Tên đề tài: “Tuyển chọn vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía cố định đạm đến hấp thu đạm, sinh trưởng và năng suất lúa trên đất nhiễm mặn”.

Tác giả: Nguyễn Hoàng Anh, Khóa: 2022

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

Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 9/2022 đến tháng 5/2025 tại Trường Nông nghiệp, Đại học Cần thơ và Trần Đề-Sóc Trăng, TP. Cần Thơ. Nghiên cứu bao gồm 3 nội dung: (1) Phân lập và tuyển chọn các dòng vi khssnr quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía (PNSB) cố định đạm trong đất và nước mặn trồng lúa của mô hình lúa – tôm tại Thạnh Phú- Bến Tre (Vinh Long mới). Định danh các dòng PNSB đã tuyển chọn, (2) Nghiên cứu hiệu quả của các dòng vi khuẩn đã tuyển chọn đến sinh trưởng và năng suất lúa và tăng khả năng hấp thu đạm, giảm lượng phân đạm vô cơ trên nền đất nhiễm mặn trong điều kiện nhà lưới, (3) Nghiên cứu hiệu quả của PNSB cố định đạm đến đến sinh trưởng và năng suất lúa và tăng khả năng hấp thu đạm, giảm lượng đạm vô cơ trên đất nhiễm mặn trong điều kiện ngoài đồng. Kết quả đạt được như sau:

- Phân lập và làm thuần được 57 dòng PNSB từ đất lúa tôm ở Thạnh Phú - Bến Tre sống tốt trong điều kiện vi yếm khí sáng và háo khi tối, trong đó 49 dòng có khả năng sống trong môi trường pH 5,0 và 24 dòng từ các dòng trên phát triển tốt trong điều kiện có NaCl 5‰. Tuyển chọn được 2 dòng PNSB  S01 và S06 vừa có khả năng sống trong điều kiện vi yếm khí sáng và háo khí tối, môi trường có pH 5,0 và nồng độ NaCl 5‰. Hai dòng S01 và S06 có khả năng cố định đạm 16,9 mg/Lvà 32,1 mg/L ở hai điều kiện sống tương ứng. Hai dòng vi khuẩn được tuyển chọn có khả năng cung cấp P 0,382-2,954 mg/L từ Al-P, 3,811-4,279 mg/L từ Fe-P và 3,867-4,735 mg/L từ Ca-P; sinh ra indole-3-acetic acid (IAA) (12,3-15,5 mg/L), Exopolymeric substances (EPS) (1,09-1,58 mg/L), siderosphores (10,7-53,6%) và 5-aminolevulinic acid (ALA) (1,68-2,82 mg/L). Dòng S01 và S06 được định danh bằng 16S rRNA là Rhodobacter sphaeroides S01 (OR055984) và Rhodobacter sphaeroides S06 (OR055985), với tỷ lệ tương đồng 100%.

- Bổ sung vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía cố định đạm Rhodobacter sphaeroides cải thiện đặc tính đất, tăng hấp thu N và giảm hấp thu Na cho cây trồng, giúp giảm hàm lượng Na trong thân lá, hạt và hàm lượng Na⁺ trong đất ở 2 vụ lúa, cải thiện sinh trưởng và năng suất lúa của 4 vụ. Bón N ở các mức 50, 75, 100% kết hợp với các dòng đơn R. sphaeroides S01 hay S06 và hỗn hợp hai dòng S01 và S06 giúp cải thiện độ phì nhiêu đất, sinh hóa, hấp thu theo chiều hướng tốt cho cây lúa trồng trên nền đất lúa-tôm Hồng Dân-Bạc Liêu (Cà Mau mới), Thạnh Phú-Bến Tre (Vĩnh Long mới), Châu Thành- Trà Vinh (Vĩnh Long mới), Mỹ Xuyên-Sóc Trăng (Thành phố Cần Thơ mới), Thới Bình-Cà Mau và An Biên-Kiên Giang (An Giang mới). 

- Bổ sung M-PNSB (hỗn hợp hai dòng S01 và S06) góp phần tăng chiều cao cây lúa (4,23%), số bông trên m² (8,56% đến 17,1%), tỷ lệ hạt chắc (17,8%), năng suất hạt (5,26-5,45%), giảm hàm lượng proline (10,8-29,6%), cải thiện đặc tính đất như tăng pH_H2O từ 5,15 đến 7,49%,và hàm lượng NH₄⁺ (35,1-45,8%). Bên cạnh đó, PNSB giúp giảm EC và hàm lượng Na⁺ trong trong đất (23,1-32,4%), giảm tổng hấp thu Na và N trồng trong điều kiện ngoài đồng tại Trần Đề-Sóc Trăng (Thành phố Cần Thơ mới).

2. Những kết quả mới của luận án

- Tuyển chọn được 2 dòng vi khuẩn Rhodobacter sphaeroides S01 và S06 trên đất nhiễm mặn trồng lúa có khả năng cố định đạm, tăng hấp thu N và có các hợp chất sinh học quan trọng như EPS (exopolysaccharides), ALA (axit amin levulinic), NH4+ (amoni), IAA (axit indol-3-acetic) và siderophores.

- Sử dụng kết hợp 2 dòng vi khuẩn Rhodobacter sphaeroides S01 và S06 cho cây lúa trên đất nhiễm mặn trong điều kiện nhà lưới và đồng ruộng cho năng suất lúa tăng hơn 5%, giảm hàm lượng proline từ 11 - 30%, giảm độ mặn trong đất, giảm 25% lượng N vô cơ so với biện pháp truyền thống.

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

- Khả năng ứng dụng trong thực tiễn

Tuyển chọn được các dòng vi khuẩn có tiềm năng ứng dụng trong thực tiễn nhằm nâng cao khả năng hấp thu dinh dưỡng, cải thiện sinh trưởng và năng suất lúa trên đất nhiễm mặn. Từ đó, đề xuất giải pháp sinh học bền vững, góp phần nâng cao hiệu quả và tính thích ứng của sản xuất lúa tại vùng đất chịu ảnh hưởng mặn.

- Các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu

Áp dụng các dòng PNSB này ở điều kiện thực tế ngoài đồng ở các vùng đất nhiễm mặn.

Thesis title: Selection of nitrogen-fixing purple non-sulfur bacteria for nitrogen uptake, growth, and yield of rice grown on saline soil.

- Major: Crop Science                                                   Code: 9620110

- Full name of PhD student: Nguyen Hoang Anh           Year: 2022

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

- Educational institution: Can Tho University

1. Content of thesis summary

The research was conducted from September 2022 to May 2025 at the School of Agriculture, and Tran De - Soc Trang, Can Tho City. The study includes three main components: (1) Isolation and selection of nitrogen-fixing purple non-sulfur bacteria (PNSB) from saline soils and waters used in rice cultivation within the rice-shrimp farming system in Thanh Phu - Ben Tre (Vinh Long province). Taxonomic identification of the selected PNSB strains (2). Evaluation of the selected PNSB strains’ impact on nitrogen uptake, growth, and yield of rice cultivated from some saline areas of the Mekong Delta under greenhouse conditions (3.) Preliminary field evaluation of the effects of nitrogen-fixing PNSB on nitrogen assimilation, growth, and yield of rice under open-field conditions. The results are as follows:

- The isolation resulted in 57 pure PNSB strains from 36 soil samples and 36 water samples of rice-shrimp paddy fields in Thanh Phu - Ben Tre. Among them, 49 strains survived under pH 5.0 conditions, 24 of which grew well under microaerobic light (ML) and aerobic dark (AD) conditions in a basic isolation medium (BIM) containing NaCl 5‰. Two S01 and S06 strains’ N production was 16.9 mg L^-1 under ML conditions and 32.1 mg L-1 under AD conditions. Moreover, their performed P solubilization at 0.382-2.954 mg L-1 from Al-P, 3.81-4.28 mg L^-1 from Fe-P, and 3.87-4.74 mg L^-1 from Ca-P, and production of plant growth promoting substances, such as acid Indole-3-acetic (IAA) (12.3-15.5 mg L^-1), Exopolymeric substances (EPS) (1.09-1.58 mg L^-1), siderophores (10.7-53.6%) and acid 5-aminolevulinic (ALA) (1.68-2.82 mg L^-1) under both the incubating conditions. Two strains, S01 and S06, were identified by 16S rRNA as Rhodobacter sphaeroides S01 (OR055984) and Rhodobacter sphaeroides S06 (OR055985), with 100% sequence similarity.

- The addition of nitrogen-fixing purple non-sulfur bacteria Rhodobacter sphaeroides improves soil properties, increases nitrogen absorption, reduces sodium uptake in crops across, help reduce sodium content in the stems, leaves, and grains, as well as the Na⁺ content in the soil. PNSB enhance the growth and yield of both rice crops four rice crops. Applying nitrogen at levels of 50%, 75%, and 100% combined with single strains R. sphaeroides S01 or S06, or a mixture of R. sphaeroides S01 and S06, improves soil fertility, biochemical properties, and nutrient uptake in rice grown in rice-shrimp farming systems in areas such as Hong Dan- Bac Lieu (Ca Mau province); Thanh Phu- Ben Tre (Vinh Long province); Chau Thanh- Tra Vinh (Vinh Long province); My Xuyen- Soc Trang (Can Tho city); Thoi Binh- Ca Mau; and An Bien- Kien Giang (An Giang province).

- The results showed that use of M-PNSB increased rice plant height (4.23%), number of panicles per square meter (8.56%-17.1%), and percentage of filled grains (17.8%), increased grain yield (5.26%-5.45%), reduced proline (10.8%-29.6%), and changed soil characteristics such as increased pH_H2O (5.15%-7.49%) and NH₄⁺ (35.1%-45.8%). Besides, PNSB also decreased EC and Na⁺ content (23.1%-32.4%) in soil, reduced Na uptake, and increased total N uptake in rice in Tran De- Soc Trang (Can Tho City).

2. The novel aspects from the thesis

Selection and identification of novel PNSB strains: This dissertation successfully isolated, selected, and identified novel strains of purple non-sulfur photosynthetic bacteria (PNSB) from saline paddy soils. These strains exhibit nitrogen-fixing capabilities and the ability to produce beneficial bioactive compounds.

Potential for enhancing rice growth, yield, and nitrogen uptake: The study demonstrated that these PNSB strains not only fix atmospheric nitrogen but also produce several biologically important compounds, including exopolysaccharides (EPS), δ-aminolaevulinic acid (ALA), ammonium (NH₄⁺), indole-3-acetic acid (IAA), and siderophores. These metabolites contribute significantly to promoting plant growth and improving rice yield under saline soil conditions.

3. Application prospect and suggestions for further study

- Application prospect

Selection of bacterial strains with potential for improving rice yield on saline soils. A sustainable biological solution is proposed to enhance rice production efficiency in salt-affected areas.

- Suggestions for further study

Applying these PNSB strains under actual field conditions in saline soil areas.

• 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)