intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Ảnh hưởng của vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía đến sinh trưởng cây lúa trong điều kiện ô nhiễm As

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST
Báo xấu
12
lượt xem 2
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Ảnh hưởng của vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía đến sinh trưởng cây lúa trong điều kiện ô nhiễm As được thực hiện nhằm mục tiêu tìm ra dòng vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía có khả năng hỗ trợ sinh trưởng cây lúa trong điều kiện ô nhiễm As3+, As5+ hoặc As3+ và As5+.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ảnh hưởng của vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía đến sinh trưởng cây lúa trong điều kiện ô nhiễm As

  1. KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG CỦA VI KHUẨN QUANG DƯỠNG KHÔNG LƯU HUỲNH MÀU TÍA ĐẾN SINH TRƯỞNG CÂY LÚA TRONG ĐIỀU KIỆN Ô NHIỄM As Nguyễn Quốc Khương1*, Trần Trọng Khôi Nguyên2, Đỗ Trí Lợi2, Lê Vĩnh Thúc1, Trần Chí Nhân3, Trần Ngọc Hữu1, Lý Ngọc Thanh Xuân3*, Trương Thoại Mỹ4, Nguyễn Thị Thanh Xuân3 TÓM TẮT Nghiên cứu được thực hiện nhằm xác định khả năng kích thích sinh trưởng cây lúa của các dòng vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía (PNSB) trong điều kiện ô nhiễm As3+, As5+ và As3++As5+. Thí nghiệm được bố trí theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên, với bốn lần lặp lại, mỗi lặp lại tương ứng một chậu chứa 1,1 lít dung dịch dinh dưỡng. Kết quả thí nghiệm cho thấy, khi bổ sung hỗn hợp bốn dòng vi khuẩn W47, S29, W22, W25 đã giúp tăng chiều cao cây lúa so với không bổ sung vi khuẩn trong điều kiện ô nhiễm As3+. Ngoài ra, dòng vi khuẩn đơn W25 đã giúp tăng chiều dài rễ lúa và khối lượng khô trong khi hỗn hợp bốn dòng vi khuẩn W44, W14, W04, W25 đã tăng chiều cao cây lúa và khối lượng khô so với không bổ sung vi khuẩn trong điều kiện ô nhiễm As5+. Bên cạnh đó, dòng vi khuẩn đơn W25, hỗn hợp sáu dòng vi khuẩn W47, S29, W22, W44, W14, W04 và bảy dòng vi khuẩn W47, S29, W22, W25, W44, W14, W04 đều góp phần làm tăng chiều cao cây lúa và khối lượng khô so với không bổ sung vi khuẩn trong điều kiện ô nhiễm As3+ và As5+. Từ khóa: Ô nhiễm asenic, vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía, sinh trưởng lúa. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ 11 hóa bên trong hạt (Nguyễn Văn Chương, 2015). Vì vậy, con người sử dụng gạo làm nguồn lương thực Ở Việt Nam, cũng như nhiều nước trong châu trong bữa ăn hàng ngày đã tích tụ hàm lượng asen lục và trên thế giới đang bị ô nhiễm As trong đất nhất định và đây là nguồn gốc gây ung thư. Ngoài ra, đang ở mức độ báo động. Phần lớn là các quốc gia bị đã có nhiều phương pháp cải thiện độc chất As trong ảnh hưởng nghiêm trọng thuộc Tây Á, Trung Á và đất, nước nhằm giảm tích lũy As trong cây trồng. Đông Nam Á như Bangladesh, Ấn Độ và Trung Trong nhiều năm gần đây, để đạt được nền nông Quốc, Pakistan, Myanmar, Afghanistan, Campuchia, nghiệp canh tác theo xu hướng bền vững, việc sử v.v (Mukherjee et al., 2006). Asen hiện diện dưới 2 dụng chế phẩm vi sinh là cần thiết. Trong đó, có dạng là arsenite (As3+) và arsenate (As5+), đều độc hại dòng vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu và gây ung thư nhóm 1 theo cơ quan nghiên cứu ung tía với khả năng làm giảm một số độc chất như Al3+, thư quốc tế và Liên minh châu Âu. Asen có thể xâm Fe2+, Mn2+ (Khuong et al., 2017; 2020; Nguyen et al., nhập vào cơ thể người qua da, hô hấp và chủ yếu là 2018) và một số kim loại nặng như Cd và Hg qua đường tiêu hóa (Nguyễn Dương Tuệ, 2017). Độc (Sakpirom et al., 2017; 2019; Mukkata et al., 2015; tính của Asen tác động đáng kể lên chuỗi thức ăn của 2019) thông qua tiết các hợp chất EPS để bất động con người. Ở nước ta, độc tố được cây lúa hấp thu, các cations (Nunkaew et al., 2015; Xuan et al., 2010; tích lũy trong suốt quá trình sinh trưởng và chuyển Nguyen et al., 2018). Cụ thể là hợp chất exopolymeric có chứa các nhóm chức như -OH, - 1 COOH, góp phần làm bất động kim loại nặng và Bộ môn Khoa học cây trồng, Khoa Nông nghiệp, Trường Đại học Cần Thơ giảm nồng độ kim loại nặng trong hạt lúa (Nguyen et 2 Sinh viên ngành Khoa học cây trồng khóa 43, Khoa Nông al., 2018). Đồng thời, nồng độ As cao có thể ảnh nghiệp, Trường Đại học Cần Thơ hưởng bất lợi đến sự phát triển của cây lúa như sinh 3 Trường Đại học An Giang, Đại học Quốc gia thành phố trưởng và năng suất thấp hơn (Li et al., 2007). Tuy Hồ Chí Minh 4 Học viên cao học ngành Khoa học cây trồng khóa 4, nhiên, bước đầu cần khảo sát sự phát triển của cây Trường Đại học An Giang, Đại học Quốc gia thành phố Hồ lúa trong điều kiện ô nhiễm As để hướng tới giảm Chí Minh dần sự tích lũy As trong hạt lúa. Do đó, nghiên cứu Email: nqkhuong@ctu.edu.vn; lntxuan@agu.edu.vn 84 N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n - KỲ 2 - TH¸NG 4/2021
  2. KHOA HỌC CÔNG NGHỆ được thực hiện nhằm mục tiêu tìm ra dòng vi khuẩn Nguồn nước: Nước tưới từ hệ thống nước máy. quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía có khả năng Nguồn vi khuẩn: Các dòng vi khuẩn quang hỗ trợ sinh trưởng cây lúa trong điều kiện ô nhiễm dưỡng không lưu huỳnh màu tía có khả năng giảm As3+, As5+ hoặc As3+ và As5+. được As3+ và As5+ được phân lập, tuyển chọn từ đất 2. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP lúa tôm tại Thạnh Phú – Bến Tre gồm W47, S29, 2.1. Phương tiện nghiên cứu W22, W25, W44, W14, W04, được lưu trữ trong điều kiện -80°C tại Bộ môn Khoa học cây trồng, Khoa Thí nghiệm được thực hiện từ tháng 6/2020 đến Nông nghiệp, Trường Đại học Cần Thơ. tháng 11/2020 tại Trại Nghiên cứu và Thực nghiệm Nông nghiệp, Khoa Nông nghiệp, Trường Đại học Dạng Asen: As3+ dạng bột từ hợp chất hóa học Cần Thơ. NaAsO2 có độ tinh khiết 57,67% và As5+ từ công thức hóa học Na2HAsO4.7H2O có độ tinh khiết 24,01%. Giống lúa thí nghiệm là giống OM5451 – giống lúa cao sản, ngắn ngày, được lai từ tổ hợp lai Jasmine 2.2. Phương pháp nghiên cứu 85 x OM2490, có khả năng thích nghi và chịu mặn 2.2.1. Bố trí thí nghiệm trung bình (Trần Thị Cúc Hòa và ctv., 2011). Thí nghiệm 1: Đánh giá ảnh hưởng của vi khuẩn Chế phẩm vi sinh dạng lỏng: Chứa các dòng vi quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía lên sinh khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía trưởng và khối lượng cây lúa trong điều kiện ô nhiễm (PNSB) có khả năng giảm thiểu nồng độ As3+ As3+. Các nghiệm thức thí nghiệm được thể hiện ở và/hoặc As5+. bảng 1. Bảng 1. Nghiệm thức thí nghiệm trong điều kiện ô nhiễm As3+ Nghiệm Dạng PNSB Mô tả chi tiết nội dung nghiệm thức thức As 1 - - Không bổ sung As và vi khuẩn PNSB 2 As3+ - Chỉ bổ sung As3+ 3 As3+ W47 Bổ sung As3+ và chủng vi khuẩn W47 4 As3+ S29 Bổ sung As3+ và chủng vi khuẩn S29 5 As3+ W22 Bổ sung As3+ và chủng vi khuẩn W22 6 As3+ W25 Bổ sung As3+ và chủng vi khuẩn W25 7 As3+ W47 + S29 + W22 Bổ sung As3+ và hỗn hợp ba dòng vi khuẩn W47, S29, W22 8 As3+ W47 + S29 + W22 + W25 Bổ sung As3+ và hỗn hợp bốn dòng vi khuẩn W47, S29, W22, W25 Ghi chú: W47: Dòng vi khuẩn có khả năng làm giảm As3+ tốt trong điều kiện gần yếm khí sáng; S29: Dòng vi khuẩn có khả năng làm giảm As3+ tốt trong điều kiện háo khí tối; W22: Dòng vi khuẩn có khả năng làm giảm As3+ tốt trong cả điều kiện gần yếm khí sáng và háo khí tối; W25: Dòng vi khuẩn có khả năng làm giảm As3+ và As5+ tốt trong cả điều kiện gần yếm khí sáng và háo khí tối; PNSB: Vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía. Thí nghiệm 2: Đánh giá ảnh hưởng của vi khuẩn As5+. Các nghiệm thức thí nghiệm được thể hiện ở quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía lên sinh bảng 2. trưởng và khối lượng cây lúa trong điều kiện ô nhiễm Bảng 2. Nghiệm thức thí nghiệm trong điều kiện ô nhiễm As5+ Nghiệm Dạng PNSB Mô tả chi tiết nội dung nghiệm thức thức As 1 - - Không bổ sung As và vi khuẩn PNSB 2 As5+ - Chỉ bổ sung As5+ 3 As5+ W44 Bổ sung As5+ và chủng vi khuẩn W44 4 As5+ W14 Bổ sung As5+ và chủng vi khuẩn W14 5 As5+ W04 Bổ sung As5+ và chủng vi khuẩn W04 N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n - KỲ 2 - TH¸NG 4/2021 85
  3. KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 6 As5+ W25 Bổ sung As5+ và chủng vi khuẩn W25 7 As5+ W44 + W14 + Bổ sung As5+ và hỗn hợp ba dòng vi khuẩn W44, W14, W04 W4 8 As5+ W44 + W14 + Bổ sung As5+ và hỗn hợp bốn dòng vi khuẩn W47, W14, W04, W04+ W25 W25 Ghi chú: W44: Dòng vi khuẩn có khả năng làm giảm As5+ tốt trong điều kiện gần yếm khí sáng; W14: Dòng vi khuẩn có khả năng làm giảm As5+ tốt trong điều kiện háo khí tối; W04: Dòng vi khuẩn có khả năng làm giảm As5+ tốt trong cả điều kiện gần yếm khí sáng và háo khí; W25: Dòng vi khuẩn có khả năng làm giảm As3+ và As5+ tốt trong cả điều kiện gần yếm khí sáng và háo khí tối; PNSB: Vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía. Thí nghiệm 3: Đánh giá ảnh hưởng của vi khuẩn As3+ và As5+. Các nghiệm thức thí nghiệm được thể quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía lên sinh hiện ở bảng 3. trưởng và khối lượng cây lúa trong điều kiện ô nhiễm Bảng 3. Nghiệm thức thí nghiệm trong điều kiện ô nhiễm As3+ và As5+ Nghiệm Dạng As PNSB Mô tả chi tiết nội dung nghiệm thức thức 1 - - - Không bổ sung As và vi khuẩn PNSB 2 As3+ As5+ - Bổ sung As3+ và As5+ 3 As3+ As5+ W25 Bổ sung As3+, As5+ và chủng vi khuẩn W25 4 As3+ As5+ W47 + S29 + W22 + W44 + Bổ sung As3+, As5+ và hỗn hợp 6 dòng vi khuẩn W14 + W04 W47, S29, W22, W44, W14, W04 5 As3+ As5+ W47 + S29 + W22 + W25 + Bổ sung As3+, As5+ và hỗn hợp 7 dòng vi khuẩn W44 + W14 + W04 W47, S29, W22, W25, W44, W14, W04 Ghi chú: W47: Dòng vi khuẩn có khả năng làm giảm As3+ tốt trong điều kiện gần yếm khí sáng; S29: Dòng vi khuẩn có khả năng làm giảm As3+ tốt trong điều kiện háo khí tối; W22: Dòng vi khuẩn có khả năng làm giảm As3+ tốt trong cả điều kiện gần yếm khí sáng và háo khí tối; W25: Dòng vi khuẩn có khả năng làm giảm As3+ và As5+ tốt trong cả điều kiện gần yếm khí sáng và háo khí tối; W44: Dòng vi khuẩn có khả năng làm giảm As5+ tốt trong điều kiện gần yếm khí sáng; W14: Dòng vi khuẩn có khả năng làm giảm As5+ tốt trong điều kiện háo khí tối; W04: Dòng vi khuẩn có khả năng làm giảm As5+ tốt trong cả điều kiện gần yếm khí sáng và háo khí; PNSB: Vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía; Cả ba thí nghiệm được bố trí theo khối hoàn vào mỗi chậu 4,2 ml dung dịch As 10.000 ppm dựa toàn ngẫu nhiên, với bốn lần lặp lại, mỗi lặp lại tương theo bảng nghiệm thức đã thiết kế ở bảng 1, 2 ,3. ứng một chậu chứa 1,1 lít dung dịch dinh dưỡng. Giảm lượng dung dịch As mỗi loại là 2,1 ml đối với Phương pháp pha dung dịch As: Để đạt nồng độ các nghiệm thức bao gồm cả As3+ và As5+. Khi đó 10.000 ppm thì cần 17,68 g NaAsO2 trong 425 ml nồng độ kim loại trong môi trường trồng là 38,18 nước cất và 7,37 g Na2HAsO4.7H2O tương tự. ppm. Chuẩn bị dung dịch dinh dưỡng: Bao gồm Lúa giống được vô trùng bằng cách rửa với dung NH4NO3 với nồng độ 40 ppm N, NaNO3 (20 ppm N), dịch sodium hypochlorite 1% và ethanol, sau đó được MgSO4 (40 ppm Mg), CaCl2 (80 ppm Ca) và K2SO4 làm sạch bằng nước khử khoáng, ủ 24 giờ trong tối (60 ppm K). Sau đó cho lần lượt các hóa chất đã pha để mọc mầm, cho hạt lúa vào các ly nhựa có chứa sẵn vào thùng có dung tích 100 lít đã chứa sẵn 50 lít nước 10 ml dung dịch vi khuẩn quang dưỡng không lưu cất và cho thêm vào 45 lít nước cất để đạt thể tích 100 huỳnh màu tía với mật số 1,0×108 CFU mL-1 tương lít. Sử dụng máy đo pH để chuẩn pH dung dịch = 6 đương các nghiệm thức ở bảng 1, 2 và 3. Ngâm trong bằng dung dịch NaOH 1M và HCl 1 M sau khi khuấy 1 giờ trước khi gieo vào chậu thí nghiệm với mật số 3 đều dung dịch. Tiếp tục cho dung dịch đã pha vào hạt/chậu và gieo tương ứng theo từng nghiệm thức. chậu có chiều cao 14,5 cm, đường kính trên 11,5 cm Chủng bổ sung vi khuẩn: Vi khuẩn sẽ được bổ và đường kính dưới 8,5 cm, mỗi chậu 1.100 ml. Dung sung tương ứng theo từng nghiệm thức thí nghiệm dịch được làm ô nhiễm As nhân tạo bằng cách cho vào các thời điểm 10, 20 và 65 ngày sau khi trồng 86 N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n - KỲ 2 - TH¸NG 4/2021
  4. KHOA HỌC CÔNG NGHỆ (NST), mỗi chậu 3 ml dung dịch khuẩn có mật số 1 x cây đạt 19,48 cm, cao khác biệt có ý nghĩa thống kê 108 CFU ml-1. 5% so với nghiệm thức ô nhiễm As3+, nhưng không bổ 2.2.2. Phương pháp theo dõi chỉ tiêu nông học và sung vi khuẩn có chiều cao cây đạt 7,02 cm. Bên phân tích As cạnh đó, việc bổ sung các dòng vi khuẩn đơn W47, Chiều cao cây: Đo từ phần thân tiếp giáp với rễ S29, W22, W25 trong môi trường ô nhiễm As3+ cũng lên tới chót lá cao nhất của tất cả các cây trong chậu. chưa cải thiện được chiều cao cây, với chiều cao cây Chiều dài rễ: Đo từ phần rễ tiếp giáp với thân 7,02-8,06 cm. Thậm chí, nghiệm thức bổ sung hỗn xuống tới chót rễ dài nhất của tất cả các cây trong hợp ba dòng vi khuẩn W47, S29, W22 có chiều cao chậu. cây 7,68 cm cũng khác biệt không có ý nghĩa thống Khối lượng cây: Cân khối lượng thân, lá và rễ kê so với nghiệm thức đối chứng dương (môi trường của tất cả các cây trong chậu. ô nhiễm As3+). Tuy nhiên, bổ sung hỗn hợp bốn dòng pHH2O: Đo pH nước bằng pH kế. vi khuẩn W47, S29, W22, W25 có chiều cao cây đạt Phương pháp xác định Asen trong nước: Mẫu 9,46 cm, cao hơn nghiệm thức môi trường ô nhiễm dung dịch được lọc qua giấy lọc trước khi được phân As3+. tích trực tiếp trên máy quang phổ hấp thu nguyên tử Nghiệm thức đối chứng dương, không ô nhiễm (AAS). As và không bổ sung vi khuẩn có khối lượng 0,054 g Chỉ tiêu pH được xác định vào thời điểm 7, 14, chậu-1 cao hơn so với các nghiệm thức còn lại. Trong 21 ngày sau trồng (NST) trong khi chỉ tiêu chiều cao khi đó, các nghiệm thức có sử dụng vi khuẩn dòng cây, chiều dài rễ và hàm lượng As được xác định vào đơn hay hỗn hợp có khối lượng dao động 0,011 – thời điểm 21 NST. 0,015 g chậu-1. 2.2.3. Xử lí số liệu Chiều dài rễ của các nghiệm thức khác biệt có ý So sánh khác biệt trung bình giữa các nghiệm nghĩa thống kê 5%. Nghiệm thức ô nhiễm As3+ đạt thức và phân tích phương sai bằng kiểm định 4,54 cm, thấp hơn nghiệm thức không ô nhiễm As3+ Duncan thông qua phần mềm SPSS 16.0. (13,90 cm). Chỉ có dòng vi khuẩn S29 có chiều dài rễ 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN cao hơn nghiệm thức đối chứng âm, với chiều dài rễ 3.1. Ảnh hưởng của vi khuẩn quang dưỡng theo thứ tự là 5,88 cm so với 4,53 cm. Các nghiệm không lưu huỳnh màu tía lên sinh trưởng và khối thức sử dụng các dòng đơn còn lại hoặc hỗn hợp ba lượng cây lúa trong điều kiện ô nhiễm As3+ dòng W47, S29, W22 hay bốn dòng W47, S29, W22, 3.1.1. Sinh trưởng cây lúa trong điều kiện ô W25 đều chưa cải thiện được chiều dài rễ, với 4,68- nhiễm As3+ 5,10 cm. Qua kết quả bảng 4 ở nghiệm thức không ô nhiễm As3+ và không bổ sung vi khuẩn có chiều cao Bảng 4. Ảnh hưởng của vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía lên sinh trưởng và khối lượng cây lúa trong điều kiện ô nhiễm As3+ Chiều cao cây Chiều dài rễ Khối lượng khô Nghiệm thức (cm) (cm) (g chậu-1) Không-As3+ + Không-PNSB 19,48a 13,90a 0,054a 3+ c c As + Không-PNSB 7,02 4,54 0,011b As3+ + W47 7,70c 5,48bc 0,012b As3+ + S29 7,52c 5,88b 0,013b 3+ c bc As + W22 7,70 4,68 0,013b As3+ + W25 8,06c 5,30bc 0,014b As3+ + W47 + S29 + W22 7,68c 4,92bc 0,015b 3+ b bc As + W47 + S29 + W22 + W25 9,46 5,10 0,015b Mức ý nghĩa * * * CV (%) 8,97 14,18 16,67 Ghi chú: Trong cùng một cột, những số có chữ theo sau khác nhau thì có sự khác biệt ý nghĩa thống kê ở 5% (*); PNSB: Vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n - KỲ 2 - TH¸NG 4/2021 87
  5. KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 3.1.2. Giá trị pH và hàm lượng As trong điều kiện trị 6,78. Tuy nhiên, nghiệm thức bổ sung dòng vi ô nhiễm As3+ khuẩn W22 chưa góp phần nâng cao pH vào thời điểm 21 NST (Bảng 5). pH môi trường được ghi nhận vào các ngày 7, 14 và 21 NST. Các nghiệm thức ô nhiễm As3+ có giá trị Hàm lượng As trung bình ở các nghiệm thức có pH cao khác biệt ý nghĩa thống kê 5% so với nghiệm bổ sung As là 11,3 ppm, ngoại trừ dòng vi khuẩn S29 thức môi trường không bị ô nhiễm As3+, với giá trị với hàm lượng As chỉ 11,0 ppm, thấp khác biệt có ý 6,78-7,34 so với giá trị 6,44 theo cùng thứ tự. Trong nghĩa thống kê 5% so với nghiệm thức bổ sung As3+ đó, các nghiệm thức bổ sung vi khuẩn có giá trị pH nhưng không bổ sung PNSB (Bảng 5). 7,06-7,34 cao hơn nghiệm thức đối chứng âm với giá Bảng 5. Ảnh hưởng của vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía lên giá trị pH và hàm lượng As trong điều kiện ô nhiễm As3+ NST Nghiệm thức 7 14 21 21 pH Hàm lượng As (ppm) Không-As3+-As5+ + Không-PNSB 5,82c 6,13b 6,44c 0,56c 3+ a a b As + Không-PNSB 7,88 7,48 6,78 11,6a As3+ + W47 7,84ab 7,49a 7,28a 11,3ab 3+ ab a a As + S29 7,84 7,49 7,23 11,0b As3+ + W22 7,71b 7,55a 7,06ab 11,3ab As3+ + W25 7,81ab 7,52a 7,34a 11,5a 3+ ab a a As + W47 + S29 + W22 7,74 7,42 7,27 11,4ab As3+ + W47 + S29 + W22 + W25 7,78ab 7,48a 7,34a 11,5a Mức ý nghĩa * * * * CV (%) 1,45 1,30 2,99 2,12 Ghi chú: Trong cùng một cột, những số có chữ theo sau khác nhau thì có sự khác biệt ý nghĩa thống kê ở 5% (*); PNSB: Vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía Dòng vi khuẩn S29 đã góp phần cải thiện pH và 11,14 cm. Nghiệm thức này có chiều cao cây cao hơn giảm lượng hàm lượng As trong môi trường nước. nghiệm thức đối chứng âm, nhưng vẫn thấp hơn đối chứng dương. 3.2. Ảnh hưởng của vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía lên sinh trưởng và khối Chiều dài rễ của các nghiệm thức có bổ sung lượng cây lúa trong điều kiện ô nhiễm As5+ dòng đơn hoặc hỗn hợp các dòng đều nhỏ hơn so với đối chứng dương. Cụ thể là các nghiệm thức ở môi 3.2.1. Sinh trưởng cây lúa trong điều kiện ô trường ô nhiễm As5+ có bổ sung vi khuẩn đạt chiều nhiễm As5+ dài rễ 5,50-6,52 cm, trong khi chiều dài rễ của Kết quả ở bảng 6 cho thấy, chiều cao cây lúa của nghiệm thức ô nhiễm As5+ không bổ sung vi khuẩn nghiệm thức đối chứng (19,48 cm) cao khác biệt có ý chỉ đạt 5,12 cm và nghiệm thức đối chứng dương có nghĩa thống kê 5% so với các nghiệm thức không bổ chiều dài lên đến 13,9 cm. Trong tất cả các nghiệm sung vi khuẩn, 8,14 cm. Mặt khác, nghiệm thức bổ thức sử dụng dòng đơn hoặc dòng hỗn hợp, chỉ có sung các dòng vi khuẩn đơn W04 hoặc W25 chưa cải dòng vi khuẩn W25 có chiều dài rễ cao hơn nghiệm thiện được chiều cao cây trong điều kiện ô nhiễm thức đối chứng âm (Bảng 6). As5+, trong khi đó nghiệm thức bổ sung các dòng vi Trong môi trường ô nhiễm As5+, bổ sung các khuẩn đơn W44 hoặc W14 có chiều cao cây cao hơn dòng đơn vi khuẩn W44, W14, W04 hoặc W25 đạt so với nghiệm thức đối chứng âm, với 9,60-9,72 cm so khối lượng khô 0,016-0,017 g chậu-1, cao khác biệt ý với 8,14 cm. Nghiệm thức bổ sung hỗn hợp ba dòng nghĩa thống kê 5% so với trường hợp không bổ sung vi khuẩn W44, W14, W04 chưa cải thiện được chiều vi khuẩn (0,012 g chậu-1), ngoại trừ dòng vi khuẩn cao cây, nhưng nghiệm thức bổ sung bốn dòng vi W04. Trong trường hợp bổ sung hỗn hợp các dòng vi khuẩn W44, W14, W04, W25 có chiều cao lên đến khuẩn, nghiệm thức bổ sung hỗn hợp bốn dòng W44, 88 N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n - KỲ 2 - TH¸NG 4/2021
  6. KHOA HỌC CÔNG NGHỆ W14, W04, W25 cũng có khối lượng khô 0,019 g vẫn thấp hơn nghiệm thức đối chứng dương (0,054 g chậu-1 cao hơn nghiệm thức đối chứng âm, nhưng chậu-1) (Bảng 6). Bảng 6. Ảnh hưởng của vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía lên sinh trưởng và khối lượng cây lúa trong điều kiện ô nhiễm As5+ Chiều cao cây Chiều dài rễ Khối lượng khô Nghiệm thức (cm) (cm) (g chậu-1) Không-As5+ + Không-PNSB 19,48a 13,90a 0,054a As5+ + Không-PNSB 8,14d 5,12c 0,012c 5+ c bc As + W44 9,60 6,30 0,017b As5+ + W14 9,72c 5,98bc 0,017b As5+ + W04 8,80cd 6,06bc 0,016bc 5+ cd b As + W25 9,30 6,52 0,017b As5+ + W44 + W14 + W04 8,90cd 5,50bc 0,015bc As5+ + W44 + W14 + W04 + W25 11,14b 5,56bc 0,019b Mức ý nghĩa * * * CV (%) 9,37 12,46 9,37 Ghi chú: Trong cùng một cột, những số có chữ theo sau khác nhau thì có sự khác biệt ý nghĩa thống kê ở 5% (*); PNSB: Vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía. 3.2.2. Giá trị pH và hàm lượng As trong điều kiện vi khuẩn (7,24) và đối chứng dương 6,44 vào thời ô nhiễm As5+ điểm 21 NST (Bảng 7). Bổ sung các dòng đơn vi khuẩn W44, W14, W04, Hàm lượng As trong nước giữa các nghiệm thức W25, hỗn hợp các dòng vi khuẩn W44, W14, W04 có bổ sung vi khuẩn và không vi khuẩn có khác biệt hoặc W44, W14, W04, W25 trong môi trường ô có ý nghĩa thống kê 5%. Trong đó, nghiệm thức nhiễm As5+, đạt giá trị pH 7,51-7,75 cao khác biệt ý không bổ sung vi khuẩn có hàm lượng As 13,3 ppm nghĩa thống kê 5% so với trường hợp không bổ sung trong khi nghiệm thức có bổ sung vi khuẩn hàm lượng As 10,6-11,5 ppm (Bảng 7). Bảng 7. Ảnh hưởng của vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía lên giá trị pH và hàm lượng As trong điều kiện ô nhiễm As5+ NST Nghiệm thức 7 14 21 21 pH Hàm lượng As (ppm) Không-As5+ + Không-PNSB 5,82c 6,13d 6,44e 0,56c As5+ + Không-PNSB 7,04b 7,12c 7,24d 13,3a 5+ ab ab ab As + W44 7,15 7,32 7,68 11,5b As5+ + W14 7,21a 7,33ab 7,51c 10,9b As5+ + W04 7,20a 7,34ab 7,67ab 11,2b 5+ a b b As + W25 7,20 7,29 7,63 11,0b As5+ + W44 + W14 + W04 7,23a 7,34ab 7,70ab 11,3b As5+ + W44 + W14 + W04 + W25 7,23a 7,37a 7,75a 10,6b Mức ý nghĩa * * * * CV (%) 1,43 0,76 1,04 5,04 Ghi chú: Trong cùng một cột, những số có chữ theo sau khác nhau thì có sự khác biệt ý nghĩa thống kê ở 5% (*); PNSB: Vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía. 3.3. Ảnh hưởng của vi khuẩn quang dưỡng 3.3.1. Sinh trưởng cây lúa trong điều kiện ô không lưu huỳnh màu tía lên sinh trưởng và khối nhiễm As3+ và As5+ lượng cây lúa trong điều kiện ô nhiễm As3+ và As5+ Trong môi trường ô nhiễm As3+ và As5+, bổ sung dòng đơn W25, hỗn hợp các dòng vi khuẩn W47, S29, N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n - KỲ 2 - TH¸NG 4/2021 89
  7. KHOA HỌC CÔNG NGHỆ W22, W44, W14, W04 hoặc W47, S29, W22, W44, W14, W04 hoặc W47, S29, W22, W44, W14, W04, W14, W04, W25 chiều cao cây lúa đạt 8,64-8,86 cm, W25 (Bảng 8). cao hơn và khác biệt có ý nghĩa thống kê 5% so với Mặt khác, nghiệm thức sử dụng dòng đơn hay nghiệm thức đối chứng âm là ô nhiễm As nhưng hỗn hợp các dòng vi khuẩn đã tăng khối lượng khô không bổ sung vi khuẩn (6,86 cm), nhưng vẫn thấp cây lúa so với nghiệm thức không bổ sung vi khuẩn hơn nghiệm thức đối chứng dương 19,48 cm. Chiều trong điều kiện ô nhiễm As3+ và As5+, với 0,016-0,017 dài rễ cây lúa của nghiệm thức đối chứng dương g chậu-1 so với 0,010 g chậu-1. Tất cả các nghiệm thức 16,72 cm, kế tiếp là nghiệm thức dòng đơn W25 hay này đều thấp hơn so với nghiệm thức đối chứng hỗn hợp các dòng vi khuẩn W47, S29, W22, W44, dương, 0,054 g chậu-1 (Bảng 8). Bảng 8. Ảnh hưởng của vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía lên sinh trưởng và khối lượng cây lúa trong điều kiện ô nhiễm As3+ và As5+ Chiều cao Chiều dài Khối lượng Nghiệm thức cây rễ khô (cm) (cm) (g chậu-1) 3+ 5+ a a Không-As + Không-As + Không-PNSB 19,48 16,72 0,054a As3+ + As5++ Không-PNSB 6,86c 4,98b 0,010c As3+ + As5+ + W25 8,78b 5,82b 0,017b 3+ 5+ b b As + As + W47 + S29 + W22 + W44 + W14 + W04 8,64 5,80 0,016b As3+ + As5+ + W47 + S29 + W22 + W25 + W44 + W14 + W04 8,86b 6,26b 0,016b Mức ý nghĩa * * * CV (%) 12,12 11,38 11,5 Ghi chú: Trong cùng một cột, những số có chữ theo sau khác nhau thì có sự khác biệt ý nghĩa thống kê ở 5% (*); PNSB: Vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía. 3.3.2. Giá trị pH và hàm lượng As trong điều kiện khuẩn W47, S29, W22, W44, W14, W04 hoặc W47, ô nhiễm As3+ và As5+ S29, W22, W44, W14, W04, W25 cao hơn đối chứng Nghiệm thức sử dụng dòng đơn hay hỗn hợp các âm, với 7,41-7,50 so với giá trị 6,86 vào thời điểm 21 dòng vi khuẩn đã tăng pH môi trường so với nghiệm NST (Bảng 9). thức không bổ sung vi khuẩn trong môi trường ô Bổ sung dòng đơn hay hỗn hợp các dòng vi nhiễm As3+ và As5+. Giá trị pH ở các nghiệm thức sử khuẩn chưa làm giảm hàm lượng As trong nước, với dụng dòng vi khuẩn đơn W25, hỗn hợp các dòng vi giá trị trung bình 11,5 ppm (Bảng 9). Bảng 9. Ảnh hưởng của vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía lên giá trị pH và hàm lượng As trong điều kiện ô nhiễm As3+ và As5+ NST Nghiệm thức 7 14 21 21 pH Hàm lượng As (ppm) 3+ 5+ Không-As + Không-As + Không- 5,82b 6,13b 6,44c 0,56b PNSB As3+ + As5++ Không-PNSB 7,53a 7,43a 6,86b 11,4a As3+ + As5+ + W25 7,55a 7,45a 7,43a 11,6a 3+ 5+ As + As + W47 + S29 + W22 + W44 + 7,47a 7,38a 7,50a 11,5a W14 + W04 As3+ + As5+ + W47 + S29 + W22 + W25 + 7,50a 7,43a 7,41a 11,3a W44 + W14 + W04 Mức ý nghĩa * * * * CV 1,65 0,88 0,89 2,34 Ghi chú: Trong cùng một cột, những số có chữ theo sau khác nhau thì có sự khác biệt ý nghĩa thống kê ở 5% (*); PNSB: Vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía. 90 N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n - KỲ 2 - TH¸NG 4/2021
  8. KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Tóm lại, dựa theo kết quả của nghiên cứu trước sulfate soils for reducing toxicity of Al3+ and Fe2+ đây, dòng vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh using biosorption for agricultural màu tía có khả năng chống chịu, hạn chế tích lũy và application. Biocatalysis and Agricultural làm giảm độc chất như Al3+, Fe2+ và Mn2+ (Nguyen et Biotechnology. 12: 329-340. al., 2018; Khuong et al., 2020), và một số kim loại 3. Li, C. X., Feng, S. L., Yun, S., Jiang, L. N., Lu, nặng như Cd và Hg (Sakpirom et al., 2017; 2019; X. Y., Hou, X. L. (2007). Effects of arsenic on seed Mukkata et al., 2015; 2019). Trong kết quả này các germination and physiological activities of wheat dòng vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu seedlings. Journal of Environmental Sciences, 19(6), tía có khả năng giảm được As trong nước trong điều 725-732. kiện ô nhiễm As3+ hoặc As5+. Tuy nhiên, do sinh khối 4. Mukherjee A, Sengupta MK, Hossain MA, et rất nhỏ, nên chưa dẫn đến sự giảm khác biệt ý nghĩa al. (2006). Arsenic contamination in groundwater: a thống kê về hàm lượng As trong nước. Ngoài ra, global perspective with emphasis on the Asian trong thí nghiệm chậu các dòng vi khuẩn này có khả scenario. Journal of Health, Population and Nutrition. năng hỗ trợ sinh trưởng và tăng chiều dài rễ lúa 24(2):142–163. trong điều kiện ô nhiễm As3+, As5+ và/hoặc As3+ + 5. Mukherjee, A., Sengupta, M. K., Hossain, M. As5+. Kết quả cũng cho thấy dòng vi khuẩn quang A., Ahamed, S., Das, B., Nayak, B.,... & Chakraborti, dưỡng không lưu huỳnh màu tía hỗ trợ tăng pH, phù D. (2006). Arsenic contamination in groundwater: a hợp với các nghiên cứu trước đây là sử dụng global perspective with emphasis on the Asian Rhodopseudomonas palustris tăng pH trong điều scenario. Journal of Health, Population and Nutrition. kiện phòng thí nghiệm và đồng ruộng (Khuong et al., 142-163. 2018; 2020). 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 6. Mukkata K., Kantachote D., Wittayaweerasak B., Techkarnjanaruk S., Mallavarapu M., Naidu R. 4.1. Kết luận (2015). Distribution of mercury in shrimp ponds and Dòng vi khuẩn đơn W25 đã giúp tăng chiều dài volatilization of hg by isolated resistant purple rễ trong điều kiện ô nhiễm As5+ hoặc As3+ và As5+. Bổ nonsulfur bacteria. Water Air Soil Pollut 226: 148. sung hỗn hợp bốn dòng vi khuẩn W47, S29, W22, W25, bốn dòng vi khuẩn W44, W14, W04, W25, bảy 7. Mukkata, K., Kantachote, D., dòng vi khuẩn W47, S29, W22, W25, W44, W14, W04 Wittayaweerasak, B., Megharaj, M., & Naidu, R. đều góp phần cải thiện chiều cao cây lúa so với (2019). The potential of mercury resistant purple không bổ sung vi khuẩn trong điều kiện ô nhiễm nonsulfur bacteria as effective biosorbents to remove As3+, As5+ và As3+ và As5+, theo cùng thứ tự. mercury from contaminated areas. Biocatalysis and 4.2. Đề nghị agricultural biotechnology., 17:, 93-103. Đánh giá hiệu quả của các dòng vi khuẩn quang 8. Nguyễn Dương Tuệ (2017). Asen trong môi dưỡng không lưu huỳnh màu tía có khả năng giảm trường và giải pháp kiểm soát. Tạp chí KH&CN As và hỗ trợ sinh trưởng cây lúa trong điều kiện đồng Nghệ An, số 8-2017. ruộng ô nhiễm As ở đồng bằng sông Cửu Long. 9. Nguyen Quoc Khuong, Duangporn TÀI LIỆU THAM KHẢO Kantachote, Phitthaya Nookongbut, Jumpen 1. Khuong, N. Q., Kantachote, D., Nookongbut, Onthong, Ly Ngoc Thanh Xuan, Ampaitip Sukhoom P., Onthong, J., Xuan, L. N. T., & Sukhoom, A. (2020). Mechanisms of acid-resistant (2020). Mechanisms of acid-resistant Rhodopseudomonas palustris strains to ameliorate Rhodopseudomonas palustris strains to ameliorate acidic stress and promote plant growth. Biocatalysis acidic stress and promote plant growth. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology 24 (2020) 101520. and Agricultural Biotechnology. 24:101520. 10. Nguyễn Văn Chương (2015). Khảo sát tình 2. Khuong, N. Q., Kantachote, D., Onthong, J. trạng và biện pháp giảm sự tích lũy của Cadimi, Asen and Sukhoom, A. (2017). The potential of acid- trên cây trồng ở huyên An Phú, tỉnh An Giang. Luận resistant purple nonsulfur bacteria isolated from acid án tiến sĩ khoa học N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n - KỲ 2 - TH¸NG 4/2021 91
  9. KHOA HỌC CÔNG NGHỆ chuyên ngành khoa học đất. Trường Đại học Cần heavy metal bioremediation. Res Microbiol 168(3): Thơ. 266-275. 11. Nguyen, Q. K., Kantachote, D., Onthong, J. 14. Sakpirom, J., Kantachote, D., Siripattanakul- and Sukhoom, A. (2018). Al3+ and Fe2+ toxicity Ratpukdi, S., McEvoy, J., & Khan, E. (2019). reduction potential by acid-resistant strains of Simultaneous bioprecipitation of cadmium to Rhodopseudomonas palustris isolated from acid cadmium sulfide nanoparticles and nitrogen fixation sulfate soils under acidic conditions. Annals of by Rhodopseudomonas palustris Microbiology. 68(4): 217–228. TN110. Chemosphere, 223,: 455-464. 12. Nunkaew, T., Kantachote, D., Nitoda, T., 15. Trần Thị Cúc Hòa, Huỳnh Thị Phương Loan Kanzaki, H., and Ritchie, R. J. (2015). và Phạm Trung nghĩa, 2011. Kết quả chọn tạo giống Characterization of exopolymeric substances from lúa giàu sắt OM 5451. Tạp chí Khoa học – Công nghệ selected Rhodopseudomonas palustris strains and của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, tháng 6 their ability to adsorb sodium ions. Carbohydrate : 14-20. Polymers. 115: 334-341. 16. Xuan, W., Bin, Z., Zhiqiang, S., Zhigang, Q., 13. Sakpirom, J., Kantachote D., Nunkaew T., Zhaoli, C., Min, J., ... & Jingfeng, W. (2010). The EPS Khan E. (2017) Characterizations of purple non- characteristics of sludge in an aerobic granule sulfur bacteria isolated from paddy fields, and membrane bioreactor. Bioresource identification of strains with potential for plant technology, 101(21), 8046-8050. growth-promotion, greenhouse gas mitigation and EFFECTS OF PURPLE NONSULFUR BACTERIA ON THE PROMOTION OF RICE GROWTH UNDER As-CONTAMINATED CONDITIONS Nguyen Quoc Khuong, Tran Trong Khoi Nguyen, Do Tri Loi, Le Vinh Thuc, Tran Chi Nhan, Tran Ngoc Huu, Ly Ngoc Thanh Xuan, Truong Thoai My, Nguyen Thi Thanh Xuan Summary The objective of this study was to determine purple nonsulfur bacteria possessing ability to support rice growth under As-contaminated conditions. The experiments were arranged completely randomized design, with four replications, with 1.1 L of nutritional broth in each pot. The result showed that adding mixture of four strains W47, S29, W22, W25 contributed to increase the rice height compared to no PNSB under As3+- contaminated conditions. Moreover, single strain W25 helped to raise the rice root length and dry weight whilst mixed strains W44, W14, W04, W25 improved the rice height and dry weight compared to no PNSB under As5+-contaminated conditions. Moreover, single strain W25, mixture of six strains W47, S29, W22, W44, W14, W04, and mixture of seven strains W47, S29, W22, W25, W44, W14, W04 ameliorated the rice height, root length and dry weight compared to no PNSB under As3+ and As5+ -contaminated conditions. Keywords: As-contamination, purple nonsulfur bacteria, rice growth. Người phản biện: PGS.TS. Lê Như Kiểu Ngày nhận bài: 30/11/2020 Ngày thông qua phản biện: 31/12/2020 Ngày duyệt đăng: 7/01/2021 92 N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n - KỲ 2 - TH¸NG 4/2021
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2