Luận văn nghiên cứu tích hợp vi khuẩn endophyte với vật liệu nano ứng dụng trong bảo vệ cây trồng

• Đề tài: Công nghệ mới: Vi khuẩn nội sinh kết hợp vật liệu nano bảo vệ cây trồng

• MỞ ĐẦU
• 0.1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
• 0.2. TỔNG QUAN VỀ NANO TiO2, SiO2
• 0.2.1. Tổng quan về nano TiO2
• 0.2.1.1. Cấu trúc, tính chất của vật liệu nano TiO2
• 0.2.1.2. Tính chất xúc tác quang của TiO2
• 0.2.1.3. Ứng dụng nano TiO2 trong nông nghiệp
• 0.2.2. Tổng quan về SiO2
• 0.2.2.1. Tổng quan về cấu trúc
• 0.2.2.2. Ứng dụng nano SiO2 trong nông nghiệp
• 0.2.3. Các phương pháp tổng hợp nano TiO2 và nano SiO2
• 0.2.3.1. Phương pháp hóa ướt (wet chemical)
• 0.2.3.2. Phương pháp cơ học (mechanical)
• 0.2.3.3. Phương pháp bốc bay
• 0.2.3.4. Phương pháp hình thành từ pha khí (gas-phase)
• 0.2.3.5. Phương pháp sol-gel
• 0.3. TỔNG QUAN VỀ VI KHUẨN Bacillus subtilis
• 0.3.1. Giới thiệu chung về nhóm vi khuẩn PGPR
• 0.3.2. Vai trò PGPR trong kích thích sinh trưởng thực vật
• 0.3.3. Vi khuẩn Bacillus subtilis
• 0.3.3.1. Đặc điểm phân loại
• 0.3.3.2. Đặc điểm phân bố
• 0.3.3.3. Đặc điểm hình thái
• 0.3.3.4. Đặc điểm sinh hóa. Các chất kháng sinh do Bacillus subtilis tổng hợp
• 0.3.3.5. Tính đối kháng của Bacillus subtilis
• 0.4. CÂY LÚA VÀ DƯA LƯỚI
• 0.4.1. Tổng quan về cây lúa
• 0.4.2. Tổng quan về cây dưa lưới
• 0.5. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 0.5.1. TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANO
• 0.5.1.1. Nguyên vật liệu và thiết bị
• 0.5.1.2. Phương pháp. Phương pháp tổng hợp nano TiO2, SiO2. Phương pháp đánh giá cấu trúc hạt
• 0.5.2. PHƯƠNG PHÁP NUÔI CẤY VI KHUẨN Bacillus subtilis
• 0.5.2.1. Chủng vi sinh PGPR
• 0.5.2.2. Dụng cụ, hóa chất, thiết bị và môi trường nuôi cấy vi sinh, chủng vi khuẩn
• 0.5.2.3. Trình tự tiến hành
• 0.5.2.3.1. Nuôi cấy vi khuẩn
• 0.5.2.3.2. Nuôi cấy vi khuẩn và nano
• 0.5.3. PHƯƠNG PHÁP THỬ NGHIỆM VỚI CÂY LÚA VÀ CÂY DƯA
• 0.5.3.1. Thử nghiệm trên cây dưa
• 0.5.3.1.1. Yêu cầu sinh thái đối với cây dưa lưới
• 0.5.3.1.2. Kỹ thuật canh tác
• 0.5.3.1.3. Các chỉ tiêu theo dõi
• 0.5.3.2. Thử nghiệm trên cây lúa
• 0.5.3.2.1. Quy trình thực hiện
• 0.5.3.2.2. Phương pháp đánh giá
• 1. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 1.1. TỔNG HỢP VẬT LIỆU
• 1.1.1. Tổng hợp nano TiO2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ TTIP/H2O tới kích cỡ hạt
• 1.1.2. Khảo sát cấu trúc hạt TiO2
• 1.1.3. Tổng hợp nano SiO2
• 1.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ TEOS/H2O tới kích cỡ hạt. Khảo sát cấu trúc hạt SiO2
• 1.2. KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA VI KHUẨN ENDOPHYTE - NANO
• 1.2.1. Vi khuẩn Endophyte và nano TiO2
• 1.2.2. Vi khuẩn Endophyte và nano SiO2
• 1.3. THỬ NGHIỆM TRÊN LÚA VÀ DƯA LƯỚI
• 1.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của nano – vi khuẩn đến khả năng sinh trưởng và phát triển cây dưa
• 1.3.2. Ảnh hưởng của nano – vi khuẩn đến tỷ lệ, tốc độ nảy mầm, khả năng bám dính vi khuẩn và sự phát triển của bộ rễ
• 1.3.3. Ảnh hưởng của nano – vi khuẩn đến các giai đoạn sinh trưởng phát triển của dưa
• 1.3.4. Ảnh hưởng của nano – vi khuẩn đến động thái tăng trưởng chiều cao của dưa lưới
• 1.3.5. Ảnh hưởng của nano – vi khuẩn đến động thái tăng trưởng số lá của cây dưa lưới
• 1.3.6. Ảnh hưởng của nano – vi khuẩn đến khả năng phân nhánh của cây dưa lưới
• 1.3.7. Thử nghiệm trên cây lúa
• 1.3.7.1. Gieo và chăm sóc
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về công nghệ sinh học và vi khuẩn nội sinh

Công nghệ sinh học đang ngày càng trở thành một lĩnh vực quan trọng trong nông nghiệp, đặc biệt là trong việc phát triển các phương pháp bảo vệ cây trồng hiệu quả và bền vững. Vi khuẩn nội sinh (endophytic bacteria) là một trong những yếu tố chính trong công nghệ này. Chúng cư trú trong mô thực vật và có khả năng thúc đẩy sự phát triển của cây trồng thông qua việc sản xuất các hợp chất có lợi. Việc kết hợp vi khuẩn nội sinh với vật liệu nano như TiO2 và SiO2 không chỉ giúp tăng cường khả năng sinh trưởng của cây mà còn nâng cao khả năng chống chịu với các điều kiện bất lợi từ môi trường. Theo nghiên cứu, công nghệ sinh học có thể giúp giảm thiểu việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, từ đó bảo vệ môi trường và sức khỏe con người.

1.1. Vai trò của vi khuẩn nội sinh trong nông nghiệp

Vi khuẩn nội sinh đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện sức khỏe và năng suất cây trồng. Chúng có khả năng sản xuất các chất kích thích sinh trưởng, giúp cây hấp thụ dinh dưỡng tốt hơn. Nghiên cứu cho thấy rằng vi khuẩn nội sinh có thể tạo ra các hợp chất như phytoalexin, giúp cây tăng cường khả năng miễn dịch tự nhiên. Điều này không chỉ giúp cây trồng phát triển mạnh mẽ mà còn giảm thiểu sự phụ thuộc vào hóa chất trong nông nghiệp. Việc ứng dụng công nghệ sinh học trong việc phát triển các giống cây trồng có khả năng kháng bệnh sẽ là một bước tiến lớn trong nông nghiệp bền vững.

II. Vật liệu nano và ứng dụng trong bảo vệ cây trồng

Vật liệu nano, đặc biệt là nano TiO2 và nano SiO2, đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp. Chúng không chỉ có khả năng cải thiện sự phát triển của cây mà còn giúp bảo vệ cây trồng khỏi các tác nhân gây hại. Công nghệ nano cho phép tạo ra các hạt có kích thước nhỏ, giúp tăng cường khả năng hấp thụ và chuyển hóa dinh dưỡng của cây. Nghiên cứu cho thấy rằng việc kết hợp vật liệu nano với vi khuẩn nội sinh có thể tạo ra một hệ sinh thái bền vững, giúp cây trồng phát triển khỏe mạnh hơn. Điều này không chỉ mang lại lợi ích cho nông dân mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

2.1. Tính chất và ứng dụng của nano TiO2

Nano TiO2 được biết đến với tính chất xúc tác quang mạnh mẽ, giúp phân hủy các hợp chất độc hại trong môi trường. Trong nông nghiệp, nano TiO2 có thể được sử dụng để cải thiện khả năng kháng bệnh của cây trồng. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng nano TiO2 có thể làm tăng khả năng hấp thụ ánh sáng và cải thiện quá trình quang hợp của cây. Điều này dẫn đến sự gia tăng năng suất và chất lượng sản phẩm nông nghiệp. Hơn nữa, nano TiO2 còn có khả năng khử trùng, giúp bảo vệ cây trồng khỏi các vi khuẩn và nấm gây hại.

2.2. Tính chất và ứng dụng của nano SiO2

Nano SiO2 cũng được nghiên cứu với nhiều ứng dụng trong nông nghiệp. Nó có khả năng cải thiện cấu trúc đất, giúp tăng cường khả năng giữ nước và dinh dưỡng cho cây trồng. Việc sử dụng nano SiO2 trong nông nghiệp không chỉ giúp cây phát triển tốt hơn mà còn giúp cải thiện chất lượng đất. Nghiên cứu cho thấy rằng nano SiO2 có thể làm tăng khả năng chống chịu của cây trồng với các điều kiện môi trường khắc nghiệt, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

III. Kết luận và triển vọng nghiên cứu

Việc kết hợp vi khuẩn nội sinh với vật liệu nano trong bảo vệ cây trồng mở ra nhiều triển vọng cho nông nghiệp bền vững. Các nghiên cứu hiện tại cho thấy rằng sự kết hợp này không chỉ giúp tăng cường khả năng sinh trưởng của cây mà còn giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Công nghệ sinh học và công nghệ nano có thể tạo ra những giải pháp hiệu quả cho các vấn đề trong nông nghiệp hiện đại. Tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa các ứng dụng này, từ đó phát triển các phương pháp bảo vệ cây trồng an toàn và hiệu quả hơn.

3.1. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình kết hợp vi khuẩn nội sinh và vật liệu nano để đạt được hiệu quả cao nhất. Cần có các thử nghiệm thực địa để đánh giá tác động của sự kết hợp này trong điều kiện thực tế. Hơn nữa, việc nghiên cứu sâu hơn về cơ chế hoạt động của vi khuẩn nội sinh và vật liệu nano sẽ giúp phát triển các ứng dụng mới trong nông nghiệp, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm nông nghiệp.