Luận án tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu phòng trừ bệnh đạo ôn (Pyricularia oryzae) hại lúa bằng vi sinh vật đối kháng Streptomyces và Bacillus bản địa ở Đồng bằng sông Cửu Long

Chia sẻ: Co Ti Thanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:228

Thêm vào BST

Báo xấu

65
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của luận án nhằm tuyển chọn nguồn vi sinh vật có ích từ đất vùng trồng lúa và sử dụng nguồn vi sinh vật đối kháng có khả năng kiểm soát bệnh đạo ôn ở điều kiện ngoài đồng. Đề xuất giải pháp phòng trừ sinh học trong quản lý bệnh đạo ôn an toàn và bền vững ở ĐBSCL.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu phòng trừ bệnh đạo ôn (Pyricularia oryzae) hại lúa bằng vi sinh vật đối kháng Streptomyces và Bacillus bản địa ở Đồng bằng sông Cửu Long

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THỊ PHONG LAN NGHIÊN CỨU PHÒNG TRỪ BỆNH ĐẠO ÔN (PYRICULARIA ORYZAE) HẠI LÚA BẰNG VI SINH VẬT ĐỐI KHÁNG STREPTOMYCES VÀ BACILLUS BẢN ĐỊA Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Cần Thơ- 2016
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THỊ PHONG LAN NGHIÊN CỨU PHÒNG TRỪ BỆNH ĐẠO ÔN (PYRICULARIA ORYZAE) HẠI LÚA BẰNG VI SINH VẬT ĐỐI KHÁNG STREPTOMYCES VÀ BACILLUS BẢN ĐỊA Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Chuyên ngành : Bảo vệ Thực vật Mã số : 62.62.01.12 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học : 1. PGS. TS. Trần Thị Cúc Hòa 2. TS. Bùi Thị Thanh Tâm Cần Thơ- 2016
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu “Nghiên cứu phòng trừ bệnh đạo ôn (Pyricularia oryzae) hại lúa bằng vi sinh vật đối kháng Streptomyces và Bacillus bản địa ở Đồng bằng sông Cửu Long” này là của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kì công trình nào khác. Tác giả Luận án Nguyễn Thị Phong Lan
ii LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn: Bộ Nông nghiệp &PTNT, Viện Khoa Học Nông Nghiệp Việt Nam, Viện Lúa Đồng Bằng Sông Cửu Long đã hỗ trợ kinh phí và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thiện Luận án. GS.TS. Nguyễn Văn Tuất đã có nhiều góp ý trong thực hiện đề tài, Luận án. GS.TS. Nguyễn Hồng Sơn đã luôn hỗ trợ trong thời gian hoàn thiện Luận án. PGS.TS. Trần Thị Cúc Hòa và TS. Bùi Thị Thanh Tâm đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn các nội dung, phương pháp, kế hoạch triển khai thành công các môn học, thực hiện các thí nghiệm và hoàn thiện Luận án. Các Thầy Cô tham gia giảng dạy lớp nghiên cứu sinh khóa 2012-2015 chuyên ngành Bảo vệ thực vật của cơ sở đào tạo Viện Lúa Đồng Bằng Sông Cửu Long, Đại học Cần Thơ đã hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành Luận án. Ban đào tạo sau đại học, Viện Khoa Học Nông Nghiệp Việt Nam và Phòng Khoa học và HTQT, Viện Lúa ĐBSCL đã hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong thời gian học tập, nghiên cứu và bảo vệ Luận án. Các bạn bè đồng nghiệp, đặc biệt là tất cả anh chị em trong nhóm Bệnh Cây, Bộ môn Bảo Vệ Thực Vật đã hỗ trợ tôi hoàn thành Luận án. Gia đình cùng các bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ cho tôi trong suốt thời gian học tập, công tác và hoàn thành Luận án. Tác giả Luận án Nguyễn Thị Phong Lan
iii MỤC LỤC Nội dung Trang Lời cam kết i Lời cảm tạ ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt vii Danh mục Bảng Ix Danh mục Hình xii MỞ ĐẦU 1 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2 3. Ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn và tính mới của đề tài 2 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 2 CHƯƠNG I: 4 CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Cơ sở khoa học. 4 1.1.1. Sử dụng hiệu quả nguồn tác nhân phòng trừ sinh học bản địa. 4 1.1.2. Phòng trừ sinh học hướng đến nông sản an toàn. 5 1.2. Bệnh đạo ôn trên lúa. 7 1.2.1. Tác nhân gây bệnh. 8 1.2.2. Sự biến động của quần thể nấm gây bệnh đạo ôn. 10 1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển bệnh đạo ôn trên lúa. 11 1.2.4. Biện pháp phòng trừ bệnh đạo ôn hại lúa. 12 1.3. Tình hình sử dụng hóa chất trong sản xuất nông nghiệp 15 1.3.1 Vai trò của hóa chất trong sản xuất nông nghiệp. 15 1.3.2 Lạm dụng hóa chất trong sản xuất nông nghiệp ở đồng bằng sông 16 Cửu Long . 1.4. Phòng trừ sinh học hướng đến nền nông nghiệp thân thiện với môi 18 trường. 1.4.1. Vai trò của PTSH trong sản xuất nông nghiệp . 18
iv 1.4.2 Vi khuẩn vùng rễ và tiềm năng sử dụng trong phòng trừ bệnh hại cây 19 trồng. 1.4.3. Xạ khuẩn và tiềm năng sử dụng trong phòng trừ bệnh hại cây 31 trồng. 1.4.4. Một số kết quả trong nghiên cứu phòng trừ sinh học bệnh đạo ôn trên 39 lúa CHƯƠNG II 42 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu nghiên cứu. 42 2.1.1. Vật tư, trang thiết bị phòng thí nghiệm vi sinh. 42 2.1.2. Hóa chất, môi trường nuôi cấy vi sinh vật. 42 2.2. Nội dung nghiên cứu. 42 2.2.1. Thu thập, phân lập và chọn lọc các chủng vi sinh vật có hiệu quả ức 42 chế sự phát triển nấm P. oryzae trong điều kiện phòng thí nghiệm. 2.2.2. Đánh giá khả năng kiểm soát bệnh đạo ôn trên lúa của các chủng vi 43 sinh vật trong điều kiện nhà lưới và ngoài đồng. 2.2.3. Nghiên cứu xây dựng qui trình phòng trừ sinh học bệnh đạo ôn hại 43 lúa và triển khai mô hình PTSH bệnh đạo ôn hại lúa. 2.2.4. Kết hợp phòng trừ sinh học vào Mô hình Quản lý tổng hợp bệnh đạo 44 ôn hại lúa ở ĐBSCL 2.3. Phương pháp nghiên cứu. 44 2.3.1. Thu thập , phân lập và chọn lọc mẫu vi sinh vật 44 2.3.2. Đánh giá khả năng kiểm soát bệnh đạo ôn trên lúa của các chủng vi 51 sinh vật trong điều kiện nhà lưới và ngoài đồng. 2.3.3. Xây dựng qui trình phòng trừ sinh học bệnh đạo ôn hại lúa và triển 55 khai mô hình phòng trừ sinh học bệnh đạo ôn hại lúa. 2.3.4. Kết hợp phòng trừ sinh học vào Mô hình Quản lý tổng hợp bệnh đạo 59 ôn hại ở ĐBSCL 2.4. Thu thập và phân tích số liệu. 60 CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 61
v 3.1. Thu thập, phân lập và chọn lọc các chủng vi sinh vật. 61 3.1.1. Thu thập, phân lập và xác định độc tính nguồn nấm P. oryzae gây 61 bệnh đạo ôn ở vùng ĐBSCL. 3.1.2. Thu thập, phân lập và sơ tuyển các chủng vi sinh vật có khả năng ức 69 chế nấm P. oryzae 3.1.3. Đánh giá khả năng ức chế sự phát triển nấm P. oryzae của các chủng 72 vi sinh vật trên môi trường dinh dưỡng. 3.1.4. Khảo sát đặc tính sinh học có liên quan đến khả năng kiểm soát bệnh 81 của một số chủng vi sinh vật triển vọng. 3.2. Đánh giá khả năng kiểm soát bệnh đạo ôn của các chủng vi sinh vật đối 87 kháng trong điều kiện nhà lưới và ngoài đồng 3.2.1. Kiểm tra khả năng gây bệnh của các chủng vi sinh vật đối kháng. 87 3.2.2. Xác định mật số vi sinh vật tối thiểu đạt hiệu quả phòng trừ bệnh đạo 88 ôn. 3.2.3. Xác định thời điểm xử lý VSV nâng cao hiệu quả phòng trừ bệnh 91 đạo ôn. 3.2.4. Khảo sát khả năng kích thích cây lúa tăng trưởng của các chủng vi 93 sinh vật chọn lọc. 3.2.5. Khả năng kiểm soát bệnh đạo ôn hại lúa của các chủng vi sinh vật 97 đối kháng trong điều kiện nhà lưới. 3.2.6 Khả năng kiểm soát bệnh đạo ôn trên lúa của các chủng vi sinh vật 104 đối kháng ở điều kiện ngoài đồng. 3.3. Xây dựng qui trình phòng trừ sinh học bệnh đạo ôn hại lúa và triển khai 129 mô hình ứng dụng qui trình phòng trừ sinh học bệnh đạo ôn hại lúa. 3.3.1. Kết quả định danh các chủng vi sinh vật triển vọng 129 3.3.2. Nghiên cứu qui trình nhân sinh khối vi sinh vật. 132 3.3.3. Quy trình phòng trừ sinh học bệnh đạo ôn 132 3.3.4. Mô hình ứng dụng quy trình phòng trừ sinh học bệnh đạo ôn vụ 133 Đông Xuân 2014-2015 tại Cần Thơ 3.3.5. Mô hình ứng dụng quy trình phòng trừ sinh học bệnh đạo ôn vụ Hè 138 Thu 2015 tại Cần Thơ
vi 3.4. Kết hợp PTSH vào Mô hình QLTH bệnh đạo ôn hại lúa ở ĐBSCL 142 3.4.1. Kết hợp PTSH vào Mô hình QLTH vụ Đông Xuân 2014-2015 tại 142 Cần Thơ 3.4.2. Kết hợp PTSH vào Mô hình QLTH vụ Hè Thu 2015 tại Cần Thơ 145 3.4.3. Kết hợp PTSH vào Mô hình QLTH vụ Đông Xuân 2014-2015 tại 148 Long An 3.4.4. Kết hợp PTSH vào Mô hình QLTH vụ Hè Thu 2015 tại Long An 151 3.4.5. Kết hợp PTSH vào Mô hình QLTH bệnh đạo ôn hại lúa vụ Đông 154 Xuân 2014-2015 tại Trà Vinh 3.4.6 Kết hợp PTSH vào Mô hình QLTH bệnh đạo ôn hại lúa vụ Hè Thu 157 2015 tại Trà Vinh KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 162 CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC
vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Giải thích - AHA : Acylhomoserine lactonase - : Diện tích dưới đường cong diễn tiến bệnh (Area Under Disease AUDP Progress Curve) C - AHLs : N-acylhomoserine lactones - BVTV : Bảo vệ thực vật - BKVK : Bán kính vô khuẩn - CFU : Colony forming units - CMV : Vi rút gây bệnh khảm trên cây dưa leo (Cucumber Mosaic Virus) - CSB : Chỉ số bệnh - CT : Cần Thơ - ĐBSCL : Đồng Bằng Sông Cửu Long - ĐC : Đối chứng - ĐC-HH : Đối chứng phun thuốc hóa học - ĐC-KP : Đối chứng không phun thuốc - ĐHCT : Đại Học Cần Thơ - ĐX : Đông Xuân - FAO : Food and Agriculture Organization of the United nations (Tổ chức Lương Nông Quốc tế ) - HCN : Hydrogen cyanide - HT : Hè Thu - HK : Hơi kháng - HQ : Hiệu quả - HQGB : Hiệu quả giảm bệnh - IRRI : International Rice Research Institute (Viện nghiên cứu lúa Quốc tế) - IPM : (Integrated Pest Management). Quản lý dịch hại tổng hợp - ISP : (International Streptomyces Project (Môi trường nuôi cấy xạ khuẩn) - ISR : Induced Systemic Resistance (Kích thích tính kháng bệnh của cây trồng) -K : Kháng - KTKS : Khuẩn ty khí sinh - KTCC : Khuẩn ty cơ chất - LA : Long An - LTH : Li-Jiang-Xin-Tuan-Hei-Gu (Tên giống lúa chuẩn nhiễm đạo ôn) - MH : Mô hình - NS : Năng suất -N : Nhiễm
viii - NSLB : Ngày sau lây bệnh - PHL : Phenazine-1-carboxamide 2,4-diacetyl phloroglucinol - PGPR : Plant Growth Promoting Rhizobacteria (Vi khuẩn vùng rễ kích thích tăng trưởng) - PTSH : Phòng trừ sinh học - RB : Môi trường cám gạo (Rice bran) - RCD : Bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên (Randomized Complete Design) - RCBD : Bố trí khối hoàn toàn ngẫu nhiên (Randomized Complete Bock Design) - RG : Môi trường tấm gạo (rice grain) - SA : Salicylic Acid - SAR : Tính kháng bệnh lưu dẫn (systemic acquired resistance), - STT : Sắc tố tan - SES : Standard Evaluation System for rice - TB : Trung bình - TLB : Tỷ lệ bệnh - TPNS : Thành phần năng suất - TN : Thí nghiệm - TV : Trà Vinh - VSV : Vi sinh vật - VK : Vi khuẩn - VKVR : Vi khuẩn vùng rễ - XK : Xạ khuẩn - YDCA : Môi trường nuôi cấy vi sinh vật (Yeast Dextrose Chark Agar) - WHO : Tổ chức Y tế Thế giới (World Health Organization).
ix DANH MỤC BẢNG TT Tên Bảng Trang 2.1 Thang điểm đánh giá bệnh đạo ôn trên lúa (SES, 1996) 43 2.2 Danh sách bộ giống chuẩn nòi và mã nòi Kiyosawa 44 2.3 Danh sách bộ giống mang 24 đơn gen kháng bệnh đạo ôn của IRRI 44 2.4 Thang đánh giá khả năng ức chế nấm của xạ khuẩn 46 2.5 Thang đánh giá khả năng ức chế nấm của vi khuẩn đối kháng 46 2.6 Các nghiệm thức của thí nghiệm xác định thời điểm xử lý vsv 51 2.7 Các công thức dinh dưỡng trên môi trường nhân xạ khuẩn 55 2.8 Các công thức dinh dưỡng trên môi trường nhân vi khuẩn 57 2.9 Thông tin Mô hình 59 3.1 Biến động số lượng và mã số nòi nấm P. oryzae gây bệnh đạo ôn tại 62 ĐBSCL từ năm 1999 đến 2013 (Viện lúa ĐBSCL, 2014) 3.2 Các gen kháng bệnh đạo ôn còn hiệu lực ở các tỉnh vùng ĐBSCL. 68 3.3 Nguồn nấm P. oryzae sử dụng trong nghiên cứu 69 3.4 Danh sách mẫu đất thu thập ở một số vùng trồng lúa ở ĐBSCL 70 3.5 Khả năng ức chế sự phát triển khuẩn ty nấm P. oryzae của 20 chủng xạ 74 khuẩn ở 14 ngày sau thí nghiệm 3.6 Khả năng ức chế sự phát triển khuẩn ty nấm P. oryzae của 20 chủng vi 79 khuẩn ở 4 ngày sau thí nghiệm 3.7 Phân bố nhóm màu của các chủng xạ khuẩn 82 3.8 Khả năng đồng hóa các nguồn cacbon của các chủng xạ khuẩn 83 3.9 Khả năng chịu muối của các chủng xạ khuẩn chon lọc 84 3.10 Kết quả thử nghiệm sinh hóa của các chủng vi khuẩn chọn lọc 86 3.11 Các dạng siderophore được tạo bởi các chủng vi khuẩn đối kháng 87 3.12 Kiểm tra khả năng gây bệnh của các chủng xạ khuẩn chọn lọc trên cây 88 lúa 3.13 Kiểm tra khả năng gây bệnh của các chủng vi khuẩn chọn lọc trên cây 88 lúa 3.14 Ảnh hưởng của mật số xạ khuẩn xử lý đến tỷ lệ bệnh đạo ôn 89 3.15 Ảnh hưởng của mật số vi khuẩn xử lý đến tỷ lệ bệnh đạo ôn 90
x 3.16 Ảnh hưởng thời điểm xử lý vi sinh vật đến tỷ lệ bệnh đạo ôn 92 3.17 Ảnh hưởng của xử lý các chủng vi sinh vật đến tỷ lệ nảy mầm. 93 3.18 Ảnh hưởng của xử lý các chủng xạ khuẩn đến phát triển của rễ lúa. 94 3.19 Ảnh hưởng của xử lý các chủng vi khuẩn đến phát triển của rễ lúa. 95 3.20 Ảnh hưởng của xử lý xạ khuẩn đến chiều cao cây lúa giai đoạn mạ 96 3.21 Ảnh hưởng của xử lý vi khuẩn đến chiều cao cây lúa giai đoạn mạ 97 3.22 Ảnh hưởng của các chủng xạ khuẩn đến tỷ lệ bệnh đạo ôn trong điều 98 kiện nhà lưới 3.23 Ảnh hưởng của các chủng xạ khuẩn chỉ số bệnh đạo ôn trong điều kiện 100 nhà lưới 3.24 Ảnh hưởng của xử lý các chủng vi khuẩn đến tỷ lệ bệnh đạo ôn trong 101 điều kiện nhà lưới 3.25 Ảnh hưởng của xử lý các chủng vi khuẩn đến chỉ số bệnh đạo ôn trong 103 điều kiện nhà lưới 3.26 Ảnh hưởng của xử lý xạ khuẩn đến tỉ lệ bệnh đạo ôn ở điều kiện ngoài 105 đồng (Viện lúa ĐBSCL, vụ ĐX 2013-2014) 3.27 Ảnh hưởng của xử lý xạ khuẩn đến chỉ số bệnh đạo ôn ở điều kiện 107 ngoài đồng (Viện lúa ĐBSCL, vụ ĐX 2013-2014) 3.28 Ảnh hưởng của xử lý xạ khuẩn đến tỉ lệ đạo ôn cổ bông và tỉ lệ hạt 108 lem ở điều kiện ngoài đồng (Viện lúa ĐBSCL, vụ ĐX 13-14) 3.29 Ảnh hưởng của xử lý xạ khuẩn đến các yếu tố cấu thành năng suất và 109 năng suất ở điều kiện ngoài đồng (Viện lúa ĐBSCL, vụ ĐX 2013- 2014) 3.30 Ảnh hưởng của xử lý xạ khuẩn đến tỉ lệ bệnh đạo ôn ở điều kiện ngoài 110 đồng 3.31 Ảnh hưởng của xử lý xạ khuẩn đến chỉ số bệnh đạo ôn ở điều kiện 112 ngoài đồng 3.32 Ảnh hưởng của xử lý xạ khuẩn đến tỉ lệ bệnh đạo ôn cổ bông và tỉ lệ 113 lem hạt ở điều kiện ngoài đồng 3.33 Ảnh hưởng của xử lý xạ khuẩn đến các yếu tố cấu thành năng suất và 114 năng suất ở điều kiện ngoài đồng
xi 3.34 Ảnh hưởng của xử lý vi khuẩn đối kháng đến tỉ lệ bệnh đạo ôn ở điều 117 kiện ngoài đồng 3.35 Ảnh hưởng của xử lý vi khuẩn đối kháng ở điều kiện ngoài đồng đến 118 chỉ số bệnh đạo ôn 3.36 Ảnh hưởng của xử lý vi khuẩn đến tỉ lệ đạo ôn cổ bông và tỉ lệ hạt lem 120 ở điều kiện ngoài đồng 3.37 Ảnh hưởng của xử lý vi khuẩn đến các yếu tố cấu thành năng suất và 121 năng suất ở điều kiện ngoài đồng 3.38 Ảnh hưởng của xử lý vi khuẩn đến tỉ lệ bệnh đạo ôn ở điều kiện ngoài 122 đồng 3.39 Ảnh hưởng của xử lý vi khuẩn đối kháng đến chỉ số bệnh đạo ôn ở điều 124 kiện ngoài đồng 3.40 Ảnh hưởng của xử lý vi khuẩn đến tỉ lệ đạo ôn cổ bông và tỉ lệ hạt lem 125 ở điều kiện ngoài đồng 3.41 Ảnh hưởng của xử lý vi khuẩn đến các yếu tố cấu thành năng suất và 126 năng suất lúa ở điều kiện ngoài đồng 3.42 So sánh trình tự gene 16S rDNA của các chủng vi sinh vật triển vọng 129 3.43 Kết quả giải trình tự gene 16S rDNA của các chủng vi sinh vật 130 3.44 Mật số các chủng vi sinh vật kiểm tra quy trình nhân nuôi 131 3.45 Tính toán chi phí Mô hình QLTH vụ Đông Xuân 2014-2015 tại Cần 144 Thơ 3.46 Tính toán chi phí trên Mô hình vụ Hè Thu 2015 tại Cần Thơ 147 3.47 Tính toán chi phí trên Mô hình vụ Đông Xuân 2014-2015 tại Long An 150 3.48 Tính toán chi phí trên Mô hình vụ Hè Thu 2015 tại Long An 153 3.49 Tính toán chi phí trên Mô hình QLTH bệnh đạo ôn vụ Đông Xuân 156 2014-2015 tại Trà Vinh 3.50 Tính toán chi phí trên Mô hình QLTH vụ Hè Thu 2015 tại Trà Vinh 160
xii DANH MỤC HÌNH TT Tên Hình Trang 1.1 Diễn biến bệnh đạo ôn ở các tỉnh vùng ĐBSCL từ năm 2009 đến 2015 7 1.2 Các chủng xạ khuẩn phân lập từ đất trên môi trường AIA 33 1.3 Kháng sinh và vi khuẩn tiết kháng sinh được phát hiện theo thời gian 34 2.1 Sơ đồ tóm tắt qui trình sản xuất chế phẩm sinh học chứa xạ khuẩn 56 Streptomyces variabilis S28 2.2 Sơ đồ tóm tắt qui trình sản xuất chế phẩm sinh học chứa vi khuẩn 57 Bacillus amyloliquefaciens 3.1 Biểu đồ tần suất phân bố các nòi nấm P. oryzae thu thập tại 10 tỉnh 65 vùng ĐBSCL 3.2 Giản đồ biểu thị mối liên hệ di truyền giữa các nhóm nòi nấm P. 66 oryzae gây bệnh đạo ôn phổ biến ở ĐBSCL 3.3 Biểu đồ phân bố các isolate trong các nhóm nòi nấm P. oryzae gây 67 bệnh đạo ôn ở ĐBSCL. 3.4 Biểu đồ tỷ lệ các isolate nấm P. oryzae phổ biến thuộc nhóm L4 vô 67 hiệu hóa các đơn gen kháng bệnh đạo ôn tại vùng ĐBSCL. 3.5 Biểu đồ tỷ lệ vi sinh vật phân lập từ đất ruộng lúa có khả năng ức chế 71 nấm P. oryzae trong điều kiện in vitro 3.6 Đặc điểm hình thái một số chủng vi sinh vật phân lập ở ĐBSCL 71 3.7 Biểu đồ khả năng ức chế sự phát triển nấm P.oryzae của 20 chủng xạ 76 khuẩn chọn lọc trên môi trường CGA 3.8 Khả năng ức chế sự phát triển khuẩn ty nấm P. oryzae của các chủng 76 xạ khuẩn trên môi trường PDA. 3.9 Biểu đồ khả năng ức chế sự phát triển nấm P.oryzae của 20 chủng vi 78 khuẩn chọn lọc trên môi trường NA. 3.10 Hoạt tính đối kháng của các chủng vi khuẩn vùng rễ đối với nấm P. 81 oryzae. 3.11 Khả năng tiết enzyme ngoại bào của một số chủng xạ khuẩn 85 3.12 Khả năng tạo protease của các chủng vi khuẩn 85 3.13 Biểu đồ ảnh hưởng mật số xạ khuẩn xử lý đến hiệu quả giảm bệnh đạo 89 ôn. 3.14 Biểu đồ ảnh hưởng mật số vi khuẩn xử lý đến hiệu quả giảm bệnh đạo 91 ôn. 3.15 Biểu đồ ảnh hưởng của các thời điểm xử lý vi sinh vật đến hiệu quả 92 giảm bệnh đạo ôn.
xiii 3.16 Biểu đồ hiệu quả xử lý các chủng xạ khuẩn đối với tỷ lệ bệnh đạo ôn ở 99 điều kiện nhà lưới. 3.17 Biểu đồ hiệu quả xử lý các chủng xạ khuẩn đối với chỉ số bệnh đạo ôn 100 ở điều kiện nhà lưới. 3.18 Biểu đồ hiệu quả xử lý các chủng vi khuẩn đối với tỷ lệ bệnh đạo ôn ở 102 điều kiện nhà lưới. 3.19 Biểu đồ hiệu quả xử lý các chủng vi khuẩn đối với chỉ số bệnh đạo ôn 104 ở điều kiện nhà lưới. 3.20 Biểu đồ hiệu quả xử lý xạ khuẩn đến tỷ lệ bệnh đạo ôn ở điều kiện 106 ngoài đồng, vụ Đông Xuân 2013-2014. 3.21 Biểu đồ hiệu quả xử lý xạ khuẩn đến chỉ số bệnh đạo ôn ở điều kiện 107 ngoài đồng, vụ Đông Xuân 2013-2014. 3.22 Biểu đồ hiệu quả xử lý xạ khuẩn đến tỷ lệ bệnh đạo ôn ở điều kiện 111 ngoài đồng vụ Hè Thu 2014. 3.23 Biểu đồ hiệu quả xử lý xạ khuẩn đến chỉ số bệnh đạo ôn ở điều kiện 112 ngoài đồng, vụ Hè Thu 2014. 3.24 Thí nghiệm sử dụng xạ khuẩn đối kháng phòng trừ bệnh đạo ôn ở điều 116 kiện ngoài đồng. 3.25 Biểu đồ hiệu quả xử lý vi khuẩn đến tỷ lệ bệnh đạo ôn ở điều kiện 117 ngoài đồng, vụ Đông Xuân 2013-2014. 3.26 Biểu đồ hiệu quả xử lý vi khuẩn đối kháng đến chỉ số bệnh đạo ôn ở 119 điều kiện ngoài đồng, vụ Đông Xuân 2013-2014. 3.27 Biểu đồ hiệu quả xử lý vi khuẩn đối kháng đến tỷ lệ bệnh đạo ôn cổ 120 bông ở điều kiện ngoài đồng, vụ Đông Xuân 2013-2014. 3.28 Biểu đồ hiệu quả xử lý vi khuẩn đến tỷ lệ bệnh đạo ôn ở điều kiện 123 ngoài đồng, vụ Hè Thu 2014. 3.29 Biểu đồ hiệu quả xử lý vi khuẩn đến chỉ số bệnh đạo ôn ở điều kiện 124 ngoài đồng, vụ Hè Thu 2014. 3.30 Biểu đồ hiệu quả xử lý vi khuẩn đối kháng đến tỷ lệ bệnh đạo ôn cổ 125 bông ở điều kiện ngoài đồng, vụ Hè Thu 2014. 3.31 Thí nghiệm sử dụng vi khuẩn đối kháng phòng trừ bệnh đạo ôn ở điều 127 kiện ngoài đồng. 3.32 Biểu đồ diễn biến tỉ lệ bệnh đạo ôn trên ruộng Mô hình PTSH, vụ 135 Đông Xuân 2014-2015 tại Cần Thơ 3.33 Biểu đồ diễn biến chỉ số bệnh đạo ôn trên ruộng Mô hình PTSH, vụ 135 Đông Xuân 2014-2015 tại Cần Thơ 3.34 Biểu đồ tỷ lệ bệnh đạo ôn cổ bông trên ruộng Mô hình PTSH vụ Đông 136 Xuân 2014-2015 tại Cần Thơ 3.35 Biểu đồ hiệu quả giảm bệnh trên Mô hình PTSH vụ Đông Xuân 2014- 136 2015 tại Cần Thơ.
xiv 3.36 Biểu đồ năng suất trên ruộng Mô hình PTSH vụ Đông Xuân 2014- 137 2015 tại Cần Thơ. 3.37 Mô hình ứng dụng quy trình PTSH bệnh đạo ôn vụ Đông Xuân 2014- 138 2015 tại Cần Thơ 3.38 Biểu đồ diễn biến tỷ lệ bệnh đạo ôn trên ruộng Mô hình PTSH vụ Hè 139 Thu 2015 tại Cần Thơ. 3.39 Biểu đồ diễn biến chỉ số bệnh đạo ôn trên ruộng Mô hình PTSH vụ Hè 139 Thu 2015 tại Cần Thơ. 3.40 Biểu đồ tỷ lệ bệnh đạo ôn cổ bông trên ruộng Mô hình PTSH vụ Hè 140 Thu 2015 tại Cần Thơ. 3.41 Biểu đồ hiệu quả giảm bệnh trên Mô hình PTSH vụ Hè Thu 2015 tại 140 Cần Thơ 3.42 Biểu đồ năng suất trên ruộng Mô hình PTSH vụ Hè Thu 2015 tại Cần 141 Thơ. 3.43 Mô hình phòng trừ sinh học bệnh đạo ôn trên lúa vụ Hè Thu 2015 tại 141 Cần Thơ 3.44 Biểu đồ diễn biến bệnh đạo ôn trên ruộng Mô hình QLTH, vụ Đông 143 Xuân 2014-2015 tại Cần Thơ. 3.45 Biểu đồ tỷ lệ bệnh đạo ôn cổ bông (A) và năng suất thực tế (B) trên 143 Mô hình QLTH, vụ Đông Xuân 2014-2015 tại Cần Thơ 3.46 Biểu đồ diễn biến bệnh đạo ôn trên Mô hình QLTH, vụ Hè Thu 2015 146 tại Cần Thơ. 3.47 Biểu đồ tỷ lệ bệnh đạo ôn cổ bông (A) và năng suất thực tế (B) trên 146 Mô hình QLTH vụ Hè Thu 2015 tại Cần Thơ 3.48 Kết hợp PTSH vào Mô hình QLTH bệnh đạo ôn hại lúa vụ Hè Thu 148 2015 tại Cần Thơ 3.49 Biểu đồ diễn biến bệnh đạo ôn trên Mô hình QLTH, vụ Đông Xuân 149 2014-2015 tại Long An 3.50 Biểu đồ tỷ lệ bệnh đạo ôn cổ bông (A) và năng suất thực tế (B) trên 150 Mô hình QLTH, vụ Đông Xuân 2014-2015 tại Long An 3.51 Biểu đồ diễn biến bệnh đạo ôn trên Mô hình QLTH, vụ Hè Thu 2015 152 tại Long An. 3.52 Biểu đồ tỷ lệ bệnh đạo ôn cổ bông (A) và năng suất thực tế (B) trên 152 Mô hình QLTH vụ Hè Thu 2015 tại Long An 3.53 Biểu đồ diễn biến bệnh đạo ôn trên Mô hình QLTH, vụ Đông Xuân 155 2014-2015 tại Trà Vinh 3.54 Biểu đồ tỷ lệ bệnh đạo ôn cổ bông (A) và năng suất thực tế (B) trên 156 Mô hình QLTH, vụ Đông Xuân 2014-2015 tại Trà Vinh 3.55 Biểu đồ diễn biến bệnh đạo ôn trên Mô hình QLTH, vụ Hè Thu 2015 158 tại Trà Vinh.
xv 3.56 Biểu đồ tỷ lệ bệnh đạo ôn cổ bông (A) và năng suất thực tế (B) trên 158 Mô hình QLTH vụ Hè Thu 2015 tại Trà Vinh
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Nền nông nghiệp ở các nước đang phát triển luôn phải chịu áp lực của thâm canh, tăng vụ, sản xuất phải đáp ứng tăng năng suất và tăng sản lượng,… Điều kiện thâm canh ngày càng cao đã khiến cho dịch hại trên cây trồng ngày càng trở nên đa dạng và nghiêm trọng hơn, dinh dưỡng đất đai ngày càng thoái hóa, tình trạng lạm dụng nhiều loại chất hóa học cũng liên tục tăng trong một thời gian dài. Bệnh đạo ôn trên lúa do nấm Pyricularia oryzae Cav. gây ra là một trong những dịch bệnh có lịch sử lâu đời nhất với địa bàn phân bố rộng nhất và tác hại nghiêm trọng đối với tất cả các quốc gia trồng lúa trên thế giới. Bệnh đạo ôn gây thiệt hại đáng kể không những cho năng suất lúa mà còn ảnh hưởng đến phẩm chất nông sản, ở đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) ước tính năng suất lúa giảm khoảng 20-50% khi trồng giống bị nhiễm bệnh. Có rất nhiều nghiên cứu về chọn tạo giống kháng bệnh đạo ôn, các kỹ thuật canh tác trong quy trình sản xuất để đối phó với bệnh đạo ôn. Tuy nhiên trong thực tế sản xuất hiện nay, tính kháng bệnh của giống liên tục bị phá vỡ do biến động độc tính của nấm gây bệnh, việc sử dụng thuốc hóa học vẫn là giải pháp tình thế được chấp nhận phổ biến nhất, chưa có nghiên cứu nào thật sự đưa ra biện pháp quản lý bền vững và an toàn cho vấn đề bệnh đạo ôn đang diễn ra liên tiếp ở ĐBSCL. Phòng trừ sinh học là một lĩnh vực còn rất nhiều tiềm năng cần được khai thác và ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp. Vì vậy, cần phải nghiên cứu những mặt tích cực của nguồn tài nguyên phong phú này trên từng vùng sinh thái chuyên biệt, tái lập lại sự cân bằng vốn có của hệ sinh thái- nền tảng của nền nông nghiệp bền vững. Xuất phát từ những nhu cầu thực tế của sản xuất nông nghiệp, kết hợp với tiềm năng của hệ sinh thái cây lúa nước vùng ĐBSCL, đề tài “Nghiên cứu phòng trừ bệnh đạo ôn (Pyricularia oryzae Cav.) hại lúa bằng vi sinh vật đối kháng Streptomyces và Bacillus bản địa ở Đồng bằng sông Cửu Long” được đề xuất thực hiện nhằm xác định mức độ đa dạng sinh học của nguồn vi sinh vật có ích hiện diện trên cùng hệ sinh thái với cây lúa và hướng khai thác nguồn tài nguyên
2 sẳn có bổ sung vào các giải pháp quản lý bền vững bệnh đạo ôn trên lúa trong hệ sinh thái nông nghiệp vùng ĐBSCL. 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài (i) Tuyển chọn nguồn vi sinh vật có ích từ đất vùng trồng lúa và sử dụng nguồn vi sinh vật đối kháng có khả năng kiểm soát bệnh đạo ôn ở điều kiện ngoài đồng. (ii) Đề xuất giải pháp phòng trừ sinh học trong quản lý bệnh đạo ôn an toàn và bền vững ở ĐBSCL. 3. Ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn và tính mới của đề tài 3.1. Ý nghĩa khoa học Kết quả nghiên cứu của đề tài cung cấp cơ sở dữ liệu, phương pháp luận trong nghiên cứu vi sinh vật đối kháng với nấm P. oryzae, trong đó đặc biệt là nghiên cứu, sử dụng xạ khuẩn Streptomyces, vi khuẩn Bacillus, .... Kết quả này có thể bổ sung cho giáo trình giảng dạy và tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu trong lĩnh vực tương tự. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Kết quả nghiên cứu với các dòng xạ khuẩn, vi khuẩn có thể ứng dụng trong thực tiễn sản xuất lúa ở ĐBSCL nhằm quản lý sinh học, an toàn đối với bệnh đạo ôn, một bệnh hại chính trên lúa, góp phần giảm thiểu thuốc hóa học, đảm bảo môi sinh an toàn. 3.3 Tính mới của đề tài - Xác định nguồn tác nhân phòng trừ sinh học có hiệu quả cao đối với bệnh đạo ôn hại lúa ở điều kiện ngoài đồng. - Xây dựng quy trình phòng trừ sinh học bệnh đạo ôn sử dụng nguồn vi sinh vật bản địa đạt hiệu quả, góp phần bảo vệ môi trường, phục vụ sản xuất lúa gạo an toàn. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài. 4.1. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là các tác nhân sinh học hiện diện trong hệ sinh thái cây lúa nước vùng ĐBSCL (xạ khuẩn, vi khuẩn) có khả năng đối kháng với các nguồn nấm Pyricularia oryzae gây bệnh đạo ôn; bổ sung vào các giải pháp khoa
3 học công nghệ hiện có nhằm nâng cao hiệu quả quản lý bệnh đạo ôn an toàn và bền vững. 4.2. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu được thực hiện trên các vùng trồng lúa ở đồng bằng sông Cửu Long. 4.3. Địa điểm và thời gian nghiên cứu - Địa điểm nghiên cứu: nghiên cứu được tiến hành tại phòng thí nghiệm, nhà lưới và khu ruộng thí nghiệm của Bộ môn Bảo vệ thực vật, Viện Lúa ĐBSCL. - Thời gian nghiên cứu: từ tháng 6 năm 2012 đến tháng 8 năm 2015