 2011)
Trong đó, Đồng bằng sông Hồng chiếm 1,15 triệu ha, đồng bằng sông Cửu
Long chiếm 3,86 triệu ha trên tổng 4,1 triệu ha diện tích canh tác lúa (2008).
Bên cạnh đó năng suất lúa cả nƣớc đã và đang cải thiện một cách đáng kể
đƣợc thể hiện qua bảng 1.2.
Bảng 1.2. Năng suất lúa cả nƣớc (tạ/ha)
2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

45,9

46,4

48,6

48,9

48,9

49,9

52,3

52,4

53,4

55,3

(Tổng cục thống kê 2011)
Sản lƣợng lúa gia tăng dù diện tích trồng lúa có giảm nhƣng năm 2011 sản
lƣợng cả nƣớc đạt 42,324 triệu tấn vẫn đảm bảo an toàn lƣơng thực quốc gia và đảm
bảo tăng sản lƣợng xuất khẩu.

SVTH: NGUYỄN BÍCH HOA

6


TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.2. ẢNH HƢỞNG CỦA ĐỘ MẶN ĐẾN SỰ SINH TRƢỞNG VÀ
PHÁT TRIỂN CỦA THỰC VẬT
1.2.1 Sơ lƣợc về đất mặn
Đất mặn đƣợc xem là một trong những vấn đề cần quan tâm trên thế giới, bởi
nó ảnh hƣởng rất lớn đến diện tích và năng suất cây trồng. Tính chất vật lý và hoá
học của đất mặn rất đa dạng, biến thiên tuỳ thuộc vào nguồn gốc của hiện tƣợng
mặn, độ pH của đất, hàm lƣợng chất hữu cơ trong đất, chế độ thuỷ văn và nhiệt độ
(F.A.O., 2000).
Đất mặn chứa 1 lƣợng muối hòa tan trong nƣớc ở vùng rễ cây, làm thiệt hại
đến hoạt động sinh trƣởng của cây trồng. Mức độ gây hại của đất mặn tùy thuộc vào
cây trồng, giống cây, thời gian sinh trƣởng, các yếu tố môi trƣờng đi kèm với nó, và
tính chất của đất. Hội Khoa Học Đất của Mỹ (SSSA 1979) đã xác định đất mặn là
đất có độ dẫn điện (EC) lớn hơn 2 dS/ m, không kể đến hai giá trị khác: tỉ lệ hấp thu
sodium (SAR) và pH. Tuy nhiên, hầu hết các định nghĩa khác đều chấp nhận đất

mặn là có độ dẫn điện EC cao hơn 4 dS/m ở điều kiện nhiệt độ 25oC, phần trăm
sodium trao đổi ESP kém hơn 15 và pH nhỏ hơn 8,5 (Nguyễn Thị Lang, 2008).
Đất mặn khá phổ biến ở vùng sa mạc và cận sa mạc. Muối tích tụ và mao dẫn
lên đất mặn, chảy tràn trên mặt đất theo kiểu rửa trôi. Đất mặn có thể phát triển ở
vùng nóng ẩm, cận nóng ẩm trên thế giới trong điều kiện thích hợp nhƣ vùng ven
biển; hoặc mặn do nƣớc biển xâm nhập khi thủy triều lên, lũ lụt; hoặc mặn do nƣớc
thấm theo chiều đứng hay chiều ngang từ thủy cấp bị nhiễm mặn (Ponnamperuma,
1984).
Đất mặn bị ảnh hƣởng mặn chiếm tới 7 % diện tích đất toàn thế giới. Đất bị
ảnh hƣởng mặn không phải đều có khả năng canh tác giống nhƣ nhau, mà nó đƣợc
chia ra thành từng vùng nhóm khác nhau để sử dụng đất hợp lý. Đất bị ảnh hƣởng
mặn ở đại lục thuộc châu Âu và Bắc Mỹ rất ít có khả năng trồng trọt. Ở châu Á, hơn
80 % đất bị ảnh hƣởng mặn có khả năng trồng trọt và đã đƣợc khai thác cho sản
xuất nông nghiệp. Ở Châu Phi và Nam Mỹ, khoảng 30 % đất bị nhiễm mặn có khả

SVTH: NGUYỄN BÍCH HOA

7


TỔNG QUAN TÀI LIỆU
năng trồng trọt. Ở châu Á, hiện tƣợng đất nhiễm mặn là mối đe dọa lớn nhất đến
việc gia tăng sản lƣợng lúa gạo (F.A.O., 2000).
Ở nƣớc ta, đất mặn có nguồn gốc chủ yếu là do bị nƣớc biển xâm lấn, đất bị
nhiễm mặn, đất mặn chiếm phần diện tích tƣơng đối lớn – khoảng 2 triệu ha,
khoảng 6 % diện tích đất tự nhiên, đặc biệt là ở các vùng đồng bằng thấp, ven biển
nhƣ các vùng đồng bằng ven biển ở Hải Phòng, Nam Định, Huế,…và đặc biệt là
khu vực đồng bằng sông Cửu Long − các vùng Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu, ảnh
hƣởng xấu đến các việc canh tác, năng suất cây trồng của nhân dân…(Bùi Chí Bửu
và cộng sự, 2003)

Đất mặn là do kết hợp nhiều yếu tố: đất chứa muối, địa hình trũng không
thoát nƣớc, mực nƣớc ngầm mặn nông, khí hậu khô hạn và sinh vật ƣa muối. Trong
các yếu tố trên thì nƣớc ngầm mặn thƣờng là nguyên nhân trực tiếp làm cho đất
mặn.
Đất mặn chứa nhiều muối hòa tan (1 – 1,5 % hoặc hơn). Những loại muối tan
thƣờng gặp trong đất là NaCl, Na2SO4, CaCl2, CaSO4, MgCl2, NaHCO3…Những
loại muối này có nguồn gốc khác nhau (nguồn gốc lục địa, nguồn gốc biển, nguồn
gốc sinh vật…), nhƣng nguồn gốc nguyên thủy của chúng là từ các thành phần
khoáng của đá núi lửa. Trong quá trình phong hóa đá, những muối này bị hòa tan di
chuyển tập trung ở những dạng địa hình trũng không thoát nƣớc.
Môi trƣờng có thể nhiễm mặn các loại sau:
 Mặn hóa do muối: bao gồm các muối NaCl, Na2SO4, MgSO4, MgCl2,
NaNO3, CaCl2… nghĩa là muối kim loại kiềm và kiềm thổ, gốc acid là những
anion: Cl−, SO42−, NO32−,… trong đó vai trò của Cl− quan trọng nhất.
 Mặn hóa do kiềm: quá trình tích lũy nhiều kim loại, chủ yếu là kim loại kiềm
và kiềm thổ, có thể là Na, K, Ca, Ba trong đó Na là quan trọng nhất.

1.2.2 Các vùng lúa nhiễm mặn ở Việt Nam
Ở Việt Nam, do tác động của biển, các vùng nhiễm mặn tập trung chủ yếu ở
hai vùng châu thổ lớn là đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) và đồng bằng sông Cửu
Long (ĐBSCL). Ảnh hƣởng của nƣớc biển ở vùng cửa sông và đất liền ở ĐBSH chỉ
khoảng 15 km, nhƣng ở ĐBSCL có thể xâm nhập tới 40 – 50 km. Nhóm đất mặn có

SVTH: NGUYỄN BÍCH HOA

8


TỔNG QUAN TÀI LIỆU
diện tích khoảng 1 triệu ha. Căn cứ vào nồng độ muối hòa tan với tỷ lệ clo trong

đất, hội Khoa học Đất Việt Nam đã phân loại đất mặn đƣợc trình bày ở bảng 1.3.
Bảng 1.3. Phân loại đất mặn
Độ mặn

Tỷ lệ muối hòa tan

Nồng độ Cl

Rất mặn

>1,0

>0,25

Mặn nhiều

0,5 – 1,0

0,15 – 0,25

Mặn trung bình

0,25

0,05 – 0,15

Mặn ít

<0,25

<0,05



Đối với vùng đồng bằng sông Hồng

Vùng ĐBSH có các vùng lúa nhiễm mặn thuộc các tỉnh: Thái Bình, Hải
Phòng, Nam Định, Ninh Bình, Thanh Hóa. Một số vùng ven biển thuộc Hải Phòng
bị nhiễm mặn khoảng 20.000 ha ở cả hai dạng nhiễm mặn tiềm tàng và nhiễm mặn
xâm nhiễm từ 0,3 − 0,5 %, chủ yếu tập trung tạo các huyện: Kiến Thuỵ, Tiên Lãng,
Thủy Nguyên, Vĩnh Bảo. Tỉnh Thái Bình có khoảng 18.000 ha nhiễm mặn chủ yếu
ở các huyện Thái Thụy, Tiền Hải, Kiến Xƣơng. Tỉnh Nam Định có khoảng 10.000
ha chủ yếu ở các huyện Nghĩa Hƣng, Xuân Trƣờng, Giao Thủy. Tỉnh Thanh Hóa có
khoảng 22.000 ha đất nhiễm mặn ở các huyện Hậu Lộc, Nga Sơn, Hoằng Hóa, Hà
Trung, riêng huyện Hậu Lộc có 8.000 ha do nƣớc biển tràn vào sau mùa lũ năm
2005. (Bùi Chí Bửu và cộng sự., 2003)


Đối với vùng đồng bằng sông Cửu Long

Vùng ĐBSCL có diện tích tự nhiên khoảng 3,96 triệu ha, chiếm 12 % diện
tích cả nƣớc, giữ một vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Đây là vùng đất
có ƣu thế lớn về nông nghiệp với diện tích đất sản xuất nông nghiệp khoảng 2,9
triệu ha (sản lƣợng lƣơng thực chiếm 50 % tổng sản lƣợng lƣơng thực của cả nƣớc)
(Nguyễn Ngọc Anh, 2005).
Do ảnh hƣởng của thủy triều, nƣớc mặn từ biển thƣờng tràn vào sâu trong đất
liền vào mùa khô. Các vùng lúa ven biển ĐBSCL thuộc các tỉnh: Sóc Trăng, Bến
Tre, Tiền Giang, Trà Vinh, Bạc Liêu, Cà Mau, Kiên Giang đều bị nhiễm mặn, nhiều
hay ít tùy thuộc vào ảnh hƣởng của thủy triều và hệ thống kênh ngòi, đê ngăn mặn
của từng vùng. Độ mặn lớn nhất trong sông theo quy luật thƣờng xuất hiện trùng

với kỳ triều cƣờng trong tháng, nƣớc biển mặn vào sâu trong đất liền ở các vùng
triều mạnh và có ít nƣớc thƣợng nguồn đổ về. Do vậy, mức độ xâm nhập mặn tùy
SVTH: NGUYỄN BÍCH HOA

9


TỔNG QUAN TÀI LIỆU
thuộc vào sự xâm nhập của nƣớc biển và tùy vào mùa trong năm. Cao điểm vào các
tháng có lƣợng mƣa thấp, khoảng tháng 3 − 4 dƣơng lịch. (Đỗ Khắc Thịnh và cộng
sự., 1997).
Nhìn chung ở Việt Nam, đất bị nhiễm mặn đƣợc xếp vào một trong những
trở ngại chính cho sản xuất nông nghiệp. Những năm gần đây, việc chuyển đổi cơ
cấu sản xuất ở các tỉnh ven biển từ trồng lúa sang nuôi tôm một cách tự phát trên
diện rộng đã làm cho tình hình xâm nhập mặn trở nên phức tạp, nhiều nơi nằm
ngoài sự kiểm soát và tiềm ẩn các hậu quả xấu về môi trƣờng.

1.2.3 Tác hại của mặn đến cây trồng
Đất mặn chứa lƣợng muối hòa tan trong nƣớc ở vùng rễ, thiệt hại của rễ là
giảm diện tích lá, trong điều kiện thiệt hại nhẹ thì trọng lƣợng khô có xu hƣớng tăng
lên trong một thời gian sau đó giảm nghiêm trọng do giảm diện tích lá, ngƣợc lại,
trong điều kiện thiệt hại nặng thì trọng lƣợng khô của chồi, rễ giảm tƣơng ứng với
mức độ thiệt hại. (Bùi Chí Bửu, 2003)
Bên cạnh đó, nghiên cứu của Greenway và cộng sự 1980 cũng nghiên cứu và
cho kết quả về các tế bào bị stress mặn thì chúng sẽ bị giảm tính trƣơng, quá trình
điều hòa thẩm thấu bị ảnh hƣởng và sinh trƣởng bị giảm một cách có ý nghĩa có thể
gây ra sự ngừng sinh trƣởng, làm chết mô, làm cháy mép lá, theo sau là sự mất
nƣớc, rụng lá và cuối cùng là gây chết cây. Ngoài ra còn làm cho các quá trình khác
về mặt sinh lý và sinh hóa cũng thay đổi. Lƣợng muối trong đất cao sẽ ảnh hƣởng
đến việc ngừng hấp thu một số khoáng chất. Qua thử nghiệm thấy rằng nếu đất có

gốc Cl- cao sẽ làm cho việc hấp thu và chuyển đổi kali và canxi giảm xuống, ngoài
ra gốc Cl- cao còn làm sự hấp thụ NO3- của rễ cây giảm đi.
Mặn gây hại ở 2 dạng:
 Gây hại sinh lý: (Tùng Dũng, 2013)
Việc dƣ thừa muối trong đất đã làm tăng áp suất thẩm thấu của dung dịch
đất. Cây lấy đƣợc nƣớc và chất khoáng từ đất khi nồng độ muối tan trong đất nhỏ
hơn nồng độ dịch bào của rễ, tức áp suất thẩm thấu và sức hút nƣớc của rễ cây phải
lớn hơn áp suất thẩm thấu và sức hút nƣớc của rễ đất. Nếu độ mặn của đất tăng cao
đến mức sức hút nƣớc của đất vƣợt quá sức hút nƣớc của rễ thì cây không lấy đƣợc
nƣớc trong đất và mất nƣớc vào đất. Cây không hấp thu đƣợc nƣớc nhƣng quá trình
thoát hơi nƣớc của lá vẫn diễn ra bình thƣờng làm mất cân bằng nƣớc nên gây hại

SVTH: NGUYỄN BÍCH HOA

10


TỔNG QUAN TÀI LIỆU
sinh lý. Việc tăng áp suất thẩm thấu trong đất mặn quá mức là nguyên nhân quan
trọng gây hại cho cây trồng.
 Mặn ảnh hƣởng đến các hoạt động sinh lý của cây: (Tùng Dũng, 2013)
 Sự trao đổi nƣớc: mặn thƣởng cản trở sự hấp thu nƣớc của cây và có thể
gây nên hạn sinh lý và cây bị héo lâu dài.
 Sự tổng hợp xytokinin bị ngừng vì rễ là cơ quan tổng hợp phytohormon,
nên cây thiếu xytokinin ảnh hƣởng đến sinh trƣởng của các cơ quan trên
mặt đất.
 Sự hút khoáng của rễ cây bị ức chế nên thiếu chất khoáng. Do thiếu P
nên quá trình phosphoryl hoá bị kìm hãm và cây thiếu năng lƣợng.
 Sự vận chuyển và phân bố các chất đồng hoá trong mạch libe bị kìm hãm
nên các chất hữu cơ tích luỹ trong lá ảnh hƣởng đến quá trình tích luỹ

vào cơ quan dự trữ.
 Sự dƣ thừa các ion trong đất làm rối loạn tính thấm của màng nên không
thể kiểm tra đƣợc các chất đi qua màng và các ion ra ngoài rễ. Quá trình
trao đổi chất, đặc biệt là trao đổi protein bị rối loạn, dẫn đến tích luỹ các
acid amin và amit trong cây.
 Kìm hãm sinh trƣởng: (Tùng Dũng, 2013)
 Sự ức chế sinh trƣởng của cây khi bị mặn là đặc trƣng rõ rệt nhất. Trong
đất mặn, các thực vật kém chịu mặn ngừng sinh trƣởng do các chức năng
sinh lý bị kìm hãm. Nồng độ muối càng cao thì kìm hãm sinh trƣởng
càng mạnh.
 Tuỳ theo mức độ mặn và khả năng chống chịu mà cây giảm năng suất
nhiều hay ít.

1.2.4 Tính chống chịu mặn của cây lúa
Đối với cây lúa, tính chống chịu mặn là một tiến trình sinh lý phức tạp, thay
đổi theo các giai đoạn sinh trƣởng khác nhau của cây (Hoai và cộng sự., 2003).
Theo nghiên cứu của Yeo (1984) đã tổng kết cơ chế chống chịu mặn của cây
lúa theo từng nội dung nhƣ sau:
 Hiện tƣợng ngăn chặn muối: cây không hấp thu một lƣợng muối dƣ thừa
nhờ hiện tƣợng hấp thu có chọn lọc.
SVTH: NGUYỄN BÍCH HOA

11


TỔNG QUAN TÀI LIỆU
 Hiện tƣợng tái hấp thu: cây hấp thu một lƣợng muối thừa nhƣng đƣợc tái
hấp thu trong mô libe. Na+ không chuyển vị đến chồi thân.
 Chuyển vị từ rễ đến chồi: tính trạng chống chịu mặn đƣợc phối hợp với
một mức độ cao về điện phân ở rễ lúa, và mức độ thấp về điện phân ở

chồi, làm cho sự chuyển vị Na+ trở nên ít hơn từ rễ đến chồi.
 Hiện tƣợng ngăn cách từ lá đến lá: lƣợng muối dƣ thừa đƣợc chuyển từ
lá non sang lá già, muối đƣợc định vị tại lá già không có chức năng,
không thể chuyển ngƣợc lại.
 Chống chịu ở mô: cây hấp thu muối và đƣợc ngăn cách trong các không
bào (vacuoles) của lá, làm giảm ảnh hƣởng độc hại của muối đối với hoạt
động sinh trƣởng của cây.
 Ảnh hƣởng pha loãng: cây hấp thu muối nhƣng sẽ làm loãng nồng độ
muối nhờ tăng cƣờng tốc độ phát triển nhanh và gia tăng hàm lƣợng
nƣớc trong chồi
Hầu hết các thí nghiệm đều đƣợc tiến hành trên giai đoạn mạ với quy mô
quần thể hạn chế và chỉ số Na/ K thƣờng đƣợc dùng nhƣ một giá trị chỉ thị
(Muhammad và cộng sự., 1987; Hoai và cộng sự., 2003). Cây lúa nhiễm mặn có xu
hƣớng hấp thu Na nhiều hơn cây chống chịu. Ngƣợc lại, cây chống chịu mặn hấp
thu K nhiều hơn cây nhiễm (Muhammad và cộng sự., 1987).

1.3. VI SINH VẬT VÙNG RỄ
1.3.1 Sơ lƣợc vi khuẩn vùng rễ
Vùng rễ là nơi tiếp giáp giữa rễ thực vật và đất, là nơi lắng đọng các chất hữu
cơ, và là nơi xuất phát của các môi trƣờng sống và các nguồn sống khác nhau cho
các vi sinh vật đất. Thực vật có thể thay đổi vùng rễ của chúng nhờ sự hấp thu các
chất dinh dƣỡng, độ ẩm và oxy từ vùng rễ và các chất do rễ tiết ra (El−Shatnawi và
Makhadmeh, 2001). 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 rễ. Nhờ sự đa
dạng của cây trồng và sự đa dạng của vùng rễ nên các nhà khoa học đã khám phá
đƣợc nhiều nhóm vi khuẩn vùng rễ khác nhau từ các loại cây khác nhau. Vi sinh vật
vùng rễ có thể ảnh hƣởng đến quá trình sinh trƣởng của cây do sự tác động của
chúng đến giá trị của các chất dinh dƣỡng, sự phát triển và hình thái của rễ (Harari
SVTH: NGUYỄN BÍCH HOA

12


TỔNG QUAN TÀI LIỆU
và cộng sự., 1988). Các vi khuẩn vùng rễ có khả năng kích thích tăng trƣởng Plant
Growth Promoting Rhizobacteria = PGPR làm tăng sự hấp thu dinh dƣỡng và sự
chuyển hóa các chất trong các cây còn non (Rovira và cộng sự., 1983).

1.3.2. Các nghiên cứu trên thế giới
Theo báo cáo của Mendpara và cộng sự (2013), nghiên cứu về đặc điểm của
vi khuẩn chịu mặn trên vùng đất nông nghiệp. Một nghiên cứu của Nasrin và cộng
sự (2007) đã chỉ ra rằng trong một số trƣờng hợp vi khuẩn vùng rễ có ảnh hƣởng
đến khả năng nảy mầm. Doi và cộng sự (2011) mô tả về vi khuẩn vùng rễ lúa trồng
ở đồng bằng với phân bón hữu cơ bằng cách sử dụng PCR-biến tính trên gel điện di.
Nghiên cứu của Bashan (1986) cho thấy ý nghĩa thời gian và mức độ ảnh hƣởng của
vi khuẩn vùng rễ trên cây lúa mì. Nghiên cứu của Egamberdieva (2014) về việc sử
dụng vi khuẩn vùng rễ để giảm khả năng bị tress mặn ở thực vật. Nghiên cứu của
Castillo và cộng sự (2015) phân lập vi khuẩn nội sinh và vi khuẩn vùng rễ thúc đẩy
tăng trƣởng lúa gạo trồng ở đất của các vùng đầm lầy sông Guadalquivir.

1.3.3. Các nghiên cứu trong nƣớc
Đã có nhiều nghiên cứu về vi khuẩn vùng rễ trong các loài cây ở Việt Nam
nhƣ Ngô Thanh Phong và cộng sự (2010) đã phân lập và nhận diện vi khuẩn cố định
đạm trong đất vùng rễ lúa trồng trên đất phù sa ở tỉnh Kiên Giang. Trần Vũ Phến và
cộng sự (2010) tuyển chọn vi khuẩn vùng rễ kích thích tăng trƣởng và phòng trừ
sinh bệnh héo xanh do vi khuẩn Ralstonia solanacearum trên cây cà chua. Nguyễn
Thị Phƣơng Oanh và cộng sự (2013), phân lập và tuyển chọn một số dòng vi khuẩn
đất vùng rễ lúa có khả năng cố định đạm và tổng hợp IAA.

1.4. VI KHUẨN NỘI SINH

1.4.1 Sơ lƣợc về vi khuẩn nội sinh
Vi khuẩn nội sinh là vi khuẩn sống trong mô thực vật đƣợc tìm thấy ở rễ,
thân, lá, quả của thực vật. Vùng rễ là nơi xuất phát nhiều vi khuẩn nội sinh chui vào
rễ, thân, lá để sống nội sinh sau khi xâm nhập vào cây chủ có thể tập trung tại vị trí
xâm nhập hoặc di chuyển đi khắp nơi trong cây đến các hệ mạch rễ, thân, lá, hoa
(Zinniel và cộng sự., 2002), chúng không có biểu hiện ra bên ngoài và không gây

SVTH: NGUYỄN BÍCH HOA

13


TỔNG QUAN TÀI LIỆU
tác động xấu đến thực vật mà chúng thúc đẩy sự tăng trƣởng của thực vật (Holiday,
1989).
Vi khuẩn nội sinh không gây hại cho cây chủ cũng nhƣ cấu trúc bên ngoài
của thực vật, đƣợc phân lập từ hoa, trái cây, lá, thân, rễ và hạt giống loài thực vật
khác nhau (Ahmad và cộng sự., 2008) chúng có khả năng thúc đẩy thực vật tăng
trƣởng, tăng năng suất và đóng vai trò là một tác nhân điều hòa sinh học. Ngoài ra
nó còn có tiềm năng loại bỏ các chất gây ô nhiễm trong đất bằng cách tăng cƣờng
khả năng khử độc trên thực vật và làm cho đất mở nên màu mở thông qua việc hòa
tan lân và cố định, một số loài có khả năng cố định đạm nhƣ: Azospirillum,
Gluconacetobacter

diazotrophicus,

Herbaspirillum,

Klebsiella,

Azoarcus,

Enterobacter, Burkholderia, Pseudomonas, Azotobacter (Cao Ngọc Điệp và cộng
sự., 2010). Chúng có khả năng tổng hợp kích thích tố auxin (Barbieri và cộng sự.,
1986), hòa tan lân khó tan cho cây trồng hấp thụ tốt chất dinh dƣỡng (Lăng Ngọc
Dậu và cộng sự., 2007).

1.4.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Một nghiên cứu của Lodewyck và cộng sự (2002) nêu lên phƣơng pháp phân
lập và mô tả đặc điểm vi khuẩn nội sinh từ các loài thực vật khác nhau. Dựa trên
nền tảng nghiên cứu của Halmann và cộng sự (1997) và Lodewyck và cộng sự
(2002), Rosenblueth và Martinez – Romero (2006) đã công bố danh sách toàn diện
của vi khuẩn nội sinh đƣợc phân lập từ một loạt các bộ phận của cây. Năm 2002,
Zinniel và cộng sự, đã phân lập vi khuẩn nội sinh từ cây cỏ. Nghiên cứu của Sun và
cộng sự (2008), về sự đa dạng của vi khuẩn nội sinh vùng rễ lúa bằng kỹ thuật phân
tích trình tự 16S rDNA.
Theo nghiên cứu của Fahey và cộng sự (1991) cho thấy rằng vi khuẩn nội
sinh có khả năng kiểm soát sinh học. Nghiên cứu của Chanway (1997), chỉ ra trong
một số trƣờng hợp chúng có thể đẩy mạnh tốc độ nẩy mầm của hạt, thúc đẩy sự
hình thành cây con trong điều kiện bất lợi và nâng cao khả năng tăng trƣởng của
thực vật. Nghiên cứu của Castillo và cộng sự (2015) phân lập vi khuẩn nội sinh và
vi khuẩn vùng rễ thúc đẩy tăng trƣởng lúa gạo trồng ở đất của các vùng đầm lầy
sông Guadalquivir. Nghiên cứu của Kannan và cộng sự (2014) mô tả đặc tính của
SVTH: NGUYỄN BÍCH HOA

14


TỔNG QUAN TÀI LIỆU
vi khuẩn nội sinh ở gốc rễ xoài vùng chịu mặn có khả năng thúc đẩy tăng trƣởng và

thúc đẩy tăng trƣởng ở lúa trong môi trƣờng có muối.

1.4.3 Tình hình nghiên cứu trong nƣớc
Ở nƣớc ta, viện nghiên cứu các vi khuẩn nội sinh có khả năng cố định đạm,
hòa tan lân, tổng hợp kích thích tố IAA ở các cây nông nghiệp đã đƣợc tiến hành
khá nhiều trong những năm gần đây; Cao Ngọc Điệp và cộng sự (2008), “Phát hiện
vi khuẩn Azospirillum lipoferum nội sinh trong cây lúa mùa đặc sản (Oryza sativa
L.) trồng ở vùng đồng bằng sông Cửu Long”. Nghiên cứu của Nguyễn Thị Ngọc
Bích, Cao Ngọc Điệp (2009), “Nhận diện vi khuẩn nốt rễ nội sinh cây lúa bằng kĩ
thuật PCR – ARDRA IGS”; Nguyễn Văn Minh và cộng sự (2013) với nghiên cứu
về đánh giá khả năng kích thích tăng trƣởng của vi khuẩn nội sinh cây lúa.

1.5. SỰ CỐ ĐỊNH NITƠ PHÂN TỬ CỦA VI KHUẨN
1.5.1 Quá trình cố định nitơ phân tử
Một trong những quá trình vi sinh vật học có ý nghĩa lớn đối với nông
nghiệp là quá trình cố định nitơ phân tử. Trong khoảng không khí trên mỗi hecta đất
có tới 80.000 tấn nitơ nhƣng ngƣời, gia súc và cây trồng đều không có khả năng sử
dụng đƣợc nitơ ở dạng phân tử này. Cây trồng trên toàn trái đất mỗi năm sử dụng
khoảng 100 − 110 triệu tấn nitơ, trong khi đó phân đạm hóa học của tất cả các nƣớc
trên thế giới chỉ bổ sung khoảng 30 % số lƣợng nitơ bị lấy đi. Muốn phá vỡ ba liên
kết trong phân tử nitơ để dễ tạo ra các loại phân hóa học, cần phải sử dụng các điều
kiện kỹ thuật rất phức tạp (nhiệt độ cao, áp suất cao chất xúc tác đắt tiền) (Bạch Lan
Phƣơng, 2004).

1.5.2 Cơ chế cố định nitơ phân tử
Cố định đạm sinh học là quá trình khử N2 thành NH3 dƣới sự xúc tác của hệ
enzym nitrogenase. Sau đó, NH3 có thể kết hợp với các axít hữu cơ để tạo thành
protein. Trong không khí, N2 ở dạng rất bền và số lƣợng rất phong phú, chiếm 78,16
% theo thể tích và 75,5 % theo khối lƣợng. Cây trồng cũng nhƣ các loài động vật và
ngƣời không có khả năng đồng hóa trực tiếp nguồn N2 tự do từ không khí. Quá trình

cố định đạm xảy ra trong tế bào vi khuẩn và vi khuẩn lam đều giống nhau là nhờ
chúng có hệ thống gen nif (ni là chữ viết tắt của nitrogen−nitơ và f là fixing−cố
SVTH: NGUYỄN BÍCH HOA

15


TỔNG QUAN TÀI LIỆU
định) điều khiển quá trình tổng hợp enzym nitrogenase. Nitrogenase là hệ
enzym xúc tác cho phản ứng khử N2 thành NH3. Nhƣ vậy, hệ thống gen nif đƣợc
xem là hệ thống gen điều khiển cho quá trình cố định đạm sinh học.
Ngày nay nhiều nhà nghiên cứu khoa học đã chứng minh NH3 vừa là sản
phẩm của quá trình cố định nitơ phân tử vừa là nhân tố điều hoà hoạt tính của
enzym nitrogenase. Khi NH3 tích lũy đến một nồng độ nhất định thì nó làm đình chỉ
tức khắc hoạt động của nitrogenase. Kiểu điều hoà nhƣ vậy gọi là “điều hoà liên hệ
ngƣợc”. Tuy nhiên NH3 không tham gia điều hoà trực tiếp mà thông qua một
protein khác là enzym glutamin synthetase. Khi môi trƣờng có nhiều NH3 thì
enzym này bị adenin hoá nên ở trạng thái bất hoạt. Ngƣợc lại môi trƣờng với nồng
độ NH3 thấp hoặc không có thì không bị adenin hoá và enzym sẽ ở dạng hoạt động.
Khi ở trạng thái hoạt động nó sẽ hoạt hóa hệ gen chịu trách nhiệm tổng hợp
nitrogenase (Bạch Lan Phƣơng, 2004).

1.6. VI KHUẨN HÒA TAN LÂN
1.6.1 Vai trò của lân đối với cây trồng
Lân là một trong những chất dinh dƣỡng đa lƣợng thiết yếu cần cho sự sinh
trƣởng và phát triển của cây trồng. Nhìn chung, lân sẵn có trong đất cần cho sự sinh
trƣởng thực vật thấp, hàm lƣợng lân trung bình trong đất khoảng 0,05 % (w/w)
nhƣng chỉ có 0,1 % hàm lƣợng lân tổng số là có giá trị cho cây.
Lân giữ vai trò quan trọng trong đời sống cây trồng vì nó có thành phần của
protit tạo nên nhân tế bào, cần cho việc tạo ra các bộ phận mới cho cây, tham gia

tổng hợp acid amin. Nhƣ vậy lân giữ vai trò rất quan trọng trong đời sống của tế
bào. Khi cây tăng trƣởng, hình thành nên nhiều tế bào mới thì cần phải có thêm
nucleo−protit và cây phải hút thêm cả đạm lẫn lân. Nếu trong đất có lân mà không
có đạm cây cũng không phát triển đƣợc.
Nhiều hợp chất phức tạp khác nhau tham gia vào quá trình hô hấp và quang
hợp của cây đều chứa lân. Trong rất nhiều quá trình sinh hóa xảy ra trong cây luôn
có sự tham gia của lân.
Vi sinh vật sẽ biến đổi lân thành dạng muối của acid phosphoric. Dƣới dạng
này một phần đƣợc cây sử dụng, một phần đƣợc cố định dƣới dạng khó tan nhƣ
SVTH: NGUYỄN BÍCH HOA

16