Tên đề tài: “Vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía hòa tan lân ảnh hưởng đến khả năng hấp thu lân của cây lúa trồng trên đất nhiễm mặn”.

Tác giả: Lê Tiến Đạt, Khóa: 2021

Ngành: Khoa học cây trồng; Mã số: 9620110. Nhóm ngành: Nông, lâm nghiệp và thuỷ sản.

Người hướng dẫn:  PGS.TS. Nguyễn Quốc Khương - Trường Đại học Cần Thơ

1. Tóm tắt nội dung luận án

Xâm nhập mặn gây bất lợi đối với hấp thu dinh dưỡng, sinh trưởng và năng suất lúa ở ĐBSCL. Mục tiêu của nghiên cứu nhằm phân lập, tuyển chọn và định danh PNSB hòa tan P từ ruộng lúa nhiễm mặn và cơ sở hòa tan P. Đánh giá hiệu quả của PNSB hòa tan các dạng P khó tan đến hấp thu P, sinh trưởng và năng suất lúa trồng trên đất nhiễm mặn trong điều kiện nhà lưới và ngoài đồng. Kết quả phân lập được 46 dòng PNSB từ 21 mẫu đất và 21 mẫu nước thu ở Trần Đề, Mỹ Xuyên và Mỹ Tú - Sóc Trăng, với 4 dòng PNSB hòa tan P được đinh danh bằng kỹ thuật 16S rDNA là Cereibacter sphaeroides với tỷ lệ tương đồng 100%. Bốn dòng được tuyển chọn ST16, ST26, ST27 và ST32 hòa tan được 32,7 - 60,8 mg P/lít từ Al-P, 30,6 - 81,7 mg P/lít từ Fe-P và 22,8 - 36,3 mg P/lít từ Ca-P trong cả hai điều kiện vi hiếu khí sáng và háo khí tối. Ngoài ra, các dòng vi khuẩn này có tiềm năng cung cấp N và PGPB như IAA, EPS, ALA. Siderophores được xem là một trong những cơ sở để hòa tan P của PNSB, đặc biệt đối với từng nguồn P khó tan với khả năng tiết siderophores từ PNSB dao động 8,53 - 55,3 %, và có chỉ số hòa tan P là 2,50 - 3,17 Al-P, 8,50 - 20,7 Fe-P và 2,17 - 2,56 Ca-P. Các gen hòa tan P vô cơ là pqqB, pqqE, pstB, GDH, gcd, ppk, phnU, phnV và gen hòa tan P hữu cơ gồm appA, phoB, phoU, hscA.

Thí nghiệm trong điều kiện nhà lưới được bố trí khối hoàn toàn ngẫu nhiên với hai nhân tố, 4 lần lặp lại ở các vùng đất như Thới Bình - Cà Mau, Mỹ Xuyên - Sóc Trăng, An Biên - Kiên Giang, Thạnh Phú - Bến Tre và Châu Thành - Trà Vinh. Trong đó, nhân tố (A) là các mức bón P, với 0, 25, 50, 75 và 100 % P theo khuyến cáo và nhân tố (B) là PNSB hòa tan P gồm dòng đơn C. sphaeroides ST16, ST26, hỗn hợp hai dòng ST16, ST26 và không bổ sung vi khuẩn. Hàm lượng P dễ tiêu trong đất tăng 7,20 - 27,8 % trong trường hợp bổ sung C. sphaeroides ST16, ST26 hay hỗn hợp hai dòng vi khuẩn, dẫn đến tăng tổng hấp thu P trong cây lúa 16,7 % - 70,5 %, ở hai vụ canh tác lúa liên tiếp. Ngoài ra, sinh trưởng và thành phần năng suất lúa được cải thiện, dẫn đến tăng năng suất hạt 7,20 % - 46,6 %. Bên cạnh đó, bổ sung từng dòng C. sphaeroides ST16, ST26 hay hỗn hợp hai dòng ST16 và ST26 giúp giảm 50 - 100 % P nhưng vẫn đảm bảo năng suất hạt lúa.

Thí nghiệm ngoài đồng ở Trần Đề-Sóc Trăng được bố trí khối hoàn toàn ngẫu nhiên, với 4 lần lặp lại. Trong đó, các nghiệm thức gồm (i) bổ sung PNSB không bón P, (ii) PNSB kết hợp bón 25 % P, (iii) bón 100 % P theo khuyến cáo 100 % P, (iv) bón P theo nông dân. P dễ tiêu tăng 3,30 - 5,00 mg/kg do khả năng hòa tan P khó tan của PNSB dẫn đến giảm Fe-P 39,3 - 44,7 mg/kg, Ca-P 11,6 - 13,8 mg/kg và Al-P 8,20 - 8,80 mg/kg trong đất. Đặc biệt sử dụng C. sphaeroides kết hợp với mức bón 25 % P đạt sinh trưởng và thành phần năng suất lúa được cải thiện, dẫn đến giảm 75 % P nhưng vẫn đảm bảo năng suất lúa.

2. Những kết quả mới của luận án

Các dòng vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía hòa tan lân được phân lập, tuyển chọn và định danh trong đất nhiễm mặn trồng lúa ở huyện Trần Đề, Mỹ Xuyên và Mỹ Tú tỉnh Sóc Trăng là C. sphaeroides ST16, ST26, ST27 và ST32. Các dòng C. sphaeroides đều có khả năng hòa tan lân, cũng như cung cấp EPS, ALA, IAA, siderophores và NH₄⁺. Cơ sở hòa tan P của BNSB được chứng minh qua chỉ số hòa tan P (PSI) và khả năng tiết siderophores và các gen hòa tan P. Xác định được 2 dòng PNSB hòa tan lân giúp tăng sinh trưởng và năng suất lúa trồng trên các loại đất khác nhau ở điều kiện nhà lưới và ở điều kiện ngoài đồng.

3. Các ứng dụng/khả năng ứng dụng trong thực tiễn, các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu

Các dòng vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía hòa tan lân có tiềm năng trong việc sản xuất chế phẩm vi sinh và tiếp tục và mở rộng kết quả cho các vùng sản xuất lúa có điều kiện đất nhiễm mặn ở khu vực ĐBSCL.

Thesis title: Phosphate-solubilizing purple non-sulfur bacteria affects on the possibility absorb phosphate of rice plant growing on salinity soil

- Major: Major Crop science                                    Code: 9620110

- Full name of PhD student: Le Tien Dat                 Year: 2021   2^nd

- Scientific supervisor: Assoc. Prof. Dr.  Nguyen Quoc Khuong

- Educational institution: Can Tho University

1. Content of thesis summary

Salt intrusion has caused adverse effects on nutrient uptake, growth and yield of rice plants in the Mekong Delta, Vietnam. The study was aimed to isolate, screen, identify phosphorus (P)-solubilizing purple non-sulfur bacteria (PNSB) from salinity rice paddy field, identification of the basis for a proof of selected P-dissolving PNSB and to evaluate the effects of P-solubilizing purple nonsulfur bacteria (PSPNSB) C. sphaeroides on dissolving insoluble P forms, P uptake, growth, and yield of rice planted in salinity soil under greenhouse and field conditions. In the result, 46 isolates of PNSB were collected from 21 soil samples and 21 water samples in districts of Tran De, My Xuyen and My Tu Soc Trang province. Among them, there were four PNSB isolates that could solubilize P, which were identified by the 16S rDNA method as Cereibacter sphaeroides at 100% similarity. The four selected isolates (ST16, ST26, ST27 and ST32) dissolved 32.7 – 60.8 mg P/lít from Al-P, 30.6 – 81.7 mg P/lít from Fe-P and 22.8 – 36.3 mg P/lít from Ca-P in both microaerobic light and aerobic dark conditions. Moreover, these bacterial strains were potent in providing nitrogen, IAA, ALA, and EPS. Siderophores are considered one of the basic for a proof of P-solubilizing PNSB, siderophores (8.53 - 55.3 %) and phosphate solubilization Index were 2,50 – 3,17 Al-P, 8,50 – 20,7 Fe-P và 2,17 – 2,56 Ca-P.  The genes that solubilize inorganic P were pqqB, pqqE, pstB, GDH, gcd, ppk, phnU, phnV, and organic P solubilizing genes included appA, phoB, phoU, hscA.

The experiment was completely randomized in blocks with two factors and four replications under greenhouse conditions, soils collected from Mekong Delta areas such as Thoi Binh - Ca Mau, My Xuyen - Soc Trang, An Bien - Kien Giang, Thanh Phu - Ben Tre and Chau Thanh - Tra Vinh. Factor A was the rates of fertilizing chemical P, 0, 25, 50, 75, and 100 % P according to the recommendation. Factor B was the PSPNSB including a single strain of C. sphaeroides ST16 or C. sphaeroides ST26 and a mixture of them. The soluble P in soil increased by 7,20 % - 27,8 % when C. sphaeroides ST16 and ST26 were supplied singly or in the mixture, leading to the increase in total P uptake in rice by 16,7 % - 70,5 %, in two continuous crops. Moreover, the growth and yield components of rice were also improved, leading to an increase in rice grain yield by 7,20 % - 46,6 %. Moreover, supplying the C. sphaeroides ST16 and ST26 or their mixture decreased by 50 % - 100 % P, but still ensured the rice grain yield.

The field experiment in Tran De-Soc Trang was designed in a completely randomized blocks and four replications under field conditions. Treatments were (1) PNSB combined with 0 % P fertilizer, (2) PNSB combined with 25 % P fertilizer, (3) recommended P fertilizer 100 % P, (4) according to application of farmer formula fertilizer. The soluble P in soil increased by 3,30 – 5,00 mg/kg due to the P solubilization of PNSB, leading to the reduced contents of Fe-P by 39,3 – 44,7 mg/kg, Ca-P by 11,6 – 13,8 mg/kg and Al-P by 8,20 – 8,80 mg/kg in soil. Noticeably, use of Cereibacter sphaeroides combined with 25 % P improved growth, yield components and reduced up to 75 % P, but maintained the rice grain yield. 

2. The novel aspects from the thesis

P-solubilizing PNSB strains were isolated, selected and identified in saline rice-growing soil in Tran De, My Xuyen and My Tu districts of Soc Trang province as C. sphaeroides ST16, ST26, ST27 and ST32. All C. sphaeroides strains have the ability to solubilize phosphorus as well as provide EPS, ALA, IAA, siderophores and NH₄⁺. The P solubilizing ability of BNSB was demonstrated through the P solubility index (PSI) and the ability to secrete siderophores and P solubilizing genes. Two P-solubilizing PNSB strains were identified to help increase growth and yield of rice grown on various soil types under greenhouse and field conditions.

3. Application prospect and suggestions for further study

Phosphate-solubilizing purple non-sulfur bacteria strains have potential in the production of microbial products and continue and expand the results for rice production areas with saline soil conditions in the Mekong Delta region.

• Xem chi tiết nội dung luận án
• Xem thông tin đăng tải tại Website Bộ giáo dục và Đào tạo. (Nhập tên NCS vào ô tìm kiếm)