Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn cố định đạm Pseudomonas spp. bón cho cây lúa cao sản vùng đồng bằng sông Cửu Long

Đồng bằng sông Cửu Long có diện tích gần 4 triệu ha, trong đó có 1,7 triệu ha đất nông nghiệp được sử dụng để trồng lúa với diện tích canh tác lúa hàng năm lên đến 3,9 triệu ha (Nguyễn Thị Lang và Bùi Chí Bửu, 2008). Phân bón nói chung và phân đạm hoá học nói riêng đã góp phần quan trọng trong việc gia tăng năng suất cây trồng. Để đảm bảo năng suất, nông dân đã sử dụng rất nhiều phân bón nhưng hiện nay giá cả phân bón hóa học ngày càng tăng cao làm tăng giá thành sản xuất và giảm hiệu quả kinh tế trong nông nghiệp. Sự lạm dụng phân đạm hóa học sẽ dẫn đến chi phí cao, đồng thời cũng sẽ dẫn đến những hậu quả như thay đổi lý, hóa tính của đất, giảm độ phì, mất cân bằng sinh thái gây ảnh hưởng tiêu cực lên hệ sinh thái nên không đảm bảo thân thiện với môi trường canh tác trong nông nghiệp (Kannaiyan, 1999). Theo Võ Minh Kha (2003), cây lúa hấp thu chỉ khoảng 50-60% lượng đạm được bón vào trong đất. Số còn lại sẽ được lưu tồn trong đất hoặc bị rửa trôi gây hưởng đến môi trường nước. Bón quá nhiều phân đạm hóa học cho cây trồng đã góp phần dẫn đến chi phí sản xuất cao, hiệu quả kinh tế thấp, đồng thời không đảm bảo cho một hệ sinh thái phát triển bền vững.

NỘI DUNG:

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU – TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
.1. Tính cấp thiết của đề tài . 1
.2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu . 3
.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu . 4
.4. Thời gian và địa điểm nghiên cứu . 4
.5. Những đóng góp của luận án 5
.6. Cơ sở lý luận và giả thuyết khoa học 6

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Cố định đạm sinh học . 7
2.1.1. Khái quát về cố định đạm sinh học 7
2.1.2. Chu trình nitơ 8
2.1.3. Vi khuẩn cố định đạm sống tự do . 10
2.2. Tổng quan về vi khuẩn Pseudomonas 11
2.2.1. Đặc điểm của Pseudomonas . 11
2.2.2. Phân loại Pseudomonas 13
2.2.3. Những loài Pseudomonas có khả năng cố định đạm 15
2.2.4. Phân lập và xác định Pseudomonas . 16
2.3. Cơ chế cố định đạm của Pseudomonas 17
viii
2.3.1. Enzyme nitrogenase . 17
2.3.2. Bộ gen của Pseudomonas và sự điều khiển tổng hợp nitrogenase . 20
2.3.3. Cơ chế cố định đạm 24
2.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cố định đạm 25
2.4. Ứng dụng cố định đạm của Pseudomonas 28
2.4.1. Một số ứng dụng 28
2.4.2. Triển vọng ứng dụng Pseudomonas trong tương lai 30
2.5. Vai trò của đạm đối với cây lúa 31

CHƯƠNG III: NỘI DUNG, PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU
3.1. Nội dung nghiên cứu . 33
3.2. Phương tiện nghiên cứu . 33
3.2.1. Vật liệu . 33
3.2.2. Dụng cụ 34
3.2.3. Thiết bị . 34
3.2.4. Các loại hóa chất và môi trường nuôi cấy vi khuẩn . 35
3.3. Phương pháp nghiên cứu
3.3.1. Thu mẫu đất vùng rễ lúa 38
3.3.2. Phân lập vi khuẩn cố định đạm từ đất vùng rễ lúa 38
3.3.3. Xác định khả năng cố định đạm (in-vitro) của vi khuẩn . 40
3.3.3.1. Nuôi cấy vi khuẩn trong môi trường Burk không đạm . 40
3.3.3.2. Đo hàm lượng NH4
+ bằng phương pháp Phenol – Nitroprusside 41
3.3.3.3. Thử hoạt tính nitrogenase bằng phương pháp khử acetylen (ARA) . 42
3.3.4. Kiểm tra vi khuẩn bằng phương pháp sinh học phân tử . 43
3.3.4.1. Tách chiết DNA (Neumann et al., 1992) 43
3.3.4.2. Khuếch đại DNA 45
3.3.4.3. Điện di các sản phẩm PCR . 46
3.3.4.4. Chụp hình gel điện di chứa sản phẩm phản ứng PCR 46
3.3.4.5. Giải trình tự DNA và so sánh với ngân hàng dữ liệu NCBI . 47
3.3.5. Đánh giá hiệu quả cố định đạm sinh học của các dòng vi khuẩn
với cây lúa cao sản . 47
3.3.5.1. Ảnh hưởng của vi khuẩn lên cây lúa trồng trong ống nghiệm 47
3.3.5.2. Hiệu quả cố định đạm của vi khuẩn với cây lúa trồng trong chậu 49
3.3.5.3. Hiệu quả cố định đạm của vi khuẩn với cây lúa ngoài đồng 50
3.3.6. Khảo sát mật số vi khuẩn nuôi cấy trong môi trường lỏng 51
3.3.7. Thống kê, xử lý và phân tích số liệu 52
CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1. Kết quả thu mẫu đất vùng rễ lúa 53
4.2. Kết quả phân lập vi khuẩn cố định đạm . 53
4.2.1. Các dòng vi khuẩn đã được phân lập 53
4.2.2. Đặc điểm của khuẩn lạc và tế bào vi khuẩn . 54
4.3. Kết quả đánh giá khả năng cố định đạm của vi khuẩn . 56
4.3.1. Khả năng tổng hợp NH4+ . 56
4.3.2. Hoạt tính nitrogenase 60
4.4. Kiểm tra vi khuẩn bằng phương pháp sinh học phân tử . 63
4.4.1. Nhận diện các dòng vi khuẩn bằng kỹ thuật PCR . 63
4.4.2. Giải trình tự DNA và so sánh với ngân hàng dữ liệu NCBI 65
4.5. Hiệu quả cố định đạm của các dòng vi khuẩn với cây lúa cao sản 72
4.5.1. Ảnh hưởng của vi khuẩn với cây lúa trồng trong ống nghiệm . 72
4.5.2. Hiệu quả cố định đạm của vi khuẩn với cây lúa trong chậu . 73
4.5.3. Hiệu quả cố định đạm của vi khuẩn với cây lúa ngoài đồng 77
CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
5.1. Kết luận . 87
5.2. Đề nghị 88
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ . 89
TÀI LIỆU THAM KHẢO

LINK DOWNLOAD