Tóm tắt: Nghiên cứu này cho thấy các loại polymer ở các nồng độ khác nhau ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và sự tồn tại của tế bào Rhizobium trong môi trường nhân sinh khối và trên hạt. Các polymer PVP (2%), Gum Arabic (1%) và Xanthan Gum (0,5%) được chọn lọc cho mục đích sản xuất chế phẩm vi khuẩn cố định đạm từ hai chủng vi khuẩn VD-RS 1 và VD-RG 1. Bước đầu nhận định rằng có thể sử dụng polymer thay thế than bùn để sản xuất chế phẩm vi khuẩn cố định đạm.
1. MỞ ĐẦU
Hiện nay, tại các vùng canh tác đậu tương và lạc ở nước ta vẫn phụ thuộc vào phân bón hóa học N đắt tiền và có tiềm ẩn gây ô nhiễm môi trường. Sản xuất chế phẩm vi khuẩn cố định đạm cho đến nay sử dụng than bùn là chủ yếu do than bùn có khả năng bảo vệ tế bào Rhizobium tốt và chế phẩm có thời gian bảo quản lâu hơn các dạng chế phẩm khác. Tuy nhiên, đầu tư cho sản xuất cao hơn, qui trình sản xuất phức tạp hơn. Do đó, phát triển sản xuất các chế phẩm vi khuẩn cố định đạm cho cây từ việc sử dụng polymer thay thế cho than bùn là đòi hỏi cấp bách của sản xuất nông nghiệp.
2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu
- Chủng Rhizobium VD-RS 1 và VD-RG 1.
- Polymer tự nhiên (Gum Arabic, Xanthan Gum) và polymer tổng hợp (polyvinyl pyrrolydine-PVP, polyvinylalcohol-PVA).
- Giống đậu tương và lạc
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.1.1. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của loại và hàm lượng các polymer đến sinh trưởng của các chủng vi khuẩn cố định đạm
- Nghiệm thức thí nghiệm: nuôi giống vi sinh vật VD-RS 1 và VD-RG 1 trên môi trường YEM có bổ sung polymer ở những nồng độ khác nhau:

• PVP: 1%, 2%, 3%, 4%
• PVA: 0,1%, 0,5%, 1%, 2%
• Gum Arabic: 0,1%, 0,5%, 1%, 1,5%
• Xanthan Gum: 0,1%, 0,2%, 0,5%, 1%

- Đối chứng là môi trường YEM dịch thể, không bổ sung polymer     
- Theo dõi số lượng tế bào vi khuẩn (số tế bào/ml) tại các thời điểm 1, 3, 5, 7 và 9 ngày sau khi nuôi cấy: Xác định và đếm các khuẩn lạc Rhizobium đặc trưng trên môi trường này.
- Môi trường xác định số lượng vi khuẩn Rhizobium là môi trường YEMA có Congo Red là chất chỉ thị màu.
2.1.2. Phương pháp xác định ảnh hưởng của loại và hàm lượng các polymer đến tồn tại của các chủng vi khuẩn cố định đạm trên hạt đậu tương và hạt lạc
Dịch sinh khối của hai giống vi sinh vật VD-RS 1 và VD-RG 1 sau khi được nuôi cấy trong môi trường có polymer ở các nồng độ khác nhau được nhiễm trên hạt đậu tương và hạt lạc. Số lượng tế bào tồn tại trên hạt được theo dõi sau 24 giờ.
Phương pháp xác định tế bào Rhizobium tồn tại trên hạt bao gồm khử trùng hạt, nhiễm chế phẩm lên hạt và xác định số lượng tế bào theo phương pháp của Somasegaran và Hoben (1994).
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Ảnh hưởng của loại và hàm lượng các polymer đến sinh trưởng của các chủng vi khuẩn cố định đạm cho cây đậu tương và cây lạc
Sự tăng trưởng tăng theo thời gian sau 1,3,5,7,9 ngày nuôi cấy của 2 chủng Rhizobium VD-RS 1 và VD-RG 1 trong các môi trường YEM có bổ sung các polymer ở các nồng độ khác nhau cho kết quả sau: đối với cả hai chủng thí nghiệm, số lượng tế bào đạt cực đại trong môi trường đối chứng (không sử dụng polymer), đạt trung bình 109 tế bào/ml, sau 5 ngày nuôi cấy đối với chủng VD-RS 1 và sau 7 ngày nuôi cấy đối với chủng VD-RG 1. Khi sử dụng polymer, tuỳ thuộc vào loại polymer và nồng độ, số lượng tế bào tích luỹ trong môi trường khác nhau. Tuy nhiên, tất cả các polymer thí nghiệm đều duy trì số lượng tế bào trung bình 109 tế bào/ml ở một số nồng độ thích hợp:

• Đối với PVP nồng độ thích hợp là 1%, 2% và 3%
• Đối với PVA: 0,1%, 0,5%, 1% , 2%
• Đối với Gum Arabic: 0,1%, 0,5% và 1%
• Đối với Xanthan Gum: 0,1%, 0,2% và 0,5%

Đối với các polymer tổng hợp PVP và PVA tại thời điểm 5 ngày sau nuôi cấy đối với chủng VD-RS 1 và sau 7 ngày nuôi cấy đối với chủng VD-RG 1 số lượng tế bào của các chủng này tích luỹ trong môi trường không sai biệt thống kê giữa các nồng độ polymer (PVP ở nồng độ 1%, 2% và 3%; PVA 0,1%, 0,5%, 1% , 2%). Trong khi đó đối với Gum Arabic và Xanthan Gum số lượng tế bào tăng dần theo sự tăng của nồng độ polymer nhưng giảm đáng kể ở nồng độ 1% đối với Gum Arabic và 0,5% đối với Xanthan Gum. Ở nồng độ 1% Gum Arabic, số lượng tế bào VD-RS 1 chỉ đạt 2,6x108 tế bào/ml so với trung bình 4,4x109 tế bào/ml ở các nồng độ khác và so với 3,6x109 tế bào/ml ở nghiệm thức đối chứng không sử dụng polymer. Tương tự, đối với Xanthan Gum ở nồng độ 0,5% ức chế tế bào vi khuẩn VD-RS 1. Số lượng tế bào chỉ đạt 1,2x108 tế bào/ml so với đối chứng là 2,6x109 tế bào/ml và so với các nồng độ khác là 3,4x109 tế bào/ml.
Chiều hướng đáp ứng với các nồng độ polymer khác nhau cũng tương tự đối với chủng VD-RG 1. Gum Arabic ở nồng độ 1% và Xanthan Gum ở nồng độ 0,5% đã ức chế sự sinh trưởng của chủng Rhizobium này.
3.2. Ảnh hưởng của loại và hàm lượng các polymer đến tồn tại của các chủng vi khuẩn cố định đạm trên hạt đậu tương và hạt lạc
Từ kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của polymer đến sinh trưởng của 2 chủng vi khuẩn cố định đạm, các chủng VD-RS 1 và VD-RG 1 được nuôi cấy trong các môi trường có các loại polymer khác nhau và ở các nồng độ thích hợp khác nhau đã chọn được (PVP: 1%, 2% và 3%;  PVA: 0,1%, 0,5%, 1% , 2%; Gum Arabic: 0,1%, 0,5% và 1%; Xanthan Gum: 0,1%, 0,2% và 0,5%). Dịch sinh khối sau đó được nhiễm trên hạt đậu tương và hạt lạc. Số lượng tế bào tồn tại trên hạt được theo dõi sau 24 giờ.
Các polymer đã làm tăng khả năng tồn tại trên hạt của các vi khuẩn cố định đạm, số lượng tế bào/hạt ở tất cả các nghiệm thức có sử dụng polymer tăng cao hơn so với đối chứng, trung bình 2x105 tế bào/hạt so với đối chứng là 2,5x104 tế bào/hạt đối với cả hai chủng thí nghiệm VD-RS 1 và VD-RG 1.
Nồng độ polymer ảnh hưởng lớn đến khả năng tồn tại trên hạt của hai chủng vi khuẩn cố định đạm, nồng độ thích hợp nhất là:

• PVP: 2%
• PVA: 1%
• Gum Arabic: 1%
• Xanthan Gum: 0,5%

Như vậy, các polymer tổng hợp (PVP, PVA) và các polymer tự nhiên (Gum Arabic và Xanthan Gum) duy trì tăng trưởng của 2 chủng vi khuẩn cố định đạm cho cây đậu tương (VD-RS 1) và cây lạc (VD-RG 1), đạt số lượng tế bào cao (109 tế bào/ml) và ở các nồng độ thích hợp (PVP 2%, PVA 1%, Gum Arabic 1% và Xanthan Gum 0,5%) làm tăng số lượng tế bào vi khuẩn tồn tại trên hạt sau khi nhiễm chế phẩm, trung bình 8 lần so với đối chứng. Các polymer này với các nồng độ thích hợp nhất được lựa chọn cho nghiên cứu tiếp theo để đề xuất trong sản xuất chế phẩm vi khuẩn cố định đạm cho cây đậu tương và cây lạc.
4. KẾT LUẬN
-  Các loại polymer và liều lượng khác nhau ảnh hưởng đến sự sinh trưởng vả sự tồn tại của tế bào Rhizobium trong môi trường nhân sinh khối và trên hạt.
- Các polymer và liều lượng phù hợp để sản xuất chế phẩm vi khuẩn cố định đạm sử dụng hai chủng VD-RS 1 và VD-RG 1 là PVP (2%), Gum Arabic (1%) và Xanthan Gum (0,5%)