VI SINH VẬT NỘI SINH vai trò, tầm quan trọng đối với cây trồng, môi trường và đời sống con người - Phần 2

PHẦN 2. VAI TRÒ VÀ ỨNG DỤNG CHỦ YẾU CỦA VI SINH VẬT NỘI SINH

- Biên tập và hiệu chỉnh: ThS. Phạm Công Trí [1]

Phần 1: Vi sinh vật nội sinh (Endophytes) khái niệm, đặc tính và phân loại

1. Kích thích sinh trưởng (Phytostimulation)

• Vi sinh vật (VSV) nội sinh đóng vai trò quan trọng giúp cây lấy dinh dưỡng từ môi trường (đất, nước, không khí); cố định dinh dưỡng từ hoạt động cộng sinh; và sản xuất các chất kích thích sinh trưởng thực vật như auxin, cytokinin và gibberellic acid.
• Vi khuẩn Burkholderia vietnamiensisphân lập từ Bông dại (Populus trichocarpa) có thể cố định đạm và tiết IAA. Chủng nấm Cladosporium sphaerospermum được phân lập từ rễ cây đậu tương (Glycine max) có khả năng tiết GA3, GA4, và GA7.

2. Sản xuất chất tạo màu (Pigment Production)

• Chủng nấm Penicillium purpurogenum, phân lập từ cành cây bạch quả (Ginkgo biloba L), có khả năng sản xuất nhiều chất có thể sử dụng tạo màu thức ăn tự nhiên.
• Một chất tạo màu phân lập từ nấm nội sinh Monodictys castaneae có thể ức chế một số vi khuẩn gây bệnh trên người Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumonia, Salmonella typhi, and Vibrio cholerae có hiệu quả hơn so với Streptomycin.

3. Sản xuất enzyme (Enzyme Production)

• Nhiều enzyme quan trọng được thương mại hoá được sản xuất bởi VSV nội sinh.
• Nấm nội sinh như Acremonium terricola, Aspergillus japonicas, Cladosporium cladosporioides, Cladosporium sphaerospermum, Fusarium lateritium, Nigrospora sphaerica, Penicillium aurantiogriseum, Penicillium glandicola, Tetraploa aristata, Xylaria sp.,… đã thể hiện tiềm năng hứa hẹn trong phát triển công nghệ sinh học sản xuất các enzyme pectinase, cellulase, xylanase và protease,…

4. Tác dụng kháng khuẩn (Antimicrobial Activity)

• Hầu hết vi sinh vật nội sinh phân lập từ cây trồng được biết đến tác dụng kháng khuẩn giúp phòng trừ bệnh hại cho cây trồng, vật nuôi và con người.
• Các vi sinh vật nội sinh Dothideomycetes sp., Alternaria tenuissima, Thielavia subthermophila, Nigrospora oryzae, Colletotrichum truncatum, Alternaria sp., và Chaetomium sp., phân lập từ cây dược liệu Tylophora indica có khả năng kháng và ức chế sinh trưởng với Sclerotinia sclerotiorum và Fusarium oxysporum. 

Hình 1. Vi khuẩn nội sinh phân lập từ Vitis labrusca. Kháng nấm Ceratocystis paradoxa (a-b) và Rhizoctonia solani (c-d)

5. Hoạt chất sinh học và hợp chất mới (Source of Bioactives and Novel Compounds)

• Vi sinh vật nội sinh có khả năng tổng hợp các hoạt chất sinh học có thể phòng chống bệnh hại và một số hoạt chất đã được chứng minh rất hữu ích và là dược liệu mới.
• Những nghiên cứu gần đây đã báo cáo hàng trăm sản phẩm tự nhiên như alkaloids, terpenoids, flavonoids và steroids được sản xuất từ VSV nội sinh.

6. Tương tác giữa hệ vi sinh vật ở trên và dưới mặt đất (Reciprocal Interactions between Above – and Belowground Communities)

• Phản ứng của quần thể VSV trong đất được điều hoà bởi cây trồng, như cây cỏ hàng năm Lolium multiflorum với mức độ nội sinh của nấm Neotyphodium occultans.
• Sự điều hoà của đất ảnh hưởng rất lớn bởi mật độ VSV nội sinh trong cây và ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất trong đất và tăng cường hoạt động của VSV đất.
• Các hoạt chất sinh học phân lập từ VSV nội sinh được biết có chức năng kháng sinh, tác nhân phòng trừ sinh học, tăng cường hệ miễn dịch, tác nhân chống ung thư, …

7. Phòng trừ sinh học (Biocontrol Agents)

• Vi sinh vật nội sinh được xem là những tác nhân sinh học hiệu quả và có thể thay thế biện pháp hoá học (Thuốc BVTV).
• Nấm nội sinh Beauveria bassiana được biết đến là tác nhân gây bệnh côn trùng phòng trừ mọt đục cành cà phê và kê. Vi khuẩn nội sinh Bacillus subtilis phân lập từ cây họ Đại Kích Speranskia tuberculata có thể kháng mạnh với nấm gây bệnh B. cinerea gây bệnh thối hỏng rau, củ quả sau thu hoạch ở điều kiện in vitro.
• Sử dụng VSV nội sinh tái tổ hợp như tác nhân phòng trừ sinh học biểu hiện các protein kháng côn trùng đã trở thành một kỹ thuật tiềm năng phòng trừ côn trùng hại cây trồng bởi VSV nội sinh rất dễ khu trú ở các loại cây trồng khác nhau.

8. Chu trình tuần hoàn dinh dưỡng (Nutrient Cycling)

• Chu trình tuần hoàn dinh dưỡng là một quá trình rất quan trọng mà xảy ra liên tục để cân bằng dinh dưỡng cho cây và tái cấu trúc các thành phần trong hệ sinh thái. Trong đó sự phân huỷ các sinh khối sinh vật là một bước chính quan trọng.
• Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng VSV nội sinh có vai trò quan trọng trong phân huỷ rác thải và của cây trồng, thông qua sự tương tác với các VSV hoại sinh và vì vậy tăng cường khả năng phân huỷ chất hữu cơ.

9. Cải tạo môi trường (Bioremediation/Biodegradation)

• Vi sinh vật nội sinh có khả năng rất mạnh làm bẻ gãy/phân huỷ các hợp chất phức tạp; cải tạo môi trường loại trừ các chất gây ô nhiễm và chất thải trong môi trường.
• Nghiên cứu đã cho thấy vai trò của VSV nội sinh trong cải tạo môi trường ở cây thuốc lá. Khi lây nhiễm VSV nội sinh vào cây thuốc lá, thì cây có khả năng tăng sinh khối trong điều kiện thiếu Cadmium (Cd) so với cây đối chứng.
• Hàng loạt nấm nội sinh đã được đánh giá khả năng phân huỷ các polyme tổng hợp (polyurethane-PUR). Một số VSV đã thể hiện có khả năng phân huỷ có hiệu quả PUR ở dạng rắn và dạng lỏng, trong số đó có nấm nội sinh Pestalotiopsis. Hai chủng nấm nội sinh Pestalotiopsis microspora là chủng độc nhất có khả năng sinh trưởng và sử dụngPUR như là nguồn carbon. Phân tích sinh học phân tử cho thấy nấm nội sinh này có khả năng tiết enzyme serine phân huỷ PUR.

10. Sản xuất hợp chất hữu cơ bay hơi (Production of Volatile Organic Compounds)

• Nấm nội sinh Hypoxylon sp. phân lập từ cây Persea indica (chi Bơ) sản xuất hàng loạt hợp chất hữu cơ bay hơi ấn tượng (volatile organic compounds-VOCs), trong đó nổi tiếng nhất là 1,8-cineole, 1-methyl-1,4-cyclohexadiene, và alphamethylene-alpha-fenchocamphorone,… Các hoạt chất bay hơi này có thể đóng một số vai trò sinh học quan trọng và có khả năng tồn tại trong cây ký chủ/cây trồng. Hoạt chất bay hơi (VOC) thể hiện khả năng kháng nấm mạnh nhất với Botrytis cinerea, Phytophthora cinnamomi, Cercospora beticola, và Sclerotinia sclerotiorum.
• Nấm nội sinh Phomopsis sp. được phân lập từ cây Odontoglossum sp. (Họ Lan), sản xuất các hợp chất hữu cơ bay hơi tổng hợp độc đáo (VOCs) bao gồm sabinene (một monoterpene có mùi hôi), 1-butanol, 3-methyl; benzeneethanol; 1-propanol, 2-methyl, and 2-propanone.
• Hợp chất hữu cơ bay hơi của nấm nội sinh Phomopsis sp. sở hữu những đặc tính kháng đối với các loại nấm Pythium, Phytophthora, Sclerotinia, Rhizoctonia, Fusarium, Botrytis, Verticillium, vàColletotrichum.

11. Vi sinh vật nội sinh với nhiều lợi ích (Endophytes with Multiple Roles)

• Nhiều VSV nội sinh được biết có hàng loạt hoạt động trong cây ký chủ, nhiều VSV nội sinh được phát hiện có hoạt tính thuốc trừ cỏ cùng với khả năng kháng khuẩn.
• Vi khuẩn nội sinh Bacillus sp. SLS18 được biết đến như VSV nội sinh kích thích sinh trưởng; đã được đánh giá vai trò sản xuất sinh khối và hút vi lượng ma-nhê, ca-đi-mi,… ở cây kê (Sorghum bicolor L.) và cây cà (Solanum nigrum L.); có khả năng hấp thu (hút) các kim loại nặng và kháng sinh; và tiết chất kích thích sinh trưởng indole-3-acetic acid, kháng sinh siderophores,1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid deaminase.

12. Vi sinh vật nội sinh tác hại trong nuôi cấy mô tế bào (Endophytes in Tissue Culture)

• Vi sinh vật nội sinh rất hữu ích cho cây ký chủ, cây trồng ở nhiều khía cạnh khác nhau. Tuy nhiên trong lĩnh vực nuôi cấy mô tế bào nó lại thường là tác nhân gây nhiễm khuẩn – Đây là một cản trở và tốn kém công sức, hoá chất khử trùng, chống lây nhiễm mẫu trong lĩnh vực này.

[1]Dẫn theo PGS.TS. Trần Thị Thu Hà – Trường Đại học Nông lâm Huế

Bài viết được lấy về từ website Viện Khoa học kỹ thuật Nông lâm nghiệp Tây Nguyên

http://wasi.org.vn/vai-tro-va-tam-quan-trong-cua-vi-sinh-vat-noi-sinh-doi-voi-cay-trong-moi-truong-va-doi-song-con-nguoi-2/