Tổng quan nghiên cứu

Cây thanh long (Hylocereus undatus) là loại cây nhiệt đới có giá trị kinh tế cao, được trồng phổ biến tại các tỉnh miền Nam Việt Nam như Bình Thuận, Long An, Tiền Giang và Tây Ninh. Ước tính khoảng 80% sản lượng thanh long được xuất khẩu sang hơn 40 quốc gia, trong đó có các thị trường khó tính như Mỹ, Châu Âu và Nhật Bản. Tuy nhiên, bệnh đốm nâu do nấm Neoscytalidium dimidiatum gây ra đã trở thành một trong những mối đe dọa nghiêm trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và chất lượng quả thanh long. Bệnh phát triển mạnh trong mùa mưa với điều kiện độ ẩm cao, gây thiệt hại lớn cho người trồng.

Mục tiêu chính của nghiên cứu là đánh giá khả năng hạn chế nấm Neoscytalidium dimidiatum gây bệnh đốm nâu trên cây thanh long bằng các chủng vi khuẩn Streptomyces sp. Nghiên cứu được tiến hành từ tháng 3 đến tháng 9 năm 2022 tại phòng thí nghiệm và nhà lưới của Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh, cùng với thí nghiệm ngoài đồng tại xã Tân Thành, huyện Thủ Thừa, tỉnh Long An. Việc tìm ra giải pháp sinh học hiệu quả nhằm thay thế thuốc bảo vệ thực vật hóa học không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn đáp ứng yêu cầu xuất khẩu thanh long sạch, an toàn.

Nghiên cứu tập trung vào ba giống thanh long phổ biến là ruột đỏ, ruột trắng và ruột tím hồng, đánh giá hiệu quả phòng trừ bệnh qua các chỉ số tỷ lệ bệnh, chỉ số bệnh và chiều dài cành. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các biện pháp quản lý dịch hại bền vững, góp phần nâng cao giá trị kinh tế và bảo vệ môi trường trong sản xuất thanh long.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nấm Neoscytalidium dimidiatum thuộc họ Botryosphaeriaceae, là tác nhân chính gây bệnh đốm nâu trên thanh long, với khả năng phát triển mạnh trong điều kiện độ ẩm cao và nhiệt độ từ 20 đến 30°C. Bệnh biểu hiện qua các vết đốm nâu trên cành và quả, làm giảm năng suất và chất lượng sản phẩm. Việc kiểm soát bệnh bằng thuốc hóa học tuy hiệu quả nhưng để lại dư lượng độc hại và gây ô nhiễm môi trường.

Streptomyces sp. là nhóm vi khuẩn gram dương thuộc lớp Actinobacteria, nổi bật với khả năng sản xuất kháng sinh và enzyme phân hủy tế bào nấm gây bệnh. Các chủng Streptomyces có thể ức chế sự phát triển của nhiều loại nấm bệnh thực vật thông qua cơ chế đối kháng sinh học, đồng thời kích thích sự phát triển của cây trồng. Khả năng sinh kháng sinh và enzyme phân hủy thành tế bào nấm giúp Streptomyces trở thành ứng viên tiềm năng trong phòng trừ sinh học bệnh đốm nâu trên thanh long.

Ba khái niệm chính được áp dụng trong nghiên cứu gồm: hiệu suất đối kháng (antagonistic efficacy), hiệu quả phòng trừ bệnh (dựa trên chỉ số bệnh và tỷ lệ bệnh), và định danh vi sinh vật dựa trên trình tự gen 16S-rRNA. Mô hình nghiên cứu bao gồm đánh giá khả năng ức chế nấm trong phòng thí nghiệm, thử nghiệm hiệu quả trong nhà lưới và thí nghiệm ngoài đồng ruộng.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm mẫu nấm Neoscytalidium dimidiatum thu thập từ các vườn thanh long tại Tiền Giang, cùng 7 chủng Streptomyces sp. được cung cấp từ phòng Sinh học ứng dụng thực vật. Nghiên cứu sử dụng phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên hoàn toàn trong các thí nghiệm phòng thí nghiệm, nhà lưới và ngoài đồng.

Phân tích khả năng ức chế nấm được thực hiện bằng phương pháp đồng nuôi cấy (dual-culture assay) và đo vòng vô khuẩn trên môi trường thạch (agar dish diffusion). Hiệu suất đối kháng được tính theo công thức Vincent (1947):

$$ AE(%) = \frac{C - T}{C} \times 100 $$

trong đó $C$ là đường kính tản nấm ở nghiệm thức đối chứng, $T$ là đường kính tản nấm ở nghiệm thức có Streptomyces.

Định danh các chủng Streptomyces dựa trên trình tự gen 16S-rRNA, sử dụng kỹ thuật PCR với cặp primer 27F và 1492R, sau đó phân tích trình tự và so sánh với cơ sở dữ liệu Genbank bằng phần mềm BLAST và MEGAX.

Thí nghiệm nhà lưới được bố trí theo thiết kế ngẫu nhiên hoàn toàn với 15 nghiệm thức, gồm các nồng độ Streptomyces BT02 (1%, 2%, 4%) và đối chứng Tetramycin 0,2%, trên ba giống thanh long ruột đỏ, ruột trắng và ruột tím hồng. Các chỉ tiêu theo dõi gồm tỷ lệ bệnh, chỉ số bệnh và chiều dài cành được ghi nhận ở các thời điểm 7, 14, 21 và 28 ngày sau phun.

Thí nghiệm ngoài đồng được thực hiện trên vườn thanh long ruột tím hồng 4 năm tuổi, bố trí theo khối đầy đủ ngẫu nhiên với 6 nghiệm thức, 3 lần lặp lại, mỗi nghiệm thức 5 trụ. Phun thuốc 6 lần, định kỳ 7 ngày/lần, theo dõi chỉ số bệnh và tính hiệu quả phòng trừ dựa trên chỉ số AUDPC và công thức Henderson-Tilton.

Số liệu được xử lý thống kê ANOVA bằng phần mềm SAS 9, với mức ý nghĩa 95%. Các số liệu trung bình được trình bày kèm sai số chuẩn.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Khả năng ức chế nấm Neoscytalidium dimidiatum trong phòng thí nghiệm:
    Tất cả 7 chủng Streptomyces sp. đều có khả năng ức chế nấm với hiệu suất từ 54% đến 70%. Chủng BT02 và BT13 có hiệu suất cao nhất lần lượt là 70% và 68%. Đo vòng vô khuẩn trên môi trường thạch cho thấy BT02 tạo vòng ức chế lớn nhất 2,23 cm, vượt trội so với các chủng khác.

  2. Định danh chủng Streptomyces:
    Phân tích trình tự gen 16S-rRNA xác định BT02 và BT13 tương đồng 99,97% với Streptomyces rochei, phù hợp với các nghiên cứu trước đây về khả năng đối kháng nấm của loài này.

  3. Hiệu quả hạn chế bệnh đốm nâu trong nhà lưới:
    Streptomyces BT02 ở các nồng độ 1%, 2% và 4% cho hiệu quả phòng trừ trung bình trên cả ba giống thanh long, tương đương với Tetramycin 0,2%. Tỷ lệ bệnh và chỉ số bệnh trên giống ruột tím hồng thấp hơn đáng kể so với ruột đỏ và ruột trắng, với hiệu quả hạn chế bệnh đạt khoảng 60-70% ở 7 ngày sau phun.

  4. Hiệu quả ngoài đồng ruộng:
    Ở nồng độ 12%, Streptomyces BT02 đạt hiệu quả hạn chế bệnh đốm nâu cao nhất, với tỷ lệ giảm bệnh 41,8% sau lần phun thứ 5 và 44,5% sau lần phun thứ 6, vượt hơn so với Tetramycin 0,2%. Điều này chứng tỏ tiềm năng ứng dụng thực tế của BT02 trong quản lý bệnh đốm nâu.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy Streptomyces rochei (BT02 và BT13) có khả năng ức chế mạnh nấm Neoscytalidium dimidiatum nhờ cơ chế sản xuất kháng sinh và enzyme phân hủy thành tế bào nấm. Hiệu quả phòng trừ bệnh trong nhà lưới và ngoài đồng tương đương hoặc vượt trội so với thuốc hóa học Tetramycin, đồng thời không ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của cây thanh long.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, kết quả này phù hợp với báo cáo của Seham và cộng sự (2021) về khả năng đối kháng của Streptomyces rochei với nấm gây bệnh thân cây. Việc sử dụng Streptomyces sp. giúp giảm thiểu dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe người tiêu dùng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh hiệu suất đối kháng của các chủng Streptomyces, bảng tỷ lệ bệnh và chỉ số bệnh trên các giống thanh long qua các thời điểm, cũng như biểu đồ hiệu quả phòng trừ bệnh ngoài đồng theo từng lần phun.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Ứng dụng Streptomyces BT02 làm chế phẩm sinh học:
    Khuyến nghị sử dụng Streptomyces BT02 ở nồng độ 12% trong phun phòng trừ bệnh đốm nâu trên thanh long, đặc biệt tại các vùng có điều kiện khí hậu ẩm ướt. Thời gian áp dụng từ đầu mùa mưa, phun định kỳ 7 ngày/lần, tổng 6 lần trong vụ.

  2. Phát triển sản phẩm thương mại:
    Đề xuất phối hợp với các doanh nghiệp sản xuất thuốc bảo vệ thực vật để phát triển chế phẩm sinh học từ Streptomyces BT02, đảm bảo tính ổn định và hiệu quả trong điều kiện thực tế.

  3. Tăng cường đào tạo và chuyển giao kỹ thuật:
    Tổ chức các khóa tập huấn cho nông dân về kỹ thuật sử dụng chế phẩm sinh học, cách phối hợp với biện pháp canh tác hợp lý nhằm nâng cao hiệu quả phòng trừ bệnh.

  4. Mở rộng nghiên cứu và giám sát:
    Tiếp tục nghiên cứu đa dạng chủng Streptomyces có khả năng đối kháng với các tác nhân gây bệnh khác trên thanh long và cây trồng khác. Thiết lập hệ thống giám sát dịch hại để đánh giá hiệu quả lâu dài của biện pháp sinh học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nông dân trồng thanh long:
    Hướng dẫn áp dụng biện pháp sinh học thay thế thuốc hóa học, giúp giảm chi phí và bảo vệ sức khỏe, nâng cao chất lượng sản phẩm xuất khẩu.

  2. Chuyên gia và nhà nghiên cứu trong lĩnh vực bảo vệ thực vật:
    Cung cấp dữ liệu khoa học về khả năng đối kháng của Streptomyces với nấm Neoscytalidium dimidiatum, làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo.

  3. Doanh nghiệp sản xuất thuốc bảo vệ thực vật sinh học:
    Tham khảo để phát triển sản phẩm mới dựa trên chủng Streptomyces BT02, đáp ứng nhu cầu thị trường nông nghiệp hữu cơ.

  4. Cơ quan quản lý và chính sách nông nghiệp:
    Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách khuyến khích sử dụng biện pháp sinh học, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và nâng cao giá trị nông sản.

Câu hỏi thường gặp

  1. Streptomyces BT02 có an toàn cho cây thanh long không?
    Kết quả nghiên cứu cho thấy BT02 không ảnh hưởng đến chiều dài cành và sự sinh trưởng của cây thanh long, đảm bảo an toàn khi sử dụng.

  2. Hiệu quả của Streptomyces BT02 so với thuốc hóa học như thế nào?
    BT02 đạt hiệu quả phòng trừ bệnh đốm nâu tương đương hoặc cao hơn Tetramycin 0,2%, đặc biệt trong điều kiện ngoài đồng ruộng.

  3. Có thể sử dụng Streptomyces BT02 cho các giống thanh long khác nhau không?
    Nghiên cứu đã thử nghiệm trên ba giống ruột đỏ, ruột trắng và ruột tím hồng, đều cho kết quả khả quan, phù hợp áp dụng rộng rãi.

  4. Thời điểm và tần suất phun Streptomyces BT02 là bao nhiêu?
    Nên phun vào đầu mùa mưa, phun ướt đều các mặt cành, định kỳ 7 ngày/lần, tổng 6 lần trong vụ để đạt hiệu quả tối ưu.

  5. Làm thế nào để bảo quản và sử dụng chế phẩm Streptomyces BT02 hiệu quả?
    Chế phẩm cần được bảo quản nơi khô ráo, tránh ánh sáng trực tiếp. Trước khi phun, lắc đều dung dịch và sử dụng trong thời gian quy định để đảm bảo hoạt tính.

Kết luận

  • Streptomyces BT02 và BT13 có hiệu suất ức chế nấm Neoscytalidium dimidiatum cao, đạt trên 68% trong phòng thí nghiệm.
  • Định danh gen 16S-rRNA xác nhận hai chủng này thuộc loài Streptomyces rochei.
  • Streptomyces BT02 ở nồng độ 1-4% cho hiệu quả phòng trừ bệnh đốm nâu tương đương Tetramycin 0,2% trong nhà lưới trên ba giống thanh long.
  • Ứng dụng ngoài đồng ruộng với nồng độ 12% Streptomyces BT02 đạt hiệu quả hạn chế bệnh cao nhất, trên 44% sau 6 lần phun.
  • Nghiên cứu mở ra hướng phát triển chế phẩm sinh học thân thiện môi trường, góp phần nâng cao năng suất và chất lượng thanh long.

Tiếp theo, cần triển khai thử nghiệm quy mô lớn và phát triển sản phẩm thương mại để ứng dụng rộng rãi trong sản xuất. Mời các nhà nghiên cứu, doanh nghiệp và nông dân cùng hợp tác để đưa giải pháp này vào thực tiễn, hướng tới nền nông nghiệp bền vững và an toàn.