Nghiên cứu khu hệ vi sinh vật vùng rễ cây nghệ vàng Curcuma longa nhằm nâng cao năng suất và chất lượng củ

• Tác giả: Hoàng Kim Chi
• Người hướng dẫn: GS. Lê Mai Hương
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Vi sinh vật học
• Đề tài: Nghiên Cứu Vi Sinh Vật Vùng Rễ Cây Nghệ Vàng Curcuma Longa Để Nâng Cao Năng Suất Và Chất Lượng Củ
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Một số vấn đề liên quan đến phân bón và năng suất cây trồng
• 1.2. Cây nghệ vàng Cucuma longa L. và hợp chất curcumin trong củ nghệ
• 1.2.1. Hợp chất curcumin trong củ nghệ vàng
• 1.2.2. Thành phần hóa học của củ nghệ vàng
• 1.2.3. Hoạt tính sinh y dược học của hoạt chất curcumin trong củ nghệ vàng
• 1.3. Một số khía cạnh liên quan đến năng suất nghệ vàng
• 1.3.1. Khía cạnh sinh học
• 1.3.2. Khía cạnh nông nghiệp
• 1.3.3. Chất lượng đất trồng, phân bón và năng suất nghệ vàng
• 1.4. Vi sinh vật vùng rễ cộng sinh với cây nghệ vàng
• 1.4.1. Vi sinh vật vùng rễ thực vật
• 1.4.2. Một số nhóm VSVVR liên quan đến năng suất cây nghệ vàng
• 1.4.2.1. Vi khuẩn rễ kích thích sinh trưởng trên cây nghệ vàng
• 1.4.2.2. Nấm rễ cộng sinh trên cây nghệ vàng
• 1.4.2.3. Mối liên hệ giữa khu hệ vi sinh vật cộng sinh và hàm lượng curcumin trong cây nghệ vàng
• 1.4.2.3.1. Sự tổng hợp curcuminoid trong cây nghệ vàng
• 1.4.2.3.2. Vi sinh vật và sự tạo thành curcumin trong cây nghệ
• 1.5. Bước phát triển trong công nghệ nghiên cứu khu hệ VSV vùng rễ
• 1.5.1. Một số phương pháp nghiên cứu khu hệ VSV đất
• 1.5.2. Metagenomics trong nghiên cứu khu hệ VSV vùng rễ
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nguyên vật liệu
• 2.1.1. Đặc điểm sinh học
• 2.1.2. Mùa vụ và chế độ chăm sóc
• 2.2. Hóa chất, trình tự mồi, môi trường và bộ chủng VSV
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Thu mẫu và xác định các chỉ số lý hóa của mẫu đất
• 2.3.2. Xác định các chỉ số lý hóa của đất
• 2.3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng phân bón N đến năng suất nghệ
• 2.3.4. Xác định các chỉ tiêu nghiên cứu
• 2.3.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng phân bón N đến đa dạng khu hệ VSVVR cây nghệ
• 2.3.6. Phân lập vi khuẩn PGPR và xác định hoạt tính kích thích sinh trưởng
• 2.3.7. Phân lập nấm AM và nghiên cứu đặc tính sinh học
• 2.3.8. Nghiên cứu tạo và thử nghiệm chế phẩm vi sinh vật vùng rễ cho cây nghệ
• 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Khảo sát ảnh hưởng của chế độ bón phân đạm hóa học đến năng suất cây nghệ
• 3.1.1. Xác định chất lượng nghệ giống thích hợp
• 3.1.2. Điều kiện thổ nhưỡng khu vực thí nghiệm
• 3.1.2.1. Đặc điểm khí hậu
• 3.1.2.2. Khảo sát các chỉ số môi trường của đất trồng nghệ
• 3.1.3. Xác định năng suất nghệ theo chế độ bón phân N
• 3.1.4. Xác định năng suất curcumin theo chế độ bón phân N
• 3.2. Khảo sát một số nhóm vi sinh vật hữu hiệu trong vùng rễ cây nghệ
• 3.2.1. Khảo sát vi khuẩn rễ kích thích sinh trưởng (PGPR) trong vùng rễ cây nghệ
• 3.2.1.1. Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn PGPR
• 3.2.1.2. Đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa và phân loại học của các chủng vi khuẩn lựa chọn
• 3.2.2. Khảo sát nấm AM trong vùng rễ cây nghệ
• 3.2.2.1. Phân lập và khảo sát số lượng bào tử nấm AM từ mẫu đất vùng rễ cây nghệ
• 3.2.2.2. Đặc điểm hình thái và phân loại học của một số chủng nấm AM trong đất vùng rễ cây nghệ
• 3.3. Nghiên cứu tác động của chế độ bón phân N đến đa dạng khu hệ vi sinh vật vùng rễ nghệ
• 3.3.1. Kết quả tách DNA tổng số từ các mẫu đất nghệ
• 3.3.2. Kết quả giải trình tự metagenome amplicons
• 3.3.3. Đánh giá đa dạng khu hệ vi khuẩn đất vùng rễ cây nghệ liên quan đến chế độ bón phân N
• 3.3.3.1. Phân tích các chỉ số đa dạng của khu hệ vi khuẩn vùng rễ cây nghệ
• 3.3.3.2. Thành phần phân loài của các quần xã vi khuẩn vùng rễ cây nghệ
• 3.3.4. Đánh giá đa dạng khu hệ nấm đất vùng rễ cây nghệ liên quan đến chế độ bón phân N
• 3.3.4.1. Phân tích các chỉ số đa dạng của khu hệ nấm vùng rễ
• 3.3.4.2. Thành phần phân loài của các quần xã nấm vùng rễ cây nghệ
• 3.3.5. Luận giải về tác động của chế độ bón phân N đến đa dạng khu hệ vi sinh vật vùng rễ cây nghệ
• 3.3.5.1. Chế độ bón phân N có tác động tới khu hệ VSVVR cây nghệ hay không?
• 3.3.5.2. Cơ chế tác động của lượng phân bón N tới khu hệ VSVVR
• 3.3.6. Khác biệt trong thành phần một số nhóm vi sinh vật hữu hiệu trong vùng rễ cây nghệ
• 3.3.6.1. Vi khuẩn thuộc họ Bacilliaceae
• 3.3.6.2. Nấm thuộc ngành Glomeromycota
• 3.4. Bước đầu nghiên cứu tạo chế phẩm sinh học làm tăng năng suất của cây nghệ
• 3.4.1. Thử nghiệm tính an toàn của chủng VSV
• 3.4.2. Tạo chế phẩm sinh học từ các chủng VSVVR hữu hiệu
• 3.4.3. Thử nghiệm tác động của chế phẩm VSV
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về cây nghệ vàng Curcuma longa

Cây nghệ vàng Curcuma longa là một trong những loại cây trồng quan trọng tại Việt Nam, nổi bật với hàm lượng curcumin cao trong củ. Curcumin không chỉ có giá trị dinh dưỡng mà còn có nhiều ứng dụng trong y học. Việc nghiên cứu vi sinh vật vùng rễ của cây nghệ vàng có thể giúp nâng cao năng suất và chất lượng củ nghệ. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng vi sinh vật có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của cây trồng thông qua việc cải thiện khả năng hấp thụ dinh dưỡng và tăng cường sức đề kháng với bệnh tật. Do đó, việc tìm hiểu về khu hệ vi sinh vật này là rất cần thiết.

1.1. Vai trò của curcumin trong củ nghệ

Curcumin là một hợp chất chính trong củ nghệ, có nhiều tác dụng sinh học như chống viêm, chống oxi hóa và kháng khuẩn. Nghiên cứu cho thấy rằng hàm lượng curcumin trong củ nghệ có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như điều kiện thổ nhưỡng, chế độ bón phân và sự hiện diện của các vi sinh vật có lợi. Việc tối ưu hóa các yếu tố này có thể giúp nâng cao chất lượng củ nghệ và đáp ứng nhu cầu thị trường ngày càng tăng.

II. Nghiên cứu vi sinh vật vùng rễ cây nghệ vàng

Nghiên cứu khu hệ vi sinh vật vùng rễ cây nghệ vàng là một trong những nội dung chính của luận án. Các vi sinh vật này bao gồm vi khuẩn và nấm có khả năng cộng sinh với cây nghệ, giúp cây hấp thụ dinh dưỡng tốt hơn và tăng cường khả năng chống chịu với bệnh tật. Việc phân lập và xác định các nhóm vi sinh vật này sẽ cung cấp thông tin quý giá cho việc phát triển các chế phẩm sinh học nhằm nâng cao năng suất và chất lượng củ nghệ. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng vi sinh vật vùng rễ có thể kích thích sự sinh trưởng của cây thông qua việc sản sinh ra các hormone sinh trưởng và cải thiện cấu trúc đất.

2.1. Các nhóm vi sinh vật có lợi

Trong nghiên cứu, các nhóm vi sinh vật như vi khuẩn rễ kích thích sinh trưởng (PGPR) và nấm rễ cộng sinh (AM) đã được xác định. Những vi sinh vật này không chỉ giúp cây hấp thụ dinh dưỡng mà còn tạo ra các chất có lợi cho sự phát triển của cây. Việc ứng dụng các chế phẩm sinh học từ các nhóm vi sinh vật này có thể là một giải pháp bền vững cho việc nâng cao năng suất và chất lượng củ nghệ, đồng thời giảm thiểu việc sử dụng phân bón hóa học.

III. Tác động của chế độ bón phân đến khu hệ vi sinh vật

Chế độ bón phân có ảnh hưởng lớn đến sự đa dạng và hoạt động của khu hệ vi sinh vật vùng rễ cây nghệ vàng. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng phân bón hóa học có thể làm giảm sự đa dạng của vi sinh vật có lợi, trong khi đó, việc sử dụng phân bón hữu cơ lại thúc đẩy sự phát triển của các nhóm vi sinh vật này. Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc quản lý dinh dưỡng tổng hợp trong canh tác cây nghệ, nhằm duy trì sự cân bằng sinh thái và nâng cao năng suất và chất lượng củ.

3.1. Mối liên hệ giữa phân bón và vi sinh vật

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng chế độ bón phân đạm hóa học có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của khu hệ vi sinh vật vùng rễ. Việc lạm dụng phân bón hóa học không chỉ làm giảm chất lượng đất mà còn ảnh hưởng đến sự phát triển của cây nghệ. Do đó, việc áp dụng các biện pháp canh tác bền vững, bao gồm việc sử dụng phân bón hữu cơ và chế phẩm sinh học, là cần thiết để cải thiện năng suất và chất lượng củ nghệ.