Đặt vấn đề Vấn đề sử dụng thái quá phân bón hóa học và thuốc bảo vệ thực vật ở Việt Nam đang rất được quan tâm, theo thống kê của Cục Bảo vệ thực vật (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn) mỗi năm nước ta tiêu thụ đến 10 triệu tấn phân bón các loại. Điều này ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường và con người. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các biện pháp và xu hướng trồng trọt mới đã ra đời với mục tiêu xây dựng một nền nông nghiệp thân thiện, bền vững mà vẫn đạt năng xuất cao. Đến nay, đã có rất nhiều nghiên cứu khoa học chứng minh tiềm năng của việc sử dụng vi sinh vật để kích thích sinh trưởng thực vật.
mycoides) là vi khuẩn Gram dương, không có khả năng di động, thuộc nhóm Bacillus cereus. mycoides có thể được tìm thấy ở nhiều môi trường khác nhau như trong môi trường đất, môi trường nước, không khí, cơ thể động vật, mô thực vật. Khi phát triển ở môi trường đất, vi khuẩn Bacillus mycoides có khả năng thúc đẩy tăng trưởng thực vật và tăng năng suất nông nghiệp như ở cây bắp cải (Yi & cs., 2018), ngô (Ali & cs., 2022), Arabidopsis thaliana (Kurniawan, A.,2022), hoa hướng dương (Ambrosini & cs., 2015), củ cải đường (Fravel DR & cs., 1977), bầu bí (Bargabus R & cs., 2002), thuốc lá (Neher OT & cs., 2009),… Bacillus mycoides trong đất trồng bắp cải có thể tăng cường sản xuất các chất chuyển hóa thứ cấp, bao gồm các hợp chất phenolic, flavonoid, glucosinolate, axit indole axetic, siderophore, ACC deaminase và exopolysacarit từ đó làm tăng chiều dài, số lượng của chồi và rễ cây đồng thời Bacillus mycoides giúp tăng kích thước và trọng lượng tươi của cây. Bacillus mycoides có thể được ứng dụng sản xuất chế phẩm sinh học phục vụ cho nông nghiệp trồng trọt, tăng năng suất, chất lượng cây trồng từ đó làm giảm lượng phân thải hóa hoặc và thuốc bảo vệ thực vật.
1 Dù Bacillus mycoides là vi khuẩn có lợi với cây trồng và có thể phát triển ở đa dạng các loại môi trường, nhưng đến nay chúng vẫn ít được quan tâm ở Việt Nam. Xuất phát từ những cơ sở kể trên, tôi tiến hành thực hiện đề tài “Phân lập và định danh vi khuẩn Bacillus mycoides trong đất trồng bắp cải tại một số huyện trên địa bàn thành phố Hà Nội”. Mục đích - Phân lập được vi khuẩn Bacillus mycoides từ đất trồng cây bắp cải tại một số huyện trên địa bàn thành phố Hà Nội. - Định danh được chủng Bacillus mycoides đã phân lập.
TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Hình thái của Bacillus Bacillus là vi khuẩn gram dương có kích thước lớn (chiều rộng 0,7 - 0.8 µm, chiều dài 2,0 - 3,0 µm), hiếu khí, hình que, không kết thành chuỗi, không tạo bao nang, bắt phẩm nhuộm khômg đồng đều. Hình thái Bacillus dưới kính hiển vi (Wang & cs., 2020) Bacillus được tìm thấy ở hầu hết các môi trường: đất, nước, không khí, trong cơ thể động vật, thực vật (Nicholson, 2002). Hầu hết các loài thuộc chi Bacillus đều có khả năng di động, khả năng hình thành nội bào tử - cấu trúc bảo vệ chúng khỏi một loạt các môi trường tiêu cực như môi trường nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp thấp, môi trường khô, môi trường bức xạ và hóa chất độc hại.
Bacillus có thể ngưng hoạt động trong nhiều năm và kích hoạt trở lại khi gặp trúng điều kiện thuận lợi. Bacillus phát triển tốt trong điều kiện hiếu khí, tuy nhiên khi môi trường thiếu oxy chúng vẫn có thể tồn tại và phát triển. Bacillus phát triển tốt trong môi trường cung cấp đủ nguồn carbon (như glucose) và nito (như peptone). Nhiệt độ tối ưu để nuôi cấy Bacillus là 37°C và pH thích hợp khoảng 7,0 – 7,4.
Chức năng của Bacillus Bacillus được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, phục vụ cho nhu cầu của con người như nông – lâm – ngư nghiệp, công nghiệp sản xuất – chế biến thực phẩm, y tế – sức khỏe người và động vật, … Bacillus đa dạng về khả năng hóa sinh thái, được đặc trưng bởi khả năng kháng thuốc và khả năng ngủ đông, bào tử Bacillus spp. không bị ảnh hưởng bởi nhiệt, sấy khô, chất khử trùng. Do vậy, chúng rất quan trọng trong ngành chế biến thực phẩm, Bacillus spp. cung cấp nhiều ứng dụng tiềm (Abriouel & cs.
Việc sử dụng Bacillus bacteriocins trong bảo quản thực phẩm là một lĩnh vực nghiên cứu đầy hứa hẹn, vì nhiều loài vi khuẩn thuộc chi Bacillus có thể giải quyết các hạn chế của vi khuẩn acid lactic. Các loài Bacillus như Bacillus subtilis và Bacillus amyloliquefaciens được sử dụng rộng rãi để sản xuất thực phẩm lên men từ đậu nành và hạt châu chấu ở các nước châu Á và Tây Phi (Kimura & Yokoyama, 2019). Nhiều chi Bacillus tồn tại tự nhiên trong đất đã tạo ra các mối quan hệ thúc đẩy tăng trưởng chặt chẽ với thực vật, thuốc bảo vệ thực vật từ các chủng Bacillus có thể được áp dụng để tăng năng xuất cây trồng và cũng để tránh sự thối rữa của trái cây và rau quả sau thu hoạch. Bacillus velezensis có thể được áp dụng như một tác nhân kiểm soát sinh học chống lại bệnh thối sen gây ra bởi nấm Fusarium oxysporum gây – một loài nấm tồn tại trong đất gây thối sen và giảm năng suất nghiêm trọng.
Các phương pháp kiểm soát bệnh này hiện nay còn rất hạn chế, việc xác định được một tác nhân kiểm soát sinh học mới đầy hứa hẹn chống lại bệnh thối sen do Fusarium oxysporum gây ra (Wang & cs. Bacillus thuringiensis là tác nhân diệt côn trùng vi sinh vật thành công nhất và các protein của nó đã được nghiên cứu trong nhiều năm do độc tính của nó đối với côn trùng thuộc bộ Coleoptera (Domínguez-Arrizabalaga & cs., 2020), sâu keo (Zhang & cs., 2020), bướm đêm (Pinos & cs., 2020), muỗi vằn (Valtierra-de-Luis & cs., 2020) là những loài gây hại trong trồng trọt và chăn nuôi. 4 Nhiều báo cáo trong các lĩnh vực sức khỏe đã nói về lợi ích của Bacillus như kiểm soát các vi khuẩn gây bệnh (Methicillin-resistant Staphylococcus aureus – nhiễm tụ cầu khuẩn, Gardnerella vaginalis – vi khuẩn gây viêm âm đạo,.) hoặc ức chế C. difficile đường ruột,.
Bacillus cũng có thể được áp dụng để kiểm soát bệnh các bệnh ở động vật như bệnh viêm vú, ức chế các mầm bệnh đường ruột ở gia cầm, cải thiện quá trình lên men ở dạ cỏ của bò (Abriouel & cs. Bacillus được sử dụng rộng rãi nhất làm probiotic bao gồm B. Các bào tử ổn định nhiệt của Bacillus có nhiều ưu điểm hơn so với những loài không sinh bào tử khác như Lactobacillus spp. Các chế phẩm sinh học chứa bào tử đang được sử dụng rộng rãi ở người như là chất bổ sung dinh dưỡng, ở động vật như chất kích thích tăng trưởng và các chất cạnh tranh chống vi sinh vật gây bệnh, trong nuôi trồng thuỷ sản để tăng cường sự phát triển và chống chịu bệnh tật của tôm nuôi (Cutting, 2011).
Vi khuẩn Bacillus mycoides 2. Lịch sử và phân loại Bacillus mycoides B. mycoides được mô tả lần đầu tiên vào năm 1886 bởi Flugge. Trong thời điểm đó, B.
mycoides là một trong số rất ít vi khuẩn không gây bệnh được quan tâm. Đặc điểm hình thái và sinh thái của B. mycoides được các nhà khoa học mô tả từ những năm đầu của thế kỉ XX (Gottheil, 1901; Holzmüller, 1909; Pringsheim, 1924; Nyberg, 1927). Năm 1930, Oesterle và Stahl đã nghiên cứu ba chủng điển hình chịu các điều kiện thí nghiệm khác nhau, bao gồm nuôi cấy trong môi trường chất lỏng không thuận lợi và tiếp xúc với ánh sáng hoặc tia cực tím.
Họ đã thu được rất nhiều dạng mới của B. mycoides không giống với dạng ban đầu. Một số trong số này được phân lập bằng phương pháp mạ trực tiếp, từ các môi trường nuôi cấy đã được ủ trong thời gian dài, trong khi một số khác được lấy từ dịch lọc của các môi trường nuôi cấy đó. Danh sách này bao gồm cầu khuẩn sinh màu đỏ và vàng, trực khuẩn Gram âm nhỏ và trực khuẩn Gram dương lớn.
Một số biến thể khác với dạng đồng loại ở tính di động, 5 không có bào tử và không thể hóa lỏng gelatin. Trong một số trường hợp, các biến thể tỏ ra ổn định nhưng nói chung, chúng trở lại trạng thái ban đầu khi nuôi cấy trên môi trường thạch. Sự đảo ngược chỉ xảy ra từ một số đoạn nhất định của các khuẩn lạc thạch. Bacillus mycoides Flugge (1886) hay Bacillus cereus var.
mycoides Smith, Gordon & Clark (1946) được phân loại như sau: Giới (Kingdom): Bacteria Ngành (Division): Firmicutes Lớp (Class): Bacilli Bộ (Order): Bacillales Họ (Family): Bacillaceae Chi (Genus): Bacillus Loài (Species): Bacillus mycoides Bacillus mycoides thuộc nhóm Bacillus cereus. Các vi khuẩn cùng nhóm có kiểu hình rất gần Bacillus mycoides gồm: Bacillus anthracis, Bacillus cereus, Bacillus weihenstephanenis, Bacillus pseudomycoides và Bacillus thuringiensis. Trên thực tế, dựa vào đặc tính động lực học của các vi khuẩn này vẫn có ý kiến không ủng hộ việc công nhận các thành viên của nhóm Bacillus cereus là các loài riêng biệt. Nhưng dựa vào bằng chứng di truyền thì các vi khuẩn này đã được công nhận.
Bacillus mycoides được phân biệt bởi các khuẩn lạc hình thoi đặc trưng, không có khả năng di chuyển, Bacillus pseudomycoides chỉ có thể được phân biệt với Bacillus mycoides bởi sự liên quan đến DNA và một số khác biệt trong thành phần acid béo. Phân bố của Bacillus mycoides B. mycoides có thể phát triển trong nhiều loại môi trường như đất, nước, cơ thể động vật, thực vật,… Ở động vật, Bacillus mycoides được cho là tác nhân gây ra bệnh nhiễm trùng máu ở người (Heidt & cs., 2019) và bệnh hoại tử ở cá da trơn 6 (Logan, N. Nhưng với thực vật chúng là vi khuẩn có lợi, giúp tăng năng suất và khả năng chống chịu của hoa hướng dương (Ambrosini & cs., 2015), bơ (Guerrero-Barajas & cs., 2015), củ cải đường (Fravel DR & cs., 1977), bầu bí (Bargabus R & cs., 2002), thuốc lá (Neher OT & cs.
Hình thái học của Bacillus mycoides Bacillus mycoides là vi khuẩn Gram dương, không di động. Chúng có thể phát triển dưới dạng tế bào đơn lẻ hoặc liên kết với nhau tạo thành các chuỗi tế bào. Tế bào của chúng có hình que dài 3-5μm, rộng khoảng 1μm. Các tế bào phát triển trên thạch glucose tạo ra một lượng lớn khuẩn lạc, tạo ra hình dạng không bào hoặc bọt.
Bào tử của chúng có hình elip, phát triển từ trung tâm, các cạnh tỏa ra từ trung tâm hoặc dưới đầu, không làm phình túi bào tử, viên nang không có mặt. Khuẩn lạc có máu trắng đến trắng đục (màu kem), mờ đục và có hình thoi đặc trưng. Khuẩn lạc của B. mycoides DX và SIN (Di Franco & cs.