Luận án Tiến sĩ Sinh học: Tuyến trùng ký sinh gây hại trên cà rốt ở Việt Nam và thử nghiệm biện pháp sinh học trong phòng trừ chúng

Chia sẻ: Lê Thị Hồng Nhung | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:195

Thêm vào BST

Báo xấu

103
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận án: Xác định được thành phần loài tuyến trùng ký sinh trên cà rốt ở các vùng trồng cà rốt chính ở Việt Nam. Xác định được nhóm tuyến trùng ký sinh gây hại quan trọng trên cà rốt ở các vùng nghiên cứu.Đánh giá được khả năng phòng trừ trong phòng thí nghiệm một số loài tuyến trùng ký sinh gây hại quan trọng trên cà rốt bằng các loài nấm đối kháng. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Sinh học: Tuyến trùng ký sinh gây hại trên cà rốt ở Việt Nam và thử nghiệm biện pháp sinh học trong phòng trừ chúng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- NGUYỄN THỊ DUYÊN TUYẾN TRÙNG KÝ SINH GÂY HẠI TRÊN CÀ RỐT Ở VIỆT NAM VÀ THỬ NGHIỆM BIỆN PHÁP SINH HỌC TRONG PHÒNG TRỪ CHÚNG Chuyên ngành: Tuyến trùng học Mã số: Thí điểm LUẬN ÁN TIẾN SỸ SINH HỌC Hà Nội – 2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- NGUYỄN THỊ DUYÊN TUYẾN TRÙNG KÝ SINH GÂY HẠI TRÊN CÀ RỐT Ở VIỆT NAM VÀ THỬ NGHIỆM BIỆN PHÁP SINH HỌC TRONG PHÒNG TRỪ CHÚNG Chuyên ngành: Tuyến trùng học Mã số: Thí điểm LUẬN ÁN TIẾN SỸ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS. TS. Nguyễn Ngọc Châu 2. TS. Trịnh Quang Pháp Hà Nội – 2018
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án “TUYẾN TRÙNG KÝ SINH GÂY HẠI TRÊN CÀ RỐT Ở VIỆT NAM VÀ THỬ NGHIỆM BIỆN PHÁP SINH HỌC TRONG PHÒNG TRỪ CHÚNG” là công trình nghiên cứu do bản thân tôi thực hiện. Các trích dẫn tham khảo trong Luận án theo các nguồn công bố đầy đủ, rõ ràng. Số liệu, kết quả nêu trong Luận án là trung thực và chưa từng công bố hoặc đã công bố trong các bài báo khoa học mà tác giả là tác giả hoặc đồng tác giả. Tác giả luận án NCS. Nguyễn Thị Duyên
ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này trước tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới PGS.TS. Nguyễn Ngọc Châu và TS. Trịnh Quang Pháp đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian tôi thực hiện và hoàn thành luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn TS. Vũ Thị Thanh Tâm, TS. Nguyễn Thị Ánh Dương, ThS. Lê Thị Mai Linh, ThS. Nguyễn Hữu Tiền - Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, PGS.TS. Nguyễn Phương Nhuệ - Viện Công nghệ sinh học và TS. Phạm Thị Hòa - Chi cục Bảo vệ thực vật tỉnh Lâm Đồng đã hỗ trợ tôi trong quá trình hoàn thiện luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn ban lãnh đạo Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật, phòng Tuyến trùng học, phòng Hệ thống học phân tử và Di truyền bảo tồn, Học viện Khoa học và Công nghệ cùng các đồng nghiệp, thầy cô trong Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án. Xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè đã động viên giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn Viện sinh thái và Tài nguyên sinh vật (IEBR) trong đề tài mã số: IEBR.ĐT/04/16-17 và Quỹ Phát triển khoa học và công nghệ Quốc gia trong đề tài mã số: 106.12-2012.84 đã hỗ trợ kinh phí để tôi thực hiện các nội dung nghiên cứu Một lần nữa, tôi xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, Ngày 8 tháng 1 năm 2019 Nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Duyên
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................................. i LỜI CẢM ƠN....................................................................................................................... ii DANH MỤC BẢNG............................................................................................................ vi DANH MỤC HÌNH ..........................................................................................................viii MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN ................................................................................................ 7 1.1.Cây cà rốt .................................................................................................................... 7 1.1.1. Nguồn gốc, phân loại, giá trị và đặc điểm sinh trưởng phát triển ................... 7 1.1.2. Tình hình sản xuất cà rốt trên thế giới ............................................................... 8 1.1.3. Tình hình sản xuất cà rốt ở Việt Nam ................................................................ 8 1.2. Tình hình nghiên cứu tuyến trùng ký sinh gây hại cà rốt trên thế giới ............... 9 1.2.1. Các nhóm tuyến trùng ký sinh quan trọng trên cà rốt ....................................... 9 1.2.2. Phân loại hình thái và phân tử tuyến trùng thực vật ...................................... 13 1.2.3. Khả năng phòng trừ sinh học tuyến trùng thực vật bằng nấm đối kháng...... 17 1.3. Tình hình nghiên cứu tuyến trùng thực vật ở Việt Nam ..................................... 22 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......... 26 2.1. Đối tượng, địa điểm và thời gian nghiên cứu ....................................................... 26 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ....................................................................................... 26 2.1.2. Vật liệu nghiên cứu ........................................................................................... 26 2.1.3. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ..................................................................... 26 2.2. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................... 27 2.2.1. Phương pháp điều tra, thu mẫu tuyến trùng .................................................... 27 2.2.2. Phương pháp tách lọc tuyến trùng từ đất và mô thực vật................................ 27 2.2.3. Phương pháp nhân nuôi tuyến trùng Meloidogyne spp. và Pratylenchus spp. ... 28 2.2.4. Phương pháp xử lý, làm trong và làm tiêu bản tuyến trùng............................ 29 2.2.5. Phương pháp chuẩn bị mẫu chụp ảnh KHV điện tử quét ............................... 30 2.2.6. Các chỉ số đo hình thái trong phân loại tuyến trùng ....................................... 30 2.2.7. Phương pháp phân tích phân tử tuyến trùng ................................................... 32 2.2.8. Phương pháp thử nghiệm đánh giá hiệu lực phòng trừ tuyến trùng của nấm ...................................................................................................................................... 33 2.2.9. Phân tích số liệu ................................................................................................ 34 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ......................................... 35 3.1. Thành phần loài tuyến trùng ký sinh trên cà rốt ở Việt Nam ............................ 35
iv 3.2. Đặc điểm hình thái và phân tử của các loài tuyến trùng ký sinh trên cà rốt .... 39 3.2.1. Giống Tylenchorhynchus Cobb, 1913.............................................................. 39 3.2.2. Giống Helicotylenchus Steiner, 1945 ............................................................... 47 3.2.3. Giống Hoplolaimus Von Daday, 1905 ............................................................. 53 3.2.4. Giống Rotylenchulus Linford & Oliveira, 1940 ............................................. 56 3.2.5. Giống Hemicriconemoides Chitwood & Birchfield, 1957 .............................. 61 3.2.6. Giống Mesocriconema Andrássy, 1965 ........................................................... 66 3.2.7. Giống Hemicaloosia Ray & Das, 1978............................................................. 70 3.2.8. Giống Xiphinema Cobb, 1913 .......................................................................... 74 3.2.9. Giống Meloidogyne Goeldi, 1892 ..................................................................... 76 3.2.10. Giống Pratylenchus Filipjev, 1936 ................................................................. 94 3.3. Các nhóm tuyến trùng kí sinh quan trọng trên cà rốt ở Việt Nam .................. 131 3.3.1. Phương thức gây hại của tuyến trùng ký sinh trên cà rốt ............................. 131 3.3.2. Triệu chứng gây hại ........................................................................................ 132 3.3.3. Mật độ và tần suất xuất hiện của các giống tuyến trùng kí sinh trên cà rốt................................................................................................................................... 136 3.4. Ảnh hưởng của 2 loài nấm đối kháng đến tuyến trùng M. incognita và P. penetrans .................................................................................................................. 143 3.4.1. Ảnh hưởng của dịch bào tử nấm Paecilomyces sp. đến tuyến trùng M. incognita và P. penetrans .................................................................................... 143 3.4.2. Ảnh hưởng của dịch nhân nuôi nấm L. squarrosulus đến tuyến trùng M. incognita và P. penetrans .................................................................................... 148 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................. 154 4.1. Kết luận .................................................................................................................. 154 4.2. Kiến nghị ................................................................................................................ 155 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 156 PHỤ LỤC.......................................................................................................................... 180 PHỤ LỤC I: ...................................................................................................................... 180 PHỤ LỤC II. .................................................................................................................... 181 PHỤ LỤC III. ................................................................................................................... 182
v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CDA: Phân tích thống kê dựa trên phân tích khác biệt chuẩn (Canonical Discriminant Analysis) CT: Công thức DNA: Axit đê ôxi ribonucleic ĐC: Đối chứng IEBR: Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật KHV: Kính hiển vi ML: Maximum Likelihood PL: Phụ lục SEM: Hiển vi điện tử quét
vi DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1. Thành phần loài tuyến trùng ký sinh trên cà rốt ở các vùng điều tra ........ 35 Bảng 3.2. Số đo con cái loài T. annulatus ký sinh ở cà rốt so với các quần thể khác ...................................................................................................................................... 41 Bảng 3.3. Số đo con cái loài T. mashhoodi ký sinh ở cà rốt so với các quần thể khác ...................................................................................................................................... 44 Bảng 3.4. Số đo con cái loài H. dihystera ký sinh ở cà rốt so với các quần thể khác ...................................................................................................................................... 48 Bảng 3.5. Số đo con cái loài H. indicus ký sinh ở cà rốt so với các quần thể khác .. 51 Bảng 3.6. Số đo con cái loài H. chambus ký sinh ở cà rốt so với các quần thể khác 54 Bảng 3.7. Số đo con cái chưa trưởng thành loài R. reniformis ký sinh ở cà rốt so với các quần thể khác ....................................................................................................... 57 Bảng 3.8. Số đo con đực chưa trưởng thành loài R. reniformis ký sinh ở cà rốt so với các quần thể khác ................................................................................................ 58 Bảng 3.9. Số đo con cái loài H. strictathecatus ký sinh ở cà rốt so với các quần thể khác ............................................................................................................................. 62 Bảng 3.10. Số đo con cái loài M. sphaerocephalum ký sinh ở cà rốt so với các quần thể khác ....................................................................................................................... 67 Bảng 3.11: Số đo con cái loài Hemicaloosia sp. ký sinh ở cà rốt ............................... 71 Bảng 3.12. Số đo con cái loài X. brevicolle ký sinh ở cà rốt so với các quần thể khác ...................................................................................................................................... 75 Bảng 3.13. Số đo ấu trùng loài M. incognita ký sinh ở cà rốt so với các quần thể khác .............................................................................................................................. 78 Bảng 3.14. Số đo con đực loài M. incognita ký sinh ở cà rốt so với các quần thể khác ............................................................................................................................. 79 Bảng 3.15. Số đo con cái loài M. incognita ký sinh ở cà rốt so với các quần thể khác ...................................................................................................................................... 81 Bảng 3.16. Số đo loài M. arenaria ký sinh ở cà rốt so với các quần thể khác ......... 86 Bảng 3.17. Số đo loài M. graminicola ký sinh ở cà rốt so với các quần thể khác ... 90 Bảng 3.18. Số đo loài P. coffeae ký sinh ở cà rốt so với các quần thể khác .............. 96 Bảng 3.19. Số đo loài P. penetrans ký sinh ở cà rốt so với các quần thể khác ...... 102
vii Bảng 3.20. Số đo con cái loài P. thornei ký sinh ở cà rốt so với các quần thể khác .................................................................................................................................... 105 Bảng 3.21. Số đo loài P. zeae ký sinh ở cà rốt so với các quần thể khác ................ 108 Bảng 3.22. Số đo loài P. haiduongensis ký sinh trên cà rốt....................................... 112 Bảng 3.23. Số đo con cái loài Pratylenchus sp. 1 ký sinh ở cà rốt .......................... 116 Bảng 3.24. Số đo con đực loài Pratylenchus sp. 1 ký sinh ở cà rốt ......................... 111 Bảng 3.25. Số đo loài Pratylenchus sp. 2 ký sinh ở cà rốt ........................................ 122 Bảng 3.26. Các chỉ số hình thái lượng sử dụng trong phân tích thống kê dựa trên phân tích khác biệt chuẩn ....................................................................................... 126 Bảng 3.27. Tỷ lệ cà rốt bị các dấu hiệu gây hại do tuyến trùng ................................ 134 Bảng 3.28. Mật độ và tần suất xuất hiện (%) của các giống tuyến trùng ký sinh trên cà rốt ở các vùng điều tra ........................................................................................ 137 Bảng 3.29. Ảnh hưởng của nấm Paecilomyces sp.đến tỷ lệ (%) nở trứng tuyến trùng M. incognita ............................................................................................................ 144 Bảng 3.30. Tỷ lệ (%) ấu trùng M. incognita chết do nấm Paecilomyces sp. .................... 145 Bảng 3.31. Tỷ lệ (%) tuyến trùng P. penetrans chết do nấm Paecilomyces sp. ...... 146 Bảng 3.32. Ảnh hưởng của nấm L. squarrosulus đến tỷ lệ (%) nở trứng tuyến trùng M. incognita. ............................................................................................................. 149 Bảng 3.33. Tỷ lệ (%) ấu trùng M. incognita chết do nấm L. squarrosulus ........... 150 Bảng 3.34. Tỷ lệ (%) tuyến trùng P. penetrans chết do nấm L. squarrosulus ....... 151
viii DANH MỤC HÌNH Hình 3.1. Ảnh chụp KHV con cái loài T. annulatus ký sinh ở cà rốt ......................... 42 Hình 3.2. Ảnh chụp KHV loài T. mashhoodi ký sinh ở cà rốt .................................... 45 Hình 3.3. Đặc điểm sai khác giữa 2 loài T. annulatus và T. mashhoodi ký sinh ở cà rốt . ..................................................................................................................................... 46 Hình 3.4. Ảnh chụp KHV con cái loài H. dihystera ký sinh ở cà rốt ......................... 49 Hình 3.5. Ảnh chụp KHV con cái loài H. indicus ký sinh ở cà rốt ............................. 52 Hình 3.6. Đặc điểm sai khác của 2 loài H. dihystera và H. indicus ký sinh ở cà rốt 53 Hình 3.7. Ảnh chụp KHV con cái loài H. chambus ký sinh ở cà rốt .......................... 55 Hình 3.8. Ảnh chụp KHV con trưởng thành non loài R. reniformis ký sinh ở cà rốt. ...................................................................................................................................... 60 Hình 3.9. Ảnh chụp KHV con cái loài H. strictathecatus ký sinh ở cà rốt. .............. 63 Hình 3.10. Cây phát sinh chủng loại dạng ML(mô hình TN93+G) dựa trên vùng gen D2D3 của các loài Hemicriconemoides spp. . ........................................................ 65 Hình 3.11. Ảnh chụp KHV con cái loài M. sphaerocephalum ký sinh ở cà rốt. ....... 68 Hình 3.12. Cây phát sinh chủng loại dạng ML (mô hình TN93+G) dựa trên vùng gen D2D3 của các loài Mesocriconema spp. ......................................................... 70 Hình 3.13: Ảnh chụp KHV con cái loài Hemicaloosia sp. ký sinh ở cà rốt .............. 73 Hình 3.14. Ảnh chụp KHV con cái loài X. brevicolle ký sinh ở cà rốt ...................... 76 Hình 3.15. Ảnh chụp KHV loài M. incognita ký sinh ở cà rốt .................................... 83 Hình 3.16. Ảnh chụp KHV loài M. arenaria ký sinh ở cà rốt ..................................... 88 Hình 3.17. Ảnh chụp KHV loài M. graminicola ký sinh ở cà rốt ............................... 91 Hình 3.18. Đặc điểm sai khác của ba loài tuyến trùng Meloidogyne spp. ký sinh trên cà rốt. ......................................................................................................................... 92 Hình 3.19. Cây phát sinh chủng loại dạng ML (mô hình HKY+G) dựa trên vùng gen D2D3 của các loài Meloidogyne spp. . .................................................................... 94 Hình 3.20. Ảnh chụp KHV loài P. coffeae ký sinh ở cà rốt......................................... 98 Hình 3.21. Đa dạng cấu trúc đuôi con cái loài P. coffeae ký sinh ở cà rốt ................ 99 Hình 3.22. Ảnh chụp KHV loài P. penetrans ký sinh ở cà rốt .................................. 104 Hình 3.23. Ảnh chụp KHV con cái loài P. thornei ký sinh ở cà rốt ......................... 106 Hình 3.24. Ảnh chụp KHV con cái loài P. zeae ký sinh ở cà rốt .............................. 110
ix Hình 3.25. Ảnh chụp KHV con cái loài P. haiduongensis ký sinh ở cà rốt............. 113 Hình 3.26. Ảnh chụp KHV điện tử quét (SEM) con cái loài P. haiduongensis ký sinh ở cà rốt. .............................................................................................................. 114 Hình 3.27. Ảnh chụp KHV loài Pratylenchus sp. 1 ký sinh ở cà rốt ....................... 119 Hình 3.28. Các dạng đuôi con cái loài Pratylenchus sp. 1 ký sinh ở cà rốt............. 119 Hình 3.29. Ảnh chụp KHV điện tử quét (SEM) con trưởng thành loài Pratylenchus sp. 1 ký sinh trên cà rốt. .......................................................................................... 120 Hình 3.30. Ảnh chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM) vùng môi con cái loài Pratylenchus sp1 và loài P. penetrans................................................................... 121 Hình 3.31. Ảnh chụp KHV loài Pratylenchus sp. 2 ký sinh ở cà rốt. ....................... 123 Hình 3.32. Ảnh chụp KHV điện tử quét (SEM) con trưởng thành loài Pratylenchus sp. 2 ký sinh ở cà rốt. . ...................................................................................................... 124 Hình 3.33. Ảnh chụp KHV điện tử quét (SEM) vùng môi con cái loài Pratylenchus sp. 2 và P. penetrans ................................................................................................ 125 Hình 3.34. Ảnh chụp KHV điện tử quét (SEM) vùng môi con cái loài Pratylenchus sp. 2 và Pratylenchus sp. 1 ...................................................................................... 125 Hình 3.35. CDA các quần thể con cái tuyến trùng Pratylenchus spp. ký sinh trên cà rốt . ............................................................................................................................. 127 Hình 3.36. CDA các quần thể con đực tuyến trùng Pratylenchus spp. ký sinh trên cà rốt .............................................................................................................................. 127 Hình 3.37. Cây phát sinh chủng loại dạng ML (mô hình K2+I) dựa trên vùng gen D2D3 của các loài Pratylenchus spp. . .................................................................. 130 Hình 3.38. Triệu chứng bệnh trên củ cà rốt ................................................................. 133 Hình 3.39. Tuyến trùng Meloidogyne spp. trong rễ cà rốt ........................................ 136 Hình 3.40. Đồ thị tần suất bắt gặp các giống tuyến trùng ký sinh trên cà rốt ở Hà Nội .................................................................................................................................... 138 Hình 3.41. Đồ thị tần suất bắt gặp các giống tuyến trùng ký sinh trên cà rốt ở Hải Dương .................................................................................................................................... 138 Hình 3.42. Đồ thị tần suất bắt gặp các giống tuyến trùng ký sinh trên cà rốt ở Hưng Yên .................................................................................................................................... 139 Hình 3.43. Đồ thị tần suất bắt gặp các giống tuyến trùng ký sinh trên cà rốt ở Lâm Đồng .................................................................................................................................... 140
x Hình 3.44. Ảnh chụp KHV trứng tuyến trùng M. incognita bị nấm Paecilomyces sp. ký sinh........................................................................................................................ 144 Hình 3.45. Ảnh chụp KHV ấu trùng M. incognita chết do nấm Paecilomyces sp. ký sinh ............................................................................................................................. 146 Hình 3.46. Ảnh chụp KHV tuyến trùng P. penetrans bị nấm Paecilomyces sp. ký sinh ............................................................................................................................. 147 Hình 3.47. Ảnh chụp KHV trứng của tuyến trùng M. incognita chết do nấm L. squarrosulus ......................................................................................................... 149 Hình 3.48. Ảnh chụp KHV ấu trùng M. incognita chết do nấm L. squarrosulus ... 151 Hình 3.49. Ảnh chụp KHV tuyến trùng P. penetrans chết do nấm L. squarrosulus ......................................................................................................................... 152
1 MỞ ĐẦU Rau, củ, quả nói chung là thực phẩm quan trọng không thể thiếu được trong chế độ ăn hàng ngày của con người. Chúng cung cấp không chỉ chất xơ, mà còn cung cấp các vi chất dinh dưỡng như khoáng chất, vitamin và các hợp chất chống oxy hóa như carotenoid, polyphenols [1]. Trong rất nhiều loại rau đang được trồng hiện này thì cà rốt (Daucus carota L. Him) là một trong những loại rau ăn củ được trồng và tiêu thụ rộng rãi nhất trên toàn thế giới nhờ có giá trị dinh dưỡng và giá trị dược lý cao [2, 3]. Củ cà rốt có chứa hàm lượng các chất dinh dưỡng cao như các vitamin: B1, B2, B6, B12, C, nguồn carbonhydrat và các khoáng chất như Ca, P, Fe và Mg [4, 5]. Thêm vào đó, cà rốt còn được sử dụng nhiều vì được biết đến như nguồn cung cấp carotene (α-carotene, β carotene) cao nhất trong các loại thực phẩm của con người [6, 7]. Ngoài giá trị dinh dưỡng cao, dược lý của cà rốt đã được chứng minh trong việc ngăn ngừa một số bệnh như ung thư, béo phì, tiểu đường, tim, thận, gan [2, 8]. Ở Việt Nam, cà rốt được trồng ở nhiều vùng trên cả nước, trong đó ở Lâm Đồng và Hải Dương là 2 tỉnh có diện tích trồng tập trung lớn nhất. Không chỉ có giá trị dinh dưỡng cao mà cà rốt còn là cây trồng đem lại giá trị kinh tế lớn trong sản xuất nông nghiệp. Nguồn thu nhập từ cà rốt đã giúp đời sống của người dân ở các vùng trồng cà rốt đã được cải thiện đáng kể. Tuy nhiên, cùng với sự gia tăng về diện tích, các vùng trồng chuyên canh cà rốt đã xuất hiện các hiện tượng như: củ bị sần sùi, củ chia nhánh, củ ngắn, củ bị thối làm giảm năng suất và chất lượng củ, thậm chí không cho thu hoạch khiến diện tích gieo trồng, sản lượng và chất lượng của cà rốt bị giảm sút. Theo khảo sát năm 2014, của V.Đ. Phiên, nguyên nhân chính làm hỏng rễ từ đó dẫn đến hiện tượng củ bị chia nhánh, mất rễ và chết cây con trên cà rốt ở tỉnh Hải Dương là do tuyến trùng ký sinh thực vật gây nên [9]. Tuyến trùng ký sinh thực vật là nhóm động vật không xương sống thuộc ngành giun tròn, ký sinh gây hại cho cây trồng. Tuyến trùng ký sinh có thể gây hại trên nhiều bộ phận khác nhau của cây trồng như: thân, lá, hoa, quả hoặc rễ. Trong đó, nhóm tuyến trùng gây hại trên rễ là một trong những nhóm nguy hiểm nhất, làm suy giảm năng suất và chất lượng cây trồng từ đó gián tiếp gây nên nhiều thiệt hại về kinh tế trên thế giới [10]. Các loài tuyến trùng thực vật sử dụng kim hút trong
2 miệng để xuyên qua vách tế bào thực vật để hút chất dinh dưỡng. Ngoài tác động trực tiếp của chúng đến cây trồng qua quá trình hút dinh dưỡng từ mô thực vật, làm ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng phát triển của cây trồng, một số giống tuyến trùng còn gây ra các vết thương trên mô thực vật, làm biến đổi mô thực vật của cây chủ, hay có những giống là vectơ mang truyền bệnh [11, 12]. Vì vậy, khi bị tuyến trùng ký sinh, cây cà rốt thường bị còi cọc, kém phát triển, thậm chí gây chết cây con nếu mật độ tuyến trùng ký sinh cao. Mặt khác, củ cà rốt cũng chính là rễ chính, vì thế, các tác động của tuyến trùng thực vật sẽ làm cho củ cà rốt bị chia nhánh, sần sùi, trên củ hoặc trên các rễ phụ có các nốt sần (chùm hạt), nứt củ, thối củ, củ ngắn hay trên củ có quá nhiều rễ phụ [13, 14, 15, 16, 17]. Các tổn thương trên rễ, củ làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến năng suất, chất lượng và sản lượng của cà rốt [13, 18, 19, 20]. Mặc dù, tuyến trùng đã được xác định là một trong những nguyên nhân chính gây hai trên cà rốt nhưng vẫn chưa có nhiều nghiên cứu sâu về thành phần loài tuyến trùng ký sinh gây hại trên cà rốt. Các kết quả phân loại tuyến trùng ký sinh trên cà rốt trong các tài liệu đã được công bố cho đến nay mới chỉ phân loại đến giống mà chưa xác định được đến loài, cũng như chưa xác định được nhóm gây hại chính. Trong khi đó, việc xác định thành phần loài gây hại trên cà rốt là cơ sở rất quan trọng để đưa ra biện pháp phòng trừ tuyến trùng có hiệu quả [21]. Các tài liệu trước đây thường phân loại tuyến trùng thực vật bằng phương pháp truyền thống dựa trên sự sai khác của các đặc điểm hình thái và các chỉ số hình thái lượng. Với sự hỗ trợ của các thiết bị như kính hiển vi điện tử quét hay kính hiển vi điện tử xuyên qua đã giúp ích rất nhiều trong việc tìm ra các đặc điểm phân loại của nhóm động vật có kích thước hiển vi này. Mặc dù vậy, các đặc điểm như: kích thước nhỏ, cấu tạo đơn giản, có nhiều các đặc điểm hình thái tương đồng hay gần tương tự hoặc sự biến thiên quá lớn giữa các quần thể trong cùng loài gây cản trở rất lớn cho việc phân loại tuyến trùng bằng hình thái. Các phương pháp phân loại tuyến trùng dựa trên protein, enzyme hay trình tự DNA đã nâng cao sự chính xác trong phân loại tuyến trùng [22]. Tuy nhiên, cũng giống như phương pháp phân loại tuyến trùng dựa trên các đặc điểm hình thái, các phương pháp mới như phân loại dựa trên phân tích trình tự DNA còn hạn chế do thiếu thông tin đầy đủ và chính xác của các tình tự đã được đăng ký trên Genbank. Vì vậy, sự kết hợp giữa phương pháp phân
3 loại dựa trên các đặc điểm hình thái và phân tử sẽ giúp việc chẩn loại nhóm tuyến trùng này nhanh chóng và chính xác hơn [23, 24, 22]. Để phòng trừ tuyến trùng ký sinh gây hại trên cà rốt, biện pháp sử dụng thuốc hóa học hiện nay vẫn là chủ yếu. Tuy nhiên, việc quá lạm dụng thuốc hóa học đã và đang gây ra những hậu quả tiêu cực đến môi trường sống, gây hại đến sức khỏe con người và các sinh vật khác [25]. Đặc biệt, thuốc hóa học đã tiêu diệt nhiều loài sinh vật có ích làm giảm tính đa dạng trong tự nhiên gây mất cân bằng sinh thái [26]. Bên cạnh đó, củ cà rốt là một trong những nông sản được sử dụng ở dạng tươi sống, nên việc sử dụng thuốc hóa học trong phòng trừ sâu bệnh hại cà rốt cần được hạn chế. Trong thời kỳ hội nhập kinh tế thế giới, việc sản xuất các mặt hàng nông sản nói chung, cũng như việc sản xuất cà rốt nói riêng theo hướng sinh học, không có dư lượng thuốc trừ sâu theo các tiêu chuẩn như VietGAP hay GlobalGAP thì việc lựa chọn những sản phẩm sinh học thân thiện với môi trường để phòng trừ tuyến trùng là rất cần thiết. Một trong những phương pháp hiệu quả trong phòng trừ nhóm tuyến trùng ký sinh là biện pháp sinh học dựa trên các loài nấm đối kháng để tiêu diệt và hạn chế sự phát triển của tuyến trùng [21]. Với mục đích nghiên cứu thành phần loài tuyến trùng ký sinh trên cà rốt, xác định thành phần và nhóm tuyến trùng gây hại quan trọng trên cà rốt, đánh giá thử nghiệm biện pháp sinh học trong phòng trừ tuyến trùng tạo cơ sở cho việc quản lý dịch hại tuyến trùng trên cà rốt, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài nghiên cứu: “Tuyến trùng ký sinh gây hại trên cà rốt ở Việt Nam và thử nghiệm biện pháp sinh học trong phòng trừ chúng”
4 Mục tiêu của luận án - Xác định được thành phần loài tuyến trùng ký sinh trên cà rốt ở các vùng trồng cà rốt chính ở Việt Nam. - Xác định được nhóm tuyến trùng ký sinh gây hại quan trọng trên cà rốt ở các vùng nghiên cứu. - Đánh giá được khả năng phòng trừ trong phòng thí nghiệm một số loài tuyến trùng ký sinh gây hại quan trọng trên cà rốt bằng các loài nấm đối kháng. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Ý nghĩa khoa học: - Đã xác định được thành phần, phân bố các loài tuyến trùng ký sinh trên cà rốt đại diện ở phía Bắc và phía Nam Việt Nam và bổ sung thành phần tuyến trùng ký sinh trên cây cà rốt đối với thế giới. - Cung cấp và bổ sung dữ liệu hình thái và phân tử của các nhóm tuyến trùng ký sinh gây hại quan trọng trên cà rốt. Đã đăng ký trình tự 19 quần thể tuyến trùng ký sinh cà rốt ở Việt Nam trên Genbank. - Ghi nhận và công bố 1 loài mới cho khoa học. Bổ sung 16 loài tuyến trùng ký sinh trên cà rốt ở Việt Nam. Bổ sung một giống tuyến trùng mới được ghi nhận ở Việt Nam. - Xác định các nhóm tuyến trùng ký sinh gây hại quan trọng trên cà rốt ở các vùng nghiên cứu dựa trên phương thức ký sinh, triệu chứng, mật độ và tần suất xuất hiện của chúng. - Bước đầu, đưa ra dẫn chứng khoa học về khả năng ký sinh và gây chết của nấm đối kháng Paecilomyces sp. đối với hai loài tuyến trùng ký sinh gây hại quan trọng trên cà rốt. Lần đầu tiên xác định dịch nuôi nấm Lentinus squarrosulus Mont. có khả năng ức chế và gây chết đối với tuyến trùng M. incognita và P. penetrans trong phòng thí nghiệm. Ý nghĩa thực tiễn: - Việc xác định thành phần loài tuyến trùng gây hại chính trên cà rốt là cơ sở cho việc lựa chọn giải pháp phòng trừ, giảm thiểu tác hại của chúng gây ra đối với sản xuất cà rốt. Mô tả các triệu chứng cụ thể do tuyến trùng gây ra
5 trên củ cà rốt để có thể chẩn đoán nhanh. Xác định được các nhóm tuyến trùng gây hại chính ảnh hưởng đến phẩm chất và chất lượng của cà rốt trong trồng trọt cũng như thương phẩm ở Việt Nam. - Đánh giá khả năng phòng trừ tuyến trùng ký sinh gây hại cà rốt của nấm đối kháng làm cơ sở cho việc lựa chọn biện pháp phòng trừ sinh học hữu hiệu nhất góp phần giảm lượng thuốc hóa học, phát triển hệ sinh thái nông nghiệp bền vững. - Những dẫn liệu về tuyến trùng ký sinh gây hại trên cà rốt trong luận án có thể sử dụng làm nguồn tài liệu trong giảng dạy bệnh hại cà rốt, cũng như giúp người nông dân có thể tham khảo trong quá trình sản xuất cà rốt. Nội dung của luận án Nội dung 1: Xác định thành phần loài tuyến trùng thực vật ký sinh trên cà rốt - Xác định thành phần loài tuyến trùng thực vật ký sinh trên cà rốt tại 4 tỉnh nghiên cứu là: Hà Nội (Đông Anh); Hải Dương (Cẩm Giàng và Nam Sách); Hưng Yên (Văn Giang); Lâm Đồng (Đà Lạt, Đức Trọng và Đơn Dương). - Mô tả đặc điểm hình thái, số liệu hình thái lượng và ảnh chụp của các loài tuyến trùng ký sinh trên cà rốt ở các địa điểm nghiên cứu. - Một số loài có tính đa dạng về hình thái cao, các chỉ số hình thái lượng được phân tích thống kê dựa trên phân tích khác biệt chuẩn CDA và phân tích trình tự DNA gene nhân D2D3 vùng 28S mở rộng. Nội dung 2: Xác định nhóm tuyến trùng thực vật gây hại quan trọng trên cà rốt ở Việt Nam - Xác định các nhóm tuyến trùng gây hại đối với cây cà rốt dựa trên phương thức ký sinh và gây hại của tuyến trùng. - Mô tả các triệu chứng bắt gặp biểu hiện trên củ cà rốt. - Xác định mật độ và tần suất xuất hiện của các nhóm tuyến trùng ký sinh trên cà rốt ở các vùng nghiên cứu. Nội dung 3: Thử nghiệm khả năng phòng trừ của 2 loài nấm đối kháng Paecilomyces sp. và nấm Lentinus squarrosulus Mont. đối với nhóm tuyến trùng gây hại chính trên cà rốt trong phòng thí nghiệm
6 - Đánh giá khả năng ức chế nở trứng tuyến trùng của dịch bào tử nấm Paecilomyces sp. và dịch nhân nuôi nấm L. squarrosulus trong phòng thí nghiệm. - Đánh giá khả năng gây chết tuyến trùng của dịch bào tử nấm Paecilomyces sp. và dịch nhân nuôi nấm L. squarrosulus trong phòng thí nghiệm. Những đóng góp mới của luận án: - Lần đầu tiên ghi nhận và đóng góp về thành phần loài tuyến trùng ký sinh trên cà rốt ở Hà Nội, Hải Dương và Hưng Yên. Đã ghi nhận 25 loài tuyến trùng ký sinh, thuộc 15 giống, 9 họ, 4 bộ ký sinh trên cà rốt ở 4 vùng nghiên cứu. Đã mô tả, đánh giá đa dạng và bổ sung dữ liệu hình thái và phân tử của một số nhóm loài tuyến trùng ký sinh gây hại quan trọng trên cà rốt. Đã đăng ký trình tự 19 quần thể tuyến trùng ký sinh cà rốt ở Việt Nam trên Genbank. - Ghi nhận và công bố một loài mới cho khoa học. - Lần đầu tiên đánh giá và bổ sung 6 nhóm tuyến trùng thực vật chưa từng được ghi nhận là ký sinh trên cà rốt trên thế giới. - Bổ sung thêm 7 loài tuyến trùng ký sinh trên cà rốt ở Lâm Đồng và một giống tuyến trùng mới được ghi nhận ở Việt Nam. Ghi nhận thêm 16 loài tuyến trùng ký sinh trên cà rốt ở Việt Nam. - Lần đầu tiên trên thế giới cũng như ở Việt Nam ghi nhận loài Meloidogyne graminicola ký sinh trên cà rốt. - Đã xác định được các nhóm tuyến trùng ký sinh gây hại quan trọng trên cà rốt ở các vùng nghiên cứu. - Đã đánh giá khả năng gây chết và ức chế nở trứng hai loài tuyến trùng Meloidogyne incognita và Pratylenchus penetrans ký sinh gây hại quan trọng trên cà rốt của 2 loài nấm đối kháng Paecilomyces sp. và nấm L. squarrosulus trong phòng thí nghiệm làm cơ sở khoa học trong biện pháp phòng trừ sinh học. - Lần đầu tiên trên thế giới cũng như ở Việt Nam đánh giá khả năng phòng trừ hai loài tuyến trùng M. incognita và P. penetrans của nấm L. squarrosulus .
7 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. Cây cà rốt 1.1.1. Nguồn gốc, phân loại, giá trị và đặc điểm sinh trưởng phát triển Cà rốt có tên khoa học là Daucus carota L. Him thuộc họ Hoa tán (Umbellferae), bộ Hoa tán (Umbellales) còn gọi là bộ Sơn thù du (Cornales), thuộc phân lớp Hoa hồng (Rosidae) [27]. Cây cà rốt có nguồn gốc từ Afghanistan, sau đó lan rộng ra các vùng Địa Trung Hải, Châu Âu, Châu Á, Châu Phi và Bắc Mỹ,.... [28]. Cà rốt nguyên thủy có màu tím, vàng hoặc trắng. Sau này, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngoài các màu nguyên thủy, cà rốt đã có thêm các màu cam, đỏ, tím đậm [28]. Cà rốt là loại cây thân thảo, sống 2 năm. Cây cao từ 30 - 60 cm. Lá mọc so le, không có lá kèm, phiến xẻ lông chim. Hoa có 4 cánh, tập hợp thành tán kép, hoa ở chính giữa không sinh sản, còn các hoa khác có sinh sản. Đế hoa khum lõm. Lá đài nhỏ ba cạnh, cánh tràng, mọc so le. Thụ phấn chéo nhờ côn trùng. Quả bế, mỗi đôi gồm 2 nửa (phân liệt quả), hình trứng. Hạt cà rốt có phôi nhũ sừng, vỏ hóa gỗ và lông cứng che phủ [27, 28]. Củ là rễ trụ và cũng là cơ quan dinh dưỡng chính, thường có dạng hình nón và có chiều dài từ 5 - 50 cm [28]. Ở mặt cắt ngang củ cà rốt bao gồm lõi xylem bên trong và bao quanh bên ngoài là mô phloem. Cà rốt là một loại rau ăn củ giàu dinh dưỡng. Trong 100g trọng lượng củ cà rốt có thành phần: 88% nước, 1% protein, 7% carbohydrate, 3% chất xơ, 0.3 mg Fe, 5.9 mg vitamin C, 0.07 mg vitamin B1, 0.06 mg vitamin B2, 0.98 mg niacin, 0.66 mg vitamin E, 33 mg Ca, 35 mg P, 320 mg K, 6 mg Na, 12 mg Mg, carotenoid 24 mg. Carbohydrate hầu như là các loại đường đơn giản, chủ yếu là sucrose, glucose và fructose [8]. Củ cà rốt có thể chế biến theo nhiều cách khác nhau như: ăn sống (nước ép, trộn với salad - dấm), nấu chín (nấu súp, nấu canh, si-rô,..), làm mứt, sấy khô, cà rốt còn được dùng làm những món chay hoặc thay thế cho các loại thực phẩm khó tiêu như thịt, chất béo. Cây cà rốt là cây ưa sáng, đặc biệt là giai đoạn cây con cần cường độ ánh sáng mạnh. Cà rốt thích hợp với khí hậu mát mẻ, nhiệt độ thích hợp để cây sinh trưởng, phát triển là từ 16 - 24oC, độ ẩm đất thích hợp là 60 - 70% [29].
8 1.1.2. Tình hình sản xuất cà rốt trên thế giới Cà rốt là một trong 10 loại rau ăn củ quan trọng nhất trên thế giới cả về diện tích và giá trị thị trường [30]. Năm 2005, sản lượng cà rốt trên thế giới đạt 23 triệu tấn trên tổng diện tích canh tác 1,1 triệu hecta, với tổng giá trị thị trường toàn cầu ước tính khoảng 100 triệu USD [8]. Theo thống kê của tổ chức FAO, trong vòng 10 năm từ 1997 đến 2007 sản lượng cà rốt trên thế giới tăng nhanh. Năm 2007, tổng sản lượng cà rốt của thế giới là hơn 24 triệu tấn, gấp 1,6 lần so với năm 1997, trong đó sản lượng của 15 nước đứng đầu thế giới chiếm 18,3 triệu tấn [31]. Các nước sản suất cà rốt hàng đầu trên thế giới là Trung Quốc, Nga và Hoa Kỳ với gần 50% diện tích canh tác và chiếm khoảng 45% tổng sản lượng cà rốt của thế giới [8, 31]. 1.1.3. Tình hình sản xuất cà rốt ở Việt Nam Ở Việt Nam, cà rốt là giống cây được nhập nội và trồng thí điểm vào những năm cuối thế kỷ 19 do người Pháp du nhập. Hiện nay, cà rốt được trồng nhiều ở các vùng có khí hậu mát mẻ như tỉnh Lâm Đồng và một số tỉnh thuộc đồng bằng Bắc Bộ và Trung Bộ trong vụ chiêm. Trong đó, có những vùng chuyên canh lớn như Đà Lạt, Hải Dương và một số vùng luân canh với diện tích lớn như Hà Nội, Vĩnh Phúc, Hưng Yên, Bắc Ninh, Thái Bình, … Ở Lâm Đồng, do điều kiện khí hậu mát mẻ nên cà rốt có thể được trồng quanh năm. Ở những tỉnh miền Bắc và miền Trung, cà rốt có thể được gieo trồng vào các vụ như: Vụ sớm: gieo trồng vào tháng 8 và 9, thu hoạch vào tháng 10 và 11; Vụ chính: gieo trồng vào tháng 10 và 11, thu hoạch vào tháng 12 và 1 năm sau; Vụ muộn: gieo trồng vào tháng 1 và 2 năm sau, thu hoạch vào tháng 4 và 5. Ở những vùng không chuyên canh như Hà Nội, Hưng Yên thì cà rốt chỉ gieo trồng 1 vụ chính là vụ Đông - Xuân, gieo hạt vào tháng 10 thu hoạch vào tháng 12 và tháng 1, 2 năm sau. Hiện nay, các vùng trồng cà rốt ở nước ta đang trồng phổ biến hai loại giống cà rốt là giống cũ và giống mới. Giống cũ là các giống do người Pháp du nhập sang và được người dân tự để lại giống, các giống này củ có màu đỏ tươi, kích cỡ củ không đồng đều, lõi to, nhiều xơ, ăn kém ngọt, tuy nhiên lại có khả năng thích ứng đất đai và thời tiết tốt hơn các giống mới. Các giống mới gồm có: CR 9, NS, Nans, Tim - Tom, Ti - 103, New Kuroda, Super 44… Các giống mới có ưu thế lớn là năng suất cao, kích cỡ củ to và đồng đều, ít xơ, ăn ngọt, được thị trường ưa chuộng.