Xạ khuẩn (Actinobacteria), đặc biệt là chi Streptomyces. Dù không phải là những sinh vật "lộ diện" như cây trồng hay vật nuôi, vai trò của xạ khuẩn trong việc duy trì sức khỏe của đất và thúc đẩy sự phát triển của cây trồng là vô cùng to lớn và đa dạng, xứng đáng được gọi là những "nhà máy sinh học" tí hon trong lòng đất.

Hình 1. Hình thái khuẩn lạc (a) và chuỗi bào tử (b, c, d) của loài xạ khuẩn Streptomyces parvulus VNUA74 [1]

Xạ khuẩn là một nhóm vi khuẩn Gram dương, có hình thái sợi phân nhánh tương tự nấm, tạo thành một mạng lưới sợi nấm (mycelium) trong đất. Chúng là một trong những thành phần phong phú và hoạt động mạnh nhất trong hệ sinh thái đất, chiếm tới 10-30% tổng số vi khuẩn trong đất canh tác. Sự hiện diện phổ biến này không phải ngẫu nhiên; nó phản ánh vai trò sinh thái quan trọng của chúng. Một số vai trò chủ yếu của xạ khuẩn đối với cây trồng gồm:

1. Cải thiện sức khỏe và độ phì nhiêu của đất:

• Phân hủy vật chất hữu cơ: Xạ khuẩn là những nhà phân hủy bậc thầy. Chúng sản xuất một loạt các enzyme ngoại bào mạnh mẽ (như cellulase, amylase, protease, chitinase, ligninase) có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp có trong tàn dư thực vật, động vật và chất thải nông nghiệp. Quá trình này không chỉ giúp tái chế dinh dưỡng, giải phóng các nguyên tố khoáng thiết yếu (N, P, K) trở lại cho cây trồng mà còn góp phần hình thành mùn, cải thiện cấu trúc đất, tăng khả năng giữ nước và thông thoáng khí.
• Tái tạo chu trình dinh dưỡng: Bằng cách cố định nitơ tự do từ khí quyển (một số chủng), hoặc hòa tan lân khó tan và kali từ khoáng chất, xạ khuẩn trực tiếp cung cấp dinh dưỡng dễ hấp thụ cho cây trồng, giảm nhu cầu sử dụng phân bón hóa học. 

2. Bảo vệ cây trồng khỏi mầm bệnh:

• Sản xuất kháng sinh tự nhiên: Đây có lẽ là đóng góp nổi tiếng nhất của xạ khuẩn. Khoảng 2/3 tổng số kháng sinh tự nhiên được biết đến hiện nay có nguồn gốc từ xạ khuẩn, đặc biệt là chi Streptomyces. Các kháng sinh này có phổ tác dụng rộng, ức chế sự sinh trưởng hoặc tiêu diệt nhiều loại vi sinh vật gây bệnh cho cây trồng, bao gồm nấm (Fusarium, Phytophthora, Rhizoctonia), vi khuẩn (Xanthomonas, Pseudomonas) và cả tuyến trùng. Việc sử dụng chế phẩm xạ khuẩn làm tác nhân kiểm soát sinh học giúp giảm thiểu việc dùng thuốc bảo vệ thực vật hóa học, góp phần xây dựng nền nông nghiệp hữu cơ và bền vững.

• Đối kháng trực tiếp: Xạ khuẩn có thể cạnh tranh không gian và dinh dưỡng với các mầm bệnh trong vùng rễ, lấn át sự phát triển của chúng. Một số chủng còn sản xuất các enzyme ngoại bào phân giải vách tế bào nấm gây bệnh, hoặc tạo ra các chất gây độc cho mầm bệnh.

Hình 2. Khả năng ức chế sinh trưởng nấm gây bệnh thối củ sâm Ngọc Linh của các chủng xạ khuẩn thử nghiệm [2]

• Kích hoạt khả năng kháng bệnh của cây: Một số xạ khuẩn khi tương tác với rễ cây có thể kích hoạt hệ thống phòng thủ miễn dịch của cây trồng, giúp cây tự tăng cường khả năng chống chịu với các tác nhân gây bệnh sau này.

3. Kích thích sinh trưởng và phát triển của cây trồng

• Sản xuất hormone thực vật: Nhiều chủng xạ khuẩn tổng hợp và tiết ra các chất điều hòa sinh trưởng thực vật như auxin, cytokinin, gibberellin, giúp thúc đẩy sự phát triển của hệ rễ, tăng cường hấp thụ nước và dinh dưỡng, từ đó cải thiện sinh khối và năng suất cây trồng.
• Cải thiện hấp thụ dinh dưỡng: Ngoài việc cung cấp dinh dưỡng trực tiếp, xạ khuẩn còn tăng cường khả năng hấp thụ các nguyên tố vi lượng cần thiết cho cây bằng cách tạo ra các chất mang (siderophore) giúp vận chuyển sắt, hoặc các enzyme chuyển hóa các dạng dinh dưỡng phức tạp thành dạng cây dễ hấp thụ.

 

Hình 3. Khả năng kích thích sinh trưởng cây chuối của chủng xạ khuẩn Streptomyces parvulus VNUA74 [1]

Với những vai trò đặc biệt quan trọng đó, trong thời gian qua cán bộ nghiên cứu tại Trung tâm CNSH Dược cũng đã tiến hành những nghiên cứu chứng minh khả năng ức chế và tiêu diệt các mầm bệnh gây hại và khả năng kích thích sinh trưởng đối với một số loài cây quan trọng như chuối, sâm Ngọc Linh, thể hiện qua những công bố của nhóm trên các tạp chí quốc tế uy tín gần đây:

[1] https://www.nature.com/articles/s41598-024-83520-2

[2] https://link.springer.com/article/10.1007/s10658-025-03097-y

 

Người đưa tin: TS. Nguyễn Thành Trung