(Luận án tiến sĩ) phân lập, tuyển chọn, nhận diện vi khuẩn nội sinh và vi khuẩn vùng rễ cây mía (saccharum spp l ) trồng trên đất xám tỉnh tây ninh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

HOÀNG MINH TÂM

PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN, NHẬN DIỆN
VI KHUẨN NỘI SINH VÀ VI KHUẨN VÙNG RỄ
CÂY MÍA (Saccharum spp L.) TRỒNG TRÊN
ĐẤT XÁM TỈNH TÂY NINH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
Chuyên ngành: VI SINH VẬT HỌC
Mã số: 62 42 01 07

Cần Thơ, 2021


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

HOÀNG MINH TÂM

PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN, NHẬN DIỆN
VI KHUẨN NỘI SINH VÀ VI KHUẨN VÙNG RỄ
CÂY MÍA (Saccharum spp L.) TRỒNG TRÊN
ĐẤT XÁM TỈNH TÂY NINH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
Chuyên ngành: VI SINH VẬT HỌC
Mã số: 62 42 01 07

Người hướng dẫn khoa học
GS. TS. CAO NGỌC ĐIỆP
PGS. TS. NGUYỄN BẢO TOÀN

Cần Thơ, 2021


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên xin được gửi lời cám ơn đến Thầy, GS. TS. Cao Ngọc Điệp và
Thầy, PGS. TS Nguyễn Bảo Tồn, đã tận tình hướng dẫn, chỉ dạy và tạo mọi
điều kiện thuận lợi cho tôi học tập và thực hiện luận án tiến sĩ.
Chân thành cảm ơn quý Thầy Cô của trường Đại học Cần Thơ, đặc biệt
là các Thầy Cô thuộc Viện Nghiên cứu và Phát Triển Công Nghệ Sinh học đã
truyền thụ cho tôi nhiều kiến thức bổ ích, kinh nghiệm quý báu, phục vụ quá
trình nghiên cứu thực hiện luận án.
Chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Lãnh đạo Viện Nghiên cứu và Phát
Triển Công nghệ Sinh học, Khoa Sau Đại học và các Phòng Ban khác của
Trường Đại học Cần Thơ đã hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi suốt quá
trình học tập và nghiên cứu tại trường.
Chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Lãnh đạo các đơn vị của Trường Đại
học Sài Gòn đã hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi suốt thời gian làm
nghiên cứu sinh.
Chân thành cảm ơn các anh chị, các bạn đồng nghiệp Viện Nghiên cứu
và Phát triển Công nghệ Sinh học Trường Đại học Cần Thơ và Trường Đại học
Sài Gòn đã quan tâm, giúp đỡ và động viên tôi trong thời gian làm nghiên cứu
sinh.
Chân thành cảm ơn các em sinh viên, học viên cao học Viện Nghiên cứu
và Phát triển Công nghệ Sinh học Trường Đại học Cần Thơ và các em sinh
viên Khoa Sư phạm Khoa học Tự nhiên Trường Đại học Sài Gịn đã cộng tác
cùng tơi trong thời gian thực hiện thí nghiệm.

Chân thành cảm ơn Ban Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu ứng dụng Mía
đường Thành Thành Công, Tây Ninh đã hỗ trợ và giúp tơi triển khai thực hiện
các thí nghiệm trong chậu và ngoài đồng.
Đặc biệt gửi lời cảm ơn sâu sắc đến em Nguyễn Thị Xuân Mỵ, Nguyễn
Tây Khoa, Lê Đức Toàn người đã hỗ trợ tơi rất nhiều trong q trình triển khai
và thực hiện nghiên cứu.
Sau cùng xin được gửi lời cảm ơn đến cha mẹ, những người thân trong
gia đình, vợ và các con đã ủng hộ, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi
cho tôi trong thời gian làm nghiên cứu sinh.
Hoàng Minh Tâm

i


TÓM TẮT
Luận án nhằm phân lập, tuyển chọn, nhận diện vi khuẩn nội sinh và vi
khuẩn vùng rễ cây mía (Saccharum spp L.) trồng trên đất xám tỉnh Tây Ninh có
khả năng cố định đạm, hịa tan lân, tổng hợp IAA và sản xuất siderophore. Các
đặc tính này giúp thúc đẩy sự tăng trưởng và năng suất của mía, đồng thời giảm
thiểu lượng phân đạm, lân hóa học cũng như sự ảnh hưởng tiêu cực lên môi
trường và sức khỏe con người. Vi khuẩn vùng rễ và vi khuẩn nội sinh cây mía có
khả năng cố định đạm và hịa tan lân đã được phân lập trên môi trường Burk, LGI
khơng đạm và mơi trường NBRIP chứa phosphate khó tan. Đánh giá khả năng cố
định đạm, hòa tan lân, tổng hợp IAA, siderophore của các dòng vi khuẩn đã được
thực hiện thông qua phương pháp so màu. Định danh các dịng vi khuẩn đã chọn
dựa trên trình tự gene 16S rRNA bằng phương pháp sinh học phân tử và công cụ
tin sinh học. Khả năng thúc đẩy tăng trưởng thực vật đã được đánh giá trên cây
mía trồng trong điều kiện nhà lưới, trong chậu và ngoài đồng. Kết quả là đã phân
lập được 422 dịng vi khuẩn, trong đó có 246 dịng vi khuẩn vùng rễ và 176 dịng
vi khuẩn nội sinh có cả hai khả năng cố định đạm và hịa tan lân, 101 dịng có khả

năng tổng hợp IAA, và 81 dịng có khả năng sinh siderophore. Ba mươi sáu dòng
tuyển chọn đã được định danh dựa trên trình tự gene 16S rRNA với mức tương
đồng trình tự từ 95 – 100% so với các chủng vi khuẩn có trong cơ sở dữ liệu của
Genbank, NCBI. Các dòng vi khuẩn này thuộc về các chi Enterobacter,
Burkholderia, Bacillus, Stenotrophomonas, Kosakonia, Serratia, Advenella,
Paraburkholderia, Chitinophaga, Herbaspirillum, và Acinetobacter. Mười hai
trong số 36 dòng đã định danh được tiếp tục chọn lựa để đánh giá khả năng thúc
đẩy sự phát triển của cây mía ni cấy mơ trồng trong bình Leonard. Hai dịng tốt
nhất là vi khuẩn nội sinh cây mía CT4bd (Serratia oryzae) và vi khuẩn vùng rễ
cây mía TPD3b (Bacillus subtilis) đã được tiếp tục đánh giá sự thúc đẩy tăng
trưởng của cây mía trồng trong chậu và ngồi đồng. Sự kết hợp của 2 dòng
CT4bd và TP3b cho thấy khả năng thúc đẩy sinh trưởng của cây mía cao nhất.
Đối với mía trồng trong chậu và ngồi đồng, khi sử dụng phối hợp 2 dòng vi
khuẩn với 75% lượng phân N và P đã cho kết quả về năng suất mía ngang bằng
với nghiệm thức sử dụng 100% phân N và P hóa học. Ngồi ra, năng suất đường
cũng tăng 14%, tương đương 1,02 tấn/ha trong điều kiện trồng ngồi đồng. Hai
dịng vi khuẩn tiềm năng CT4bd và TP3b đã được đề xuất tiếp tục khảo nghiệm
khả năng thúc đẩy tăng trưởng thực vật trên nhiều giống mía khác nhau ở cả vụ
mía tơ và mía gốc ở các vùng mía nguyên liệu khác nhau của tỉnh Tây Ninh.
Từ khóa: cố định đạm, đất xám, hịa tan phosphate, mía, thúc đẩy tăng
trưởng thực vật, vi khuẩn nội sinh, vi khuẩn vùng rễ.

ii


ABSTRACT
The thesis aims to isolate, characterize and identify endophytic bacteria and
rhizospheric bacteria from sugarcane (Saccharum spp L.) grown on acrisols in Tay
Ninh province with capacities of nitrogen fixation, phosphate solubilization, IAA
synthesis and siderophore production. These characteristics help promote the

growth and yield of sugarcane, while minimizing the amount of chemical
nitrogenous and phosphorus fertilizer as well as negative impacts on the
environment and human health. Endophytic and rhizospheric bacteria of sugarcane
capable of nitrogen fixation and phosphate solubilization were isolated on N-free
Burks’ and LGI media and NBRIP media containing insoluble phosphate.
Evaluation of nitrogen fixation, phosphorus solubility, IAA and siderophore
synthesis of bacterial strains was done through colorimetric method. Identification
of selected bacterial strains based on 16S rRNA gene sequence by molecular
biology method and bioinformatics tool. The ability to promote plant growth was
assessed in sugarcane grown in net houses, pots and field. As a result, 422 bacterial
strains were isolated, including 246 rhizospheric isolates and 176 endophytic
isolates capable of nitrogen fixation and phosphorus solubilization, 101 isolates are
capable of synthesizing IAA, and 81 isolates are capable of producing siderophore.
Thirty-six selected strains were identified based on the 16S rRNA gene with
sequence similarity from 95 to 100% compared with strains found in Genbank
database, NCBI. These strains belong to the genera Enterobacter, Burkholderia,
Bacillus, Stenotrophomonas, Kosakonia, Serratia, Advenella, Paraburkholderia,
Chitinophaga, Herbaspirillum, and Acinetobacter. Twelve of the 36 identified
isolates were selected to evaluate their ability to promote the growth of sugarcane
grown in Leonard jars. The two best bacterial strains, the endophytic bacteria
CT4bd (Serratia oryzae) and the rhizospheric bacteria TPD3b (Bacillus subtilis),
were further evaluated for their ability to promote the growth of potted and field
sugarcane plants. The combination of these two isolates showed the highest ability
to promote the growth of sugarcane. In terms of sugarcane grown in pots and in the
field, when using a combination of the two bacterial isolates and 75% of N and P
fertilizer amount, the result was equal to the sugarcane yield of the treatment of
100% chemical N and P fertilizer. In addition, sugar yield also increased by about
14%, equivalent to about 1.02 tons/ha in field trial. These two potential isolates
CT4bd and TPD3b have been proposed to continue testing their ability to promote
plant growth on many different sugarcane varieties in both plant-cane and ratoon

crops in different raw material sugarcane areas of Tay Ninh province.
Key words: acrisols, endophytic bacteria, phosphate solubilization, nitrogen
fixation, plant growth promotion, sugarcane, rhizospheric bacteria.

iii



MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................. i
TÓM TẮT...................................................................................... ii
MỤC LỤC ...................................................................................... v
DANH MỤC BẢNG ....................................................................... ix
DANH MỤC HÌNH........................................................................ xii
Chương 1: GIỚI THIỆU ................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề ................................................................................ 1
1.2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu ................................................. 2
1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu .......................................................................... 2
1.2.2. Phạm vi nghiên cứu ........................................................................... 3
1.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................. 3
1.4. Ý nghĩa nghiên cứu ................................................................... 4
1.5. Thời gian thực hiện và địa điểm nghiên cứu ................................ 4
1.6. Các điểm mới của nghiên cứu..................................................... 5
Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU .................................................. 6
2.1. Hiện trạng sản xuất mía đường của tỉnh Tây Ninh ........................ 6
2.1.1. Đặc điểm khí hậu, đất đai của tỉnh Tây Ninh ...................................... 6
2.1.2. Đặc điểm vùng mía đường Tây Ninh ................................................ 10
2.2. Các vấn đề về môi trường và sức khoẻ phát sinh từ việc trồng mía13
2.2.1. Đối với thuốc trừ sâu và thuốc diệt cỏ .............................................. 13
2.2.2. Đối với phân bón hố học ................................................................ 15

2.3. Đa dạng các vi khuẩn có khả năng thúc đẩy tăng trưởng thực vật
liên kết với cây mía ....................................................................... 17
2.3.1. Các khái niệm vi khuẩn vùng rễ, vi khuẩn nội sinh, vi khuẩn liên kết
thực vật và vi khuẩn thúc đẩy tăng trưởng thực vật .................................... 17
2.3.2. Các vi khuẩn có khả năng thúc đẩy tăng trưởng thực vật liên kết với
cây mía ..................................................................................................... 19
2.4. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng các vi khuẩn liên kết cây mía trồng trên đất

v


xám ........................................................................................................... 25
2.4.1. Tình hình nghiên cứu về các đặc tính của vi khuẩn liên kết cây mía trồng
trên đất xám ............................................................................................... 25
2.4.2. Tình hình nghiên cứu về hiệu quả thúc đẩy tăng trưởng thực vật của các
vi khuẩn liên kết trên cây mía ...................................................................... 29
2.5. Các phương pháp thường được sử dụng trong nghiên cứu phân lập, đặc tính
hố và nhận diện vi khuẩn nội sinh và vi khuẩn vùng rễ cây mía .................... 36
2.5.1. Xử lý mẫu để phân lập vi khuẩn vùng rễ và vi khuẩn nội sinh thực vật ......... 36
2.5.2. Xác định khả năng cố định đạm của vi khuẩn ................................... 40
2.5.3. Xác định khả năng hoà tan lân của vi khuẩn ..................................... 43
2.5.4. Xác định khả năng sinh tổng hợp IAA của vi khuẩn ......................... 46
2.5.5. Xác định khả năng sản xuất siderophore của vi khuẩn ...................... 48
2.5.6. Định danh vi khuẩn liên kết cây mía dựa trên trình tự gene 16S rRNA ....... 49
2.6. Nuôi cấy mô thực vật và một số kết quả trong vi nhân giống mía 51
2.6.1. Một số nguyên lý và vai trị của ni cấy mơ thực vật ...................... 51
2.6.2. Quy trình và một số kết quả trong vi nhân giống mía ....................... 52
Chương 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................... 55
3.1. Vật liệu và dụng cụ thí nghiệm ................................................. 55
3.1.1. Mẫu đất và cây mía trong thí nghiệm phân lập và khảo sát đặc tính vi

khuẩn thúc đẩy tăng trưởng thực vật .......................................................... 55
3.1.2. Các giống mía dùng trong thử nghiệm hiệu quả thúc đẩy tăng trưởng
thực vật in vivo của vi khuẩn ..................................................................... 55
3.1.3 Đất trồng mía dùng trong thử nghiệm hiệu quả thúc đẩy tăng trưởng
thực vật ở quy mơ trong chậu và ngồi đồng .............................................. 56
3.1.4. Phân bón hố học dùng trong thử nghiệm hiệu quả thúc đẩy tăng
trưởng thực vật ở quy mô trong chậu và ngoài đồng .................................. 56
3.1.5. Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm ......................................................... 56
3.2. Phương pháp nghiên cứu .......................................................... 57
3.2.1 Thu thập và xử lý mẫu đất và cây mía ............................................... 57
3.2.2. Phân tích một số chỉ tiêu dinh dưỡng của đất ................................... 58
3.2.3. Xác định mật số vi khuẩn cố định đạm, hoà tan lân trong đất vùng rễ

vi


cây mía và sự tương quan với các chỉ tiêu dinh dưỡng đất ......................... 58
3.2.4. Phân lập và bảo quản các dịng vi khuẩn có khả năng cố định đạm và
hịa tan lân từ đất vùng rễ cây mía ............................................................. 60
3.2.5. Phân lập và bảo quản các dòng vi khuẩn có khả năng cố định đạm và
hịa tan lân nội sinh trong cây mía ............................................................. 61
3.2.6. Mơ tả hình thái khuẩn lạc và đặc điểm tế bào của các dòng vi khuẩn
thu được .................................................................................................... 63
3.2.7. Định lượng khả năng cố định đạm, hòa tan lân và sản xuất IAA in vitro
của các dòng vi khuẩn thu được ................................................................. 64
3.2.8. Định tính khả năng sản xuất siderophore của một số dịng vi khuẩn . 67
3.2.9. Định danh một số dòng vi khuẩn có đặc tính tốt bằng phương pháp
sinh học phân tử ........................................................................................ 68
3.2.10. Đánh giá khả năng thúc đẩy tăng trưởng thực vật của các vi khuẩn vùng rễ và
vi khuẩn nội sinh trên cây mía con trồng trong điều kiện nhà lưới......................... 72

3.2.11. Đánh giá khả năng thúc đẩy tăng trưởng thực vật của các vi khuẩn
vùng rễ và vi khuẩn nội sinh trên cây mía trồng trong chậu và ngoài đồng . 74
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................... 79
4.1. Đặc tính dinh dưỡng của đất trồng mía tại tỉnh Tây Ninh và sự
tương quan với mật số vi khuẩn cố định đạm, hoà tan lân trong đất .... 79
4.2. Nguồn gốc và đặc tính phân lập của các dòng vi khuẩn đất vùng rễ
và vi khuẩn nội sinh cây mía trồng tại tỉnh Tây Ninh ........................ 84
4.3. Đặc điểm hình thái khuẩn lạc và tế bào của các dòng vi khuẩn đất
vùng rễ và vi khuẩn nội sinh cây mía trồng tại tỉnh Tây Ninh ............ 86
4.4. Kết quả định lượng khả năng cố định đạm, hoà tan lân và sản xuất
IAA in vitro của các vi khuẩn vùng rễ và vi khuẩn nội sinh cây mía
trồng ở tỉnh Tây Ninh .................................................................... 88
4.5. Kết quả định tính khả năng sinh siderophore của các vi khuẩn vùng
rễ và vi khuẩn nội sinh cây mía trồng ở tỉnh Tây Ninh ...................... 93
4.6. Kết quả định danh các dòng vi khuẩn đất vùng rễ và nội sinh cây
mía đã tuyển chọn ......................................................................... 95
4.6.1. Kết quả định danh các dòng vi khuẩn đất vùng rễ .................... 97
4.6.2. Kết quả định danh các dòng vi khuẩn nội sinh....................... 102
4.6.3. Nhận xét chung về kết quả định danh các dòng vi khuẩn liên kết
vii


cây mía và sự chọn lọc dịng cho các thí nghiệm in vivo .................. 107
4.7. Kết quả đánh giá hiệu quả thúc đẩy tăng trưởng thực vật của các vi
khuẩn vùng rễ và vi khuẩn nội sinh trên cây mía nuôi cấy mô trồng
trong điều kiện nhà lưới ............................................................... 109
4.7.1. Kết quả ni cấy mơ cây mía ......................................................... 109
4.7.2. Khả năng thúc đẩy tăng trưởng thực vật của các vi khuẩn vùng rễ và vi khuẩn
nội sinh trên cây mía nuôi cấy mô trồng trong điều kiện nhà lưới ...................... 114
4.8. Khả năng thúc đẩy tăng trưởng thực vật của vi khuẩn vùng rễ và vi

khuẩn nội sinh tuyển chọn trên cây mía trồng trong chậu ................ 120
4.9. Khả năng thúc đẩy tăng trưởng thực vật của vi khuẩn vùng rễ và vi
khuẩn nội sinh tuyển chọn trên cây mía trồng ngoài đồng ................ 125
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ....................................... 132
5.1. Kết luận ............................................................................... 132
5.2. Đề xuất ................................................................................ 132
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................. 133
PHỤ LỤC .................................................................................. - 1 -

viii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Sản lượng mía của tỉnh Tây Ninh qua các năm (2015 – 2018), phân
theo đơn vị hành chính ................................................................................................ 7
Bảng 2.2: Phân loại và quy mơ của các loại đất xám ở Tây Ninh ................................ 8
Bảng 2.3: Diện tích trồng mía của tỉnh Tây Ninh qua các năm (2015 – 2018),
phân theo đơn vị hành chính ...................................................................................... 10
Bảng 2.4: Sản lượng mía của tỉnh Tây Ninh qua các năm (2015 – 2018), phân
theo đơn vị hành chính .............................................................................................. 11
Bảng 2.5: Liều lượng phân N, P, K cho từng loại đất, mức độ thâm canh ở mỗi
vụ mía tơ ................................................................................................................... 12
Bảng 3.1: Thành phần và nồng độ hóa chất của mơi trường Burk.............................. 59
Bảng 3.2: Thành phần và nồng độ hóa chất của mơi trường NBRIP .......................... 59
Bảng 3.3: Thành phần và nồng độ hóa chất của môi trường TYGA .......................... 62
Bảng 3.4: Thành phần và nồng độ hóa chất của mơi trường LGI .............................. 62
Bảng 3.5: Thành phần các chất tham gia phản ứng PCR khuếch đại trình tự
gene 16S rRNA của vi khuẩn đất vùng rễ cây mía ..................................................... 69
Bảng 3.6: Thành phần các chất tham gia phản ứng PCR khuếch đại trình tự
gene 16S rRNA của vi khuẩn nội sinh cây mía .......................................................... 70

Bảng 4.1: Kết quả phân tích thành phần dinh dưỡng trong đất trồng mía của
tỉnh Tây Ninh tại 41 điểm thu mẫu ............................................................................ 79
Bảng 4.2: Kết quả xác định mật số vi khuẩn cố định đạm/ hòa tan lân trong đất
trồng mía của tỉnh Tây Ninh tại 41 điểm thu mẫu ...................................................... 81
Bảng 4.3: Tương quan tuyến tính giữa mật số vi khuẩn cố định đạm, hoà tan
lân với pH, N tổng số, P dễ tiêu và hàm lượng chất hữu cơ trong đất vùng rễ
cây mía trồng ở Tây Ninh ......................................................................................... 83
Bảng 4.4: Nguồn gốc của 422 dòng vi khuẩn phân lập từ vùng rễ và nội sinh
cây mía ...................................................................................................................... 84
Bảng 4.5: Đặc điểm hình thái khuẩn lạc của 422 dịng vi khuẩn liên kết cây
mía trồng ở tỉnh Tây Ninh ......................................................................................... 86
Bảng 4.6: Kết quả định lượng NH4+, P2O5 và IAA của 30 dòng vi khuẩn đất
vùng rễ tuyển chọn .................................................................................................... 89

ix


Bảng 4.7: Kết quả định lượng NH4+, P2O5 và IAA của 36 dòng vi khuẩn nội
sinh tuyển chọn ......................................................................................................... 90
Bảng 4.8: Thơng tin về trình tự gene 16S rRNA và các chủng tương đồng với
17 dòng vi khuẩn đất vùng rễ cây mía tuyển chọn ..................................................... 97
Bảng 4.9: Thơng tin về trình tự gene 16S rRNA và các chủng tương đồng với
19 dịng vi khuẩn nội sinh cây mía tuyển chọn ........................................................ 102
Bảng 4.10 A: Tóm tắt đặc tính của 12 dịng vi khuẩn được tuyển chọn cho các
thí nghiệm in vivo ................................................................................................... 108
Bảng 4.10 B: Tóm tắt đặc tính 12 dịng vi khuẩn được tuyển chọn cho các thí
nghiệm in vivo (tiếp theo) ....................................................................................... 109
Bảng 4.11: Ảnh hưởng BA lên sự tạo chồi của mẫu cấy đỉnh sinh trưởng của
giống mía VN85 – 1859 .......................................................................................... 110
Bảng 4.12: Ảnh hưởng của Kin và BA lên sự nhân nhanh chồi ở giống mía

VN85 – 185 ............................................................................................................. 112
Bảng 4.13: Ảnh hưởng NAA lên sự tạo rễ và cây con hoàn chỉnh ở giống mía
VN85 – 185 ............................................................................................................. 114
Bảng 4.14: Hiệu quả thúc đẩy tăng trưởng thực vật của 12 dòng vi khuẩn
tuyển chọn lên số rễ, số lá và chiều cao cây mía ni cấy mơ trồng trong điều
kiện nhà lưới ........................................................................................................... 115
Bảng 4.15: Hiệu quả thúc đẩy tăng trưởng thực vật của 12 dòng vi khuẩn
tuyển chọn lên khối lượng tươi của rễ, thân, lá và tồn cây ở cây mía nuôi cấy
mô trồng trong điều kiện nhà lưới............................................................................ 117
Bảng 4.16: Hiệu quả thúc đẩy tăng trưởng thực vật của 12 dịng vi khuẩn
tuyển chọn lên khối lượng khơ của rễ, thân, lá và tồn cây ở cây mía ni cấy
mơ trồng trong điều kiện nhà lưới............................................................................ 118
Bảng 4.17: Tóm tắt hiệu quả của 2 dòng vi khuẩn TPD3b và CT4bd trên các
chỉ tiêu tăng trưởng của cây mía ni cấy mô trồng trong điều kiện nhà lưới........... 118
Bảng 4.18 A: Ảnh hưởng của hai dòng vi khuẩn CT4bd và TPD3b kết hợp với
các mức phân bón trên các chỉ tiêu sinh trưởng và năng suất của giống mía
K95-156 sau 6 tháng trồng trong chậu ..................................................................... 120
Bảng 4.18 B: Ảnh hưởng của hai dòng vi khuẩn CT4bd và TPD3b kết hợp với
các mức phân bón trên các chỉ tiêu sinh trưởng và năng suất của giống mía
K95-156 sau 6 tháng trồng trong chậu (tiếp theo) .................................................... 121

x


Bảng 4.19: Tổng hợp một số kết quả của 2 dòng vi khuẩn CT4bd và TPD3b
kết hợp với các mức phân bón trên các chỉ tiêu sinh trưởng và năng suất của
giống mía K95-156 sau 6 tháng trồng trong chậu .................................................... 124
Bảng 4.20 A: Ảnh hưởng của hai dòng vi khuẩn CT4bd và TPD3b kết hợp với
các mức phân bón trên các chỉ tiêu sinh trưởng và năng suất của giống mía
K95-156 sau 12 tháng trồng ngồi đồng .................................................................. 125

Bảng 4.20 B: Ảnh hưởng của hai dòng vi khuẩn CT4bd và TPD3b kết hợp với
các mức phân bón trên các chỉ tiêu sinh trưởng và năng suất của giống mía
K95-156 sau 12 tháng trồng ngoài đồng (tiếp theo) ................................................. 126
Bảng 4.21: Tổng hợp một số kết quả của 2 dòng vi khuẩn CT4bd và TPD3b
kết hợp với các mức phân bón trên các chỉ tiêu sinh trưởng và năng suất của
giống mía K95-156 sau 12 tháng trồng ngồi đồng.................................................. 129
Bảng 4.22: Kết quả phân tích một số chỉ tiêu dinh dưỡng đất sau khi thu
hoạch....................................................................................................................... 130

xi


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1: Các kiểu liên kết giữa vi khuẩn đất có lợi và rễ cây ................................... 17
Hình 2.2: Sơ đồ về các cơ chế thúc đẩy tăng trưởng thực vật của vi khuẩn ............... 19
Hình 2.3: Ảnh SEM của chủng B. amyloliquefaciens TF28 có khả năng kháng
nấm ........................................................................................................................... 21
Hình 2.4: Ảnh TEM của chủng B. tropica sp. nov. BM27 ........................................ 22
Hình 2.5: Ảnh SEM của Serratia marcescens B4...................................................... 23
Hình 2.6: Hiệu quả của các vi khuẩn hồ tan lân trên cây mía trồng trong điều
kiện nhà kính ............................................................................................................. 30
Hình 2.7: Cây mía được chủng P. agglomerans 33.1 so với đối chứng không
được chủng sau 30 ngày trồng ................................................................................... 31
Hình 2.8: Tác động của các vi khuẩn vùng rễ cây mía trên sự tăng trưởng của
cây bắp ...................................................................................................................... 34
Hình 2.9: Tác động của các vi khuẩn vùng rễ cây mía trên sự nảy mầm của
cây đậu Guar, đậu xanh và đậu đũa ........................................................................... 35
Hình 2.10: Hệ vi sinh vật liên kết rễ và phương pháp lấy mẫu tương ứng ................. 37
Hình 2.11: Sơ đồ quy trình nghiên cứu vi khuẩn cố định đạm liên kết thực vật
ở cây không họ Đậu................................................................................................... 38

Hình 2.12: Ảnh hiển vi laser quét kết quả lai tại chỗ phát huỳnh quang của
một số vi khuẩn liên kết cây mía ............................................................................... 40
Hình 2.13: Màng mỏng (pellicle) do vi khuẩn cố định đạm tạo thành trong
môi trường JNFb không N bán đặc sau 7 ngày nuôi cấy ............................................ 41
Hình 2.14: Sự chuyển màu mơi trường trong nuôi cấy trên môi trường đặc và
bán đặc với chất chỉ thị BTB ..................................................................................... 42
Hình 2.15: Sự chuyển màu mơi trường khi có chất chỉ thị pH và vịng halo
chứng minh khả năng hòa tan phosphate của vi khuẩn ............................................... 45
Hình 2.16: Thí nghiệm định tính và định lượng khả năng sản xuất IAA với
thuốc thử Salkowski .................................................................................................. 48
Hình 2.17: Màu sắc chỉ thị của siderophore trong phản ứng với CAS lỏng và
CAS đặc .................................................................................................................... 49
xii


Hình 2.18: Các giai đoạn cơ bản của một quy trình nhân nhanh giống mía ............... 53
Hình 3.1: Phương pháp đếm sống nhỏ giọt và minh họa kết quả thu được sau
khi ủ .......................................................................................................................... 60
Hình 3.2: Phản ứng màu của ammonia, phosphate và IAA với thuốc thử,
tương ứng với nống độ các ống chuẩn là 0-1-2-3-4-5 µg/L ........................................ 66
Hình 3.3: Minh họa khảo nghiệm siderophore trên thạch đĩa CAS thông qua
phương pháp khuếch tán thạch với đĩa giấy và các kết quả có khả năng thu
được .......................................................................................................................... 68
Hình 3.4: Chu trình luân nhiệt của phản ứng PCR khuếch đại trình tự gene
16S rRNA của vi khuẩn đất vùng rễ cây mía ............................................................. 70
Hình 3.5: Chu trình ln nhiệt của phản ứng PCR khuếch đại trình tự gene
16S rRNA của vi khuẩn nội sinh cây mía .................................................................. 71
Hình 3.6: Cụm chồi đã cảm ứng tạo rễ và cây con hoàn chỉnh đã được tách rời ........ 73
Hình 3.7: Sơ đồ bố trí thí nghiệm trồng mía trong chậu theo kiểu lơ phụ .................. 76
Hình 3.8: Sơ đồ bố trí thí nghiệm trồng mía ngồi đồng theo kiểu lơ phụ.................. 78

Hình 4.1: Xác định mật số vi khuẩn trên môi trường Burk, mơi trường
NBRIP, và sự tạo vịng hịa tan lân trên mơi trường NBRIP ...................................... 81
Hình 4.2: Một số đặc tính phân lập vi khuẩn của vi khuẩn vùng rễ và nội sinh
cây mía ..................................................................................................................... 85
Hình 4.3: Hình thái khuẩn lạc và đường kính khuẩn lạc qua kính hiển vi soi
nổi của một số dịng vi khuẩn liên kết cây mía .......................................................... 87
Hình 4.4: Kết quả định lượng NH4+, P2O5 và IAA của 8 dịng vi khuẩn tốt
nhất ........................................................................................................................... 91
Hình 4.5: Kết quả định tính và định lượng khả năng sản xuất IAA sau 2 ngày
ni cấy của một số dịng vi khuẩn liên kết cây mía trồng ở tỉnh Tây Ninh .............. 92
Hình 4.6: Khả năng sản xuất siderophore của một số dịng vi khuẩn liên kết
cây mía trồng ở tỉnh Tây Ninh thông qua khảo nghiệm CAS lỏng ............................. 93
Hình 4.7: Khả năng tạo vịng halo của một số dịng vi khuẩn liên kết cây mía
trồng ở tỉnh Tây Ninh trong khảo nghiệm CAS đặc ................................................... 94
Hình 4.8: Băng 1.500 bp của các sản phẩm khuếch đại trình tự 16S rDNA với
cặp mồi 8F và 1492R dành cho vi khuẩn đất vùng rễ ................................................. 95

xiii


Hình 4.9: Băng 900 bp của các sản phẩm khuếch đại trình tự 16S rDNA với
cặp mồi p515FPL và p13B dành cho vi khuẩn nội sinh ............................................. 95
Hình 4.10: Kết quả nhuộm Gram và ảnh chụp SEM của một số dịng vi
khuẩn. ....................................................................................................................... 96
Hình 4.11: Cây phả hệ trình bày mối quan hệ tiến hố giữa 17 dịng vi khuẩn đất
vùng rễ cây mía và 17 chủng tương đồng có trong cơ sở dữ liệu GenBank, NCBI .......... 101
Hình 4.12: Cây phả hệ trình bày mối quan hệ tiến hố giữa 19 dịng vi khuẩn nội
sinh cây mía và 17 chủng tương đồng có trong cơ sở dữ liệu GenBank, NCBI. ............... 105
Hình 4.13: Tỷ lệ các chi tương đồng của 17 dòng vi khuẩn vùng rễ và 19 dòng
vi khuẩn nội sinh đã định danh. ............................................................................... 107

Hình 4.14: Sự tạo chồi ở mẫu cấy đỉnh sinh trưởng của mía VN85 – 1859
dưới ảnh hưởng của BA........................................................................................... 110
Hình 4.15: Kết quả nhân nhanh chồi ở mía VN85 – 1859 dưới ảnh hưởng của
BA và Kin ............................................................................................................... 111
Hình 4.16: Ảnh hưởng nồng độ NAA đến khả năng tạo rễ ở giống mía VN85 – 185............ 113
Hình 4.17: Các cây mía in vitro trên mơi trường ni cấy có bổ sung than hoạt
tính .......................................................................................................................... 115
Hình 4.18: Hiệu quả thúc đẩy tăng trưởng thực vật của 12 dòng vi khuẩn
tuyển chọn lên số rễ, số lá và chiều cao cây mía ni cấy mơ trồng trong điều
kiện nhà lưới ........................................................................................................... 116
Hình 4.19: Cây mía giống K95-156 trồng trong chậu dưới ảnh hưởng của tổ
hợp vi khuẩn CT4bd và TPD3b và các mức bón phân N, P ..................................... 123
Hình 4.20: Cây mía giống K95-156 sau 3 tháng trồng ngoài đồng dưới ảnh
hưởng của vi khuẩn TPD3b và mức bón 50% phân N, P so với đối chứng
không chủng vi khuẩn ............................................................................................. 126

xiv


Chương 1: GIỚI THIỆU
1.1. Đặt vấn đề
Mía là một cây cơng nghiệp có giá trị kinh tế quan trọng được trồng tại
hơn 110 nước nhiệt đới và cận nhiệt đới trên thế giới. Ngày nay, ngoài sản
xuất đường, nhiều sản phẩm có giá trị khác đã được tạo ra từ cây mía như
ethanol, nhựa, xơ sợi; đặc biệt là nhiên liệu sinh học (Viện Nghiên cứu mía
đường, 2020). Chính vì thế, việc duy trì và gia tăng năng suất mía đã trở thành
trọng tâm nghiên cứu của nhiều quốc gia (Mehnaz, 2011). Nhìn chung tổng
diện tích trồng mía trên thế giới tăng dần qua các năm, từ 44.000 nghìn ha ở
năm 1961 lên đến 269.434 ha ở năm 2018. Ở một số năm như 1999, 2002,
2003, diện tích trồng mía tăng hơn 300 nghìn ha. Tuy nhiên, trong những năm

gần đây diện tích trồng mía đường có phần giảm nhẹ (FAOSTAT, 2020).
Trong cơng nghiệp sản xuất đường, đường mía hiện chiếm trên 60% tổng
sản lượng đường thơ của tồn thế giới. Ở Việt Nam, nghề trồng mía để sản
xuất đường bắt đầu từ những năm 1990. Do thích nghi với điều kiện tự nhiên,
cây mía có thể được trồng ở nhiều vùng, miền khắp nước ta (Viện Nghiên cứu
mía đường, 2020). Năng suất mía bình qn của cả nước vào năm 2018 là
khoảng 66,6 tấn/ha và sản lượng là 17.945.204 tấn (FAOSTAT, 2020). Năm
2018, theo thống kê sơ bộ từ các Cục thống kê, tổng diện tích trồng mía ở
Đơng Nam Bộ là khoảng 24.494 ha. Trong đó, Tây Ninh là tỉnh có diện tích
trồng mía lớn nhất, gồm 14.669 ha (Cục thống kê tỉnh Tây Ninh, 2019; Tổng
cục thống kê, 2018). Chính vì vậy, Tây Ninh có cơ sở để trở thành một vùng
mía đường quan trọng của cả nước và của khu vực.
Hiện nay, phương thức tổ chức sản xuất và cải tiến kỹ thuật mà các nước,
trong đó có Việt Nam, đã áp dụng thành cơng để tăng năng suất mía là: sản xuất tập
trung chuyên canh, cải thiện giống mía, hóa học hóa, thủy lợi hóa và cơ giới hóa,
trong đó đặc biệt coi trọng cơng tác nghiên cứu khoa học. Tuy vậy, theo Thaweenut
và cộng sự (2011), ở các nước đang phát triển vẫn có tập qn bón nhiều phân hóa
học cho cây mía ở giai đoạn sớm nhằm tăng cường sản lượng và chữ đường. Ở
Việt Nam, nghiên cứu cho thấy năng suất mía tơ tăng lên tỷ lệ thuận với lượng
phân bón. Lượng phân NPK bón cho 1 ha mía tơ đạt năng suất 70 – 80 tấn là: 180–
200 kg N, 60 – 80 kg P2O5 và 150 – 180 kg K2O. Nếu muốn năng suất tăng lên 90
– 100 tấn/ha, thì lượng phân tương ứng sẽ là: 200 – 250, 80 – 100, và 180 – 220.
Ngoài ra, tùy theo loại đất và mức độ thâm canh mà phân bón hố học được sử
dụng với hàm lượng khác nhau. Với đất xám cát và đất xám bạc màu có mức độ
thâm canh cao, lượng NPK/ha khuyến cáo là khoảng 200 – 250 kg N, 90 – 100 kg
P2O5 và 180 – 200 kg K2O (Viện Nghiên cứu mía đường, 2020).
1


Việc sử dụng quá nhiều phân hóa học cũng như các chất bảo vệ thực vật

không những làm tăng chi phí sản xuất mà cịn gây bất lợi đối với cây trồng,
ảnh hưởng đến hệ sinh thái, môi trường và sức khỏe con người. Chính vì thế,
việc nghiên cứu và ứng dụng các vi khuẩn có lợi là một phần trong chiến lược
nông nghiệp sinh thái hiện nay. Theo Singh và Singh (2012), việc sử dụng các
vi khuẩn thúc đẩy tăng trưởng thực vật như là các chế phẩm chủng cho cây
trồng có khả năng thay thế hoặc bổ sung một phần cho phân bón hóa học,
thuốc trừ sâu và thuốc diệt cỏ, đồng thời giúp duy trì tính bền vững của năng
suất cây trồng và sự an toàn của môi trường. Thực tế đã chứng minh hiệu quả
của việc sử dụng phân bón hợp lý và tăng cường ứng dụng vi khuẩn có lợi liên
kết thực vật, đặc biệt là các vi khuẩn cố định đạm ở các cây khơng họ Đậu như
lúa, khoai lang và mía. Trong đó, Brazil là một ví dụ điển hình cho các quốc
gia sản xuất mía hàng đầu trên thế giới với lượng phân đạm hóa học được sử
dụng ở mức thấp nhất (Ridge, 2013; Yoneyama et al., 2017).
Mặc dù triển vọng của phân bón vi sinh trong sản xuất nơng nghiệp bền
vững là rất lớn, song các nghiên cứu và ứng dụng vi khuẩn liên kết thực vật
trên cây mía nói chung và cây mía trồng trên đất xám vẫn cịn ít được công bố.
Trong bối cảnh trên, đề tài nghiên cứu thuộc luận án tiến sĩ “Phân lập, tuyển
chọn, nhận diện vi khuẩn nội sinh và vi khuẩn vùng rễ cây mía
(Saccharum spp L.) trồng trên đất xám tỉnh Tây Ninh” đã được thực hiện
nhằm tìm kiếm những dịng vi khuẩn bản địa với các đặc tính quý như cố định
đạm, hòa tan lân và tổng hợp IAA. Những dòng vi khuẩn này sẽ là nguồn
giống cho các nghiên cứu sản xuất các loại phân bón sinh học vừa có khả năng
bổ sung các nguyên tố phân bón đa lượng như N và P, vừa có khả năng thúc
đẩy sự tăng trưởng của cây trồng nói chung và cây mía nói riêng thông qua sự
sản xuất các hormone thực vật. Đây là một hướng nghiên cứu nhằm đảm bảo
sử dụng bền vững và hiệu quả các nguồn tài nguyên thiên nhiên trong chiến
lược phát triển nông nghiệp bền vững.
1.2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu
1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu
1.2.1.1 Mục tiêu chung

Nghiên cứu nhằm tìm kiếm và khai thác tiềm năng của các giống vi
khuẩn bản địa có khả năng thúc đẩy tăng trưởng cây mía trong lĩnh vực sản
xuất phân bón vi sinh, hướng tới một nền nơng nghiệp phát triển bền vững.

2


1.2.1.2 Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu
 Phân lập, nhận diện, tuyển chọn các dòng vi khuẩn nội sinh và vùng rễ
cây mía có khả năng cố định đạm, hòa tan lân và sản xuất hormone tăng
trưởng thực vật IAA.
 Thử nghiệm hiệu quả của các dòng vi khuẩn tuyển chọn trên cây mía
trồng trong chậu và ngồi đồng.
1.2.2. Phạm vi nghiên cứu
 Vi khuẩn được phân lập từ các mẫu đất vùng rễ và mẫu mô thân, rễ của
cây mía trồng tại 7 huyện của tỉnh Tây Ninh (trừ Hoà Thành và thành phố Tây
Ninh).
 Thử nghiệm hiệu quả của các dòng vi khuẩn tuyển chọn trên cây mía
ni cấy mơ, giống VN-85-1859, trồng trong điều kiện nhà lưới ở giai đoạn 3
tháng tuổi.
 Thử nghiệm hiệu quả của các dòng vi khuẩn tuyển chọn trên các yếu tố
cấu thành năng suất, năng suất, và chữ đường của cây mía giống K95-156
trồng trong chậu và ngồi đồng tại Trung tâm Nghiên cứu ứng dụng Mía
đường Thành Thành Cơng, ấp Bình Hịa, xã Thái Bình, huyện Châu Thành,
tỉnh Tây Ninh.
1.3. Nội dung nghiên cứu
(1) Phân lập các dòng vi khuẩn có cả hai khả năng cố định đạm và hòa
tan lân trong đất vùng rễ và nội sinh cây mía trên mơi trường LGI, Burk’s
khơng đạm và NBRIP.
(2) Định lượng khả năng cố định đạm và hòa tan lân in vitro của các

dòng vi khuẩn đã phân lập.
(3) Đánh giá hoạt tính sản xuất IAA và siderophore in vitro của một số
dịng vi khuẩn có cả hai khả năng cố định đạm và hòa tan lân.
(4) Nhận diện và tìm hiểu quan hệ phát sinh của các dịng có các đặc tính
tốt qua kết hợp hình thái tế bào, khuẩn lạc, sinh học phân tử và công cụ tin
sinh học.
(5) Nhân giống in vitro đối với giống mía VN-85-1859 để tạo nguồn
nguyên liệu cây mía con sạch khuẩn. Đánh giá hiệu quả của các vi khuẩn có
đặc tính tốt trên các cây mía con trồng trong bình Leonard trong điều kiện nhà
lưới.

3


(6) Đánh giá hiệu quả của các dòng vi khuẩn có hiệu quả tốt sau thí
nghiệm ở nội dung thứ 5, dựa trên các yếu tố cấu thành năng suất, năng suất,
và chữ đường của mía trồng trong chậu và trồng ngoài đồng.
1.4. Ý nghĩa nghiên cứu
Về mặt lý luận
Nghiên cứu này nhằm dị tìm và nhận diện vi khuẩn vùng rễ và vi khuẩn
nội sinh có đặc tính thúc đẩy sự tăng trưởng thực vật liên kết với cây mía trồng
trên loại đất xám của tỉnh Tây Ninh. Dựa trên trình tự gene 16S rRNA, xây
dựng cây phả hệ để tìm hiểu mối quan hệ giữa các dịng vi khuẩn vùng rễ và vi
khuẩn nội sinh phân lập được từ cây mía trồng ở các địa phương khác nhau
của tỉnh Tây Ninh. Kết quả thu được của đề tài sẽ góp phần làm phong phú cơ
sở dữ liệu về lĩnh vực nông học của Tây Ninh và vùng Đông Nam Bộ về mối
quan hệ tương tác của bộ ba “đất, cây trồng và vi sinh vật đất”.
Về mặt thực tiễn
Đất xám là loại đất có hàm lượng dinh dưỡng thấp nhưng chiếm trên
81% tổng diện tích tự nhiên của tỉnh Tây Ninh. Loại đất này đã được sử dụng

để trồng hoa màu và cây cơng nghiệp, trong đó có cây mía. Chi phí phân bón
cho sản xuất mía trên đất xám và đất bạc màu thường cao hơn so với các loại
đất khác. Chính vì vậy, nguồn vi khuẩn bản địa mà đề tài đã thu thập được
cùng với các thông tin nghiên cứu cơ bản sẽ là tiền đề cho các nghiên cứu chế
tạo và sản xuất phân bón sinh học thân thiện với cây trồng và mơi trường của
địa phương.
1.5. Thời gian thực hiện và địa điểm nghiên cứu
Thu mẫu mía và phân lập, tuyển chọn, nhận diện các dòng vi khuẩn đất
vùng rễ và vi khuẩn nội sinh cây mía có khả năng cố định đạm, hòa tan lân
được tiến hành từ tháng 10/2015 đến tháng 4/2017. Đánh giá hiệu quả của các
dòng vi khuẩn tuyển chọn trên cây mía nhân giống in vitro trồng trong điều
kiện nhà lưới được thực hiện từ tháng 4/2017 đến tháng 5/2018. Đánh giá
hiệu quả của vi khuẩn tuyển chọn trên cây mía trồng trong chậu và ngồi đồng
được thực hiện từ tháng 5/2019 đến tháng 1/2020.
Các nghiên cứu phân lập, tuyển chọn và nhận diện vi khuẩn có khả năng
thúc đẩy sự tăng trưởng thực vật được thực hiện ở phịng thí nghiệm Vi sinh
vật học, phịng thí nghiệm Sinh hóa và phịng thí nghiệm Ni cấy mơ (trường
Đại học Sài Gịn), phịng thí nghiệm Vi sinh vật đất, Vi sinh vật mơi trường và
phịng thí nghiệm Sinh học phân tử (Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ
Sinh học, Trường Đại học Cần Thơ).
4


Thử nghiệm hiệu quả của các dòng vi khuẩn tuyển chọn trên cây mía giai
đoạn 3 tháng tuổi, trồng trong điều kiện nhà lưới, được thực hiện tại khu thí
nghiệm A trường Đại học Sài Gòn. Các thử nghiệm hiệu quả của các dịng vi
khuẩn tuyển chọn trên cây mía 6 tháng tuổi và 12 tháng tuổi, trồng trong chậu
và ngồi đồng, được thực hiện tại khu thực nghiệm có diện tích khoảng
3.000m2 thuộc Trung tâm Nghiên cứu ứng dụng Mía đường Thành Thành
Cơng, ấp Bình Hịa, xã Thái Bình, huyện Châu Thành, tỉnh Tây Ninh.

1.6. Các điểm mới của nghiên cứu
Về phương pháp, việc thu thập mẫu vi khuẩn đất vùng rễ và vi khuẩn nội
sinh cây mía được thực hiện trên hầu hết các huyện của tỉnh Tây Ninh (7/9
huyện thị, trừ Hòa Thành và TP. Tây Ninh là nơi có diện tích trồng mía nhỏ
lẻ). Mía là cây không gieo trồng bằng hạt, do vậy bước nuôi cấy mơ cây mía
đã được tiến hành nhằm cung cấp nguyên liệu cho nghiên cứu khả năng thúc
đẩy tăng trưởng thực vật in vivo trong điều kiện nhà lưới, trước khi thử
nghiệm ở quy mô bán thực địa (trong chậu) và thực địa (ngồi đồng). Cây ni
cấy mơ cịn tạo ra điều kiện kiểm soát vi sinh vật (gnotobiotic), cho phép loại
trừ ảnh hưởng của các vi khuẩn ngoại nhiễm đến sự tăng trưởng của cây.
Về kết quả, có 422 dịng vi khuẩn có cả hai khả năng cố định đạm và hịa
tan lân đã được phân lập, trong đó có 101 dịng vi khuẩn có khả năng tổng hợp
IAA và 81 dịng vi khuẩn có khả năng tổng hợp siderophore. Trong số đó, 36
dịng vi khuẩn có đặc tính tốt đã được định danh dựa trên trình tự gene 16S
rRNA. Đặc biệt, dòng vi khuẩn CT4bd nội sinh thân cây mía trồng tại Hảo
Đước, huyện Châu Thành, tỉnh Tây Ninh được nhận diện như là vi khuẩn
Serratia oryzae sp. nov., một loài mới được phát hiện nội sinh cây lúa trồng ở
Trung Quốc và công bố lần đầu vào năm 2017 bởi Zhang và cộng sự (2017).
Dòng CT4bd (Serratia oryzae) cùng với TPD3b (Bacillus subtilis) có hiệu quả
thay thế 25% phân hóa học N và P trên khía cạnh năng suất mía và làm tăng
14% chữ đường khi thử nghiệm trên cây mía trồng ở quy mơ ngồi đồng.

5


Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
Nội dung của chương này là sự tổng hợp và bàn luận các tài liệu đã
cơng bố có liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu của đề tài, chủ yếu bao gồm: (1)
Hiện trạng sản xuất mía đường của tỉnh Tây Ninh; (2) Các vấn đề về môi
trường và sức khoẻ phát sinh từ việc trồng mía; (3) Đa dạng các vi khuẩn có

khả năng thúc đẩy tăng trưởng thực vật liên kết với cây mía; (4) Tình hình
nghiên cứu và ứng dụng các vi khuẩn liên kết cây mía trồng trên đất xám; (5)
Các phương pháp thường được sử dụng trong nghiên cứu phân lập, đặc tính
hố và nhận diện vi khuẩn nội sinh và vi khuẩn vùng rễ cây mía; (6) Ni cấy
mơ thực vật và một số kết quả trong vi nhân giống mía.
2.1. Hiện trạng sản xuất mía đường của tỉnh Tây Ninh
Ở Việt Nam, Viện Nghiên cứu mía đường (Sugarcane Research Institute)
đã phân tích các đặc điểm tự nhiên và xã hội, loại cây trồng cạnh tranh và thực
tiễn trồng mía của 7 vùng sinh thái nơng nghiệp trong cả nước nhằm đánh giá
tiềm năng của ngành mía đường “hiện đại”. Qua đó, có 2 vùng đã được xếp
loại tốt bao gồm vùng Duyên hải miền Trung và Đông Nam Bộ. Vùng Đông
Nam Bộ bao gồm 6 tỉnh: Bà Rịa - Vũng Tàu, Đồng Nai, Bình Dương, Bình
Phước, Tây Ninh, và TP. Hồ Chí Minh. Đặc điểm đất đai chủ yếu của vùng
này bao gồm: tầng đất dày (độ dày trên 70 cm chiếm 80%), bằng phẳng (độ
dốc dưới 15° chiếm 92%), ít chia cắt và tập trung thành vùng lớn. Chính đặc
điểm thuận lợi cho sự cơ giới hóa và giao thông này đã tạo ra điều kiện để xây
dựng các khu cơng nghiệp mía đường lớn trong vùng (Viện Nghiên cứu mía
đường, 2020). Trong số 12 nhóm đất chính của Đơng Nam Bộ có 3 nhóm đất
đóng vai trị quan trọng trong canh tác mía, đó là đất xám bạc màu, đất đỏ
Bazal và đất phù sa. Riêng tỉnh Tây Ninh, nơi được xem là thủ phủ đất xám
của Đông Nam Bộ, loại đất này chiếm đến hơn 81% diện tích tự nhiên của tỉnh
(Viện Nghiên cứu mía đường, 2020; Viện Quy hoạch và thiết kế Nông nghiệp,
2004).
2.1.1. Đặc điểm khí hậu, đất đai của tỉnh Tây Ninh
Tây Ninh là một trong 6 tỉnh thuộc miền Đông Nam bộ, có tọa độ từ
10°57’08” đến 11°46’36” vĩ độ Bắc và từ 105°48’43” đến 106°22’48” kinh độ
Đơng. Khí hậu Tây Ninh tương đối ơn hịa, có 2 mùa rõ rệt. Mùa nắng bắt đầu
từ tháng 12 năm trước đến tháng 4 năm sau; và mùa mưa bắt đầu từ tháng 5
cho đến tháng 11. Tây Ninh có chế độ nhiệt cao và ổn định, nhiệt độ trung
bình năm là 27,4°C. Lượng bức xạ và ánh sáng quanh năm dồi dào, trung bình

mỗi ngày có 6 giờ nắng. Tây Ninh có lượng mưa trung bình hàng năm từ
1.800 – 2.200 mm, độ ẩm trung bình trong năm vào khoảng 70 – 80%. Tây
6


Ninh chịu ảnh hưởng của 2 loại gió chủ yếu là gió Tây – Tây Nam vào mùa
mưa và gió Bắc – Đơng Bắc vào mùa khơ. Tốc độ gió trung bình là 1,7 m/s và
thổi điều hồ trong năm (Viện Quy hoạch và thiết kế Nông nghiệp, 2004).
Theo Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp (2004), tỉnh Tây Ninh có
tổng diện tích tự nhiên là 402.960 ha. Tổng diện tích các thuỷ vực như ao hồ,
sơng suối là 29.770 ha; phần còn lại là đất đai chiếm diện tích 373.190 ha, bao
gồm 4 nhóm đất và 12 loại đất (12 đơn vị chú dẫn bản đồ). Trong tài liệu này,
tên gọi của 12 loại đất theo hệ thống phân loại đất của Việt Nam đều có chú
dẫn tên tương ứng với danh pháp của WRB/FAO (Phụ lục 2.1). Trong đó,
nhóm đất xám bạc màu có diện tích 330.033 ha, là nhóm lớn nhất trong 4
nhóm đất; chiếm đến 88,4% tổng diện tích đất và 81,9% tổng diện tích tự
nhiên của tỉnh (Viện Quy hoạch và thiết kế Nông nghiệp, 2004).
Vì đất xám là nhóm đất phân bố rộng rãi trong tất cả các huyện thị của
tỉnh Tây Ninh và được sử dụng chủ yếu trong canh tác nông nghiệp, trong đó
có cây mía (Bảng 2.1), hơn nữa đây cũng là giới hạn thu mẫu của đề tài luận
án, do vậy phần tổng quan tài liệu sau đây sẽ tập trung trước tiên vào các
thông tin về đất xám của tỉnh.
Bảng 2.1: Diện tích đất xám bạc màu theo địa giới hành chính tỉnh Tây Ninh
Huyện/thành phố

Diện tích (ha)

Tân Châu
Tân Biên
Châu Thành

Dương Minh Châu
Trảng Bàng

83,428
79,789
46,203
42,294
25,486

Huyện/thành phố
Gò Dầu
Bến Cầu
Tây Ninh
Hòa Thành

Diện tích (ha)
20,447
14,828
10,442
7,114

(Viện Quy hoạch và thiết kế Nơng nghiệp, 2004)

Các loại đất hình thành trên các đá mẹ lớn tuổi thường có thành phần
cơ giới nhẹ. Đối với đất xám, do phân bố trong điều kiện khí hậu nhiệt đới
có đủ ẩm hoặc dư ẩm bề mặt đã khiến cho các q trình phá hủy khống sét
và rửa trơi-tích tụ sét xảy ra; từ đó giúp giữ lại một phần các cấp hạt cát,
thịt trong các lớp bề mặt, làm cho đất có màu chủ đạo là xám cho đến xám
nhạt. Các loại đất xám ở Tây Ninh đều hình thành trên nền phù sa cổ, có
tuổi từ Pliocene đến Pleistocene thượng. Thành phần cơ giới chủ yếu là cátthịt-sét gắn kết yếu, có thể có thêm cuội-sỏi hoặc kết von laterite với mức

độ và độ sâu khác nhau. Tùy theo địa hình phân bố, chế độ thốt nước cũng
như mức độ tác động của các quá trình ngoại sinh đã dẫn đến những biểu
hiện biến đổi thứ cấp. Dựa vào đó, đất xám ở Tây Ninh được chia ra thành
3 đơn vị phân loại, gồm đất xám trên phù sa cổ, đất xám có tầng loang lổ

7


gley và đất xám gley (Viện Quy hoạch và thiết kế Nông nghiệp, 2004).
Phân loại và quy mô của các loại đất xám ở tỉnh Tây Ninh được trình bày
qua Bảng 2.2.
Bảng 2.2: Phân loại và quy mô của các loại đất xám ở Tây Ninh
Loại đất

Tên tương đương
WRB/FAO

Ký
hiệu

Diện tích
(ha)

Tỷ lệ
(%)

Đất xám trên phù sa cổ

Haplic Acrisols

X

230,323

69,79

Đất xám có tầng
loang lổ gley

Stagni-Plinthic
Acrisols

Xf

50,526

15,31

Đất xám gley

Gleyic Acrisols

Xg

49,184

14,90

(Viện Quy hoạch và thiết kế Nơng nghiệp, 2004) (có hiệu chỉnh)

Đất xám trên phù sa cổ có sự phân bố trên tồn tỉnh Tây Ninh. Trong đó,
2 huyện có diện tích lớn nhất là Tân Châu (70.770 ha, chiếm 31%) và Tân
Biên (63.505 ha, chiếm 28%). Loại đất này có thành phần cơ giới nhẹ, chua và
thường có hàm lượng dinh dưỡng thấp. Trong các phẫu diện, cấp hạt cát ở
tầng đất mặt chiếm khoảng 58 – 64% trong khi cấp hạt sét chỉ khoảng 30 –
33%. pH nước đạt 4,4 – 4,7. Tỷ lệ mùn rất thấp, chỉ khoảng 1,4 – 2,2% OM;
có nơi chỉ đạt khoảng 0,8% OM. Đạm, lân và kali tổng số và dễ tiêu đều rất
thấp. Ở tầng đất mặt, đạm tổng số chỉ đạt 0,06 – 0,10%; lân tổng số đạt 0,018
– 0,046%; kali tổng số đạt 0,023 – 0,036%. Lân dễ tiêu đạt 1,3 – 3,6 mg/100 g
đất và kali dễ tiêu đạt 1,9 – 3,5 mg/100 g đất. Do có cơ giới nhẹ, dễ cải tạo, lại
phân bố ở địa hình khá bằng phẳng thuận lợi cho việc cung cấp nước tưới
cũng như thực hiện các biện pháp canh tác, đất xám phù sa cổ tỏ ra thích hợp
cho các loại cây trồng cạn nhiệt đới. Tuy nhiên, cần chú ý bổ sung phân hữu
cơ và bón đủ các loại phân hóa học theo nhu cầu của mỗi loại cây trồng (Viện
Quy hoạch và thiết kế Nông nghiệp, 2004).
Đất xám có tầng loang lổ gley có quy mô lớn thứ hai, sau đất xám trên
nền phù sa cổ. Tuy phân bố trên toàn tỉnh nhưng loại đất này thường tập trung
ở phía Nam, tại những khu vực bằng phẳng và tương đối thấp, nơi có mực
nước mạch lên xuống nơng và có thể bị đọng nước ở bề mặt tại một số thời
điểm trong năm. Đất xám có tầng loang lổ gley thường nằm đan xen với đất
xám phù sa cổ. Theo địa giới hành chính, 2 tỉnh có diện tích đất xám có tầng
loang lổ gley lớn nhất là Châu Thành (11.623 ha; chiếm 23%) và Dương Minh
Châu (10.002 ha; chiếm 19,8%). Loại đất này có thành phần cơ giới trung bình
đến nhẹ, chua vừa và có độ phì khá. Cấp hạt sét ở tầng đất mặt thay đổi trong
khoảng 29 – 33%, cấp hạt cát nằm trong khoảng 40 – 60%. pH nước đạt 4,6 –
5,0. Thành phần dinh dưỡng trong đất được đánh giá ở mức khá nhưng không
8


cân đối. Mùn và đạm thường ở mức khá đến giàu (4,3 – 8,5% OM và 0,21 –

0,22%); lân ở mức trung bình thấp (0,05 – 0,13% P2O5); và kali ở mức thấp
(0,022 – 0,041% K2O). Nhìn chung, đất xám có tầng loang lổ gley cũng là một
trong những loại đất có nhiều ưu điểm về đặc tính lý-hóa học, lại được phân
bố ở địa hình khá bằng phẳng, thuận lợi cho việc cung cấp nguồn nước tưới và
thực hiện các biện pháp canh tác nông nghiệp. Hiện tại, phần lớn diện tích đất
xám có tầng loang lổ gley là đất trồng lúa 2 – 3 vụ có tưới, một số là đất trồng
mía và hoa màu, và rất ít diện tích là đất trồng cây ăn quả trên mơ hoặc liếp
(Viện Quy hoạch và thiết kế Nông nghiệp, 2004).
Đất xám gley ở Tây Ninh có quy mơ nhỏ nhất, phân bố hầu hết ở các
thung lũng ven suối hoặc các trũng thấp trong vùng phù sa cổ. Theo địa giới
hành chính, đất xám gley phân bố nhiều nhất ở 3 huyện Tân Biên, Châu Thành
và Trảng Bàng, với tỷ lệ tương ứng là 21%, 18,6% và 12%. Đất xám gley phân
bố trên bề mặt địa hình thấp, có mực nước ngầm nông, thường bị đọng nước vài
tháng mỗi năm, và có gley trung bình đến mạnh xuất hiện trong khoảng độ sâu
0 – 50 cm. Đất xám gley thường có mùn và đạm cao. Các đặc tính khác tương
tự với đất xám có tầng loang lổ gley: thành phần cơ giới trung bình đến nhẹ,
chua vừa và có độ phì khá. Cấp hạt sét ở tầng đất mặt thay đổi trong khoảng 30
– 36% và cấp hạt cát trong khoảng 50 – 52%. pH nước khoảng 4,5 – 4,6. Thành
phần dinh dưỡng trong đất thường không cân đối. Mùn và đạm đạt mức khá đến
giàu (2,1 – 17,5% OM; 0,14 – 0,50% N); lân trung bình thấp (0,15 – 0,16%
P2O5); kali nghèo (0,025 – 0,036% K2O). Mặt khác, giữa các khoanh đất xám
gley cũng có những sai khác rõ về hàm lượng dinh dưỡng, đặc biệt là mùn và
đạm. Đất xám gley cũng là một trong những loại đất có nhiều ưu điểm cho sử
dụng nơng nghiệp: đất chua vừa và hàm lượng dinh dưỡng khá cao, phân bố ở
địa hình thấp và bằng phẳng, thuận lợi cho việc tưới nước. Hiện nay, phần lớn
diện tích đất xám gley ở Tây Ninh là đất chuyên canh lúa hoặc luân canh lúamàu; một phần nhỏ là đất chuyên màu. Cần chú ý tăng cường đầu tư thủy lợi
cho mục đích trồng lúa và lúa-màu, đặc biệt là ở những khu vực phía Bắc của
tỉnh (Viện Quy hoạch và thiết kế Nơng nghiệp, 2004).
Như vậy, nhìn chung ở Tây Ninh, đất xám trên phù sa cổ có diện tích lớn
nhất nhưng lại nghèo dinh dưỡng nhất. Hai loại đất xám còn lại là đất xám có

tầng loang lổ gley và đất xám gley do có sự phân bố ở địa hình trũng, đọng
nước nên hàm lượng mùn và đạm đều đạt mức khá. Cả 3 loại đất xám của tỉnh
đều có thành phần cơ giới nhẹ, tính chua và nghèo lân, kali. Đất xám gley thích
hợp trồng lúa và màu; trong khi đất xám có tầng loang lổ gley và đất xám trên
phù sa cổ có thể được sử dụng cho canh tác mía và các cây trồng cạn khác.

9