Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Nấm Rễ Nội Cộng Sinh Am Arbuscular Mycorrhiza Tới Sinh Trưởng Và Năng Suất Của Cây Cọc Rào Jatropha Curcas

1

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới ThS. Lê Quốc Huy - Phòng Công

nghệ Vi sinh và Công nghệ Sinh học môi trường - Trung tâm công nghệ sinh

học Lâm nghiệp - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam và KS. Nguyễn Thị

Minh Hằng - Bộ môn Giống và Công nghệ sinh học - Khoa Lâm học - Trường

Đại học Lâm nghiệp đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tôi trong quá

trình thực hiện khóa luận này.

Tôi xin chân thành cảm ơn CN. Ngô Thị Thanh Huệ và tập thể cán bộ

Phòng Công nghệ Vi sinh và Công nghệ Sinh học môi trường cũng như tập

thể cán bộ thuộc Trung tâm công nghệ sinh học Lâm nghiệp - Viện Khoa học

Lâm nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận tốt

nghiệp.

Cùng với lòng biết ơn sâu sắc gửi tới toàn thể các thầy cô giáo trong Bộ

môn Giống và Công nghệ sinh học, gia đình, bạn bè, những người đã giúp đỡ,

động viện và khích lệ tôi trong suốt quá trình học tập.

Hà Nội, Tháng 5 năm 2009

Sinh viên

Vũ Quý Đông

2

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU........................................................................................................... 4

Chƣơng 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU....................................... 6

1.1.Nấm rễ nội cộng sinh AM .......................................................................... 6

1.1.1. Khái niệm và đặc điểm ........................................................................... 6

1.1.1.1. Khái niệm............................................................................................ 6

1.1.1.2. Đặc điểm của AM............................................................................... 7

1.1.2. Vai trò của nấm rễ nội cộng sinh với cây chủ ...................................... 11

1.1.3. Nghiên cứu nấm rễ nội cộng sinh trên Thế giới và Việt Nam.............. 13

1.1.3.1. Trên Thế giới .................................................................................... 13

1.1.3.2. Tại Việt Nam..................................................................................... 16

1.2.Cây Cọc rào .............................................................................................. 18

1.2.1. Phân loại thực vật.................................................................................. 18

1.2.1.1. Đặc điểm hình thái............................................................................ 18

1.2.1.2. Phân bố sinh thái và công dụng ........................................................ 19

1.2.2. Tiềm năng sử dụng hạt Cọc rào cho sản xuất dầu diesel sinh học ....... 20

1.2.3. Tổng quan nghiên cứu gây trồng cây Cọc rào...................................... 22

1.2.3.1. Trên thế giới...................................................................................... 22

1.2.3.2. Tại Việt Nam..................................................................................... 24

Chƣơng 2: MỤC TIÊU – NỘI DUNG – PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 26

2.1.Mục tiêu .................................................................................................... 26

2.2.Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 26

2.2.1. Nghiên cứu ảnh hƣởng của chế phẩm nấm rễ AM lên sinh trƣởng của

cây Cọc rào tại vƣờn ƣơm............................................................................... 26

2.2.2. Nghiên cứu ảnh hƣởng của chế phẩm nấm rễ AM đến cây Cọc rào tại

hiện trƣờng ...................................................................................................... 26

2.2.3. Phân lập và phân loại sơ bộ các chủng AM.......................................... 26

2.2.4. Nghiên cứu nuôi cấy In-vivo nấm rễ nội cộng sinh AM...................... 26

3

2.3.Phƣơng pháp nghiên cứu .......................................................................... 27

2.3.1. Phƣơng pháp kế thừa ............................................................................ 27

2.3.2. Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm vƣờn ƣơm và hiện trƣờng................... 27

2.3.3. Phƣơng pháp thu thập mẫu ................................................................... 28

2.3.4. Phƣơng pháp phân tích trong phòng thí nghiệm .................................. 28

2.3.5. Phƣơng pháp thu thập và xử lý số liệu ................................................. 31

Chƣơng 3: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN........................................................... 34

3.1.Nghiên cứu ảnh hƣởng của chế phẩm nấm rễ AM lên sinh trƣởng của cây

Cọc rào tại vƣờn ƣơm...................................................................................... 34

3.1.1. Ảnh hƣởng của nấm rễ AM lên sinh trƣởng chiều cao thân................. 34

3.1.2. Ảnh hƣởng của nấm rễ AM lên sinh trƣởng đƣờng kính thân ............. 37

3.1.3. Ảnh hƣởng của nấm rễ AM lên tăng trƣởng sinh khối......................... 41

3.2.Nghiên cứu ảnh hƣởng của chế phẩm nấm rễ AM đến cây Cọc rào gây

trồng trên hiện trƣờng: Ninh Phƣớc, Ninh Thuận........................................... 44

3.2.1. Ảnh hƣởng của nấm rễ AM đến khả năng tạo cành nhánh .................. 45

3.2.2. Ảnh hƣởng của nấm rễ AM đến năng suất quả Cọc rào....................... 46

3.3. Phân loại sơ bộ các chủng AM phân lập .............................................. 47

3.4.Nghiên cứu nuôi cấy in-vivo nấm rễ nội cộng sinh.................................. 50

Chƣơng 4: KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ...................................... 52

4.1 . Kết luận................................................................................................... 52

4.2 . Tồn tại..................................................................................................... 52

4.3 . Kiến nghị ................................................................................................ 53

4

MỞ ĐẦU

Trong bối cảnh chung của nhiều nƣớc trên thế giới, Việt Nam cũng

đang phải đối mặt với những vấn đề lớn về môi trƣờng toàn cầu, khu vực và

suy thoái tài nguyên thiên nhiên. Điều này đang ngày càng làm gia tăng

nghiêm trọng sự suy thoái, ô nhiễm môi trƣờng, xuống cấp báo động các hệ

sinh thái cơ bản, suy thoái và cạn kiệt các tài nguyên sinh học, tài nguyên đất,

nƣớc và các tài nguyên thiên nhiên khác, gây ảnh hƣởng nghiêm trọng tới sức

khỏe cộng đồng và đời sống sản xuất. Những nỗ lực chung toàn cầu hiện nay

là nhằm tìm ra những giải pháp khắc phục và phát triển bền vững cho các vần

đề này, cả cấp thiết trƣớc mắt và mục tiêu lâu dài. Giải pháp sinh học

(bioremediation) là một trong các phƣơng cách đƣợc xem là tiềm năng, hiệu

quả và bền vững thân thiện môi trƣờng nhất hiện nay. Công nghệ chế phẩm

phân bón sinh học nói chung và chế phẩm nấm rễ nội cộng sinh (Abuscular

Mycorhiza-AM) nói riêng là hƣớng đi rất thiết thực và tích cực nhằm góp

phần giải quyết các vần đề nêu trên.

Nấm rễ nội cộng sinh AM đƣợc xác định là mối quan hệ không thể

thiếu ở hầu hết các loài thực vật, quan hệ cộng sinh này đặc biệt thể hiện vai

trò trên những vùng đất khô cằn, đất có vấn đề và hệ sinh thái bị xáo trộn.

Công nghệ AM có thể áp dụng hiệu quả cho nhiều loài cây trồng lâm nghiệp

làm tăng khả năng thích nghi, sinh trƣởng và năng suất cây trồng, đặc biệt

trên các đất khô cằn, đất có vấn đề, tạo cơ hội sử dụng tài nguyên các vùng

đất này một cách hiệu quả bền vững và thân thiện môi trƣờng.

Cây Cọc rào (Jatropha curcas) đƣợc đánh giá là một trong các loài cây

trồng tiềm năng và quan trọng nhất cho mục tiêu sản xuất nhiên liệu sinh hoc

tại Việt Nam, một phƣơng án nhiên liệu tái tạo và bền vững rất hiện thực để

dần thay thế các nguồn nhiên liệu hóa thạch đang ngày một cạn kiệt và gây ô

nhiễm môi trƣờng. Tại Việt Nam, cây Jatropha đã đƣợc Bộ NN &PNNT quy

hoạch dự án trồng hàng trăm nghìn ha trên các vùng đất khô cằn, canh tác

5

kém hiệu quả. Để đảm bảo hiệu quả gây trồng Cọc rào làm nguyên liệu cho

sản xuất nhiên liệu Diesel sinh học trên những vùng đất khô cằn, tránh không

ảnh hƣởng tới an ninh lƣơng thực, ngoài vấn đề là cần phải có giống tốt có

sinh trƣởng, năng suất cao, ổn định, thì các kỹ thuật công nghệ gây trồng khác

đồng bộ đi kèm theo cũng không thể thiếu. Công nghệ chế phẩm nấm rễ nội

cộng sinh AM có thể áp dụng, làm tăng thích nghi sinh trƣởng, sớm ra hoa và

tăng năng suất hạt cây Jatropha tới 25-35%. Việc nghiên cứu phát triển và áp

dụng công nghệ chế phẩm AM cho gây trồng cây Cọc rào tại Việt Nam là

công việc rất cần thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn nhằm góp phần mang

lại hiệu quả gây trồng cao, sử dụng bền vững hiệu quả các vùng đất khô cằn,

hoang hóa, không cạnh tranh đất canh tác nông nghiệp và an ninh lƣơng thực

từ gây trồng Cọc rào. Nhằm tạo cơ sở áp dụng và góp phần thực hiện mục tiêu

trên, đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của nấm rễ nội cộng sinh AM

(Arbuscular Mycorrhiza) tới sinh trưởng, năng suất của cây Cọc rào

(Jatropha curcas)”.

6

Chƣơng 1

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Nấm rễ nội cộng sinh AM

1.1.1. Khái niệm và đặc điểm

1.1.1.1. Khái niệm

Mycorrhiza là thể cộng sinh giữa hệ sợi nấm trong đất với rễ của thực vật

bậc cao. Frank là ngƣời đầu tiên phát hiện ra đặc điểm kết hợp đặc biệt này ở

rễ của cây Cupulifereae vào năm 1885 và gọi đó là mycorrhiza. Từ

“mycorrhiza” có nghĩa là “nấm- rễ”, tác giả đã dùng từ này để nhấn mạnh mối

quan hệ giữa nấm và rễ cây (Roger T.,2004).

Mycorrhiza có phân bố ở hầu khắp các nơi, thấy ở cây cỏ, rêu, dƣơng xỉ,

một số cây lá kim, và hầu hết các cây lá rộng. Sự phổ biến cùng với những vai

trò tích cực của nấm rễ đã kích thích việc nghiên cứu về mycorrhiza ngày

càng mở rộng và sâu sắc hơn. Trong khoảng 20 năm trở lại đây, những nghiên

cứu cơ bản đƣợc thực hiện bởi hàng trăm các nhà nghiên cứu từ các nƣớc

khác nhau trên thế giới đã đem lại nhiều kết quả hết sức ý nghĩa cho ứng dụng

mycorrhiza trong hệ sinh thái nông nghiệp,lâm nghiệp và môi trƣờng.

Dựa trên đặc điểm xâm nhiễm của nấm vào rễ cây chủ, mycorrhiza đƣợc

phân thành 2 nhóm chính là ngoại cộng sinh (ectomycorrhiza, EM), và nội

cộng sinh (endomycorrhiza,AM).

Ectomycorrhiza: Ectomycorrhiza có ở những cây gỗ lớn, điển hình là

thông, sồi, cáng lò, những cây có giá trị kinh tế cao, tuy nhiên ectomycorrhiza

có tính đặc trƣng loài. Đặc điểm của ectomycorrhiza là sợi nấm nội bào chỉ

xâm nhập vào khoảng gian bào của các tế bào vùng vỏ rễ và sợi nấm ngoại

bào phân nhánh mạnh tạo thành lớp vỏ bao quanh rễ nên làm biến đổi hình

thái bên ngoài của rễ. Hầu hết ectomycorrhiza thuộc họ Basidiomycetes nhƣ

Agaricales, số ít thuộc họ Ascomycetes.