Luận án Tiến sĩ: Phân lập vi khuẩn phân giải silic trong đất và ứng dụng trong canh tác lúa ở Đồng bằng sông Cửu Long

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:228

Thêm vào BST

Báo xấu

27
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận án nhằm mục tiêu phân lập, tuyển chọn các dòng vi khuẩn phân giải Si từ các nguồn mẫu vật khác nhau nhằm ứng dụng cho việc gia tăng khả năng chống chịu mặn cũng như sinh trưởng và năng suất của cây lúa khi được canh tác trên nền đất nhiễm mặn.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ: Phân lập vi khuẩn phân giải silic trong đất và ứng dụng trong canh tác lúa ở Đồng bằng sông Cửu Long

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TRẦN VÕ HẢI ĐƯỜNG PHÂN LẬP VI KHUẨN PHÂN GIẢI SILIC TRONG ĐẤT VÀ ỨNG DỤNG TRONG CANH TÁC LÚA Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC 2021
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TRẦN VÕ HẢI ĐƯỜNG PHÂN LẬP VI KHUẨN PHÂN GIẢI SILIC TRONG ĐẤT VÀ ỨNG DỤNG TRONG CANH TÁC LÚA Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Pgs. Ts. NGUYỄN KHỞI NGHĨA Ts. NGUYỄN THỊ NGỌC TRÚC 2021
LỜI CẢM TẠ Tôi xin chân thành cảm ơn đến: Pgs. Ts. Nguyễn Khởi Nghĩa – người Thầy đã tận tâm chỉ dạy, hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu và hỗ trợ tất cả các điều kiện cần thiết giúp tôi hoàn thành luận án. Ts. Nguyễn Thị Ngọc Trúc đã giúp đỡ, hỗ trợ cho tôi có đủ điều kiện cần thiết cho việc học tập nghiên cứu sinh. Ban Giám hiệu Trường Đại học Cần Thơ, Ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học, Bộ môn Khoa học đất, Khoa Nông nghiệp, Khoa Sau Đại học và các Phòng Ban khác của Trường Đại học Cần Thơ đã hỗ trợ, tạo điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành luận án. Ban Giám hiệu Trường Cao đẳng Kinh tế – Kỹ thuật Bạc Liêu, Ban lãnh đạo Khoa Nông nghiệp – Thủy sản, Phòng Tổ chức – Hành chính, Phòng Đào tạo, các Phòng, Ban, Trung tâm khác, Quý Thầy Cô, Anh, Chị, Em đồng nghiệp của Trường Cao đẳng Kinh tế – Kỹ thuật Bạc Liêu đã hỗ trợ, tạo điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành luận án. Pgs. Ts. Nguyễn Minh Chơn và Ts. Trương Thị Bích Vân đã kiểm tra, đôn đốc các thủ tục, hồ sơ nghiên cứu sinh, giúp cho tôi có được các điều kiện cần thiết cho báo cáo luận án. Pgs. Ts. Trần Nhân Dũng, Pgs. Ts. Nguyễn Minh Chơn và Pgs. Ts. Trương Trọng Ngôn đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ cho tôi có đủ được các điều kiện cần thiết cho việc tham gia và học tập làm nghiên cứu sinh tại Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ sinh học. Ts. Trần Thị Ngọc Sơn – người Cô rất tận tâm và chu đáo chỉ dạy, giúp đỡ cho tôi kiến thức trong nghiên cứu, làm việc cũng như các điều kiện cần thiết giúp tôi hoàn thành luận án. Tất cả Quý Thầy Cô cùng các Anh Chị và các Em công tác tại Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Cần Thơ đã tận tình chỉ dạy kiến thức, cách thực hiện nghiên cứu khoa học và cách làm việc giúp cho tôi có được những nền tảng cơ bản cho việc thực hiện đề tài nghiên cứu. Gửi lời cảm ơn chân thành đến các anh chị em là nghiên cứu sinh của Viện NC & PT Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Cần Thơ (đặc biệt là chị Lê Thị Xã) đã động viên, chia sẻ, hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện luận án. i
Chân thành cảm ơn sâu sắc đến Thầy Pgs. Ts. Trần Văn Dũng, Thầy Ts. Dương Minh Viễn, Cô Ts. Đỗ Thị Xuân và Cô Ts. Châu Thị Anh Thy đã đưa ra các ý kiến góp ý rất quý báu về phương pháp và nội dung nghiên cứu cũng như động viên tôi rất nhiệt tình để tôi thực hiện tốt luận án tiến sĩ này. Chị Nguyễn Thị Thu Hà, em Nguyễn Thị Kiều Oanh, em Võ Thị Ngọc Cẩm, anh Nguyễn Vũ Bằng, chị Đặng Thị Yến Nhung, Nguyễn Hoàng Kim Nương, Lâm Tử Lăng, em Nguyễn Hữu Thiện, Nguyễn Thị Kiều Anh, Đỗ Thành Luân, Lâm Tuấn Kiệt, Cao Thị Mỹ Tiên, Nguyễn Phúc Tuyên là cán bộ Phòng thí nghiệm sinh học đất, Bộ môn Khoa học đất, Khoa nông nghiệp, Trường đại học Cần Thơ đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi trong thực hiện các thao tác kỹ thuật trong phòng thí nghiệm và cách trình bày báo cáo nghiên cứu khoa học. Gửi lời cảm ơn chân thành đến anh Nguyễn Hồng Giang, em Trần Anh Đức, anh Trần Huỳnh Khanh, chị Võ Thị Thu Trân, chị Đoàn Thị Trúc Linh, chị Lê Thị Thanh Chi, em Huỳnh Mạch Trà My là cán bộ nghiên cứu thuộc Bộ môn Khoa học đất, Khoa nông nghiệp, Trường đại học Cần Thơ đã tận tình giúp đỡ trong các công việc liên quan đến phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm và thủ tục giấy tờ và thanh toán. Em Đào Thị The (Học viên cao học lớp Công nghệ Sinh học K24, Trường Đại học Cần Thơ), em Võ Việt Hải và Lâm Thanh Tâm (Sinh viên lớp Khoa học đất K41 A2) đã tận tình, chung tay, chia sẻ và giúp đỡ tôi hoàn thành luận án tốt nghiệp này. Bạn Ngô Thị Phương Thảo (Học viên cao học lớp Công nghệ Sinh học K20, Trường Đại học Cần Thơ) cùng các em học viên và sinh viên thuộc các lớp Nông nghiệp Sạch K39, Khoa học đất K40, K41 A1, K41 A2, Bảo vệ thực vật K41 gồm: Khúc Thành Lộc, Phan Hoàng Phúc, Nguyễn Phước Duy, Nguyễn Quốc Tịnh, Nguyễn Bá Điền, Thạch Hoài Hận, Hồ Minh Thuấn, Nguyễn Ngọc Hải, Nguyễn Hữu Thiện, Nguyễn Thị Như Ngọc, Huỳnh Như, Bạch Thị Ngọc Tuyền, Lâm Quang Phương Mai, Sơn Thị Búp Pha, Đỗ Thành Luân, Dương Trúc Mai, Trần Thị Thúy Cầm, Thị Hạnh Nguyên, Giang Yến Anh, Đoàn Vũ Luận, Nguyễn Thị Thúy Kiều, Huỳnh Hiếu Hạnh, Nguyễn Hoàng Nhi và Trần Thiện Chiến đã tận tình giúp đỡ trong quá trình thu mẫu, xử lý mẫu, phân tích và thu chỉ tiêu trong phòng thí nghiệm cũng như thí nghiệm nhà lưới và ngoài đồng cho luận án tiến sĩ này. Xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô, các anh chị cùng các em công tác tại Bộ môn Khoa học đất, Khoa Nông nghiệp, Trường Đại học Cần Thơ đã động viên, giúp đỡ trực tiếp và gián tiếp để tôi hoàn thành luận án tiến sĩ này. ii
Gia đình chú Trương Văn Tự nông dân ở ấp Long Hải, thị trấn Phước Long, huyện Phước Long, tỉnh Bạc Liêu và chị Thái Thị Loan, Trưởng phòng nông nghiệp huyện Phước Long, tỉnh Bạc Liêu đã tận tình giúp đỡ trong quá trình thực hiện nội dung thí nghiệm ngoài đồng. Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thành viên và người thân của gia đình gồm Ông Bà, Cha Mẹ ruột, Cha Mẹ Vợ, Cậu Dì, Cô Chú Bác, Các Em Anh Chị và đặc biệt là Vợ (Hồ Tú Quyên) và Con tôi (Trần Đường Minh) là những người luôn đồng hành, sát cánh cùng tôi và đã hỗ trợ tôi hết mình về tinh thần và tài chính trong những lúc khó khăn trong thời gian thực hiện luận án để giúp tôi vững tin thực hiện thành công luận án tiến sĩ này. Xin thành thật cảm ơn! Trần Võ Hải Đường iii
TÓM TẮT Silic là một trong những nguyên tố dinh dưỡng mang nhiều lợi ích cho cây trồng giúp cây cứng chắc, chống đổ ngã, tăng cường sự tiếp nhận ánh sáng ở lá, kháng lại một số bệnh do nấm và vi khuẩn, chống lại sự tấn công của côn trùng, giúp cây trồng chịu mặn, chống lại ngộ độc kim loại nặng và dư thừa N, P ở trong mô thực vật. Nghiên cứu được thực hiện nhằm mục tiêu phân lập một số dòng vi khuẩn phân giải khoáng Si từ nhiều hệ sinh thái khác nhau như hệ vi khuẩn đường ruột trùn đất, hệ vi khuẩn trong phân trùn đất và hệ vi khuẩn trong đất canh tác chuyên canh lúa, mía và tre ở một số tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) để tăng cường khả năng chống chịu mặn của cây lúa trên nền đất nhiễm mặn. Kết quả cho thấy tổng cộng 387 dòng vi khuẩn có khả năng phân giải khoáng Si được phân lập. Trong đó, 10 dòng vi khuẩn được định danh như loài Microbacterium neimengense MCM_15, Klebsiella aerogenes LCT_01, Bacillus megaterium LCT_03, Ochrobactrum ciceri TCM_39, Staphylococcus arlettae TCM_40, Citrobacter freundii RTTV_12, Micrococcus luteus RTTV_13, Agromyces ulmi PTTV_16, Rhodococcus equi PTTV_27 và Olivibacter jilunii PTST_30 với độ tương đồng từ 99-100% thể hiện khả năng phân giải khoáng Si cao nhất. Mặt khác, 5 dòng vi khuẩn tuyển chọn gồm MCM_15, LCT_01, TCM_39, RTTV_12 và PTST_30 phát triển mật số và phân giải Si tốt trong môi trường có pH từ 5-7, nhiệt độ 35oC và chịu được độ mặn lên đến 0,5% NaCl. Bên cạnh khả năng phân giải Si, năm dòng vi khuẩn này còn có khả năng cố định đạm, hòa tan lân và tổng hợp IAA. Mặt khác, chúng còn có khả năng giúp cây lúa gia tăng khả năng chống chịu mặn, sinh trưởng và sinh khối lúa khi được trồng ở điều kiện mặn trong phòng thí nghiệm. Bên cạnh đó, thí nghiệm ở điều kiện nhà lưới và ngoài đồng cho thấy 5 dòng vi khuẩn này giúp cây lúa gia tăng khả năng chống chịu mặn, kích thích sinh trưởng và năng suất lúa. Đặc biệt, nghiệm thức bón hỗn hợp 5 dòng vi khuẩn phân giải Si này cho hiệu quả cao nhất trong việc kích thích sinh trưởng và năng suất lúa và giúp tiết kiệm được 25% lượng phân bón NPK khuyến cáo nhưng vẫn cho năng suất cao hơn so với nghiệm thức đối chứng dương. Từ khóa: canh tác lúa, đất nhiễm mặn, Silic, vi khuẩn đất, vi khuẩn phân giải Silic iv
ABSTRACT Silicon is one of the most beneficial nutrient elements, bringing many benefits for plants in enhancement of the strength of plants to resist to the falling, light reception of leaf, bacterial and fungal caused pathogen resistance, insect attack resistance, salinity resistance, heavy metal toxicity resistance and avoiding the over uptake of N and P in plant tissue. The objective of this study aimed at isolating silicate solubizing bacteria from different habitats including earthworm’s intestine, earthworm’s feces, rice soil, sugarcane soil, and bamboo soil from some selected provinces in the Mekong Delta to enhance the salinity resistance of rice and stimulate the growth and yield of rice under the salinity impact. The results showed that 387 bacterial strains in total were obtained with a function in silicate mineral solubilization. Among them, 10 strains identified as Microbacterium neimengense MCM_15, Klebsiella aerogenes LCT_01, Bacillus megaterium LCT_03, Ochrobactrum ciceri TCM_39, Staphylococcus arlettae TCM_40, Citrobacter freundii RTTV_12, Micrococcus luteus RTTV_13, Agromyces ulmi PTTV_16, Rhodococcus equi PTTV_27, and Olivibacter jilunii PTST_30 with a variation in similarity between 99-100% had the highest capability in silicate mineral solubilization. In addition, these five selective bacteria including MCM_15, LCT_01, TCM_39, RTTV_12, and PTST_30 showed their best growth and silicate mineral solubilizing capacity under the following inoculation conditions pH 5-7, temperature 35oC, and salinity up to 0.5% NaCl. Beside that, these five bacteria also had good capacity in nitrogen fixation, phosphorus solubilization, and IAA synthesis. Moreover, they were also able to enhance the salinity resistance capacity, growth, and biomass of rice when cultivated under the laboratory salinity conditions. The greenhouse and field experiment indicated that these five isolates helped to enhance the resistance capacity of rice toward salinity, growth and yield promotion of rice. Especially, the treatment inoculated with a mixture of these five bacterial isolates obtained the highest efficacy on rice growth and yield stimulation, and saved 25% of recommended NPK dose, but remained rice yield higher than as compared with the positive control treatment. Keywords: rice cultivation, salt-affected soil, silicon, silicate solubilizing bacteria, soil bacteria v
vi
MỤC LỤC Trang LỜI CẢM TẠ .............................................................................................. i TÓM TẮT .................................................................................................. iv ABSTRACT ................................................................................................ v LỜI CAM ĐOAN ......................................... Error! Bookmark not defined. MỤC LỤC ................................................................................................. vi DANH SÁCH BẢNG ................................................................................. x DANH SÁCH HÌNH ................................................................................ xii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .................................................................. xv CHƯƠNG I................................................................................................. 1 GIỚI THIỆU .............................................................................................. 1 1.1 Đặt vấn đề ........................................................................................... 1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................... 2 1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...................................................... 2 1.4 Thời gian và địa điểm nghiên cứu ...................................................... 3 1.5 Nội dung nghiên cứu .......................................................................... 3 1.6 Đóng góp mới, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án ................ 4 CHƯƠNG II ............................................................................................... 6 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ......................................................................... 6 2.1 Si trong đất ......................................................................................... 6 2.2 Vai trò của Si đối với cây lúa ............................................................. 6 2.3 Vai trò của Si trong việc bảo vệ cây trồng dưới điều kiện đất nhiễm mặn ................................................................................................ 7 2.4 Một số phương pháp đo Si hòa tan trong đất ..................................... 9 2.5 Vi khuẩn phân giải Si ....................................................................... 12 2.5.1 Nhóm vi khuẩn phân giải Si....................................................... 12 2.5.2 Đặc điểm sự phân giải Si của vi khuẩn ...................................... 13 2.5.3 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến quá trình phân giải Si của vi khuẩn ........................................................................................ 13 2.6 Sự hấp thu, vận chuyển và tích lũy Si ở thực vật ............................. 14 2.7 Một số đặc tính nông học và nhu cầu dinh dưỡng của cây lúa ........ 16 2.7.1 Một số đặc tính nông học của cây lúa ........................................ 16 2.7.2 Nhu cầu dinh dưỡng của cây lúa ................................................ 17 2.8 Canh tác lúa ở Đồng bằng sông Cửu Long dưới điều kiện xâm nhập mặn ................................................................................................ 20 2.9 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng vi khuẩn phân giải Si trên cây trồng trong và ngoài nước ...................................................................... 22 2.9.1 Ngoài nước ................................................................................. 22 2.9.2 Trong nước ................................................................................. 24 CHƯƠNG III ........................................................................................... 27 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................... 27 vii
3.1 Thời gian và địa điểm ....................................................................... 27 3.1.1 Thời gian nghiên cứu ................................................................. 27 3.1.2 Địa điểm nghiên cứu .................................................................. 27 3.2 Phương tiện nghiên cứu.................................................................... 27 3.2.1 Vật liệu thí nghiệm..................................................................... 27 3.2.2 Các trang thiết bị hóa chất ......................................................... 28 3.2.3 Các môi trường được sử dụng trong đề tài ................................ 29 3.3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu ............................................. 31 3.3.1 Nội dung nghiên cứu 1: Phân lập và tuyển chọn một số dòng vi khuẩn có khả năng phân giải Si từ các mẫu đất, ruột và phân trùn đất ở một số tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long ..................................... 31 3.3.2 Nội dung nghiên cứu 2: Khảo sát mối quan hệ di truyền của 10 dòng vi khuẩn phân giải Si cao ...................................................... 34 3.3.3 Nội dung nghiên cứu 3: Khảo sát khả năng cố định đạm, hòa tan lân, tổng hợp IAA và một số acid hữu cơ của 5 dòng vi khuẩn tuyển chọn ........................................................................................... 35 3.3.4 Nội dung nghiên cứu 4: Đánh giá ảnh hưởng của một số yếu tố môi trường lên mật số và khả năng phân giải Si của 5 dòng vi khuẩn tuyển chọn ................................................................................ 39 3.3.5 Nội dung nghiên cứu 5: Đánh giá hiệu quả của 5 dòng vi khuẩn phân giải Si tuyển chọn lên khả năng chịu mặn của cây lúa trong điều kiện phòng thí nghiệm ....................................................... 41 3.3.6 Nội dung nghiên cứu 6: Đánh giá hiệu quả của năm dòng vi khuẩn phân giải Si tuyển chọn lên khả năng chống chịu mặn, sinh trưởng và năng suất lúa trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện nhà lưới và ngoài đồng ........................................................................ 44 3.3.7 Phân tích số liệu ......................................................................... 52 CHƯƠNG IV ............................................................................................ 53 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................. 53 4.1 Nội dung nghiên cứu 1: Phân lập và tuyển chọn một số dòng vi khuẩn có khả năng phân giải Si từ các mẫu đất chuyên canh lúa, mía, tre, ruột và phân trùn đất ở một số tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long ...... 53 4.1.1 Kết quả phân lập ........................................................................ 53 4.1.2 Đặc điểm hình thái khuẩn lạc, hình thái tế bào và sinh hóa của 54 dòng vi khuẩn tuyển chọn cho khả năng phân giải Si cao ............. 54 4.1.3 Khả năng phân giải khoáng Si trong môi trường lỏng của các dòng vi khuẩn phân giải Si phân lập ................................................... 58 4.2 Nội dung nghiên cứu 2: Đánh giá mối quan hệ di truyền của 10 dòng vi khuẩn phân giải Si cao .............................................................. 60 4.2.1 Định danh 10 dòng vi khuẩn có tiềm năng ứng dụng cao nhất ............................................................................................................. 60 viii
4.2.2 Đánh giá mối quan hệ di truyền của 10 dòng vi khuẩn phân giải Si cao ............................................................................................ 61 4.3 Khả năng cố định đạm, hòa tan lân, tổng hợp IAA và một số acid hữu cơ của 5 dòng vi khuẩn tuyển chọn ................................................. 63 4.3.1 Khả năng số định đạm................................................................ 63 4.3.2 Khả năng hòa tan 3 dạng lân khó tan ......................................... 64 4.3.3 Khả năng tổng hợp IAA ............................................................. 67 4.3.4 Khả năng tổng hợp một số acid hữu cơ ..................................... 69 4.4 Nội dung nghiên cứu 4: Ảnh hưởng của một số yếu tố môi trường lên mật số và khả năng phân giải Si của 5 dòng vi khuẩn phân giải Si tốt nhất .................................................................................................... 71 4.4.1 Ảnh hưởng của pH môi trường .................................................. 71 4.4.2 Ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl .......................................... 74 4.4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ ............................................................. 78 4.5 Nội dung nghiên cứu 5: Hiệu quả của năm dòng vi khuẩn phân giải Si tuyển chọn lên khả năng chịu mặn của cây lúa trong điều kiện phòng thí nghiệm .................................................................................... 82 4.5.1 Chiều dài thân lúa ...................................................................... 82 4.5.2 Chiều dài rễ ................................................................................ 84 4.5.3 Sinh khối thân ............................................................................ 85 4.5.4 Hàm lượng Si trong thân cây lúa ............................................... 88 4.5.5 Hàm lượng proline trong thân lúa .............................................. 89 4.5.6 Tỷ lệ K+/Na+ trong sinh khối khô .............................................. 91 4.5.7 Mật số vi khuẩn phân giải Si trong môi trường lỏng ................. 92 4.5.8 Phân tích tương quan và hồi quy ............................................... 94 4.6 Nội dung nghiên cứu 6: Đánh giá hiệu quả của 5 dòng vi khuẩn phân giải Si tuyển chọn lên tăng cường khả năng chống chịu mặn, sinh trưởng và năng suất lúa trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện nhà lưới và ngoài đồng ........................................................................... 96 4.6.1 Thí nghiệm nhà lưới ................................................................... 96 4.6.2 Thí nghiệm ngoài đồng ............................................................ 125 CHƯƠNG V ........................................................................................... 143 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................... 143 5.1 Kết luận .......................................................................................... 143 5.2 Kiến nghị ........................................................................................ 143 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................... 143 PHỤ LỤC................................................................................................ 164 ix
DANH SÁCH BẢNG Trang Bảng 2.1: Một số phương pháp xác định Si hòa tan trong đất .................... 11 Bảng 3.1: Địa điểm và số lượng mẫu vật được thu thập ............................. 27 Bảng 3.2: Danh sách tên và nguồn gốc các hóa chất được sử dụng ........... 28 Bảng 3.3: Thành phần phản ứng PCR với tổng thể tích 50 µL................... 35 Bảng 3.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm trong nhà lưới ....................................... 45 Bảng 3.5: Lịch bón phân hóa học ở các nghiệm thức thí nghiệm lúa ......... 46 Bảng 3.6: Sơ đồ bố trí thí nghiệm ngoài đổng tại ấp Long Hải, thị trấn Phước Long, huyện Phước Long, tỉnh Bạc Liêu (9/2018-1/2019) ..... 51 Bảng 3.7: Lịch bón phân cho thí nghiệm ngoài đồng tại ấp Long Hải, thị trấn Phước Long, huyện Phước Long, tỉnh Bạc Liêu (9/2018- 1/2019) ................................................................................................ 51 Bảng 4.1: Một số đặc điểm hình thái khuẩn lạc của 54 dòng vi khuẩn phân giải khoáng Si cao nhất trong tổng số 387 dòng vi khuẩn phân lập ............................................................................................... 56 Bảng 4.2: Một số đặc điểm hình thái tế bào của 54 dòng vi khuẩn phân giải khoáng Si cao nhất trong tổng số 387 dòng vi khuẩn phân lập ............................................................................................................. 56 Bảng 4.3: Khả năng phân giải khoáng Si của 25 dòng vi khuẩn tiêu biểu nhất trong tổng số 387 dòng vi khuẩn phân lập trong môi trường dịch đất lỏng ........................................................................................ 59 Bảng 4.4: Định danh 10 dòng vi khuẩn phân giải khoáng Si tốt nhất theo độ tương đồng đoạn gen vùng 16S rRNA ................................... 61 Bảng 4.5: Tối ưu hóa hàm lượng Si hòa tan ............................................... 80 Bảng 4.6: Mật số vi khuẩn phân giải Si trong môi trường lỏng được bố trí trong ống nghiệm chứa dung dịch dinh dưỡng Hoagland chứa 0,3% NaCl ........................................................................................... 93 Bảng 4.7: Tương quan giữa hàm lượng Si trong thân cây lúa và một số chỉ tiêu sinh trưởng ............................................................................. 94 Bảng 4.8: Chiều cao cây lúa của các nghiệm thức thí nghiệm trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện nhà lưới ở vụ 1 (6/2018 – 9/2018) ............................................................................................................. 97 Bảng 4.9: Chiều cao cây lúa của các nghiệm thức thí nghiệm trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện nhà lưới ở vụ 2 (10/2018 – 01/2019) .............................................................................................. 98 Bảng 4.10: Hàm lượng chlorophyll trong lá lúa của các nghiệm thức thí nghiệm trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện nhà lưới ở vụ 1 (6/2018 – 9/2018) ................................................................................ 99 Bảng 4.11: Hàm lượng chlorophyll trong lá lúa của các nghiệm thức thí nghiệm trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện nhà lưới ở vụ 2 (10/2018 – 01/2019) .......................................................................... 101 x
Bảng 4.12: Độ cứng lóng thân cây lúa của các nghiệm thức thí nghiệm trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện nhà lưới ở vụ 1 ở thời điểm thu hoạch (6/2018 – 9/2018) .................................................... 102 Bảng 4.13: Độ cứng lóng thân cây lúa của các nghiệm thức thí nghiệm trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện nhà lưới ở vụ 2 ở thời điểm thu hoạch (10/2018 – 01/2019) ................................................ 103 Bảng 4.14: Mật số vi khuẩn phân giải Si của các nghiệm thức thí nghiệm trong nhà lưới ở vụ 1 (6/2018 – 9/2018) .............................. 117 Bảng 4.15: Mật số vi khuẩn phân giải Si của các nghiệm thức thí nghiệm trong nhà lưới ở vụ 2 (10/2018 – 01/2019) .......................... 119 Bảng 4.16: Hàm lượng Si hòa tan trong đất của các nghiệm thức thí nghiệm trong nhà lưới ở vụ 1 (6/2018 – 9/2018) .............................. 121 Bảng 4.17: Hàm lượng Si hòa tan trong đất của các nghiệm thức thí nghiệm trong nhà lưới ở vụ 2 (10/2018 – 01/2019) .......................... 122 Bảng 4.18: Tương quan giữa hàm lượng Si hòa tan trong đất và một số chỉ tiêu sinh trưởng, thành phần năng suất và năng suất .................. 124 Bảng 4.19: Chiều cao cây lúa của các nghiệm thức thí nghiệm ngoài đồng trên nền đất nhiễm mặn ở ngoài đồng trong mô hình lúa-tôm tại huyện Phước Long, tỉnh Bạc Liêu (9/2018-01/2019) .................. 126 Bảng 4.20: Số chồi lúa/m2 của các nghiệm thức thí nghiệm trên nền đất nhiễm mặn ở ngoài đồng trong mô hình lúa-tôm tại huyện Phước Long, tỉnh Bạc Liêu (9/2018-01/2019) ............................................. 128 Bảng 4.21: Hàm lượng chlorophyll trong lá lúa ở các thời điểm thu mẫu của các nghiệm thức thí nghiệm trên nền đất nhiễm mặn ở ngoài đồng trong mô hình lúa-tôm tại huyện Phước Long, tỉnh Bạc Liêu (9/2018-01/2019) .............................................................................. 130 Bảng 4.22: Độ cứng lóng thân cây lúa (lóng 1, lóng 2 và lóng 3) của các nghiệm thức thí nghiệm trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện ngoài đồng trong mô hình canh tác lúa-tôm tại huyện Phước Long, tỉnh Bạc Liêu (9/2018-01/2019) ............................................. 132 Bảng 4.23: Mật số vi khuẩn phân giải Si trong đất của các nghiệm thức thí nghiệm trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện ngoài đồng trong mô hình canh tác lúa-tôm tại huyện Phước Long, tỉnh Bạc Liêu (9/2018-01/2019) ...................................................................... 138 Bảng 4.24: Hàm lượng Si hòa tan trong đất của các nghiệm thức thí nghiệm trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện ngoài đồng trong mô hình canh tác lúa-tôm tại huyện Phước Long, tỉnh Bạc Liêu (9/2018-01/2019) .............................................................................. 139 Bảng 4.25: Tương quan giữa hàm lượng Si hòa tan trong đất và một số chỉ tiêu sinh trưởng, thành phần năng suất và năng suất .................. 141 xi
DANH SÁCH HÌNH Trang Hình 2.1: Con đường vận chuyển Si và phân bố Si trong mô lúa qua sự hấp thu (Nguồn: Ma, 2009) ................................................................. 15 Hình 4.1: Vi khuẩn phân giải Si tạo vòng phân giải khoáng Si trong suốt xung quanh khuẩn lạc .................................................................. 53 Hình 4.2: Hình dạng, màu sắc, độ nổi và dạng bìa khuẩn lạc của vi khuẩn phân giải Si ............................................................................... 55 Hình 4.3: Hình dạng tế bào của 5 dòng vi khuẩn phân giải Si tuyển chọn ..................................................................................................... 57 Hình 4.4: Phản ứng khả năng tổng hợp enzyme catalase của vi khuẩn ...... 57 Hình 4.5: Mối quan hệ di truyền giữa các dòng vi khuẩn phân giải Si dựa trên trình tự gen 16S rRNA .......................................................... 63 Hình 4.6: Hàm lượng đạm cố định trong môi trường nuôi cấy lỏng bởi 5 dòng vi khuẩn tuyển chọn (n=3) ...................................................... 64 Hình 4.7: Mật số vi khuẩn cố định đạm trong môi trường nuôi cấy lỏng (n=3) .................................................................................................... 64 Hình 4.8: Hàm lượng lân hòa tan trong môi trường nuôi cấy lỏng bởi 5 dòng vi khuẩn tuyển chọn (n=3) ......................................................... 65 Hình 4.9: Mật số vi khuẩn hòa tan lân trong môi trường nuôi cấy lỏng (n=3) .................................................................................................... 67 Hình 4.10: Hàm lượng IAA tổng hợp trong môi trường nuôi cấy lỏng bởi 5 dòng vi khuẩn tuyển chọn (n=3) ................................................ 68 Hình 4.11: Mật số vi khuẩn tổng hợp IAA trong môi trường nuôi cấy lỏng (n=3) ............................................................................................ 69 Hình 4.12: Diễn biến hàm lượng acid hữu cơ trong môi trường nuôi cấy lỏng được tổng hợp bởi 5 dòng vi khuẩn tuyển chọn (n=3) ......... 70 Hình 4.13: Hàm lượng Si hòa tan trong môi trường nuôi cấy lỏng với các mức pH khác nhau của 5 dòng vi khuẩn thử nghiệm (n=3) ......... 72 Hình 4.14: Mật số 5 dòng vi khuẩn phân giải Si trong môi trường nuôi cấy lỏng có các mức pH khác nhau (n=3) ........................................... 73 Hình 4.15: Hàm lượng Si hòa tan trong môi trường nuôi cấy lỏng bổ sung nồng độ NaCl khác nhau bởi 5 dòng vi khuẩn phân giải Si (n=3) .................................................................................................... 75 Hình 4.16: Mật số 5 dòng vi khuẩn phân giải Si trong môi trường nuôi cấy lỏng chứa các nồng độ NaCl khác nhau (n=3) ............................. 77 Hình 4.17: Hàm lượng Si hòa tan bởi 5 dòng vi khuẩn ở các mức nhiệt độ khác nhau trong môi trường nuôi cấy lỏng (n=3) .......................... 79 Hình 4.18: Mô hình bề mặt đáp ứng biểu diễn sự phụ thuộc của hàm lượng Si hòa tan (mg.L-1) với nhiệt độ (oC) và thời gian (ngày) ........ 80 Hình 4.19: Mật số 5 dòng vi khuẩn phân giải Si trong môi trường nuôi cấy lỏng ở các mức nhiệt độ nuôi cấy khác nhau (n=3) ..................... 81 xii
Hình 4.20: Chiều dài thân và rễ lúa của các nghiệm thức được bố trí trong ống nghiệm chứa dung dịch dinh dưỡng Hoagland chứa 0,3% NaCl ........................................................................................... 82 Hình 4.21: Chiều dài thân lúa của các nghiệm thức được bố trí trong ống nghiệm chứa dung dịch dinh dưỡng Hoagland chứa 0,3% NaCl .................................................................................................... 83 Hình 4.22: Chiều dài rễ lúa của các nghiệm thức được bố trí trong ống nghiệm chứa dung dịch dinh dưỡng Hoagland chứa 0,3% NaCl ....... 84 Hình 4.23: Sinh khối thân lúa của các nghiệm thức được bố trí trong ống nghiệm chứa dung dịch dinh dưỡng Hoagland chứa 0,3% NaCl .................................................................................................... 86 Hình 4.24: Sinh khối rễ lúa của các nghiệm thức được bố trí trong ống nghiệm chứa dung dịch dinh dưỡng Hoagland chứa 0,3% NaCl ....... 87 Hình 4.25: Hàm lượng Si trong thân cây lúa của các nghiệm thức được bố trí trong ống nghiệm chứa dung dịch dinh dưỡng Hoagland chứa 0,3% NaCl .................................................................................. 89 Hình 4.26: Hàm lượng proline trong thân lúa của các nghiệm thức được bố trí trong ống nghiệm chứa dung dịch dinh dưỡng Hoagland chứa 0,3% NaCl .................................................................................. 90 Hình 4.27: Tỷ lệ K+/Na+ trong sinh khối khô của các nghiệm thức được bố trí trong ống nghiệm chứa dung dịch dinh dưỡng Hoagland chứa 0,3% NaCl .................................................................................. 91 Hình 4.28: Chiều cao cây lúa giai đoạn 45 ngày của các nghiệm thức thí nghiệm trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện nhà lưới trong vụ 1 (6/2018 – 9/2018) .............................................................. 96 Hình 4.29: Chiều cao cây lúa giai đoạn 90 ngày của các nghiệm thức thí nghiệm trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện nhà lưới trong vụ 2 (10/2018 – 01/2019) .......................................................... 97 Hình 4.30: Chiều dài bông lúa ở thời điểm thu hoạch của các nghiệm thức thí nghiệm trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện nhà lưới ở vụ 1 (6/2018 – 9/2018) ................................................................... 104 Hình 4.31: Chiều dài bông lúa ở thời điểm thu hoạch của các nghiệm thức thí nghiệm trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện nhà lưới trong vụ 2 (10/2018 – 01/2019) ........................................................ 105 Hình 4.32: Chiều dài bông lúa ở thời điểm thu hoạch của các nghiệm thức thí nghiệm trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện nhà lưới ở vụ 2 (10/2018 – 01/2019) ............................................................... 106 Hình 4.33: Tỷ lệ hạt chắc trên bông ở thời điểm thu hoạch của các nghiệm thức thí nghiệm trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện nhà lưới ở vụ 1 (6/2018 – 9/2018) .................................................... 107 xiii
Hình 4.34: Tỷ lệ hạt chắc trên bông ở thời điểm thu hoạch của các nghiệm thức thí nghiệm trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện nhà lưới ở vụ 2 (11/2018 – 01/2019) ................................................ 108 Hình 4.35: Sinh khối khô trên chậu của các nghiệm thức thí nghiệm trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện nhà lưới ở vụ 1 (6/2018 – 9/2018) ........................................................................................... 109 Hình 4.36: Sinh khối khô trên chậu của các nghiệm thức thí nghiệm trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện nhà lưới ở vụ 2 (10/2018-01/2019) ............................................................................ 110 Hình 4.37: Hàm lượng Si trong thân cây lúa vào thời điểm thu hoạch của các nghiệm thức thí nghiệm trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện nhà lưới ở vụ 1 (6/2018 – 9/2018) .................................... 111 Hình 4.38: Hàm lượng Si trong thân cây lúa vào thời điểm thu hoạch của các nghiệm thức thí nghiệm trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện nhà lưới ở vụ 2 (10/2018 – 01/2019) ................................ 112 Hình 4.39: Tỷ lệ K+/Na+ trong sinh khối khô của các nghiệm thức thí nghiệm trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện nhà lưới ở vụ 1 (6/2018 – 9/2018) .............................................................................. 113 Hình 4.40: Tỷ lệ K+/Na+ trong sinh khối khô của các nghiệm thức thí nghiệm trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện nhà lưới ở vụ 2 (10/2018 – 01/2019) .......................................................................... 113 Hình 4.41: Năng suất hạt chắc/chậu ở ẩm độ 14% của các nghiệm thức thí nghiệm trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện nhà lưới ở vụ 1 (6/2018 – 9/2018) ...................................................................... 115 Hình 4.42: Năng suất hạt chắc/chậu ở ẩm độ 14% của các nghiệm thức thí nghiệm trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện nhà lưới ở vụ 2 (10/2018-01/2019) .................................................................... 116 Hình 4.43: Hàm lượng Si trong thân của các nghiệm thức thí nghiệm trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện ngoài đồng trong mô hình canh tác lúa-tôm tại huyện Phước Long, tỉnh Bạc Liêu (9/2018-01/2019) .............................................................................. 133 Hình 4.44: Tỷ lệ K+/Na+ trong sinh khối khô của các nghiệm thức thí nghiệm trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện ngoài đồng trong mô hình canh tác lúa-tôm tại huyện Phước Long, tỉnh Bạc Liêu (9/2018-01/2019) .............................................................................. 135 Hình 4.45: Năng suất lúa thực tế của các nghiệm thức thí nghiệm trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện ngoài đồng trong mô hình canh tác lúa-tôm tại huyện Phước Long, tỉnh Bạc Liêu (9/2018- 01/2019) ............................................................................................ 136 xiv
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BLAST : Basic Local Alignment Search Tool CCC : Chiều cao cây CCI : Chỉ số hàm lượng chlorophyll CDB : Chiều dài bông cDNA : Complementary Deoxiribonucleic Acid CDR : Chiều dài rễ CDT : Chiều dài thân CEC : Cation Exchange Capacity Chl : Chlorophyll ĐBSCL : Đồng bằng sông Cửu Long DCL : Độ cứng lóng DNA : Deoxiribonucleic Acid EDTA : Ethylene Diamine Tetraacetic Acid HPLC : High Performance Liquid Chromatography NSHCTC : Năng suất hạt chắc trên chậu LCT : Lúa Cần Thơ MCM : Mía Cà Mau MSVK : Mật số vi khuẩn NS : Năng suất NT : Nghiệm thức ProTT : Hàm lượng proline trong thân PTST : Phân trùn Sóc Trăng RNA : Acid Ribonucleic RTTV : Ruột trùn Trà Vinh SC : Số chồi Si : Silic SiTD : Hàm lượng Si trong đất SiTT : Hàm lượng Si trong thân cây lúa SKK : Sinh khối khô SKR : Sinh khối rễ SKT : Sinh khối thân SSB : Mật số vi khuẩn phân giải Si TAE : Tris-Acetate-EDTA TCM : Tre Cà Mau TLHCTB : Tỷ lệ hạt chắc trên bông TLK_Na : Tỷ lệ K+/Na+ TSB : Tryptone Soya Broth xv
CHƯƠNG I GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Silic (Si) có số nguyên tử bằng 14, khối lượng nguyên tử 28 và là á kim, hóa trị IV. Si là nguyên tố có hàm lượng đứng hàng thứ hai trong vỏ trái đất, chiếm 27,7% tổng khối lượng trái đất (Datnoff et al., 2001). Trong đất Si tồn tại trong các khoáng quartz, feldspar, mica, amphibole, pyroxene, olivine và khoáng sét (chủ yếu ở dạng SiO2 chiếm 1-45% khối lượng khô của đất) (Sposito, 1989). Si có ảnh hưởng tích cực lên sự hấp thu và vận chuyển của nhiều yếu tố đa, vi lượng cũng như sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng (Ma and Yamaji, 2008; Vijayapriya and Muthukkaruppan, 2010), giúp giảm những ảnh hưởng bất lợi của kim loại nặng, mặn, hạn, mất cân bằng dinh dưỡng, nhiệt độ và pH cao hay thấp (Adatia and Besford, 1986; Ma, 2004; Ma and Yamaji, 2006) lên cây trồng bằng cách gia tăng hàm lượng các enzyme oxy hóa-khử, ổn định cấu trúc và chức năng của màng tế bào (Ma, 2004) và giúp kích kháng chống lại côn trùng và bệnh hại cây trồng (Vijayapriya and Muthukkaruppan, 2010). Trong điều kiện mặn, Si giúp cải thiện một số đặc tính có lợi cho cây lúa bao gồm: gia tăng hàm lượng chlorophyll ở lá lúa (Yeo et al., 1990; Bonilla and Tsuchiya, 1998), duy trì tính thấm của màng tế bào do đó giảm điện tích rò rỉ qua màng tế bào (Lutts et al., 1996; Kaya et al., 2006; Liang et al., 1996), giúp gia tăng hàm lượng nước tương đối cho cây lúa (Tuna et al., 2008), giảm hàm lượng ion Na+ và gia tăng hàm lượng ion K+ trong sinh khối khô cây lúa (Matoh et al., 1986; Ahmad et al., 1992), giảm hàm lượng hydrogen peroxide (H2O2) (Zhu et al., 2004) đồng thời gia tăng hàm lượng các enzyme oxi hóa-khử như guaiacol peroxidase (GPX), glutathione reductase (GR) và superoxide dismutase (SOD) (Liang et al., 2003; Zhu et al., 2004) cũng như giảm hàm lượng proline trong thân lúa (Tuna et al., 2008; Soylemezoglu et al., 2009; Lee et al., 2010). Si trong đất rất dồi dào tuy nhiên hầu hết tồn tại dưới dạng không hòa tan do đó cây trồng không thể hấp thu được (Rodrigues and Datnoff, 2005; Vasanthi et al., 2012). Mặt khác, hàm lượng Si trong đất bị suy giảm do (i) sự di chuyển trầm tích và xói mòn đất thường xuyên với cường độ cao, (ii) đa số cây trồng hấp thu Si tương đương với các nguyên tố đa lượng khác, tuy nhiên, Si không được bổ sung mỗi vụ như N, P và K và (iii) Si bị mất đi do quá trình khử Si trong đất. Đất ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới có hàm lượng Si hòa tan thấp và có thể được gia tăng nhờ vào phân bón Si (Meena et al., 2014). Ngoài ra, hàm lượng Si hữu dụng trong đất khu vực bố trí thí nghiệm lúa ở điều kiện ngoài đồng tại huyện Phước Long, tỉnh Bạc Liêu là 16,9 (g.kg-1 đất khô) được đánh giá ở mức thấp (Fox et al., 1967; Haysom and Chapman, 1975), do đó cần bổ sung thêm phân bón Si vào đất nhằm gia tăng lượng Si hữu dụng trong đất. Bên cạnh đó, nhu cầu 1
của cây lúa đối với Si rất cao và hàm lượng Si trong thân lúa dao động từ 5-15% (SiO2) khối lượng khô (Epstein, 1994; Epstein, 1999). Sau mỗi vụ canh tác cây lúa hấp thu khoảng 230-470 kg Si.ha-1 và phần lớn khoáng Si được hấp thu trong sinh khối cây lúa, tuy nhiên phần sinh khối này cũng được lấy đi ra khỏi đồng ruộng (Ma and Yamaji, 2008; Meena et al., 2014). Hơn nữa, Si bất động trong đất có thể chuyển thành dạng hòa tan dưới tác động của sự phong hóa, hoạt động sinh học của rễ cây, vi sinh vật và động vật đất (Goudie, 1996; Vasanthi et al., 2012). Trong đó, vi khuẩn phân giải Si đóng vai trò quan trọng và hiệu quả cao trong việc phân giải Si bất động trong đất vì vậy giúp gia tăng độ phì nhiêu đất và gia tăng khả năng bảo vệ cây trồng dưới điều kiện bất lợi của môi trường (Vasanthi et al., 2012). Cơ chế phóng thích Si từ khoáng Si được giải thích là do vi khuẩn tiết ra acid hữu cơ như acid citric, acid oxalic, acid keto, acid hydroxyl carboxylic, acid tartaric, acid gluconic, acid acetic (Sheng et al., 2003; Sheng, 2005; Sheng et al., 2008), acid 2-keto-gluconic, alkalis và polysaccharide (Joseph et al., 2015) giúp phân cắt cầu nối liên kết cộng hóa trị giữa Si và các nguyên tố khác trong khoáng Si (Vijayapriya and Muthukkaruppan, 2012). Mặt khác, hầu hết các nghiên cứu trong và ngoài nước tập trung vào vai trò của vi khuẩn phân giải Si lên sinh trưởng và năng suất cây trồng trong điều kiện bình thường, trong khi các nghiên cứu về bổ sung kết hợp giữa khoáng Si và vi khuẩn phân giải Si vào đất giúp phân giải khoáng Si nhằm gia tăng khả năng chống chịu mặn cũng như sinh trưởng và năng suất cây trồng trên nền đất nhiễm mặn còn rất hạn chế. Bên cạnh đó, lúa là cây trồng chủ lực ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long, tuy nhiên, hiện tại việc canh tác lúa ở khu vực này đang phải đối mặt với những hậu quả do tác động của biến đổi khí hậu gây ra, dẫn đến một lượng lớn diện tích trồng lúa bị nhiễm mặn. Do đó, nghiên cứu “Phân lập vi khuẩn phân giải silic trong đất và ứng dụng trong canh tác lúa ở Đồng bằng sông Cửu Long” được thực hiện. 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu được thực hiện nhằm mục tiêu phân lập, tuyển chọn các dòng vi khuẩn phân giải Si từ các nguồn mẫu vật khác nhau nhằm ứng dụng cho việc gia tăng khả năng chống chịu mặn cũng như sinh trưởng và năng suất của cây lúa khi được canh tác trên nền đất nhiễm mặn. 1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là các dòng vi khuẩn phân giải Si trong đất chuyên canh lúa, mía, tre lâu năm cũng như phân trùn và ruột trùn đất có khả năng phân giải Si. Nghiên cứu được giới hạn trên các dòng vi khuẩn phân giải Si được phân lập từ 96 mẫu gồm đất, phân trùn và ruột trùn đất tại 5 tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long gồm Cà Mau, Sóc Trăng, Hậu Giang, Cần Thơ và Trà Vinh. Dựa trên các 2
nghiên cứu trước đây cho thấy cây lúa, mía và tre có nhu cầu về Si rất cao cho sinh trưởng và phát triển, bên cạnh đó, trong đường ruột của trùn và phân trùn chứa hệ vi khuẩn có khả năng phân giải tốt các khoáng chất trong đất, do đó tiềm năng phân lập được các dòng vi khuẩn phân giải Si từ các nguồn mẫu vật này rất cao. 1.4 Thời gian và địa điểm nghiên cứu Các công việc gồm thu mẫu, phân lập, tuyển chọn và nhận diện các dòng vi khuẩn có khả năng phân giải Si được thực hiện từ tháng 8/2016 đến tháng 6/2017. Ngoài ra, thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố môi trường lên khả năng phân giải Si và mật số vi khuẩn phân giải Si của năm dòng vi khuẩn tuyển chọn được tiến hành từ tháng 7/2017 đến tháng 2/2018. Nội dung đánh giá khả năng kích thích sinh trưởng cây lúa trong điều kiện mặn trong phòng thí nghiệm của 5 dòng vi khuẩn phân giải Si tuyển chọn được thực hiện từ tháng 3/2018 đến tháng 5/2018. Thí nghiệm đánh giá hiệu quả của 5 dòng vi khuẩn tuyển chọn lên khả năng chống chịu mặn, sinh trưởng và năng suất lúa trồng trên nền đất nhiễm mặn ở điều kiện nhà lưới và ngoài đồng được thực hiện từ tháng 6/2018 đến tháng 01/2019. Các nội dung nghiên cứu về phân lập, tuyển chọn vi khuẩn phân giải Si và khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố môi trường lên khả năng phân giải Si và mật số vi khuẩn cũng như đánh giá hiệu quả của năm dòng vi khuẩn tuyển chọn lên khả năng kích thích sinh trưởng và tăng cường khả năng chống chịu mặn của cây lúa trong điều kiện phòng thí nghiệm và nhà lưới được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Sinh học Đất, Bộ môn Khoa học Đất, Khoa Nông nghiệp và Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ sinh học, Trường Đại học Cần Thơ. Nội dung đánh giá hiệu quả của 5 dòng vi khuẩn phân giải Si lên việc gia tăng khả năng chống chịu mặn, sinh trưởng và năng suất lúa trồng trên nền đất nhiễm mặn trong mô hình canh tác lúa-tôm được thực hiện tại ấp Long Hải, thị trấn Phước Long, huyện Phước Long, tỉnh Bạc Liêu. 1.5 Nội dung nghiên cứu - Phân lập và tuyển chọn một số dòng vi khuẩn có khả năng phân giải Si từ các mẫu đất canh tác lúa, mía, tre lâu năm, ruột và phân trùn đất ở một số tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) gồm Cà Mau, Sóc Trăng, Hậu Giang, Cần Thơ và Trà Vinh. - Đánh giá mối quan hệ di truyền của 10 dòng vi khuẩn phân giải Si hiệu quả. - Đánh giá ảnh hưởng của một số yếu tố môi trường lên mật số và khả năng phân giải Si của 5 dòng vi khuẩn phân giải Si hiệu quả. - Đánh giá hiệu quả của 5 dòng vi khuẩn phân giải Si tuyển chọn lên khả năng chống chịu mặn của cây lúa trong điều kiện phòng thí nghiệm. 3