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
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP
CẦN THƠ - 2016
Công trình được hoàn thành tại:
VIỆN LÚA ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
Người hướng dẫn khoa học:
1.PGS. TS. Trần Thị Cúc Hòa
2. TS. Bùi Thị Thanh Tâm
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Viện họp tại Viện Lúa Đồng bằng sông
Cửu Long ngày .... tháng..... năm.....
Có thể tìm hiểu luận án tại:
1. Thư Viện Quốc gia
2. Thư Viện Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam
3. Thư Viện Viện Lúa ĐBSCL
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. Trong điều kiện thâm canh cao kết hợp với tác động của biến đổi
khí hậu, dịch hại trên cây trồng ngày càng trở nên đa dạng và nghiêm trọng hơn. Bệnh đạo ôn trên lúa do nấm
Pyricularia oryzae Cav. gây ra là một trong những dịch bệnh có lịch sử lâu đời với địa bàn phân bố rộng và tác
hại nghiêm trọng đối với tất cả các quốc gia trồng lúa trên thế giới, ở ĐBSCL ước tính năng suất lúa giảm
khoảng 20-50% khi trồng giống bị nhiễm bệnh. Mặc dù 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, 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 (PTSH) là một lĩnh vực còn rất nhiều tiềm năng cần được khai thác và ứng dụng trong
sản xuất nông nghiệp. Vì vậy, cần thiết 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)
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 vùng ĐBSCL và hướng khai thác nguồn tài nguyên sẳn có bổ sung vào các
giải pháp quản lý bệnh đạo ôn theo hướng an toàn sinh học, thân thiện môi trường.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- 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.
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, ....
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
Kết quả nghiên cứu với các dòng xạ khuẩn, vi khuẩn có thể ứng dụng trong thực tiển 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
2
bệnh đạo ôn; bổ sung vào các giải pháp khoa 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 ĐBSCL.
4.3. Địa điểm và thời gian 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, từ tháng 6 năm 2012 đến tháng 6 năm 2015.
4.4. Bố cục luận án: Luận án gồm 161 trang không kể Tài liệu tham khảo; 59 bảng; 61 hình.
CHƯƠNG 1
CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Cơ sở khoa học của đề tài
Trong nền nông nghiệp hiện đại, phòng trừ sinh học (PTSH) sẽ trở nên phổ biến hơn, là chiến
lược nhằm để giảm lạm dụng thuốc hóa học quản lý bệnh hại cây trồng, vì vậy việc sử dụng tác
nhân sinh học hạn chế sự phát triển của các quần thể sinh vật gây hại là một trong những vấn đề
được quan tâm và đánh giá cao.
1.1.1. Sử dụng hiệu quả nguồn tác nhân phòng trừ sinh học bản địa
Phòng trừ sinh học (PTSH) là hướng nghiên cứu bảo vệ cây trồng an toàn với môi trường và
bền vững đối với các loại dịch hại cây trồng, là xu thế phát triển của nền nông nghiệp sạch mà
nhiều quốc gia trên thế giới đang hướng tới. Xạ khuẩn là một trong những nhóm tác nhân PTSH có
tiềm năng rất lớn. Chi Streptomyces có khả năng sinh tổng hợp nhiều loại enzyme thủy phân có
hoạt tính cao, chất kháng sinh có khả năng chống nấm mạnh, phổ tác dụng rộng, tạo nguồn sản
xuất các chế phẩm hữu ích (Lê Gia Hy,1994). Vi khuẩn vùng rễ kích thích tăng trưởng (PGPR) là
một nhóm tác nhân PTSH lớn với các chi Pseudomonas, Bacillus, Azospirillum, Rhizobium và
Serretia, hoạt động với rất nhiều cơ chế như: sản xuất siderophores, tạo kháng sinh có phổ tác dụng
rộng, tạo enzymes chitinases, glucanases thủy phân vách tế bào nấm bệnh, cạnh tranh dinh dưỡng,
không gian sống… với các sinh vật gây bệnh. Sử dụng hiệu quả nguồn tác nhân bản địa trong
PTSH là một lĩnh vực còn rất nhiều tiềm năng khai thác ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp.
1.1.2. Phòng trừ sinh học hướng đến nông nghiệp sạch, nông sản an toàn
Nghiên cứu PTSH bệnh hại lúa bắt đầu từ khoảng 1980, tại Viện Nghiên Cứu Lúa Quốc Tế
(IRRI) một số nghiên cứu kiểm soát bệnh hại lúa sử dụng vi khuẩn, Trichoderma spp. (Mew and
Rosales, 1986; Rosales and Mew, 1997) hay xạ khuẩn (Bonjar et al., 2006; Tan et al., 2006). PTSH
ở nước ta bước đầu đã có những kết quả khả quan, một số nghiên cứu tuyển chọn các chủng xạ
khuẩn có khả năng tạo kháng sinh có hiệu quả cao trong kiểm soát một số bệnh hại cây trồng ở các
tỉnh phía Bắc (Lê Gia Hy, 1994; Bùi Thị Việt Hà, 2006). Ở ĐBSCL,trong những năm gần đây đã
có những nghiên cứu về tác nhân PTSH trong quản lý bệnh đạo ôn hại lúa, tuy nhiên hầu hết kết
quả đang ở giai đoạn phòng thí nghiệm và nhà lưới. Nghiên cứu sử dụng tác nhân sinh học sản xuất
chế phẩm phòng trừ bệnh đạo ôn là rất cần thiết hiện nay, phát triển PTSH bệnh đạo ôn hại lúa trên
diện rộng sẽ góp phần làm giảm thiểu lượng thuốc hóa học đang sử dụng phổ biến, góp phần bảo
vệ môi trường và xây dựng nền nông nghiệp sạch, hướng đến nông sản an toàn.
1.2. Một số kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước
1.2.1. Bệnh đạo ôn hại lúa- tác nhân gây bệnh và sự biến động của quần thể nấm gây bệnh đạo
ôn
Bệnh do nấm Pyricularia oryzae Cav., thuộc họ Moniliacea, bộ Miniliales, lớp nấm bất toàn,
giai đoạn hữu tính là Magnaporthe oryzae thuộc lớp nấm nang. Bệnh đạo ôn là một trong những
dịch hại quan trọng phân bố ở hầu hết các vùng trồng lúa trên thế giới (Ou, 1985). Theo ước tính
của FAO thiệt hại do bệnh này gây ra làm giảm năng suất lúa trung bình từ 0,7-17,5%, những nơi
3
thiệt hại nặng có thể làm giảm đến 80%. Mặc dù có rất nhiều loại thuốc BVTV được sử dụng trong
phòng trị bệnh đạo ôn và sự cố gắng của các nhà khoa học trong cải tiến giống lúa kháng bệnh đạo
ôn qua phương pháp truyền thống hoặc với sự hỗ trợ của công nghệ sinh học, bệnh đạo ôn vẫn
được xem như là dịch hại quan trọng của cây lúa. Trong những năm gần đây, bệnh đạo ôn diễn ra
liên tiếp ở ĐBSCL, gây hại trên diện tích lớn tất cả các vụ lúa trong năm, diễn biến bệnh không
theo quy luật nhất định đã gây nhiều khó khăn cho chỉ đạo sản xuất.
Sự biến động của quần thể nấm P. oryzae đã được nhiều nước trên thế giới quan tâm như
Nhật (Kiyosawa, 1976), Philippines (Kiyosawa et al., 1981), Mỹ (Levy et al., 1991), Pháp
(Roumen et al., 1997), Thái Lan (Mekwatanakarn et al., 2000), Hàn Quốc (Kang & Lee, 2000).
IRRI đã phát triển bộ giống chỉ thị đơn gen để phân tích đặc tính của quần thể nấm gây bệnh và sử
dụng trong kỹ thuật lai tạo giống kháng bệnh đạo ôn (Tsunematsu et al., 2000).
1.2.2. Tình hình sử dụng hóa chất trong sản xuất nông nghiệp
Việt Nam là nước nông nghiệp với diện tích canh tác lớn, điều kiện khí hậu thuận lợi, chủng
loại cây trồng phong phú nên dịch hại phát triển đa dạng và nước ta cũng là một trong những quốc
gia sử dụng thuốc bảo vệ thực vật nhiều nhất thế giới. Vì vậy, giảm lượng thuốc BVTV trong sản
xuất nông nghiệp là việc làm cấp bách để giảm thiểu những tác hại đến môi trường, tìm kiếm
những hướng nghiên cứu, công nghệ sản xuất mới nhằm tạo ra các sản phẩm mới có hiệu quả cao
trong phòng trừ sâu bệnh nhưng an toàn hơn với con người và môi trường.
1.2.3. Phòng trừ sinh học hướng đến nền nông nghiệp sạch nông sản an toàn
VSV đối kháng rất có lợi cho việc bảo vệ cây trồng khỏi bị sâu bệnh tấn công. Số lượng VSV có
ích trong tự nhiên thường có nhiều hơn so với số lượng VSV gây hại (Cook and Baker, 1983) , tuy
nhiên do tác động của quá trình sản xuất, của những diễn biến bất thường của biến đổi khí hậu đã
gây không ít tổn thương cho hệ vi sinh vật này. Trong PTSH, VSV có thể được sử dụng dưới hai
hình thức: (i) nhân nuôi rồi phun lên cây hoặc bón vào đất để trừ dịch hại; (ii) bảo tồn làm cho quần
thể VSV có ích phát triển mạnh trong tự nhiên, biện pháp này gọi là bảo tồn cân bằng sinh thái
hoặc là quản lý dịch hại tổng hợp (IPM).
+ Vi sinh vật vùng rễ và tiềm năng sử dụng trong PTSH
Nguồn VSV có ích, đặc biệt là nhóm xạ khuẩn và vi khuẩn vùng rễ trong hệ sinh thái cây lúa
vùng ĐBSCL rất đa dạng về chủng loại và tính năng sử dụng, cần được phát triển, khai thác và bảo
tồn.
Vi khuẩn vùng rễ (VKVR) là nhóm tác nhân PTSH có rất nhiều triển vọng nhờ vào khả năng tiết
ra chất kích thích tăng trưởng cây trồng, chất ức chế hoặc làm suy yếu tác nhân gây bệnh hại cây
hay những yếu tố khác như tiết siderophores, HCN, cạnh tranh dinh dưỡng, ....(Kloepper and
Schroth, 1978), việc phối hợp các VSV có tác động kích thích tính kháng theo nhiều cơ chế khác
nhau rất triển vọng trong việc cải thiện hiệu quả quản lý bệnh khi các cơ chế kháng được kích họat
cùng lúc (Verhagen et al., 2004). Nghiên cứu gần đay ghi nhận vi khuẩn có khả năng ức chế sự
hình thành và phát triển của đĩa áp nấm M.oryzae đồng thời kích thích tính kháng lưu dẫn (ISR)
thông qua truyền dẫn tín hiệu JA và ET giúp giảm số lượng vết bệnh hình thành (Spence et al.,
2014).
Xạ khuẩn là nhóm vi sinh vật có khả năng tạo kháng sinh mạnh, có khả năng sản sinh
sidorephore, kích thích tính kháng, khả năng tiết các enzyme thủy phân vách tế bào như cellulases,
hemicellulases, chitinases, amylases và glucanases, đặc biệt chi Streptomyces được biết đến với khả
năng sản xuất của nhiều enzyme ngoại bào, bao gồm cả chitinases, do đó thường xạ khuẩn có khả
năng chống lại những loại nấm bệnh gây hại cho cây trồng (Gupta et al., 1995).
