Vi khuẩn Bacillus và tiềm năng ứng dụng trong nông nghiệp
Trong bối cảnh hiện nay, nông nghiệp đang phải đối mặt với những thách thức lớn từ dịch bệnh gây hại cho cây trồng và động vật, khiến sản lượng và chất lượng nông sản bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Các tác nhân gây ra các bệnh này thường là nấm, vi khuẩn, vi rút, và các sinh vật nhỏ khác. Để phòng trừ bệnh hại, người nông dân đã áp dụng nhiều phương pháp như sử dụng thuốc hóa học, luân canh cây trồng, và chọn giống cây có khả năng kháng bệnh. Tuy nhiên, việc lạm dụng thuốc hóa học đã dẫn đến những vấn đề nghiêm trọng, bao gồm suy giảm đa dạng sinh học, ô nhiễm môi trường, cũng như sự phát triển kháng thuốc ở sâu bệnh. Vì vậy, việc tìm kiếm và ứng dụng các biện pháp sinh học như vi khuẩn Bacillus đang trở thành một xu hướng quan trọng.
Bacillus và giải pháp sinh học kiểm soát bệnh hại
Vi khuẩn Bacillus, với đặc điểm là vi khuẩn gram dương, có kích thước khoảng 0,3-2,2 x 1,2-1,7 µm, được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong phòng ngừa và kiểm soát các tác nhân gây bệnh cho cây trồng. Các loài Bacillus nổi bật như B. velezensis, B. subtilis, B. macerans, B. circulans, B. azotofixans, B. coagulans đều cho thấy khả năng sản sinh một loạt các chất kháng khuẩn và kháng nấm, nhờ đó giúp ức chế sự phát triển của các tác nhân gây bệnh.
Có khoảng 21 chủng Bacillus được phân lập từ các mẫu đất có khả năng ức chế nấm Colletotrichum.
Bên cạnh việc tạo ra các chất kháng sinh, vi khuẩn Bacillus còn có khả năng sản sinh các enzyme thủy phân như chitinase và glucanase, giúp phân giải thành phần cấu trúc của nấm bệnh, như Rhizoctonia và Fusarium.
Đặc biệt, B. thuringiensis còn nổi bật với khả năng sinh tinh thể độc, hiệu quả trong việc kiểm soát sâu bệnh trên cây trồng, được ứng dụng làm thành phần trong thuốc trừ sâu sinh học.
Tác dụng kích thích sinh trưởng thực vật của Bacillus
Khả năng kích thích sinh trưởng ở thực vật của Bacillus đã được nghiên cứu từ những năm 1960. Các loài Bacillus như B. azotofixans, B. subtilis, B. circulans, trong đó có thể cải thiện môi trường rễ bằng cách cố định nitơ, phân giải lân và kali khó tan, cũng như sản xuất phytohormone.
Cố định Nitrate: Nhiều loài Bacillus có khả năng chuyển đổi nitơ trong không khí thành dạng dễ hấp thu cho cây nhờ vào sự hiện diện của enzyme nitrogenase.
Phân giải lân và kali: Với khả năng sản sinh ra các axit hữu cơ như axit acetic và axit gluconic, Bacillus có khả năng chuyển hóa lân và kali từ dạng khó tan sang dạng dễ tan, giúp tăng cường khả năng hấp thụ dinh dưỡng cho cây trồng.
Tổng hợp phytohormone: Nghiên cứu cho thấy Bacillus có khả năng sản sinh các phytohormone như auxins và gibberellins, điều này hỗ trợ cây trong việc phát triển rễ và tăng cường sự hấp thu dinh dưỡng. Chủng B. tequilensis, ví dụ, có khả năng sinh tổng hợp IAA, giúp tăng trưởng cây con.
Siderophore: Nhiều loài Bacillus sản xuất siderophore, hợp chất giúp thu hút và hấp thụ sắt trong điều kiện thiếu thốn, đồng thời ức chế sự phát triển của nấm gây hại. Theo một nghiên cứu, B. subtilis đã cho thấy khả năng sinh siderophore và làm giảm bệnh do Fusarium trên cây hồ tiêu.
Việc sử dụng vi khuẩn Bacillus không chỉ mang lại hiệu quả cao trong việc kiểm soát bệnh hại mà còn tăng năng suất cây trồng. Sử dụng các chế phẩm từ Bacillus là giải pháp an toàn và hiệu quả, không chỉ giúp bảo vệ cây trồng khỏi bệnh tật mà còn bảo vệ môi trường, hướng tới nền nông nghiệp bền vững trong tương lai.
