Nguồn gốc Bacillus subtilis trong nông nghiệp

Bacillus subtilis là một loại vi khuẩn thuộc họ Bacillus hay còn được biết đến là trực khuẩn cỏ khô. Giống như các loại vi khuẩn khác trong họ Bacillus, Bacillus subtilis đều là lợi khuẩn có khả năng hỗ trợ hệ tiêu hóa và hệ miễn dịch. Trong trồng trọt trực khuẩn Bacillus subtilis được sử dụng để cải tạo đất trồng và nâng cao khả năng chống chịu của cây trồng, kiểm soát dịch hại.

1. Nguồn gốc và đặc điểm mô tả của trực khuẩn Bacillus subtilis

• Trực khuẩn Bacillus subtilis là một loài vi khuẩn Gram dương có hình que, hay còn được gọi là trực khuẩn cỏ hoặc trực khuẩn rơm. Bacillus subtilis được tìm thấy nhiều trong cỏ, rơm và trong đất, loại vi khuẩn này thường phát triển nhiều trong hệ tiêu hóa, đặc biệt là hệ tiêu hóa của các loại gia súc như trâu, bò, ngựa,..

• Trực khuẩn Bacillus subtilis là một loài vi khuẩn có lợi, được nghiên cứu nhiều trong khoa học, nổi bật nhất là ngành di truyền học. Bên cạnh đó, Bacillus subtilis còn được nghiên cứu để ứng dụng vào sản xuất một số loại protein có lợi cho con người.

• Về hình thái, vi khuẩn Bacillus subtilis có dạng hình trụ dài tầm 1.5 - 10µm, hai đầu tròn, có khoảng từ 8 - 12 lông. Vi khuẩn thường sống đơn lẻ, đôi khi vẫn sống thành quần thể hình chuỗi ngắn. Trực khuẩn Bacillus subtilis di chuyển trong nước nhờ sự di chuyển của các lông. 

Hình dạng của vi khuẩn Bacillus subtilis (Ảnh: sưu tầm)

• Lớp vỏ bên ngoài của vi khuẩn được tạo bởi nhiều lớp lipoprotein và peptidoglycan có khả năng chịu được nhiều bất lợi của môi trường pH thấp, ẩm, tia tử ngoại, phóng xạ, áp suất cao, các loại thuốc khử trùng, nhiệt độ 100oC trong thời gian 3 tiếng. và thời gian sống lâu đến vài chục năm.

2. Nguyên lý ứng dụng của các chế phẩm sinh học có nguồn gốc Bacillus subtilis

Các tác nhân gây hại như tuyến trùng, cỏ dại, sâu,.. khi tác động lên cây trồng đều tạo ra các căng thẳng sinh học và phi sinh học. Những tác nhân gây hại trên đều có thể làm tổn thương và ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng, gây ảnh hưởng đến mùa màng. Từ đó việc ứng dụng các vi sinh vật vào những giải pháp giải quyết các vấn đề căng thẳng gây ảnh hưởng đến cây trồng. 

Với đặc tính sống lâu và chồng chịu được các bất lợi của môi trường, người ta đã nghiên cứu ra rằng các loài Bacillus đều có thể tiết ra các hoạt chất giúp kích thích sự phát triển của cây trồng. Trong đó vi khuẩn Bacillus subtilis được nghiên cứu cho thấy là có khả năng cải thiện khả năng chống chịu của cây trồng với các điều kiện bất lợi của môi trường và sinh vật gây hại. 

Cảm ứng kháng bệnh của cây trồng liên quan đến các hormon ACC của vi khuẩn Bacillus subtilis tiết ra giúp cây trồng duy trì sự phát triển ổn định trước các áp lực từ những điều kiện bất lợi của môi trường và các tác nhân từ sinh vật hại. Ngoài ra, Bacillus subtilis còn tạo ra các chất hữu cơ có thể bay hơi giúp cây trồng chống lại được sự tấn công của các mầm bệnh. 

Cơ chế vi khuẩn Bacillus subtilis xâm nhập qua rễ cây. Bacillus subtilis cộng sinh với thực vật thành một kiểu sống có lợi cho hai bên, vi khuẩn sử dụng các chất dinh dưỡng của cây tổng hợp và đổi lại các hoạt động của vi khuẩn bên trong thực vật tạo ra các màng sinh học giúp cây trồng chống lại các điều kiện bất lợi bên ngoài như sâu bệnh hại, thời tiết khắc nghiệt. 

Cơ chế bảo vệ cây trồng của vi khuẩn Bacillus subtilis (Ảnh: sưu tầm)

3. Các công dụng của vi khuẩn Bacillus subtilis đối với ngành trồng trọt

Trong việc sản xuất và thương mại các loại cây trồng cần phải nghiên cứu các phương pháp bảo vệ cây trồng bằng các biện pháp an toàn sinh học để tạo ra các sản phẩm nông sản an toàn và có chất lượng. Trong đó việc nghiên cứu tính ứng dụng cơ chế bảo vệ tự nhiên của vi khuẩn Bacillus subtilis được cho là rất thân thiện và an toàn cho môi trường cũng như người sử dụng.

• Bacillus subtilis cảm ứng được sức đề kháng của cây trồng: Bacillus subtilis là một loài vi khuẩn có khả năng kích hoạt phản ứng bảo của thực vật, thúc đẩy sự tăng trưởng của cây trồng. Kiểm soát sinh học chống lại sự tấn công của nấm bệnh, đây là đối tượng để nghiên cứu tạo ra các sản phẩm để phòng bệnh do nấm bệnh gây ra như mốc sương, phấn trắng, héo xanh,...

• Bacillus subtilis tương tác song song với vi khuẩn nốt sần trên những cây họ đậu: thúc đẩy sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng, tăng sản xuất enzyme, cố định đạm trong đất trồng và trao đổi chất bên trong thực vật.

• vi khuẩn Bacillus subtilis cộng sinh với các loại vi sinh vật có lợi và ức chế những vi sinh vật có hại, tạo ra một hệ sinh thái rễ bền vững. Các vi sinh vật tương tác lẫn nhau và cùng tương tác với cây trồng.

• Các nghiên cứu cho thấy hoạt động của vi khuẩn Bacillus subtilis tiết ra các chất chuyển hóa thứ cấp để cây trồng có thể chống chịu được các áp lực của sự thay đổi về môi trường xung quanh.

• Ngoài ra Bacillus subtilis còn có những tác dụng giúp phân giải các chất hữu cơ, cố định đạm trong đất, cải thiện độ phì nhiêu của đất.

Ứng dụng Bacillus subtilis trong cải tạo đất trồng cây (Ảnh: sưu tầm)

Để hướng tới một nền nông nghiệp bền vững thì vai trò của vi khuẩn Bacillus subtilis được nghiên cứu mạnh mẽ và điều chế ra được những chế phẩm sinh học có tiềm năng thay thế cho nhiều loại phân bón và thuốc bảo vệ thực vật có nguồn gốc hóa học không thân thiện với môi trường và sức khỏe của con người.

 - Thông tin tham khảo được Bác Sĩ Nông Nghiệp tổng hợp -