Đề tài: HIỆU QUẢ CỦA VI KHUẨN CỐ ĐỊNH ĐẠM Burkholderia sp. TRÊN CÂY LÚA CAO SẢN TRỒNG Ở HẬU GIANG

Chia sẻ: Lâm Văn Bạch | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:80

Thêm vào BST

Báo xấu

238
lượt xem 74
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cây lúa Oryza sp. sativa là một trong những cây lương thực chính, cung cấp lương thực cho hơn 65% dân số trên thế giới, sản lượng gạo đạt cao nhất. Hiện nay hơn 100 nước trên thế giới sản xuất lúa. Châu Á là vùng sản xuất lúa gạo chủ yếu chiếm 90% về sản lượng cũng như về diện tích, là nơi có nền nông nghiệp cổ xưa nhất gắn liền với canh tác lúa nước.Việt Nam: Từ bao đời nay cây lúa đã gắn liền với đời sống dân tộc, với lịch sử...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đề tài: HIỆU QUẢ CỦA VI KHUẨN CỐ ĐỊNH ĐẠM Burkholderia sp. TRÊN CÂY LÚA CAO SẢN TRỒNG Ở HẬU GIANG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC ... KHOA ...   ĐỀ TÀI HIỆU QUẢ CỦA VI KHUẨN CỐ ĐỊNH ĐẠM Burkholderia sp. TRÊN CÂY LÚA CAO SẢN TRỒNG Ở HẬU GIANG ..........., tháng ... năm ........
LỜI CẢ M TẠ Xin chân thành cảm ơn thầy cô trường đại học Cửu Long, khoa Khoa Học Nông Nghiệp và bộ môn Công nghệ Sinh Học đã trang bị cho tôi những kiến thức chuyên môn cần thiết để tôi hoàn thành luận văn này. Tôi chân thành cảm ơn! Thầy ThS. Ngô Thanh Phong, bộ môn Sinh Học, khoa Khoa Học Tự Nhiên, trương Đại Học Cần Thơ, đã tận tình h ướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm luận văn tốt nghiệp. Thầy PGS.TS. Cao Ngọc Điệp, Viện Nghiên Cứu và Phát Triển Công Nghệ Sinh Học, Trường Đại Học Cần Thơ đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình làm luận văn. Chân thành cảm ơn quí thầy cô phụ trách phòng thí nghiệm bộ môn s i n h h ọ c đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn các thí nghiệm. Xin cảm ơn gia đình luôn quan tâm giúp đỡ tôi về mọi mặt. Sau cùng tôi gởi lời cảm ơn đến bạn Nguyễn Thị Kim Ngân và bạn Lê Văn Thắng cùng tất cả các bạn lớp Công nghệ sinh học khóa 8, tất cả những gì các bạn đã dành cho tôi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài. Chân thành cảm ơn! Cần thơ, ngày 1 7 tháng 7 năm 2011 SINH VIÊN THỰC HIỆN LÂM VĂN BẠCH Trang i
TÓM LƯỢC Đánh giá hiệu quả của vi khuẩn cố định đạm Burkholderia sp. KG1, Burkholderia sp. KG2, và dòng phối trộn Burkholderia sp. KG1 với Burkholderia sp. KG2, tác động đến năng xuất lúa cao sản OM4218 được trồng ở Hậu Giang. Tuyển chọn chủng vi khuẩn có khả năng cố định đạm cung cấp cho cây lúa để đạt năng suất cao nhất. Kết quả thí nghí nghiệm các chỉ tiêu nông học và năng xuất lúa thực tế đạt hiệu quả cao khi chủng vi khuẩn Burkholderia sp. KG2 và phối trộn Burkholderia sp. KG1 với Burkholderia sp. KG2 có thể giảm được 25-50% đạm hóa học. Năng suất cao nhất là nghiệm thức có dòng phối trộn vi khuẩn cố định đạm Burkholderia sp. KG1 với Burkholderia sp. KG2, bón 75% đạm hóa học nhưng năng suất cao hơn nghiệm thức bón 100% đạm hóa học là 27,15% (3.06 kg/4 m2) Từ khóa: lúa cao sản, vi khuẩn, Burkholderia sp., năng suất, cố định đạm. Trang ii
Abstract To assess the effects of nitrogen-fixing bacterium Burkholderia sp. KG1, Burkholderia sp.KG2, and the mixing Burkholderia sp.KG1 with Burkholderia sp. KG2, impact on high-yielding paddy rice was grown in Hau Giang OM4218. Selection of bacteria capable of nitrogen fixation to rice plant gave the highest yield survey. The results thought agronomic testing criteria and the fact showed that rice production was seen to be effective when the bacteria Burkholderia sp. KG2 and the mixing Burkholderia sp. KG1 with Burkholderia sp. KG2 could be 25-50% reduction in chemical nitrogen fertilizer. The highest yield was mixed strains treatments had nitrogen-fixing bacteria Burkholderia sp. KG1 with Burkholderia sp. KG2, chemical nitrogen fertilizer 75%, but higher yields of 100% protein treatments, chemical fertilizer was 27,15% (3,06 kg ure/ 4 m2). Keywords: rice, bacteria, Burkholderia sp., yield components, nitrogen fixation Trang iii
Mục Lục LỜI C Ả M TẠ ..................................................................................................i TÓM LƯỢC .....................................................................................................ii Mục Lục ........................................................................................................... iv Danh sách bảng ............................................................................................... vi Danh sách hình ............................................................................................... vii Danh sách các từ viết tắt ...............................................................................viii Chương 1: GIỚI THIỆU .................................................................................. 1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ...................................................................................... 1 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ............................................................... 2 1.3 NỘI DUNG .......................................................................................... 2 1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU .................................................................. 2 Chương 2: TỔNG QUAN ................................................................................ 3 2.1 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG PHÂN ĐẠM CHO CÂY LÚA CAO SẢN Ở ĐBSCL ...................................................................................................... 3 2.2 SƠ LƯỢC VI KHUẨN ....................................................................... 3 2.2.1 Đặc điểm chung của vi khuẩn Burkholderia ................................... 3 2.2.2 Một số chủng Burkholderia điển hình............................................. 4 2.2.3 Vi khuẩn Burkholderia sp ............................................................... 5 2.3 VAI TRÒ CỦA ĐẠM ĐỐI VỚI CÂY LÚA VÀ CƠ CHẾ CỐ ĐỊNH ĐẠM SINH HỌC ......................................................................................... 7 2.3.1 Vai trò của đạm đối với cây trồng .................................................. 7 2.3.2 Cơ chế cố định đạm sinh học........................................................ 10 2.4 SƠ LƯỢC VỀ CÂY LÚA ................................................................. 16 2.4.1 Phân loại theo khoa học ............................................................... 16 2.4.2 Đặc điểm sinh vật học của cây lúa ............................................... 16 2.4.3 Đặc điểm của giống lúa OM4218 ................................................. 20 2.5 KỸ THUẬT CANH TÁC ................................................................. 20 Thời vụ ...................................................................................... 20 2.5.1 2.5.2 Chuẩn bị giống ............................................................................. 21 2.5.3 Làm đất ........................................................................................ 21 2.5.4 Gieo sạ ......................................................................................... 22 2.5.5 Chăm sóc ..................................................................................... 22 2.5.6 Thu hoạch và đánh giá năng xuất................................................. 26 2.5.7 Chế biến và bảo quản (sơ chế) ..................................................... 26 2.6 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG VI KHUẨN CỐ ĐỊNH ĐẠM TRONG NÔNG NGHIỆP Ở VIỆT NAM ............................ 27 2.6.1 Lịch sử phát triển phân vi sinh ..................................................... 27 2.6.2 Ứng dụng phân vi sinh trong sản xuất nông nghiệp ...................... 27 2.6.3 Ứng dụng vi khuẩn cố định đạm tự do trên cây lúa ...................... 29 Chương 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........... 33 3.1 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU ..................................................... 33 3.1.1 Vật liệu ............................................................................................ 33 3.1.2 Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm ......................................................... 33 Trang iv
3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................... 36 3.2.1 Thời gian và địa điểm ................................................................... 36 3.2.2 Nhân mật số vi khuẩn Burkholderia sp.KG ................................. 36 3.2.3 Nội dung và bố trí thí nghiệm ....................................................... 36 3.2.4 Các chỉ tiêu theo dõ...................................................................... 40 3.2.5 Phương pháp xử lý số liệu ............................................................ 40 Chương 4: KẾT QỦA VÀ THẢO LUẬN .................................................... 41 4.1. KẾT QUẢ CỦA VI KHUẨN CỐ ĐỊNH ĐẠM Burkholderia sp. ẢNH HƯỞNG LÊN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA GIỐNG LÚA OM4218 ............. 41 4.1.1. Kết quả chiều dài rễ lúa các giai đoạn phát triển sau sạ ................ 41 4.1.2. Kết quả chiều cao cây lúa các giai đoạn phát triển sau sạ ............. 43 4.1.3. Kết quả số chồi lúa các giai đoạn phát triển saus sạ...................... 45 4.1.4. Kết quả trọng lượng khô lúa các giai đoạn phát triển sau sạ .......... 47 4.2 KẾT QUẢ TÁC ĐỘNG CỦA VI KHUẨN CỐ ĐỊNH ĐẠM Burkholderia sp. ẢNH HƯỞNG ĐẾN NĂNG SUẤT CỦA GIỐNG LÚA OM4218....................................................................................................... 49 4.2.1 Số bông trên m2 ............................................................................... 49 4.2.2 Số bông trên buội............................................................................. 50 4.2.3 Chiều dài bông ................................................................................ 51 4.2.4 Tỉ lệ hạt chắc trên bông ................................................................... 52 4.2.5 Tỉ lệ hạt chắc trên bụôi .................................................................... 53 4.2.6 Trọng lượng ngàn hạt ...................................................................... 54 4.2.7 Năng suất cây lúa cao sản OM4218 thu hoạch 4m2 ......................... 55 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................... 57 5.1 KẾT LUẬN ....................................................................................... 57 5.2 ĐỀ NGHỊ ........................................................................................... 57 Tài liệu tham khảo ......................................................................................... 58 PHỤ CHƯƠNG .............................................................................................. 61 Trang v
Danh sách bảng Tên bảng Trang Bảng 1: Cách bón phân cho lúa......................................................................... 23 Bảng 2: Đặc điểm của từng loại phân vi sinh ..................................................... 28 Bảng 3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm ......................................................................... 37 Bảng 4: Công thức bón phân vụ hè thu của nông dân......................................... 39 Bảng 5: Công thức bón phân trong thí nghiệm kg/1000m2 ................................. 39 Bảng 6 : Sự phát triển chiều dài rễ qua các giai đoạn (cm) ................................. 41 Bảng 7: Sự phát triển chiều cao cây qua các giai đoạn (cm) ............................... 43 Bảng 8: Số chồi lúa qua các giai đoạn................................................................ 45 Bảng 9: Trọng lượng khô lúa các giai đoạn 14-84 ngày ..................................... 47 Bảng 10: Trọng lượng lúa trên 4m2 .................................................................... 55 Trang vi
Danh sách hình Tên hình Trang Hình 1: Cỏ bãi biển châu phi.............................................................................. 4 Hình 2:Vi khuẩn Burkholderia sp.KG1.............................................................. 6 Hình 3:Vi khuẩn Burkholderia sp.KG2.............................................................. 6 Hình 4: Một số dụng cụ, thiết bị thí nghiệm ....................................................... 35 Hình 5: Ruông lúa thí nghiệm ............................................................................ 38 Hình 6: Rễ lúa giai đoạn 35 ngày ....................................................................... 41 Hình 7: So sánh rễ lúa 84 ngày .......................................................................... 42 Hình 8: Cây lúa 35 ngày .................................................................................... 44 Hình 9: Biểu đồ số bông lúa trên m2 các nghiệm thức........................................ 49 Hình 10: Biểu đồ số bông lúa trên buội các nghiệm thức ................................... 50 Hình 11: Biểu đồ chiều dài bông lúa các nghiệm thức........................................ 51 Hình 12: Biểu đồ thể hiện số hạt chắc trên bông lúa.......................................... 52 Hình 13: Biểu đồ thể hiện tỉ lệ hạt lép trên bông lúa (%).................................... 52 Hình 14: Biểu đồ thể hiện số hạt chắc trên buội lúa........................................... 53 Hình 15: Biểu đồ thể hiện tỉ lệ hạt lép trên buội lúa (%).................................... 53 Hình 16: Biểu đồ thể hiện trọng lượng 1000 hạt................................................. 54 Hình 17: Biểu đồ thể hiện sản lượng lúa trên 4m2 .............................................. 55 Trang vii
Danh sách các từ viết tắt ĐBSCL: Đồng bằng sông Cửu Long Bcc: Burkholderia cepacia SA: sunfate amôn N: Đạm Fd : Feredocine NSG : Ngày sau gieo VSV: Vi sinh vật PTNT: phát triển nông thôn BVTV: bảo vệ thực vật Bt: Bacillus thuringiensis EPN: Entomopathogenic nematodes TNHH MTV: Trách nhiệm hửu hạn một thành viên KHKTNN: khoa học kỹ thuật nông nghiệp Trang viii
Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Cây lúa Oryza sp. sativa là một trong những cây lương thực chính, cung cấp lương thực cho hơn 65% dân số trên thế giới, sản lượng gạo đạt cao nhất. Hiện nay hơn 100 nước trên thế giới sản xuất lúa. Châu Á là vùng sản xuất lúa gạo chủ yếu chiếm 90% về sản lượng cũng như về diện tích, là nơi có nền nông nghiệp cổ xưa nhất gắn liền với canh tác lúa nước. Việt Nam: Từ bao đời nay cây lúa đã gắn liền với đời sống dân tộc, với lịch sử dựng nước và giữ nước. Nông dân ta rất giàu kinh nghiệm và giỏi nghề trồng lúa. Việt Nam cũng là một trong những trung tâm phát sinh cây lúa và nghề trồng lúa của loài người. Cây lúa luôn là cây lương thực chính trong sản xuất nông nghiệp và là nhân tố quan trọng ổn định tình hình kinh tế, chính trị, văn hoá, xã hội của đất nước. Trong những thập kỷ qua loài người đang đứng trước nguy cơ bùng nổ về dân số, trong đó có Việt Nam. Ở Việt Nam, dân số trên 80 triệu và 100% người Việt Nam sử dụng lúa gạo làm lương thực chính. Vì thế việc đảm bảo an ninh lương thực và sản lượng gạo xuất khẩu ở Việt Nam có vai trò vô cùng to lớn. Nhằm đáp ứng nhu cầu càng cao về lương thực, các nhà nông ở Việt Nam và các nước khác trên thới giới phải canh tác ba vụ lúa trên năm nên đã sử dụng biện pháp gia tăng các loại phân bón cho cây lúa, nhất là đạm vì đạm là nguồn dinh dưỡng chính của cây trồng. Tuy nhiên , trên thực tế chỉ 30% lượng đạm bón vào đất được cây hấp thụ. Do đó, việc bón quá nhiều đạm, nhất là đạm hóa học không những dẫn đến chi phí cao mà còn gây ô nhiễm môi trường, hiệu ứng nhà kính, tổn hại sức khỏe và hệ sinh thái. Nhằm khắc phục những bất lợi của việc sử dụng quá mức phân bón hóa học trong canh tác lúa, hạn chế ô nhiễm môi trường. Hiện nay đã và đang có nhiều nghiên cứu ứng dụng về việc sử dụng phân bón sinh học trong nông nghiệp, đặc biệt là trên cây lúa. Đây là một trong những biện pháp làm tăng độ phì nhiêu cho đất và hạn chế sự ô nhiểm môi trường, tuy nhiên giá thành của loại phân này vẫn còn cao do phải vận chuyển số lượng lớn từ nơi sản xuất đến đồng ruộng. Để hạn chế việc sử dụng phân bón hóa học và sinh học, việc nghiên cứu và tìm ra các loại vi khuẩn có khả năng cố Trang 1
định đạm là một nhu cầu cấp thiết. Vì những lý do trên mà đề tài: “Hiệu quả của vi khuẩn cố định đạm Burkholderia sp. trên cây lúa cao sản trồng ở Hậu Giang” được thực hiện nhằm mục đích đánh giá hiệu quả của vi khuẩn cố định đạm Burkholderia sp. tác động đến năng xuất lúa, góp phần giảm lượng phân hóa học và cải thiện độ phì nhiêu cho đất. 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Đánh giá mức độ phát triển và năng suất lúa khi chủng vi khuẩn cố định đạm vào hạt lúa giống OM4218 (đã nẩy mầm 2-3 cm) được trồng ở Hậu Giang và đề suất công thức bón phân vi sinh kết hợp với phân hóa học một cách hợp lí cho lúa đạt năng suất cao. 1.3 NỘI DUNG Nghiên cứu được tiến hành trên hai dòng vi khuẩn cố định đạm Burkholderia sp.KG1, Burkholderia sp.KG2 và phối trộn Burkholderia sp.KG1,sp.KG2. Đánh giá hiệu quả cố định đạm của dòng vi khuẩn và trong điều kiện thí nghiệm đề nghị công thức bón phân cho lúa cao sản. 1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU Nghiên cứu ngoài đồng ruộng tại đất của ông: Châu Trãi, số nhà 28/56 ấp Thạnh Lợi, xã, Tân Phú Thạnh, huyện Châu Thành A, Tỉnh Hậu Giang. Trong vụ hè thu sớm từ tháng 3 năm 2011 đến tháng 6 năm 2011. Trang 2
Chương 2: TỔNG QUAN 2.1 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG PHÂN ĐẠM CHO CÂY LÚA CAO SẢN Ở ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long là vựa lúa lớn nhất cả nước, với hơn 4 triệu ha gieo trồng. Trong đó lúa cao sản chiếm hơn 80% diện tích, sản lượng lúa thu hoạch hàng năm lên đến hơn 20 triệu tấn, chiếm trên 53% sản lượng lúa, hơn 90% lượng gạo xuất khẩu cả nước. Để có được năng suất và sản lượng cao như vậy, bên cạnh yếu tố giống, kỹ thuật canh tác…, hàng năm Đồng bằng sông Cửu Long còn phải sử dụng một lượng phân bón hóa học tương đối lớn (trên 2 triệu tấn). (Xuân Diện, 2011). Với sự biến động của tỷ giá ngoại tệ, giá dầu mỏ trên thế giới, giá phân bón hóa học liên tục tăng cao, ảnh hưởng tới sản xuất nông nghiệp. 2.2 SƠ LƯỢC VI KHUẨN 2.2.1 Đặc điểm chung của vi khuẩn Burkholderia Burkholderia là vi khuẩn gram âm, hình que, đường kính khoảng 1 µm, chúng có thể di chuyển nhờ các chiêm mao ở đầu (Jesus et al, 2004). Vi khuẩn Burkholderia sinh trưởng và phát triển trong điều kiện kị khí hoặc hiếu khí, nhưng trong môi trường ít khí thì phát triển tốt nhất, chúng phát triển sâu trong môi trường nuôi cấy từ 1-4 mm (Paulina et al., 2001). Trong môi trường nuôi cấy chúng tạo thành những khuẩn lạc trắng hoặc hơi vàng, đường kính khoản 2-4 mm tròn phẳng hoặc lài (Jesus et al., 2004). Vi khuẩn Burkholderia có bộ gen lớn nhất so với các loài vi khuẩn trong đất đã được biết đến có tiềm năng quan trọng trong hệ sinh thái và thương mại cho xử lý sinh học, trình tự bộ gen Burkholderia sẽ đóng vai trò quan trọng trong các cơ chế bảo vệ môi trường. Trang 3
2.2.2 Một số chủng Burkholderia điển hình Cỏ bãi biển châu Phi không phát triển nốt sần nhưng cũng chứa vi khuẩn Burkholderia cố định ni-tơ. (Ảnh: USDA,Howieson, E. Cahill, iStockphoto) Hình 1: Cỏ bãi biển châu phi Vi khuẩn Burkholderia vietnamiensis và Burkholderia kuruiensis có dạng que ngắn, một số có dạng que dài và tất cả đều có khả năng chuyển động nhờ chiêm mao (Lương Thị Phương Thảo, 2010). Những đặc điểm trên cũng là những đặc điểm nổi bật của hình dạng Pseudomonas cố định đạm. Đa số các dòng Burkholderia có khuẩn lạc màu trắng đục, dạng tròn, có độ nổi mô, bìa nguyên, một số khuẩn lạc có màu vàng, bìa răng cưa, kích thước khuẩn lạc từ 0.5–1.5 mm. (Nguyển Thị Minh Thư, 2010) Burkholderia vietnamiensis được tìm thấy ở rễ bắp, lúa và cà phê (Estrada et al., 2001). Loài Burkholderia vietnamiensis được tìm thấy ở rễ cây lúa trồng ở miền nam Việt Nam, thí nghiệm ở cây lúa chủng Burkholderia vietnamiensis sau 14 ngày chúng giúp tăng khả năng đâm chòi 33%, rễ tăng 57% diện tích lá tăng 30% năng xuất lúa tăng 13-22% (La Nguyễn Tường Vi, 2010) Tiến hành chủng vi khuẩn Herpaspirillum seropedicae và giống vi khuẩn Burkholderia vào cây lúa, kết quả cho thấy vi khuẩn có khả năng cố định đạm khoảng 19% tổng số đạm cần thiết cho cây (Vera et al., 2000). Những ngiên cứu khảo sát khả năng cố định đạm của Burkholderia cho thấy khi chúng sống cộng sinh trong cây bắp trồng ở Mexico cố định đạm tốt như ở cây mía trồng ở Brazil và Nam Phi (Reis et al., 2004). Trang 4
Burkholderia kurriensis là một loài proteobacteria được cô lập từ mẫu nước ngầm bị nhiểm trichloroethylene và dung môi công nghiệp ở Nhật Bản (Zhang et al.,2000). Các phức Burkholderia cepacia b ao gồm ít nhất là chín loài liên quan. Các loài của tổ hợp nằm trong số các vi sinh vật đa năng trao đổi chất được biết đến nhiều nhất, đang phát triển trên hơn 200 hợp chất hữu cơ, sửa chữa N2 và mang nhiều kháng sinh. Họ đang tham gia vào quá trình quan trọng như phân hủy sinh học các chất ô nhiễm, nhưng một số cũng gây bệnh ở thực vật, động vật và con người. Bcc chủng được phân lập từ môi trường sống rất khác nhau, bao gồm cả đất, suối, thực vật, động vật và các mô của con người, đặc biệt là phổi của bệnh nhân xơ nang (Coenye et al., 2003). Bcc chủng có bộ gen lớn (2-4) replicons, mà được cho là cung cấp cho chúng sự linh hoạt. Các tính năng khá độc đáo cùng với hệ gen cấu trúc sinh thái rộng phạm vi làm cho nhóm này hết sức quan tâm cho các nghiên cứu so sánh bộ gen. Các nghiên cứu này hy vọng có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc và chặt chẽ về các dòng có liên quan của một nhóm vi khuẩn được nhiều thành công trong môi trường rất khác nhau. Chủng ATCC 17660 được phân lập năm 1958 từ một đất rừng ở Trinidad và là một trong những bản gốc chủng p seudomonads nó được mô tả như là Pseudomonas multivorans trong nghiên cứu của (Stanier et al., 1966). ATCC 17760 có kích thước không điển hình nhỏ, (4,7 Mb bộ gen trong 2 replicons) do đó, phân tích so sánh với các trình tự bộ gen Bcc sẽ giúp hiểu, mở rộng bộ gen và kiểm tra giả thuyết gene cho nhóm Bcc. Tuy nhiên, trình tự bộ gen và các nghiên cứu xung quanh lĩnh vực mới hiện nay gợi ý rằng ATCC 17760 có 8,5 Mb bộ gen trong 3 replicons. ATCC 17760 cũng được chọn vì nó là trong cụm phát sinh loài giống như các chủng loại Bcc. Thông tin năm 2004 cho thấy rằng chủng này không phải là một thành viên của bất kỳ của chín loài Bcc, và có thể là một loài mới, nhưng trong số các loài được mô tả, nó xuất hiện hầu hết liên quan chặc chẽ đến Burkholderia cepacia . 2.2.3 Vi khuẩn Burkholderia sp Burkholderia sp. (Dòng 383) được phân lập năm 1958 từ đất rừng ở Trinidad và là một trong những nguyên chủng trong nghiên cứu nổi tiếng (1966). Nó được mô tả như là Pseudomonas multivorans. Thông tin năm 2004 cho thấy rằng chủng này không phải là một thành viên của bất kỳ của chín loài Burkholderia cepacia, và có thể là một Trang 5
loài mới. Tuy nhiên, trong số các loài được mô tả, nó xuất hiện hầu hết liên quan chặt chẽ đến Burkholderia cepacia. (http://genome.jgi-psf.org/bur94/bur94.home.html). Khuẩn lạc của vi khuẩn Burkholderia sp.1 có màu vàng nhạt, và Burkholderia sp.2 có màu trắng đục Burkholderia sp.1 đã được giải trình tự và xác định tương quan di truyền với Burkholderia vietnamiensis AU 0913 nifH gene là 99% trên ngân hàng dữ liệu NCBI và được ký hiệu là Burkholderia sp. KG1, tổng hợp NH4+ trung bình của 3 lần đo trong 8 ngày là 42,52mg/l Burkholderia sp.2 đã được giải trình tự và xác định tương quan di truyền với Burkholderia vietnamiensis AU 0829 nifH gene trên ngân hàng dữ liệu NCBI và được ký hiệu là Burkholderia sp. KG2, tổng hợp NH4+ trung bình của 3 lần đo trong 8 ngày là 29,37mg/l (Nguyển Thị Minh Thư,2010) Hình 2:Vi khuẩn Burkholderia sp.KG1 (Nguyển Thị Minh Thư, 2010) Hình 3:Vi khuẩn Burkholderia sp.KG2 Trang 6
Môi trường sử dụng để nuôi cấy Burkholderia sp.KG trong phòng thí nghiệm là môi trường Bunrk lỏng không đạm, hoặc môi trường King B. (Ngô Thanh Phong, 2010) 2.3 VAI TRÒ CỦA ĐẠM ĐỐI VỚI CÂY LÚA VÀ CƠ CHẾ CỐ ĐỊNH ĐẠM SINH HỌC 2.3.1 Vai trò của đạm đối với cây trồng Thông thường trong đất có 2 nguồn đạm dễ thu hút đối với cây trồng là đạm amoniac và nitrat. Nói chung, các dạng đạm khoáng cây hút rất nhanh và chuyển thành những dạng đạm hữu cơ. Phân đạm là tên gọi chung của các loại phân đơn cung cấp chất đạm cho cây. Bón đạm sẽ thúc đẩy sự tăng trưởng của cây, giúp cho chồi, cành lá phát triển, làm lá có kích thước to, xanh, quang hợp mạnh và làm tăng năng suất cây trồng. Thiếu đạm cây trồng tăng trưởng còi cọc, đẻ nhánh kém, ít phát triểm mầm non, phân cành ra lá đều kém, lá nhỏ. Cây ra hoa kết quả muộn, ít hoa, ít quả, khả năng tích lũy chất có đạm, bột đường đều kém. Tuy nhiên, nếu bón đạm nhiều cho cây sẽ có tác dụng ngược lại: cây lớn nhanh, đẻ nhánh nhiều, lá phát triển quá mức, bộ rễ phát triển kém, thân non mềm. Đó là hiện tượng “lốp cây”, cây dễ bị đổ, trổ chậm, chính chậm và không chắc hạt. Mặt khác bón nhiều đạm làm tăng mức độ nhiễm sâu bệnh do màu sắc xanh đậm của lá thu hút bướm, lá mềm sâu dễ đục, nấm bệnh, vi khuẩn dễ xâm nhập.  Ðặc điểm của phân đạm Chúng ta biết rằng, trên thị trường nước ta hiện nay có 2 dạng phân đạm chính đó là phân đạm ure và phân đạm sulphate (mà ta thường gọi là SA) Phân Ure: (NH2)2CO là loại phân đạm màu trắng đục, dạng viên tròn, có loại nhỏ như hạt mè, hoặc có loại lớn gần bằng hạt đậu xanh. Loại phân này trong thành phần chỉ có phân đạm là có giá trị cho cây trồng. Hàm lượng đạm trong loại phân này rất cao, chiếm tới 46%. Phân đạm sunfate: (NH4)2SO4 đ ây là loại phân cũng rất phổ biến như phân ure. Phân đạm sunfate có chứa 21% đạm nguyên chất. Như vậy, hàm lượng đạm trong phân sunfate đạm chỉ chưa bằng phân nửa so với phân ure. Có nghĩa là phải bón hơn Trang 7
2 kg phân sunfate đạm mới cho lượng đạm tương đương với 1kg phân ure. Tuy vậy, phân đạm sunfate lại có ưu điểm là cùng một lúc cung cấp cả phân đạm và phân lưu huỳnh cho cây nên phân có giá cao hơn phân ure nếu chỉ tính trên mỗi đơn vị đạm. Hiện nay, do bà con chưa hiểu được nhiều về vai trò của lưu huỳnh đối với cây trồng nên đây cũng là một thiếu sót đáng kể trong sản xuất nông nghiệp. Việc bón phân chỉ quan tâm đến đạm, lân và kali đã làm tình trạng thiếu lưu huỳnh ngày càng trở nên trầm trọng. Bón thêm phân SA là một việc làm nhất cử lưỡng tiện và làm tăng hiệu lực phân bón lên rất đáng kể. Ngoài 2 dạng phân đạm chính đã nói trên, còn có những loại phân chứa đạm khác như : - Trong phân DAP có 18% đạm nguyên chất - tức gần bằng với hàm lượng đạm trong phân SA. - Trong phân Multi-K ( Nitrat Kali) có 16% đạm nguyên chất.  Sử dụng phân đạm Lâu nay nói đến phân đạm chúng ta thường nghĩ đến phân ure vì nó chứa hàm lượng đạm rất cao (46% N). Trong các quy trình phân bón chúng ta cũng chỉ nghĩ đến việc đảm bảo đủ số lượng phân đạm, phân lân và kali là được, chưa tính đến nhu cầu phân S cho cây. Thực ra trong những năm gần đây nhu cầu S đã trở nên rất cần thiết trong quy trình phân bón. Ngoài ra, do sự thâm canh và khai thác đất ngày càng nhiều nên ngoài vấn đề lưu huỳnh còn nảy sinh thêm các vấn đề canxi, manhê và các nguyên tố vi lượng khác. Do vậy trong khi sử dụng phân đạm, đề nghị thay khoảng 30 - 40% dạng đạm ure bằng dạng đạm sunfate là thích hợp. Nếu đã dùng phân DAP thay cho lân thì nên giảm bớt lượng phân đạm, vì trong DAP đã có 18% đạm. Vai tro của đạm đối với cây lúa Nhu cầu dinh dưỡng của cây lúa hay nói cách khác là các chất dinh dưỡng cần thiết, không thể thiếu được đối với sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa bao gồm: đạm (N), lân (P), kali (K), vôi, sắt, kẽm, đồng, magiê, mangan, mô-líp-đen, bo, silic, lưu huỳnh và các-bon, ô-xy, hyđrô. Tất cả các chất trên đây (trừ các-bon, ô-xy, hyđrô) phân bón đều có thể cung cấp được. Có nhiều chất dinh dưỡng khoáng mà cây lúa cần, nhưng 3 yếu tố dinh dưỡng mà cây lúa cần với lượng lớn là: đạm, lân và kali là những Trang 8
chất cần thiết cho những quá trình sống diễn ra trong cây lúa. Các nguyên tố khoáng còn lại, cây lúa cần với lượng rất ít và hầu như đã có sẵn ở trong đất, nếu thiếu thì tùy theo điều kiện cụ thể mà bổ sung phù hợp. (http://www.vaas.org.vn/Images/caylua/10/039_vaitrophanbon.htm) Phân bón có vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng, phát triển của cây lúa, nó cần thiết cho suốt quá trình phát triển, từ giai đoạn mạ cho đến lúc thu hoạch. Phân bón cung cấp cho cây là nguồn nguyên liệu để tái tạo ra các chất dinh dưỡng như: tinh bột, chất đường, chất béo, prôtêin. Ngoài ra chúng còn giữ vai trò duy trì sự sống của toàn bộ cây lúa, không có nguồn dinh dưỡng thì cây lúa sẽ chết, không thể tồn tại. Các yếu tố dinh dưỡng trong phân bón cung cấp cho cây lúa có vai trò khác nhau, với hàm lượng cung cấp khác nhau trong quá trình sinh trưởng, phát triển của cây lúa. Vì vậy việc bón phân, bổ sung dinh dưỡng cho lúa người ta đã nghiên cứu và đưa ra những công thức bón phân hợp lý cho từng giống lúa, cho từng giai đoạn sinh trưởng, phát triển, theo từng điều kiện đất đai, khí hậu cụ thể. Phân đạm và hiệu suất của phân đạm: Đạm đóng vai trò quan trọng trong đời sống cây lúa, nó giữ vị trí đặc biệt trong việc tăng năng suất lúa. Tại các bộ phận non của cây lúa có hàm lượng đạm cao hơn các các bộ phận già. Đạm là một trong những nguyên tố hóa học cơ bản của cây lúa, đồng thời cũng là yếu tố cơ bản trong quá trình phát triển của tế bào và các cơ quan rễ, thân, lá... Nếu thiếu đạm, cây lúa thấp, đẻ nhánh kém, phiến lá nhỏ, hàm lượng diệp lục giảm, lá lúa ngả màu vàng và lúa sẽ trỗ sớm hơn, số bông và số lượng hạt ít hơn, năng suất lúa bị giảm. Nếu bón nhiều đạm và trong điều kiện ruộng thừa chất dinh dưỡng thì cây lúa thường dễ hút đạm. Thừa đạm sẽ làm cho lá lúa to, dài, phiến lá mỏng, nhánh lúa đẻ vô hiệu nhiều, lúa sẽ trỗ muộn, cây cao vóng dẫn đến hiện tượng lúa lốp đổ làm cho năng suất lúa không cao. Cây lúa hút đạm nhiều nhất vào hai thời kỳ: thời kỳ đẻ nhánh và thời kỳ làm đòng. Nhu cầu về đạm của cây lúa ở từng mùa vụ khác nhau nên việc sử dụng phân đạm cũng khác nhau. Trang 9
Lượng phân đạm bón cho cây lúa phụ thuộc vào mùa vụ gieo cấy, độ màu mỡ của đất, tiềm năng năng suất của giống lúa, giá cả phân bón, thời gian và cách bón phân. Ngoài việc phải tuân thủ theo quy trình kỹ thuật của các giống lúa, còn phải quan sát, cân nhắc lượng và thời điểm bón phân đạm dựa vào chân đất, thời tiết và màu sắc bộ lá lúa (dùng bảng so màu lá lúa). Yêu cầu về đạm của cây lúa thay đổi theo thời gian sinh trưởng. Cây lúa cần nhiều đạm trong thời kỳ đẻ nhánh, nhất là thời kỳ đẻ nhánh cực đại. Khi kết thúc thời kỳ phân hóa đồng, hầu như cây lúa đã hút trên 80% tổng lượng đạm cho cả chu kỳ sinh trưởng. Một trong những yếu tố quan trọng để tăng hiệu quả bón đạm cho cây lúa là cách bón, hay nói cách khác là bón đạm như thế nào. Thời điểm thích hợp nhất để bón đạm cho cây lúa vào lúc cấy (hoặc lúc gieo thẳng) và lúc cây lúa bắt đầu làm đồng, cũng không nên bón đạm cho lúa khi vừa cấy xong. Cách bón phân đạm tốt nhất là trước khi cấy (hoặc lúc gieo thẳng) phân đạm được trộn với đất để cho phân đạm gần rễ hơn và được giữ trong keo đất. Khi bón phân, không nên bón khi ruộng khô nẻ rồi cho nước vào ruộng thì một phần phân đạm sẽ biến thành khí bốc hơi bay đi. Ngược lại nếu bón đạm cho đất ngập nước thường xuyên làm thay đổi dạng đạm (dạng đạm này dễ chuyển thành thể khí bay lên). Khi quan sát thấy trời sắp mưa không nên bón đạm vì như vậy lượng đạm vừa bón sẽ dễ bị rửa trôi; khi nắng nóng gay gắt vào buổi trưa, đầu giờ chiều cũng không nên bón đạm vì đạm dễ bị bay hơi, vào buổi sáng hoặc chiều mát là thời điểm bón đạm tốt nhất. Một điểm chú ý khác khi bón thúc phân đạm là không nên bón khi lá lúa còn ướt bởi phân đạm sẽ dính lại trên lá ướt và với lượng nhiều có thể gây cháy lá; phân đạm đã hòa tan vào những giọt nước trên lá lúa sẽ bị mất vào không khí khi các giọt nước đó bốc hơi, khô đi. Cũng không nên bón thúc phân đạm nếu như thấy có mưa to vì đạm vừa bón sẽ bị trôi đi mất. (Trần Thiên Văn) 2.3.2 Cơ chế cố định đạm sinh học Nitơ là nguyên tố dinh dưỡng quan trọng không chỉ với cây trồng mà ngay cả đối với vi sinh vật. Nguồn dự trữ nitơ trong tự nhiên rất lớn, chỉ tính riêng trong Trang 10
không khí nitơ chiếm khoảng 78,16% thể tích. Người ta ước tính trong bầu không khí bao trùm lên một ha đất đai chứa khoảng 8 triệu tấn nitơ, lượng nitơ này có thể cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng hàng chục triệu năm nếu như cây trồng đồng hóa được chúng. Trong cơ thể các loại sinh vật chứa khoảng 4,1015 tỷ tấn nitơ. Nhưng tất cả n guồn nitơ trên cây trồng đều không tự đồng hóa được mà phải nhờ vi sinh vật. Thông qua hoạt động của các loài sinh vật, nitơ nằm trong các dạng khác nhau được chuyển hóa thành dễ tiêu cho cây trồng sử dụng. Hằng năm cây trồng lấy đi từ đất hàng trăm triệu tấn nitơ. Bằng cách bón phân con người trả lại cho đất được khoảng > 40%, lượng thiếu hụt còn lại cơ bản được bổ sung bằng nitơ do hoạt động sống của vi sinh vật. Vì vậy việc nghiên cứu, sử dụng nguồn đạm sinh học này được xem là một giải pháp quan trọng trong nông nghiệp, đặc biệt trong sự phát triển nền nông nghiệp bền vững của thế kỷ 21 này. Cây trồng cũng như các loài động vật và người không có khả năng đồng hóa trực tiếp nguồn N2 tự do từ không khí (Nester et al., 2004). N2 là phân tử rất khó phản ứng với các phân tử khác để tạo thành hợp chất. Liên kết N ≡ N có năng lượng liên kết rất lớn nên muốn xảy ra phản ứng giữa N2 với các nguyên tố khác thành các hợp chất vô cơ, trong kỹ thuật người ta phải dùng năng lượng rất cao. Muốn thu được NH3 từ N2 phải dùng nhiệt độ 50000C với áp suất 200-300atm. Muốn tổng hợp cyanamide calcium (CaCN) phải dùng lò điện. Trong tự nhiên, khi có sấm sét tạo nên áp suất và nhiệt độ rất cao mới cắt đứt liên kết đó để hình thành nên đạm vô cơ. Vì vậy, sau trận mưa giông, cây tươi tốt hơn vì được bổ sung thêm đạm từ nước mưa. Tuy nhiên, tồn tại một số vi sinh vật có khả năng biến N2 trong khí quyển thành NH3 cung cấp đạm cho cây mà chỉ cần một lượng năng lượng rất ít (3-5 kcal/M). Chúng được gọi chung là các vi sinh vật cố định đạm. Quá trình cố định đạm bằng con đường sinh học có ý nghĩa to lớn đối với cân bằng N2 trên trái đất và việc duy trì độ phì của đất. Hiện nay, mặc dù việc sản xuất phân đạm ngày một tăng nhưng mới chỉ đáp ứng được một lượng đạm rất nhỏ mà cây trồng đòi hỏi hàng năm. Theo tài liệu phân tích, trong trường hợp thuận lợi, vi khuẩn nốt sần có thể đồng hóa 100-250 kg N/ha/năm. Cỏ Luzern: 300 kg, cỏ Stylo: 150-200 kg, các loại đậu Trang 11