Tuyển chọn định hướng các nhóm vi sinh vật đất có khả năng chống chịu với nồng độ muối cao và chuyển phèn gây độc với thực vật để sử dụng trong các vùng đất canh tác bị tác động bởi biến đổi khí hậu

Chia sẻ: Leon Leon | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

100
lượt xem 18
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu này được thực hiện để đối phó với các hiệu ứng SUBJUNCTIVE của biến đổi khí hậu trên sông Cửu Long Đồng bằng (ĐBSCL) và Đông Nam của ĐBSCL trong tương lai khi hầu hết diện tích sản xuất nông nghiệp sẽ bị ngập nước biển và các vật liệu chứa sunfua hình thành. Căn cứ vào dân số vi sinh vật đất thích ứng với thay đổi môi trường không thuận lợi.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tuyển chọn định hướng các nhóm vi sinh vật đất có khả năng chống chịu với nồng độ muối cao và chuyển phèn gây độc với thực vật để sử dụng trong các vùng đất canh tác bị tác động bởi biến đổi khí hậu

TUY N CH N Đ NH HƯ NG CÁC NHÓM VI SINH V T Đ T CÓ KH NĂNG CH NG CH U V I N NG Đ MU I CAO VÀ CHUY N PHÈN GÂY Đ C V I TH C V T Đ S D NG TRONG CÁC VÙNG Đ T CANH TÁC B TÁC Đ NG B I BI N Đ I KHÍ H U oàn Kim H nh1, Nguy n Vi t Hi p1, ng Thương Th o1. Summary Orient selection of soil microorganism groups that having ability to alleviate salt stress (up to 6%) and convert sulfidic materials for use in agriculture production areas which will be affected by climate changes This study was carried out to deal with subjunctive effects of climate change on the Mekong River Delta (MRD) and the Southeast of MRD in the future when almost agriculture production area will be flooded with sea water and formed sulfidic materials. Base on soil microorganism population adapting to unfavourable environment changes. From 2006 to 2007, 114 soil samples were collected from 2 soil groups (saline soils and acid sulphate soils) of 6 provinces in the Mekong River Delta (MRD) and the Southeast of MRD to isolate microorganism strains. 28 AMF strains, 36 bacteria strains, 11 actinomyces strains, 8 yeast strairs, 11 mold strains that having ability to alleviate salt stress (up to 6%) and convert sulfidic materials (>35%) were selected. The sulfidic materials converting and salt - alleviating property of these isolates can be applied for dealing with effects of climate change Keywords: Acid sulphate soils, climate change, microorganisms, saline soils, sea level rise, sulfidic materials. I. TV N nghiêm tr ng b i nh ng thay i khí h u H i ngh thư ng nh toàn c u v phát toàn c u. Quá trình xâm nh p m n và thay tri n b n v ng t i Johannesburg (C ng hòa i lưu lư ng ch y c a h th ng sông C u Nam Phi) năm 2002 ã nh n nh r ng nh ng Long s làm thay i thành ph n cơ gi i, h u qu c a bi n i khí h u toàn c u tr c phì c a t, tăng di n tích t b nhi m ti p tác ng n s sinh t n c a loài ngư i, phèn, nh hư ng tr c ti p n năng su t và c th n tài nguyên nư c, năng lư ng, s c s n lư ng cây tr ng. kh e con ngư i, nông nghi p và an ninh Trư c khi con ngư i k p ưa ra các lương th c và a d ng sinh h c. bi n pháp ng phó v i bi n i khí h u, ã ng th 5 v kh năng d t n thương và ang có m t quá trình ti n hóa m i c a do tác ng c a bi n i khí h u, Vi t Nam sinh v t nh m t thích nghi và i u ch nh ã ư c Liên hi p qu c ch n là qu c gia v i quá trình này. S ti n hóa, thích nghi ti n hành nghiên c u i n hình v bi n i này m màn cho nh ng thay i có tính khí h u và phát tri n con ngư i. Theo ó, ch t quy t nh n kh năng sinh t n c a sinh k c a ngư i Vi t ang b e d a m i sinh v t v sau. 1 Vi n Th như ng Nông hóa.
M t s loài vi sinh v t t s ng trong Czapek - Dox - propionat. Phân l p n m vùng r th c v t các khu v c t m n m c s d ng môi trư ng Czapek - Dox thông qua quá trình t bi n i gen ã nâng (Atlas M. Ronald, 2005). Riêng phân l p bào cao tính ch ng ch u m n c a mình, t làm t n m r c ng sinh: K thu t sàng ư t và ly cho chúng t n t i, sinh trư ng và phát tri n tâm trong thang n ng Sucarose 50% ư c trong i u ki n môi trư ng s ng có (Brundrett Mark và c ng s , 1996). nh ng thay i b t l i (như gia tăng n ng K thu t tuy n ch n: mu i trong t,...). Fe2+ có trong t phèn ho t ng ã ánh giá m c ch ng ch u n ng ư c ch ng minh là có tính gây c v i mu i b ng k thu t th nghi m n ng liên th c v t. Cây tr ng mu n t n t i trong t ti p c a Pepper I. L. và Gerba C. P. (2005). phèn ho t ng thì ho c là h r ph i ti t ra Xác nh kh năng chuy n nguyên li u các ph c ch t ho c qu n th vi sinh v t h i sinh phèn gây c theo hư ng d n c a sinh trong vùng r ph i ho t ng m nh Donahue L. R., Miller W. R. và Shickluna chuy n F2+ thành d ng Fe3+ không c C. J. (1998); King M. G. và Garey A. M. v i cây. Khi qu n th vi sinh v t trong t (1999); Wang T và Peverly H. J. (1999). có kh năng chuy n hóa F2+ thành Fe3+ ho t ng m nh s làm tăng m c s ng sót III. K T QU VÀ TH O LU N c a th c v t s ng trên t phèn ho t ng. T n d ng tính ch t “ i trư c” thích nghi 1. L y m u c a th gi i s ng ( c bi t là vi sinh v t t) T năm 2006, nhóm tài ã ti n hành xây d ng các bi n pháp khác nhau i l y t ng c ng 114 m u t thu c 2 nhóm phó và thích ng v i h qu c a bi n i khí t là nhóm t m n và nhóm t phèn trên h u là i u t t y u hi n nay. a bàn 6 t nh khu v c ông N am b cùng v i ng b ng sông C u Long là: Thành II. V T LI U VÀ PHƯƠNG PHÁP ph H Chí Minh, Bà R a - Vũng T u, Trà NGHIÊN C U Vinh, B c Liêu, Sóc Trăng và Long An. 1. V t li u Các v trí l y m u là nh ng v trí ang ti n hành canh tác nông nghi p, không n m Các m u t thu c nhóm t m n và trong di n quy ho ch phát tri n công nghi p t phèn khu v c ông Nam b cũng như - d ch v - du l ch, ư c xác nh s b nh ng b ng sông C u Long. hư ng khi nư c bi n dâng trong th i gian t i (ho c là b nhi m m n thêm ho c là 2. Phương pháp chuy n sang tr ng thái phèn ho t ng). L y m u t: Các m u t sau khi l y ư c b o qu n M u t ư c l y theo ch d n c a 4 - 50C và v n chuy n ngay v phòng thí FAO (1967) và Richard Bardgett, Michael nghi m B môn Vi sinh v t, Vi n Th Usher, David Hopkins (2005). như ng N ông hóa ti n hành phân tích. Phân l p ch ng 2. Phân l p B ng phương pháp Koch trên ĩa Petri có ch a môi trư ng tương ng. Phân l p vi Trên môi trư ng th ch dinh dư ng và khuNn s d ng 2 môi trư ng: Th ch dinh Molongoski - Klug ã phân l p ư c t ng dư ng và Molongoski - Klug. Phân l p x s 377 ch ng vi khuNn trong ó có 256 khuNn s d ng môi trư ng Kuster - William. ch ng vi khuNn phân l p t t m n, 121 Phân l p n m men s d ng môi trư ng ch ng phân l p ư c t t phèn.
Có 144 ch ng x khuNn phân l p ư c trong s ó 85 ch ng là t m u t m n và trên môi trư ng Kuster - William. Trong s 42 ch ng là t m u t phèn. này 95 ch ng phân l p t t m n và 49 Các ch ng sau khi phân l p ư c làm ch ng phân l p t t phèn. s ch và t o dòng thu n (v i vi khuNn, x S d ng môi trư ng Czapek - Dox - khuNn, n m men, n m m c b ng cách pha propionat ã phân l p ư c 202 ch ng n m loãng và c y g t liên ti p trên ĩa petri có men (151 ch ng t t m n và 51 ch ng t ch a môi trư ng tương ng v i khi phân l p, t phèn). 243 ch ng n m m c (203 ch ng riêng n m r n i sinh b ng cách cho n y m m t t m n và 40 ch ng t t phèn) phân b ng k thu t màng kép sau ó lây nhi m ch l p ư c trên môi trư ng Czapek - Dox. ng vào r cây ký ch tương ng). B ng k thu t sàng ư t và ly tâm trong N h ng ch ng này ư c s d ng như là thang n ng Sucarose 50% ã tách ư c ngu n v t li u cho công tác tuy n ch n 127 ch ng n m r n i c ng sinh (AMF) nh hư ng v sau. B ng 1. S ch ng vi sinh v t phân l p ư c ban u trên các ngu n m u t khác nhau Ngu n m u đ t Stt Nhóm vi sinh v t T ng s Đ tm n Đ t phèn 1 Vi khu n (ch ng) 256 121 377 2 X khu n (ch ng) 95 49 144 3 N m men (ch ng) 151 51 202 4 N m m c (ch ng) 203 40 243 5 N m r (ch ng) 85 42 127 T ng s (ch ng) 790 303 1093 nh 1. Khu n l c vi khu n ( nh trái) và n m men ( nh ph i) phân l p t tm n nh 2. Bào t n m r n i c ng sinh (AMF) phân l p t t m n ( nh trái) và t phèn ( nh ph i)
3. Tuy n ch n phân b dày c trên b m t màng sinh ch t Theo k ch b n bi n i khí h u, các khu c a chính t bào ó ho c kh năng sinh và v c tm n ông Nam b s có nguy cơ b ti t các ch t trao i b c 1, b c 2 vào môi m n hóa cao hơn so v i hi n nay, khu v c t trư ng s ng (Bruce Alberts, 2004). phèn ti m tàng ng b ng sông C u Long V i n ng mu i tan trong t cao s chuy n thành phèn ho t ng vì v y hư ng nh t dãy th nghi m là 6,4%, có 15 ch ng ch n l c ây là ch n l c theo nh hư ng. vi khuNn, 9 ch ng x khuNn, 6 ch ng n m Các ch ng phân l p t t m n s ch n l c men, 7 ch ng n m r có kh năng ch ng theo hư ng ch u m n cao, các ch ng phân l p ch u ư c. t t phèn ch n l c theo hư ng chuy n phèn m c n ng mu i tan trong t là gây c (t Fe2+ thành Fe3+). 3,2% (n ng mà theo d oán c a Tuy n ch n theo hư ng ch u m n: Bernard P. K. Yerima và E. Van Ranst năm 2005 có kho ng 30% di n tích t các nư c K t qu tuy n ch n theo hư ng ch ng khu v c ven bi n b xâm m n n ngư ng ch u m n (b ng 02) cho th y: như v y) có 17 ch ng vi khuNn, 13 ch ng M c ch ng ch u c a vi sinh v t t l x khuNn, 13 ch ng n m men, 18 ch ng ngh ch v i n ng mu i tan có trong t. n m m c và 24 ch ng n m r có bi u hi n i u này là hoàn toàn h p lý vì m t m c kh năng ch ng ch u t t. n ng nào y trong môi trư ng s ng các N u tính v t l % các ch ng vi sinh cation (như Na+) và anion (Cl - ) óng vai trò v t tham gia tuy n ch n v tính ch ng ch u như nhân t kìm hãm s phát tri n c a vi sinh n ng mu i d dàng nh n th y kh năng v t (Tortora J. Gerard và c ng s , 2002). ch ng chi c a các ch ng n m r và x n ng mu i cao, a s các ch ng vi khuNn là tương i t t. Chính b n ch t m i sinh v t th nghi m u không bi u hi n quan h c ng sinh c bi t gi a n m r và kh năng ch ng ch u tuy nhiên m t s th c v t quy t nh tính ch t ch ng ch u ch ng v n t n t i và phát tri n ư c. Kh cao c a chúng trong các i u ki n môi năng t n t i n ng mu i cao c a các trư ng b t l i (Brundrett Mark và c ng s , ch ng này ư c quy t nh nh s phát 1996). M c t n thương t bào c a n m tri n m nh m các “bơm” proton ch ng men và vi khuNn cao hơn r t nhi u. B ng 2. Kh năng ch ng ch u n ng mu i trong t c a các ch ng vi sinh v t phân l p trên nhóm t m n N ng đ NaCl trong đ t (%) STT Nhóm vi sinh v t 0,05 0,1 0,2 0,4 0,8 1,6 3,2 6,4 1 Vi khu n (ch ng) 212 134 81 77 43 26 17 15 2 X khu n (ch ng) 75 44 36 29 22 17 13 9 3 N m men (ch ng) 127 92 76 49 34 22 13 6 4 N m m c (ch ng) 177 95 86 49 37 26 18 7 5 N m r (ch ng) 77 68 59 49 38 30 24 20
Tuy n ch n theo hư ng chuy n i ch ng x khuNn, 2 ch ng n m men, 4 ch ng nguyên li u sinh phèn gây c cho th c v t: n m m c và 8 ch ng n m r bi u hi u kh Nghiên c u v i u ki n hình thành năng chuy n nguyên li u sinh phèn gây c cho th c v t >35% (lư ng Fe2+ b chuy n phèn ngư i ta nh n th y trong ph m vi thành Fe3+ >35% sau 9 ngày m u). 10.000 năm tr l i ây, sau s ki n dâng lên c a nư c bi n (bi n ti n) l n nh t g n N hóm vi khuNn là nhóm chi m ưu th ây. Khi m c nư c bi n dâng lên và làm cao trong s các ch ng ki m tra có kh ng p t, sulfat trong nư c bi n tr n l n năng chuy n c tính nguyên li u sinh phèn v i các tr m tích t ch a các ô-xít s t và cao (>35%). i u này nói lên tính thích ng các ch t h u cơ. Trong các i u ki n hi m cao c a chúng trong ho t ng sinh phèn khí này, các vi khuNn ưa phân h y các ch t cũng như c ch hình thành nguyên li u vô cơ như Thiobacillus ferrooxidans t o ra phèn gây c (Bernard P. K. Yerima, E. các sulfua s t (ch y u là d ng pyrit). T i Van Ranst, 2005). m t th i i m nh t nh, nhi t m hơn Tortora J. Gerard và c ng s (2002) thì là i u ki n thích h p hơn cho các vi cho r ng 90% các ho t ng liên quan n khuNn này, t o ra m t ti m năng l n hơn quá trình sinh phèn và chuy n nguyên li u cho s hình thành c a các sulfua s t sinh phèn gây c là do vi khuNn và x (Brock D. T. và c ng s , 1984). Các môi khuNn quy t nh. N hóm sinh v t nhân th t trư ng ng p nư c vùng nhi t i, ch ng như n m m c, n m men và n m r ít có vai h n các khu r ng ư c hay các khu v c trò quy t nh mà ch óng nhân t ph tr c a sông, có th ch a hàm lư ng pyrit cao thúc Ny quá trình sinh ho c kìm hãm phèn hơn so v i các môi trư ng tương t nhưng x y ra. vùng ôn i. Pyrit là n nh cho t i khi N gư i ta bi t r t rõ r ng nhóm vi nó b l ra ngoài không khí, t th i i m khuNn kh Fe3+ thành Fe2+ ho t ng m nh này thì pyrit b ôxi hóa và sinh ra axít trong i u ki n vi hi u khí n y m khí, sulfuric. N hư v y phèn ti m tàng chuy n nhi t cao, t b ng p nư c (Begg C và thành phèn ho t ng. c ng s , 1994; Bernard P. K. Yerima, E. chuy n i nguyên li u sinh phèn Van Ranst, 2005). X khuNn, n m m c, gây c cho th c v t có nhi u cách khác n m men và n m r thư ng ho t ng nhau, m t trong s ó là s d ng i u ki n m nh trong i u ki n t vi hi u khí n ôxi hóa kh chuy n Fe2+ thành Fe3+ hi u khí (Paul Alvin Elldor và c ng s ), chính vì v y s lư ng ch ng bi u hi n ho t không c v i sinh v t, c bi t là th c v t. tính chuy n nguyên li u phèn cao các ánh giá hi u qu chuy n i Fe2+ thành nhóm này là ít. Fe3+ là hư ng ch n l c th 2 c a tài. M c dù là nhóm yêu c u ôxy trong i u K t qu ch n l c theo hư ng này (b ng 3) ki n sinh trư ng và phát tri n nhưng các cho th y: ch ng n m r v n bi u hi n kh năng Trong t ng s 303 ch ng vi sinh v t (vi chuy n nguyên li u sinh phèn cao (n m r khuNn, x khuNn, n m men, n m m c, n m có 8 ch ng trong khi ó x khuNn, n m men r ) ki m tra ch có 21 ch ng vi khuNn, 2 ch có 2 ch ng, n m m c ch có 4 ch ng)
i u này có th là do h qu m i quan h Ferribacter cũng có kh năng này. Bên c ng sinh gi a n m r và th c v t ch c nh kh năng kh Fe3+, m t s trong s (Donahue L. R., Miller W. R. và Shickluna loài thu c nhóm này còn có kh năng kh C. J., 1983). Mn2+ (Lovley, 2006). M t s ch ng vi sinh v t ki m tra N ghiên c u c a Gareth M. Evans và không bi u hi n kh năng chuy n nguyên Judith C. Furlong (2003) cho th y, thông li u phèn (không bi u hi n ho t tính) ví thư ng m c chuy n nguyên li u phèn d như vi khuNn có t i 77/121 ch ng trong t khu v c nhi t i dao ng ki m tra không có ho t tính. i u này liên trong kho ng 5 - 20% sau t 5 - 10 ngày quan n ho t ng trao i ch t c a . Mu n ng d ng nh ng ch ng vi sinh chúng v i các chu trình lưu huỳnh cũng v t có ho t tính ki u tương ương như th như s t trong t nhiên (Richard Bardgett, này trong công ngh sinh h c áp d ng Michael Usher, David Hopkins, 2005). c i t o t òi h i ho t l c c a chúng ph i Hay nói cách khác vi sinh v t có kh >35%. N h ng sinh v t chuy n gen ph i năng kh Fe +3 r t a d ng, nhưng ch t ư c m c ý nghĩa >45%. N hư v y n u y u v n thu c v h Geobacteraceae (ví căn c theo nh ng nh hư ng tiêu chuNn d i n hình là Geobacter metallireducen, c a Gareth M. Evans và Judith C. Furlong G. sulfurreducens) ngoài ra m t s loài (2003) chúng ta có th có 37 ch ng vi thu c Shewanella, Ferrimonas, Aeromonas, sinh v t ng d ng trong c i t o t phèn. Proteobacteria, Geothrix, Geovibrio và B ng 3. M c chuy n nguyên li u sinh phèn (FeS2) c a các ch ng tuy n ch n sau 9 ngày m u Kh năng chuy n nguyên li u sinh phèn STT Nhóm vi sinh v t Không có ho t tính Ho t tính < 35% > 35% 1 Vi khu n (ch ng) 77 23 21 2 X khu n (ch ng) 40 7 2 3 N m men (ch ng) 35 14 2 4 N m m c (ch ng) 26 10 4 5 N m r (ch ng) 34 0 8
T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ n«ng nghiÖp ViÖt Nam IV. K T LU N VÀ N GHN 1. K t lu n 1 T 114 m u t thu c 2 nhóm t là nhóm t m n và nhóm t phèn trên a bàn 6 t nh khu v c ông N am b cùng v i ng b ng sông C u Long ã phân l p ư c 377 ch ng vi khuNn, 144 ch ng x khuNn, 202 ch ng n m men, 243 ch ng n m m c và 127 ch ng n m r làm ngu n nguyên li u cho quá trình ch n l c ch ng. 2. Trên cơ s các ch ng phân l p ư c, ch n l c theo hư ng ch u m n ã xác nh ư c 15 ch ng vi khuNn, 9 ch ng x khuNn, 6 ch ng n m men, 7 ch ng n m m c, 20 ch ng n m r có kh năng ch ng ch u ư c n ng mu i tan trong t là 6,4%. Tuy n ch n theo hư ng chuy n nguyên li u sinh phèn gây c v i th c v t ã tìm ư c 21 ch ng vi khuNn, 2 ch ng x khuNn, 2 ch ng n m men, 4 ch ng n m m c và 8 ch ng n m r có kh năng chuy n i nguyên li u sinh phèn gây c cho th c v t > 35%. 2. ngh - Xác nh m c an toàn sinh h c c a các ch ng tuy n ch n ư c (an toàn cho ngư i, ng v t và th c v t) theo quy nh c a FAO và WHO. - Th nghi m ng ru ng ánh giá úng hi u qu ch n l c và xác nh các gi i pháp nh m nâng cao kh năng ho t ng c a các nhóm vi sinh v t này trong i u ki n ng ru ng ( i u ki n môi trư ng ngoài phòng thí nghi m). TÀI LI U THAM KH O 1 Atlas M. Ronald, 2005. Handbook of Media for Environmental Microbiology. CRC Press. Taylor & Francis Group. 2 Begg C et al., 1994. Root - Induced Iron Oxidation and pH Changes in the Lowland Rice Rhizosphere. New Phytologist, Vol. 128, No. 3, pp. 469 - 477. 3 Bernard P. K. Yerima, E. Van Ranst, 2005. Introduction to Soil Science: Soils of the Tropics. Trafford Publishing. 4 Brock D. T., et al, 1984. Biology of microorganisms. PHI. 5 Bruce Alberts, 2004. Mulecular Biology of the Cells. Taylor & Francis Group 6 Brundrett Mark et al, 1996. Working with Mycorrhiza in Forestry and Agriculture. Canberra, Australia, pp 141 - 252. 7 Donahue L. R., Miller W. R., and Shickluna C. J., 1983. Soil: An introduction to soils and plant growth. PHI. 8 FAO, 1967. A practical manual of siol microbiology laboratory methods. Rome. 9 Gareth M. Evans, Judith C. Furlong, 2003. Environmental Biotechnology: Theory and Application. John Wiley & Sons Ltd, West Sussex, England. 7
T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ n«ng nghiÖp ViÖt Nam 10 King M. G., and Garey A. M., 1999. Ferric iron reduction by bacteria associated with the roots of freshwater and marine macrophytes. Applied and Enviroment Microbiology. Vol. 65, No. 10, Oct. 1999, pp. 4393 - 4398. 11 Lovley R. Derek, 2006. Environmental Microbe - Metal Interactions. ASM Press, Washington, D.C. 2000. Lu Yahai et al - Structure and activity of bacterial community inhabiting rice roots and the rhizosphere. Environmental Microbiology, Volume 8, Issue 8/2006, pp. 1351. 12 Okalebo R. J., et al., 1993. Laboratory methods of soil and plant analysis: A working manual. TSBF Program. Kenya 1993. gư i ph n bi n: H Quang c 8