Xạ khuẩn là một trong những ngành lớn nhất trong lĩnh vực vi khuẩn. Ngành này bao gồm hơn 400 chi phân bố không đồng nhất trong 50 họ, 20 bộ và 6 lớp, được tạo thành từ các nhóm vi sinh vật rất đa dạng. Các chi thuộc ngành này được tái sinh từ một loạt các môi trường nước, trên cạn cũng như một số lượng lớn các vi sinh vật bậc cao, bao gồm cả thực vật. Xạ khuẩn sống trong đất và thực vật, được biết đến như là các nhà sản xuất ra các phân tử hoạt tính sinh học và các tác nhân kiểm soát sinh học, sở hữu các hoạt động kháng khuẩn chủ yếu chống lại nấm hoặc vi khuẩn gây bệnh. Hơn nữa, một số trong số chúng có khả năng tạo ra những tác động có lợi đối với sự tăng trưởng và phát triển của thực vật khác nhau, tức là sinh tổng hợp các chất nội tiết tố thực vật, sản xuất đại thực bào, hòa tan photphat và trong một số cơ chế khác. Dữ liệu phân tích gen cho thấy các chi thuộc loài này có tiềm năng rất lớn như Vi khuẩn hoạt hóa lợi khuẩn (probiotic) thực vật. Nhiều nghiên cứu đã phân lập và chứng minh tiềm năng và hiệu suất của chúng trong điều kiện được kiểm soát. Tuy nhiên, có rất ít nghiên cứu ảnh hưởng của việc cấy xạ khuẩn để theo dõi trong điều kiện thực tế trên đồng ruộng.
Xạ khuẩn là gì?
Xạ khuẩn là một cụm vi khuẩn Gram dương và là một trong những đơn vị phân loại lớn nhất trong ngành vi khuẩn. Phần lớn các xạ khuẩn là những sinh vật sống tự do, hiện diện phổ biến trong môi trường đất, nước và tham gia vào việc tái chế vật liệu hữu cơ. Trong số các vi khuẩn này, chúng tôi thấy một số được xem là nhà sản xuất thuốc kháng sinh nổi tiếng nhất, ví dụ như các chi Streptomyces, Micromonospora và Actinomadura. Vi khuẩn Actinobacteria thiết lập các mối quan hệ chặt chẽ với môi trường của chúng và các sinh vật xung quanh chúng, bằng việc trao đổi phân tử quan trọng cho phép chúng cùng tồn tại. Trong phân loài, cũng cho thấy các vi khuẩn gây bệnh cho người (Mycobacteria, Nocardia, hoặc Tropheryma), cho thực vật (Streptomyces scabiei, gây bệnh vẩy ở khoai tây) và cho động vật (Corynebacterium, Mycobacteria). Tuy nhiên, vi khuẩn xạ khuẩn có lợi cũng được tìm thấy đối với tất cả các sinh vật này, Bifidobacterium được biết đến với vai trò quan trọng đối với sức khỏe con người và động vật, Pseudonocardia để bảo vệ vườn kiến, hoặc Frankia vì mối quan hệ cộng sinh của chúng với thực vật actinorhizal (thực vật hạt kín). Probiotic là ‘’các vi sinh vật sống khi được sử dụng với lượng thích hợp sẽ mang lại lợi ích sức khỏe cho vật chủ’’. Do đó, chế phẩm sinh học thực vật được định nghĩa là ‘’vi sinh vật sống mà khi được sử dụng với lượng thích hợp sẽ mang lại lợi ích sức khỏe cho cây trồng’’.
Phân loại xạ khuẩn
Phân loại quan hệ của một chủng, theo sự phân loại đa pha, được xác định theo đặc điểm của cả kiểu hình và kiểu gen. Sự kết hợp giữa phân tích phân loại hóa trị và các đặc điểm kiểu hình khác (kiểm tra khả năng chịu đựng, sản xuất enzyme, khả năng chuyển hóa các nguồn cacbon và nitơ) cùng với các đặc điểm di truyền khác của đơn vị phân loại.
Khai thác dữ liệu bộ gen của vi khuẩn điều khiển sinh trưởng thực vật trong nhóm xạ khuẩn
các công nghệ mới đã khuyến khích việc nghiên cứu các gen nội sinh thực vật liên quan đến khả năng thúc đẩy tăng trưởng thực vật của chúng, tạo ra các bộ gen đầy đủ để được phân tích thêm do tiềm năng của chúng. Một số gen thúc đẩy tăng trưởng thực vật hiện diện ở một số loài thuộc chi Micromonospora gồm: các gen liên quan đến sản xuất hormone thực vật, hòa tan photphat hoặc sản xuất tế bào phụ, trong số những gen phổ biến nhất, và cả các gen liên quan đến sinh tổng hợp đường trehalaza hoặc các enzym phân hủy khác (amylase, cellulase, chitinases, pectinases và xylanases), có tiềm năng trong ứng dụng công nghệ sinh học.
Hầu hết các bộ gen nội sinh thực vật đã được chứng minh là chứa toàn bộ các gen chuyển hóa carbohydrate trung tâm có thể liên quan đến việc sử dụng các chất tiết ra từ rễ làm nguồn năng lượng. Các gen khác như những gen liên quan đến sự thiếu hụt chất dinh dưỡng, stress oxy hóa, khả năng chịu hạn, cũng như các cơ chế bài tiết và tín hiệu cũng được tìm thấy. Các gen liên quan đến con đường sinh tổng hợp của các chất điều hòa tăng trưởng thực vật, như auxin và cytokinin, thường được tìm thấy trong hầu hết các vi khuẩn probiotic thực vật, chúng kết hợp với những gen khác liên quan đến sự phân hủy ethylene thông qua 1–amino-cyclopropane-1-carboxylic acid deaminase tạo ra những cải tiến hơn nữa của trạng thái thực vật trong điều kiện stress. Một số gen góp phần tạo nên khả năng cạnh tranh hiệu quả. Phân tích bộ gen cũng cho thấy được tầm quan trọng của xạ khuẩn như là nhà sản xuất chất chuyển hóa thứ cấp và khả năng sử dụng nó trong nông nghiệp để kiểm soát sinh học. Việc sản xuất một số peptide và kháng sinh trong một số chế phẩm sinh học từ xạ khuẩn có thể được sử dụng để bảo vệ cây chủ chống lại các mầm bệnh.
Kết luận và đề nghị
Việc sử dụng xạ khuẩn làm chế phẩm sinh học thực vật vẫn còn ở giai đoạn rất sớm so với việc sử dụng và ứng dụng các vi khuẩn điều khiển sinh trưởng thực vật khác. Tuy nhiên, có nhiều loài mới được mô tả có mối quan hệ gần gũi với thực vật, bao gồm cả vi khuẩn sống trong rễ và vùng đất xung quanh rễ. Tầm quan trọng của các vi sinh vật này được xác định thông qua các nghiên cứu về vi sinh vật trên thực vật, để chúng trở thành một sự thay thế nhằm giải quyết các vấn đề nông nghiệp. Các vi sinh vật này có tiềm năng bảo vệ thực vật do khả năng tạo ra các hợp chất ức chế không cho phép sự phát triển của mầm bệnh, cũng như tạo ra hệ thống bảo vệ tự nhiên của thực vật, ngay từ giai đoạn phát triển ban đầu. Việc xác định trình tự và phân tích thêm các bộ gen hoàn chỉnh hoặc gần hoàn chỉnh cũng đã chứng minh tiềm năng của xạ khuẩn. Các nghiên cứu trong tương lai sẽ giúp phát hiện ra các phân tử mới liên quan đến tương tác cộng sinh – nội sinh với thực vật. Xạ khuẩn cũng là các vi khuẩn vật đất, một đặc điểm sẽ giúp chúng tồn tại lâu dài trong môi trường. Đến nay việc ứng dụng các vi sinh vật này trong điều kiện nông nghiệp thực tế còn hạn chế. Tuy nhiên, với những hạn chế việc chấp nhận sử dụng thuốc trừ sâu và phân bón hóa học trên toàn thế giới, việc chấp nhận sử dụng các lợi khuẩn thực vật như một giải pháp thay thế ‘’Xanh’’, khuyến thích việc sử dụng các vi khuẩn Actinobacteria thực vật này trong điều kiện sản xuất.
(Trích nguồn: Phân bón sinh học cho nông nghiệp bền vững và môi trường – Tác giả: TS. Nguyễn Thị Ngọc Trúc)
Quý khách hàng quan tâm đến sản phẩm đạm hữu cơ Hươu Xanh có thể đặt mua ngay tại đây hoặc liên hệ hotline 0358782777 để được tư vấn về sản phẩm một cách chu đáo nhất!
- TỔNG QUAN VỀ CƠ CHẾ THÚC ĐẨY TĂNG TRƯỞNG THỰC VẬT QUA VI SINH TRUNG GIAN (PHẦN 2)
- TÌNH HÌNH SẢN XUẤT, TIÊU THỤ VÀ PHÂN BỔ SẦU RIÊNG TẠI VIỆT NAM
- NGUYÊN NHÂN GÂY RA HIỆN TƯỢNG SƯỢNG CƠM TRÊN TRÁI SẦU RIÊNG
- PHÂN TÍCH VI SINH VẬT CỐ ĐỊNH NITƠ VÀ VI KHUẨN HÒA TAN PHỐT PHO
- MYCORRHIZAE VÀ KHẢ NĂNG CHỊU ĐỰNG STRESS PHI SINH HỌC Ở CÂY CÓ MÚI
