Tổng quan nghiên cứu

Tuyến trùng ký sinh thực vật và nấm Fusarium solani là hai tác nhân gây hại nghiêm trọng đối với cây cà chua, làm giảm năng suất và chất lượng sản phẩm nông nghiệp. Ước tính thiệt hại do tuyến trùng Meloidogyne spp. gây ra trên cây cà chua có thể lên đến 29%, trong khi nấm Fusarium solani là nguyên nhân chính gây bệnh thối rễ, thối thân, ảnh hưởng đặc biệt nghiêm trọng ở giai đoạn cây con. Việc sử dụng thuốc hóa học để kiểm soát các tác nhân này đã dẫn đến hiện tượng kháng thuốc và ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường. Trong bối cảnh đó, nấm nội cộng sinh Arbuscular Mycorrhiza (AM) được xem là giải pháp sinh học tiềm năng nhằm hạn chế sự gây hại của các mầm bệnh này.

Luận văn thạc sĩ này tập trung khảo sát khả năng hạn chế nấm Fusarium solani và tuyến trùng Meloidogyne spp. trên cây cà chua thông qua sự cộng sinh của nấm nội cộng sinh AM trong điều kiện nhà lưới. Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 09/2022 đến tháng 03/2023 tại Viện Nghiên cứu Công nghệ Sinh học và Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh, với phạm vi thu thập mẫu đất tại hai huyện Hóc Môn và Bình Chánh, TP. Hồ Chí Minh. Mục tiêu chính là phân lập, định danh các chi nấm AM, đánh giá khả năng tái cộng sinh và khảo sát hiệu quả hạn chế tác nhân gây bệnh trên cây cà chua.

Kết quả nghiên cứu không chỉ góp phần làm rõ vai trò của nấm AM trong quản lý dịch hại cây trồng mà còn mở ra hướng ứng dụng sinh học bền vững, giảm thiểu sử dụng hóa chất trong sản xuất nông nghiệp, góp phần nâng cao năng suất và chất lượng cà chua tại các vùng sản xuất trong nhà lưới.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nấm nội cộng sinh Arbuscular Mycorrhiza (AM) thuộc ngành Glomeromycota, có khả năng hình thành mối quan hệ cộng sinh với rễ cây trồng, giúp tăng cường hấp thu dinh dưỡng và cải thiện sức đề kháng của cây. Ba chi nấm AM phổ biến trong đất trồng cây họ cà gồm Acaulospora, Glomus và Gigaspora, trong đó Acaulospora và Glomus chiếm tỷ lệ xuất hiện lần lượt 62,22% và 46,70%. Cấu trúc cộng sinh đặc trưng của nấm AM gồm sợi nấm (hyphae), bụi (arbuscules) và túi (vesicles), đóng vai trò trao đổi dinh dưỡng và tạo hàng rào bảo vệ cây khỏi mầm bệnh.

Nấm Fusarium solani là tác nhân gây bệnh thối rễ, thối thân trên nhiều loại cây trồng, xâm nhập qua các vết thương trên rễ và thân, tiết độc tố làm suy giảm chức năng sinh lý của cây. Tuyến trùng Meloidogyne spp. là loài nội ký sinh gây u sưng rễ, làm giảm khả năng hấp thu nước và dinh dưỡng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sinh trưởng cây cà chua. Cơ chế ký sinh của tuyến trùng bao gồm xâm nhập vào mô rễ, hình thành các vị trí dinh dưỡng đặc biệt và sinh sản nhanh chóng.

Nấm AM có khả năng hạn chế tác động của nấm Fusarium solani và tuyến trùng Meloidogyne spp. thông qua nhiều cơ chế như cạnh tranh không gian, thay đổi dịch tiết rễ, kích thích hệ miễn dịch của cây và tạo hàng rào vật lý bảo vệ rễ.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm 40 mẫu đất thu thập từ các vườn cà chua, cà tím và ớt tại huyện Hóc Môn và Bình Chánh. Mẫu đất được lấy theo phương pháp lấy mẫu theo năm đường chéo, độ sâu 0-20 cm, cách gốc cây 10-30 cm. Nấm AM được phân lập bằng kỹ thuật sàng ướt kết hợp ly tâm trong dung dịch sucrose 50%, sau đó định danh hình thái và sinh học phân tử bằng phản ứng PCR với cặp primer AML1/AML2.

Thí nghiệm tái cộng sinh được tiến hành trong nhà lưới với cây cà chua, cà tím và ớt, mật số bào tử chủng vào chậu là 1000 bào tử/5 kg đất. Các chỉ tiêu sinh trưởng như chiều cao cây, chiều dài rễ, tổng số rễ và trọng lượng rễ tươi được đo ở các mốc 14, 21 và 28 ngày sau chủng nấm AM.

Khảo sát khả năng hạn chế nấm Fusarium solani và tuyến trùng Meloidogyne spp. được thực hiện bằng cách lây nhiễm các tác nhân gây hại lên cây cà chua đã xử lý nấm AM 10 ngày trước đó. Thí nghiệm bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên với 6 nghiệm thức, mỗi nghiệm thức 30 chậu, theo dõi các chỉ tiêu sinh trưởng và mức độ bệnh ở các mốc 17, 24, 31 và 38 ngày sau chủng nấm AM.

Phân tích dữ liệu sử dụng phương pháp thống kê mô tả và so sánh trung bình, kết quả được trình bày dưới dạng bảng và biểu đồ để minh họa sự khác biệt giữa các nghiệm thức.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Phân lập và định danh nấm AM: Tất cả 40 mẫu đất đều phát hiện sự hiện diện của nấm AM với tổng cộng 10 kiểu hình bào tử thuộc 3 chi Acaulospora, Glomus và Gigaspora. Chi Acaulospora chiếm tỷ lệ xuất hiện cao nhất 62,22%, tiếp theo là Glomus 46,70%. Mật số bào tử trung bình đạt khoảng 1000 bào tử/5 kg đất.

  2. Khả năng tái cộng sinh: Nấm AM có khả năng cộng sinh hiệu quả trong rễ cà chua, cà tím và ớt, với tỷ lệ cộng sinh đạt trên 70% ở giai đoạn 14 ngày sau chủng. Các chỉ tiêu sinh trưởng như chiều cao cây tăng trung bình 15-20%, chiều dài rễ tăng 10-15% so với đối chứng không xử lý nấm AM.

  3. Hạn chế nấm Fusarium solani: Ở 38 ngày sau chủng nấm AM, tỷ lệ bệnh (TLB) và chỉ số bệnh (CSB) trên cây cà chua được xử lý nấm AM giảm đáng kể, lần lượt là 21,16% và 6,27%, trong khi nghiệm thức đối chứng có TLB 54,09% và CSB 25,89%. Hiệu quả hạn chế bệnh đạt trên 60%, đồng thời các chỉ tiêu sinh trưởng cây được cải thiện rõ rệt.

  4. Hạn chế tuyến trùng Meloidogyne spp.: Nấm AM giúp giảm mật số tuyến trùng trong đất và rễ, giảm số lượng u sưng trên rễ cà chua khoảng 40-50% so với đối chứng. Cây cà chua được xử lý nấm AM có chiều cao và trọng lượng rễ tươi tăng trung bình 12-18%, cho thấy khả năng sinh trưởng được cải thiện trong điều kiện bị tuyến trùng gây hại.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy nấm nội cộng sinh AM đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện sức khỏe rễ và tăng cường khả năng chống chịu của cây cà chua trước các tác nhân gây hại như Fusarium solani và tuyến trùng Meloidogyne spp. Cơ chế hạn chế bệnh có thể liên quan đến cạnh tranh không gian và dinh dưỡng, tạo hàng rào vật lý và kích thích hệ miễn dịch của cây thông qua các chất sinh trưởng và phản ứng miễn dịch hệ thống.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, tỷ lệ giảm bệnh và cải thiện sinh trưởng cây tương đồng hoặc cao hơn, khẳng định tính hiệu quả của nấm AM trong điều kiện nhà lưới tại TP. Hồ Chí Minh. Việc sử dụng nấm AM không chỉ giúp giảm thiểu sử dụng thuốc hóa học mà còn góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe người tiêu dùng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ cột thể hiện tỷ lệ bệnh và chỉ số bệnh giữa các nghiệm thức, biểu đồ đường thể hiện sự phát triển chiều cao và trọng lượng rễ theo thời gian, cũng như bảng tổng hợp mật số bào tử và mật số tuyến trùng trong đất.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Ứng dụng nấm AM trong sản xuất cà chua nhà lưới: Khuyến khích sử dụng nấm AM chi Acaulospora và Glomus với mật số 1000 bào tử/5 kg đất để tăng cường sức đề kháng và hạn chế bệnh hại, áp dụng trong vòng 1 tháng sau khi cây ra chậu.

  2. Phát triển quy trình nhân giống và bảo quản nấm AM: Xây dựng quy trình nhân giống nấm AM quy mô nhỏ tại các trung tâm bảo vệ thực vật để cung cấp nguồn nấm chất lượng, đảm bảo tính ổn định và hiệu quả trong sản xuất.

  3. Kết hợp nấm AM với các biện pháp sinh học khác: Nghiên cứu phối hợp nấm AM với vi khuẩn kích thích sinh trưởng thực vật (PGPR) hoặc các chế phẩm sinh học khác nhằm nâng cao hiệu quả kiểm soát dịch hại và cải thiện năng suất.

  4. Đào tạo và chuyển giao công nghệ: Tổ chức các khóa tập huấn cho nông dân và kỹ thuật viên về kỹ thuật sử dụng nấm AM trong canh tác cà chua nhà lưới, đồng thời xây dựng tài liệu hướng dẫn chi tiết.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nông dân và nhà sản xuất cà chua: Nhận biết và áp dụng công nghệ sinh học sử dụng nấm AM để nâng cao năng suất, giảm thiểu tổn thất do bệnh hại và tuyến trùng gây ra.

  2. Chuyên gia và kỹ thuật viên bảo vệ thực vật: Cung cấp cơ sở khoa học và phương pháp thực nghiệm để phát triển các giải pháp quản lý dịch hại bền vững trong sản xuất nông nghiệp.

  3. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành nông học, bảo vệ thực vật: Tham khảo mô hình nghiên cứu, phương pháp phân lập, định danh và đánh giá hiệu quả nấm AM trong kiểm soát bệnh hại cây trồng.

  4. Các tổ chức phát triển nông nghiệp và doanh nghiệp sản xuất chế phẩm sinh học: Tìm hiểu tiềm năng ứng dụng nấm AM trong sản xuất chế phẩm sinh học, mở rộng thị trường và nâng cao giá trị sản phẩm.

Câu hỏi thường gặp

  1. Nấm nội cộng sinh AM là gì và có vai trò gì trong nông nghiệp?
    Nấm AM là nhóm nấm cộng sinh với rễ cây, giúp tăng cường hấp thu dinh dưỡng và cải thiện sức đề kháng của cây. Chúng hỗ trợ cây chống lại các tác nhân gây bệnh và cải thiện sinh trưởng, đặc biệt trong điều kiện đất nghèo dinh dưỡng.

  2. Làm thế nào để phân lập và định danh nấm AM trong đất?
    Phân lập nấm AM được thực hiện bằng kỹ thuật sàng ướt kết hợp ly tâm trong dung dịch sucrose, sau đó quan sát hình thái bào tử dưới kính hiển vi và định danh sinh học phân tử qua phản ứng PCR với cặp primer đặc hiệu.

  3. Nấm AM có thể hạn chế được nấm Fusarium solani và tuyến trùng Meloidogyne spp. không?
    Có, nấm AM giúp giảm tỷ lệ bệnh do Fusarium solani và mật số tuyến trùng Meloidogyne spp. trên rễ cà chua, đồng thời cải thiện các chỉ tiêu sinh trưởng của cây, nhờ cơ chế cạnh tranh, tạo hàng rào vật lý và kích thích miễn dịch cây.

  4. Ứng dụng nấm AM trong sản xuất cà chua nhà lưới có khó không?
    Việc ứng dụng nấm AM tương đối đơn giản, chỉ cần chủng nấm vào đất trồng với mật số phù hợp và chăm sóc cây đúng kỹ thuật. Nấm AM phát triển tốt trong điều kiện nhà lưới và mang lại hiệu quả rõ rệt trong kiểm soát dịch hại.

  5. Có thể kết hợp nấm AM với các biện pháp sinh học khác không?
    Có, nấm AM có thể phối hợp với vi khuẩn kích thích sinh trưởng thực vật (PGPR) hoặc các chế phẩm sinh học khác để tăng cường hiệu quả kiểm soát dịch hại và cải thiện năng suất cây trồng.

Kết luận

  • Nấm nội cộng sinh AM phổ biến trong đất trồng cây họ cà tại TP. Hồ Chí Minh, với chi Acaulospora và Glomus chiếm ưu thế.
  • Nấm AM có khả năng cộng sinh hiệu quả trên rễ cà chua, cà tím và ớt, cải thiện các chỉ tiêu sinh trưởng cây.
  • Sự hiện diện của nấm AM giúp hạn chế đáng kể tỷ lệ bệnh do Fusarium solani và mật số tuyến trùng Meloidogyne spp., nâng cao sức khỏe rễ và khả năng chống chịu của cây cà chua.
  • Ứng dụng nấm AM trong sản xuất cà chua nhà lưới là giải pháp sinh học bền vững, giảm thiểu sử dụng hóa chất và bảo vệ môi trường.
  • Các bước tiếp theo bao gồm phát triển quy trình nhân giống nấm AM quy mô lớn, phối hợp với các biện pháp sinh học khác và chuyển giao công nghệ cho nông dân.

Hành động ngay hôm nay để áp dụng nấm AM trong canh tác cà chua, góp phần nâng cao năng suất và phát triển nông nghiệp bền vững!