Đặt vấn đề Hiện nay, sản xuất nông nghiệp bền vững ở Việt Nam đang được đây mạnh với việc giảm dần các sản phẩm phân bón hoá học và sử dụng nổi bật hơn các san phâm có nguồn gốc sinh học thân thiện với môi trường và sức khỏe con người. Phân bón sinh học chứa một hoặc nhiều vi khuân vùng rễ kích thích tăng trưởng và tăng hiệu suất của cây trồng dẫn đến gia tăng năng suất. Vi khuẩn PGPR (Plant growth promoting rhizobacteria) tương tác trực tiếp với thực vật bằng cách tăng khả năng cung cấp các chất dinh dưỡng thiết yếu, sản xuất các phytohormones và giảm trạng thái căng thắng do môi trường như kiểm soát nồng độ ethylene bởi ACC — deaminase. Các vi khuẩn này cũng có thé gián tiếp ảnh hưởng đến thực vật bằng cách bảo vệ thực vật chống lại mam bệnh thông qua cạnh tranh dinh dưỡng, kiểm soát sinh học các tác nhân gây bệnh thông qua việc sản xuất các hợp chất ức chế, tổng hợp enzyme phân giải vách tế bào nắm và gây ra các phản ứng kháng toàn thân ở cây.
Bên cạnh đó, PGPR còn giúp tăng cường khả năng hap thụ nước và chất đỉnh dưỡng. Nhiều nghiên cứu đã xác định nhóm PGPR là công cụ tiềm năng cho nền nông nghiệp bền vững và là xu thế trong tương lai (Basu và ctv, 2021). Một số chủng PGPR đã được xác định là các tác nhân kiểm soát sinh học hiệu quả trong điều kiện môi trường được kiểm soát. Trong đó, Pseudomonas spp.
là một trong những chỉ vi khuẩn tiềm năng thuộc nhóm vi khuẩn thúc day tăng trưởng thực vật phân bố rộng rãi trong đất nông nghiệp có khả năng xâm chiếm vùng rễ thực vật và là tác nhân kiểm soát sinh học. Sử dụng Pseudomonas spp. trong các chế phẩm phân bón sinh học dé nâng cao năng suất cây trồng bằng cơ chế trực tiếp hoặc gián tiếp (Walsh và ctv, 2001). Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng Pseudomonas fluorescens có mặt trong nhiều vùng rễ cây trồng và tạo ra nhiều loại hoạt chất sinh học trong đó có các hợp chất thúc đây tăng trưởng thực vật (Rodriguez, 2006).
Pseudomonas fluorescens từ rễ, chồi và vùng rễ của cây mia làm tăng đáng ké trọng lượng tươi và khô của cây (Mehnaz va ctv, 2009). Các thử nghiệm trên đồng ruộng đối với chủng Pseudomonas dẫn đến sự gia tăng lớn về năng suất cây (Johri, 2001). Ngoài ra, Pseudomonas stutzeri nằm trong số những vi khuân được chứng minh thành công trong việc xâm lấn rễ cũng như ngăn ngừa mam bệnh Phytophthora capsici trên dưa chuột (Islam va ctv, 2016). 1 Xuất phát từ thực tế đó, nghiên cứu này tập trung khảo sát khả năng thúc đây tăng trưởng thực vật của ba chủng vi khuân seuđomonas spp.
Mục tiêu đề tài Đánh giá khả năng thúc đây tăng trưởng thực vật của ba chủng Pseudomonas spp. trên đối tượng cây ớt trong điều kiện in vitro và trong điều kiện nhà lưới. Nội dung thực hiện Nội dung 1: Khao sát các đặc điểm liên quan đến khả năng thúc day tăng trưởng thực vật của ba chủng vi khuẩn Pseudomonas spp. Nội dung 2: Thử nghiệm hiệu quả kích thích tăng trưởng của vi khuẩn Pseudomonas spp.
trên cây ớt trong điều kiện in vitro. Nội dung 3: Thử nghiệm hiệu quả thúc day tăng trưởng của vi khuẩn Pseudomonas spp. trên cây ớt trong nhà lưới. TONG QUAN TÀI LIEU 2.
Sơ lược về vi khuẩn vùng rễ (rhizobacteria) thúc day tăng trưởng thực vật (PGPR) Đất là một hệ sinh thái phức tạp chứa nhiều nhóm vi sinh vật khác nhau như vi khuẩn, nam, sinh vật nguyên sinh và động vat (Miller va ctv, 2016). Vi sinh vật vùng rễ kích thích tăng trưởng thực vật đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của cây trồng, điều hòa chất dinh dưỡng và các hoạt động kiểm soát sinh học. Chúng định cư trong vùng rễ thực vật, nơi chúng sử dụng nhiều quá trình trực tiếp và gián tiếp dé hỗ trợ sự phát triển của thực vật. Những vi khuẩn này được gọi là những vi khuân thúc day tăng trưởng thực vật (PGPR).
Đồng thời, chúng giúp kiểm soát các tác nhân gây bệnh và nâng cao hàm lượng các chất dinh dưỡng trong dat dé cung cấp cho cây trồng. Theo Basu và ctv (2021), một PGPR lý tưởng là một PGPR có các đặc điểm thúc đây tăng trưởng thực vật cụ thể như: (1) có khả năng xâm chiếm vùng rễ cao và thân thiện với môi trường; (2) có khả năng xâm chiếm vùng rễ thực vật với số lượng lớn; (3) nâng cao khả năng sinh trưởng của cây; (4) có phô tác dụng rộng; (5) có kha năng tương thích với các vi khuân vùng rễ khác; (6) có khả năng chịu được các yếu tô như: nhiệt độ, bức xa, tác nhân oxy hóa. Các vi khuẩn này được chia thành vi khuẩn thúc day tăng trưởng thực vật ngoại bao (extracellular plant growth promoting rhizobacteria - ePGPR), tồn tại trong vùng rễ, trên vùng rễ hoặc trong khoảng trống giữa các tế bào của vỏ rễ và vi khuẩn thúc day tăng trưởng thực vật nội bao (intracellular plant growth promoting rhizobacteria - iPGPR), tồn tại bên trong các tế bào rễ, thường là trong các cau trúc nốt san (Gupta va ctv, 2015). Một số ví dụ về ePGPR như Agrobacterium, Arthrobacter, Azotobacter, Azospirillum, Bacillus, Burkholderia, Caulobacter, Chromobacterium, Erwinia, Flavobacterium, Micrococcous, Pseudomonas va Serratia.
Tương tự, một sé vi du về iPGPR là Allorhizobium, Azorhizobium, Bradyrhizobium, Mesorhizobium va Rhizobium thuộc ho Rhizobiaceae. Bên cạnh đó, nhiều xa khuẩn cũng là một trong những thành phan chính của cộng đồng vi sinh vật vùng rễ thé hiện những đặc điểm có lợi cho sự phát triển của cây trồng. Trong số đó, Micromonospora sp., và Thermobifida sp., cho thay tiềm năng như là tác nhân kiểm soát sinh hoc chống lại các mầm bệnh thực vật (Bhattacharyya và Jha, 2012). Nhóm vi khuẩn này đại diện cho thành phần quan trong của hệ vi sinh vật đất, sản xuất và tiết ra các chất điều hòa sinh trưởng khác nhau trong vùng rễ của cây, kích thích tăng trưởng và hiệu suất của cây trồng, đồng thời tăng năng suất.
Chúng tham gia vào hệ sinh thái đất bằng nhiều cơ chế liên quan đến sự hình thành cấu trúc đất, phân huỷ các chất hữu cơ. Dựa trên sự tương tác với thực vật, cơ chế tác động của PGPR có thể được chia thành cơ chế trực tiếp và cơ chế gián tiếp. Cơ chế trực tiếp tạo điều kiện thuận lợi cho sự hấp thu chất dinh dưỡng hoặc tăng khả năng cung cấp chất dinh dưỡng bằng cách cố định đạm, hòa tan các chất dinh dưỡng khoáng, sản xuất phytohormones. Mặt khác, cơ chế gián tiếp tác động bằng cách giảm tác động của mầm bệnh, bao gồm sản xuất kháng sinh, cạnh tranh dinh dưỡng, ký sinh, ức chế độc tố mầm bệnh và tính kháng cảm ứng ở thực vật (Elnahal và ctv, 2022).
PGPR trong việc tạo ra kích thích tố thực vật, các phân tử của chất chuyền hóa tín hiệu và các chất liên quan mô tả cách thực vật tự bảo vệ mình khỏi hạn hán như một ví dụ về căng thắng phi sinh học và độ mặn (Jochum và ctv, 2019). Theo Abbas và ctv (2019), PGPR cũng có thể thay đôi hình dạng của rễ, dẫn đến tăng bề mặt rễ và cải thiện hiệu suất của rễ. Ngoài ra, PGPR có thé cạnh tranh với các vi khuân khác bằng cách xâm chiếm nhanh chóng và tích lũy nguồn cung cấp chất đinh dưỡng lớn hơn, ngăn chặn các sinh vật khác phát triển (Salomon và ctv, 2017; Abd El-Mageed và ctv, 2020). Hơn nữa, sử dụng các vi khuẩn này góp phan han chế sử dụng phân bón hoá học, mang lại lợi ích về mặt kinh tế, môi trường với chỉ phí sản xuất thấp, cải thiện độ phì nhiêu của đất, giảm ô nhiễm môi trường và hướng đến nền nông nghiệp bền vững.
Gần đây, các nhà khoa học đã xem xét kỹ lưỡng việc sử dụng PGPR có lợi để ức chế mầm bệnh thực vật và thúc đây tăng trưởng thực vật (Alwahshi va ctv, 2022). Một phan quan trọng của điều này có thé là do việc tăng cường tính đặc hiệu của mục tiêu giữa PGPR và các loài thực vật (Lommen và ctv, 2019). Trong nhiều thập kỷ, các loại PGPR đã được nghiên cứu và một số trong số chúng đã được thương mại hóa, bao gồm các loài Pseudomonas, Bacillus, Enterobacter, Klebsiella, Azobacter, Variovorax Azosprillum và Serratia (Glick và ctv, 2012). Đặc điểm của vi khuẩn Pseudomonas 2.
Đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hoá Chi Pseudomonas là một trong những chi vi khuan phức tạp nhất và hiện là chi vi khuân gram âm có số lượng loài lớn nhất; trên thực tế, số lượng loài trong chỉ đã tăng lên hang năm. Pseudomonas fluorescens và Pseudomonas putida thuộc chi này là những 4 loài rất nổi tiếng và được nghiên cứu kỹ lưỡng và đã được sử dụng làm vật liệu nuôi cấy dé thúc day tăng trưởng thực vật. Vi khuẩn Pseudomonas thuộc họ Pseudomonadaceae, gram âm, thắng hoặc hơi cong, hai đầu tròn, có chiều dai 1,5 — 3,0 um, chiều rộng 0,5 — 0,8 pm. Hầu như tất cả các chủng đều di động nhờ một roi đơn cực, và một sỐ chủng có hai hoặc ba roi, không sinh nha bảo, có pili ở cực (rộng 6 nm).
Các loài Pseudomonas là vi khuân hiếu khí, phát triển tốt ở 25°C đến 37°C, pH 4 — 10, có khả năng phát huỳnh quang đưới tia UV. Nhiệt độ tối ưu cho sự tăng trưởng của Pseudomonas là 28°C. Pseudomonas còn có kha năng tiết các sắc tố. Các sắc tố này có kha năng tan hoặc khuếch tán vào môi trường nuôi cay.
Một số sắc tố màu được biết đến nhiều nhất là: pyoverdine (màu vàng xanh) là các siderophore được sản xuất bởi các loài Pseudomonas fluorescens có vai trò sinh lý quan trọng trong việc hap thu Fe ở vi khuẩn, pyocyamn (P. aeruginosa, màu xanh da trời), pyorubin (mau đỏ — nâu), pyomelanin (màu nâu hoặc đen). Pseudomonas aeruginosa có khả năng tiết ra nhiều sắc tổ (fluorescent), siderophores, các chất dé bay hơi như hydrocyanic acid (HCN), các chất khang sinh và các enzyme phân giải (chitinase, 1,3 glucanase, protease) (Gupta va ctv, 2015). Cơ chế thúc day tăng trưởng thực vat của Pseudomonas Pseudomonas được đánh giá cao vì mang lại lợi ích cho cây trồng bằng cách cải thiện năng suất và khả năng miễn dịch của cây.