- Trang Chủ
- Báo cáo khoa học
- Báo cáo khoa học:Khả năng ứng dụng vi khuẩn methylobacterium spp. trong việc gia tăng tỉ lệ nảy mầm của hạt giống cây trồng
Xem mẫu
- T P CHÍ PHÁT TRI N KH&CN, T P 13, S T3 - 2010
KH NĂNG NG D NG VI KHU N METHYLOBACTERIUM SPP. TRONG VI C
GIA TĂNG T L N Y M M C A H T GI NG CÂY TR NG
Ki u Phương Nam (1), H Lê Trung Hi u(2), Tr n Minh Tu n(1), Đ Th Di Thi n(1), Bùi Văn L (1)
(1)Trư ng Đ i h c Khoa h c T nhiên, ĐHQG-HCM
(2) Trư ng Đ i h c M Thành ph H Chí Minh
(Bài nh n ngày 13 tháng 10 năm 2009, hoàn ch nh s a ch a ngày 03 tháng 11 năm 2010)
TÓM T T: Chi vi khu n Methylobacterium có kh năng kích thích s sinh trư ng c a th c v t,
thông qua vi c ti t các phytohormone. Trong nghiên c u này, chúng tôi kh o sát nh hư ng c a m t s
ch ng vi khu n thu c chi Methylobaterium (M. thiocyanatum JCM 10863T (MT), M. radiotolerans JCM
2831T (MR), M. fujisawaense JCM 10890T (MJ), M. extorquens JCM 2802T (ME), M. oryzea 1021b,
M. radiotolerans 1019 và M. fujisawaense 1024) lên s n y m m c a h t gi ng (ñ u ñũa, ñ u xanh, ñ u
cove và cà chua). K t qu cho th y: Các ch ng ME, 1019, 1024, MT, MR, MJ, 1021b ñ u có tác ñ ng
tích c c lên s n y m m c a các lo i h t gi ng và m i ch ng ñ c hi u v i m t hay m t vài lo i h t.
Phương pháp ñông khô sinh kh i, hay ñ ng khô sinh kh i v i cát ho c than bùn không gi ho t tính c a
ch ng vi khu n so v i phương pháp dùng chính h t gi ng cây tr ng làm ch t mang.
T khóa: Methylobacterium, phytohormone, s n y m m c a h t gi ng, ch ph m
tr ng [2], [3], [9]. Chính vì th , vi khu n
1. GI I THI U
Methylobacterium có kh năng ph c h i kh
Methylobacterium là nhóm vi khu n có s c
năng n y m m c a h t gi ng sau b o qu n [3].
t h ng, dinh dư ng methyl tùy ý (PPFM) [2].
Trong khuôn kh bài báo này, chúng tôi ñ c p
Chúng hi n di n ch y u trên b m t th c v t
t i tính ñ c hi u v i các loài th c v t c a vi
và có nh hư ng tích c c t i s sinh trư ng và
khu n Methylobacterium và phương pháp thích
phát tri n c a th c v t thông qua quá trình ti t
h p cho vi c t o ch ph m có tác d ng gia tăng
các phytohormone (auxin, cytokinin), ACC
t ny mm ca ht t
l vi khu n
deaminase (ñi u hòa ethylene), Urease và c
Methylobacterium.
ñ nh nitơ [5], [8], [10], [11], [12].
Methylobacterium có kh năng gia tăng năng 2. TH C NGHI M
su t lúa, mía, h n ch b nh h i cây ñ u 2.1V t li u
ph ng, cam, chanh và kích thích s phát sinh
- Các ch ng vi khu n M. oryzea 1021b, M.
hình thái c a cây thu c lá, cây hông và cây
radiotolerans 1019 và M. fujisawaense 1024;
saintpaulia nuôi c y in vitro [1], [4]. Trong t
M. thiocyanatum JCM 10863T (MT), M.
nhiên, vi khu n Methylobacterium lan truy n radiotolerans JCM 2831T (MR), M.
qua ñ t, nư c, không khí và c h t gi ng cây
fujisawaense JCM 10890T (MJ),
B n quy n thu c ĐHQG-HCM Trang 49
- Science & Technology Development, Vol 13, No.T3- 2010
cho th y tính ch t ñ ng ñ u c a lô h t gi ng,
Methylobacterium. extorquens JCM 2802T
khi gieo tr ng ñ m b o qu n th tăng trư ng
(ME) t B môn CNSH Th c v t và chuy n
hóa Sinh h c – Đ i h c khoa h c T nhiên TP ñ ng ñ u, m t ñ phù h p, cây gi ng tăng
trư ng m nh và s c s ng cao. S c n y m m
HCM [5].
ñư c xác ñ nh b ng t l ph n trăm s h t n y
- H t gi ng ñ u ñũa, ñ u xanh, ñ u cove
m m sau m t th i gian nh t ñ nh tùy thu c vào
và cà chua c a Công ty gi ng cây tr ng Thành
lo i h t gi ng. Đ i v i các lo i h t gi ng s
ph H Chí Minh, 97 Nghĩa Th c, Phư ng 5,
d ng trong bài báo này, chúng tôi xác ñ nh s c
Qu n 5, Thành ph H Chí Minh.
n y m m sau 2 ngày gieo h t và t l n y m m
2.2 Phương pháp
sau 4 ngày.
2.2.1 Xác ñ nh tính ñ c hi u c a các
2.2.2 Kh o sát ñi u ki n và ch t mang
ch ng Methylobacterium sp. lên s n y m m
thích h p ñ b o qu n sinh kh i c a ch ng
c a t ng lo i h t gi ng
Methylobacterium ñ c hi u nh t
D ch khu n ca các ch ng
Thí nghi m này ñư c ti n hành trên ch ng
Methylobacterium spp. ñư c nuôi c y l c 4
1021b và h t ñ u xanh. Trong ñó sinh kh i
ngày trên môi trư ng CMS (thành ph n khoáng
ñư c x lý v i h t theo các nghi m th c như
môi trư ng Murashige & Skoog-1962- b sung
sau:
30 g/l sucrose, 2 g/L cao th t, 2 g/l peptone
A. Sinh kh i t 50 ml d ch canh trư ng
from casein), Sinh kh i c a 50 ml canh trư ng
(m t ñ 5,4 1012 t bào/ml), tr n v i h t, sau ñó
(m t ñ t bào 5,4 1012 t bào/ml) sau khi ñư c
ñ khô t nhiên và b o qu n nhi t ñ phòng
r a s ch v i dung d ch nư c mu i sinh lý ñư c
v i các th i gian 4, 6 tu n.
tr n v i 400 h t gi ng, sau ñó ñem gieo vào giá
th ñã ñư c kh trùng, ñ nhi t ñ phòng, B. Sinh kh i ñã ñông khô (v i giá th than
theo dõi thư ng xuyên ñ gi ñ bùn hay cát theo t l 1:1) c a vi khu n ñư c
m thích h p
cho s n y m m c a h t. Trong quá trình n y b o qu n nhi t ñ -20 hay 4 ñ C v i các th i
m m ghi nh n các ch tiêu sau: gian 4 tu n ho c 6 tu n. Sau ñó tr n v i h t v i
m t ñ tương ñương nghi m th c A.
- T l n y m m (percentage germination)
là t l ph n trăm s h t m c thành cây m m Giá th và ñi u ki n b o qu n thích h p
bình thư ng, ñư c tính theo công th c: ñư c ñánh giá thông qua t l n y m m, s c
n y m m c a h t gi ng và m t ñ t bào sau
n
T l n y m m (%) = x 100
b o qu n. Trong ñó, m t ñ t bào ñư c xác
m
ñ nh b ng phương pháp ñ ñĩa trên môi trư ng
v i n: s h t n y m m
khoáng MMS [3] b sung 1% ngu n carbon
m: t ng s h t ñem gieo
ch n l c là methanol và sinh kh i t bào sau
- S c n y m m c a h t ñư c ñánh giá theo
khi ñông khô hay trong h t gi ng ñư c huy n
ñ ñ ng ñ u c a lô h t gi ng, s c n y m m cao
phù trong nư c mu i sinh lý v i th tích b ng
B n quy n thu c ĐHQG-HCM
Trang 50
- T P CHÍ PHÁT TRI N KH&CN, T P 13, S T3 - 2010
th tích canh trư ng dùng ñ thu sinh kh i. Sau t ng ch ng vi khu n lên t ng lo i h t, có th
ñó, ti p t c pha loãng thành nhi u n ng ñ vi khu n Methylobacterium có tính ñ c
th y
khác nhau và tr i lên ñĩa ñ xác ñ nh m t ñ t hi u ch ng. M i ch ng tác ñ ng m nh nh t ñ i
bào. v i m t lo i h t nh t ñ nh. Tuy nhiên, v n có
m t vài ch ng có ph ho t tính r ng, ñi n hình
2.2.3 Xác ñ nh hi u qu tác d ng c a ch
là ch ng 1021b. Các ch ng Methylobacterium
ph m khi k t h p các ch ng ñ c hi u trên các
không ch làm tăng t l n y m m và s c n y
lo i h t gi ng
m m c a h t mà còn tăng kích thư c và chi u
Sinh kh i các ch ng vi khu n có hi u qu
cao c a cây con. Hi u qu này ñư c gi i thích
cao và thích h p v i t ng lo i h t gi ng ñư c
d a trên ho t ñ ng c a các ch t ñi u hòa tăng
tr n v i nhau và v i các lo i h t gi ng. Các lô
trư ng th c v t (auxin, cytokinin, gibberelin)
h t gi ng này cũng ñư c xác ñ nh t l n y
do chính vi khu n Methylobacterium sinh t ng
m m và s c n y m m sau th i gian b o qu n
h p nên [3], [6], [7], [9]. Bên c nh ñó, cũng có
ñ kh o sát ph tác d ng và hi u qu c a ch
th do hàm lư ng các ch t ñi u hòa tăng trư ng
ph m trên t ng lo i h t gi ng khác nhau.
th c v t c a các ch ng sinh t ng h p không
3. K T QU VÀ TH O LU N
gi ng nhau [6], [7], [11] là nguyên nhân chính
3.1. Xác ñ nh tính ñ c hi u c a các c a tính ñ c hi u ch ng và làm gi m kh năng
ch ng Methylobacterium sp. lên s ny n ym m m t s nghi m th c (t l n y m m
m m c a t ng lo i h t gi ng c a h t ñ u xanh, 74,75 % ñ i v i ch ng MT
và 76,00 % ñ i v i lô ñ i ch ng) vì m i loài
Hi u qu tác d ng c a các ch ng vi khu n
th c v t ñáp ng v i m t n ng ñ hormone
Methylobacterium sp. khác nhau lên s ny
nh t ñ nh. Tuy nhiên, ñây cũng ch là gi thi t
m m c a h t gi ng ñư c ghi nh n trong b ng
và v n ñ tính ñ c hi u ñ i v i m i loài th c
1.
v t c a m i ch ng Methylobacterium v n c n
K t qu cho th y, bên c nh kh năng kích
có các nghiên c u sâu thêm ñ làm sáng t .
thích s n y n m h t cây mía [9] thì vi khu n
Methylobacterium spp. còn có ho t tính trên
nhi u lo i h t khác (ñ u ñũa, ñ u xanh, cà chua
và lúa [6]). Phân tích v hi u qu tác ñ ng c a
B ng 1. T l n y m m và s c n y m m c a các lo i h t thí nghi m (NC: nghi m th c ñ i ch ng)
Ch ng S c n y m m (%)
NC 1021b MR MT MJ 1019 1024 ME
Ht
Đ u ñũa 62,68 70,45 62,22 76,59 58,89 54,44 65,56
81,34
Đ u xanh 67,27 79,93 68,67 79,33 73,40 78,80 77,42
84,81
Đ u cove 73,35 74,73 65,98 66,07 72,07 72,67 73,98
80,68
B n quy n thu c ĐHQG-HCM Trang 51
- Science & Technology Development, Vol 13, No.T3- 2010
Cà chua 60,68 78,66 67,33 70,73 60,04 75,26 64,68 67,40
Ch ng T l n y m m (%)
NC 1021b MR MT MJ 1019 1024 ME
Ht
Đ u ñũa 71,18 76,79 70,12 81,25 68,89 62,30 72,58
85,56
Đ u xanh 76,00 74,75 78,80
87,99 85,33 85,42 80,03 82,77
Đ u cove 81,37 79,87 73,93 70,72 76,65 76,69 77,32
84,73
Cà chua 66,07 70,53 76,70 65,20 78,73 67,33 70,67
81,93
3.2 Kh o sát ñi u ki n và ch t mang hơn nhi u so v i nghi m th c ñ i ch ng. Đ ng
thích h p ñ b o qu n sinh kh i c a ch ng th i các k t qu cũng ch ra không có s khác
Methylobacterium ñ c hi u nh t bi t l n gi a th i gian b o qu n (4 tu n, 6 tu n)
và ñi u ki n b o qu n (-20oC, 4oC). Bên c nh
k t qu kh o sát nh hư ng c a các
T
ch ng vi khu n Methylobacterium lên t l n y ñó căn c vào m t ñ t bào trư c và sau b o
m m và s c n y m m c a các lo i h t (b ng 1), qu n ta có th gi i thích ñư c t i sao phương
chúng tôi nh n th y ch ng 1021b có tác d ng pháp lây nhi m tr c ti p vi khu n trên h t l i
m nh ñ i v i nhi u lo i h t, và h t ñ u xanh là cho k t qu cao nh t vì m t ñ t bào vi khu n
ban ñ u (4,85.1012 t bào/ml) không cao hơn so
lo i h t có giá thành th p, d x lý và có ph n
v i sau khi b o qu n 4 tu n (4,47.1010 t
ng rõ ràng. Vì th , chúng tôi ch n ch ng
bào/ml) và 6 tu n (4,68.1010 t bào/ml). So
1021b ñ kh o sát lo i giá th và ñi u ki n b o
qu n thích h p cho sinh kh i vi khu n sánh v i t l t bào còn s ng c a các phương
(vì pháp b o qu n khác (b ng 2) cho th y phương
Methylobacterium vi khu n
Methylobacterium không sinh bào t , nên khó pháp lây nhi m vi khu n vào h t là m t
b o qu n trong ñi u ki n bình thư ng) và hi u phương pháp ñơn gi n, chi phí th p mà v n
qu c a các nghi m th c ñư c ñánh giá trên ñ m b o ho t tính cao vì ñây là m t phương
kh năng gia tăng t l n y m m và s c n y pháp r t t nhiên, vi khu n Methylobacterium
m m c a h t ñ u xanh. Đ thu n ti n cho vi c lan truy n qua h t và chính các ñi u ki n trong
h t gi ng ñ m b o cho vi khu n t n t i [3].
theo dõi, chúng tôi trình bày k t qu ca
nghi m th c ñ khô t nhiên (b o qu n Ngoài ra, nhi t ñ b o qu n ch là nhi t ñ
nhi t
ñ phòng) chung v i các nghi m th c khác: phòng còn cho th y tính kh thi và chi phí th p
So sánh các k t qu cho th y (hình 1): ch trong vi c t o ra ch ph m có vai trò gia tăng
có nghi m th c ñ khô t nhiên v n có tác ph m ch t c a h t gi ng.
d ng gia tăng rõ r t t l n y m m và s c n y
m m c a h t; sinh kh i t bào ñông khô không
giá th cũng còn ho t tính nhưng không cao
B n quy n thu c ĐHQG-HCM
Trang 52
- T P CHÍ PHÁT TRI N KH&CN, T P 13, S T3 - 2010
Hình 1. Đ th bi u di n t l n y m m và s c n y m m c a h t ñ u xanh trong các ñi u ki n b o qu n sinh kh i vi
khu n khác nhau
B ng 2. M t ñ t bào sau khi b o qu n b ng phương pháp ñông khô (t bào/ml)
Trư c b o qu n
Giá th Than bùn Cát Không giá th
Đi u ki n (t bào/ml) (t bào/ml) (t bào/ml) (t bào/ml)
4 tu n. -20oC 3,20.103 2,03.104 4,25.104
4 tu n. 4oC 3,06.103 2,41.104 4,42.104
4,85.1012
6 tu n. -20oC 3,17.103 2,27.104 4,33.104
6 tu n. 4oC 3,31.103 2,16.104 4,16.104
3.4 K t h p các ch ng ñ c hi u ñ t o cơ s các k t qu n này có th ñ nh hư ng
phương án t o ch ph m là lây nhi m t ng
thành ch ph m
ch ng trên t ng lo i h t chuyên bi t hay có th
V i m c tiêu t o ra ch ph m ñ có th áp
lây nhi m m t h n h p các ch ng vi khu n
d ng trên nhi u lo i cây tr ng, chúng tôi kh o
khác nhau cho t t c các lo i h t.
sát ho t tính c a h n h p các ch ng vi khu n
Methylobacterium trên các lo i h t gi ng. Trên
B n quy n thu c ĐHQG-HCM Trang 53
- Science & Technology Development, Vol 13, No.T3- 2010
Hình 2. Đ th bi u di n t l n y m m và s c n y c a các lo i h t thí nghi m khi x lý h t v i h n h p nhi u
ch ng vi khu n Methylobacterium spp.
K t qu thí nghi m cho th y m t hi u qu tăng kh năng n y m m c a h t gi ng. Đây là
phương pháp có chi phí th p, không s d ng
c ng g p. H n h p sinh kh i c a nhi u ch ng
có tác d ng gia tăng ñáng k t l n y m m và các trang thi t b chuyên dùng và ñi u ki n b o
s c n y m m c a nhi u lo i h t so v i tác d ng qu n ñơn gi n. Tuy nhiên, v n c n ph i có các
ñơn ch ng (B ng 1, Hình 2). Như v y, h n h p nghiên c u trên quy mô r ng hơn và nhi u lo i
các ch ng vi khu n không nh ng thích h p cho h t gi ng hơn, ñ ch ph m này có th t i tay
nhi u lo i cây mà còn làm gia tăng hi u qu ngư i tiêu dùng.
n y m m, chính s tương tác gi a các ch ng vi Bên c nh ñó, k t qu còn cho th y các
khu n v i h t gi ng ñã t o nên hi u qu này. ch ng vi khu n Methylobacterium: ME, 1019,
1024, MT, MR, MJ, 1021b ñ u có tác d ng tích
4. K T LU N
c c lên s n y m m c a các lo i h t gi ng và
T các k t qu ñ t ñư c, chúng tôi nh n
m i ch ng ñ c hi u v i m t hay m t vài lo i
th y: phương pháp lây nhi m tr c ti p m t h n
h t. Trong ñó, ch ng 1021b là ch ng có tác
h p các ch ng vi khu n Methylobacterium vào
d ng tích c c trên nhi u lo i h t nh t và cũng
các lo i h t gi ng là m t bi n pháp giúp gia
là ch ng có ho t tính m nh nh t.
B n quy n thu c ĐHQG-HCM
Trang 54
- T P CHÍ PHÁT TRI N KH&CN, T P 13, S T3 - 2010
INCREASE THE RATIO OF SEED GERMINATION BY USING
METHYLOBACTERIUM SPP.
Kieu Phuong Nam (1), Ho Le Trung Hieu(2), Tran Minh Tuan(1), Do Thi Di Thien(1), Bui Van Le(1)
(1) University of Sciences, VNU-HCM; (2) Ho Chi Minh City Open University
ABSTRACT: The genus Methylobacterium was reported about the ability to stimulate plant
growth by producing phytohormones. In this research, we investigate the effect of several
Methylobacterium strain (M.. thiocyanatum JCM 10863T (MT), M.. radiotolerans JCM 2831T (MR), M.
fujisawaense JCM 10890T (MJ), M. extorquens JCM 2802T (ME), M. oryzea 1021b, M. radiotolerans
1019 và M. fujisawaense 1024) on the germination of, tomato, green bean, yard long bean and bean
pole. The results showed that all strains positively affected seed germination and every strain was
specific on one or some kinds of seed. The biomass lyophilizing method or lyophilizing with activated
charcoal did not maintain the activity of bacteria while the use of seeds as carrier ensured the effect of
those strains.
Key words: Methylobacterium, phytohormone, seed germination.
[4]. Ki u Phương Nam, Đ Th Di Thi n, Tr n
TÀI LI U THAM KH O
Minh Tu n, Bùi Văn L , nh hư ng c a vi
[1]. W. L. Araújo, J. Marcon., W. Jr.
khu n Methylobacterium radiotolerans
Maccheroni, J. D. Van Elsas, J. W. L. Van
1019 lên s phát sinh cơ quan th c v t.
Vuurde, J. L. Azevedo, Diversity of
T p chí khoa h c Lâm Nghi p, ISSN:
endophytic bacterial populations and their
1859-0373, 4: 1071-1076. (2009)
interaction with Xyllella fastidiosa in
[5]. Ki u Phương Nam, Tr n Minh Tu n, Đ
citrus plants, Applied and Enviromental
Th Di Thi n, Bi n Tu n An, Phan Trung
Microbiology, 68(10): 4906-4914. (2002).
H u, Cao Đăng Vi t, Bùi Văn L , Đ nh
[2]. P. N. Green, The Genus
danh các ch ng vi khu n phân l p ñư c
Methylobacterium, 2342-2345. In Balows
vùng Đông Nam B b ng k thu t rDNA
A., Trüper H. G., Dworkin M., Harder V.,
16S và xác ñ nh quan h di truy n c a
Schleifer K. H. (ed.) The Prokaryote, 2nd
chúng trong chi Methylobacterium. T p
ed., Springer-Verlag, Berlin. (1992).
chí nông nghi p và phát tri n nông thôn,
[3]. M. A. Holland, J. C. Polacco, PPFMs and ISSN 0866-7020, 3: 44-49. (2010a)
other covert contaminants: is there more
[6]. Ki u Phương Nam, Tr n Minh Tu n, Đ
to plant physiology than just plant?, Plant
Th Di Thi n, Lê Th Thùy Dương, Tr n
Physiology, 45: 197-209. (1994)
Th Trinh, Ph m Vũ Vi t Dũng, Bùi Văn
B n quy n thu c ĐHQG-HCM Trang 55
- Science & Technology Development, Vol 13, No.T3- 2010
L , Sinh t ng h p giberelin (gibberellin) [10]. M. Madhaiyan, S. Poonguzhali, S.P.
vi khu n Methylobacterium spp.. T p chí Sundaram, Sa. Tongmin, A new insight
nông nghi p và phát tri n nông thôn, ISSN into foliar applied methanol influencing
0866-7020, 5: 51-54. (2010b) phylloplane methylotrophic dynamics and
growth promotion of cotton (Gossypium
[7]. M. E. Lidstrom, L. Chistoserdova, Plants
hirsutum L.) and sugarcane (Saccharum
in the pink: cytokinin production by
officinarum L.), Environmental and
Methylobacterium, Journal of bacteriology
Experimental Botany, 57(1-2): 168-
184(7): 1818. (2002)
176. (2006).
[8]. M. Madhaiyan, S. Poonguzhali, M.
[11]. Z. S. Omer, R. Tombolini, A. Broberg, B.
Senthilkumar, S. Seshdri, H. Chung, J.
Gerhardson, Indole-3-acetic acid
Yang, S. Sundaram., Growth promotion
production by pink-pigmented facultative
and induction of systemic resistance in
methylotrophic bacteria, Plant Growth
rice cultivar Co-47 (Oryza sativa L.) by
Regulation 43: 93-96. (2004).
Methylobacterium spp., Bot. Bull. Acad.
Sin., 45: 315-324. (2004). [12]. A. Sy, E. Giraud, P. Jourand, N. Garcia, A.
Willems, P. De Lajudie, Y. Prin, M.
[9]. M. Madhaiyan, S. Poongguzhali, H. S.
Neyra, M. Gillis, C. Boivin-Masson, B.
Lee, K. Hari, S. P. Sundaram, T. M. Sa.,
Dreyfus, Methylotrophic
Pink-pigmented facultative methylotrophic
Methylobacterium bacteria nodulate and
bacteria accelerate germination, growth
fix nitrogen in symbiosis with legumes,
and yield of sugarcane clone Co86032
Journal of Bacteriology, 183(1): 214–220.
(Saccharum officinarum L.), Biology and
(2001).
fertility of soils, 41(5): 350-358. (2005)
B n quy n thu c ĐHQG-HCM
Trang 56
- T P CHÍ PHÁT TRI N KH&CN, T P 13, S T3 - 2010
Hình 3. H t ñ u xanh n y m m sau 4 ngày gieo h t
A: H t ñư c x lý v i h n h p các ch ng vi khu n Methylobacterium
B: Nghi m th c ñ i ch ng, h t ñư c x lý v i nư c c t.
B n quy n thu c ĐHQG-HCM Trang 57
nguon tai.lieu . vn