Phân lập, tuyển chọn chủng vi khuẩn có hoạt lực cao về khả năng cố định nitơ và tổng hợp indole-3-acetic acid (IAA) từ đất trồng ngô tại tỉnh Thái Nguyên và Hà Giang
DOI:
https://doi.org/10.55250/Jo.vnuf.14.3.2025.003-011Từ khóa:
Bacillus, cố định nitơ, tổng hợp IAA, tuyển chọn, vi khuẩnTóm tắt
Nghiên cứu này tập trung phân lập và tuyển chọn một số chủng vi khuẩn có tiềm năng ứng dụng trong sản xuất chế phẩm sinh học để phục vụ sản xuất nông nghiệp xanh và bền vững. Từ 12 mẫu đất trồng ngô thu thập tại Thái Nguyên và Hà Giang đã phân lập được 3 chủng vi khuẩn đều có khả năng cố định nitơ và tổng hợp IAA. Từ đó tuyển chọn được chủng MN88 với hoạt tính cố định nitơ trên môi trường Ashby đạt 20,499 µg/ml NH4+ và sinh tổng hợp IAA trên môi trường Ashby bổ sung 0,1% L-Tryptophan đạt 68,19 µg/ml IAA. So sánh trình tự gen 16S rRNA của chủng MN88 với các loài đã công bố trên ExTaxon cho thấy, chủng MN88 có mức độ tương đồng 99,2% với Bacillus tropicus N24T (MACG01000025). Sơ đồ tiến hóa dựa vào trình tự gen 16S rRNA giữa chủng MN88 và các loài gần nhất bộ lộc chủng MN88 thuộc chi Bacillus và gần nhất với loài Bacillus tropicus N24T. Do vậy, chủng MN88 được đặt tên khoa học là Bacillus tropicus MN88. Khảo sát đặc điểm hóa sinh cho thấy chủng Bacillus tropicus MN88 có khả năng sinh 12 loại enzyme (Phosphatase alcaline, Esterase (C4), Esterase Lipase (C8), Lipase (C14), Leucine arylamidase, Valine arylamidase, Cystine arylamidase, D-chymotrypsine, Phosphatase acide, Naphtol-AS-BI- phosphohydrolase, D-glucosidase và catalase). Bên cạnh đó, chủng MN88 có khả năng đồng hóa một số nguồn carbon như: D-glucose, L-arabinose, D- mannose, D-mannitol, N-acetyl-glucosamine, D-maltose, L-arginine, Gelatin, Trisodium citrate, D-ribose; không có khả năng đồng hóa D-saccharose, D-sorbitol và Urea, âm tính với phản ứng Voges-Proskauer, sinh Indole và chuyển hóa nitrate thành nitrite.
Tài liệu tham khảo
. Ngô Hữu Tình (2003). Cây ngô. Nhà xuất bản Nghệ An. 211.
. Nguyễn Hữu Hiệp & Nguyễn Thị Mai Khanh (2010). Phân lập và nhận diện một số chủng vi khuẩn cố định nitơ trên cây bắp. Tạp chí Khoa học – Đại học Cần Thơ. 16: 151-156.
. Stoltzfus J. R, So R., Malaravithi P. P., Ladha J.K. & Brujin F.J. (1997). Isolation of endophytic bacteria from rice and assessment of their potential for supplying rice with biologically fixed nitrogen. Plant and Soil. 194: 25-36.
. Dalla Santa O. R., Fernández Hernández R., Michelena Alvarez G. L., Ronzelli P. Jr. & Carlos Ricardo Soccol (2004). Azospirillum sp . inoculation in wheat, barley and oats seeds greenhouse experiments. Agriculture, Agribusiness and Biotechnology. 47: 843-850. DOI: 10.1590/S1516-89132004000600002.
. Bashan Y. & Levanony H. (1990). Current status of Azospirillum inoculation technology: Azospirillum as a challenge for agriculture. CAN. J. MICROBIO. 36: 591-603.
. Wagner S.C. (2011). Biological Nitrogen Fixation. Nature Education Knowledge. 3: 15.
. Spaepen S., Vanderleyden J. & Remans R. (2007). Indole-3-acetic acid in microbial and microorganism-plant signaling. FEMS Microbiol Rev. 31: 425-48. DOI: 10.1111/j.1574-6976.2007.00072.x.
. López-Bucio J., Campos-Cuevas J. C., Hernández-Calderón E., Velásquez-Becerra C., Farías-Rodríguez R., Macías-Rodríguez L. I. & Valencia-Cantero E. (2007). Bacillus megaterium rhizobacteria promote growth and alter root-system architecture through an auxin- and ethylene-independent signaling mechanism in Arabidopsis thaliana. Mol Plant Microbe Interact. 20(2): 207-217. DOI: 10.1094/mpmi-20-2-0207.
. Mehnaz S. & Lazarovits G. (2006). Inoculation effects of Pseudomonas putida, Gluconacetobacter azotocaptans, and Azospirillum lipoferum on corn plant growth under greenhouse conditions. Microb Ecol. 51(3): 326-335. DOI: 10.1007/s00248-006-9039-7.
. Rodrigue A. A., Forzani M. V., Soares R. S., Sibov S. T. & Gonçalves Vieira J. D. (2016). Isolation and selection of plant growth-promoting bacteria associated with sugarcane. Pesq, Agropec, Trop. 46: 46-54.
. Giassi V., Kiritani C. & Kupper K.C. (2016). Bacteria as growth-promoting agents for citrus rootstocks. Microbiological Research. 190: 46-54.
. Chauhan A., Guleria S., Balgir P. P., Walia A., Mahajan R., Mehta P. & Shirkot C. K. (2017). Tricalcium phosphate solubilization and nitrogen fixation by newly isolated Aneurinibacillus aneurinilyticus CKMV1 from rhizosphere of Valeriana jatamansi and its growth promotional effect. Braz J Microbiol. 48: 294-304. DOI: 10.1016/j.bjm.2016.12.001.
. Nguyễn Anh Huy & Nguyễn Hữu Hiệp (2018). Phân lập và nhận diện các dòng vi khuẩn chịu mặn có khả năng cố định đạm và tổng hợp IAA từ đất sản xuất lúa – tôm ở Bạc Liệu, Sóc Trăng và Kiên Giang. Tạp chí Khoa học, Đại học Cần Thơ. 54: 7-12. DOI: 10.22144/ctu.jvn.2018.002.
. TCVN 7538-6:2010 (2010). Phần 6: Hướng dẫn về thu thập, xử lý và bảo quản mẫu đất ở điều kiện hiếu khí đề đánh giá các quá trình hoạt động, sinh khối và tính đa dạng của vi sinh vật trong phòng thí nghiệm.
. Phạm Thị Ngọc Lan & Nguyễn Thị Việt (2016). Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn cố định Nitrogen từ đất rừng ngập mặn ở Thừa Thiên Huế. Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Trường Đại học Khoa học – Đại học Huế. 4: 63-72.
. TCVN10784:2015 (2015). Vi sinh vật – Xác định khả năng sinh tổng hợp axít 3-Indol-acetic (IAA).
. Glickmann E. & Dessaux Y. (1995). A critical examination of the specificity of the Salkowski reagent for indolic compounts produced by phytopathogenic bacteria. Apply Environ Microbiol. 61: 793-795.
. Nguyễn Thị Thu Hằng & Nguyễn Thị Thuỷ (2015). Tuyển chọn vi khuẩn Azotobacter có khả năng cố định nitơ và sinh tổng hợp IAA. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Lâm nghiệp. 4: 3 – 9.
. Sambrook J. & Russell D.W. (2001). Molecular Cloning: a Laboratory Manual. Cold Spring Harbor Laboratory Press. 1-170.
. Klindworth A., Pruesse E., Schweer T., Peplies J., Quast C., Horn M. & Glöckner F. O. (2013). Evaluation of general 16S ribosomal RNA gene PCR primers for classical and next generation sequencing-based diversity studies. Nucleic Acids Res. 41: 1-11.
. Chun J., Lee JH., Jung Y., Kim M., Kim S., Kim B.K. & Lim Y.W. (2007). EzTaxon: a web-based tool for the identification of prokaryotes based on 16S ribosomal RNA gene sequences. Int J Syst Evol Microbiol. 57: 2259-2261.
. Kumar S., Stecher G. & Tamura K. (2016). MEGA7: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 7.0 for Bigger Datasets. Molecular Biology and Evolution. 33: 1870-1974.
. Trần Văn Chí, Lã Văn Hiền, Nguyễn Mạnh Tuấn, Nguyễn Thị Giang & Hoàng Thị Lan Anh (2023). Tuyển chọn chủng vi khuẩn có hoạt lực cao về khả năng cố định nitơ và tổng hợp indole-3-acetic acid (IAA) từ đất trồng chè tại xã Tức Tranh, tỉnh Thái Nguyên. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Lâm nghiệp. 12: 3-11. DOI: 10.55250/jo.vnuf.12.6.2023.003-011.
. Nguyễn Thị Thúy Nhi, Nguyễn Thái Pháp, Dương Vi Ngọc & Nguyễn Minh Trí (2024). Phân lập và tuyển chọn chủng vi khuẩn có khả năng cố định đạm từ đất trồng ngô. Hội nghị khoa học toàn quốc về công nghệ sinh học. 832-838.
. 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 học Trường Đại học Cần Thơ. 58: 160-171.
. Trần Văn Chí, Nguyễn Mạnh Tuấn, Ngô Xuân Bình, Nguyễn Duy Dũng, Lã Văn Hiền, Nguyễn Đức Tuân, Nguyễn Xuân Vũ & Phạm Thị Tuyết Mai (2022). Tuyển chọn chủng vi khuẩn có khả năng cố định nitơ và tổng hợp Indole-3-acetic acid (IAA) từ đất trồng cà chua ở một số xã, phường tại tỉnh Thái Nguyên. Tạp chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam. 20: 1599-1607.
. Browne H.P., Forster S.C., Anonye B.O. & et al. (2016). Culturing of unculturable human microbiota reveals novel taxa and extensive sporulation. Nature. 533: 543-546.
. Liu Y., Du ., Lai Q., Zeng R., Ye D., Xu J. & Shao Z. (2017). Proposal of nine novel species of the Bacillus cereus group. Int J Syst Evol Microbiol. 67: 2499-2508. DOI: 10.1099/ijsem.0.001821.
. Samanta S., Datta D. & Halder G. (2020). Biodegradation efficacy of soil inherent novel sp. Bacillus tropicus (MK318648) onto low density polyethylene matrix. Journal of Polymer Research. 27: 324. DOI: 10.1007/s10965-020-02296-x.
. Shen N., Yang M., Xie C., Pan J., Pang K., Zhang H., Wang Y. & Jiang M. (2022). Isolation and identification of a feather degrading Bacillus tropicus strain Gxun-17 from marine environment and its enzyme characteristics. BMC Biotechnol. 22: 11. DOI: 10.1186/s12896-022-00742-w.
. Tuli S. R., Ali M. F., Jamal T. B., Khan M. A. S., Fatima N., Ahmed I., Khatun M. & Sharmin S. A. (2024). Characterization and Molecular Insights of a Chromium-Reducing Bacterium Bacillus tropicus. Microorganisms. 12: 12. DOI: 10.3390/microorganisms12122633.
