Luận văn Thạc sĩ Sinh học thực nghiệm: Nghiên cứu vi sinh vật nội sinh đối kháng nấm gây bệnh thực vật trên cây hồ tiêu tại Đắk Lắk

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:69

Thêm vào BST

Báo xấu

57
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu đã phân lập và đánh giá sự phân bố vi khuẩn nội sinh trên cây hồ tiêu ở Đắk Lắk; tuyển chọn các chủng vi khuẩn nội sinh có khả năng diệt nấm gây bệnh trên cây hồ tiêu cao ở Đắk Lắk; nghiên cứu đặc điểm sinh học, phân loại và an toàn sinh học của chủng được tuyển chọn;... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Sinh học thực nghiệm: Nghiên cứu vi sinh vật nội sinh đối kháng nấm gây bệnh thực vật trên cây hồ tiêu tại Đắk Lắk

1 BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ --------------------------------- Nguyễn Thị Hoàn NGHIÊN CỨU VI SINH VẬT NỘI SINH ĐỐI KHÁNG NẤM GÂY BỆNH THỰC VẬT TRÊN CÂY HỒ TIÊU Ở ĐẮK LẮK LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC THỰC NGHIỆM Hà Nội- 2019
2 BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ --------------------------------- Nguyễn Thị Hoàn NGHIÊN CỨU VI SINH VẬT NỘI SINH ĐỐI KHÁNG NẤM GÂY BỆNH THỰC VẬT TRÊN CÂY HỒ TIÊU Ở ĐẮK LẮK Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số: 842 0114 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC THỰC NGHIỆM NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS Lê Gia Hy Hà Nội- tháng 4 năm 2019
1 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan những gì viết trong luận văn là do sự tìm tòi, học hỏi của bản thân và sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS Lê Gia Hy và ThS. NCS Vũ Thị Hạnh Nguyên. Mọi kết quả nghiên cứu cũng như ý tưởng của tác giả khác, nếu có đều được trích dẫn cụ thể. Đề tài luận văn này cho đến nay chưa được bảo vệ tại bất kỳ một hội đồng bảo vệ luận văn thạc sĩ nào và cũng chưa hề được công bố trên bất kỳ một phương tiện nào. Tôi xin chịu trách nhiệm về những lời cam đoan trên. Hà Nội, ngày 19 tháng 04 năm 2019 Người cam đoan Nguyễn Thị Hoàn
2 LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới PGS. TS. Lê Gia Hy và ThS. NCS Vũ Thị Hạnh Nguyên đã trực tiếp định hướng, tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành bản luận văn này. Tôi xin cảm ơn sự động viên giúp đỡ chỉ bảo tận tình của các anh chị Phòng Công nghệ lên men, Viện Công nghệ sinh học, đã tạo điều kiện những điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành bản luận văn. Tôi xin trân trong gửi lời cảm ơn tới ban lãnh đạo cùng các thầy cô giáo trường Khoa Công nghệ sinh học, Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã truyền đạt kiến thức và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn. Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biêt ơn đến gia đình, người thân, bạn bè và đồng nghiệp – những người đã luôn động viên, tạo điều kiện cho tôi hoàn thành khóa học này. Học viên Nguyễn Thị Hoàn
3 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nội dung DNA Axit deoxyribonucleic KB King’B RI Relative inhibition (Phần trăm ức chế tăng trưởng sợi nấm) RPM Revolutions per minute (Tốc độ lắc vòng/phút) v/v Đơn vị thể tích/thể tích VKNS Vi khuẩn nội sinh VSVNS Vi sinh vật nội sinh VSV Vi sinh vật w/v Đơn vị khối lượng/thể tích
4 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tiêu đề Trang 1.1 Các tác nhân gây bệnh gây bênh chết nhanh, chết chậm và 7 thán thư trên cây hồ tiêu 2.1 Trình tự cặp mồi được sử dụng trong phản ứng PCR 27 khuếch đại gen 16S rDNA 3.1 Kết quả phân lập vi sinh vật nội sinh từ các mẫu rễ, thân, 30 lá trên hồ tiêu tại Đắk Lắk 3.2 Số lượng chủng phân lập được trên các môi trường khác 33 nhau 3.3 Khả năng kháng nấm gây bệnh của vi khuẩn nội sinh trên 33 cây hồ tiêu 3.4 Khả năng kháng nấm trên cây hồ tiêu của các chủng nội 37 sinh trên cây hồ tiêu tại Đắk Lắk 3.5 Khả năng sinh enzyme ngoại bào của chủng vi khuẩn nội 38 sinh trên cây hồ tiêu tại Đắk Lắk 3.6 Ảnh hưởng của nồng độ NaCl, nhiệt độ, pH đến khả năng 40 phát triển của chủng HDL34 3.7 Khả năng đồng hóa nguồn carbon và nitơ chủng HDL3 41 3.8 Phân tích trình tự gen 16S rDNA của chủng HDL34 42 3.9 Ảnh hường của nguồn cacbon và nitơ đến khả năng sinh 44 chất kháng sinh của chủng HDL34 3.10 Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến khả năng sinh tổng 45 hợp chất kháng khuẩn của chủng HDL34 3.11 Ảnh hưởng của tỷ lệ tiếp giống đến khả năng sinh tổng 46 hợp chất kháng khuẩn của chủng HDL34 nội sinh
5 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình Tiêu đề Trang 1.1 Cây hồ tiêu 3 1.2 Hình dạng khuẩn lạc (A) và bào tử nấm (B) của nấm 9 Fussarium gây bệnh cây hồ tiêu 1.3 Bệnh thối rễ cây hồ tiêu do nấm Phytophthora 9 1.4 Nấm Phytophthora tấn công dây lươn cây hồ tiêu 9 3.1 Vi sinh vật nội sinh theo vị trí phân lập trên cây hồ tiêu. 31 3.2 Khả năng kháng nấm gây bệnh của vi sinh vật nội sinh 35 phân lập được 3.3 Khả năng đối kháng nấm gây bệnh của các chủng vi sinh 37 vật nội sinh trên cây hồ tiêu 3.4 Khả năng sinh enzyme ngoại bào của các chủng vi khuẩn 38 nội sinh 3.5 Ảnh nhuộm Gram của chủng HDL34 (A) và hình ảnh 39 khuẩn lạc của chủng HDL34 (B) trên môi trường MPA 3.6 Điện di đồ sản phẩm PCR khuếch đại gen 16S rDNA trên 42 gel agarose 1,0% 3.7 Khả năng kháng nấm bệnh của chủng HDL34 trên các môi 43 trường khác nhau 3.8 Ảnh hưởng của độ thông khí đến khả năng sinh tổng hợp 46 chất kháng nấm của chủng HDL34 3.9 Khả năng kháng nấm bệnh P. capsici VTN của chủng 47 HDL34
6 MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 1.1. CÂY HỒ TIÊU, BỆNH NẤM TRÊN CÂY HỒ TIÊU 3 1.1.1. Cây hồ tiêu và tiềm năng phát triển cây hồ tiêu ở Việt 3 Nam 1.1.2. Hiện trạng canh tác trồng cây hồ tiêu ở Đăk Lăk 4 1.1.3. Bệnh cây và ảnh hưởng của bệnh nấm đối với cây trồng 4 1.1.4. Khả năng đối kháng của các vi sinh vật đối với nấm 5 gây bệnh thực vật 1.1.5. Các loại bệnh gây hại trên cây hồ tiêu và biện pháp 7 phòng chống ở Tây Nguyên 1.1.6. Nghiên cứu sử dụng vi sinh vật đối kháng trong đấu 13 tranh sinh học phòng chống bệnh cho cây trồng 1.2. VI SINH VẬT NỘI SINH TRÊN CÂY HỒ TIÊU VÀ KHẢ 16 NĂNG ỨNG DỤNG KHÁNG NẤM GÂY BỆNH THỰC VẬT 1.2.1. Vi sinh vật nội sinh (endophylic microorganisms) trên 16 cây hồ tiêu 1.2.2. Sự đa dạng vi sinh vật nội sinh năng kháng nấm gây 16 bệnh trên cây hồ tiêu 1.2.3. Khả năng ứng dụng vi sinh vật nội sinh trong phòng 18 chống nấm gây bệnh cây hồ tiêu 1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ VI SINH VẬT NỘI SINH 18 VÀ ỨNG DỤNG TRONG PHÒNG TRỪ NẤM GÂY BỆNH CÂY HỒ TIÊU Ở VIỆT NAM 1.3.1. Nghiên cứu bệnh gây hại trên cây hồ tiêu 18
7 1.3.2. Biện pháp phòng trừ bệnh cây hồ tiêu bằng biện pháp 20 sinh học CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU 22 2.1.1. Các mẫu cây hồ tiêu và chủng giống vi sinh vật kiểm 22 định 2.1.2. Hóa chất và thiết bị 22 2.1.3. Môi trường nuôi cấy 23 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.2.1. Phương pháp thu mẫu 23 2.2.2. Khử trùng bề mặt và phân lập vi sinh vật nội sinh 24 2.2.3. Phương pháp phân lập vi sinh vật nội sinh 24 2.2.4. Xác định hoạt tính đối kháng của các chủng vi sinh vật 24 nội sinh với nấm bệnh 2.2.5. Xác định khả năng ức chế nấm bệnh của dịch lọc vi 25 sinh vật nội sinh 2.2.6. Đánh giá hoạt tính kháng nấm bệnh 25 2.2.7. Nghiên cứu đặc điểm sinh học và định danh các chủng 26 lựa chọn 2.2.8. Đánh giá khả năng sinh enzyme ngoại bào 27 2.2.9. Lựa chọn môi trường và điều kiện nnuooi cấy thích hợp 28 2.2.10. Thử nghiệm khả năng phòng trừ nấm Phytophthora 28 capsici 2.2.11. Xử lý số liệu 29 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 3.1. ĐÁNH GIÁ SỰ ĐA DẠNG VI SINH VẬT NỘI SINH CÓ 30
8 HOẠT TÍNH KHÁNG NẤM GÂY BỆNH TRÊN CÂY HỒ TIÊU Ở ĐĂK LĂK 3.1.1. Kết quả phân lập các chủng vi sinh vật nội sinh từ các 30 mẫu cây hồ tiêu 3.1.2. Sơ bộ phân nhóm vi sinh vật nội sinh trên cây hồ tiêu 31 phân lập được 3.1.3. Phân bố vi sinh vật nội sinh theo môi trường phân lập 32 3.1.4. Khả năng đối kháng với nấm gây bệnh trên cây hồ tiêu 33 của các nhóm vi sinh vật phân lập được 3.2. TUYỂN CHỌN CÁC CHỦNG VI SINH VẬT NỘI SINH CÓ 36 KHẢ NĂNG DIỆT NẤM GÂY BỆNH TRÊN CÂY HỒ TIÊU CAO Ở ĐẮK LẮK 3.2.1. Hoạt tính đối kháng nấm gây bệnh hồ tiêu của các 36 chủng vi khuẩn nội sinh phân lập từ cây hồ tiêu tỉnh Đắk Lắk 3.2.2. Khả năng sinh enzyme ngoại bào của các chủng vi 37 khuẩn nội sinh phân lập từ cây hồ tiêu tỉnh Đắk Lắk 3.3. ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC, PHÂN LOẠI VÀ AN TOÀN SINH 39 HỌC CỦA CHỦNG HDL34 3.3.1. Đặc điểm sinh học 39 3.3.2. Phân loại chủng HDL34 dựa trên phân tích trình tự gen 41 16S rDNA 3.3.3. Độ an toàn sinh học của chủng HDL34 42 3.4. NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN NUÔI CẤY VÀ THỬ NGHIỆM 43 KHẢ NĂNG KHÁNG NẤM CỦA CÁC CHỦNG CHỦNG HDL34
9 3.4.1. Nghiên cứu điều kiện nuôi cấy cho sinh trưởng chủng 43 HDL34 3.4.2. Thử nghiệm khả năng kháng nấm của chủng HDL34 ở 47 quy mô phòng thí nghiệm CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48 4.1. KẾT LUẬN 4.2. KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO 49
1 MỞ ĐẦU Hồ tiêu đen (Piper nigrum L.), đồng nghĩa với danh hiệu "vua gia vị", là một loại cây nho có hoa thuộc họ Piperaceae có nguồn gốc từ bờ biển Malabar ở Nam Ấn Độ (Nazeem et al., 2008). Tại Việt Nam, cây hồ tiêu được trồng chủ yếu tại 9 tỉnh trọng điểm của nước ta, với tổng diện tích 100.000 ha, trong đó, Tây Nguyên là vùng có nhiều tiềm năng về đất đai, khí hậu để mở rộng diện tích trồng tiêu (4 tỉnh Tây Nguyên: Gia Lai, Đăk Lăk, Đăk Nông và Lâm Đồng đã chiếm 55.339 ha). Tuy diện tích hồ tiêu chỉ chiếm 2,5% trong tổng số 2 triệu ha trồng cây công nghiệp lâu năm nhưng giá trị xuất khẩu đạt khoảng 7.000 USD/ha, gấp 2,6 lần cà phê, 6 lần cây chè, 3,8 lần cây điều, gấp 4 lần cây cao su. Tuy có nhiều lợi thế để phát triển, song thực tế trong những năm qua cây hồ tiêu vẫn chưa thực sự đứng vững, thậm chí nhiều thời điểm người sản xuất còn lao đao bởi cây tiêu chết hàng loạt do chạy theo giá thị trường, phát triển cây tiêu không theo quy hoạch, không chú trọng đến việc cải tạo đất, không xử lý mầm bệnh. Một số diện tích tiêu trồng trên những vùng đất không phù hợp, trồng một cách tạm bợ không được chăm sóc theo đúng quy trình kỹ thuật, giống tiêu không rõ nguồn gốc,... khiến tình hình sâu bệnh hại trên cây hồ tiêu ngày càng phát triển mạnh. Bệnh hại nghiêm trọng nhất hiện nay đối với hồ tiêu là bệnh chết nhanh do nấm Phytophthora và bệnh chết chậm có thể do sự cộng hợp của các tác nhân nấm Fusarium sp., Rhyzoctonia sp., Pythium sp., tuyến trùng Meloidogyne sp., gây ra. Ở nước ta hiện nay, việc phòng trừ dịch hại trên cây tiêu chủ yếu bằng biện pháp hóa học thường gặp nhiều khó khăn, vì không những khó tiêu diệt được bào tử nấm gây bệnh, mà còn ảnh hưởng đến sinh vật, côn trùng có lợi làm mất cân bằng sinh thái. Hướng sử dụng vi sinh vật đối kháng với nấm gây bệnh trong phòng chống bệnh cho cây trồng nói chung và cây hồ tiêu nói riêng, được xem là giải pháp cần thiết nhằm thay thế các loại thuốc hoá học gây độc hại môi trường. Đối với bệnh hại trên hồ tiêu đã được nghiên cứu và có nhiều triển vọng ứng dụng vào thực tế sản xuất, như sử dụng một số loài nấm Dactylella oviparasitica, Arthrobotrys oligospore, Verticillium
2 chlamydosporium, Monacrosporium gepgyropagum có khả năng diệt tuyến trùng hay nấm Trichoderma đang được sử dụng khá phổ biến trong phòng trừ nấm Phytophthora trên cây hồ tiêu (Ngô Thị Xuyên, 2002). Sử dụng vi sinh vật đối kháng phân lập từ đất sẽ khống chế kìm hãm các vi sinh vật gây bệnh, đây chính là hiệu quả của việc quản lý dịch hại dựa trên cơ sở bảo vệ cân bằng sinh thái trong đất. Tuy nhiên, biện pháp phòng trừ sinh học bằng các vi sinh vật nội sinh đối kháng chưa được nghiên cứu và ứng dụng nhiều trong sản xuất nông nghiệp ở nước ta. Vì vậy, nghiên cứu đa dạng vi sinh vật nội sinh trên cây hồ tiêu, trên cơ sở đó chọn lựa ra những chủng có khả năng kháng nấm và tuyến trùng là việc làm cấp thiết nhằm hạn chế sử dụng thuốc hóa học, phát triển phong phú quần thể vi sinh vật có lợi sẽ giúp cho cây trồng phát triển, tăng sức đề kháng sâu bệnh. Xuất phát từ những vấn đề nêu trên chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu vi sinh vật nội sinh đối kháng nấm gây bệnh thực vật trên cây hồ tiêu tại Đắk Lắk” với mục đích nghiên cứu sự đa dạng, phân lập, tuyển chọn chủng vi sinh vật nội sinh có hoạt tính kháng nấm gây bệnh trên cây hồ tiêu, với các nội dung chính sau đây: 1. Phân lập và đánh giá sự phân bố vi khuẩn nội sinh trên cây hồ tiêu ở Đắk Lắk; 2. Tuyển chọn các chủng vi khuẩn nội sinh có khả năng diệt nấm gây bệnh trên cây hồ tiêu cao ở Đắk Lắk; 3. Nghiên cứu đặc điểm sinh học, phân loại và an toàn sinh học của chủng được tuyển chọn; 4. Nghiên cứu môi trường và điều kiện nuôi cấy cho sinh trưởng, phát triển của các chủng được tuyển chọn và thử nghiệm khả năng kháng nấm gây bệnh trên lá hồ tiêu.
3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. CÂY HỒ TIÊU, BỆNH NẤM TRÊN CÂY HỒ TIÊU 1.1.1. Cây hồ tiêu và tiềm năng phát triển cây hồ tiêu ở Việt Nam Hạt tiêu đen (Piper nigrum L.), đồng nghĩa với danh hiệu "vua gia vị", là một loại cây nho có hoa thuộc họ Piperaceae có nguồn gốc từ bờ biển Malabar ở Nam Ấn Độ (Ravindran, 2000; Nazeem et al., 2008). Hồ tiêu được lan truyền bởi thương nhân Hindu và du khách đến Malaysia và Indonesia. Ngày nay, Hồ tiêu được trồng thương mại ở các vùng nhiệt đới bao gồm Malabar, Thái Lan, Malaysia, Indonesia, Brazil, Sri Lanka, Việt Nam và Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa để hỗ trợ nhu cầu tiêu thụ tiêu đen trên toàn thế giới (Victor R. Preedy, 2016). Tại Việt Nam, cây hồ tiêu được trồng ở nhiều vùng sinh thái như ở miền đồi núi đất đỏ, miền trung như tỉnh Quảng Trị hoặc vùng Đông Nam Bộ và các tỉnh Tây Nguyên. Tuy nhiên, hồ tiêu chủ yếu trồng tại 9 tỉnh trọng điểm của nước ta, với tổng diện tích 100.000 ha, trong đó, Tây Nguyên là vùng có nhiều tiềm năng về đất đai, khí hậu để mở rộng diện tích trồng tiêu (4 tỉnh Tây Nguyên: Gia Lai, Đắk Lắk, Đắk Nông và Lâm Đồng đã chiếm 55.339 ha). Hồ tiêu là loại cây trồng khó tính, mẫn cảm với sự thay đổi thất thường của thời tiết, mặt Hình 1.1: Cây hồ tiêu khác bộ rễ cây tiêu rất dễ tổn thương bởi các tác động từ bên ngoài và khi bộ rễ đã tổn thương thì không hút được nước, các chất dinh dưỡng, tạo cho các loại sâu bệnh hại thừa cơ xâm nhập để tàn phá. Phytophthora capsici là tác nhân gây bệnh chết nhanh ở thực vật thường được coi là tác nhân gây bệnh thối rữa và bệnh rụng lá ở tiêu (Anandaraj và Sarma, 1995a, Babadoost, 2005, Nguyen, V.L. (2015).
4 1.1.2. Hiện trạng canh tác trồng cây hồ tiêu ở Đắk Lắk Theo Thống kê của ngành nông nghiệp, hồ tiêu được trồng khoảng 100.000ha chủ yếu là Đông Nam Bộ và Tây Nguyên và là một trong những loại cây công nghiệp có giá trị kinh tế và giá trị xuất khẩu cao. Tuy diện tích hồ tiêu chỉ chiếm 2,5% trong tổng số 2 triệu ha trồng cây công nghiệp lâu năm, giá trị xuất khẩu đạt khoảng 7.000 USD/ha, gấp 2,6 lần cà phê, 6 lần cây chè, 3,8 lần cây điều, gấp 4 lần cây cao su (Quyết định 1442/QĐ-BNN-TT ngày 3/7/2014 của Bộ NN và PTNN). Tuy có nhiều lợi thế để phát triển song thực tế trong những năm qua cây hồ tiêu vẫn chưa thực sự đứng vững, thậm chí nhiều thời điểm người sản xuất còn lao đao bởi cây tiêu chết hàng loạt do chạy theo giá thị trường, phát triển cây tiêu không theo quy hoạch, không chú trọng đến việc cải tạo đất, không xử lý mầm bệnh. Một số diện tích tiêu trồng trên những vùng đất không phù hợp, trồng một cách tạm bợ không được chăm sóc theo đúng quy trình kỹ thuật, giống tiêu không rõ nguồn gốc,... khiến tình hình sâu bệnh hại trên cây hồ tiêu ngày càng phát triển mạnh. Bệnh hại nghiêm trọng nhất hiện nay đối với hồ tiêu là bệnh chết nhanh, chết chậm. 1.1.3. Bệnh cây và ảnh hưởng của bệnh nấm đối với cây trồng Theo thống kê của Tổ chức Nông- Lương thế giới (FAO): Các loại cây trồng trên đồng ruộng hiện nay phải chống đỡ với khoản 100.000 loại sâu hại, 10.000 loài nấm, 200 loài vi khuẩn, 600 loài tuyến trùng và 600 loài virus gây bệnh. Chính vì vậy, hàng năm khoảng 20% sản lượng lương thực, thực phẩm trên thế giới bị mất trắng. Trên thế giới bệnh cây đã gây ra những thiệt hại to lớn cho sản xuất nông nghiệp, chúng phá huỷ đến 537,3 triệu tấn các loại nông sản chủ yếu, chiếm 11,6% tổng sản lượng nông nghiệp thế giới. Riêng lúa chiếm khoảng 9%, ngô 10%, cây rau 12% và cây ăn quả 16,5%. Trong các loại bệnh cây, bệnh do nấm gây ra chiếm khoảng 83%. Theo Ou, 1972, trong số 45 bệnh lúa đã mô tả có tới 60% do nấm gây ra, cũng theo kết quả nghiên cứu khoa học bảo vệ thực vật 1971-1976 của Viện Bảo vệ thực vật, trong số 24 bệnh hại lúa ở Việt Nam có tới 13 bệnh do
5 nấm gây ra, 34 bệnh ngô có 26 bệnh do nấm gây ra và 21 bệnh khoai tây có 8 bệnh do nấm. Những bệnh nấm chủ yếu và có tầm quan trọng nhất, là các bệnh: đạo ôn, khô vằn, tiêm hạch, đốm nâu, thối rễ, mốc sương… Một số bệnh nấm tiêu biểu gây hại cho cây trồng được quan tâm nhiều nhất là bệnh thối thân, rễ ở thực vật do nhiều loài nấm ký sinh gây ra như Phytophthora sp., Pythium sp., Botrytis cinerespers, Diplodia sp., Fusarium sp., Rhizoctonia solani Kuln, Sclerotium batiticola Faud nhưng chủ yếu là F. oxysporum. Chỉ riêng tính ở khoai tây thiệt hại do Fusarium sp. gây bệnh thối củ trên đồng ruộng và trong bảo quản lên tới 20% số củ thu hoạch được. Ngoài ra, chúng còn gây một số bệnh khác như bệnh mốc hồng và thối thân ở ngô. Nấm Fusarium oxysorum còn gây ra bệnh héo mạch dẫn và nhiều bệnh thối thân thối rễ ở nhiều loại cây rau quả và cây lương thực như lạc, cà chua… Bệnh héo thân cây còn do Pseudomonas solanacerium là loài vi khuẩn Gram âm ký sinh đa thực vật, bào gồm nhiều chủng gây bệnh héo rũ trên 35 họ cây trồng khác nhau, rất phổ biến ở nước ta và nhiều nước trên thế giới. Bệnh héo rũ vi khuẩn là loại bệnh gây tắc ống dẫn, sau mấy ngày toàn cây héo rũ, chết khô dần. 1.1.4. Khả năng đối kháng của các vi sinh vật đối với nấm gây bệnh thực vật Trong tự nhiên có nhiều loại vi sinh vật có thể kháng lại các vi sinh vật gây bệnh cho cây, nhất là đất được canh tác tốt, đúng kỹ thuật sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật có lợi phát triển cạnh tranh với các vi sinh vật có hại gây bệnh cho cây. Trong số các nhóm vi sinh vật có khả năng đối kháng với nấm thì vi khuẩn và xạ khuẩn có tỷ lệ đối kháng cao, có tới 40-60% các chủng xạ khuẩn sống trong đất có khả năng kháng lại các loại nấm gây bệnh cho cây trồng như nấm Fusarium oxysporum gây bệnh thối rễ, nấm Pyricularia oryzae gây bệnh đạo ôn ở lúa, nấm Rhizoctonia solani gây bệnh khô vằn ở lúa, ngô... Cùng với sự phát triển của công nghệ sinh học, các nhà khoa học ở nhiều nước đã nghiên cứu tuyển chọn các chủng vi sinh vật, xạ khuẩn có khả năng ức chế nấm gây bệnh thực vật. Theo Kamada, 1974 khi điều tra xạ khuẩn trong đất ở Nhật Bản cho thấy ở nơi có nhiều xạ khuẩn đối kháng thì ở đó có
6 các dòng Fusarium bị biến mất rất nhanh, ở Bungari những chủng xạ khuẩn chống nấm thường thuộc nhóm xám và các loài S. griseus, S. albus , S. candidus… Thông thường một loại xạ khuẩn đối kháng có thể ức chế một vài loại nấm gây bệnh, nhưng cũng có loài có hoạt phổ kháng khuẩn rộng. Ví dụ, loài S. laveudulae var. huinansis có hoạt tính ức chế mạnh cả vi khuẩn Gram dương và Gram âm và nấm gây bệnh. Những chủng như vậy có ưu thế làm tác nhân chống bệnh cây bằng biện pháp sinh học. Tuy nhiên khi sử dụng những chủng này phải thận trọng để tránh xạ khuẩn ức chế luôn cả khu hệ vi sinh vật có lợi trong vùng rễ, không phải tất cả các chủng xạ khuẩn có hoạt tính kháng nấm in vitro đều thể hiện trong đất (thường từ khoảng 4-5%) nhưng chúng có vai trò quan trọng trong việc làm sạch đất khỏi nấm gây bệnh và ngăn ngừa khả năng nhiễm bệnh cho cây. Xạ khuẩn chống nấm ngoài tiết ra chất kháng sinh chúng còn tác động lên khu hệ vi sinh vật thông qua enzym dung giải - đây là phức hệ bao gồm nhiều enzym. Ngoài ra, các chủng vi sinh vật còn tiết ra các chất kích thích sinh trưởng của thực vật cũng như khu hệ vi sinh vật có lợi trong vùng rễ. Hơn nữa, nhiều loại vi sinh vật sống cộng sinh, không gây bệnh cho người, động vật và cây trồng. Vì vậy, việc tìm kiếm các chủng xạ khuẩn có hoạt tính đối kháng cao và tạo chế phẩm kháng sinh kháng nấm áp dụng vào công tác bảo vệ thực vật có tầm quan trọng đặc biệt. Ngay từ năm 1935 các nhà khoa học Liên Xô (cũ) đã dùng một số loại vi khuẩn thuộc chi Pseudomonas bám vào đất để chống nấm Sclerotonia và Botrytis bảo vệ nhiều loại cây. Nhiều công trình nghiên cứu dùng nấm đối kháng như Trichoderma chống bệnh cho bông, khoai tây và cây trồng khác. Ngay từ những năm 1930, ở Trung Quốc đã sử dụng xạ khuẩn và các chất trao đổi của chúng để nghiên cứu hạn chế các bệnh thực vật và từ năm 1950, họ đã chọn được 5406 chủng trong đó 400 chủng xạ khuẩn phân lập được từ đất vùng rễ cây bông và cỏ đinh lăng ức chế Rhizoctonia solani và Verticillicum alboatrum gây bệnh thối rễ cây bông non và ứng dụng trong phòng chống bệnh cho 6 triệu ha hồng. Trong 30 năm qua Trung Quốc cũng đã dùng phân vi sinh (Yield-increasing bacteria) để phòng chống bệnh và tăng
7 năng suất cây trồng và từ năm 1979 bắt đầu nghiên cứu thử nghiệm trên 50 vụ với diện tích lớn cho kết quả khả quan. Chế phẩm phân vi sinh có thể dạng ướt hoặc nước, chúng có thể dùng để ngâm hạt, phun trên lá trộn vào hạt hoăc bón vào rễ cây. Qua thực tế phân vi sinh làm giảm nhiều loại bệnh như đạo ôn ở lúa do Rhizoctonia solari gây ra, bệnh thối củ cải đường do Gaeceme nomyces, Gramynus var. tnitia, bệnh ghẻ ở củ cải đường do Rhizoctonia cerealis, bệnh đốm lá đen ở khoai lang do Ceratocytis fibriato… Hệ vi sinh vật trong phân vi sinh tạo ra chất kháng sinh ức chế vi sinh vật gây bệnh, sinh ra các chất có hoạt tính kháng nấm và sinh ra enzym và thúc đẩy hoạt tính enzym trong cây. Thực tế cho thấy, hiện nay con người ngày một sử dụng rộng rãi nhiều chế phẩm kháng sinh và các chủng vi sinh vật đối kháng làm phân bón vi sinh vật sử dụng trong sản xuất nông, lâm nghiệp mang lại hiệu quả kinh tế cao và khắc phục được các yếu tố bất lợi của thuốc hóa học. 1.1.5. Các loại bệnh gây hại trên cây hồ tiêu và biện pháp phòng chống ở Tây Nguyên Bảng 1.1: Các tác nhân gây bệnh gây bênh chết nhanh, chết chậm và thán thư trên cây hồ tiêu Bộ phận gây Mức độ Mức độ Bệnh Tác nhân gây hại hại phổ biến gây hại Khu vực gốc, Chết Phytophthora sp. rễ, lá, gié tiêu, +++ +++ nhanh quả Chết chậm Fusarium sp. Rễ +++ +++ Lá, thân, gié Thán thư Colletotrichum sp. +++ ++ tiêu, quả Ghi chú: +++ rất phổ biến, rất nghiêm trọng; ++ phổ biến, trung bình; +: ít, nhẹ (Nguồn: Nguyễn Tăng Tôn, 2005) Theo Nguyễn Tăng Tôn, 2005, trên thế giới người ta đã phát hiện có 105 loài nấm gây bệnh trên cây tiêu được phân lập từ rễ, thân, lá, đất như Pythium, Puccinia, Phytophthora, Fusarium, Alternaria, Colletotrichum,
8 Curvularia, Cylindrocarpon, Corticilium, Lasiodiplodia, Rhizoctonia, Verticillium, Cladosporium, Acremonium, Aphanoascus, Aureobasidium, Cephaliophora, Cephalosporium, Cercosporina, Fusariella, Haplariopsis, Nadsonia, Exobasidium, Didymostilbe, Haplariopsis… Trong số đó, có 3 loài nấm phổ biến Phytophthora, Fusarium và Colletotrichum gây bệnh chết nhanh, chết chậm và thán thư, và gây thiệt hại nặng đến năng suất cây hồ tiêu (Bảng 1.1). Ngoài ra, trên cây hồ tiêu còn bị một số bệnh ít phổ biến khác mà tác nhân gây ra là nấm hại như bệnh khô cành – khô trái, bệnh nấm chỉ, bệnh nấm hồng, bệnh thối rễ do mốc trắng, bệnh héo do nấm hạch, bệnh bồ hóng. Đối với hồ tiêu hầu hết các các bộ phận cây thân, lá và quả đều dễ bị nhiễm Phytophthora. Nấm Phytophthora được biết đến như là một loại mầm bệnh phát triển vào mùa mưa khi thời tiết ẩm ướt (Anandaraj và Sarma, 1995, Gevens et al., 2008; Lamour et al., 2012a, 2012b , Fisher et al.,2012). P. capsici thường phát sinh và phát triển lây lan trong thời gian mùa mưa, cao điểm là giai đoạn giữa và cuối mùa mưa độ ẩm tương đối cao hơn 79%, do đó bệnh Phytophthora phổ biến trong thời kỳ ẩm ướt của năm (Babadoost, 2005, Sarma et al., 2013).Sự nhiễm bệnh liên quan đến P. capsici ở Lampung, Indonesia vào năm 1885 và sau đó được xác định bởi Muller vào năm 1936 (Drenth and Guest, 2004, Sarma et al.,2013). Giữa tháng 11 năm 2010 và tháng 1 năm 2011, 13 vườn tiêu ở 4 khu vực tại bang Sarawak, Malaysia đã bị bệnh thối gốc do Phytophthora và tỷ lệ mắc bệnh rất nghiêm trọng trong thời kỳ bùng phát dịch bệnh (Farhana và cộng sự, 2013). Ulu Sarikei ở Sarikei là vùng có tỷ lệ mắc bệnh cao nhất (75%), sau đó là Pasai Siong ở Sibu (70%) và thấp nhất ở Tatau ở Bintulu (5%) (Farhana et al.,2013). Trong khi đó, mức độ nghiêm trọng của bệnh được ghi nhận ở Ulu Sarikei (70%), sau đó là Pasai Siong (62%) và thấp nhất ở Tatau (4%) (Farhana et al., 2013), tác nhân gây bệnh thối gốc của tiêu được xác định là P. capsici Leonian. Qua giai đoạn dịch bệnh trên, chính quyền tại Malaysia đã khuyến cáo và nâng cao nhận thức của người dân về tác động gây hại của hóa chất diệt nấm hoá học đối với sức khoẻ, môi trường và hệ sinh thái và khuyến khích sử dụng biện pháp
9 phòng ngừa sinh học như là giải pháp an toàn để kiểm soát bệnh Phytophthora (Anandaraj và Sarma, 1995b, Marins et al., 2014). Để giảm thiểu việc áp dụng thuốc trừ nấm, mục tiêu của nghiên cứu này là sàng lọc các vi sinh vật và nấm nội sinh trên cây hồ tiêu để ức chế sự phát triển của P. capsici và nấm bệnh khác. Hình 1.2: Hình dạng khuẩn lạc (A) và bào tử nấm (B) của nấm Fussarium gây bệnh cây hồ tiêu Hình 1.3: Bệnh thối rễ cây hồ tiêu do nấm Phytophthora Hình 1.4: Nấm Phytophthora tấn công dây lươn cây hồ tiêu (Ghi chú: Hình 1.1; 1.2 và 1.3 theo https://phanbondientrang.vn/cong-nghe/nam-gay- benh-tren-cay-ho-tieu-391.html)