Đặt vấn đề Trong quá trình canh tác hiện đại, việc sử dụng quá mức phân bón và thuốc bảo vệ thực vật hóa học, đã tạo ra sức ép ngày một lớn đến sản xuất nông nghiệp. Tuy nhiên, người nông dân theo tập quán canh tác lâu nay vẫn duy trì việc sử dụng một lượng phân bón và các thuốc bảo vệ thực vật có nguồn sốc hóa học trên ruộng vườn. Hệ lụy dẫn tới các tình trang ô nhiễm dat, nước, không khí. Toản cầu hiện nay đòi hỏi các nhà nghiên cứu phải đưa ra các giải pháp thay thế công nghệ vượt trội cho phân bón hóa học và thuốc trừ sâu để nâng cao năng suất ngũ cốc và tăng chất lượng và số lượng ngũ cốc lương thực vì việc sử dụng bừa bãi thuốc bảo vệ thực vật hóa học đã ảnh hưởng lớn đến đất, nước ngầm, hàng hóa nông nghiệp, động vật và thực vật.
Các giải pháp thay thế khả thi có thé là sử dụng các sản phẩm/công thức dựa trên vi sinh vật không độc hại và thân thiện với môi trường cho nông nghiệp, duy trì một môi trường an toàn và tạo ra một xã hội lành mạnh. Các vi khuẩn sống trong vùng rễ, đặc biệt là xạ khuẩn, đã thu hút sự chú ý rất lớn do kha năng thúc đây tăng trưởng thực vật và kiểm soát dich bệnh và côn trùng gây hại mà không có bat kỳ tác động bat lợi nào đối với môi trường. Vi vậy, việc sử dụng các vi sinh vật thúc đây tăng trưởng thực vật (PGP) cho nông nghiệp bền vững đã tăng lên rất nhiều ở nhiều nơi trên thế giới, với sự gia tăng đáng kê về tốc độ tăng trưởng và năng suất của các loại cây trồng quan trọng trong nông nghiệp. Trước đó vào năm 2014, Viện Thổ nhưỡng nông hóa đã xác định “Cải thiện tình trạng lạm dụng phân bón hóa học: Nhiệm vụ bức thiết của nông nghiệp”.
Hội nghị “Phát triển và sử dụng thuốc bảo vệ thực vật sinh học tại Việt Nam” (06/2020) đã xác định mục tiêu đến năm 2025 phan đấu tăng số lượng thuốc bảo vệ thực vật có nguồn gốc sinh học được đăng ký lên 30%, tăng số lượng thuốc bảo vệ thực vật sinh học sử dụng lên 20%. Nhằm tạo ra một nguồn nông sản bội thu và thân thiện với môi trường thì cần tìm ra các giải pháp sinh học ứng dụng trong nông nghiệp. Chiến lược sử dụng vi sinh vật đã có một lịch sử lâu đài, bắt đầu bằng việc trồng các loại cây họ đậu trên diện rộng vào đầu thế kỷ 20. Việc ứng dụng xạ khuân vùng rễ thúc đây tăng trưởng thực vật vào nông nghiệp đã không còn xa lạ với mọi người.
Va Streptomyces được phát hiện có hiệu qua trong việc giúp cây trồng không chỉ huy động và thu nhận chất dinh dưỡng mà còn kiểm soát tác nhân gây hại cây trồng. Streptomyces là xạ khuẩn Gram dương được đặc trưng bởi bộ gen có tỷ lệ G + C cao. Chúng chủ yếu là hiếu khí, nhưng một số có thé phát triển ky khí. Một số xạ khuẩn hình thành các sợi phân nhánh và có sự phát triển của sợi nam trong khi một số loài tạo ra bào tử bên ngoài.
Một vai loài Streptomyces ví dụ như Streptomyces olivaceoviridis, S. rochei và Streptomyces sp. từ vùng rễ đã được khang định là có kha năng đặc tính sinh học và cải thiện tăng trưởng thực vật bằng tăng khả năng nảy mầm của hạt, kéo dài rễ. Với những mong muốn đó nên đề tài “Đánh giá một số đặc điểm sinh học liên quan đến khả năng thúc đấy tăng trưởng thực vật của một số dòng xạ khuẩn Streptomyces sp.” được thực hiện nhằm tìm ra các giải pháp cho nông nghiệp phát triển bên vững.2 Mục tiêu đề tài Đánh giá khả năng thúc đây tăng trưởng thực vật của một số ching xạ khuẩn ứng dụng làm phân bón sinh học.3 Nội dung thực hiện Nội dung 1: Khao sát các đặc điểm của Streptomyces sp.
liên quan đến khả năng thúc day tăng trưởng thực vật. Nội dung 2: Khảo sát khả năng thúc day tăng trưởng thực vật của Streptomyces sp. điều kiện in vitro. Nội dung 3: Khảo sát khả năng thúc day tăng trưởng thực vật của Streptomyces sp.
trong nhà lưới. TONG QUAN TÀI LIEU 2. Tống quan về xa khuẩn Streptomyces 2. Phân loại và phân bố xạ khuẩn trong tự nhiên Giới Vi khuẩn Ngành Actinobacteria Lớp Actinobacteria Bộ Actinomycetales Ho Streptomycetaceae Chi Streptomyces Hình 2.
1 Xa khuẩn Streptomyces (Waksman & Henrici 1943) Xa khuẩn phân bố rất rộng rãi trong tự nhiên, thuộc loại hiếu khí, hình thành bào tử, gram (+), có trong đất, nước, rac, phân chuồng, thậm chí cả trong cơ chất mà vi khuan và nắm mốc không phát triển được. Sự phân bố của xạ khuẩn phụ thuộc vào khí hậu, thành phan đất, mức độ canh tác và thảm thực vật (trích din bởi Bùi Thị Ha, 2008). Theo Waksman năm 1961 thì trong một gram dat có khoảng 29000 — 2400000 mam xạ khuẩn, chiếm 9% — 45% tổng số vi sinh vật. Sự phân bố của xạ khuẩn còn phụ thuộc nhiều vào độ pH môi trường, chúng có nhiều trong các lớp đất trung tính với kiểm yếu hoặc axit yếu pH 6,8 — 7,5.
Xa khuẩn có rất ít trong lớp đất kiềm hoặc axit và càng hiểm trong các lớp đất rất kiểm, số lượng xạ khuẩn trong đất cũng thay đôi theo thời gian trong năm. Xa khuẩn là một nhóm vi khuẩn gram dương, thường có tỷ lệ G - C trong DNA cao hơn 55%. Là một nhóm vi khuẩn đặc biệt khi có kích thước nhỏ, màng tế bào không chứa xenlulose hay chitin giống vi khuẩn đồng thời có hình thái giống nam khi phát triển theo kiểu phân nhánh, sợi dài được gọi là khuẩn ty. Toàn bộ xạ khuẩn chỉ là một tế bào bao gồm: thành tế bào, màng sinh chất, nguyên sinh chất, chất nhân và các thê ân nhập.
Đặc điểm hình thái của xạ khuẩn 2. Khun ty và khuẩn lạc Khuẩn ty của xạ khuẩn phân nhánh và không có vách ngăn. Đường kính mỗi sợi khuẩn ty là 0,5 — 1,5 cm. Các loài xa khuẩn khác nhau đều có cùng một kiểu cấu tạo khuẩn ty nhưng sự phân nhánh của khuẩn ty nhiều hay ít, khuẩn ty ngắn hay dai, thang hay cong có sự khác nhau giữa các loài.
Trên môi trường cơ chất, đa số xạ khuẩn sẽ có 2 loại khuẩn ty: khuẩn ty khí sinh (aerial mycelium) và khuẩn ty CƠ chất (substrate mycelium). Khuan ty co chat cắm sâu vào môi trường dinh dưỡng để hút chất dinh dưỡng. Khuẩn ty cơ chất hầu như giống nhau giữa các loài. Khuan ty khí sinh phát triển bên trên môi trường, nhiều khuẩn ty khi sinh được phân hóa thành khuẩn ty sinh sản.
Trên khuẩn ty sinh sản mang nhiều bao tử vô tính. Các loài khác nhau thì hình dang, màu sắc khuẩn ty sinh sản khác nhau. Khuẩn ty khí sinh khi phân hóa thành khuẩn ty sinh sản được gọi là “cuống sinh bào tử”, trên cuống sinh bào tử mang nhiều bào tử. Tuy theo từng loài ma cuống sinh bào tử có thé thắng hay uốn cong, xoắn lò so hay xoắn ốc; chúng có thé mọc đơn, mọc đối, mọc vòng, mọc thành chùm.
Thành phan hoá học của khuẩn ty co chất và khuẩn ty khí sinh không giống nhau, chỉ có khuẩn ty khí sinh mới bắt màu thuốc nhuộm còn khuẩn ty cơ chất không bắt màu thuốc nhuộm. Khuan ty cơ chất không chứa lipid, ngược lại khuẩn ty khí sinh chứa lipid. So với khuẩn ty cơ chất, khuẩn ty khí sinh chứa nhiều acid nucleic va enzyme hơn, đồng thời các hoạt tính enzyme cũng mạnh hơn. Bao tử trần Khuẩn ti khí sinh.
Sol bao tử — Co chất đậc Khuẩn tí cơ chất Hình 2. 2 Các loại khuẩn ty ở xạ khuẩn. (Nguyên Lan Dũng, 2006) Trên môi trường dinh đưỡng đặc khuẩn ty xạ khuẩn phát triển day đặc bện vào nhau thành khuẩn lạc. Nếu khuẩn ty phân nhánh ít sẽ tạo ra những khuẩn lạc trần: khuẩn lạc khô, có dạng với mọc sát môi trường.
Nếu khuẩn ty phân nhánh nhiều sẽ tạo ra những khuẩn lạc dạng nhung hay lông tơ mịn. Khuẩn lạc xạ khuẩn thường có các màu sắc như: đỏ, lam, vàng, tím, nâu, đen. Khuan lạc thường có dạng tròn, đường kính khoảng 0,5 — 2 mm hoặc 1 cm. Bề mặt khuẩn lạc có thé nhan bóng hay xù xì, thường có 3 lớp: lớp ngoài gồm các sợi bện chặt lại với nhau, lớp trong tương đối xốp hơn, và lớp giữa thì có cấu trúc tô ong (Tô Minh Châu, 2006).
Cấu tạo tế bào Xa khuẩn có cấu trúc tế bào tương tự như vi khuẩn gram (+) bao gồm các thành phan: màng nhay, thành tế bao, màng nguyên sinh chất, nguyên sinh chat, chất nhân và các thé ân nhập trong nguyên sinh chất (Bùi Thị Hà, 2008). Đặc biệt, trong nguyên sinh chất có chứa các hạt volutin, ở tế bao non chi thay một hạt volutin nhưng khi tế bào giả sé lượng volutin tăng lên nhiều. Số lượng các hạt này thay đổi tùy theo thành phan môi trường, điều kiện nuôi cấy và tuổi xạ khuẩn. Khi môi trường nghèo dinh dưỡng thì không thấy hoặc thấy rất ít hạt volutin, nhưng trong môi trường giàu đinh dưỡng nhất là khi tăng hàm lượng photphat vô cơ thi số lượng hạt 5 volutin tăng lên rõ rệt.
Trong quá trình lên men sản xuất kháng sinh người ta nhận thấy khi sự xuất hiện nhiều hat volutin trong hệ sợi xạ khuẩn thường kèm theo sự giảm sút đáng kề của hàm lượng chất kháng sinh (trích bởi Tô Minh Châu, 2006). Ngoài yếu tố di truyền trong nhiễm sắc thé còn có các yếu tố di truyền ngoài nhiễm sắc thé gọi là plasmid. Các plasmid đem lại cho tế bào nhiều đặc tính chọn lọc quý giá như có thêm khả năng phân giải một số hợp chat, chống chịu với nhiệt độ bat lợi, chống chịu với các kháng sinh, chuyển gene, sản xuất các chất kháng sinh trong đất và môi trường tuyên chọn (Nguyễn Văn Cách, 2004). Bào tử của xạ khuẩn Sau thời gian phát triển, trên đầu sợi khuẩn ty khí sinh hình thành nên những sợi phân hóa gọi là cuống sinh bao tử; Tuy theo từng loài mà cuống sinh bào tử có thé thang hay uốn cong, xoắn lò xo hay xoắn ốc, số vòng xoắn của cuống sinh bào tử có thể từ 5 — 10 vòng, đường kính vòng xoắn có thé thay đổi từ 5 — 7 nm.
Sự sắp xếp của các cuống sinh bào tử giữa các loài cũng khác nhau. Chúng có thể sap xép theo kiéu mọc đơn, mọc đôi, mọc vòng hoặc từng chùm. Đặc điểm hình dạng của cuống sinh bào tử là một tiêu chuẩn quan trọng dé phân loại xạ khuẩn. Bao tử của xạ khuẩn được bao bọc bởi mảng mucopolysaccharide giàu protein với độ dày khoảng 300 - 400 A và làm 3 lớp.