Năm 2017, hồ tiêu là một trong 10 loại nông sản của Việt Nam có kim ngạch xuất khẩu đạt trên một tỷ USD. Tuy nhiên, khó khăn lớn nhất hiện nay của ngành hồ tiêu nước ta là vấn đề dư lượng thuốc trừ sâu và phân bón khiến cho việc xuất khẩu sang các thị trường như Mỹ, châu Âu gặp nhiều trở ngại. Canh tác hữu cơ là sự lựa chọn tất yếu trong sản xuất hồ tiêu cũng như các loại nông sản khác; trong đó đề cao vai trò của phân bón sinh học và kiểm soát sinh học nhằm giảm thiểu phân bón hoá học và hoá chất bảo vệ thực vật. Hiện nay, vi khuẩn vùng rễ thúc đẩy tăng trưởng thực vật, gọi tắt là PGPR (plant-growth promoting rhizobacteria), là đối tượng được biết đến nhiều trong xu hướng phát triển nông nghiệp bền vững. Đa số các PGPR thường không sở hữu từng đặc tính thúc đẩy tăng trưởng thực vật đơn lẻ mà thường có hiện tượng cộng tính (additive hypothesis). Ngoài các cơ chế thúc đẩy tăng trưởng thực vật một cách trực tiếp như cố định đạm sinh học, hòa tan phosphate, sản xuất các phytohormone, nhiều PGPR còn sở hữu các cơ chế gián tiếp như kiểm soát sinh học hay đối kháng sinh học thông qua sự sản xuất cyanide, siderophore, kháng sinh và các enzyme thủy giải. Hoạt động đối kháng, trong đó có ức chế nấm bệnh, của PGPR được cho là do sự sản xuất các enzyme như chitinase, protease/elastase, β-1,3-glucanase giúp phân huỷ vách tế bào. Hơn nữa, khi xuất tiết các enzyme ngoại bào vào môi trường, các vi khuẩn vùng rễ còn góp phần chuyển hóa một lượng lớn các hợp chất hữu cơ có sẵn trong đất thành dạng đơn giản mà cây có thể hấp thụ, từ đó làm tăng cường dinh dưỡng và hỗ trợ sức khỏe cho cây. Enzyme vùng rễ có hoạt tính và vai trò quan trọng hơn so với enzyme có trong đất khối đối với sự phân huỷ các cơ chất carbon và các chất hữu cơ chứa N, P và S.

Hình minh họa: Hồ tiêu (Nguồn: internet)

Trên thế giới, hiện có nhiều công trình nghiên cứu trên đối tượng các PGPR sở hữu cùng lúc khả năng đối kháng sinh học và phân giải sinh học. Các PGPR có khả năng sinh enzyme ngoại bào như protease, cellulase, chitinase, lipase đã được phân lập và xác định đặc tính. Nhiều chủng PGPR trong số đó được nhận diện như là Alcaligenes faecalis, Bacillus sp., Bacillus licheniformis,…. Kết quả phân lập các PGPR từ đất vùng rễ cây tiêu trồng tại Malaysia cho thấy bốn chủng Bacillus amyloliquefaciens (WW6), Bacillus atrophaeus (MPB), Bacillus subtilis (CBF) and Bacillus vallismortis (WW14) có khả năng sản xuất các enzyme như cellulase, protease, và ức chế các nấm như Colletotrichum capsici, Fusarium solani. Ở Việt Nam, trong 9 taxa nấm mốc được phân lập từ rễ các cây tiêu trồng ở Quảng Trị, có 4 taxa chiếm tỷ lệ lớn, bao gồm Aspergillus niger, Rhizopus sp., Fusarium solani, Fusarium spp., và Penicillium sp. Trong đó, Fusarium solani thường được phân lập từ các cây bị vàng lá và có khả năng gây hại khi kết hợp với tuyến trùng Meloidogyne incognita. Các loài Aspergillus như A. flavus, A. niger, và các loài thuộc các chi Penicillium, Cladosporium, Rhizopus, và Trichoderma cũng là các nấm mốc thường được phân lập từ tiêu hạt trong thương mại, lưu trữ và ngoài đồng tại một số nước như Brazil, Bahrain, Iraq, và Ả Rập.

Nghiên cứu được thực hiện trên 22 chủng vi khuẩn đã được phân lập từ vùng rễ cây tiêu và đã xác định khả năng cố định đạm, hòa tan phosphate, tổng hợp IAA và sản xuất siderophore trong một nghiên cứu trước đây. Khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ bao gồm tinh bột, protein, lipid, chitin và sự ức chế nấm của các vi khuẩn này đã được nghiên cứu bằng phương pháp khuếch tán giếng thạch. Kết quả cho thấy số lượng các chủng vi khuẩn có khả năng phân giải tinh bột, protein, chitin và lipid lần lượt là 21, 20, 12 và 10 chủng. Hai chủng vi khuẩn bao gồm MH13 và ML17.1 có thể ức chế nấm chỉ thị, trong đó MH13 có thể ức chế Fusarium sp. và ML17.1 có thể ức chế tất cả các loại nấm chỉ thị bao gồm Fusarium sp., Penicillium sp., Aspergillus niger, A. flavus và Cladosporium sp. Bốn chủng tốt nhất đã được xác định là Bacillus subtilis (ML17.1 và MH13) và Alcaligenes sp. (CT5 và TT5) bằng phương pháp khối phổ MALDI-TOF. Đây là các vi khuẩn thúc đẩy tăng trưởng thực vật đã được báo cáo về các ứng dụng tiềm năng trong nông nghiệp.