Phân lập, tuyển chọn và đánh giá điều kiện tổng hợp IAA của một số chủng vi khuẩn nội sinh cây Kim ngân

Đặt vấn đề

Vi khuẩn nội sinh cư trú trong tế bào hoặc nội bào trong các mô cây chủ và không gây ra thiệt hại có thể nhìn thấy cũng như không làm thay đổi về mặt hình thái của cây chủ. Vi khuẩn nội sinh là nguồn vi sinh vật quan trọng và đang là hướng nghiên cứu được quan tâm nhờ khả năng sinh một số chất kích thích sinh trưởng thực vật, khả năng hòa tan phosphate khó tan, khả năng sinh siderophores cố định nitơ, có khả năng kìm hãm tác nhân gây bệnh thực vật. Vi khuẩn nội sinh cũng đóng vai trò như là tác nhân kháng tuyến trùng (Khan & cs., 2008). Hơn nữa vi khuẩn nội sinh có thể giúp vi khuẩn cộng sinh vùng rễ hình thành nốt sần với các cây chủ không điển hình và kích thích sự sinh trưởng của cây (Zhao & cs., 2011).

Kim ngân hoa từ lâu được biết đến là thảo dược quý trong các bài thuốc điều trị bệnh sốt xuất huyết, tiêu chảy, lở ngứa và giúp kháng viêm, kháng khuẩn, trị mụn. Ngoài ra những năm gần đây, cây Kim ngân được sử dụng để phòng ngừa và điều trị một số bệnh do virus gây ra trên người và động vật. Đồng thời, nó có thể sử dụng cho ngành công nghiệp thực phẩm hoặc mỹ phẩm. Vì vậy, cây Kim ngân sẽ mang lại những giá trị cho xã hội và cho kinh tế (Shang và cộng sự, 2011). Đây là cây dược liệu có giá trị kinh tế cao được trồng phổ biến ở Việt Nam và các nước khu vực miền đông châu Á. Tuy nhiên các tài liệu liên quan đến vi khuẩn nội sinh cây Kim ngân hoa cũng như vai trò hữu ích của nhóm vi khuẩn này đối với sự phát triển của cây trồng nói chung và cây dược liệu nói riêng hiện nay còn hạn. Do vậy, đề tài “Phân lập, tuyển chọn và đánh giá điều kiện tổng hợp IAA của một số chủng vi khuẩn nội sinh cây Kim ngân” được thực hiện.

Kết quả

Phân lập vi khuẩn nội sinh cây Kim ngân hoa

Ba mươi ba chủng vi khuẩn nội sinh có hình thái và màu sắc khuẩn lạc khác nhau được phân lập từ mẫu rễ và thân cây Kim ngân hoa được thu thập ở Hà Nội, Ninh Bình và Hưng Yên. Cụ thể, mười một mẫu vi khuẩn nội sinh phân lập từ mẫu cây Kim ngân hoa được thu thập ở Ninh Bình được ký hiệu là: NB1, NB2.1, NB2.2, NB2.3, NB2.4, NB2.5, NB3, NB4.1, NB5.2, NB7, NB13. Mười một mẫu vi khuẩn nội sinh được phân lập từ mẫu cây Kim ngân hoa được thu thập ở huyện Thường Tín và quận Long Biên, Hà Nội, bao gồm TT1, TT2, TT3, TT5, TT7, TT9, TT11, TT12, TT14, LB1, LB3. Mười một mẫu vi khuẩn nội sinh được phân lập từ mẫu cây Kim ngân hoa được thu thập ở Hưng Yên, bao gồm HY2, HY3, HY4, HY5.1, HY5.2, HY8, HY9, HY9.2, HY10, HY12, HY16.

Đánh giá khả năng sinh IAA các chủng vi khuẩn phân lập

Kết quả nghiên cứu cho thấy, cả 33 chủng vi khuẩn nội sinh đều có khả năng sinh IAA với nồng độ khác nhau sau 3 ngày nuôi cấy trên môi trường NA có bổ sung L-tryptophan. Trong đó, 22/33 chủng vi khuẩn đạt mức dưới 10 (µg/ml), 9/33 chủng vi khuẩn sinh tổng hợp đạt 10,62-23,07 (µg/ml) và hai chủng vi khuẩn có khả năng tổng hợp IAA cao vượt trội là chủng HY9 (42,9 µg/ml) và TT3 (49,07 µg/ml).

Hình 2. Khả năng sinh IAA của các chủng vi khuẩn nội sinh phân lập được

Hai chủng HY9 và TT3 là vi khuẩn nội sinh được phân lập từ rễ cây Kim ngân có khả năng sinh IAA nồng độ cao nhất được lựa chọn để thực hiện các nghiên cứu tiếp theo.

Ảnh hưởng của điều kiện môi trường nuôi cấy đến khả năng sinh IAA của hai chủng vi khuẩn tuyển chọn

Hình 3. Điều kiện môi trường nuôi cấy thích hợp để 02 chủng vi khuẩn tuyển chọn có khả năng sinh IAA nồng độ cao

Kết quả nghiên cứu cho thấy hai chủng vi khuẩn nội sinh tuyển chọn có khả năng sinh IAA nồng độ cao khi nuôi cấy trên môi trường NA lỏng có bồ sung có bổ sung 100mg/l L-tryptophan, chứa saccharose là nguồn cung cấp carbon và NH₄Cl là nguồn cung cấp nitơ với giá trị pH môi trường là pH 7 ở 35^oC sau 4 ngày nuôi cấy.

Đánh giá một số đặc điểm sinh học của chủng vi khuẩn tuyển chọn

Cả hai chủng vi khuẩn tuyển chọn đều là trực khuẩn ngắn, gram âm, khuẩn lạc màu trắng hoặc trắng sữa, mép nguyên, bề mặt nổi, trơn, bóng. Chủng HY9 khuẩn lạc nhày. Chúng đều không thể hiện khả năng sinh protease, amylase và cellulase ngoại bào. Chúng đều có khả năng di động, có khả năng sử dụng citrate và dương tính với phản ứng Methyl-Red. Chủng HY9 có khả năng sinh catalase nhưng chủng TT3 không có khả năng sinh catalase. Ngoài ra, cả hai chủng vi khuẩn tuyển chọn đều thể hiện khả năng phân giải phosphate khó tan.

Hình 4. Đặc điểm hình thái 02 chủng vi khuẩn tuyển chọn

Ghi chú: A- Hình thái khuẩn lạc chủng TT3; C- Hình thái khuẩn lạc chủng HY9

B- Hình thái tế bào chủng TT3; D- Hình thái tế bào chủng HY9 

Hình 5. Khả năng phân giải phosphate khó tan của vi khẩn HY9 và TT3

Kết luận

Trong nghiên cứu này, 33 chủng vi khuẩn nội sinh có khả năng sinh IAA đã được phân lập từ thân và rễ cây Kim ngân. Hai chủng vi khuẩn HY9 và TT3 có khả năng sinh IAA cao nhất đã được xác định điều kiện nuôi cấy thích hợp. Cả hai chủng vi khuẩn đều thể hiện khả năng tổng hợp IAA cao trong môi trường NA có bổ sung 100mg/l L-tryptophan, chứa saccharose là nguồn cung cấp carbon và NH₄Cl là nguồn cung cấp nitơ, pH: 7,0 ở 35^oC sau 4 ngày nuôi cấy. Cả hai chủng vi khuẩn đều là trực khuẩn ngắn, gram âm, có khả năng di động và có khả năng phân giải phosphate khó tan.

Tài liệu tham khảo

1.  Khan, Z., Kim, S., Jeon, Y., Khan, H., Son, S., and Kim, Y. (2008). A plant growth promoting rhizobacterium, Paenibacillus polymyxa strain GBR-1, suppresses root-knot nematode. Bioresour. Technol. 99, 3016–3023.

2.  Shang Xiaofei, Pan Hu, Li Maoxing, Miao Xiaolou and Ding Hong (2011). Lonicera japonica Thunb: Ethnopharmacology, phytochemistry and pharmacology of an important traditional Chinese medicine. J Ethnopharmacol. 138(1):1-21.

3.  Zhao Longfei, Xu Yajun, Lai Xin-He, Shan Changjuan, Deng Zhenshan and Ji Yuliang (2015). Screening and characterization of endophytic Bacillus and Paenibacillus strains from medicinal plant Lonicera japonica for use as potential plant growth promoters. Braz J Microbiol. 46(4): 977-989.

Khoa Công nghệ sinh học