Đánh Giá Khả Năng Ức Chế Của Nano CuO-Cu/Alginate Đối Với Nấm Pyricularia Oryzae Gây Bệnh Đạo Ôn Hại Lúa

• Tác giả: Hồ Thị Thanh Huyền
• Người hướng dẫn: TS. Võ Thị Ngọc Hà
• Trường học: Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Bảo vệ thực vật
• Đề tài: Đánh Giá Khả Năng Ức Chế Của Nano CuO-Cu/Alginate Đối Với Nấm Pyricularia Oryzae Gây Bệnh Đạo Ôn Hại Lúa
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Tổng quan về bệnh đạo ôn trên cây lúa
• 1.2. Đặc điểm sinh học, sinh thái và sự phát sinh bệnh đạo ôn hại lúa
• 1.3. Khái niệm nano và các loại nano đang sử dụng trong nông nghiệp
• 1.4. Ứng dụng nano CuO-Cu/Alginate trên bệnh đạo ôn hại lúa
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Thời gian và địa điểm
• 2.2. Đối tượng nghiên cứu
• 2.3. Vật liệu nghiên cứu và dụng cụ thí nghiệm
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.5. Phân lập và xác định nấm Pyricularia oryzae
• 2.6. Khảo sát hiệu quả của nano CuO-Cu/Alginate đối với nấm Pyricularia oryzae trong phòng thí nghiệm
• 2.7. Đánh giá hiệu quả của nano CuO-Cu/Alginate đối với nấm Pyricularia oryzae trong điều kiện nhà lưới
• 2.8. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Phân lập và định danh nấm Pyricularia oryzae
• 3.2. Hiệu quả ức chế của nano CuO-Cu/Alginate đối với nấm Pyricularia oryzae trong phòng thí nghiệm
• 3.3. Hiệu quả ức chế của nano CuO-Cu/Alginate đối với bệnh đạo ôn trong điều kiện nhà lưới
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Bệnh Đạo Ôn Lúa Thách Thức và Giải Pháp

Bệnh đạo ôn, do nấm Pyricularia oryzae gây ra, là một trong những bệnh hại nghiêm trọng nhất đối với cây lúa, đặc biệt ở khu vực châu Á. Bệnh có thể tấn công cây lúa ở mọi giai đoạn sinh trưởng, gây ảnh hưởng lớn đến năng suất và chất lượng lúa gạo. Theo Ou (1985), bệnh đạo ôn có thể gây thiệt hại trung bình từ 20-60%, thậm chí mất trắng năng suất trong điều kiện nhiễm bệnh nặng. Việc quản lý bệnh đạo ôn hiệu quả là một thách thức lớn, đòi hỏi sự kết hợp của nhiều biện pháp phòng trừ khác nhau. Các biện pháp truyền thống như sử dụng giống kháng, biện pháp canh tác và thuốc hóa học thường không mang lại hiệu quả cao và có thể gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các giải pháp phòng trừ bệnh đạo ôn mới, an toàn và hiệu quả hơn là vô cùng cần thiết. Nano kim loại nổi lên như một hướng đi đầy tiềm năng.

1.1. Tác Nhân Gây Bệnh Đạo Ôn Lúa Nấm Pyricularia Oryzae

Tác nhân chính gây bệnh đạo ôn là nấm Pyricularia oryzae (còn gọi là Pyricularia grisea). Nấm này có giai đoạn sinh sản vô tính gọi là Pyricularia oryzae, thuộc họ Moniliaceae. Khi cây lúa bị nhiễm bệnh, nấm tấn công các mô lá, đặc biệt là bông lúa, dẫn đến giảm năng suất nghiêm trọng. Bào tử nấm có hình quả lê, thường có 2 vách ngăn, và dễ dàng lây lan qua gió, nước và các tác nhân khác. Sự xâm nhiễm của nấm Pyricularia oryzae diễn ra nhanh chóng trong điều kiện thời tiết thuận lợi, đặc biệt là khi có độ ẩm cao và nhiệt độ ấm áp. Việc hiểu rõ về đặc điểm sinh học của nấm là yếu tố quan trọng để phát triển các biện pháp phòng trừ hiệu quả. Cần tập trung vào việc phá vỡ vòng đời của nấm và ngăn chặn sự lây lan của bào tử.

1.2. Điều Kiện Phát Sinh Bệnh Đạo Ôn Ảnh Hưởng Sinh Thái

Điều kiện môi trường đóng vai trò quan trọng trong sự phát sinh và phát triển của bệnh đạo ôn. Bệnh thường xảy ra mạnh mẽ trong điều kiện độ ẩm cao, nhiệt độ ấm áp (25-30°C) và có sương mù. Thời tiết âm u, mưa nhiều cũng tạo điều kiện thuận lợi cho sự lây lan của nấm. Các yếu tố như lượng đạm bón quá nhiều, mật độ cây trồng dày đặc, và việc sử dụng các giống lúa nhiễm bệnh cũng làm tăng nguy cơ bùng phát bệnh đạo ôn. Phạm Văn Biên và cs (2003) đã chỉ ra rằng bệnh đạo ôn có thể lây lan sang nhiều loại cây trồng khác thuộc họ Hòa bản. Việc quản lý các yếu tố môi trường, chọn giống kháng bệnh, và áp dụng các biện pháp canh tác hợp lý có thể giúp giảm thiểu nguy cơ mắc bệnh đạo ôn.

II. Nano CuO Cu Alginate Giải Pháp Mới Cho Bệnh Đạo Ôn

Trong bối cảnh các biện pháp phòng trừ truyền thống gặp nhiều hạn chế, việc nghiên cứu và ứng dụng các vật liệu nano, đặc biệt là nano CuO-Cu/Alginate, đã mở ra một hướng đi mới đầy hứa hẹn trong quản lý bệnh đạo ôn. Nano CuO-Cu/Alginate là một phức hợp nano kim loại có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm và có thể được sử dụng để phòng trừ nhiều loại bệnh hại trên cây trồng. Theo Nguyễn Thị Thu Thủy (2018), nano đồng đã được chứng minh là có hiệu quả cao trong phòng trừ bệnh hại, an toàn với môi trường và có khả năng tăng cường khả năng hấp thụ dinh dưỡng cho cây trồng. Nghiên cứu này tập trung vào đánh giá khả năng ức chế nấm Pyricularia oryzae của nano CuO-Cu/Alginate trong điều kiện phòng thí nghiệm và nhà lưới.

2.1. Nano Trong Nông Nghiệp Tổng Quan Ứng Dụng Bảo Vệ Thực Vật

Công nghệ nano đã và đang tạo ra những đột phá trong nhiều lĩnh vực, trong đó có nông nghiệp. Việc sử dụng nano trong bảo vệ thực vật mang lại nhiều lợi ích như tăng cường hiệu quả của thuốc bảo vệ thực vật, giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường, và cải thiện khả năng hấp thụ dinh dưỡng cho cây trồng. Các loại nano kim loại như nano bạc, nano đồng, nano kẽm đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong phòng trừ bệnh hại trên cây trồng. Tuy nhiên, việc sử dụng nano cũng cần được nghiên cứu kỹ lưỡng để đảm bảo an toàn cho môi trường và sức khỏe con người. Cần có các quy định và tiêu chuẩn rõ ràng về việc sản xuất, sử dụng và thải bỏ các vật liệu nano trong nông nghiệp.

2.2. Cơ Chế Tác Động Nano CuO Cu Alginate Ức Chế Nấm Bệnh

Cơ chế tác động của nano CuO-Cu/Alginate đối với nấm bệnh có thể liên quan đến nhiều yếu tố, bao gồm: (1) Phá vỡ cấu trúc tế bào nấm: Các hạt nano có thể xâm nhập vào tế bào nấm và gây tổn thương cho các thành phần quan trọng như màng tế bào, DNA, và protein. (2) Tạo ra các gốc tự do: Nano đồng có thể tạo ra các gốc tự do, gây oxy hóa và phá hủy các tế bào nấm. (3) Ức chế sự phát triển của nấm: Nano CuO-Cu/Alginate có thể ức chế sự phát triển của khuẩn ty và sự hình thành bào tử của nấm. Theo Bùi Đình Thạch va cs (2020), phức hợp nano CwO - CuO/Alginate có hiệu quả phòng trừ đến 85% đối với bệnh đốm nâu trên cây thanh long và bệnh bạc lá lúa trên cây lúa đạt 85,08% tại tỉnh Tiền Giang.

2.3. Alginate Vai Trò Chất Nền và Tăng Cường Hiệu Quả Nano Đồng

Alginate, một polysaccharide tự nhiên chiết xuất từ tảo biển, đóng vai trò quan trọng trong phức hợp nano CuO-Cu/Alginate. Alginate hoạt động như một chất nền, giúp ổn định các hạt nano đồng và ngăn ngừa sự kết tụ của chúng. Điều này giúp tăng cường khả năng phân tán và hấp thụ của nano đồng vào cây trồng. Ngoài ra, alginate còn có khả năng tạo màng bảo vệ trên bề mặt lá, giúp ngăn chặn sự xâm nhập của nấm bệnh và kéo dài thời gian tác dụng của nano đồng. Alginate cũng có thể kích thích hệ thống miễn dịch của cây trồng, giúp cây chống lại sự tấn công của bệnh hại. Sự kết hợp giữa nano đồng và alginate tạo ra một sản phẩm bảo vệ thực vật hiệu quả và thân thiện với môi trường.

III. Thí Nghiệm Đánh Giá Phương Pháp Nghiên Cứu Khả Năng Ức Chế

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp tiếp cận toàn diện để đánh giá khả năng ức chế của nano CuO-Cu/Alginate đối với nấm Pyricularia oryzae. Nghiên cứu được tiến hành trong hai giai đoạn: (1) Thí nghiệm trong phòng thí nghiệm: Đánh giá khả năng ức chế sự phát triển của khuẩn ty nấm ở các nồng độ khác nhau của nano CuO-Cu/Alginate. (2) Thí nghiệm trong nhà lưới: Đánh giá hiệu quả phòng trừ bệnh đạo ôn trên cây lúa ở các nồng độ khác nhau của nano CuO-Cu/Alginate. Các kết quả thu được từ hai giai đoạn thí nghiệm sẽ được phân tích thống kê để đưa ra kết luận về khả năng ứng dụng của nano CuO-Cu/Alginate trong phòng trừ bệnh đạo ôn.

3.1. Phân Lập và Định Danh Quy Trình Xác Định Nấm Gây Bệnh

Quy trình phân lập và định danh nấm Pyricularia oryzae là bước quan trọng để đảm bảo tính chính xác của nghiên cứu. Mẫu bệnh được thu thập từ các vùng trồng lúa bị nhiễm bệnh đạo ôn. Nấm được phân lập trên môi trường PDA (Potato Dextrose Agar) và được xác định dựa trên đặc điểm hình thái (hình dạng khuẩn lạc, màu sắc, kích thước bào tử) và phân tích trình tự gen ITS (Internal Transcribed Spacer). Kết quả phân tích trình tự gen ITS được so sánh với các trình tự đã được công bố trên Ngân hàng Gen (NCBI) để xác định chính xác loài nấm. Việc xác định chính xác loài nấm là cơ sở để đánh giá hiệu quả của nano CuO-Cu/Alginate đối với chủng nấm gây bệnh cụ thể.

3.2. Thí Nghiệm Phòng Thí Nghiệm Đánh Giá Khả Năng Ức Chế Khuẩn Ty

Thí nghiệm trong phòng thí nghiệm được thực hiện theo phương pháp đầu độc môi trường. Các nồng độ khác nhau của nano CuO-Cu/Alginate được trộn vào môi trường PDA. Sau đó, nấm Pyricularia oryzae được cấy vào các đĩa petri chứa môi trường đã được xử lý. Đường kính khuẩn lạc nấm được đo đạc hàng ngày để đánh giá khả năng ức chế sự phát triển của nấm ở các nồng độ khác nhau. Thuốc đối chứng (thường là thuốc trừ nấm hóa học) cũng được sử dụng để so sánh hiệu quả với nano CuO-Cu/Alginate. Kết quả thí nghiệm trong phòng thí nghiệm cho phép xác định nồng độ nano CuO-Cu/Alginate có khả năng ức chế hiệu quả sự phát triển của nấm Pyricularia oryzae.

3.3. Thí Nghiệm Nhà Lưới Đánh Giá Hiệu Quả Phòng Trừ Bệnh Đạo Ôn

Thí nghiệm trong nhà lưới được thực hiện trên cây lúa con. Các cây lúa được phun với các nồng độ khác nhau của nano CuO-Cu/Alginate. Sau đó, cây lúa được nhiễm nấm Pyricularia oryzae. Tỷ lệ lá nhiễm bệnh và chỉ số bệnh đạo ôn được đánh giá định kỳ để đánh giá hiệu quả phòng trừ bệnh của nano CuO-Cu/Alginate. Thuốc đối chứng cũng được sử dụng để so sánh hiệu quả. Kết quả thí nghiệm trong nhà lưới cho phép xác định nồng độ nano CuO-Cu/Alginate có khả năng phòng trừ hiệu quả bệnh đạo ôn trên cây lúa trong điều kiện thực tế.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Nano CuO Cu Alginate Ức Chế Đạo Ôn

Các kết quả thu được từ thí nghiệm trong phòng thí nghiệm và nhà lưới cho thấy nano CuO-Cu/Alginate có khả năng ức chế nấm Pyricularia oryzae và phòng trừ bệnh đạo ôn trên cây lúa. Trong điều kiện phòng thí nghiệm, nano CuO-Cu/Alginate ức chế hoàn toàn sự phát triển của nấm ở nồng độ 60 ppm. Trong điều kiện nhà lưới, hiệu quả phòng trừ bệnh đạo ôn đạt cao nhất ở nồng độ 50 ppm. Kết quả này cho thấy nano CuO-Cu/Alginate là một giải pháp đầy tiềm năng để thay thế hoặc bổ sung cho các biện pháp phòng trừ bệnh đạo ôn truyền thống.

4.1. Kết Quả Phòng Thí Nghiệm Mức Độ Ức Chế Nấm Pyricularia Oryzae

Kết quả thí nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy nano CuO-Cu/Alginate có khả năng ức chế sự phát triển của nấm Pyricularia oryzae một cách đáng kể. Đường kính khuẩn lạc nấm giảm đáng kể khi nồng độ nano CuO-Cu/Alginate tăng lên. Ở nồng độ 60 ppm, nano CuO-Cu/Alginate ức chế hoàn toàn sự phát triển của nấm. So với thuốc đối chứng, nano CuO-Cu/Alginate có hiệu quả tương đương hoặc thậm chí cao hơn trong việc ức chế sự phát triển của nấm.

4.2. Kết Quả Nhà Lưới Hiệu Quả Phòng Trừ Bệnh Đạo Ôn Thực Tế

Kết quả thí nghiệm trong nhà lưới cho thấy nano CuO-Cu/Alginate có hiệu quả phòng trừ bệnh đạo ôn trên cây lúa. Tỷ lệ lá nhiễm bệnh và chỉ số bệnh đạo ôn giảm đáng kể khi sử dụng nano CuO-Cu/Alginate. Hiệu quả phòng trừ bệnh đạt cao nhất ở nồng độ 50 ppm. So với thuốc đối chứng, nano CuO-Cu/Alginate có hiệu quả tương đương hoặc thậm chí cao hơn trong việc phòng trừ bệnh đạo ôn.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn và Tương Lai Nano CuO Cu Alginate

Nghiên cứu này đã chứng minh tiềm năng của nano CuO-Cu/Alginate trong việc phòng trừ bệnh đạo ôn trên cây lúa. Tuy nhiên, cần có thêm nhiều nghiên cứu để đánh giá đầy đủ hiệu quả, tính an toàn, và khả năng ứng dụng thực tiễn của sản phẩm này. Các nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào tối ưu hóa quy trình sản xuất, đánh giá ảnh hưởng của nano CuO-Cu/Alginate đến năng suất và chất lượng lúa gạo, và nghiên cứu cơ chế tác động của nano CuO-Cu/Alginate đến nấm Pyricularia oryzae ở cấp độ phân tử.

5.1. Đề Xuất và Khuyến Nghị Ứng Dụng Nano Trong Phòng Trừ Bệnh

Để ứng dụng hiệu quả nano CuO-Cu/Alginate trong phòng trừ bệnh đạo ôn, cần tuân thủ các khuyến nghị sau: (1) Sử dụng sản phẩm có nguồn gốc rõ ràng và tuân thủ hướng dẫn sử dụng của nhà sản xuất. (2) Phun nano CuO-Cu/Alginate vào thời điểm thích hợp (trước hoặc ngay sau khi bệnh xuất hiện) và lặp lại phun khi cần thiết. (3) Kết hợp nano CuO-Cu/Alginate với các biện pháp phòng trừ khác (sử dụng giống kháng bệnh, bón phân cân đối, quản lý nước hợp lý) để đạt hiệu quả cao nhất.

5.2. Nghiên Cứu Tiếp Theo Đánh Giá Ảnh Hưởng Đến Môi Trường và An Toàn

Để đảm bảo tính bền vững của việc sử dụng nano CuO-Cu/Alginate trong nông nghiệp, cần có các nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của sản phẩm đến môi trường (đất, nước, không khí) và sức khỏe con người. Các nghiên cứu này nên tập trung vào đánh giá khả năng tích lũy của nano đồng trong đất và cây trồng, ảnh hưởng của nano đồng đến các sinh vật có ích trong đất, và độc tính của nano đồng đối với con người và động vật. Kết quả của các nghiên cứu này sẽ cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng các quy định và tiêu chuẩn về việc sử dụng nano CuO-Cu/Alginate trong nông nghiệp.

Tổng quan nghiên cứu

Bệnh đạo ôn do nấm Pyricularia oryzae gây hại trên cây lúa là một trong những nguyên nhân chính làm giảm năng suất và chất lượng lúa tại nhiều vùng trồng lúa trọng điểm, đặc biệt là Đồng bằng sông Cửu Long. Theo báo cáo của ngành nông nghiệp, thiệt hại do bệnh đạo ôn có thể dao động từ 20% đến 60%, thậm chí gây mất mùa hoàn toàn ở những vùng bị nhiễm nặng. Trước thực trạng này, việc tìm kiếm các biện pháp phòng trừ hiệu quả, thân thiện với môi trường là rất cần thiết. Công nghệ nano, đặc biệt là nano đồng oxit (CuO) kết hợp với alginate, được đánh giá là giải pháp tiềm năng trong việc kiểm soát bệnh đạo ôn trên lúa nhờ khả năng ức chế nấm gây bệnh và tăng cường sức đề kháng cho cây trồng.

Luận văn thạc sĩ này được thực hiện từ tháng 12/2021 đến tháng 12/2022 tại Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Miền Nam nhằm đánh giá khả năng ức chế của nano CuO-Cu/Alginate đối với nấm Pyricularia oryzae gây bệnh đạo ôn hại lúa. Nghiên cứu tập trung phân lập và định danh nấm gây bệnh từ các mẫu bệnh thu thập tại tỉnh Tiền Giang, đánh giá hiệu quả ức chế của nano ở các nồng độ khác nhau trong điều kiện phòng thí nghiệm và nhà lưới. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các sản phẩm bảo vệ thực vật công nghệ cao, góp phần giảm thiểu sử dụng hóa chất độc hại, bảo vệ môi trường và nâng cao năng suất lúa.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Sinh học và sinh thái của nấm Pyricularia oryzae: Nấm gây bệnh đạo ôn có khả năng xâm nhiễm các bộ phận trên cây lúa ở mọi giai đoạn sinh trưởng, phát triển mạnh trong điều kiện nhiệt độ 24-28°C và độ ẩm cao trên 80%. Bào tử nấm có hình quả lê hoặc nụ sen, có 2-3 vách ngăn ngang, kích thước trung bình 10-25 µm chiều dài và 3-10 µm chiều rộng.

• Công nghệ nano trong bảo vệ thực vật: Nano CuO-Cu/Alginate là phức hợp nano kim loại đồng oxit được ổn định bằng alginate, có kích thước hạt khoảng 5,5 nm, có khả năng giải phóng ion đồng liên tục, tác động lên cấu trúc protein và enzyme của vi sinh vật gây bệnh, từ đó ức chế sự phát triển của nấm.

• Khái niệm alginate và vai trò trong nano: Alginate là polyme sinh học từ rong biển, có khả năng tạo gel với ion kim loại, giúp ổn định cấu trúc nano, đồng thời điều hòa sinh trưởng thực vật, tăng hiệu quả phòng trừ bệnh.

Các khái niệm chính bao gồm: hiệu lực ức chế nấm, chỉ số tích lũy bệnh theo thời gian (AUDPC), phương pháp phân lập và định danh nấm bằng đặc điểm hình thái và giải trình tự gen ITS-rDNA.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Thu thập 15 mẫu nấm Pyricularia oryzae từ 20 ruộng lúa tại 2 huyện Châu Thành và Tân Phước, tỉnh Tiền Giang. Mẫu bệnh được lấy khi bệnh mới xuất hiện, chưa xử lý hóa chất.

• Phân lập và định danh nấm: Sử dụng phương pháp cấy đơn bào tử trên môi trường PDA, quan sát đặc điểm hình thái tản nấm và bào tử dưới kính hiển vi. Giải trình tự gen ITS-rDNA được thực hiện bằng PCR, sản phẩm được giải trình tự và so sánh với cơ sở dữ liệu GenBank để xác định loài.

• Thí nghiệm ức chế trong phòng thí nghiệm: Thiết kế thí nghiệm hoàn toàn ngẫu nhiên với 7 nghiệm thức gồm 6 nồng độ nano CuO-Cu/Alginate (20, 30, 40, 50, 60 ppm) và đối chứng thuốc Fujione 0,3%. Mỗi nghiệm thức có 5 lần lặp lại, mỗi lần 3 đĩa petri. Đánh giá đường kính tản nấm sau 48 giờ, tính hiệu lực ức chế theo công thức Abbott.

• Thí nghiệm trong nhà lưới: Thiết kế hoàn toàn ngẫu nhiên với 6 nghiệm thức gồm 4 nồng độ nano (30, 40, 50, 60 ppm), thuốc Fujione 0,3% và đối chứng nước. Mỗi nghiệm thức 5 lần lặp lại, mỗi lần 3 chậu cây lúa giống IR50404. Phun thuốc khi tỷ lệ bệnh lá đạt 5-10%, theo dõi tỷ lệ bệnh và chỉ số bệnh ở các thời điểm 3, 5, 7, 10, 14 ngày sau phun. Tính hiệu lực ức chế theo công thức Henderson-Tilton và AUDPC.

• Phân tích số liệu: Sử dụng phần mềm Excel và SAS 9.4 để xử lý thống kê ANOVA, phân hạng và so sánh mức ý nghĩa.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Phân lập và định danh nấm Pyricularia oryzae: 15 mẫu nấm được phân lập thành công từ các ruộng lúa tại Tiền Giang, có đặc điểm hình thái tản nấm màu xám vàng, bào tử hình quả lê hoặc nụ sen với 2-3 vách ngăn ngang, kích thước trung bình 10-25 µm chiều dài và 3-10 µm chiều rộng. Giải trình tự gen ITS-rDNA cho thấy mức độ tương đồng với loài Pyricularia oryzae từ 98,66% đến 99,66%, xác nhận chính xác tác nhân gây bệnh.

2. Hiệu quả ức chế trong phòng thí nghiệm: Nano CuO-Cu/Alginate thể hiện khả năng ức chế sự phát triển của nấm Pyricularia oryzae tăng theo nồng độ. Ở nồng độ 60 ppm, hiệu lực ức chế đạt 100%, vượt trội so với các nồng độ thấp hơn và tương đương hoặc cao hơn thuốc đối chứng Fujione 0,3%. Đường kính tản nấm giảm rõ rệt từ 48 giờ sau cấy, cho thấy tác động nhanh và mạnh của nano.

3. Hiệu quả trong điều kiện nhà lưới: Nano CuO-Cu/Alginate ở các nồng độ 40, 50 và 60 ppm đạt hiệu lực ức chế bệnh đạo ôn lần lượt là 81,58%, 84,77% và 83,72% sau 14 ngày phun, tương đương hoặc cao hơn thuốc Fujione 0,3%. Nồng độ 30 ppm cho hiệu quả thấp hơn nhưng vẫn có tác dụng đáng kể. Chỉ số AUDPC giảm rõ rệt ở các nghiệm thức xử lý nano so với đối chứng nước, chứng tỏ khả năng kiểm soát bệnh lâu dài.

4. Độ an toàn và độc tính: Quan sát cây lúa sau phun nano không ghi nhận triệu chứng độc hại hay ảnh hưởng tiêu cực đến sinh trưởng cây trong vòng 7 ngày, cho thấy nano CuO-Cu/Alginate có độc tính thấp và an toàn khi sử dụng.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu khẳng định tiềm năng ứng dụng của nano CuO-Cu/Alginate trong phòng trừ bệnh đạo ôn trên lúa. Hiệu quả ức chế nấm trong phòng thí nghiệm và nhà lưới tương đối cao, đặc biệt ở nồng độ 40-60 ppm, phù hợp với các nghiên cứu trước đây về nano đồng trong bảo vệ thực vật. Cơ chế tác động của nano dựa trên khả năng giải phóng ion đồng, phá vỡ cấu trúc protein và enzyme của nấm, đồng thời kích thích hệ miễn dịch của cây trồng.

So với thuốc hóa học truyền thống, nano CuO-Cu/Alginate không chỉ giảm thiểu nguy cơ kháng thuốc mà còn thân thiện với môi trường và an toàn cho người sử dụng. Việc sử dụng alginate giúp ổn định cấu trúc nano, tăng thời gian lưu giữ và hiệu quả tác động. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ đường kính tản nấm theo thời gian và biểu đồ hiệu lực ức chế (%) ở các nồng độ khác nhau, cũng như bảng so sánh chỉ số AUDPC giữa các nghiệm thức.

Tuy nhiên, nghiên cứu cũng chỉ ra rằng hiệu quả không tăng thêm đáng kể khi tăng nồng độ nano trên 50 ppm, cho thấy cần cân nhắc tối ưu liều lượng để tiết kiệm chi phí và tránh dư lượng kim loại trong môi trường.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Ứng dụng nano CuO-Cu/Alginate trong sản xuất lúa: Khuyến nghị sử dụng nano ở nồng độ 40-50 ppm để phun phòng trừ bệnh đạo ôn trong giai đoạn cây lúa từ 30-40 ngày tuổi, nhằm đạt hiệu quả ức chế trên 80% trong vòng 14 ngày. Thời gian áp dụng nên theo dõi sát diễn biến bệnh để phun đúng thời điểm.

2. Phát triển sản phẩm nano bảo vệ thực vật: Các cơ quan nghiên cứu và doanh nghiệp nên phối hợp hoàn thiện quy trình sản xuất nano CuO-Cu/Alginate ổn định, an toàn, đồng thời xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật và hướng dẫn sử dụng phù hợp với điều kiện thực tế.

3. Đào tạo và chuyển giao công nghệ: Tổ chức các khóa tập huấn cho cán bộ kỹ thuật và nông dân về cách sử dụng nano trong phòng trừ bệnh, nhấn mạnh ưu điểm về hiệu quả và an toàn môi trường so với hóa chất truyền thống.

4. Nghiên cứu bổ sung và giám sát môi trường: Tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng lâu dài của nano CuO-Cu/Alginate đến hệ sinh thái đất và vi sinh vật cộng sinh, đồng thời giám sát dư lượng kim loại trong đất và cây trồng để đảm bảo an toàn thực phẩm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu và giảng viên ngành Bảo vệ thực vật: Có thể sử dụng kết quả nghiên cứu làm cơ sở khoa học để phát triển các đề tài tiếp theo về ứng dụng công nghệ nano trong quản lý dịch hại cây trồng.

2. Doanh nghiệp sản xuất thuốc bảo vệ thực vật công nghệ cao: Tham khảo để phát triển sản phẩm nano CuO-Cu/Alginate, nâng cao hiệu quả và thân thiện môi trường, đáp ứng nhu cầu thị trường nông nghiệp bền vững.

3. Cán bộ kỹ thuật và quản lý nông nghiệp: Áp dụng kết quả nghiên cứu để tư vấn, hướng dẫn nông dân sử dụng các biện pháp phòng trừ bệnh đạo ôn hiệu quả, giảm thiểu sử dụng hóa chất độc hại.

4. Nông dân trồng lúa tại các vùng trọng điểm: Nắm bắt thông tin về công nghệ nano mới, lựa chọn giải pháp phòng trừ bệnh an toàn, nâng cao năng suất và chất lượng lúa, giảm thiểu thiệt hại do bệnh đạo ôn.

Câu hỏi thường gặp

1. Nano CuO-Cu/Alginate là gì và có ưu điểm gì trong phòng trừ bệnh đạo ôn?
   Nano CuO-Cu/Alginate là phức hợp nano đồng oxit được ổn định bằng alginate, có kích thước hạt nhỏ (~5,5 nm), giúp giải phóng ion đồng liên tục, ức chế sự phát triển của nấm Pyricularia oryzae. Ưu điểm là hiệu quả cao, an toàn với môi trường và con người, giảm thiểu kháng thuốc so với hóa chất truyền thống.

2. Nồng độ nano nào cho hiệu quả ức chế tốt nhất?
   Nghiên cứu cho thấy nồng độ 60 ppm ức chế hoàn toàn nấm trong phòng thí nghiệm, trong khi 40-50 ppm đạt hiệu lực trên 80% trong điều kiện nhà lưới, là mức tối ưu để sử dụng thực tế.

3. Phương pháp phân lập và định danh nấm được thực hiện như thế nào?
   Mẫu bệnh được thu thập từ ruộng, phân lập đơn bào tử trên môi trường PDA, quan sát hình thái tản nấm và bào tử dưới kính hiển vi. Giải trình tự gen ITS-rDNA được thực hiện bằng PCR và so sánh với cơ sở dữ liệu GenBank để xác định chính xác loài nấm.

4. Nano CuO-Cu/Alginate có ảnh hưởng độc hại đến cây lúa không?
   Quan sát trong nghiên cứu không ghi nhận triệu chứng độc hại hay ảnh hưởng tiêu cực đến cây lúa trong vòng 7 ngày sau phun, cho thấy nano có độc tính thấp và an toàn khi sử dụng đúng liều lượng.

5. Làm thế nào để áp dụng nano CuO-Cu/Alginate trong sản xuất lúa?
   Nên phun nano ở nồng độ 40-50 ppm khi tỷ lệ bệnh lá đạt 5-10%, vào giai đoạn cây lúa từ 30-40 ngày tuổi, phun đều trên toàn bộ cây vào chiều mát, kết hợp theo dõi diễn biến bệnh để phun bổ sung nếu cần.

Kết luận

• Đã phân lập và xác định chính xác 15 mẫu nấm Pyricularia oryzae gây bệnh đạo ôn trên lúa tại tỉnh Tiền Giang bằng đặc điểm hình thái và giải trình tự gen ITS-rDNA.
• Nano CuO-Cu/Alginate có khả năng ức chế sự phát triển của nấm trong phòng thí nghiệm với hiệu lực 100% ở nồng độ 60 ppm.
• Trong điều kiện nhà lưới, nano đạt hiệu lực ức chế bệnh đạo ôn trên 80% ở nồng độ 40-50 ppm sau 14 ngày phun.
• Nano CuO-Cu/Alginate an toàn cho cây lúa, không gây độc tính trong quá trình sử dụng thử nghiệm.
• Đề xuất áp dụng nano CuO-Cu/Alginate trong sản xuất lúa nhằm giảm thiểu sử dụng hóa chất, bảo vệ môi trường và nâng cao năng suất.

Next steps: Phát triển quy trình sản xuất công nghiệp nano CuO-Cu/Alginate, mở rộng thử nghiệm thực địa và giám sát tác động môi trường.

Call to action: Các nhà nghiên cứu, doanh nghiệp và cán bộ kỹ thuật cần phối hợp để ứng dụng công nghệ nano vào thực tiễn sản xuất nông nghiệp bền vững.