Nhóm nghiên cứu của Trường Đại học Nguyễn Tất Thành và Trường Đại học Quy Nhơn đã phân lập được 23 dòng vi khuẩn chịu mặn từ các mẫu đất tại huyện Cần Giờ (TPHCM). Nhiều dòng vi khuẩn trong số đó có thể hỗ trợ cây trồng tăng khả năng chịu mặn.
Vi khuẩn chịu mặn có thể phát triển ở nồng độ muối từ 1 - 33%. Chúng sử dụng các chiến lược khác nhau để phát triển và tồn tại trong môi trường nước mặn như giảm thiểu sự hấp thu muối của các thành phần cấu trúc của màng tế bào hoặc thành tế bào; điều chỉnh nồng độ ion nội bào bằng cách bơm các ion ra khỏi tế bào; tạo ra các protein và enzyme thích nghi với nồng độ muối cao,… Vi khuẩn chịu mặn đóng vai trò quan trọng trong nông nghiệp, vì có thể hỗ trợ cây trồng chịu mặn và cải thiện năng suất cây trồng ở các vùng khô và mặn.
Xâm nhập mặn hiện đang gia tăng nhanh chóng trên khắp thế giới, làm tăng nguy cơ mất an ninh lương thực. Ở Việt Nam, hiện tượng xâm nhập mặn diễn ra ở các vùng ven biển, nhất là vùng đồng bằng sông Cửu Long, gây thiệt hại lớn cho sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là lúa nước.
Có nhiều biện pháp ngăn chặn sự xâm nhập của nước mặn, như xây dựng hệ thống ngăn chặn xâm nhập mặn, tạo ra các giống cây trồng chịu mặn, tăng diện tích rừng ngập mặn ven biển,... Những phương pháp này đòi hỏi nhiều thời gian và kinh phí. Gần đây, thế giới đã tiến hành nhiều nghiên cứu sử dụng các vi khuẩn chịu mặn để giảm thiểu tác động tiêu cực khí hậu đối với thực vật.
Ở Việt Nam, việc sử dụng vi khuẩn chịu mặn để tăng khả năng chịu mặn của cây trồng chưa được quan tâm nhiều. Một số nghiên cứu mới tập trung phân lập các dòng vi khuẩn có hoạt tính sinh học như cố định đạm và hòa tan lân. Tuy nhiên, các nghiên cứu thực hiện ở huyện Cần Giờ, TPHCM, một khu vực giáp biển cũng chịu nhiều ảnh hưởng từ nhiễm mặn vẫn còn hạn chế.
Vì vậy, nhóm nghiên cứu từ Trường Đại học Nguyễn Tất Thành và Trường Đại học Quy Nhơn, đã thực hiện nghiên cứu, phân lập và tuyển chọn các dòng vi khuẩn chịu mặn có hoạt tính cố định đạm và hòa tan lân tại huyện Cần Giờ (TPHCM).
Cố định đạm (hay cố định nitơ) là quá trình biến đổi nitơ tự do (N2) trong khí quyển thành các hợp chất có nitơ. Sản phẩm ban đầu của quá trình này rất đa dạng, có thể là muối NH3, từ đó tạo nên amoni (NH4) hoặc nhiều hợp chất khác.
Quá trình hòa tan là sự chuyển hóa các hợp chất kết tủa của lân, nhôm, sắt, canxi,… thành các hợp chất ion lân: H2PO4–, HPO42-, cho cây trồng dễ hấp thu.
Các nghiên cứu đã cho thấy có thể sử dụng vi khuẩn chịu mặn với hoạt tính cố định đạm, hòa tan lân để hỗ trợ cây trồng chống chịu stress mặn, cũng như tăng cường và nâng cao năng suất hệ sinh thái đất nông nghiệp. Ngoài ra, khả năng cố định đạm là một trong những tiêu chí quan trọng để lựa chọn vi khuẩn làm phân bón vi sinh.
Sau khi thu mẫu đất tại Cần Giờ, nhóm phân lập và tách ròng vi khuẩn từ các mẫu đất vùng rễ thu được bằng cách trộng đều các mẫu đất, cho vào bình nước cất đã khử trùng. Nuôi lắc với tốc độ 150 vòng/phút trong một giờ ở nhiệt độ phòng. Sau đó, lấy phần dịch đất đem pha loãng ở các nồng độ khác nhau, rồi cho vào các đĩa môi trường nuôi cấy vi khuẩn LB (pepton 10 g, yeast 5 g, agar 20 g, nước cất vừa đủ 1 lít), bổ sung 4 ‰ NaCl. Các đĩa ủ ở nhiệt độ 30oC cho đến khi các khuẩn lạc xuất hiện, tiếp tục chuyển sang đĩa petri mới chứa môi trường LB và cấy truyền nhiều lần cho đến khi thu được vi khuẩn thuần chủng. Khi quan sát dưới kính hiển vi, vi khuẩn được coi là thuần chủng nếu có hình dạng và kích thước giống nhau.
Kết quả nhóm đã tuyển chọn và phân lập được 23 dòng vi khuẩn thể hiện hoạt tính chịu mặn, với 19 dòng có màu trắng đục, số còn lại màu vàng hoặc vàng nhạt, tất cả đều có dạng hình que.
Trong đó, sáu dòng vi khuẩn có hoạt tính cố định đạm, chín dòng vi khuẩn có hoạt tính hòa tan lân sau sáu ngày nuôi cấy. Nhóm cũng sàng lọc được hai dòng vi khuẩn có hoạt tính cố định đạm tốt là X4.1 và X1.1 với hàm lượng amoni (biến đổi N2 thành NH4) đạt 3,42 mg/L và 3,29 mg/L. Có hai dòng vi khuẩn có hoạt tính hòa tan lân cao, lần lượt là X7.1 với chỉ số hòa tan lân (SI) đạt 8,8 và X6.1 có SI đạt 5,3. Đặc biệt, dòng vi khuẩn X1.1 vừa có hoạt tính cố định đạm và hòa tan lân với hàm lượng amoni là 3,29 mg/L, chỉ SI là 2,67 sau sáu ngày nuôi cấy.
Nhóm đã thử nghiệm hiệu quả của sáu dòng vi khuẩn cố định đạm lên khả năng sinh trưởng của cây lúa OM 4218. Đây là giống lúa thuần, được chọn lọc từ tổ hợp lai OM2031/MTL250, được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công nhận là giống lúa chính thức từ năm 2010. OM 4218 có thời gian sinh trưởng tương đối ngắn (90-95 ngày), đẻ nhánh khá, cơm dẻo và ngon, năng suất khá cao, thường được trồng ở khu vực ĐBSCL. Kết quả, trong điều kiện phòng thí nghiệm, cả sáu dòng vi khuẩn đều có khả năng kích thích sinh trưởng cây lúa OM 4218 ở giai đoạn 15 ngày tuổi, với chiều dài rễ, chiều cao thân, và sinh khối đều cao hơn khi so với nghiệm thức đối chứng (không dùng chủng vi khuẩn chịu mặn).
Cụ thể, mẫu đối chứng có chiều dài rễ đạt khoảng 0,5cm, chiều cao thân 3cm, trọng lượng khô 0,03g. Với mẫu bổ sung các vi khuẩn chịu mặn, con số này lần lượt từ 1 – 6cm; 5 - 8cm, 0,04 – 0,09g. Trong đó, hai dòng vi khuẩn X4.1 và X8.2 cho kết quả về chiều dài rễ và chiều cao thân tốt nhất, có tiềm năng ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp. Kết quả giải trình tự 16S-rRNA của hai dòng vi khuẩn có hoạt tính cố định đạm cho thấy X4.1 là vi khuẩn Gram âm và X8.2 là vi khuẩn Gram dương, được định danh lần lượt là Pantoea sp. X4.1 và Bacillus subtilis X8.2.
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố trên Tập 60/2024, số chuyên đề Khoa học Tự nhiên, của Tạp khí Khoa học Đại học Cần Thơ.