dafabet dang nhapVi khuẩn Bacillus và tiềm năng ứng dụng trong nông nghiệp

I. Đặt vấn đề

Hiện nay, dịch bệnh hại cây trồng và động vật thủy sản ảnh hưởng nghiệm trọng đến năng suất, sản lượng và chất lượng nông sản. Các tác nhân gây bệnh bao gồm các loại nấm, vi khuẩn, vi rút, tuyến trùng, động vật nguyên sinh (Chakraborty & cs., 2011). Để ngăn chặn dịch bệnh, nhiều biện pháp đã được sử dụng như dùng thuốc hóa dafabet dang nhap, biện pháp luân canh, sử dụng các loại cây trồng có khả năng kháng bệnh. Việc lạm dụng thuốc hóa dafabet dang nhap trong phòng trị bệnh làm mất sự đa dạng sinh dafabet dang nhap, ảnh hưởng sức khỏe con người, ô nhiễm môi trường và gây ra hiện tượng kháng thuốc ở sâu bệnh, làm giảm hiệu quả diệt trừ (Ab Rahman & cs., 2018; Khan & cs., 2022). Do đó, việc sử dụng tác nhân sinh dafabet dang nhap như các loài xạ khuẩnStreptomyces, vi khuẩnBacilluscàng ngày được quan tâm.

Vi khuẩnBacilluslà vi khuẩn gram dương, có tế bào hình que, thẳng hoặc gần thẳng, kích thước 0,3-2,2x1,2-1,7 µm. Bacillus được ứng nhiều trong kiểm soát bệnh hại trên cây trồng và vật nuôi do chúng có khả năng tạo ra một lượng lớn các chất kháng khuẩn, kháng nấm. Ngoài ra, vi khuẩn Bacillus nhưB. velezensis, B. subtilis, B. macerans B. circulans, B. azotofixans, B. coagulanscòn có khả năng kích thích sinh trưởng thực vật do có khả năng phân giải được lân, kali khó tan, sinh siderophore và sinh tổng hợp phytohormone (Goswami & cs., 2016),

II. Bacillus là tác nhân sinh dafabet dang nhap kiểm soát sâu, bệnh hại trên cây trồng

Bacilluscó tiềm năng ứng dụng trong kiểm soát các tác nhân gây bệnh ở cây trồng. Nhiều loàiBacilluscó khả năng đối kháng với vi khuẩn và nấm gây bệnh trên cây trồng do chúng có khả năng sinh tổng hợp các chất có hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm như kháng sinh và bacteriocins. Bacitracin, kanosamine, fengycin surfactins, zwittermicin A, kurstakin, gramicidin, và iturins là các chất kháng sinh từ vi khuẩnBacillus.  Các chất kháng khuẩn, kháng nấm sinh tổng hợp bởi Bacillus được trình bày ở Bảng 1.

Theo nghiên cứu của Nguyễn Bá Thọ & cs. (2020), 21 chủng Bacillus phân lập từ đất rừng nguyên sinh và đất vườn ở tỉnh Đắk Nông có khả năng đối kháng với nấmColletotrichumCC1.5 gây bệnh khô cành và khô quả ở cây cà phê. Trong đó,B. subtilisDR2B1 có khả năng đối kháng tốt vớiColletotrichumCC1.5 với đường kính vòng kháng nấm đạt 24,67 mm sau 6 ngày nuôi cấy trên môi trường PDA.B. safensiscó khả năng kháng lại các tác nhân gây bệnh trên cây trồng nhưPhytophthora capsicigây bệnh bạc lá trên cây bí,Botrytis cinerea(bệnh mốc xám ở cà chua).

Bảng 1. Các chất kháng khuẩn, kháng nấm được sinh tổng hợp bởi Bacillus

Bacillus còn có khả năng sinh  enzyme thủy phân như chitinase và beta 1,3-glucanase. Các enzyme này phân giải thành phần cấu tạo nên thành tế bào của nấm mốc, ức chế các loại nấm mốc gây hại trên cây trồng nhưRhizoctonia, Colletotrichum, Fusarium,vàPythium. Các loàiBacilluscó khả năng đối kháng nấm gây bệnh trên cây trồng được trình bày ở Bảng 2. Trong các loàiBacillus, B. thuringiensissinh tinh thể độc, có hiệu quả phòng trừ đối với nhiều loại sâu bệnh hại cây trồng.

Bảng 2. Các loài Bacillus đối kháng với vi khuẩn và nấm gây bệnh trên cây trồng

III. Bacillus có khả năng kích thích sinh trưởng thực vật

Khả năng kích thích sinh trưởng thực vật ở các loàiBacillusđã được nghiên cứu từ đầu những năm 1960.. Các loài Bacillus nhưBacillus azotofixans, B. subtilis, B. circulans, B. velezensis, B. coagulans, B. maceranslà các vi khuẩn vùng rễ kích thích sinh trưởng ở thực vật (Saxena & cs., 2019). Bacillus kích thích sinh trưởng ở thực vật thông qua cơ chế trực tiếp (cố định đạm, phân giải lân và kali khó tan, sản xuất các phytohormone); cơ chế gián tiếp (sinh tổng hợp enzyme ngoại bào, sinh tổng hợp siderophore, cạnh tranh nguồn dinh dưỡng với các tác nhân gây bệnh).

Khả năng cố định Nitơ

Một số loài vi khuẩnBacilluscó khả năng cố định nitơ từ không khí do sinh tổng hợp enzyme nitrogenase giúp chuyển hóa N₂thành NH₃, được hấp thu bởi rễ cây trồng. Theo nghiên cứu của Kuan & cs. (2016),B. pumilusS1r1 vàB. subtilisUPMB10 có khả năng cố định nitơ, giúp tăng trưởng ở cây ngô, giảm đáng kể lượng phân bón hóa dafabet dang nhap Từ đất vùng rễ ngô, Thái Thành Được & Nguyễn Hữu Hiệp (2022) cũng đã phân lập được 3 chủng vi khuẩnBacilluslàB. megateriumAAD2,B. megateriumTCD3 vàB. circulansVMD1. Trong đó, chủngB. megateriumAAD2 có khả năng tổng hợp NH4⁺trung bình sau 6 ngày nuôi cấy là 4,02 mg/l.

Khả năng phân giải lân và kali khó tan

Lân và kali là các nguyên tố cần thiết cho sự phát triển của cây trồng nhưng phần lớn lượng lân và kali trong đất tồn tại ở dạng khó tan.Bacillus, Pseudomonas, Agrobacterium, Flavobacteriumcó khả năng phân giải và chuyển hóa P và K thành dạng dễ tan, dễ hấp thu với cây trồng, giúp tăng năng suất cây trồng. Khả năng phân giải P và K ở vi khuẩnBacilluslà do chúng có khả năng sinh các axit hữu cơ. Saeid & cs. (2018) đã nghiên cứu khả năng phân giải P của các chủngBacillusspp. (Bacillus cereus,, Bacillus subtilis). Các chủng này sinh tổng hợp 5 axit hữu cơ gồm axit axetic, axit gluconic, axit succinic, axit lacti và axit propionic.

Sinh tổng hợp phytohormone

Bacillus có khả năng kích thích sinh trưởng thực vật nhờ khả năng sinh tổng hợp các phytohormone như auxins (IAA- Indole 3 – acetic acid, IBA -Indole 3 – butyric acid), cytokinins, axit abscisic và gibberellins, IAA giúp tăng cường hấp thu chất dinh dưỡng bằng cách tạo ra rễ dài hơn và tăng số lượng lông hút ở rễ. ChủngB. tequilensis(SSB07) ở vùng rễ của cây cải thảo có khả năng sinh tổng hợp IAA (indole3-acetic acid), axit abscisic và gibberellins như GA5, GA1, GA19, GA53, GA8, GA24, GA3, giúp tăng trưởng cây con (Khan & cs., 2022). Theo nghiên cứu của Lateef & cs. (2015),B. safensissinh tổng hợp IAA và có khả nâng phân giải lân khó tan. B. cereusLP1-R3 phân lập từ rễ cây đinh lăng có khả năng sinh tổng hợp IAA và cố định đạm (Lê Thị Mỹ Thu & cs., 2022).

Sinh tổng hợp siderophore

Siderophore là hợp chất có khối lượng phân tử thấp, được sinh ra bởi vi khuẩn khi chúng sống trong điều kiện thiếu sắt. Siderophore từ vi sinh vật hữu ích như vi khuẩn Bacillus có ái lực lớn với sắt nên có khả năng ức chế sự phát triển của nấm bệnh trên cây trồng. Nhiều loài Bacillus có khả năng sinh tổng hợp siderophore nhưB. licheniformis, B. anthracis, B. velezensis, B. thuringiensis, B. cereus, B. halodenitrificans, B. atrophaeus, B. mojavensis, B. pumilusvàB. subtilis(Chaabouni & cs., 2012). Theo nghiên cứu của Yu & cs. (2012),B. subtilissinh siderophore làm giảm tỷ lệ mắc bệnh héo rũ doFusariumgây ra trên cây hồ tiêu, góp phần nâng cao năng suất của hồ tiêu. Một số loại siderophore do Bacillus sinh tổng hợp như bacillibactin, pyoverdine, pyochelin (Hình 1).

Hình 1. Một số loại siderophore sinh tổng hợp bởi vi khuẩn Bacillus

Bacillus giúp tăng cường hấp thu các chất dinh dưỡng, từ đó nâng cao năng suất cây trồng. Theo Meena & cs. (2016), các loàiBacillusspp. làm tăng năng suất của lúa mỳ, ngô, củ cải đường. Nghiên cứu của COlo  & cs. (2014) cho thấy chủngBacillus subtiliscó khả năng sinh IAA, làm tăng sản lượng của hành tây. Trong khi đó,B. safensisvàP. megateriumlàm tăng khối lượng hạt, khối lượng khô của rễ và thân lúa mỳ (Mukhtar & cs., 2017). Vai trò củaBacillusvới các loại cây trồng được trình bày ở Bảng 3.

Bảng 3.  Vai trò của vi khuẩn Bacillus với các loại cây trồng khác nhau

IV. Kết luận

Bacillus là một chi được ứng dụng nhiều trong nông nghiệp để kiểm soát bệnh hại và kích thích sinh trưởng trên cây trồng. Sử dụng các chủng Bacillus để kiểm soát các loại nấm bệnh trên cây trồng là biện pháp hiệu quả và an toàn.  Nhiều loài Bacillus nhưB. subtilis, B. amyloliquefaciens, Bacillus thuringiensisvàB. licheniformisđược sử dụng ở dạng chế phẩm sinh dafabet dang nhap (phân bón sinh dafabet dang nhap, thuốc trừ sâu sinh dafabet dang nhap) giúp bảo vệ môi trường, góp phần phát triên nền nông nghiệp bền vững.

Trần Thị Hồng Hạnh, Khoa Công nghệ sinh dafabet dang nhap

Tài liệu tham khảo

1.   Ab Rahman S.F.S., Singh E., Pieterse C.M. & Schenk, P.M. (2018). Emerging microbial biocontrol strategies for plant pathogens. Plant Science.. 267:102–111.

2.   Chaabouni I., Guesmi A., Cherif A. (2012). Secondary Metabolites of Bacillus: Potentials in Biotechnology. InBacillus thuringiensisBiotechnology; Springer: Amsterdam, The Netherlands.. 347–366.

3.   Chakraborty S., Newton A.C. (2011). Climate change, plant diseases and food security: An overview. Plant Pathology. 60: 2–14.

4.   Colo J.O.S.I.P., Hajnal-Jafari T., Đuric S., Stamenov D. & Hamidovi. S. (2014). Plant Growth Promotion Rhizobacteria in Onion Production. Polish Journal of Microbiology. 63(1): 83–88.

5.   Goswami D., Thakker J.N. & Dhandhukia P.C.(2016). Portraying mechanics of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR): A review. Cogent Food & Agriculture.. 2: 112750.

6.   Khan A. R., Mustafa A., Hyder S., Valipour M., Rizvi Z. F., Gondal A. S., Yousuf Z., Iqbal R. & Daraz U. (2022). Bacillus spp. as bioagents: Uses and application for sustainable agriculture. Biology. 11: 1763-1784.

7.   Kuan K.B., Othman R., Abdul Rahim, K., Shamsuddin Z. H. (2016). Plant Growth-Promoting Rhizobacteria Inoculation to Enhance Vegetative Growth, Nitrogen Fixation and Nitrogen Remobilisation of Maize under Greenhouse Conditions. PLoS ONE. 11(3): 1-19.

8.   Lê Thị Mỹ Thu, Trần Ngọc Hữu, Nguyễn Hồng Huế, Trần Chí Nhân, Lý Ngọc Thanh Xuân, Trần Thanh Thảo, Lê Vĩnh Thúc & Nguyễn Quốc Khương (2022). Phân lập, tuyển chọn và định danh vi khuẩn nội sinh hòa tan lân và cố định đạm trên cây đinh lăng lá nhỏ (Polyscias fruticosaL. Harms). Tạp chí Khoa dafabet dang nhap Đại dafabet dang nhap Huế: Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 131(3B): 83-97.

9.   Meena V.S., Bahadur I., Maurya B.R., Kumar A., Meena R.K., Meena S.K. & Verma J.P. (2016). Potassium-Solubilizing Microorganism in Evergreen Agriculture: An Overview. In Potassium Solubilizing Microorganisms for Sustainable Agriculture; Springer International Publishing: Midtown Manhattan, NY, USA, 1–20.

10. Mukhtar S., Shahid I., Mehnaz S. & Malik K.A. (2017). Assessment of two carrier materials for phosphate solubilizing biofertilizers and their effect on growth of wheat (Triticum aestivumL.). Microbiological Research. 205: 107–117.

11. Nguyễn Bá Thọ, Nguyễn Thị Liên & Võ Đình Quang (2020). Phân lập một số chủng Bacillus sp. đối kháng với nấmColletotrichumsp. gây bệnh khô cành khô quả trên cây cà phê ở tỉnh Đắc Nông. Tạp chí Khoa dafabet dang nhap Công nghệ và Thực phẩm. 20(3): 94-102.

12. Saeid A., Prochownik E., Dobrowolska-Iwanek J. (2018). Phosphorus solubilization by Bacillus species. Molecules. 23: 2897.

13. Saxena A.K., Kumar M., Chakdar H., Anuroopa N. & Bagyaraj D..J. (2019). Bacillus species in soil as a natural resource for plant health and nutrition. Journal of Applied Microbiology. 128: 1583–1594.

14. Thái Thành Được & Nguyễn Hữu Hiệp (2022). Phân lập và nhận diện vi khuẩn cố định đạm từ đất vùng rễ cây bắp ở Đồng Bằng Sông Cửu Long. Tạp chí Khoa dafabet dang nhap Trường Đại dafabet dang nhap Cần Thơ, 58(2B): 160-171.

15. Yu X., Ai C., Xin L. & Zhou G.  (2011). The siderophore-producing bacterium,Bacillus subtilisCAS15, has a biocontrol effect on Fusarium wilt and promotes the growth of pepper. European Journal of Soil Biology. 47: 138–145.