Đại học Vinh Tạp chí khoa học, tập XXXVI, số 1A-2007ảnh hưởng của hai chủng vi khuẩn lam lên sự nảy mầm, tăng trưởng rễ mầm và thân mầm ở giống lúa khải Phong Nguyễn Đình San a, Nguy
Trang 1Đại học Vinh Tạp chí khoa học, tập XXXVI, số 1A-2007
ảnh hưởng của hai chủng vi khuẩn lam lên sự nảy mầm, tăng trưởng rễ mầm và thân mầm ở giống lúa khải Phong
Nguyễn Đình San (a), Nguyễn Thị Kiều Đông (b)
Tóm tắt Hai chủng Vi khuẩn lam cố định nitơ Anabaena iyengarii var tenuis Rao và Scytonema ocellatum Lyngb ex Born et Flan (phân lập từ ruộng lúa Hưng Nguyên - Nghệ An) được sử dụng để nghiên cứu ảnh hưởng lên sự nảy mầm và sinh trưởng của cây mầm giống lúa Khải Phong Kết quả nghiên cứu cho thấy: ở nồng độ dịch vẩn Vi khuẩn lam thích hợp (0,9072g tươi /100ml dịch vẩn) đã làm tăng tỉ lệ nảy mầm của hạt
18 – 31%, tăng cường độ hô hấp 39 – 49%, tăng độ dài thân mầm 36 – 45% và độ dài rễ mầm 39 – 43% so với đối chứng (sau 72h) tương ứng với hai chủng vi khuẩn lam Anabaena iyengarii var tenuis và Scytonema ocellatum Nếu dịch vẩn vi khuẩn lam ở nồng độ loãng thì ít có tác dụng kích thích nảy mầm của hạt và sinh trưởng của cây mầm Nếu dịch vẩn vi khuẩn lam có nồng cao hơn nồng độ thích hợp thì có tác dụng ngược lại, nghĩa là nó sẽ ức chế sự nảy mầm và sinh trưởng của cây mầm
I Đặt vấn đề
Việc nghiên cứu vi khuẩn lam và lây nhiễm chúng vào ruộng lúa đang được chú ý
ở nhiều nơi trên thế giới cũng như ở Việt Nam Ngoài cố định nitơ phân tử vi khuẩn lam còn tiết ra các chất có hoạt tính sinh học cao có tác dụng kích thích sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng Hiện tại người ta đã xác định được 250 loài vi khuẩn lam có khả năng cố định đạm Vi khuẩn lam sống tự do có khả năng cố định
từ 20 - 30kg N/ha năm Theo Venkataraman (1982) cố định nitơ bởi vi khuẩn lam ở
ấn Độ có thể đạt tới 15 – 49 kg N/ha và năng suất lúa tăng từ 10 – 20% [8] Tại Ai Cập việc sử dụng Anabaena oryzae (phân lập từ địa phương) đã làm năng suất lúa tăng 31,6%, đồng thời cây lúa hấp thu nitơ cũng tăng từ 25 – 42,.5% (Baulina,1975) [6] Trung Quốc khi lây nhiễm vi khuẩn lam trên ruộng lúa năng suất trung bình tăng 15% (Hattori, 1967) [7] ở Việt Nam việc nghiên cứu đặc điểm sinh học và lây nhiễm vi khuẩn lam vào ruộng lúa cũng đã được các nhà khoa học quan tâm như Trần Hài, Trần Văn Nhị (1985); Trần Văn Nhị và cộng sự (1987, 1991); Trần Đăng
Kế (1994); Đặng Diễm Hồng (1987); Dương Đức Tiến (1994) [3, 2, 4]
Theo hướng trên, vừa qua chúng tôi đã sử dụng hai chủng Vi khuẩn lam cố định
đạm được phân lập từ ruộng lúa huyện Hưng Nguyên (Nghệ An) để nghiên cứu ảnh hưởng của chúng lên sự nảy mầm và sinh trưởng của giống lúa Khải Phong
II Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
1 Đối tượng nghiên cứu
Hạt giống lúa Khải Phong, dịch vẩn Vi khuẩn lam Anabaena iyengarii var tenuis Rao và Scytonema ocellatum Lyngb ex Born et Flan
Hai chủng vi khuẩn lam này được phân lập từ ruộng lúa Hưng Nguyên - Nghệ An
và nuôi trong môi trường dinh dưỡng BG11 không đạm với cường độ chiếu sáng 2000 lux, quang chu kỳ12h/12h, nhiệt độ 25 ' 0C (trong tủ sinh trưởng)
Trang 2Đại học Vinh Tạp chí khoa học, tập XXXVI, số 1A-2007
2 Phương pháp nghiên cứu
a Phương pháp bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được bố trí thành 5 lô, mỗi lô 100 hạt giống (chắc, đều)/1 đĩa petri, rồi xử
lý bằng các môi trường tương ứng trong 24h, giữ ở nhiệt độ 280C
Lô 1: Nước máy (đối chứng)
Lô 2: Dung dịch dinh dưỡng BG11 không đạm
Lô 3: 0,4536g vi khuẩn lam tươi trong 100ml dịch vẩn
Lô 4: 0,9072g vi khuẩn lam tươi trong 100ml dịch vẩn
Lô 5: 1,3608g vi khuẩn lam tươi trong 100ml dịch vẩn
b Phương pháp phân tích
-Xác định sinh khối vi khuẩn lam trên bằng phương pháp ly tâm loại nước rồi cân trên cân phân tích điện tử
- Xác định tỉ lệ nảy mầm theo phương pháp đếm
-Đo độ dài của rễ và thân mầm bằng thước kẹp Palmer điện tử
- Xác định cường độ hô hấp của hạt nảy mầm theo phương pháp Boisen-Jensen Mỗi công thức thí nghiệm được lặp lại 5 lần, lấy giá trị trung bình
III Kết quả nghiên cứu
1 ảnh hưởng của dịch vẩn vi khuẩn lam đến tỉ lệ nảy mầm của hạt lúa
Thời gian
Đối chứng
Anabaena
iyengarii
Scytonema
ocellatum
Qua bảng 1 cho thấy dịch vẩn vi khuẩn lam ở nồng độ thích hợp đều có tác dụng kích thích sự nảy mầm của hạt lúa Khải phong Sau 48h, ở lô 4 tỉ lệ nảy mầm cao nhất, vượt 29% và 17% so với đối chứng, tương ứng với 2 chủng vi khuẩn lam Anabaena iyengarii var tenuis và Scytonema ocellatum; đạt cao nhất sau 72h vượt 31% và 18% so với đối chứng Còn ở lô 2 (BG11) và lô 5 tỉ lệ nảy mầm đều thấp hơn
so với đối chứng
Do dịch vẩn vi khuẩn lam ở lô 5 có nồng độ đậm đặc hơn lô 4 nên đã ức chế sự nảy mầm của hạt lúa ở lô 3 thì nồng độ dịch vẩn thấp hơn so với lô 4 nên tỉ lệ nảy mầm của hạt tăng cao hơn đối chứng nhưng vẫn thấp hơn lô 4 Như vậy, nồng độ dịch vẩn
vi khuẩn lam thích hợp là 0,9072g vi khuẩn lam tươi /100ml dịch vẩn (lô 4) kích thích sự nảy mầm của hạt lúa đạt tỉ lệ cao nhất Nếu xét cùng nồng độ thì chủng vi
Trang 3Đại học Vinh Tạp chí khoa học, tập XXXVI, số 1A-2007 khuẩn lam Anabaena iyengarii var tenuis có tác dụng tăng tỉ lệ nảy mầm của hạt lúa Khải phong cao hơn so với chủng Scytonema ocellatum
2 ảnh hưởng của dịch vẩn vi khuẩn lam đến cường độ hô hấp của hạt lúa
Bảng 2 ảnh hưởng của dịch vẩn vi khuẩn lam lên cường độ hô hấp của hạt giống lúa Khải phong ( IH: cường độ hô hấp mg CO2/g, h)
Ngoài việc kích thích sự nảy mầm của hạt lúa thì dịch vẩn vi khuẩn lam còn kích thích sự hô hấp của hạt nảy mầm, điều đó được thể hiện qua sự tăng cường độ hô hấp của hạt (bảng 2) Sau 48h cường độ hô hấp của hạt tăng lên 28% và 23% (ở lô 4)
so với đối chứng tương ứng với 2 chủng vi khuẩn lam là Anabaena iyengarii var tenuis và Scytonema ocellatum Sau 72h cường độ hô hấp tăng 49% và 39%; 96h: tăng 25% và 20% Còn ở lô 3 cường độ hô hấp cao hơn so với đối chứng nhưng vẫn thấp hơn so với lô 4 ở lô 5, cường độ hô hấp thấp hơn so với đối chứng; có thể do dịch
vi khuẩn lam đậm đặc nên đã ức chế hô hấp của hạt nẩy mầm
3 ảnh hưởng của dịch vẩn vi khuẩn lam lên sự tăng trưởng của thân mầm và rễ mầm
Dịch vẩn vi khuẩn lam không những ảnh hưởng đến tốc độ và tỉ lệ nảy mầm của hạt lúa mà còn ảnh hưởng tốt đến sự tăng trưởng của thân mầm và rễ mầm, kết quả
được thể hiện ở bảng 3
Thời gian
Lô1 1.78 100 0.58 100 3.02 100 1.23 100 3.96 100 1.66 100
Đối chứng
Lô2 1.59 89 0.49 84 2.93 94 1.05 85 3.74 94 1.54 93
Lô3 2.08 117 0.63 109 3.46 115 1.36 111 4.42 112 1.93 116
Lô4 2.46 138 0.75 129 4.31 143 1.78 145 4.85 122 2.10 127
Anabaena
iyengarii
Lô3 1.90 107 0.60 103 3.32 110 1.29 105 4.25 107 1.78 107
Lô4 2.34 131 0.71 122 4.20 139 1.67 136 4.77 120 2.04 123
Scytonema
ocellatum
Lô5 1.55 87 0.39 67 2.76 91 0.89 72 3.65 92 1.42 86 Bảng 3 Sự tăng trưởng chiều dài rễ mầm và thân mầm của giống lúa Khải Phong dưới tác dụng của dịch vẩn vi khuẩn lam (RM: rễ mầm, TM: thân mầm, Đơn vị: cm)
Thời gian
Đối chứng
Anabaena
iyengarii
Scytonema
ocellatum
Trang 4Đại học Vinh Tạp chí khoa học, tập XXXVI, số 1A-2007 Dưới tác dụng của dịch vẩn 2 chủng vi khuẩn lam làm thí nghiệm, độ dài rễ và thân mầm giống lúa Khải Phong đều tăng lên ở lô 3 và 4 độ dài của rễ và thân mầm đều tăng cao hơn so với đối chứng, trong đó ở lô 4 các thông số này tăng cao nhất Tại thời điểm 48h, ở lô này chiều dài rễ mầm tăng 38% và 31%, thân mầm tăng 29% và 22%; 72h: rễ mầm tăng 43% và 39%, thân mầm tăng 45% và 36%; 96h:
rễ mầm: 22% và 20%, thân mầm tăng 27% và 23% so với đối chứng và tương ứng với
2 chủng vi khuẩn vi khuẩn lam: Anabaena iyengarii var tenuis và Scytonema ocellatum Còn ở lô 2 và lô 5 thì sự tăng trưởng chiều dài thân và rễ mầm đều thấp hơn so với đối chứng Thời điểm tăng trưởng cao nhất đối với rễ mầm và thân mầm
là sau 72h
III Kết luận
Dịch vẩn 2 chủng Vi khuẩn lam làm thí nghiệm với nồng độ thích hợp đã làm tăng tỉ lệ nảy mầm, cường độ hô hấp của hạt nảy mầm, tăng trưởng chiều dài thân
và rễ mầm của giống lúa Khải Phong
Với 0,9072g vi khuẩn lam tươi /100ml dịch vẩn có tác dụng tốt nhất đối với sự nảy mầm và sinh trưởng của giống lúa Khải Phong Tại thời điểm 72h: tỉ lệ nảy mầm đạt cao nhất và vượt 18% - 31% so với đối chứng (nước máy), cường độ hô hấp của hạt lúa nảy mầm vượt 39% - 49%, sự tăng trưởng của thân mầm vượt 36% - 45%, rễ mầm vượt 39% - 43%so với đối chứng, tương ứng với 2 chủng Anabaena iyengarii var tenuis và Scytonema ocellatum
Nồng độ dịch vẩn thấp thì tác dụng của nó tới sự nảy mầm, tăng trưởng của thân
và rễ mầm giống lúa Khải Phong thấp hơn, tuy nhiên các chỉ tiêu đánh giá vẫn cao hơn so với đối chứng Tác dụng của dịch vẩn vi khuẩn lam lên tỷ lệ nảy mầm và tăng trưởng của cây mầm thấp hơn so với đối chứng khi nồng độ của nó cao hơn 0,9072g /100ml
Tài liệu tham khảo
[1] Nguyễn Xuân Hiển, Vũ Minh Kha, Hoàng Đình Ngọc, Vũ Hữu Yêm, Đạm Sinh học trong trồng trọt (Tài liệu dịch), NXB Khoa học & Kỹ thuật Hà Nội, 1975,
585 tr
[2] Đặng Diễm Hồng, Nguyễn Hữu Thước, Hiệu ứng kích thích của dịch tảo lên cây lúa được xử lý lạnh ở giai đoạn nảy mầm", Tạp chí Sinh học, 9 (3), 1987, tr 27 -
32
[3] Trần Đăng Kế, Nghiên cứu thành phần sinh hóa của vi khuẩn lam và hoạt tính sinh lý của chúng, Thông báo Khoa học của các trường Đại học – 1994, Sinh học Nông nghiệp, tr 51 – 56
[4] Dương Đức Tiến, Vi khuẩn lam cố định nitơ trong ruộng lúa, NXB NN, 1994 [5] Đỗ Thị Trường, Vi khuẩn lam trên đất trồng lúa huyện Hoà Vang thành phố Đà Nẵng, Luận văn Thạc sỹ Sinh học, 1998
Trang 5§¹i häc Vinh T¹p chÝ khoa häc, tËp XXXVI, sè 1A-2007 [6] O I Baulina, T G Korzhenevskaya, K A Nikitana, and M V Gusev, An electron- Microscopic and Biochemical Study of the Spheroplasts of the Blue- green alga Anabaena variabilis Microbiol.,Vol 44 (1), 1975, pp 109- 112
[7] A Hattori, and I Uesugi, Ferredoxin dependent Photoreduction of Nitrate by Subcellular Preparations of Anabaena cylindrica In: Comparative Biochemistry and Biophysics of photosynthesis Edited by: K Shibata, A Takamiya, A T Jagendorf, and R C Fuller, University of Tokyo Press, Tokyo, 1967
[8] P A Roger, and P A Reynaud, Free- living blue- green algae in tropical Soil In: Microbiology of tropical Soil and plant productivity Y Dommergues and H Dum, editors Martinus Nijohogg, Publisher The Hagne, 1982
Summary
The Effect on the germination, growth of germination and roots of Khai phong rice cultivar by two cyanobacteria
species
Two species of nitrogen fixing cyanobacteria (Anabaena iyengarii var tenuis Rao, Scytonema ocellatum) which were isolated from rice fields of Hung Nguyen district (Nghe An), have been used to study the on influence on germination and the growth
of the germination and roots of the Khai Phong rice seeds The result of the research has shown:
The suitable strength of Anabaena iyengarii var tenuis Rao culture has stimulated Khai Phong rise seeds about ratio germination, intensive respiration at the cellular, length of germ-trunk, length of germ-root more than control experiment (stimulated by tap-water) sequencing 31%; 49%; 45%; 43% (at the 72 hours)
The result of the research on Scytonema ocellatum culture is similar: 18%; 39%; 36%; 39% (at the 72 hours)
The weak strength of cyanobacteria culture has stimulated germination and the growth of the germ of the Khai Phong rice seeds with little effect Conversely, the strong strength of cyanobacteria culture has inhibited germination and the growth
of the germ of the Khai Phong rice seeds
(a) Khoa Sinh häc, tr−êng §¹i häc Vinh
(b) Cao häc 12 Thùc vËt, tr−êng §¹i häc Vinh