Tiêu điểm

Phân lập, chọn lọc chủng vi khuẩn quang dưỡng có khả năng làm giảm mặn và thử nghiệm ứng dụng trong nông nghiệp


Là nhiệm vụ nghiên cứu khoa học và công nghệ cấp Thành phố, do Viện Sinh học Nhiệt đới chủ trì thực hiện, ThS. Ngô Đức Duy làm chủ nhiệm, Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM nghiệm thu năm 2021.

Là nhiệm vụ nghiên cứu khoa học và công nghệ cấp Thành phố, do Viện Sinh học Nhiệt đới chủ trì thực hiện, ThS. Ngô Đức Duy làm chủ nhiệm, Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM nghiệm thu năm 2021.

Nhiễm mặn là một trong những nguyên nhân ô nhiễm trầm trọng nhất trong sản xuất nông nghiệp hiện nay. Việt Nam nằm trong những nước bị ảnh hưởng nhiễm mặn nghiêm trọng do biến đổi khí hậu và nước biển dâng trên toàn cầu. Cơ sở dữ liệu xâm nhiễm mặn của Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam đánh giá trong vụ mùa năm 2016 là cao nhất trong lịch sử xâm mặn của Đồng bằng sông Cửu Long. Biên độ nhiễm mặn vào nước đất trong nông nghiệp từ 3,6‰ đến 29,0‰. Tuy nhiên, cấp độ xâm nhiễm mặn lại tiếp tục vượt qua kỉ lục trên trong vụ mùa năm 2020, độ mặn vào sâu trong đất liền khoảng 10 -40km so với năm 2016. Điều này cho thấy mức độ và cường độ nhiễm mặn đang diễn biến phức tạp và xảy ra liên tục hàng năm cùng với nhiều yếu tố như mực nước biển dâng, lượng mưa ít, xây dựng các đập thủy điện đầu nguồn sông Mekong...

Theo Hiệp hội khử mặn thế giới (The International Desalination Association) dự báo, thị trường khử mặn có nhu cầu rất lớn và đang phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây do nguồn cung cấp nước ngọt cạn kiệt, nhu cầu nước ngày càng tăng. Tuy nhiên, các công nghệ khử mặn hiện nay không phù hợp phục vụ sản xuất nông nghiệp, vì giá thành đầu tư lớn, giá thành phẩm nước ngọt quá cao so với điều kiện qui mô sản xuất nông nghiệp.

Hiện nay, việc ứng dụng chế phẩm vi sinh cho mục tiêu giảm mặn và phát triển bền vững trong nông nghiệp là thích hợp và rất cấp bách. Sản phẩm vi sinh có nhiều ưu điểm như bản chất sinh học, khả năng sống và tăng sinh trong điều kiện tự nhiên tốt, đáp ứng nhu cầu sản xuất sản phẩm số lượng lớn, dễ dàng đóng gói và vận chuyển, chuyển giao khoa học công nghệ thuận tiện. Vì vậy nhu cầu chọn lọc các chủng vi sinh vật có khả năng giảm mặn nhằm tạo ra các chế phẩm vi sinh ứng dụng trong xử lý giảm mặn nông nghiệp và thích ứng với điều kiện biến đổi khí hậu do xâm nhiễm mặn là cần thiết.

Đề tài nêu trên được thực hiện nhằm thu thập, phân lập và chọn lọc chủng vi khuẩn quang dưõng có khả năng hấp thu NaCl làm giảm mặn trong nông nghiệp; xây dựng bộ sưu tập khoảng 20 giống chủng chịu mặn cao 10-35‰ NaCl; chọn lọc 2-3 chủng vi khuẩn quang dưỡng hấp thu 20%-40% NaCl theo nồng độ khảo sát 10-20‰ NaCl.

Các tác giả đã tiến hành thu thập mẫu tại khu vực huyện Cần Giờ (TP.HCM), huyện Ngọc Hiển (Cà Mau), huyện Trần Đề (Sóc Trăng) và huyện Gò Công Đông (Tiền Giang); phân lập và chọn lọc chủng vi khuẩn quang dưỡng và thử nghiệm khả năng giảm mặn của các chủng phân lập, thử nghiệm ứng dụng trong nông nghiệp.

Theo đó, nhóm nghiên cứu đã phân lập, sàng lọc được 126 giống vi khuẩn quang dưỡng, chịu mặn 74 giống, 39 giống chủng có khả năng giảm mặn trên 20%. Kết quả sàng lọc ở nồng độ muối 25‰, 30‰ và 35‰ thu nhận giống CM53.2, CG3.1 và CM37 có tính ổn định giảm mặn từ 31% đến 36% theo độ mặn từ 25-35‰.

Kết quả phân tích mô hình tối ưu hóa đơn yếu tố như pH, nhiệt độ, ánh sáng, thời gian hấp thu thì năng suất hấp thu NaCl của giống CM37 đạt 35.5%, giống CM53.2 đạt 36% và CG3.1 đạt 32,5% ở nồng độ 25‰. Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng đa yếu tố như thời gian hấp thu 3-5 ngày, biên độ nhiệt độ thích hợp từ 250C đến 300C, pH ngưỡng 6.5-7.0 và cường độ sáng trong phòng thí nghiệm là dưới 3.000lux.

Định danh theo hình thái học, sinh lý và sinh học phân tử so sánh trình tự gen tương đồng trong 2 vùng gene 16S rDNA và pufM cho thấy, giống CM37, CG3.1 và CM53.2 thuộc loài Rhodobacter và kết quả giống với chủng R.johrii và chủng R.sphaeroides.  Trong đó một số gene đã được ghi nhận trên dữ liệu NCBI như  MT645161, MT645162, MT645163, MT645164, MT645165 và MT645166.

Kết quả hấp thu và thải loại NaCl cho thấy sự thải loại lại vào môi trường khoảng 8% so với nồng độ ban đầu của giống CG3.1, CM53.2, CM37 và hỗn hợp 3 giống. Kết quả thử nghiệm nước biển theo tự nhiên từng giống giảm mặn tối đa khoảng 13,79%, với thử nghiệm thí nghiệm cho kết quả khoảng 20,03%. Với hỗn hợp 3 giống, thử nghiệm tự nhiên giảm mặn tối đa 17,39%, thử nghiệm theo thí nghiệm là 24,10%. Với độ giảm mặn 17,39% của hỗn hợp 3 giống có thể ứng dụng thử nghiệm ngoài đồng ruộng.

Ứng dụng thử nghiệm ngoài ruộng lúa ghi nhận độ giảm mặn tối đa khoảng 14,70% trong độ mặn là 3,4‰ vào ngày thứ 5 sau khi xử lý hỗn hợp giống. Chiều cao cây và chiều dài rễ mẫu thử nghiệm tốt hơn so với mẫu đối chứng. Năng suất thực tế ghi nhận mẫu thử nghiệm là 1,230 tấn/ha cho năng suất tốt hơn so với mẫu đối chứng là 1,172 tấn/ha.

Kết quả thu nhận từ đề tài cho thấy, việc sử dụng vi khuẩn có khả năng hấp thu NaCl làm giảm mặn có thể là giải pháp khả thi ứng dụng khử mặn trong nông nghiệp hiện tại. Nhóm tác giả đã làm chủ được qui trình phân lập và sàng lọc chủng vi khuẩn quang dưỡng có khả năng giảm mặn được phân lập từ nguồn gốc tự nhiên ở Việt Nam. Điều này cho thấy tiềm năng nguồn gene quý bản địa của Việt Nam cần được khai thác, bảo tồn và ứng dụng vào thực tiễn.

Hiệu quả sử dụng các chủng vi khuẩn quang dưỡng đã phân lập chọn lọc thử nghiệm trong đề tài này có thể phát triển các sản phẩm xử lý giảm mặn sử dụng ngoài thực tiễn. Qua đó góp phần vào định hướng phát triển sản xuất nông nghiệp bền vững và chủ động ứng phó giải quyết bài toán xâm nhiễm mặn do biến đổi khí hậu ngày càng khốc liệt ở ĐBSCL nói riêng và Việt Nam nói chung.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu đề tài tại Trung tâm Thông tin và Thống kê Khoa học và Công nghệ (CESTI).

Theo: CESTI

Bài viết liên quan