Chương 1 TONG QUAN TAI LIEU 1.1 Tình hình sản xuất cây cà chua Cây cà chua có tên khoa học là Solanum lycopersicum L., thuộc họ ca (Solanaceae) là một loại rau ăn quả có nguồn gốc từ Nam Mỹ. Theo Somraj và ctv (2017); Nalla và ctv (2016) thì cà chua là một loại cây rau quan trọng, phô biến và được trồng rộng rãi khắp nơi trên thế giới, đặc biệt là ở các vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới và ôn đới. Theo tô chức lương thực thé giới (FAO, 2020), điện tích trồng cà chua trên thé giới vào khoảng 5.983 ha với sản lượng 186. Là cây rau có giá trị, có sản lượng chiếm 1/6 tổng sản lượng rau hàng năm trên thế giới và luôn đứng ở vị trí số 1 về sản lượng.
Cà chua có tầm quan trọng chỉ sau khoai tây ở nhiều quốc gia và đứng thứ nhất về rau được bảo quản, chế bién và cả mục đích sử dụng tươi.2 Tổng quan về bệnh héo xanh do vi khuẩn Ralstonia solanacearum 1.1 Triệu chứng gây hại của vi khuẩn Ralstonia solanacearum Một trong những bệnh nguy hiểm đối với nhiều loài cây trồng là bệnh héo xanh do vi khuân Ralstonia solanacearum, đặc biệt là những cây họ cà, họ bau bí, họ đậu và nhiều loại cây trồng khác (Wicker và ctv, 2007). Bệnh xuất hiện trên cây con và cây lớn từ ra hoa đến thu hoạch. Khi cây còn non toàn bộ lá héo rũ đột ngột và chết nhanh chóng. Trên cây đã lớn thì héo đầu tiên ở các lá ngọn héo rũ có màu xanh tái, sau đó các lá phía dưới, các cành héo dần vào ban ngày và ban đêm có thể hồi phục, cây bi còi cọc, nhưng sau 2 - 5 ngày toàn cây héo han và chết (Agrios, 2005).
Vỏ thân gần gôc của cây bị bệnh san sùi, khi cắt ngang thay bó mach bị hóa nâu. Trong điêu kiện âm độ cao, thân cây bị bệnh dân dân thôi mêm, ân mạnh gân miệng cắt có thé thay dịch nhay vi khuẩn tiết ra màu trăng sữa. Rễ có màu nâu đen và thối (Kucharek, 1998).2 Đặc điểm phát sinh phát triển bệnh Bệnh phát triển nhanh và mạnh trong điều kiện nhiệt độ cao, mưa gió, phổ biến trên đất cát pha, thịt nhẹ hoặc đất đã nhiễm vi khuẩn. Bệnh xuất hiện rõ khi nhiệt độ phải trên 20°C, nhiệt độ đất trên 14°C, am độ cao, tưới nhiều, tưới ngập rãnh là điều kiện tốt nhất cho bệnh xâm nhiễm, phát triển và lan truyền dễ dàng (Vũ Triệu Mân, 2007).
Vi khuẩn có thể tồn lưu trong đất từ 5 — 6 năm, trong cơ thể ký chủ thực vật hoặc trong hạt giống có thé sống tới 7 thang, còn néu bám dính trên bề mặt hạt chỉ tồn tại 2 — 7 ngày (Vũ Triệu Man và Lê Lương Té, 1998). Khi đã xâm nhập vào cây, chúng sinh sản rất nhanh khi vào bên trong làm bít các lỗ mạch, tiết ra độc tố làm các bó mạch hóa nâu, đen và gây ra hiện tượng héo do cây bị thiếu nước. Vi khuẩn có thé di chuyên ra bên ngoài môi trường đất khi gặp điều kiện thuận lợi, đó cũng là sự tương tác giữa rễ và đất, rễ bị nhiễm vi khuẩn từ đất và đất bị nhiễm khuẩn khi chúng từ trong cây ra môi trường đất (Hồ Thanh Hoàng, 2005). Bệnh phát sinh phát triển phụ thuộc vao điều kiện đất đai như trên các chân đất cao bệnh thường nặng hơn các chân dat thấp, đất được luân canh với lúa nước làm giảm tỉ lệ bệnh đáng kể.
Thời vụ trồng, mật độ trồng cao cũng là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự phát triển bệnh. Phương pháp tưới cũng là điều kiện cần được quan tâm, do nước tưới là nguồn lây lan bệnh chủ yếu.3 Biện pháp phòng trừ Việc phòng trị bệnh héo xanh thường rất khó khăn do chúng có phạm vi ký chủ rộng, có khả năng lưu tồn rất hữu hiệu trong dat (Đỗ Tan Dũng, 2001). Trong quá trình chăm sóc hạn chế tạo vết thương cơ giới cho cây, kiểm tra ruộng và loại bỏ những cây bị bệnh ra khỏi ruộng. Luân canh cây trồng không phải ký chủ cũng là giải pháp quan trọng dé giảm mật độ bệnh héo xanh vi khuẩn R.
solanacearum trong dat va nguồn bệnh từ tàn dư thực vật từ vụ trước. Bón tăng cường phân chuồng, lưu huỳnh, canxi để xử lý và cải tạo đất cũng mang lại hiệu quả. Hạn chế trồng cà chua 2 vụ liên tiếp (Nguyễn Văn Viên và Đỗ Tan Dũng, 2013). Sử dụng gốc ghép có thể cung cấp mức độ kháng bệnh đáng ké trong khi rễ của cây kháng bệnh và cây man cảm đều bị bệnh xâm chiếm (French và ctv, 2018; Huỳnh Thị Tố Chi và ctv, 201 8).
Theo Caldwell và ctv (2017), Kim và ctv (2016), bệnh được kiểm soát tốt nhất bằng cách sử dụng các giống cây trồng kháng bệnh. 4 Biện pháp sinh học có thé sử dụng chế phẩm sinh học đối kháng như Pseudomonas fluorescens, Bacillus subtilis dé xử lý hạt trước khi gieo, nhúng rễ cây con trước khi trồng hoặc đưa vi sinh vật đối kháng vào vùng rễ sau trồng làm ức chế, cạnh tranh và tiêu điệt vi khuẩn R. solanacearum bước đầu mang lại hiệu quả (Nguyễn Tất Thắng va ctv, 2011). Do vi khuan này có nguồn gốc từ đất xâm nhiễm gây bệnh và sinh sản trong hệ thống mạch dẫn của cây nên biện pháp dùng hóa chất bảo vệ thực vật phòng chống bệnh héo xanh vi khuẩn được cho là ít có hiệu quả (Caldwell và ctv, 2017).3 Sơ lược về vi khuẩn Ralstonia solanacearum 1.1 Lịch sử nghiên cứu Ralstonia solanacearum đây là loại vi khuẩn gây bệnh mạch dan gây hại trên 50 họ thực vật, trên 200 loài thực vật (Caldwell và ctv, 2017).
Halted đã nghiên cứu bệnh này vào năm 1892, năm 1896 Smith nghiên cứu, mô tả, định tên Pseudomonas solanacearum, nhưng do Pseudomonas solanacearum không tạo được sắc tổ huỳnh quang nên xếp vào chi Burkhoderia va mang tên Burkhoderia solanacearum (Yabuuchi va ctv, 1992). Các nghiên cứu sau đó lại chứng minh vi khuẩn hoàn toàn khác với vi khuẩn thuộc chi Burkhoderia và thuộc chi Ralstonia, dựa trên nghiên cứu phân loại mới nên đã đổi tên thành Ralstonia solanacearum (Yabuuchi và ctv, 1995).2 Đặc điểm cấu tạo và điều kiện phát triển Vi khuẩn Ralstonia solanacearum là vi khuẩn gram am, hinh que, hai dau hoi tron, có lông roi ở một dau, kích thước tế bao 0,5 —1,5 um. Vi khuẩn thích hợp ở nhiệt độ 25 — 35°C, nhiệt độ tối đa là 41°C, nhiệt độ tối thấp 10°C, nhiệt độ gây chết là 55°C. Vi khuẩn phát triển trên phạm vi rộng, pH = 6,8 — 7,2 (Vũ Triệu Man, 2007).3 Hình thức xâm nhập vào cây kí chủ Vi khuân gây bệnh có thê lan truyền chủ động trong đất, nước,.
di động nhờ có roi lan truyền ra chung quanh nhưng chỉ trong phạm vi nhỏ và với tốc độ chậm. Ngoài ra, bệnh có thê lan truyền thụ động nhờ gió, đất, con người (Phạm Văn Kim, 2006). Vi khuẩn còn lan truyền thông qua hạt giống, hom giống và củ giống bị nhiễm bệnh (Sharma và Rana, 1999). Vùng có cau trúc đất không tơi xốp, đất thịt nặng, thoát nước kém, khả năng nhiễm bệnh cao.
Chúng xâm nhập vào cây qua vết thương hoặc qua lỗ thở tự nhiên, vết nứt đầu rễ và di chuyên vào trong bó mạch, sau đó pha bó mach làm tắt nghẽn sự vận chuyển nước và chất dinh dưỡng gây ra bệnh héo xanh trên các cây họ cà, mạnh nhất khi cây đang trong giai đoạn phát triển (Vũ Triệu Mân, 2007).4 Tổng quan về vi khuẩn đối kháng và cơ chế đối kháng Các loại vi sinh vật đối kháng tiêu diệt hoặc ức chế các hoạt động của vi sinh vật gây bệnh cây chủ yêu bằng các chat kháng sinh, là những sản phẩm trao đổi chất trong quá trình sống của chúng (Vũ Triệu Man và Lê Lương Tè, 1988).1 Vi khuẩn Klebsiella pneumoniae Vi khuan K. pneumoniae thuộc họ Enterobacteriaceae là vi khuân gram âm, không di động và thuộc loại là vi khuan ky khí không bắt buộc (Kuswiyanto, 2016), có dang hình que, có kích thước 0,5 — 0,8 umx 1— 2 um, vi khuẩn phát triển ở nhiệt độ từ 15 đến 40°C, phát triển tốt nhất ở nhiệt độ 35 — 37°C. Vi khuân phát triển trên phạm vi rộng pH =6,Š — 7 (Prescott và ctv, 2009). pneumoniae thường xuất hiện tự nhiên trong đất, nước, gây bệnh cho người, động vật và một số xâm nhập vào cây trồng và song nội sinh trong cây (Podschun và ctv, 2001).
Khoảng 30% loài thuộc K. pneumoniae có khả năng cố định đạm trong điều kiện ky khí. Theo nghiên cứu của Iniguez và ctv (2004), tất cả các chỉ tiêu cần thiết cho việc chứng minh kha năng có định đạm ở cây lúa mi (Triticum aestivum L.), cây trồng quan trọng nhất trên thế giới, được thé hiện khi cấy vi khuẩn cố định dam Klebsiella pneumoniae 342 (Kp342). Klebsiella pneumoniae, một chủng PGPR, tạo ra meso-2,3-B DO và tạo ra khả năng kháng các triệu chứng héo, thối rễ và bệnh bạc lá lúa (Ji va ctv, 2014).
Theo nghiên cứu của Liu và ctv (2011), Klebsiella pneumoniae NG14 được phan lập từ bề mặt rễ lúa cho thay NG14 chứa gen nifH có hoạt tính nitrogenase, hoạt tính cố định 15N2 và có khả năng cô định trên bề mặt rễ của cây lúa. Theo Kim và ctv (2022), nghiên cứu để sàng lọc PGPR sản xuất 2,3-butanediol (BDO) dé kiểm soát bệnh héo vi khuẩn ca chua do Ralstonia solanacearum gây ra. Trong số 943 chủng được phân lập từ đất, chủng Klebsiella pneumoniae JCK-2201 cho ra nồng độ 2,3-BDO cao nhất, có hiệu quả kiểm soát vi khuẩn héo xanh lên đến 77%. Theo nghiên cứu Thái Thành Được và Nguyễn Hữu Hiệp (2022), cho thấy rằng ở nghiệm thức chủng vào dat với vi khuẩn cố định đạm kết hợp bón 75% NPK giúp chiều cao, đường kính gốc thân, chỉ số diệp lục ở lá, số lá, khối lượng chất khô, khối lượng 1000 hạt và năng suất hạt bắp tương đương với nghiệm thức chỉ bón 100% NPK.
Như vậy, việc chủng vi khuân Bacillus aryabhattai ADR3 va Klebsiella pneumoniae DNR5 vào hạt bắp giúp tiết kiệm đến 25% lượng phân đạm cho cây bắp lai.2 Vi khuẩn Bacillus amyloliquefaciens Theo khóa phân loại của Bergey (Vos va ctv, 2009), Bacillus amyloliquefaciens được phân loại như sau: Giới Bacteria, ngành Firmicutes, lớp Bacilli, bộ Bacillales, họ Bacillaceae, chi Bacillus, nhóm Bacillus subtilis, loài Bacillus amyloliquefaciens. Những mô tả về hình thái của Bacillus amyloliqueafaciens được cung cấp dưới đây dựa theo Welker va Campbell (1967) va Gordon va ctv (1973). Nhiệt độ tối ưu cho qua trình sinh trưởng va phát triển của vi khuẩn B. amyloliqueafaciens từ 30°C đến 40°C.
Chúng không thé sinh trưởng và phát triển khi nhiệt độ môi trường xuống thấp dưới 15°C hoặc trên 50°C (Priest và ctv, 1987).