TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
VIỆN NC & PT CÔNG NGHỆ SINH HỌC
VƢƠNG VĂN HẬU
KHẢO SÁT NẤM RỄ DẠNG TÖI
(Vesicular-arbuscular mycorrhiza) CỘNG SINH TRÊN
BẮP, MÍA VÀ NHÃN Ở VÙNG ĐẤT AN GIANG,
CẦN THƠ, HẬU GIANG VÀ SÓC TRĂNG
Luận văn tốt nghiệp cử nhân
Ngành: Công nghệ sinh học
Cần Thơ, 2012
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
VIỆN NC & PT CÔNG NGHỆ SINH HỌC
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN
Ngành: Công nghệ sinh học
Đề tài
KHẢO SÁT NẤM RỄ DẠNG TÖI
(Vesicular-arbuscular mycorrhiza) CỘNG SINH TRÊN
BẮP, MÍA VÀ NHÃN Ở VÙNG ĐẤT AN GIANG,
CẦN THƠ, HẬU GIANG VÀ SÓC TRĂNG
Cán bộ hƣớng dẫn:
Ts. Trần Vũ Phến
ThS. Đào Thị Hồng Xuyến
Ts. Dƣơng Minh
Sinh viên thực hiện:
VƢƠNG VĂN HẬU
MSSV: 3082513
Lớp: Công nghệ sinh học khóa 34
Cần Thơ, 2012
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
VIỆN NC & PT CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Chứng nhận đã chấp thuận luận văn với đề tài:
“KHẢO SÁT NẤM RỄ DẠNG TÖI (Vesicular-arbuscular mycorrhiza)
CỘNG SINH TRÊN BẮP, MÍA VÀ NHÃN Ở VÙNG ĐẤT AN GIANG,
CẦN THƠ, HẬU GIANG VÀ SÓC TRĂNG”
Do sinh viên: VƢƠNG VĂN HẬU thực hiện và đề nạp.
Kính trình hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp xem xét.
Cần Thơ, ngày ….. tháng ..... năm 2012
Cán bộ hƣớng dẫn
Ts. Trần Vũ Phến
i
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
VIỆN NC & PT CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp đã chấp thuận luận văn với đề tài:
“KHẢO SÁT NẤM RỄ DẠNG TÖI (Vesicular-arbuscular mycorrhiza)
CỘNG SINH TRÊN BẮP, MÍA VÀ NHÃN Ở VÙNG ĐẤT AN GIANG,
CẦN THƠ, HẬU GIANG VÀ SÓC TRĂNG”
Do sinh viên: VƢƠNG VĂN HẬU thực hiện và bảo vệ trƣớc hội đồng
ngày…..tháng…..năm 2012.
Luận văn đã đƣợc hội đồng chấp thuận và đánh giá ở mức: ……………………
Ý kiến hội đồng: …………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………...
………………………………………………………………………………………..
Duyệt của Viện
Cần Thơ, ngày ….. tháng ….. năm 2012
BGĐ Viện NC và PT Công nghệ Sinh học
ii
Chủ tịch hội đồng
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các số liệu, kết
quả trình bày trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kì
các nghiên cứu khoa học nào trƣớc đây.
Tác giả luận văn
iii
LÝ LỊCH CÁ NHÂN
Sinh viên: VƢƠNG VĂN HẬU
Sinh năm: 1990.
Tại phƣờng Long Hƣng, thị xã Tân Châu, tỉnh An Giang.
Con Ông: Vƣơng Văn Sơn. Sinh năm: 1964
Và Bà: Nguyễn Thị Này. Sinh năm: 1969.
Đã tốt nghiệp tại trƣờng Trung học phổ thông Tân Châu, thị xã Tân
Châu, tỉnh An Giang, năm 2008.
Vào Trƣờng Đại học Cần Thơ năm 2008, học ngành Công nghệ Sinh học, khóa 34.
Tốt nghiệp cử nhân Công nghệ Sinh học năm 2012.
iv
LỜI CẢM TẠ
Kính dâng Ba Mẹ, những ngƣời suốt đời tận tụy vì chúng con, xin cảm ơn
những ngƣời thân đã giúp đỡ, động viên con trong suốt thời gian qua.
Chân thành biết ơn thầy Dƣơng Minh, thầy Trần Vũ Phến, ThS. Đào Thị Hồng
Xuyến, Ks. Phan Quốc Kiệt, Ks. Trần Minh Tài, Ks. Phan Thị Mỹ Phúc, Ks. Võ Thị
Kiều Tiên đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt thời gian làm
và hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Cảm tạ thầy cố vấn học tập Lê Thanh Hùng, thầy Nguyễn Văn Thành, thầy
Trần Vũ Phƣơng, viện NC & PT Công nghệ Sinh học đã tạo điều kiện cho tôi đƣợc
thực hiện luận văn tại khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng. Xin cảm ơn toàn
thể quý thầy cô viện NC & PT Công nghệ Sinh học, khoa Nông Nghiệp & Sinh học
Ứng dụng vì những kiến thức quý báu mà quý thầy cô đã truyền đạt cho tôi trong
suốt thời gian học tập tại trƣờng. Đây sẽ là hành trang vững chắc giúp tôi bƣớc vào đời.
Gởi lời cảm ơn đến các bạn lớp Công nghệ Sinh học khoá 34 và các bạn lớp
Bảo vệ Thực vật cùng thực tập trong phòng thí nghiệm đã động viên tôi trong suốt
thời gian học tập và thực hiện đề tài.
Vƣơng Văn Hậu
v
Vƣơng Văn Hậu, 2012. “KHẢO SÁT NẤM RỄ DẠNG TÖI (Vesicular-arbuscular
mycorrhiza) CỘNG SINH TRÊN BẮP, MÍA VÀ NHÃN Ở VÙNG ĐẤT AN GIANG,
CẦN THƠ, HẬU GIANG VÀ SÓC TRĂNG”. Luận văn tốt nghiệp cử nhân ngành
Công nghệ Sinh học, Viện NC & PT Công nghệ Sinh học, trƣờng Đại học Cần Thơ.
TÓM LƢỢC
Đề tài “Khảo sát nấm rễ dạng túi (vesicular-arbuscular mycorrhiza) cộng sinh
trên bắp, mía và nhãn ở vùng đất An Giang, Cần Thơ, Hậu Giang và Sóc Trăng” đƣợc
thực hiện nhằm khảo sát sự phân bố của các loài nấm rễ dạng túi (vesicular –
arbuscular mycorrhiza, VAM) đã hiện diện trên cây trồng ở các vùng đất khác nhau.
Thí nghiệm đƣợc thực hiện từ tháng 11 năm 2011 đến tháng 4 năm 2012, tại
phòng thí nghiệm Bệnh cây và khu vực nhà lƣới bộ môn Bảo vệ Thực vật, khoa
Nông Nghiệp và Sinh học Ứng dụng, trƣờng Đại học Cần Thơ.
Các mẫu rễ và đất quanh vùng rễ đƣợc thu thập tại An Giang, Cần Thơ, Hậu Giang
và Sóc Trăng, sau đó tồn trữ ở nhiệt độ phòng. Các cấu trúc VAM bên trong rễ đƣợc
nhận diện bằng phƣơng pháp nhuộm màu mô tả bởi Utobo và ctv. (2011). Bào tử nấm
VAM đƣợc trích từ đất bằng phƣơng pháp lọc ƣớt mô tả bởi Gerdermann (1963).
Kết quả khảo sát rễ và đất xung quanh vùng rễ của 12 mẫu bắp, 10 mẫu mía,
12 mẫu nhãn cho thấy, hầu hết bên trong rễ các mẫu đều xuất hiện các cấu trúc
VAM ở mật độ khác nhau, thể hiện qua tỷ lệ cộng sinh ghi nhận từ các mẫu. Kết
quả phát hiện đƣợc các dòng VAM Glomus sp. # 1, Glomus sp. # 2, Glomus sp. # 3,
Glomus sp. # 4, Gigaspora sp. # 1, Acaulospora sp. # 1, Acaulospora sp. # 2,
Scutellospora sp. # 1 hiện diện với mật số cao trong đất.
Thí nghiệm khảo sát khả năng tái cộng sinh và thời gian thiết lập quan hệ cộng
sinh thu thập từ 4 mẫu đất, trong đó có một mẫu đất TC6 (mẫu đất trồng bắp trên
đất phù sa vùng Tân Châu – An Giang), một mẫu đất PH8 (mẫu đất trồng mía trên
đất phèn vùng Phụng Hiệp - Hậu Giang) và 2 mẫu VC2, VC9 (mẫu đất trồng nhãn
trên đất mặn vùng Vĩnh Châu - Sóc Trăng) chứa bào tử VAM đƣợc bố trí theo thể
thức hoàn toàn ngẫu nhiên, 3 lần lặp lại. Mỗi lặp lại là một chậu trồng 6 cây bắp, bổ
sung 1.500 g đất gồm 400 g đất mẫu chứa bào tử VAM + 1.100 g hỗn hợp đất trộn
(đất : mùn hữu cơ = 2 : 1) thanh trùng. Các mẫu đất đƣợc thu thập chứa bào tử VAM
có mật số ban đầu khoảng 80 - 120 bào tử/100 g đất mẫu.
Kết quả khảo sát khả năng tái cộng sinh từ các mẫu đất chứa bào tử VAM cho
thấy VAM từ các mẫu thu thập đều hiện diện các cấu trúc VAM bên trong rễ bắp.
Trong đó, mẫu TC6 xuất hiện sự cộng sinh ở giai đoạn 5 ngày sau gieo, các mẫu
vi
PH8, VC2 và VC9 bắt đầu hình thành sự cộng sinh ở giai đoạn 10 ngày sau gieo.
Sau 30 ngày sau gieo, tỷ lệ cộng sinh cao nhất ở mẫu TC6 với tỷ lệ chiếm đóng đạt
36,19%, các mẫu PH8, VC2 và VC9 có tỷ lệ cộng sinh tƣơng ứng 32,63%, 30,38%
và 28,47%.
vii
MỤC LỤC
Trang
Chấp nhận đề tài của cán bộ hƣớng dẫn
i
Chấp nhận đề tài của hội đồng
ii
Lời cam đoan
iii
Lý lịch cá nhân
iv
Lời cảm tạ
v
Tóm lƣợc
vi
Mục lục
viii
Danh sách bảng
x
Danh sách hình
xi
MỞ ĐẦU
1
CHƢƠNG 1 LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU
2
1.1 Sơ lƣợc về nấm cộng sinh vesicular – arbuscular mycorrhiza (VAM)
2
1.1.1 Giới thiệu nấm cộng sinh VAM
2
1.1.2 Phân loại
2
1.1.3 Thành phần cấu trúc
2
1.1.4 Sự phân bố và các yếu tố ảnh hƣởng
5
1.2 Cơ chế cộng sinh và mối liên hệ giữa nấm với cây chủ
7
1.2.1 Cơ chế cộng sinh
7
1.2.2 Mối liên hệ giữa nấm và cây chủ
7
1.3 Vai trò của nấm VAM
9
1.3.1 Vai trò chuyển hóa các vật chất trong đất
9
1.3.2 Vai trò giảm stress một số yếu tố môi trƣờng
10
1.3.3 Vai trò phòng trừ sinh học
10
1.3.4 Một số vai trò khác
11
1.4 Một số nghiên cứu trong nƣớc
11
CHƢƠNG 2: PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP
13
2.1 Phƣơng tiện
13
2.1.1 Thời gian và địa điểm thí nghiệm
13
2.1.2 Vật liệu thí nghiệm
13
2.2 Phƣơng pháp
14
2.2.1 Phƣơng pháp thu thập mẫu
14
2.2.2 Thí nghiệm 1: Khảo sát sự hiện diện và phân bố của VAM cộng
15
sinh trên một số cây trồng canh tác ở vùng đất An Giang, Cần
Thơ, Hậu Giang và Sóc Trăng.
* Phƣơng pháp nhuộm rễ
15
* Phƣơng pháp lọc bào tử
15
2.2.3 Thí nghiệm 2: Kiểm tra sự sống sót và khả năng xâm nhiễm của bào tử
16
VAM
2.2.4 Thí nghiệm 3: Khảo sát khả năng tái cộng sinh và thời gian thiết
17
lập quan hệ cộng sinh với rễ bắp của VAM
CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
19
3.1 Sự hiện diện và phân bố của VAM cộng sinh trên một số cây trồng
19
canh tác ở vùng đất An Giang, Cần Thơ, Hậu Giang và Sóc Trăng
3.1.1 Sự hiện diện và phân bố của VAM cộng sinh trên cây bắp canh tác ở
19
viii
vùng đất phù sa tại An Giang và Cần Thơ
3.1.1.1 Ghi nhận tổng quát
3.1.1.2 Kết quả khảo sát
3.1.2 Sự hiện diện và phân bố của VAM cộng sinh trên cây mía canh tác ở
vùng đất phèn tại Hậu Giang
3.1.2.1 Ghi nhận tổng quát
3.1.2.2 Kết quả khảo sát
3.1.3 Sự hiện diện và phân bố của VAM cộng sinh trên cây nhãn canh tác ở
vùng đất tại Sóc Trăng
3.1.3.1 Ghi nhận tổng quát
3.1.3.2 Kết quả khảo sát
3.2 Kiểm tra sự sống sót và khả năng xâm nhiễm của bào tử nấm VAM
3.3 Khảo sát khả năng tái cộng sinh và thời gian thiết lập quan hệ cộng sinh với
rễ bắp của VAM
3.3.1 Ghi nhận tổng quát
3.3.2 Kết quả thí nghiệm
CHƢƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
4.1 Kết luận
4.2 Đề nghị
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ CHƢƠNG
ix
19
19
23
23
23
23
27
28
32
32
32
32
35
35
35
36
DANH SÁCH BẢNG
Bảng
Tên bảng
Trang
1
Một số ứng dụng thành công của VAM trên các loại cây
trồng nông nghiệp trên thế giới.
Ảnh hƣởng của VAM trong sự hấp thu dinh dƣỡng
Thành phần và mật số bào tử VAM trên 100 g đất trong các
mẫu đất đƣợc chọn làm thí nghiệm
Sự hiện diên các cấu trúc VAM và tỷ lệ cộng sinh bên trong
rễ bắp thu thập tại An Giang, Cần Thơ
Đặc điểm bào tử nấm VAM cộng sinh trên rễ bắp trong đất
Sự hiện diện các cấu trúc VAM và tỷ lệ cộng sinh bên trong
rễ mía thu tại Hậu Giang
Đặc điểm bào tử nấm VAM cộng sinh trên rễ mía trong đất
Sự hiện diện các cấu trúc VAM và tỷ lệ cộng sinh bên trong
rễ nhãn thu thập tại Sóc Trăng
Đặc điểm bào tử nấm VAM cộng sinh trên rễ bắp trong đất
Tỷ lệ cộng sinh bên trong rễ của các nghiệm thức ở các thời
điểm khác nhau
8
2
3
4
5
6
7
8
9
10
9
18
20
22
24
26
29
31
33
DANH SÁCH HÌNH
Hình
Tên hình
Trang
1
2
Sự cộng sinh của VAM trong tế bào rễ
Sự cộng sinh mycorrhiza, những tác động qua lại giữa nấm,
thực vật và đất
Phƣơng pháp chủng VAM từ đất chứa nấm rễ
Các cấu trúc VAM trong rễ bắp
Ảnh hƣởng của điều kiện ngập nƣớc đến sự phân bố của
VAM trên cây bắp thu thập tại An Giang, Cần Thơ
Bào tử VAM cộng sinh với cây bắp
Mật số bào tử VAM cộng sinh xung quanh vùng rễ bắp
Các cấu trúc VAM trong rễ mía
Ảnh hƣởng của pH đến sự phân bố của VAM trên cây mía
Bào tử VAM cộng sinh với cây mía
Mật số bào tử VAM cộng sinh xung quanh vùng rễ mía
Các cấu trúc cộng sinh trong rễ nhãn
Bào tử VAM cộng sinh trên cây nhãn
Mật số bào tử VAM cộng sinh xung quanh vùng rễ nhãn
Dạng cộng sinh của VAM trong rễ ngô ở từng giai đoạn khác
nhau theo thời gian với nguồn chủng là đất chứa nấm rễ
4
9
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
x
18
20
21
22
22
24
25
26
27
28
30
31
34
MỞ ĐẦU
Trong đất có khoảng hơn 100.000 loài nấm tồn tại, nấm là nhóm vi sinh vật
gây bệnh quan trọng nhất trong nông nghiệp. Tuy nhiên, bên cạnh những loài nấm
gây hại cho cây trồng, trong tự nhiên cũng hiện diện một số loài nấm có lợi. Trong
số đó, nấm rễ Mycorrhiza là một nhóm bao gồm những loài nấm có lợi, thể hiện qua
mối cộng sinh đặc biệt với rễ thực vật. Có 3 nhóm Mycorrhiza chính, trong đó
Endomycorrhiza là nhóm có vai trò quan trọng trong nông nghiệp. Vào thập niên
1950, nấm Endomycorrhiza đƣợc phát hiện rộng rãi trong đất, gia tăng phổ ký chủ
mạnh mẽ và những lợi ích từ chúng ngày càng trở nên rõ rệt, đặc biệt là nấm
vesIcular-arbuscular mycorrhiza (VAM), (Phạm Văn Kim, 2000; Gerdemann, 1968).
Nấm VAM đóng vai trò quan trọng trong việc làm gia tăng sự phát triển của
cây. Sợi nấm phát triển ra bên ngoài rễ, mở rộng ra xa khu vực hoạt động của rễ,
giúp gia tăng khả năng hấp thu các nguyên tố khó hòa tan trong đất nhƣ phospho,
đồng và kẽm... Một số loại cây mà sự phát triển của hệ thống rễ bị giới hạn, không
thể duy trì sự phát triển bình thƣờng trong tự nhiên mà không có sự cộng sinh với
nấm mycorrhiza (Rhodes, 1980). Ngoài việc cung cấp chất dinh dƣỡng cho cây,
nấm VAM còn đóng vai trò quan trọng trong việc làm giảm thiệt hại do bệnh ở thực
vật gây ra (Akthar và Siddiqui, 2008). Một số loài nấm VAM đƣợc phát hiện có khả
năng kiểm soát những mầm bệnh trong đất nhƣ Aphanomyces, Cylindrocladium,
Fusarium, Macrophomina, Phytophthora, Pythium, Rhizoctonia, Sclerotinium và
Verticillium (Harrier và Watson, 2004, trích từ Al-Askar và Rashad, 2010). Nấm
Glomus fasciculatum và Gigaspora margarita có thể làm giảm bệnh thối rễ gây ra
bởi Fusarium oxysporum f. sp. asparagi ở măng tây (asparagus) (Matsubara et al.,
2001). Hơn nữa, thực vật có sự cộng sinh với nấm mycorrhiza cho thấy khả năng
chịu đựng vùng khô hạn, nhiệt độ đất cao, đất mặn, pH đất bất lợi và cây bị sốc
trong quá trình trồng các cây con hơn là thực vật không có sự cộng sinh với nấm
mycorrhiza (Schenck, 1982).
Trên cơ sở đó, đề tài: “Khảo sát nấm rễ dạng túi (vesicular-arbuscular
mycorrhiza) cộng sinh trên bắp, mía và nhãn ở vùng đất An Giang, Cần Thơ, Hậu Giang
và Sóc Trăng” đƣợc thực hiện nhằm mục đích khảo sát mức độ phổ biến và phong
phú của các loài nấm VAM cộng sinh với rễ một số loại cây trên đất trồng canh tác.
Từ đó, đề tài làm cơ sở cho các nghiên cứu phân lập, nuôi cấy và ứng dụng nấm
VAM trong sản xuất nông nghiệp.
1
CHƢƠNG I
LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU
1.1 SƠ LƢỢC VỀ NẤM VESICULAR - ARBUSCULAR MYCORRHIZA
1.1.1 Giới thiệu nấm cộng sinh Vesicular - arbuscular mycorrhiza
Theo Phan Tuấn Triều (2009), nấm Vesicular - arbuscular mycorrhizas (hay
arbuscular mycorrhizas hoặc Glomalean mycorrhizas) thuộc ngành Glomeromycota,
là loại nấm nội cộng sinh (Endomycorrhiza) với rễ thực vật. Sợi nấm đi xuyên qua
thành tế bào rễ thực vật, hình thành nên các cấu trúc đặc trƣng bên trong rễ nhƣ cấu
trúc dạng túi (vesicle) hay cấu trúc dạng bụi (arbuscule) nên gọi tắt là VAM
(Vesicular Arbuscular Mycorrhiza). Sợi nấm VAM không có vách ngăn. Nấm có
thể xâm nhập vào mô rễ vỏ cây, sử dụng các loại thức ăn do rễ tạo ra, nhƣng đồng
thời cũng tạo ra một mạng lƣới sợi nấm kết dính với keo đất bao quanh rễ, các
nguyên tố dinh dƣỡng nhƣ phospho bám lên màng này ở dạng hữu dụng và rễ cây
có thể hấp thụ dễ dàng.
1.1.2 Phân loại
Oehl và ctv (2010) cho biết, năm 1990, nấm VAM đã đƣợc sếp trong 3 họ
(Acaulosporaceae, Gigasporaceae và Glomeraceae) và 6 dòng (Acaulospora,
entrophospora, Gigaspora, Glomus, Sclerocystis, Scutellospora). Sự phân loại này
chủ yếu dựa vào những đặc điểm hình thái và sự hình thành bào tử. Ngày nay, trong
việc ứng dụng sinh học phân tử, Glomeromycota đƣợc đƣợc chia thành 3 lớp
(Archeosporomycetes, Glomeromycetes và Paraglomeromycetes), 5 bộ
(Archeosporales, Diversisporales, Gigasporales, Glomerales và Paraglomerales),
14 họ, 29 dòng và khoảng 230 loài.
1.1.3 Thành phần cấu trúc
Theo Brundrett và ctv (1996), cấu trúc VAM đƣợc chia làm 4 thành phần
chính: sợi nấm (hyphae), cấu trúc dạng túi (vesicle), cấu trúc dạng bụi ( arbuscule)
và bào tử (spore).
* Cấu trúc trong rễ: sợi nấm, cấu trúc dạng túi, cấu trúc dạng bụi.
- Sợi nấm (hyphae): không có vách ngăn khi còn non và đâm nhánh bên trong
lớp vỏ rễ hình thành các cấu trúc dạng túi và dạng bụi.
- Cấu trúc dạng túi (vesicle): là cấu trúc dự trữ chất dinh dƣỡng.
- Cấu trúc dạng bụi (arbuscule): do sợi nấm phân nhánh dạng bụi cây bên
trong tế bào rễ.
* Cấu trúc trong đất: bào tử và sợi nấm.
2
- Bào tử (spore): sinh sản vô tính, hình cầu, kính thƣớc khoảng 20 – 1000 µm.
Nó đƣợc tạo thành từ sợi nấm trong đất hoặc rễ.
- Sợi nấm: mạng lƣới sợi nấm trong đất có dạng sợi mỏng, làm chức năng ống
dẫn để hấp thu chất dinh dƣỡng.
+ Sợi nấm (Hyphae)
Sợi nấm trong đất có cấu trúc mảnh, phân nhánh, đƣờng kính 5 – 20 µm.
Chúng gia tăng sự kết hợp với rễ và làm nhiệm vụ hấp thu chất dinh dƣỡng, hình
thành bào tử trong đất. Nấm VAM sản xuất ra nhiều loại sợi nấm thực hiện các
chức năng khác nhau: Sợi lan truyền hay phân tán và sợi hấp thu (Friese và Allen,
1991).
Sợi nấm xâm nhập bên trong rễ hình thành các cấu trúc dạng bụi (arbuscule)
hay dạng túi (vesicle). Sợi nấm trải dọc tế bào, chúng len lõi vào các rãnh giữa hai
thành tế bào với tốc độ tƣơng đối nhanh, hình thành nên dãy sợi nấm dọc theo tế
bào gọi là dạng “Arum”. Một hƣớng khác là sợi nấm bao phủ trong nội bào phát
triển xuyên qua vách tế bào hình thành nên các sợi xoắn vòng lại gọi là dạng “Paris”
(Gallaud, 1905) (trích dẫn bởi Smith và Smith, 1997).
+ Cấu trúc dạng túi (vesicle)
Cấu trúc dạng túi là nơi tích lũy chất dinh dƣỡng ở nhiều loài nấm VAM, chỗ
phình to ở đầu tận cùng của sợi nấm trong tế bào vỏ rễ, chứa lipid và dịch tế bào.
Cấu trúc này có thể nằm bên trong hoặc bên ngoài gian bào rễ, chúng có thể phát
triển dày đặc bên trong rễ già và có chức năng nhƣ một yếu tố lan truyền. Một số loài
nấm sản sinh túi có chức năng giống bào tử trong đất (Biermann và Linderman, 1983).
+ Cấu trúc dạng bụi (arbuscule)
Dạng bụi phân nhánh rất phức tạp và đƣợc hình thành bên trong tế bào vỏ rễ,
“arbuscule” đƣợc đặt tên bởi Gallaud (1905) vì chúng trông giống những dạng bụi
nhỏ. Bụi đƣợc hình thành bằng sự chia đôi của nhánh và sự nén bề rộng sợi nấm,
bắt đầu từ thân sợi nấm (5 – 10 µm) và kết thúc bằng sự phát triển mạnh mẽ của các
sợi nấm phân nhánh (< 1 µm) ( Trích dẫn bởi Brundrett và ctv., 1996).
Dạng bụi phát triển trong tế bào vỏ rễ, đƣợc xem là nơi trao đổi chất dinh
dƣỡng giữa nấm và cây chủ. Giả thuyết này dựa trên bề mặt tiếp xúc rộng lớn của
bụi nhƣng chƣa đƣợc xác định rõ (Smith, 1995).
+ Bào tử (spore, chlamydospore hoặc azygospore)
Bào tử của Glomeromycota mọc đơn lẻ, thành chùm hoặc có dạng thể quả
(sporocarps). Hầu hết có hình cầu, một số loài có hình gần cầu, hình thoi hoặc dạng
khác. Thành bào tử chứa một hoặc nhiều lớp có độ dày khác nhau (Morton, 1988).
3
Màu sắc bào tử rất đa dạng, kích thƣớc bào tử từ 40 – 800 µm, cấu tạo với nhiều lớp
thành, vách chứa vài trăm đến vài ngàn nhân (Bécard và Pfeffer, 1993). Bên trong
bào tử chứa lipid và những chất khác có dạng giống nhƣ những giọt nƣớc có kích
thƣớc khác nhau (Lee và Koske, 1994).
Ngoài ra, VAM còn có một số thành phần khác nhƣ:
+ Bộ phận phụ (auxiliary body): hay còn gọi là cấu trúc túi ở bên ngoài đất
(external vesicle), là những cấu trúc cuộn phồng trên sợi nấm trong đất (external
hyphae). Những cấu trúc này đƣợc bao phủ bởi lông gai (spine) hoặc nốt u (knob)
và thƣờng là đặc điểm nhận dạng của 2 dòng Scutellospora sp. và Gigaspora sp.
Tuy nhiên, chúng không có chức năng lan truyền (Burndrett và ctv., 1996).
+ Thể quả (sporocarp): là sự tập hợp của nhiều bào tử thành một cấu trúc lớn
hơn. Cấu trúc này chứa một sợi nấm chuyên hóa có thể bao bọc tạo thành một lớp
màng ngoài cùng (peridium), bên trong là một tập hợp của nhiều bào tử (Burndrett
và ctv., 1996).
Hình 1. Minh họa sự cộng sinh của VAM trong tế bào rễ. Ep - biểu bì; C - tế
bào vỏ; En - vỏ trong; S - bào tử; eh – sợi nấm trong đất; ap – Điểm
tiếp xúc và xâm nhập; ih – sợi nấm trong tế bào rễ; a – cấu trúc dạng
bụi; ic – sợi nấm dạng vòng; v – cấu trúc dạng túi. A – Dạng Arum; B
– Dạng Paris (Barker và ctv., 1998).
4
1.1.4 Sự phân bố và các yếu tố ảnh hƣởng
1.1.4.1 Sự phân bố
VAM là một trong những loại nấm phong phú nhất trong đất. Chúng phân bố
khắp nơi trên thế giới, xuất hiện nhiều trong đồng cỏ (grasslands), thảo nguyên
(savannas), những khu rừng rậm, rừng nhiệt đới, sa mạc và những vùng đất cồn
(Camargo-Ricalde, 2002). Theo Wang và Shi (2008), VAM sống trên đất canh tác
nông nghiệp và những vùng đất khắc nghiệt, chúng cộng sinh với rễ của hầu hết các
loài thực vật, bao gồm rong rêu, cây hạt trần và hạt kín.
1.1.4.2 Các yếu tố ảnh hƣởng
* Độ màu mỡ của đất
Sự phân bố của VAM thay đổi khi độ dinh dƣỡng ở mỗi vùng đất khác nhau
(Anderson và ctv., 1984). Tổng số loài VAM tỷ lệ thuận thành phần và tỷ lệ các hợp
chất hữu cơ và tỷ lệ nghịch với hàm lƣợng Ca, Mg và P trong đất, trong khi tổng
lƣợng bào tử thì ngƣợc lại. Hàm lƣợng P trong đất thấp kích thích bào tử nảy mầm
và xâm nhiễm vào rễ (Hetrick và Wilson, 1989). Độ màu mỡ của đất giảm theo độ
sâu, tuy nhiên, sự phân bố của VAM theo độ sâu còn nhiều tranh cãi, Jakobsen và
Nielsen (1983) phát hiện rằng sự xâm nhiễm bởi VAM giảm theo độ sâu (> 40 cm),
trong khi Zaijcek và Hetrick (1986) cho rằng ở những cây lâu năm có bộ rễ sâu, sự xâm
nhiễm của nấm rễ phát triển hơn những thực vật có bộ rễ cạn (trích bởi CamargoRicalde, 2002).
* Độ nén dẽ của đất (soil compaction)
Độ kết dính của đất có thể ảnh hƣởng đến sự phát triển của VAM. Nadian và
ctv (1997) cho rằng đất có độ nén dẽ chặt sẽ làm giảm đáng kể lƣợng O2 trong đất, thay
đổi kích thƣớc tế khổng, vì vậy sẽ hạn chế sự phát triển của VAM.
* Độ ẩm
Độ ẩm đất là nhân tố quan trọng ảnh hƣởng đến sự phân bố của VAM trong tự
nhiên. Theo Anderson và ctv (1984), sự chiếm đóng của VAM tỷ lệ nghịch với độ
ẩm của đất. Radhika và Rodrigues (2007) chỉ ra rằng VAM chiếm một phần quan
trọng trong hệ sinh thái ngập nƣớc nhƣng chúng ít phổ biến hơn những thực vật ở
cạn. Miller (1995) cũng cho rằng sự chiếm đóng của VAM thấp nhất ở những vùng
đất luôn ẩm ƣớt và gia tăng ở những vùng có trải qua mùa khô.
* pH đất
pH có ảnh hƣởng rất quan trọng đến sự phân bố và phát triển của VAM. pH
đất có thể ảnh hƣởng đến sự xâm nhiễm, sự hình thành và nảy mầm bào tử của
VAM (Green và ctv., 1976). Điều kiện pH tối ƣu cho sự nảy mầm bào tử giữa các
5
loài khác nhau. Bào tử Acaulospora laevis nảy mầm tốt nhất ở pH 4 – 5, Gigaspora
spp. ở pH 4 – 6 và Glomus spp. giữa pH 6 – 9 (Green và ctv., 1976). pH tối ƣu đối
với sự nảy mầm có phần gắn liền với pH của đất, nơi mà nấm VAM đƣợc phân lập
(Giovannetti, 2000) (Trích dẫn bởi Declerck và ctv., 2005).
* Nhiệt độ
Nhiệt độ cũng ảnh hƣởng đến sự phân bố của VAM và có để đƣợc chia thành
hai tác động: một là ảnh hƣởng trực tiếp lên nấm và một là ảnh hƣởng gián tiếp
thông qua cây chủ (Koske, 1987). Một số tài liệu cho rằng nhiệt độ cũng ảnh hƣởng
đến sự nảy mầm và kéo dài sợi nấm của bào tử trong điều kiện nuôi cấy không cây
chủ. Nhiệt độ tối ƣu ở mỗi loài VAM có thể khác nhau (Declerck và ctv., 2005),.
Glomus mosseae và Acaulospora leavis có thể nảy mầm ở 10 – 30 oC với nhiệt độ
tối ƣu khoảng 20 – 25 oC, trong khi Gigaspora tối ƣu ở nhiệt độ 20 – 30 oC (Safir,
1986). Cũng giống nhƣ pH, nhiệt độ tối ƣu cho sự nảy mầm tùy thuộc vào môi
trƣờng nơi mà nấm đƣợc phân lập. Safir (1986) cho rằng, nhiệt độ thấp hạn chế sự
phát triển của sợi nấm, ở nhiệt độ 15 oC làm giảm sự phát triển sợi nấm của
Gigaspora calospora và ở nhiệt độ thấp (10 – 15 oC) thì sự kéo dài của sợi nấm bị
suy yếu. Tuy nhiên, nhiệt độ lạnh có ảnh hƣởng trực tiếp đến sự nảy mầm và phát
triển của sợi nấm, Juge và ctv (2002) báo cáo rằng, trữ bào tử Glomus intraradices
trong khoảng thời gian lâu hơn hai tuần ở nhiệt độ 4 oC gia tăng sự nảy mầm của
bào tử và làm giảm tỷ lệ chết ở bào tử.
* Ánh sáng
Trong tự nhiên, sự hiện diện của VAM ngoài ánh sáng là một điều không thể
xảy ra. Tuy nhiên, khi xử lý ánh sáng gây ảnh hƣởng sự phát triển của sợi nấm trong
nuôi cấy không cây chủ. Ánh sáng kích thích sợi nấm phân nhánh trong sự phát
triển ống mầm của Gigaspora gigantea, Gi. Rosea và Glomus intraradices
(Nagahashi và ctv., 2000).
* CO2
Theo Declerck và ctv (2005), nồng độ CO2 trong đất cao (khoảng 2%) so với
nồng độ CO2 trong không khí (0,03%). Trong đất, CO2 không thể xem là một tín
hiệu đặc trƣng cho sự cộng sinh giữa thực vật đối và nấm VAM, vì CO2 còn đƣợc
thải ra từ các nguồn khác nhƣ hệ sinh vật trong đất. Tuy nhiên, trong môi trƣờng
nuôi cấy có loài cây chủ (monoxenic culture), CO2 đƣợc phóng thích từ sự hô hấp
của mô rễ kích thích sự nảy mầm của bào tử và sự cộng sinh giữa sợi nấm với rễ.
CO2 ảnh hƣởng lên VAM tùy thuộc vào nồng độ. Nồng độ CO2 ở khoảng 0,5
– 2,5% kích thích sự phát triển của sợi nấm Gigaspora margarita (Poulin và ctv.,
1993). Nồng độ CO2 ở mức 0,1% không hiệu quả lên sự phát triển sợi nấm Gigaspora
6
margarita (Poulin và ctv., 1993) trong khi ở nồng độ 5% ức chế sự phát triển của sợi
nấm Glomus mosseae trong điều kiện phòng thí nghiệm (Le Tacon và ctv., 1983).
* Địa hình, khí hậu và miền vùng
Các nhân tố khác nhƣ địa hình và những nơi thƣờng xuyên khô hạn ảnh hƣởng
đến số lƣợng và thành phần loài VAM. Tuy nhiên, thành phần loài VAM nhiều hay
ít có thể là một hệ quả trực tiếp của những ảnh hƣởng từ địa hình và khí hậu nóng
khô lên sự phân bố loài thực vật (Gibson và Hetrick, 1988).
1.2 CƠ CHẾ CỘNG SINH VÀ MỐI LIÊN HỆ GIỮA NẤM VỚI CÂY CHỦ
1.2.1 Cơ chế cộng sinh
Sự cộng sinh của nấm VAM và cây chủ đƣợc bắt đầu từ một yếu tố lan truyền
tồn tại trong đất, yếu tố đó là những bào tử của nấm VAM hoặc những mảnh rễ có
sự cộng sinh của nấm VAM. Khi có sự hiện diện của rễ, sợi nấm bắt đầu cảm ứng
và phát triển hƣớng vào rễ, sau đó chúng tiếp xúc và phát triển dọc bề mặt rễ. Một
hoặc nhiều sợi nấm hình thành đĩa áp (appressoria) bám giữa 2 tế bào biểu bì gần kề.
Quá trình xâm nhiễm xảy ra khi sợi nấm từ đĩa áp xuyên thủng biểu bì hoặc vỏ
tế bào rễ để xâm nhập vào rễ. Sợi nấm không có vách ngăn trải dọc tế bào vỏ, một
sợi nấm có thể trải dọc song song theo các rãnh tế bào một cách nhanh chóng hoặc
nó có thể cuộn vòng trong tế bào vỏ rễ. Trên sợi nấm, những sợi phân nhánh đâm
xuyên qua tế bào rễ, tại đỉnh của những sợi này hình thành nên các cấu trúc dạng
bụi hay còn gọi là “arbuscule”. Sự hình thành bụi dọc theo sự phát triển của sợi
nấm, cấu trúc này có nhiệm vụ trao đổi chất dinh dƣỡng giữa cây chủ và nấm một
cách dễ dàng, chủ yếu là phosphorus từ sợi nấm đến cây trồng và nguồn carbon từ
cây trồng đến nấm. Cấu trúc dạng túi (vesicle) đƣợc hình thành ngay sau khi những
bụi phát triển đầu tiên, tuy nhiên chúng vẫn tiếp tục phát triển trong khi những cấu
trúc dạng bụi trở nên già yếu. Túi là nơi tích lũy những sản phẩm dự trữ ở nhiều loài
cộng sinh VAM. Sau cùng, ở những phần rễ cộng sinh lâu, sợi nấm đâm xuyên qua
thành tế bào vỏ ra ngoài và phát triển dài dọc theo bề mặt rễ và hình thành nên
nhiều điểm xâm nhập, chúng cũng phát triển đi vào đất, hình thành bào tử, đồng
thời giúp các hạt đất kết chặt lại (Brundrett và ctv., 1994; Smith và Gianinazzi –
Pearson, 1990).
1.2.2 Mối liên hệ giữa nấm và cây chủ
Smith và Gianinazzi - Pearson (1990) chỉ ra rằng chiều dài sợi nấm phát triển
trong đất ƣớc lƣợng trung bình là khoảng 1 m sợi nấm trên 1 cm rễ. Mạng lƣới sợi
nấm này có thể mở rộng hàng cm bên ngoài từ bề mặt rễ cây, đi qua khu vực cạn
kiệt dinh dƣỡng, giúp cho rễ hấp thu những khoáng kém linh động từ trong đất cung
cấp cho cây trồng. Ngƣợc lại, cây trồng cung cấp cho nấm đƣờng, acid amin và
7
vitamin cần thiết cho sự sống của chúng (Harley và Smith (1983), trích bởi Hoàn
Tuấn Dũng, 2007). Một số ứng dụng VAM trên các loại cây trồng nông nghiệp trên
thế giới đƣợc trình bày trong Bảng 1.
Bảng 1. Một số ứng dụng thành công của VAM trên các loại cây trồng nông nghiệp trên thế
giới (Declerck và ctv., 2005)
Cây trồng
Tên thƣờng
dùng
VAM chủng
Tham khảo
VAM bản địa
VAM bản địa, Glomus
etunicatum, Glomus
intraradices
Glomus intraradices, Glomus
mosseae, Glomus
etunicatum, Gigaspora rosea
Glomus spp.
Gaur và Adholeya (2000)
Matsubara & ctv. (1994)
Tên khoa học
Hành tây
Tỏi
Allium cepa
Allium sativum
Ớt
Capsicum annuum
Dƣa leo
Cucumis sativus
Cà rốt
Đậu nành
Khoai mì
Lúa
Đậu Hà Lan
Daucus carota
Glycine max
Manihot esculenta
Oryza sativa
Pisum sativum
Khoai tây
Bắp
Solanum tuberosum
Zea mays
Cà phê arabica Coffea arabica
Măng Tây
Asparagus officinalis
Dƣa hấu
Cam
Citrullus lanatus
Citrus unshiu
Dâu tây
Fragaria
Glomus intraradices
Nhiều loài VAM
Glomus clarum
Nhiều loài VAM
Glomus etunicatum, Glomus
intraradices
VAM bản địa
Glomus mosseae, G.
versiforme
Gigaspora margarita,
Acaulospora laevis
Gigaspora margarita,
Glomus fasciculatum, G.
mosseae
Glomus clarum
Glomus ambisporum, G.
fasciculatum, G. mosseae,
Gigaspora ramisporophora
Glomus intraradices
8
Douds và Reider (2003)
Rosendahl và Rosendahl
(1991)
Gaur & ctv. (2000)
Isobe và Tsuboki (1998)
Fagbola & ctv. (1998)
Isobe và Tsuboki (1998)
Matsubara & ctv. (1994)
Gaur và Adholeya (2000)
Bi & ctv. (2003)
Bhattacharya và
Bagyaraj (1998)
Matsubara & ctv. (2000)
Kaya & ctv. (2003)
Shrestha & ctv. (1996)
Werner & ctv. (1991)
- Xem thêm -