Đặt vấn đề Thực trạng biến đổi khí hậu xuyên suốt thé kỷ 21 đã làm giảm đáng ké diện tích đất canh tác do mực nước biển dâng cao, xói mòn đất, quá trình mặn hóa và sa mạc hóa làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sống, gây ra tình trạng hạn hán vả sâu bệnh gây áp lực lớn đến sản xuất nông nghiệp. Hiện nay, do diện tích đất sản xuất nông nghiệp đang ngày càng thu hẹp, nhu cầu về lượng thực, thực phẩm của con người, vật nuôi lại không ngừng tăng lên nên phải tăng cường đầu tư thâm canh, tăng vụ dé tăng năng suất cây trồng khiến cho tình trạng sinh vật hại cây trồng xuất hiện ngày càng lớn, cảng trầm trọng. Ngoài ra, việc sử dụng thuốc hóa học để phòng trừ bệnh hại ngày càng được nông dân ưa chuộng, sử dụng một lượng lớn phân bón va các thuốc bảo vệ thực vật có nguồn gốc hóa học được sử dụng đến mức dư thừa. Nhiều hệ lụy của qua trình này không chỉ làm ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sống, sức khỏe mà còn ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và sự an toàn cho người dùng.
Với sự phát triển của ngành nông nghiệp hiện nay là xây dựng một nền nông nghiệp sạch, bền vững và 6n định. Chính vì sự phát triển này nên việc ứng dụng biện pháp sinh học, đi đôi với các biện pháp kỹ thuật canh tác quản lý cây trồng phù hợp. Việc sử dụng các sản phẩm có nguồn gốc sinh học không những làm giảm ô nhiễm môi trường, cân bằng hệ sinh thái, mà còn tiết kiệm chi phí sản xuất, giảm thiểu việc sử dụng các chất hóa học, bảo vệ được sức khỏe cho nông dân và cho người tiêu dùng. Một trong những giải pháp sinh học ứng dụng trong nông nghiệp đó là các giống vi sinh vật có khả năng tiết ra kích thích tăng trưởng giúp tăng thê tích và số lượng rễ làm cho cây trồng có khả năng hấp thu tốt chất đinh dưỡng dé có thé sinh trưởng và phát triển tốt.
Trong đó việc ứng dung vi khuan vùng rễ thúc đây tăng trưởng thực vật (PGPR) đã được báo cáo ở một loạt các chi như: Streptomyces, Bacillus, Pseudomonas, Actinobacteria, Acetobacter, Azospirillum, Paenibacillus, Serratia, Burkholderia, Herbaspirillum va Rhodococcus. Vi khuan thúc day tăng trưởng thực vat như Streptomyces là một lựa chon thay thé hấp dan dé tăng tính bền vững của hệ thống nông nghiệp, Streptomyces spp. chủ yếu phân bố rộng rãi trong đất, nước và các hệ sinh thái nông nghiệp, nhờ sự đa dạng về các quá trình thu nhận dinh dưỡng và sinh lý, sản xuất Phytohormone, ngăn chặn mam bệnh thực vật. chúng có khả năng thích nghi phát triển trong mọi điều kiện.
Bên cạnh đó, khả năng tổng hợp các chất biến dưỡng có giá trị, khả năng làm sạch môi trường khỏi các chất gây ô nhiễm, điều kiện nuôi cấy đơn giản, tốc độ tăng trưởng nhanh, chúng thân thiện với môi trường và rất có lợi cho cây trồng do đó khiến chúng trở thành đối tượng ứng dụng day tiềm năng trong lĩnh vực nông nghiệp. Góp phần vào việc nghiên cứu tìm ra các vi sinh vật có khả năng thúc day tăng trưởng thực vật là giải pháp sinh học tốt nhất để ứng dụng trong nông nghiệp với tên đề tài “Khảo sát đặc điểm liên quan đến khả năng thúc đây tăng trưởng thực vật của một số chủng xạ khuẩn” Kết qua của dé tài này sẽ được tiếp tục nghiên cứu sản xuất chế phẩm sinh học ứng dung bảo vệ cây trồng. Mục tiêu của đề tài Đánh giá khả năng thúc đây tăng trưởng thực vật của một số chủng xạ khuẩn Streptomyces nhằm ứng dụng phát triển chế phẩm sinh học bảo vệ cây trồng. Nội dung thực hiện Khảo sát các đặc điểm liên quan đến khả năng thúc đây tăng trưởng thực vật Khao sát khả năng thúc day tăng trưởng thực vật của xạ khuẩn trong điều kiện in vitro: kích thích nảy mam hat cà chua, kích thích tăng trưởng cà chua Khảo sát khả năng thúc đây tăng trưởng thực vật của xạ khuẩn trên cây cà chua trong nhà lưới.
TONG QUAN TÀI LIEU 2. Tổng quan về xạ khuẩn 2. Vị trí phân loại và sự phân bố của xạ khuẩn trong tự nhiên Theo hệ thống phân loại Atlast (1995), xạ khuẩn thuộc gidi VI khuẩn thật (Eubacteria) và siêu giới nhân sơ (Prokaryota), ngành Tenericutes. Xa khuẩn thuộc lớp Actinobacteria, phân lớp Actinobacteridae, bộ Actinomycetales, bao gồm 10 phân bộ, 35 họ, 110 chi và khoảng hơn 1.
Trong đó có 478 loài thuộc chi Streptomyces và hon 500 loài thuộc các chi còn lại được xếp vào nhóm xạ khuẩn hiếm (Nguyễn Lân Dũng, 2007). Xa khuẩn phân bồ rộng rãi trong tự nhiên và có thé tìm thay ở hầu hết các môi trường như đất, nước, không khí, xác thực vật và các chất hữu cơ. Nhưng chủ yếu xạ khuẩn phân bồ nhiều ở trong đất. Số lượng xạ khuẩn trong đất không chỉ phụ thuộc vào thành phan, tính chất của đất mà còn phụ thuộc vào mức độ canh tác và kha năng che phủ của thảm thực vật.
Dat tơi, xốp, có độ 4m thích hợp, giàu chất hữu cơ và chất khoáng thường có số lượng lớn xạ khuẩn. Số lượng xạ khuẩn có thé đạt tới 9.000 CFU trong 1 gam đất (Jeffrey, 2008). Sự phân bố của xạ khuẩn trong đất phụ thuộc vào pH của đất. pH khoảng 6,8 — 7,5 xạ khuẩn phân bồ nhiều trong đất trung tính và kiềm yếu hoặc axit yếu.
Trong các lớp đất kiềm hay axit ít gặp xạ khuẩn và càng hiếm gặp hơn trong các lớp đất có độ kiềm mạnh. Dù vậy, nhiều loài xạ khuẩn đã được phân lập ở các môi trường khắc nghiệt ưa lạnh được phân lập từ trầm tích hồ ở Nam cực có thê sống ở nhiệt độ 0°C (Chen và ctv, 2008). Xạ khuẩn đóng vai trò quan trọng trong tự nhiên, có khả năng tổng hợp chất kháng sinh.000 khang sinh hiện nay trên thé giới thì hơn 80% là có nguồn gốc từ xạ khuân. Ngoài ra Chúng tham gia tích cực vào các quá trình chuyên hóa nhiều hợp chất hữu cơ phức tạp trong đất, phân hủy các hợp chất hữu cơ bằng các enzyme ngoại bao.
Chúng phân hủy và sử dụng các chất hữu cơ khó phân hủy như axit humic trong đất (Nguyễn Lân Dũng và ctv, 2007). Nhiều chủng xạ khuẩn có khả năng hòa tan lignin bằng cách sinh các enzyme thủy phan cellulase, hemicellulase ngoại bảo có ý nghĩa quan trọng đôi với công nghiệp và bảo vệ môi trường. Đặc điểm sinh học của xạ khuẩn 2. Đặc điểm hình thái Đặc điểm nổi bật của xạ khuẩn là có hệ khuẩn ty (mycelium) phát triển, phân nhánh và không có vách ngăn, có hình que hay hình cầu, đường kính của khuẩn ty thay đối từ khoảng 0,2 wm — 3 pm, chiều đài có thé đạt tới một vài cm.
Kích thước và khối lượng khuẩn ty thường không ổn định và phụ thuộc vào từng loài và điều kiện nuôi cấy. Khi nuôi cay trên môi trường đặc, hệ soi xạ khuẩn được chia thành hai loại: Một loại cắm sâu vào môi trường gọi là hệ sợi cơ chất (khuẩn ty co chất substrate mycelium) với chức năng chủ yếu là hấp thụ chất dinh dưỡng cung cấp cho sự phát triển của xạ khuẩn. Một loại phát triển trên bề mặt thạch gọi là hệ sợi khí sinh (khuẩn ty khí sinh - aerial mycelium) với chức năng chủ yếu là sinh sản (Nguyễn Xuân Thành và ctv, 2003) Khi nuôi cấy trong môi trường dịch thé, xạ khuẩn tạo thành dang bông, khi gia tạo thành kết tủa lắng xuống đáy, phần kết tủa này bao gồm các hạt liti, đó là sản phâm phân hủy của màng nguyên sinh chất và vách tế bao. Khuan ty khí sinh sau một thời gian phát triển, trên đỉnh của KTKS sẽ xuất hiện các cuống sinh bảo tử là cơ quan sinh sản đặc trưng của xạ khuân.
Trên mỗi CSBT mang từ 30 + 100 bao tử, đôi khi có thé mang tới 200 bao tử, nhưng cũng có khi chỉ mang một bào tử hoặc hai bao tử. CSBT là một trong những đặc điểm rất quan trọng dé phan loai xa khuan. Hình thái của khuẩn lạc xạ khuẩn rất khác nhau, kích thước va hình dạng của chúng có thé thay đối phụ thuộc vào môi trường và điều kiện nuôi. Khuan lạc của xạ khuẩn thường rắn chắc, không trơn ướt hay trong suốt như của vi khuẩn hay nam men mà thường có dạng thô ráp, xù xì, có nhiều dạng như dạng vôi, dạng nhung tơ, dạng màng dẻo, vì thế bề mặt của xạ khuẩn nhẫn, mấu lồi, nếp nhăn hoặc san sùi và có các nếp tỏa ra theo hình phóng xạ khuẩn lạc thường có đường kính 0,5 + 2 mm, nhưng cũng có khuẩn lạc có đường kính đạt tới 1 em hoặc lớn hơn nữa và chúng có nhiều màu sắc khác nhau, màu sắc KTKS của các chủng xạ khuẩn được chia thành 8 nhóm màu: White (W) nhóm trắng, Gray (Gy) nhóm xám, Red (R) nhóm đỏ, Yellow (Y) nhóm vàng, Green (Gn) nhóm xanh, Blue (B) nhóm xanh da trời, Violet (V) nhóm tím, va nhóm màu không xác định (X) (Nguyễn Lân Dũng, 2007).
Đặc điểm sinh lý, sinh hóa Ban dau xạ khuẩn được coi là vi nam vì chúng sinh trưởng giống với nam. Tuy nhiên đến nay, xạ khuẩn đã được chứng minh là thuộc nhóm vi khuẩn G(+), có tỷ lệ G+C cao (>55%) trong DNA. Toàn bộ xạ khuẩn chỉ là một tế bào bao gồm các thành phần chính: thành tế bao, mang sinh chat, nguyén sinh chất, chất nhân và các thé ân nhập. Mang tế bào của xạ khuẩn có cấu tạo tương đối dày và khá vững chắc nên khuẩn lạc của xạ khuẩn rắn chắc hơn khuân lạc vi khuẩn và có tỷ lệ G+C cao hơn vi khuẩn (Nguyễn Lân Dũng và ctv, 2007).
Xa khuẩn thuộc nhóm vi sinh vật dị dưỡng, chúng thường sử dụng đường, rượu, axit hữu cơ, lipit, protein và nhiều hợp chất hữu cơ khác làm nguồn carbon, sử dung muối nitrat, muối amôn, urê, aminoaxit, peptone dé lam nguon nito. Tuy nhiên, ở các loài hay các chủng khác nhau thì khả năng hấp thụ các chất cũng khác nhau (Phạm Văn Kim, 2000). Phan lớn xạ khuẩn là nhóm vi sinh vật hiếu khí, ưa âm, một số ít ưa nhiệt, nhiệt độ thích hợp cho sự sinh trưởng của xạ khuẩn là 25 - 30°C. Tuy nhiên, nhiệt độ tối ưu cho quá trình sinh tổng hợp CKS thường chỉ nằm trong khoảng 18 - 28°C.
Độ âm thích hợp đối với XK dao động trong khoảng 40 - 50%, pH thích hợp trong khoảng 6,8 - 7,5 (Đỗ Thu Hà, 2004). Kha năng sinh trưởng và trao đổi chất của xạ khuẩn phụ thuộc vào pH môi trường, pH trung tính thích hợp cho quá trình sinh tổng hợp CKS, pH kiềm va acid ức chế quá trình sinh tông hợp này.