Đặt vấn đề Địa hình ở nƣớc ta chủ yếu là vùng đồi núi, lƣợng mƣa lớn, tập trung, sự phân hoá giữa hai mùa khô và mƣa rõ rệt nên đất dễ bị xói mòn, rửa trôi và bị thoái hoá, tạo nên tầng kết cứng két von và đá ong làm giảm tiềm năng sản xuất của đất (Đỗ Đình Sâm et al, 2006). Đặc biệt ở những vùng đất miền Trung và miền bắc, các vùng đất thuộc các cao nguyên, nơi trồng các cây công nghiệp có giá trị và cây ngô, quá trình này diễn ra càng nặng nề hơn. Để khắc phục, hằng năm, một lƣợng lớn phân bón hóa học đã phải bổ sung để duy trì năng suất cây trồng, tuy nhiên, hiệu quả không cao. Mặt khác, phân hóa học còn làm chua hóa đất và càng làm đất bị chai cứng.
Do vậy, viêc duy trì và quản lý độ phì đất đang là một vấn đề rất quan trọng và bức thiết hiện nay (Đỗ Đình Sâm et al, 2006). Trong đất tồn tại nhiều nhóm sinh vật khác nhau bao gồm động vật, thực vật và vi sinh vật. Các nhóm sinh vật này sống trong đất, tƣơng tác lẫn nhau trong các mối quan hệ: cộng sinh, hổ sinh, ký sinh, đối kháng. Cộng sinh là hiện tƣợng mà cả 2 loài cùng hợp tác và hổ trợ nhau phát triển.
Trong đó điển hình là hiện tƣợng cộng sinh giữa nấm rễ Mycorrhiza và rễ cây. Nấm Mycorrhiza có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản để cung cấp cho cây nguồn dinh dƣỡng để cây phát triển. Ngoài ra, nấm Mycorrhiza trong quá trình phát triểncòn giúp cho đất trở nên tƣơi xốp và tăng cƣờng giữ ẩm cho đất trong mùa khô. Việc ứng dụng nấm rễ cộng sinh Mycorrhiza đã đem lại hiệu quả về nhiều mặt trong phát triển nông, lâm nghiệp và bảo vệ môi trƣờng ở nhiều nƣớc trên thế giới (Nguyễn Văn Sức, 2008).
Những nƣớc đi tiên phong nhƣ: Mỹ, Tây Ban Nha, Ấn Độ …và một số nƣớc châu Á nhƣ :Nhật Bản, Hàn Quốc, Thái lan, Phillipin, Đài Loan, Malaysia. còn có cả trung tâm tuyển chọn nấm nội cộng sinh (ví dụ nhƣ Arbuscular mycorrhizal fungal Collection center in Taiwan – ACT)….Tuy nhiên, ở Việt Nam, việc nghiên cứu nấm Mycorhiza ở Việt Nam vẫn còn khá khiêm tốn và chƣa có ứng dụng nào về Mycorhiza trong sản xuất nông nghiệp và lâm nghiệp đƣợc công bố. x Đồ án tốt nghiệp Xuất phát từ những lý do trên sinh viên thực hiện đề tài” phân lập và khảo sát hiệu quả của nấm Mycorhiza đến sinh trƣởng, phát triển của cây ngô” làm cơ sở cho những nghiên cứu và ứng dụng tiếp theo về nhóm nấm này. Mục đích nghiên cứu - Phân lập đƣợc 2 chủng nấm Mycorrhiza từ 2 chế phẩm.
- Đánh giá đƣợc hiệu quả mang lại của 2 chủng nấm Mycorrhiza đến khả năng sinh trƣởng và phát triển của cây ngô. Mục tiêu nghiên cứu: - Phân lập, quan sát đƣợc hình dạng bào tử, dạng xâm nhiễm của 2 chủng nấm Mycorrhiza sp1 và Mycorrhiza sp2. - Đánh giá hiệu quả mang lại của 2 chủng nấm Mycorrhiza sp1 và Mycorrhiza sp2 đến sự phát triển của cây ngô. - Xác định đƣợc mức P2O5 phù hợp, nâng cao khả năng cộng sinh của 2 chủng nấm Mycorrhyza sp1 và Mycorrhiza sp2 đối với cây ngô.
- Đánh giá hiệu quả kháng lại 2 loại nấm bệnh Rhizoctonia solani và Fusarium sp của 2 chủng nấm Mycorrhyza sp1 và Mycorrhiza sp2. xi Đồ án tốt nghiệp CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Kết quả nghiên cứu về nấm Mycorrhiza trên thế giới 1.1 Giới thiệu về nấm Mycorrhiza 1.1 Khái niệm Mycorrhiza Cộng sinh là quan hệ hỗ trợ cần thiết và chặt chẽ giữa hai hay nhiều loài trong đó các loài đều có lợi. Đa số các loại thực vật có thể khai thác đƣợc các chất dinh dƣỡng từ đất là nhờ vào các vi sinh vật có lợi trong đất cộng sinh với chúng, các vi sinh vật đó cộng sinh ở vùng rễ của thực vật và có các nhánh sợi phân chia len lỏi vào trong các hạt đất nên đƣợc gọi là nấm vùng rễ hay còn gọi là nấm rễ Mycorrhiza.
Mycorrhiza là quan hệ cộng sinh giữa nấm và rễ thực vật. Thuật ngữ này bắt nguồn từ chữ Hy Lạp Mykes (nấm) và Rhiza (rễ). Đây là một hiện tƣợng phổ biến trong tự nhiên. Chúng có tác dụng hỗ trợ nhau cùng phát triển.
Nấm không có rễ thì không thể phát triển đƣợc, cây không có nấm thì sinh trƣởng yếu vàng. Năm 1885, Frank – nhà bệnh cây lâm nghiệp ngƣời Đức – đƣa ra khái niệm “mycorhiza” để chỉ sự cộng sinh đặc biệt giữa rễ cây và nấm ngoại cộng sinh. Đồng thời Frank (Năm 1887) đã chỉ ra sự khác biệt giữa nấm ngoại cộng sinh và nội cộng sinh, sự khác biệt này dùng để chỉ nấm cộng sinh với Ericaceous và Orchid. Những nghiên cứu tiếp theo về cấu trúc đã dẫn đến sự thay đổi tên gọi loại hình cộng sinh này.
Năm 1897, Janse đã gọi cấu trúc intramatrical của bào tử là “vesicules” (gọi là thể V). Vì vậy tên gọi “vesicular – arbuscular mycorrhiza” đƣợc hình thành và tồn tại cho đến thời gian gần đây. Vesicular – arbuscular mycorrhiza thƣờng đƣợc viết tắt là VAM. Ngoài ra, trong một số bài báo, công trình khoa học còn sử dụng tên gọi “vesicular – arbuscular mycorrhiza fungi” để chỉ loại hình cộng sinh này.
Sau này, các nhà khoa học nhận ra không phải tất cả các nấm đều hình thành vesicules (thể V) nhƣng thể A là đặc điểm chung nhất của các chi. Vấn đề này đặt ra yêu cầu loại hình cộng sinh này phải đƣợc đổi lại tên là “arbuscular 1 Đồ án tốt nghiệp mycorrhiza”. Những tranh luận xung quanh tên gọi của loại hình cộng sinh này vẫn tiếp diễn. Năm 2005 một hội nghị về nấm nội cộng sinh tổ chức tại Lisboa tại Portugal tên gọi “arbuscular mycorrhiza fungi” (AMF) đƣợc sử dụng để chỉ loại hình cộng sinh này.
Hiện nay, trong các tài liệu mới đƣợc công bố, thuật ngữ “arbuscular mycorrhiza fungi”(AMF) đƣợc các nhà khoa học thống nhất sử dụng song song và tiến tới thay thế cho thuật ngữ “vesicular – arbuscular mycorrhiza”(VAM). Vào giữa thế kỷ 20, việc nghiên cứu về nấm rễ cộng sinh đã đƣợctìm hiểu rộng rãi và sâu sắc hơn.Theo các nhà khoa học dự đoán, trên thế giới có 1000 chi thuộc 200 họ nấm rễ. Theo thống kê của Trappe (1962) cho biết,có 535 loài nấm thuộc 81 chi, 30 họ và 10 bộ nấm có thể cộng sinh với trên 1500 loài cây gỗ khác nhau.2 Phân loại và đặc điểm cấu trúc của nấm Mycorrhiza Hiện nay, việc phân loại nấm nội cộng sinh có rất nhiều hạn chế. Nguyên nhân là do tất cả các loài đều là vô tính, khó tồn tại trong môi trƣờng nhân tạo, nhiều đặc điểm loài chồng chéo lên nhau, việc xác định đặc điểm thuộc sợi nấm và bào tử, thiếu khoá phân loại đầy đủ về loài và chi.Cho đến nay việc phân loại dựa vào một số phƣơng pháp : Phân loại theo đặc điểm hình thái, cấu trúc của nấm, màu sắc biến đổi của bào tử dựa trên bảng màu của Morton (1992) để phân loại.
Các tiêu chí dùng để phân loại bào tử gồm: sự sắp xếp bào tử, hình dạng bào tử, kích thƣớc bào tử, mầu sắc của bào tử (phát hiện qua bảng màu chuẩn), sự phát triển của bào tử, cầu trúc bề mặt bào tử (thông qua phản ứng nhuộm Melzer)… Phƣơng pháp huỳnh quang: năm 1993 Simon đƣa ra phƣơng pháp huỳnh quang, phƣơng pháp này có thể dùng để xác định sự xâm nhiễm của nấm rễ nội cộng sinh trong rễ, xác định đƣợc số lƣợng nấm Mycorrhiza với cây chủ đặc trƣng. Phƣơng pháp phân loại dựa trên cơ sở huyết thanh học (Aldwell và Hall 1987), điện di gen (Hepper, 1987) và mức độ thay đổi axit béo (Bentivenga và Morton, 1994). Ngày nay phƣơng pháp AND đƣợc các nhà khoa học đánh giá rất 2 Đồ án tốt nghiệp cao (Cummings, 1990; Davidson và Geringer, 1990; Simon và cộng sự, 1990, 1992, 1993; Redecker 2000). Năm 2001, Schubler sử dụng dữ liệu phân tử chứng minh mối liên hệ giữa nấm nội cộng sinh và nấm khác.
Thông thƣờng việc phân loại nấm nội cộng sinh sẽ vẫn dựa chủ yếu vào các đặc điểm cấu trúc. Phƣơng pháp giải phẫu sẽ đƣợc dùng để đánh giá quan hệ ở mức cao hơn. Các hệ thống phân loại ngày nay đƣợc sử dụng đều dựa trên cơ sở hệ thống phân loại của Morton và Benny xây dựng năm 1990. Thông thƣờng, căn cứ vào hình thái giải phẫu thì rễ nấm đƣợc chia ra làm 3 loại chính: a.
Rễ nấm ngoại cộng sinh (Ectomycorrhiza) sợi nấm bao quanh rễ dinh dƣỡng chƣa hóa gỗ, không xuyên qua mô tế bào mà chỉ kéo dài giữa các vách tế bào. Đặc trƣng cơ bản của loài này là: trên bề mặt rễ dinh dƣỡng hình thành một màng nấm (mantle) do các sợi nấm đan chéo nhau. Giữa các tế bào tầng vỏ rễ hình thành một mạng lƣới do thể sợi nấm sinh trƣởng mà thành và đƣợc gọi là lƣới Hartig (Hartig net), do tác dụng của nấm rễ, bộ rễ ngắn,to, tròn và có màu sắc khác nhau, tán rễ và biểu bì không có lông hút, bề mặt màng có nhiều sợi nấm kéo dài ra. Trong đó nấm tạo thành một lớp áo xung quanh rễ và một mạng lƣới Hartig giữa các tế bào rễ mà không xâm nhập vào nội bì.
Sau đó mạng lƣới này sẽ lan khắp các hệ thống rễ. Nấm rễ ngoại cộng sinh không có hình dạng và màu sắc nhất định rất dễ nhận biết bằng mắt thƣờng Tính đa dạng thể hiện trên loài cây chủ và nấm rễ khác nhau. Nấm rễ ngoại cộng sinh đƣợc hình thành do nấm thuộc Basidiomycota, Ascomycota, và Zygomycota sống cộng sinh với rễ của khoảng 10% các loài thực vật, chủ yếu là cây thân gỗ gồm có bạch dƣơng, bạch đàn, thông, sồi, và các loài hoa hồng. Rễ nấm nội cộng sinh (Endomycorrhiza): có quan hệ cộng sinh với trên 80% thực vật, đặc biệt là cây thân thảo, cây nông nghiêp.
Nấm rễ nội cộng sinh là thể nấm có thể xuyên qua tế bào và rễ cây chủ, không biến đổi hình thái, bề mặt rễ không hình thành màng nấm chỉ có các sợi lƣa thƣa, lông hút vẫn giữ 3 Đồ án tốt nghiệp nguyên. Tuy nhiên thể sợi nấm vẫn kéo dài giữa gian bào nhƣng không hình thành mạng lƣới Hartig (Hartig net). Sợi nấm xuyên qua vách tế bào vào trong hình thành vòi hút. Những loại này thƣờng khó nhìn thấy bằng mắt thƣờng.
Căn cứ vào kết cấu của sợi nấm có vách ngăn, ngƣời ta chia ra làm hai loại: không có vách ngăn (Aseptate – endotrophic Mycorrhizal) và loại có vách ngăn (Septate – endotrophic Mycorrhizal).