Vi khuẩn nội sinh thực vật (endophytic bacteria) hiểu theo nghĩa đen là vi khuẩn cư trú bên trong cây (endon = bên trong; phyton = cây), có thể là nội sinh bên trong rễ, lá, thân. Vi khuẩn nội sinh không gây hại cho cây chủ (nếu gây hại thì không gọi là vi khuẩn nội sinh). Chúng thúc đẩy sự phát triển của cây trồng nhờ khả năng cố định đạm sinh học và hòa tan lân khó tan và khả năng phòng vệ của cây.
Bộ rễ cây trồng thường xuyên tiết ra các hợp chất hữu cơ như các phân tử đường, amino acid (acid amin), vitamin,… có nguồn gốc từ sự quang hợp và các quá trình khác của cây (Sylvia et al., 2005). Các hợp chất hữu cơ này có chức năng thu hút các vi khuẩn nội sinh đến và quần tụ (colonization) trên bề mặt rễ. Ngoài ra, sự tiếp xúc ngẫu nhiên do rễ phát triển để tìm nguồn nước hay dưỡng chất cũng là cơ hội quan trọng để vi khuẩn có thể tiếp xúc với lông hút của rễ non.
Những vườn cây thâm canh cao, lạm dụng phân hoá học và thuốc bảo vệ thực vật hoá học thì tính đa dạng của nhóm vi khuẩn nội sinh giảm. Ngoài ra, các yếu tố vô sinh như: nhiệt độ, lượng mưa, hàm lượng hữu cơ trong đất, kỹ thuật canh tác và cải tạo đất cũng ảnh hưởng đến thành phần và mật độ vi khuẩn nội sinh.
Do đó, việc bổ sung các chủng vi sinh vật nội sinh có trong BiOWiSH góp phần thiết lập mối quan hệ bền vững giữa cây và vi khuẩn có lợi.
CƠ CHẾ NỘI SINH
Sự xâm nhập (Intrusion) vào hệ thống rễ
Từ vùng rễ, vi khuẩn nội sinh BiOWiSH xâm nhập vào các mô rễ thông qua các vị trí như bề mặt rễ, lông hút, chóp rễ và điểm phát sinh rễ bên hoặc từ vết thương ở rễ do tác động vật lý. Ngoài ra, các chủng vi khuẩn nội sinh này có thể xâm nhập vào cây thông qua các khe hở tự nhiên như: khí khổng, thủy khổng (hydathode) hay các vị trí bị tổn thương của lá.
Nhiều nghiên cứu về quần thể vi khuẩn nội sinh cho thấy rằng mặc dù vi khuẩn nội sinh xâm chiếm toàn bộ cây, nhưng rễ thường là nơi tập trung nhiều loài nhất.
Trong đó, con đường quan trọng nhất để vi khuẩn xâm nhập vào bên trong rễ là các vị trí lông hút (đây là lớp tế bào non rất dễ xâm nhập) và các vết thương cơ giới (vật lý) ở rễ. Ngoài ra vi khuẩn này có thể tiết các enzyme cellulase làm mềm lớp tế bào rễ non để xâm nhập vào bên trong rễ.
Sự định cư (Settlement)
Sau khi xâm nhập vào cây chủ, các vi khuẩn nội sinh BiOWiSH có thể tập trung tại vị ví xâm nhập hay phát tán khắp nơi trong cây đến các tế bào bên trong, đi vào các khoảng trống gian bào hay vào trong hệ mạch (Zinniel et al., 2002).
Sau khi định cư ở bên hệ thống rễ, các chủng vi khuẩn Bacillus của BiOWiSH sẽ hỗ trợ sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng.
Cơ chế này nhờ vào hoạt động cố định đạm sinh, phân giải lân khó tiêu thành dạng dễ hấp thu cho cây trồng. Đồng thời các vi sinh vật này còn kích thích tính tự vệ, góp phần tăng tính đề kháng cây trồng trước một số tác nhân gây bệnh.
Tất cả 4 chủng Bacillus subtilis, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus licheniforms, Bacillus pumilus đều có các chức năng này. Đặc biệt, khi các chủng vi khuẩn này hoạt động cùng nhau (quan hệ hỗ trợ), hoạt lực cố định đạm và phân giải lân cũng như chức năng kích thích đề kháng ở cây trồng của 4 chủng này tăng lên nhiều lần, so với khi sử dụng từng chủng vi khuẩn riêng rẽ. Đây là một công nghệ rất độc đáo, khi kết hợp các chủng này lại với nhau và các chủng làm việc theo quan hệ hỗ trợ nhau, để tạo ra các chức năng tốt hơn mong đợi.
Nhờ vào sự hỗ trợ của các vi khuẩn nội sinh BiOWiSH, cây trồng phát triển khỏe mạnh hơn, hệ thống rễ cây tăng các dịch tiết có hoạt tính sinh học như phân tử đường, amino acid, vitamin,…thu hút và kích thích sự phát triển của hệ vi sinh vật bản địa trong đất. Đặc biệt gia tăng đáng kể các vi sinh vật cố định đạm và vi sinh vật phân giải lân trong đất. Ngoài ra, các chủng vi sinh vật này còn có khả năng phân giải các chất hữu cơ tồn tại trong đất như xác bã thực vật, tồn dư hữu cơ,…góp phần cải thiện độ màu mỡ đất.
Sản phẩm BiOwiSH tác động theo 2 cơ chế: tác động nội sinh và cải thiện hệ vi sinh vật bản địa trong đất. Hai cơ chế này diễn ra đồng thời trong đất – trong cây, góp phần cải thiện các tính chất của đất trở nên tốt hơn (lý, hóa, sinh), góp phần tăng sinh trưởng và năng suất cây trồng.
Đa số vi khuẩn nội sinh thực vật là nội sinh không bắt buộc và ở một giai đoạn nào đó trong vòng đời, chúng có thể tồn tại bên ngoài cây ký chủ.
CỐ ĐỊNH ĐẠM
Nitơ (đạm) là yếu tố dinh dưỡng hạn chế nhất cho sự phát triển của thực vật mặc dù trong khí quyển, chúng chiếm tới 78% thể tích không khí. Tuy nhiên, chúng tồn tại dưới dạng khí N2, thực vật không có khả năng đồng hóa trực tiếp được. Vi khuẩn cố định đạm có khả năng khử N2 trong không khí thành dạng đạm mà cây trồng hấp thụ được.
Cơ chế cố định đạm
Các vi khuẩn cố định nitơ sản sinh enzyme nitrogenase, enzyme này có khả năng bẻ gãy liên kết 3 trong phân tử N2 để N liên kết với H2 tạo ra NH3. Trong môi trường nước (ẩm) NH3 chuyển thành NH4+, đây là dạng cây trồng có thể hấp thu được.
Xét về hiệu quả cố định và cung cấp nitơ trực tiếp cho cây chủ, các vi khuẩn nội sinh được coi là tốt hơn các vi khuẩn đất vùng rễ do áp suất oxy ở bên trong mô thực vật thấp hơn so với ở trong đất. Khi vi khuẩn cố định đạm thiết lập quan hệ nội sinh với thực vật, hàm lượng nitơ thực vật tăng có thể là do sự cố định đạm sinh học hoặc tăng khả năng hấp thụ nitơ từ đất.
PHÂN GIẢI LÂN (HÒA TAN LÂN)
Lân (P) là chất dinh dưỡng đa lượng ảnh hưởng đến sinh trưởng của thực vật lớn thứ hai sau nitơ. P có vai trò sinh lý quan trọng trong quang hợp, trao đổi chất, phân chia tế bào. Thể hiện vai trò đối với thực vật, P ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của rễ, độ chắc của thân và gốc, sự hình thành hoa và hạt, sự sinh trưởng và phát triển của cây, khả năng cố định đạm của các loại đậu, chất lượng và sức đề kháng của cây với các tác nhân gây bệnh.
Lân vô cơ trong đất thường ở trong các dạng khoáng như apatit, phosphat sắt, phosphat nhôm và các dạng này khó tan khiến cây trồng không hút được. Ngay cả trong đất giàu P, hầu hết đều ở dạng không hòa tan, và chỉ có một tỷ lệ nhỏ (~ 0,1%) khả dụng cho cây trồng. Chính vì vậy, để đạt được năng suất cây trồng, người ta thường dùng các dạng phân lân dễ tan để bón cho cây.
Tuy nhiên, hiệu quả của phân bón P chỉ đạt khoảng 25-30% do phân lân khi bón vào đất dễ dàng bị bị keo đất giữ chặt (cố định), do anion HPO4 gặp phải các Cation Fe2+, Al3+ sẽ biến thành các dạng khó tiêu như calcium monohydrogen dihydrat phosphat (CaHPO4.2H2O), calcium monohydrogen phosphat (CaHPO4) hay calcium orthophosphat (Ca3(PO4)2) và trở nên kém hữu dụng cho cây trồng.
Chính vì vậy, các dạng P không hòa tan phải được chuyển đổi thành dạng hòa tan thì cây mới hấp thu được. Vi khuẩn trong sản phẩm BiOWiSH và các vi khuẩn hòa tan lân trong đất có khả năng hòa tan lân dạng khó tan thành dạng hòa tan.
Các vi khuẩn này hòa tan lân theo tiết ra các acid hữu cơ như citrate, lactate, succinate, gluconic acid và 2-ketogluconic acid để hòa tan các hợp chất P. Trong đó gluconic acid 2-ketogluconic acid thường xuyên hiện diện và có vai trò quan trọng nhất. Ngoài ra, lân còn được phân giải nhờ vào enzyme phosphatases (hay phosphohydrolases) do vi khuẩn tiết ra. Các phosphohydrolases là nhóm acid hoặc bazơ. Bởi vì hầu hết các loại đất có pH từ acid đến trung tính nên các phosphohydrolases acid có vai trò quan trọng. Không giống với phosphohydrolases bazơ, các phosphohydrolases acid thể hiện hoạt tính xúc tác đặc trưng ở giá trị pH acid đến trung tính. Các enzyme này thủy giải các liên kết phosphoester hoặc phosphoanhydride (Rodríguez, 1999 và Stefan et al.,2012).
>>>Sản phẩm: Đặc trị xì mủ thối rễ ; Phòng bệnh sinh học; Kích kháng cây trồng
Tham khảo thêm tại Công ty TNHH Green Biomix
