Đặt vấn đề Trong quá trình canh tác hiện nay, việc lạm dụng quá mức các hoá chất nông nghiệp tổng hợp, phân bón hoá học đã dẫn đến tinh trạng 6 nhiễm môi trường đất và nước nghiêm trọng. Hệ lụy của quá trình này không những ảnh hưởng trực tiếp tới môi trường sống mà còn ảnh hưởng tới chất lượng của sản phẩm và sức khỏe của người tiêu dùng (Pingali, 2012; Bishnoi, 2018; Fasusi và Babalola, 2021). Bên cạnh đó, BDKH va nóng lên toàn cầu gây ra nhiều vụ sạt lở, lũ quét, nước biển dâng làm giảm rất nhiều diện tích đất canh tác trồng trọt. Dân số thé giới vào năm 2023 đạt 8 tỷ người và theo Glick (2014) dự kiến sẽ tăng lên 10 tỷ người vào năm 2040.
Điều này đồng nghĩa với việc phải duy trì sản lượng nông nghiệp mặc cho diện tích canh tác ngày bị thu hẹp. Các chiến lược nông nghiệp dé cung cấp đủ nhu cầu tiêu dùng dang là một thách thức quan trong trong thé ky 21. Dé đáp ứng nhu cầu lương thực ngày càng tăng thì vấn đề sản lượng và năng suất của cây trồng nông nghiệp cũng cần được tăng lên đồng thời với việc sản xuất và vấn đề chất lượng nông sản, nông nghiệp bền vững cũng phải được đảm bảo (Basu và ctv, 2021). Như vậy, một cuộc cách mạng mới trong nông nghiệp là thực sự cần thiết, một cuộc cách mạng sinh học, dựa trên những yêu tố đầu vào chuyên sâu và thân thiện với môi trường.
Việc sử dụng các sản phẩm có nguồn gốc sinh học không những giảm thiêu tác động đến môi trường mà còn giúp giảm thiểu việc sử dụng các chất hóa học, bảo vệ sức khỏe cho chính nông dân và cho người tiêu dùng. Trong số các giải pháp sinh học ứng dụng trong nông nghiệp, chiến lược sử dụng vi sinh vật đã có một lịch sử lâu dài, bắt đầu bằng việc trồng các loại cây họ đậu trên diện rộng vào đầu thế ký 20. Việc ứng dụng các vi khuân có khả năng sinh các chất kích thích tăng trưởng giúp thực vật dé dàng hap thụ chất dinh dưỡng, tao sức đề kháng chống lại mầm bệnh thực vật đang thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu. Trong những thập kỷ vừa qua, nhiều loài vi khuẩn PGPR đã được phát hiện và nghiên cứu, bao gồm một số loài thuộc các chi Pseudomonas, Azospirillum, Azotobacter, Bacillus, Burkholderia, Enterobacter, Gluconacetobacter, Herbaspirillum, Klebsiella, Paenibacillus, Serratia.
Vi khuẩn Pseudomonas phân bố rộng rãi trong đất, nước và các hệ sinh thái nông nghiệp, nhờ sự đa dạng về các quá trình biến dưỡng và sinh lý, chúng có khả năng thích nghi cao với những yếu tổ bất lợi từ môi trường như nhiệt độ, độ 4m và dinh dưỡng. Chúng sẽ xâm chiếm vùng rễ hoặc nội sinh trong thực vật và thúc day sự tăng trưởng bằng cách gia tăng hàm lượng hoặc tính sẵn có của các nguồn dinh dưỡng thiết yếu cho cây. Nhiều loài thuộc chi Pseudomonas có tiềm năng rất lớn trong việc ứng dụng làm phân bón sinh học do chúng có khả năng làm giàu các chất hữu cơ cho đất thông qua sự sản sinh của các enzyme thủy phân, cải thiện tính chất vật lý và hóa học của đất, duy trì tính sẵn có của các chất dinh dưỡng trong đất (Tian và ctv, 2020). Từ những lợi ích trên, khiến chúng thành đối tượng ứng dụng day tiềm năng trong lĩnh vực nông nghiệp.
Xuất phát từ thực tiễn, nên đề tài “ Đánh giá đặc điểm liên quan đến khả năng thúc đây tăng trưởng thực vật của một sỐ dòng Pseudomonas spp.” được thực hiện nhằm tìm ra các giải pháp nông nghiệp bền vững. Mục tiêu đề tài Đánh giá một số đặc điểm thúc đây tăng trưởng thực vật ở một số dong vi khuẩn Pseudomonas spp. ở điều kiện in-vitro và điều kiện nhà lưới. Nội dung nghiên cứu Nội dung 1: Khảo sát các đặc điểm sinh học liên quan khả năng thúc đây tăng trưởng của vi khuẩn Pseudomonas spp.
Nội dung 2: Thử nghiệm khả năng kích thích tăng trưởng của vi khuẩn Pseudomonas spp. trên cây cà chua trong điều kiện in vitro. Nội dung 3: Thử nghiệm hiệu quả thúc đây tăng trưởng của vi khuẩn Pseudomonas spp. trên cây cà chua trong nhà lưới.
TONG QUAN TÀI LIEU 2. Tổng quan về vi khuẩn Pseudomonas 2. Phân loại và phân bố Pseudomonas trong tự nhiên Phân loại của chi Pseudomonas trên NCBI: Giới: Vi khuẩn Ngành: Proteobacteria Lớp: Gammaproteobacteria Bộ: Pseudomonadales Họ: Pseudomonadaceae Chi: Pseudomonas Vi khuan Pseudomonas thudc ho Pseudomonadaceae, b6 Pseudomonadales. La vi sinh vật linh hoạt có kha năng sử dụng nhiều loại hợp chất hữu co va organic và sống trong các điều kiện môi trường đa dạng.
Chúng được tìm thấy khắp nơi trong các hệ sinh thái đất và nước và một số loài được tìm thấy ở mẫu bệnh thực vật, động vật và con người. Việc nhận diện va phân loại chính xác các loài thuộc chi này cần phải được thực hiện một cách nghiêm túc liên quan tới rủi ro về khả năng gây bệnh của chúng cho thực vật, động vật và cả con người. Đề phân biệt vi khuẩn thuộc chi Pseudomonas với các chi vi khuẩn khác một cách hệ thống, cần xem xét dựa trên nhiều đặc điểm: tỉ lệ bazơ trong bộ gene, trình tự rRNA, thành phan lipid của tế bào, sự biến dưỡng các amino acid, các protein của tế bào (Sokatch, 2012). Trong hệ thống phân loại Bergey, chia các loài của chi dựa trên cơ sở các điểm tương đồng của rRNA, phản ánh ước tính về mối quan hệ phát sinh loài.
Các chỉ được chia thành năm nhóm khác biệt bao gồm: nhóm I gồm P. putida và các loài có liên quan, còn được gọi là “Pseudomonas thật” hoặc “pseudomonad huỳnh quang” do khả năng tiết sắc tố huỳnh quang tan trong nước. Bốn nhóm còn lại được phân thành các loại riêng biệt. Nhóm II được phân loại lại thành Burkholderia và Ralstonia.
Nhóm III gồm P. testosteroni phân loại lại thành Comamonas, Delftia. Nhóm IV phân loại thành Hydrogenophaga và P. Nhóm V bao gồm P diminuta va P.
vesicularis được phân loại lại thành Brevundimonas. Hiện này chi Pseudomonas bao g6m 216 loài với 18 phân loại và số lương không ngừng tăng (Chu Nguyên Thanh, 2018). aeruginosa là một chất hoạt động bé mặt sinh học nổi tiếng sản xuất căng thăng. Các chất hoạt động bề mặt sinh học do chủng nảy tạo ra có hiệu quả trong khoa học môi trường theo một số cách cũng có tiềm năng kiểm soát sinh học do sản xuất chất chuyển hóa kháng nam (Bakthavatchalu và ctv, 2013).
Mặc đù có tầm quan trọng về môi trường và nông nghiệp, nhưng cũng là một mam bệnh cơ hội của con người có thé gây ra nhiễm trùng ở bệnh nhân xơ nang, bệnh nhân ung thư cá nhân đang trải qua hóa trị liệu và bị bỏng nặng (Wagner và ctv, 2008; Goncalves-de-Albuquerque va ctv, 2015). Vai trò tích cực và tiêu cực như vậy của cùng một chủng đòi hỏi ứng dụng can thận của nó cho một mục đích cu thé. Đặc điểm về hình thái, sinh hóa, sinh lý Pseudomonas có hình que, lông roi thường ở một đầu, kích thước 0,5 — 0,8 uum x 1,5 — 3,0 um. Tế bào có hình que thang hoặc hoi cong, không sinh bào tử.
Di động nhờ một hoặc một số roi ở cực. Ngoài roi vùng cực, một số loài (P. mendocina) cũng có thê hình thành roi bên ngắn hơn. Số lượng roi có tầm quan trọng về mặt phân loại.
Chúng thuộc v1 khuẩn gram âm, hiếu khí nhưng trong điều kiện ky khí thì sử dụng oxy làm chat nhận điện tử cuối cùng, một số trường hợp có thé sử dụng Nitrat làm chat nhận điện tử thay thế và cho phép tăng trưởng xảy ra. Pseudomonas có thé phát triển trong môi trường chỉ có N và 1 chất hữu có làm C va năng lượng duy nhất, hầu hết không cần thêm các yếu tố tăng trưởng hữu cơ. Có khả năng tích lũy Polydydrobutyate có độ dài cao hơn C trên môi trường chứa ankan và gluconat. Dương tính với phản ứng oxidase, Catalase.
Nhiệt độ tối ưu cho sự tăng trưởng của Pseudomonas là 28 đến 32°C, và chúng có thể phát triển ở pH từ 5 - 8, không chịu được điều kiện acid (< pH 4,5). Hàm lượng mol% G +C của DNA là 58 — 69%. Một đặc tính phố biến của Pseudomonas là khả năng phát sáng dưới điều kiện tia UV (Sokatch, 2014). Sự tông hợp đưới những điều kiện sinh trưởng nhất định của các sắc tố màu vàng lục, huỳnh quang, hòa tan trong nước là một tính chat đặc trưng của một số Pseudomonas spp.
Những loài này đều là thành viên của cùng một nhóm tương đồng di truyền của tRNA trong cùng loài. Chúng trong nhóm “Pseudomonas thật” bao gồm P. fluorescens và mầm bệnh thực vat của chủng P. Một số sắc tố như pyoverdine màu vàng lục, phenazine, pyocyanin màu xanh lam.
Quá trình sinh tổng hợp sắc tố pyoverdine (xanh lục) liên quan tới trình trạng khi vi khuẩn thiếu sắt. Cả quá trình sinh tổng hợp và tính chất hóa học của nó (sự hình thành phức hợp Fe** ồn định) cho thấy sắc tổ huỳnh quang là một siderophore. Nhiều yếu tố môi trường khác nhau ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp các sắc tố này, đáng chú ý là bản chất hóa học của carbon hữu cơ và nguồn năng lượng. Tuy nhiên cho đến nay, không có vai trò sinh lý rõ ràng nào được gan cho loại sắc tố này (Meyer va ctv, 1978), pyoverdine từ P.
aeruginosa rất cần thiết cho độc lực trong mô hình động vật, Pyoverdine cũng có thể là một công cu dé xác định Pseudomonas vì mỗi nhóm gen được đặc trưng bởi một loại pyoverdine cụ thé. Các sắc tố khác được tạo ra bởi các loài Pseudomonas bao gồm pyocyanin (P. aeruginosa, mau lam), pyorubin (P. aeruginosa, màu đỏ), chlororaphin (P.
chlororaphis, mau lục), pyomelanin (P. aeruginosa, mau nâu/đen). mendocitia có kha nang tao ra sắc tố caroten (Novik, Savich và Kiseleva, 2015). Đặc điểm, cơ chế tổng hợp kích thích sinh trưởng ở thực vật Vi khuẩn vùng rễ thúc đây tăng trưởng thực vật (PGPR) bao gồm các vi khuẩn cư trú trong vùng rễ và cải thiện sức khỏe của thực vật, cuối cùng là hỗ trợ tăng cường sự phát triển của thực vật.
Chúng được phân loại thành 2 loại vi khuẩn Rhizobacteria nội bào (iPGPR) tồn tại bên trong tế bào rễ, đặc biệt là cấu trúc nốt san và vi khuẩn Rhizobacteria ngoại bào (ePGPR) có mặt ở vùng rễ hoặc trong khoảng trồng giữa các tế bào rễ (Jha và Saraf, 2015). Theo Antoun và Kloepper (2001), có khoảng 2 — 5% vi khuẩn vùng rễ là PGPR. Vi khuẩn thuộc nhiều chi khác nhau đã được xác định là PGPR, trong đó Bacillus spp. và Pseudomonas spp.
là vi khuẩn gram âm thuộc nhóm ePGPR có khả năng tăng cường sinh trưởng của cây trồng thông qua cơ chế tác động trực tiếp hoặc gián tiếp.