Khả năng phân hủy rơm rạ của các chủng xạ khuẩn thu thập ở đồng bằng sông Cửu Long
Nghiên cứu được thực hiện tại Bộ môn Bảo vệ thực vật, Trường Đại học Cần Thơ nhằm tìm ra chủng xạ
khuẩn có khả năng phân hủy rơm rạ. Khả năng phân giải cellulose của 22 chủng xạ khuẩn được thực hiện
hoàn toàn ngẫu nhiên với 4 lần lặp lại. Kết quả cho thấy 7 chủng xạ khuẩn BT-VL5.4, PL-BL16, TĐ-ST8, BTVL3, CL2-ĐT34, LM-HG6 và LV-ĐT26 có khả năng phân giải cellulose cao thể hiện qua bán kính vòng phân
giải lớn hơn 20,00 mm và kéo dài đến thời điểm 9 ngày sau khi cấy. Khả năng tiết enzyme cellulase của 7
chủng xạ khuẩn trên được thực hiện với 4 lần lặp lại. Kết quả cho thấy 3 chủng BT-VL5.4, PL-BL16 và LMHG6 có khả năng tiết enzyme cellulase cao với hàm lượng enzyme tiết ra lần lượt là 0,117 IU/ml; 0,098
IU/ml và 0,087 IU/ml ở thời điểm 9 ngày sau khi bố trí thí nghiệm. Khả năng phân hủy rơm rạ của 3 chủng
xạ khuẩn (BT-VL5.4, PL-BL16 và LM-HG6) cũng được thực hiện trong điều kiện phòng thí nghiệm với 4 lần
lặp lại. Kết quả cho thấy, 2 chủng BT-VL5.4 và PL-BL16 có khả năng phân hủy rơm rạ cao với khối lượng
rơm rạ mất đi lần lượt là 0,841 g và 0,728 g và khối lượng tro còn lại sau khi xử lý nhiệt thấp lần lượt là 0,265g và 0,288 g và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với nghiệm thức đối chứng.
Trang 1
Trang 2
Trang 3
Trang 4
Trang 5
Trang 6
Trang 7
Trang 8
Tóm tắt nội dung tài liệu: Khả năng phân hủy rơm rạ của các chủng xạ khuẩn thu thập ở đồng bằng sông Cửu Long
quan sát Bán kính vòng phân giải (mm) ở các thời điểm sau khi cấy STT Nghiệm thức 3 NSKC 5 NSKC 7 NSKC 9 NSKC 1 BT-VL3 8,75 efg 12,25 f 17,00 def 22,00 cd 2 BM-VL9 5,50 kl 7,75 ịj 10,50 i 12,75 g 3 TM-ĐT15 1,00 m 1,00 l 5,00 k 6,75 h 4 TĐ-ST8 9,00 def 13,50 de 18,00 bcd 23,00 c 5 KS-ST6b 5,00 l 7,75 j 10,50 i 13,75 g 6 DH-TV4 6.25 jk 9,75 gh 11,75 hi 13,25 g 7 CL2-ĐT34 10,00 bcd 15,00 bcd 19,00 b 21,75 cd 8 CT-ĐT24 4,75 l 4,50 k 6,50 j 7,75 h 9 DH-TV2 10,75 b 15,00 bc 18,50 bc 18,50 ef 10 CM-AG22 8,25 fgh 12,25 f 15,25 g 18,00 f 11 KS-ST8b 9,50 cde 12,50 ef 15,25 19,00 ef 12 TM-ĐT5 8,00 fghi 12,75 ef 16,25 efg 19,25 ef 13 LM-HG6 10,50 bc 14,00 cd 17,25 cde 21,75 cd 14 PL-BL7 7,75 ghi 9,50 gh 11,50 i 14,25 g 15 BT-VL5.4 12,50 a 17,75 a 21,50 a 27,00 a 16 LV-ĐT26 9,75 bcde 15,25 b 18,75 b 22,00 cd 17 TC-AG2.1 8,25 fgh 12,50 ef 16,50 efg 19,75 ef 18 PL-BL16 10,75 b 17,75 a 21,50 a 25,25 b 19 CL-ĐT 7,00 ij 8,75 hi 10,50 i 12,50 g 20 CTA1-HG 7,50 hi 10,50 g 13,00 h 13,75 g 21 HB-BL2 10,75 b 11,75 f 17,00 def 19,50 ef 22 CTA2-HG 10,75 b 14,00 cd 15,75 fg 18,00 f Mức ý nghĩa ** ** ** ** CV (%) 8,82% 6,12 % 6,33 % 6,46 % Ghi chú: Các giá trị ở cùng một cột dọc được theo sau bởi một hay nhiều chữ cái giống nhau thì không khác biệt ở mức ý nghĩa 1% qua phép thử Duncan. **: Khác biệt ở mức ý nghĩa 1%. NSKC: Ngày sau khi cấy. Ở thời điểm 7 NSKC, 2 chủng BT-VL5.4 và PL- BL16 tiếp tục có BKVPG đều là 21,50 mm, lớn hơn và khác biệt ý nghĩa thống kê so với các chủng còn lại. Kế đến là 2 chủng CL2-ĐT34, LV-ĐT26 có BKVPG lần lượt là 19,00 mm và 18,75 mm tương đương nhau, không khác biệt ý nghĩa thống kê so với 2 chủng DH- TV2 và TĐ-ST8 nhưng khác biệt ý nghĩa thống kê với các chủng còn lại. Ở thời điểm 9 NSKC, chủng BT- VL5.4 có BKVPG lớn nhất là 27,00 mm khác biệt ý nghĩa so với các chủng còn lại, kế đến là chủng PL- BL16 với BKVPG là 25,25 mm cao hơn và khác biệt ý nghĩa thống kê so với các chủng xạ khuẩn còn lại. Tiếp theo là chủng TĐ-ST8 có BKVPG là 23,00 mm tuy không khác biệt thống kê so với 4 chủng BT-VL3, CL2-ĐT34, LM-HG6 và LV-ĐT26 có BKVPG lần lượt là 22,00 mm; 21,75 mm; 21,75 mm và 22,00 mm nhưng cao hơn và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với các chủng còn lại (Bảng 2). KHOA HỌC CÔNG NGHỆ N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n - KỲ 2 - TH¸NG 12/2020 48 Tóm lại, 7 chủng xạ khuẩn BT-VL5.4, PL-BL16, TĐ-ST8, BT-VL3, CL2-ĐT3.4, LM-HG6 và LV-ĐT26 có khả năng phân giải cellulose cao thể hiện qua BKVPG lớn (hơn 20,00 mm) và kéo dài đến thời điểm 9 ngày sau khi cấy và 7 chủng xạ khuẩn này được chọn để sử dụng cho thí nghiệm tiếp theo. Hình 1. Khả năng phân giải cellulose của các chủng xạ khuẩn ở thời điểm 9 ngày sau khi cấy 3.2. Hàm lượng enzyme cellulase do các chủng xạ khuẩn tiết ra Hàm lượng enzyme cellulase do các chủng xạ khuẩn tiết ra qua các thời điểm khảo sát được trình bày ở bảng 3. Ở thời điểm 3 ngày sau khi nuôi lắc (NSNL) hàm lượng enzyme cellulase của các chủng dao động từ 0,567 – 1,220 IU/ml và chủng LM-HG6 có hàm lượng enzyme cellulase là 1,220 IU/ml, tuy không khác biệt với 3 chủng BT-VL5.4, PL-BL16, TĐ- ST8 nhưng khác biệt ý nghĩa thống kê so với các chủng còn lại. Ở thời điểm 5 NSNL, hàm lượng enzyme cellulase của các chủng bắt đầu giảm, dao động từ 0,163 – 0,519 IU/ml và chủng BT-VL5.4 có hàm lượng enzyme cellulase là 0,519 IU/ml, cao hơn và khác biệt ý nghĩa thống kê so với các chủng còn lại. Ở thời điểm 7 NSNL, chủng BT-VL5.4 tiếp tục có hàm lượng enzyme cellulase tiết ra cao nhất là 0,451 IU/ml, cao hơn và khác biệt ý nghĩa thống kê so với các chủng còn lại. Ở thời điểm 9 NSNL, chủng BT- VL5.4 có hàm lượng enzyme cellulase là 0,117 IU/ml tuy không khác biệt so với 2 chủng PL-BL16 và LM- HG6 có hàm lượng enzyme cellulase lần lượt là 0,098 IU/ml và 0,087 IU/ml nhưng cao hơn và khác biệt ý nghĩa thống kê so với các chủng còn lại. Hình 2. Sự biến thiên mật độ quang giữa các nghiệm thức ở thời điểm 3 ngày sau thí nghiệm Bảng 3. Hàm lượng cellulase (IU/ml) của các chủng xạ khuẩn tiết ra ở các thời điểm khảo sát Hàm lượng cellulase của các chủng xạ khuẩn STT Nghiệm thức 3 NSNL 5 NSNL 7 NSNL 9 NSNL 1 CL2-ĐT34 0,567 c 0,171 de 0,176 bc 0,053 bcd 2 LM-HG6 1,220a 0,265 b 0,163 bc 0,087abc 3 BT-VL5.4 1,206ab 0,519a 0,451a 0,117a 4 BT-VL3 1,162 b 0,222 bc 0,084 e 0,044 cd 5 LV-ĐT26 1,169 b 0,140 e 0,114 de 0,043 cd 6 PL-BL16 1,200ab 0,213 cd 0,198 b 0,098ab 7 TĐ-ST8 1,183ab 0,163 e 0,146 cd 0,027 d Mức ý nghĩa ** ** ** ** CV (%) 2,93% 13,40% 19,66% 37,48% Ghi chú: Các giá trị ở cùng một cột dọc được theo sau bởi một hay nhiều chữ cái giống nhau thì không khác biệt ở mức ý nghĩa 1% qua phép thử Duncan. **: Khác biệt ở mức ý nghĩa 1%. NSNL: Ngày sau khi nuôi lắc. Qua kết quả ở bảng 2 và 3 cho thấy các chủng xạ khuẩn thí nghiệm đều thể hiện khả năng tiết enzyme cellulase phân giải cellulose với nhiều mức độ khác nhau và 3 chủng BT-VL5.4, PL-BL16 và LM-HG6 vừa có bán kính vòng phân giải lớn vừa có hàm lượng enzyme cellulase tiết ra cao và kéo dài đến thời điểm 9 ngày sau khi bố trí thí nghiệm so với các chủng xạ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n - KỲ 2 - TH¸NG 12/2020 49 khuẩn dùng trong thí nghiệm, vì vậy 3 chủng này được sử dụng cho các thí nghiệm tiếp theo. Kết quả thí nghiệm phù hợp với một số nghiên cứu trước cho rằng xạ khuẩn có khả năng tiết enzyme cellulase phân giải cellulose như kết quả nghiên cứu của Đậu Thị Dung (2010), đã xác định được 5 chủng xạ khuẩn có hàm lượng enzyme cellulase cao nhất là C2 (0,417 IU/ml), C3 (0,464 IU/ml), C4 (0,434 IU/ml), C6 (0,551 IU/ml) và C7 (0,518 IU/ml). Theo Lam (2006) cho rằng khả năng tiết enzyme ngoại bào và đặc biệt là enzyme cellulase là một đặc tính tiêu biểu của xạ khuẩn vùng rễ. 3.3. Khả năng phân hủy hữu cơ từ rơm rạ của các chủng xạ khuẩn trong điều kiện phòng thí nghiệm 3.3.1. Khả năng phân hủy rơm rạ của các chủng xạ khuẩn trong điều kiện phòng thí nghiệm Khả năng phân hủy rơm rạ của các chủng xạ khuẩn thí nghiệm được trình bày ở bảng 4. Ở thời điểm 5 NSBT, các chủng xạ khuẩn đều cho thấy khả năng phân hủy rơm rạ với nhiều mức độ khác nhau, thể hiện qua khối lượng rơm rạ bị phân hủy dao động trong khoảng 0,514 g đến 0,523 g; cao hơn và khác biệt ý nghĩa thống kê so với nghiệm thức đối chứng. Bảng 4. Khối lượng rơm bị phân hủy bởi các chủng xạ khuẩn ở các thời điểm khảo sát Khối lượng rơm bị phân hủy bởi các chủng xạ khuẩn ở các thời điểm khảo sát (g) STT Nghiệm thức chứa chủng 5 NSBT 10 NSBT 15 NSBL 20 NSBT 1 BT-VL5.4 0,523 a 0,546 a 0,609 a 0,728 ab 2 LM-HG6 0,514 a 0,538 a 0,563 a 0,640 bc 3 PL-BL16 0,514 a 0,558 a 0,614 a 0,841 a 4 ĐC 0,435 b 0,454 b 0,482 b 0,493 c Mức ý nghĩa ** ** ** ** CV (%) 4,95 % 6,24 % 4,86 % 17,61 % Ghi chú: Các giá trị ở cùng một cột dọc được theo sau bởi một hay nhiều chữ cái giống nhau thì không khác biệt ở mức ý nghĩa 1% qua phép thử Duncan. **: Khác biệt ở mức ý nghĩa 1%. NSBT: Ngày sau khi bố trí thí nghiệm. Ở thời điểm 10 NSBT, 3 chủng xạ khuẩn BT- VL5.4, LM-KH6 và PL-BL16 vẫn có khả năng phân hủy rơm rạ với khối lượng rơm rạ mất đi lần lượt là 0,546 g, 0,538 g và 0,558 g, không khác biệt ý nghĩa thống kê với nhau nhưng cao hơn và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với nghiệm thức đối chứng. Kết quả tương tự ở thời điểm 15 NSBT, khối lượng rơm bị phân hủy của 3 chủng xạ khuẩn vẫn cao hơn và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với nghiệm thức đối chứng. Ở thời điểm 20 NSBT, chủng PL-BL16 có khối lượng rơm rạ bị phân hủy là 0,841 g tuy không khác biệt so với nghiệm thức BT-VL5.4 có khối lượng rơm rạ bị phân hủy là 0,728 g; nhưng cao hơn và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với các nghiệm thức còn lại. 3.3.2. Khối lượng tro còn lại của các nghiệm thức sau xử lý nhiệt Khối lượng tro còn lại của các nghiệm thức sau xử lý nhiệt qua các thời điểm khảo sát được trình bày ở bảng 5. Ở thời điểm 5 NSBT, khối lượng tro còn lại sau khi xử lý nhiệt ở các nghiệm thức sử dụng xạ khuẩn dao động từ 0,431 g – 0,445 g, thấp hơn và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với nghiệm thức đối chứng. Ở thời điểm 10 NSBT và 15 NSBT, khối lượng tro còn lại ở tất các nghiệm thức có sử dụng xạ khuẩn vẫn thấp hơn và khác biệt ý nghĩa thống kê so với nghiệm thức đối chứng. Ở thời điểm 20 NSBT, nghiệm thức chủng PL-BL16 có khối lượng tro còn lại sau khi xử lý nhiệt là 0,265 g không khác biệt với nghiệm thức chủng BT-VL5.4 nhưng thấp hơn và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với các nghiệm thức còn lại. KHOA HỌC CÔNG NGHỆ N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n - KỲ 2 - TH¸NG 12/2020 50 Bảng 5. Khối lượng tro còn lại của các nghiệm thức sau xử lý nhiệt Khối lượng (g) tro còn lại ở các thời điểm khảo sát STT Nghiệm thức chứa chủng 5 NSBT 10 NSBT 15 NSBT 20 NSBT 1 BT-VL5.4 0,445 b 0,384 b 0,317 b 0,288 bc 2 LM-HG6 0,434 b 0,378 b 0,341 b 0,322 b 3 PL-BL16 0,431 b 0,379 b 0,308 b 0,265 c 4 ĐC 0,579 a 0,526 a 0,449 a 0,441 a Mức ý nghĩa ** ** ** ** CV (%) 9,74% 7,56% 7,09% 8,97% Ghi chú: Các trung bình trong cùng một cột được theo sau bởi một hay những chữ cái giống nhau thì khác biệt không có ý nghĩa thống kê trong phép thử Duncan: ** khác biệt ở mức ý nghĩa 1%: NSBT: Ngày sau khi bố trí thí nghiệm. Qua kết quả ở bảng 4 và 5 cho thấy 2 chủng xạ khuẩn BT-VL5.4 và PL-BL16 có khả năng phân hủy hữu cơ từ rơm rạ cao và kéo dài đến thời điểm 20 ngày sau khi bố trí thí nghiệm. Khả năng phân hủy hữu cơ từ rơm rạ của các chủng xạ khuẩn này có thể được giải thích là do khả năng tiết ra enzyme cellulase phân hủy cellulose. Theo kết quả trình bày ở bảng 2 và 3 cho thấy, 2 chủng xạ khuẩn BT-VL5.4 và PL-BL16 có khả tiết ra enzyme cellulase cao. Thành phần hóa học của rơm rạ tính theo khối lượng khô gồm cellulose chiếm 60%, lignin chiếm 14%, protein chiếm 3,4% và lipid chiếm 1,9%, còn lại là các chất khác cho nên khi sử dụng các chủng xạ khuẩn này trong phân hủy hữu cơ từ rơm rạ thì enzyme cellulase sẽ phát huy tác dụng phân hủy cellulose làm cho khối lượng rơm rạ bị mất đi nhiều và khối lượng tro còn lại sau khi xử lý nhiệt thấp hơn so với nghiệm thức đối chứng. Nghiên cứu của Rathman và Ambili (2011) cho rằng chủng xạ khuẩn Streptomyces sp. S7 có khả năng tiết ra enzyme cellulase cao và khả năng phân hủy cellulose từ xác bã thực vật mạnh ở điều kiện pH = 5 và nhiệt độ 40°C. Nghiên cứu của Nguyễn Thị Thu Thủy và Nguyễn Tiến Long (2018) đã tuyển chọn được 2 chủng xạ khuẩn 22TH và NH1 có khả năng phân giải cellulose mạnh nhất và khi ủ phế phụ phẩm nông nghiệp với hai chủng vi sinh vật này trong 4 tuần đã làm giảm 55,87% hàm lượng cellulose đống ủ, hàm lượng đạm, lân, kali tổng số tăng lên đáng kể. 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT - 3 chủng xạ khuẩn BT-VL5.4, PL-BL16 và LM- HG6 có khả năng tiết enzyme cellulase cao nhất trong số 22 chủng xạ khuẩn thí nghiệm với hàm lượng cellulase lần lượt là 0,117 IU/ml; 0,098 IU/ml và 0,087 IU/ml. - 2 chủng xạ khuẩn BT-VL5.4 và PL-BL16 có khả năng phân hủy hữu cơ từ rơm rạ cao với khối lượng rơm rạ bị mất đi nhiều lần lượt là 0,728 g và 0,841 g và khối lượng tro còn lại sau khi được xử lý nhiệt thấp lần lượt là 0,288 g và 0,265 g. - Đề xuất khảo sát khả năng phân hủy hữu cơ từ rơm rạ của 2 chủng xạ khuẩn BT-VL5.4 và PL-BL16 trong điều kiện nhà lưới. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Bộ Nông nghiệp và PTNN, 2019. Bản tin thị trường nông sản. 2. Đậu Thị Dung, 2010. Nghiên cứu khả năng sinh tổng hợp cellulase của các chủng xạ khuẩn ưa nhiệt thu thập tại Buôn Ma Thuột. Luận văn Thạc sĩ sinh học, Trường Đại học Tây Nguyên. 3. IRRI, Knowledge Bank, 2003. Rice straw properties. http//:www.knowledge_bank.irri.org/troprice/rice_ straw.htm 4. Nguyễn Xuân Thành, Nguyễn Bá Hiên, Hoàng Hải và Vũ Thị Hoan, 2005. Giáo trình vi sinh vật công nghiệp. Nhà xuất bản Giáo dục. 5. Henric, C. W., J. D. Doyle and B. Hugley, 1995. A new solid medium for enumerating cellulose – untilizing bacteria in soil. Applied and environmental microbiology, 61 (5): 2016-2019. 6. Lam, K. S, 2006. Discovery of novel metabolites from marine Actinomycetes. Current Opinion in Microbiology, 9: 245-251. 7. Lê Minh Tường, Trần Thị Thu Em, 2014. Khảo sát khả năng đối kháng của các chủng xạ khuẩn đối với nấm Pyricularia oryzae gây bệnh đạo KHOA HỌC CÔNG NGHỆ N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n - KỲ 2 - TH¸NG 12/2020 51 ôn hại lúa. Tạp chí Khoa học - Trường Đại học Cần Thơ. 120-126. 8. Nguyễn Thị Thu Thủy và Nguyễn Tiến Long, 2018. Vi sinh vật phân giải cellulose mạnh trong sản xuất phân hữu cơ từ phế phụ phẩm nông nghiệp và ảnh hưởng của chúng đối với giống lạc l14 tại Hương Trà, Thừa Thiên - Huế. Tạp chí Khoa học - Đại học Huế. 127 (3B) 5–9. 9. Nguyễn Ngọc Đệ, 2008. Giáo trình cây lúa. Nhà xuất bản Nông nghiệp. 10. Rahna. K. R. and M. Ambili, 2009. Cellulase Enzyme Production by Streptomyces Sp Using Fruit Waste as Substrate. Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 5(12): 1114-1118. EVALUATION OF STRAW DEGRADATION POTENTIAL OF ACTINOMYCETES ISOLATED IN MEKONG DELTA Ho Chi That1, Pham Mai Hoang Duy1 and Le Minh Tuong2 1Bachelor student in Plant protection major, Cantho University 2College of Agriculture, Cantho University Email: lmtuong@ctu.edu.vn Summary The study was conducted at Plant Protection Department, Can Tho University to screen actinomycetes isolates able to ability in degrading straw. Cellulose degradation potential of 22 studied actinomycetes isolated were arranged completely randomized design with 4 replications. The results showed that 7 studied actinomycetes isolates, BT-VL5.4, PL-BL16, TĐ-ST8, BT-VL3, CL2-ĐT34, LM-HG6 and LV-ĐT26 able to high ability in degrading cellulose based on cellulolytic activity as the cellulose lyses halo radius of 20 mm higher and lasted at 9 days after testing. Evaluation the production of cellulase of 7 studied actinomycetes isolates with 4 replications show that BT-VL5.4, PL-BL16 and LM-HG6 were the best with production of cellulase reaches 0.117 IU/ml; 0.098 IU/ml and 0.087 IU/ml at 9 days after testing. The ability in degrading straw of 3 studied actinomycetes isolated (BT-VL5.4, PL-BL16 and LM-HG6) were conducted at Plant Protection Department with 4 replications. The results showed that 2 studied actinomycetes isolates (BT-VL5.4, PL-BL16) were able to high ability in degrading straw with weight loss of straw. They were 0.841 and 0.728 g respectively and the remaining ash weight after the low heat treatment were 0.265 g and 0.288 g respectively and significantly different from the control treatment. Keywords: Actinomycetes, cellulose, degrading - organic. Người phản biện: PGS.TS. Lê Như Kiểu Ngày nhận bài: 7/9/2020 Ngày thông qua phản biện: 8/10/2020 Ngày duyệt đăng: 15/10/2020
File đính kèm:
- kha_nang_phan_huy_rom_ra_cua_cac_chung_xa_khuan_thu_thap_o_d.pdf