|
 Đang trực tuyến :
32 |
|
 Số lượt truy cập :
33272387 |
|
|
|
|
|
Sự biểu hiện của vi khuẩn kích thích sinh trưởng thực vật phụ thuộc vào phương pháp nhiễm vi khuẩn vào hạt giống, cây con hoặc đất trồng
Thứ tư, 10-08-2022 | 06:40:24
|
|
Cây lúa miến phát triển trên cánh đồng thí nghiệm ở Đông Bắc Lincoln. Một nhóm nghiên cứu ở Nebraska gần đây đã thử nghiệm phương pháp nhiễm vi khuẩn từ đất vào rễ cây lúa miến xem có thể ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của hạt ngũ cốc hay không. Nguồn: Craig Chandler – Đại học Truyền thông và Marketing.
Vi khuẩn trong đất là những khối vô cùng nhỏ nhưng giúp cây trồng sinh trưởng tốt hơn và cho năng suất cao hơn – đồng thời giảm việc sử dụng phân bón hóa học. Nhưng gần đây, các nhà nghiên cứu ở Đại học Nebraska – Lincoln đã phát hiện ra không phải nhiều khối hơn lúc nào cũng xây được những tòa tháp cao hơn.
Trong hơn một triệu năm nay, thực vật đã cùng tiến hóa với hàng tỷ vi khuẩn sống trong đất. Trong quần xã vi mô này, các vi khuẩn trong đất tương tác và cạnh tranh dinh dưỡng do thực vật cung cấp, tạo ra một hệ vi sinh vật phức tạp nhưng cân bằng, có thể có lợi cho sự sinh trưởng của thực vật. Các nhà vi sinh vật học hiện đang tận dụng mối quan hệ thời tiền sử này bằng cách cung cấp cho cây trồng các chủng vi khuẩn kích thích sinh trưởng.
Bất chấp những tiến bộ qua nhiều thập kỷ trong việc sử dụng các loài vi khuẩn trong đất có khả năng kích thích sinh trưởng, không có một tài liệu nào so sánh trực tiếp các phương pháp nhiễm vi khuẩn vào cây trồng. Gần đây, các nhà nghiên cứu ở đại học Nebraska đã tìm ra các phương pháp hiệu quả nhất để kích thích sự sinh trưởng phụ thuộc vào chủng vi khuẩn. Phương pháp kết hợp với vi khuẩn có thể đem lại nhiều lợi ích cho nông nghiệp và môi trường bằng cách tăng năng suất cây trồng và giảm việc sử dụng phân bón hóa học.
Yen Ning Chai, nghiên cứu sinh sau tiến sỹ ở Nebraska và là tác giả chính của nghiên cứu được công bố trên tạp chí Frontiers in Microbiology cho biết: “Chúng tôi tin rằng bản chất của vi sinh vật sẽ làm nên một vài điều gì đó cho nông nghiệp. Về lâu dài, chúng tôi tin có thể thay thế hoặc bổ sung bằng phân bón vi sinh”.
Sau khi vươn sâu vào đất chứa nhiều vi khuẩn có ích, rễ cây sẽ thu hút các chủng vi khuẩn bằng cách tiết ra carbon, một chất dinh dưỡng thiết yếu cho vi khuẩn. Các chủng vi khuẩn sẽ tập trung ở những cây tiết ra carbon thông qua một vùng đất rộng bị hạn chế carbon. Các vi khuẩn trên đất mặt phát triển mạnh và kích thích cây trồng sinh trưởng được gọi là rhizosphere, cư trú ở bề mặt của rễ. Tuy nhiên, có những chủng vi khuẩn có thể xâm nhập vào bên trong rễ, được gọi là endosphere, chúng cư trú ở những khoảng không gian giữa các tế bào.
Theo Daniel Schachtman, giáo sư nông học ở đại học George Holmes - Nebraska: “Người ta chưa thật sự biết rõ tại sao các chủng vi khuẩn ở bên ngoài và một số chủng ở bên trong rễ. Các chủng vi khuẩn này có lẽ đã phá vỡ cơ chế bảo vệ của thực vật hoặc giả làm thực vật để có thể xâm nhập vào bên trong”.
Vi khuẩn đang tiến hóa theo các chức năng đặc biệt để có thể tồn tại trong những điều kiện khắc nghiệt. Sự thích nghi của thành tế bào bảo vệ vi khuẩn đã chia chúng thành 2 nhóm: nhóm Gram âm và nhóm Gram dương, được phân biệt bằng phương pháp nhuộm Gram của Hans Christian Gram năm 1884. Thành tế bào có một lớp peptidoglycan cứng gồm các chuỗi liên kết giữa đường và acid amin xung quanh tế bào, tạo hình dạng và bảo vệ tế bào. Các vi khuẩn Gram dương có lớp peptidoglycan dày còn vi khuẩn Gram âm có lớp peptidoglycan mỏng hơn. Vai trò của vi khuẩn đối với thực vật có liên quan đến các chức năng chuyên biệt mà chúng đã thích nghi.
Chai nói thêm: “Cũng giống như con người. Có những vi khuẩn cư trú ở da, cũng có những vi khuẩn cư trú trong ruột. Và chúng có những chức năng khác nhau. Vi khuẩn đường ruột giúp tiêu hóa thức ăn. Vi khuẩn cư trú trong rễ có nhiều gen liên quan đến việc tổng hợp carbon hơn là các chủng cư trú trên bề mặt rễ”.
Mối liên hệ chặt chẽ giữa vi khuẩn và thực vật được phát hiện vào đầu thế kỷ 20, khi các chủng vi khuẩn chuyên biệt được phát hiện trên rễ cây họ đậu như đậu Hà Lan, đậu lăng. Những ứng dụng đầu tiên của vi khuẩn vào nông nghiệp được thương mại hóa vào khoảng 80 năm sau, được sử dụng phổ biến ở Ấn Độ và Nam Mỹ. Hiện nay, phương pháp phủ trực tiếp vi khuẩn lên hạt giống đang là phương pháp hữu hiệu nhất. Các phương pháp thay thế khác như nhiễm vi khuẩn vào đất hay vào cây con đòi hỏi mật độ vi khuẩn cao hơn có thể gây tốn chi phí và thời gian.
Các nhà vi sinh vật học hiện đang thử nghiệm nhiều phương pháp khác để có thể nhiễm các chủng vi khuẩn có ích vào cây trồng. Trong khi nhiều phương pháp khác đã được áp dụng. Chai, Schachtman và các cộng sự đã so sánh các phương pháp trên các loài vi khuẩn khác nhau. Điều này cho phép họ đánh giá nhiều phương pháp thực hành hơn khi so sánh với những nghiên cứu chỉ thực hiện một phương pháp trên một loài vi khuẩn. Bên cạnh việc quan sát sự sinh trưởng của cây trồng, các nhà nghiên cứu còn định lượng các loài vi khuẩn này trên cây trồng theo thời gian, đánh giá sự tương quan giữa mật độ vi khuẩn với sự sinh trưởng của cây trồng.
Khi so sánh với các phương pháp nhiễm vi khuẩn khác, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một chủng vi khuẩn Gram dương và một chủng vi khuẩn Gram âm cư trú trên bề mặt rễ cùng với một chủng vi khuẩn Gram âm cư trú bên trong rễ. Trong một số nghiệm thức, các nhà nghiên cứu đã nhiễm các chủng vi khuẩn này vào hạt giống cây lúa miến hay cây con trước khi đem trồng trên đất không có vi khuẩn. Trong những nghiệm thức khác, họ bón vi khuẩn vào đất đã được khử trùng.
Chai nói: “Ban đầu, chúng tôi đã phân lập được các chủng vi khuẩn này từ cây lúa miến trồng thử nghiệm đang sinh trưởng. Chúng tôi quan tâm liệu những chủng vi khuẩn này có giúp cho cây lúa miến sinh trưởng tốt hay không”.
Nhóm nghiên cứu đã nhận thấy phương pháp phủ vi khuẩn Gram dương lên hạt giống cây lúa miến là phương pháp hiệu quả nhất để kích thích sự sinh trưởng của cây lúa miến - tốt hơn là phương pháp nhiễm vi khuẩn vào cây con hay vào đất. Những cây được nhiễm vi khuẩn Gram dương cho thấy mật độ vi khuẩn thấp nhất sau 8 tuần, một điều thú vị là không phải mật độ vi khuẩn nhiều hơn là tốt hơn.
Ngược lại, các chủng vi khuẩn Gram âm kích thích sinh trưởng tốt hơn khi nhiễm vào cây con. Tuy nhiên, quá trình nhiễm vi khuẩn kéo dài sẽ làm tăng mật độ vi khuẩn Gram âm cư trú bên trong cây.
Khi các phương pháp phủ vi khuẩn lên hạt giống được áp dụng trên đồng ruộng, các chủng vi khuẩn kích thích sinh trưởng này phải đấu tranh sinh tồn với cộng đồng vi sinh vật trong đất. Chai nói rằng nồng độ vi khuẩn quá thấp sẽ tạo ra lợi thế cạnh tranh thấp so với quần thể vi khuẩn trong tự nhiên.
Bà nói: “Trong đất có rất nhiều các loài vi khuẩn, nấm và vi sinh vật khác. Khi chúng ta gieo những hạt giống đã được nhiễm các chủng vi khuẩn kích thích sinh trưởng thì các chủng vi khuẩn này phải cạnh tranh với các chủng vi sinh vật khác trong đất”.
Phương pháp tốt nhất để kích thích sinh trưởng thực vật tuân theo một câu ngạn ngữ quen thuộc trong nghiên cứu: Nó phụ thuộc. Nhóm nghiên cứu cho biết, phương pháp hiệu quả nhất phụ thuộc vào loài vi khuẩn, loại cây trồng và còn phụ thuộc vào điều kiện môi trường. Vì thế, phương pháp nhiễm vi khuẩn vào cây trồng hiệu quả nhất khi cây đang ở trong những điều kiện môi trường bất lợi như thiếu nước hay các chất dinh dưỡng, khi đó hệ vi khuẩn ở cây sẽ giúp cung cấp những gì mà đất thiếu.
Mặc dù còn nhiều vấn đề cần nghiên cứu, Schachtman cho rằng các nhà khoa học đang hướng tới một phương pháp kích thích sinh trưởng thực vật thân thiện với môi trường bằng cách sử dụng các vi khuẩn bản địa của thực vật.
Nguyễn Thị Kim Thoa theo Phys.org |
Trở lại
In
Số lần xem: 250
|
|
[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
|
(204).png "Sự biểu hiện của vi khuẩn kích thích sinh trưởng thực vật phụ thuộc vào phương pháp nhiễm vi khuẩn vào hạt giống, cây con hoặc đất trồng")
