Tên đề tài: “Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía cho ứng dụng trong canh tác khóm trên đất phèn tại đồng bằng sông Cửu Long”.

Tác giả: Trần Ngọc Hữu, Khóa: 2020

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

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

1. Tóm tắt nội dung luận án

  Vi khuẩn quang dưỡng lưu huỳnh màu tía (PNSB) là nhóm vi khuẩn quang tự dưỡng, chúng có khả năng cố định đạm cho cây trồng, đồng thời tiết enzyme và axit hữu cơ giúp hòa tan lân khó tan trong đất. Ngoài ra, PNSB còn có khả năng hấp phụ, kết tủa hoặc chuyển hóa các ion kim loại như Al³⁺, Fe²⁺ từ đó làm giảm độc tính của chúng trong môi trường đất phèn, góp phần cải thiện sinh trưởng cây trồng và cân bằng hệ sinh thái đất. Luận án được thực hiện nhằm mục tiêu (i) Phân lập, tuyển chọn dòng vi khuẩn PNSB có khả năng cung cấp đạm, lân và tiết ra các chất điều hòa sinh trưởng, đồng thời có thể chịu được độc chất Al³⁺, Fe²⁺ trong đất phèn, (ii) Đánh giá hiệu quả của các dòng vi khuẩn PNSB đã tuyển chọn trong việc làm giảm lượng đạm và lân vô cơ bón cho cây khóm. Phân lập vi khuẩn PNSB cố định đạm và hòa tan lân từ 120 mẫu gồm đất phèn trồng khóm, đất bùn đáy mương và mẫu nước mương. Tất cả các mẫu được phân lập trong môi trường BIM. Tuyển chọn trong môi trường BIM khuyết đạm và bổ sung lân khó tan từ các nguồn P khó tan AlPO₄.2H₂O, FePO₄.2H₂O và Ca₃(PO₄)_2. Ngoài ra, còn đánh giá khả năng tiết các chất kích thích sinh trưởng thực vật như IAA, ALA, EPS và siderophores. Đánh giá hiệu quả của các dòng vi khuẩn PNSB đã tuyển chọn trong điều kiện ngoài đồng được thực hiện thông qua thí nghiệm hai nhân tố gồm (A) các dòng vi khuẩn PNSB cố định đạm và PNSB hòa tan lân đã tuyển chọn, (B) các mức bón đạm/lân 0, 50, 70 và 100% N/P theo khuyến cáo. Kết quả nghiên cứu đã phân lập được 120 dòng vi khuẩn PNSB. Trong đó, có 33 dòng PNSB có chức năng cố định đạm, nổi bật gồm các dòng W15, W16, W27 và W39 thể hiện chức năng cố định đạm tốt nhất với hàm lượng đạm 17,3-18,9 và 34,6-36,7 mg L^-1 và được định danh lần lượt là Rhodobacter sphaeroides W15, W16, W27, và W39. Bên cạnh đó, có 33 dòng hòa tan lân hiệu quả, trong đó các dòng vi khuẩn ký hiệu W17, W23, W25, W42 và W48 thể hiện chức năng hòa tan Al-P, Fe-P, Ca-P dao động từ 15,9 đến 25,2 mg L^-1. Ngoài ra, 05 dòng vi khuẩn PNSB hòa tan lân này còn tổng hợp ALA, EPS, siderophores và được định danh là R. sphaeroides W17, W23, W25, W42 và W48. Kết quả thí nghiệm ngoài đồng cho thấy hai dòng PNSB cố định đạm R. sphaeroides W15 và W39 thử nghiệm giúp cải thiện pH đất phèn, tăng NH₄⁺, giảm EC, Al³⁺, Fe²⁺, gia tăng hàm lượng dinh dưỡng trong trái khóm, tăng sinh khối và năng suất khóm (tăng 22,9% so với đối chứng) trên nền đất giảm 25% N theo khuyến cáo. Tương tự, tổ hợp hai dòng vi khuẩn PSNB hòa tan lân tuyển chọn, R. sphaeroides W42 và W48 cũng giúp làm tăng pH đất phèn, tăng hàm lượng lân dễ tiêu trong đất và tăng 12,1% năng suất khóm so với không bổ sung vi khuẩn, tăng khả năng hấp thu lân trong thân lá lên đến 42,9% và cải thiện chất lượng quả khóm gồm độ Brix, màu sắc, vitamin C, và hàm lượng nước trong trái so với đối chứng trên nền bón giảm 25% P khuyến cáo. 

2. Những kết quả mới của luận án:

Phân lập, tuyển chọn và sử dụng nguồn vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía từ đất và nước mương của vườn canh tác khóm trên đất phèn là nghiên cứu mới được thực hiện tại tỉnh Hậu Giang với chức năng cố định đạm, hòa tan lân, giảm độc chất Al³⁺, Fe²⁺ và cung cấp chất kích thích sinh trưởng thực vật cho ứng dụng trong canh tác khóm giúp giảm lượng phân bón hóa học và độc chất Al³⁺, Fe²⁺  trong đất phèn trồng khóm từ đó tiết kiệm được chi phí cho nông dân và giúp canh tác khóm bền vững trên đất phèn.

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

Thử nghiệm các dòng vi khuẩn PNSB đã định danh trên các vùng đất phèn trồng khóm khác của đồng bằng sông Cửu Long.

Thử nghiệm kết hợp 02 dòng vi khuẩn PNSB cố định đạm và 02 dòng PNSB hòa tan lân kết hợp giảm lượng N, P vô cơ lên sinh trưởng và năng suất khóm.

Thesis Title: Isolation and selection of purple non-sulfur phototrophic bacteria for application in pineapple cultivation on acid sulfate soils in the Mekong Delta

Major: Crop Science                                                        Code: 9620110

Full name of PhD student: TRAN NGOC HUU          Year: 2020 (2^nd)

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

Educational institution: Can Tho University

1. Content of thesis summary

Purple non-sulfur phototrophic bacteria (PNSB) are a group of photoautotrophic bacteria capable of nitrogen fixation for plants, while secreting enzymes and organic acids that solubilize insoluble phosphate in soil. In addition, PNSB can adsorb, precipitate, or transform metal ions such as Al³⁺ and Fe²⁺, thereby reducing their toxicity in acid sulfate soils, contributing to improved plant growth and soil ecosystem balance. The dissertation aimed to: (i) isolate and select PNSB strains capable of nitrogen and phosphorus supply and producing plant growth regulators, as well as tolerating toxic Al³⁺ and Fe²⁺ in acid sulfate soils; (ii) evaluate the effectiveness of the selected PNSB strains in reducing inorganic nitrogen and phosphorus fertilizer inputs for pineapple cultivation. PNSB strains capable of nitrogen fixation and phosphate-solubilization were isolated from 120 samples, including acid sulfate pineapple soils, canal sediments, and canal water. All samples were cultured on BIM medium. Screening was conducted using nitrogen-free BIM medium supplemented with insoluble phosphate sources such as AlPO₄.2H₂O, FePO₄.2H₂O, and Ca₃(PO₄)₂. Furthermore, the ability to produce plant growth-promoting substances such as IAA, ALA, EPS, and siderophores was evaluated. Field evaluation of the selected PNSB strains was performed through a two-factor experiment: (A) the selected nitrogen-fixing and phosphate-solubilizing PNSB strains, and (B) nitrogen/phosphorus fertilizer levels at 0, 50, 70, and 100% of recommended rates. A total of 120 PNSB strains were isolated, among which 33 were nitrogen-fixing strains. Notably, strains W15, W16, W27, and W39 exhibited the highest nitrogen fixation capacity, with nitrogen contents of 17.3–18.9 and 34.6–36.7 mg L^-1, and were identified as Rhodobacter sphaeroides W15, W16, W27, and W39. Additionally, 33 phosphate-solubilizing strains were identified, with strains W17, W23, W25, W42, and W48 showing effective solubilization of Al-P, Fe-P, and Ca-P, ranging from 15.9 to 25.2 mg L-1. These five phosphate-solubilizing strains also synthesized ALA, EPS, and siderophores and were identified as R. sphaeroides W17, W23, W25, W42, and W48. Field experiments indicated that nitrogen-fixing strains R. sphaeroides W15 and W39 improved acid sulfate soil pH, increased NH₄⁺, reduced EC, Al³⁺, and Fe²⁺, enhanced pineapple nutrient content, biomass, and yield (an increase of 22.9% compared to the control) when nitrogen fertilizer was reduced by 25% from the recommended rate. Similarly, the combination of two phosphate-solubilizing strains, R. sphaeroides W42 and W48, increased soil pH, enhanced available phosphorus content, improved pineapple yield by 12.1% compared to the control, and raised phosphorus uptake in shoots and leaves by up to 42.9%. Moreover, fruit quality, including Brix value, color, vitamin C, and water content, improved under 25% reduced phosphorus fertilizer application.

2. The novel aspects from the thesis

Isolation, selection, and application of indigenous purple non-sulfur phototrophic bacteria from soil and canal water in pineapple fields on acid sulfate soils were conducted for the first time in Hau Giang province. These strains exhibited nitrogen fixation, phosphate solubilization, detoxification of Al³⁺ and Fe²⁺, and production of plant growth-promoting substances. The study demonstrated that PNSB application can reduce chemical fertilizer use and toxic metal content in acid sulfate soils, thereby lowering production costs and promoting sustainable pineapple cultivation on acid sulfate soils.

3. Application prospect and suggestions for further study

Testing the identified PNSB strains on other acid sulfate pineapple cultivation areas in the Mekong Delta.

Evaluating the combined effects of two nitrogen-fixing and two phosphate-solubilizing PNSB strains with reduced inorganic N and P fertilizer levels on pineapple growth and yield.

• 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)