CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA NẤM TRICHODERMA 1.1 Vị trí phân loại [9] Ngành: Ascomycota Lớp: Ascomycetes Bộ: Hypocreales Họ: Hypocreaceae Trichoderma là nhóm những loài nấm sợi tăng trưởng nhanh (Samuels, 1996) và phân bố rộng khắp trên thế giới (Domsch và cộng sự, 1980; Gams và Bissett, 1998; Klein và Eveleigh, 1998). Chúng có mặt trong hầu hết các loại đất và thường chiếm ưu thế trong quần thể vi sinh vật đất (Killham, 1994). Trong những loài vi nấm sợi, Trichoderma được phân vào nhóm có bào tử trần (Domsch và Gams, 1972). Sự phân loại các loài Trichoderma vẫn còn mù mịt và gây nhiều tranh cãi mãi đến năm 1969 khi mà Rifai đã nỗ lực để tìm ra một hệ thống phân loại khả thi cho hệ gen Trichoderma.
Đến năm 1991, Bissett đã đề xuất một hệ thống phân loại Trichoderma có chỉnh sửa dựa trên các đặc tính về hình thái và bốn phân chi (Trichoderma, Pachybasium, Longibrachiatum và Hypocreanum). Trong những năm gần đây, các phương pháp phân tử đã giúp chúng ta cải thiện đáng kể những hiểu biết về hệ gen Trichoderma đến cấp độ loài. Hiện nay đã có khoảng 75 loài Trichoderma đã được xác định. Hệ gen Trichoderma có các đặc tính hình thái đặc trưng được dùng để phân loại và phân biệt chúng.
Trichoderma là nhóm nấm có vách ngăn. Chúng hình thành nên rất nhiều nhánh mang những cuống bào tử đính tạo thành dạng hình chóp hoặc hình nón (Rifai, 1969). Trên đỉnh của cuống bào tử đính có mang những cấu trúc dạng cổ chai. Các bào tử dạng chuỗi, còn gọi là bào tử đính, được hình thành ở đầu mút của cấu trúc dạng cổ chai và chúng tạo thành chóp bào tử đính (Gams và Bissett, 1998).1: Cấu trúc cơ quan sinh bào tử của Trichoderma [23] 1.2 Đặc điểm hình thái [2] Trichoderma là một loài nấm bất toàn, sinh sản vô tính bằng đính bào tử từ khuẩn ty (Bertrand và cộng sự, 1998).
Khuẩn ty không màu, cuống sinh bào tử phân nhánh, ở cuối nhánh phát triển thành một khối tròn mang các bào tử màu lục liên kết với nhau nhờ chất nhầy. Bào tử hình cầu, hình elip hoặc hình thuôn. Khuẩn lạc nấm có màu lục trắng hoặc từ lục trắng đến lục, vàng xanh, màu lục xỉn đến lục đậm. Các chủng Trichoderma có tốc độ phát triển nhanh, chúng có thể đạt đường kính khuẩn lạc từ 2 – 9cm sau 4 ngày nuôi cấy ở nhiệt độ 250C.3 Đặc điểm sinh lý, sinh hóa [5] Nấm Trichoderma sp.
hiện diện gần như trong tất cả các loại đất và trong một số môi trường sống khác. Nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của Trichoderma là từ 27 – 300C. Những khám phá gần đây cho thấy chúng có tính cơ hội, không độc với các thực vật mà nó cộng sinh và là vật ký sinh trên một số loài nấm khác. Chúng có thể tồn tại khi nồng độ CO2 cao (10%), phát triển tốt ở đất axit và cả đất kiềm nếu ở đó có sự tập trung một lượng CO2 [14] Các loài Trichoderma có khả năng đối kháng cao đối với các nấm khác như: Trichoderma lignorum ký sinh trên một số loài nấm đất, Trichoderma viride ký sinh trên khuẩn ty của nấm Armillariella mellea [13].
Cơ chế của quá trình này vẫn chưa 4 được biết đến một cách kỹ càng, nhưng người ta cho rằng nó đối kháng với các loài nấm khác là do có khả năng tiết ra chất kháng nấm, sau đó sử dụng hệ enzyme phân giải hỗn hợp để tiêu hủy vách tế bào. Theo Garrett (1956) khả năng cạnh tranh dinh dưỡng của Trichoderma có các đặc tính sau: Sinh trưởng mạnh và bào tử nảy mầm rất nhanh Có khả năng phân giải hệ enzyme phân giải cao Có khả năng tạo chất kháng sinh Chịu được chất kháng sinh Trichoderma ưa độ ẩm, khi đất khô thì quần thể Trichoderma giảm rõ rệt, song các loài Trichoderma khác nhau yêu cầu về nhiệt độ và độ ẩm là khác nhau. Chẳng hạn như chủng Trichoderma hamatum và Trichoderma pseudokoningii có khả năng thích ứng được môi trường có độ ẩm cao, Trichoderma viride và Trichoderma polysporum thích hợp ở những vùng có độ ẩm thấp [14] A 5 B C D D 6 E Hình 1.2: Khuẩn lạc một số chủng Trichoderma trên môi trường Potato Glucose Agar (PGA) sau 3 ngày nuôi cấy ở nhiệt độ phòng A: Trichoderma viride B: Trichoderma ressi C: Trichoderma parceromosum D: Trichoderma harzianum E: Trichoderma hamatum 1.4 Khả năng đối kháng của nấm Trichoderma [11], [12], [19] Nấm đối kháng có thể kìm hãm sự sinh trưởng, phát triển của nấm gây bệnh, giúp cây hồi phục, sinh trưởng và phát triển. Nấm Trichoderma có khả năng ức chế một số nấm gây bệnh khác như: Sclerotium rolfsii, Phytophthora, Fusarium, Pythium, Rhizoctonia.
Những loài này gây bệnh trên nhiều loài cây trồng: cây họ đậu, cây ăn trái, hòa thảo, cây công nghiệp và cây hoa kiểng… Sự đối kháng của nấm Trichoderma thông qua nhiều cơ chế. Trong đó chủ yếu là cơ chế phòng trừ nấm bệnh của nấm đối kháng Trichoderma tại những điểm tiếp xúc trực tiếp của Trichoderma với nấm bệnh sẽ làm cho nấm bệnh teo đi và chết, đây là hiện tượng ký sinh của nấm Trichoderma. Ngoài ra, nấm Trichoderma còn có khả năng sinh các chất kháng sinh nên dù không tiếp xúc trực tiếp thì nấm bệnh vẫn chết. Vào năm 1932, Weindling đã mô tả hiện tượng nấm Trichoderma ký sinh nấm gây bệnh và đặt tên cho hiện tượng đó là “giao thoa sợi nấm” (Cnyder, 1976).
Hiện tượng giao thoa gồm ba giai đoạn như sau: 7 1) Sợi nấm Trichoderma vây quanh sợi nấm gây bệnh. 2) Sau khi vây quanh, sợi nấm Trichoderma thắt chặt lấy các sợi nấm gây bệnh cây. 3) Cuối cùng, sợi nấm Trichoderma đâm xuyên làm thủng lớp tế bào của nấm gây bệnh, dẫn đến sự gây bệnh làm cho chất nguyên sinh trong nấm gây bệnh bị phân hủy và dẫn đến nấm bệnh chết. Sau đó, quan sát dưới kính hiển vi, hiện tượng ký sinh của nấm Trichoderma được mô tả như sau: tại những điểm nấm Trichoderma tiếp xúc với nấm gây bệnh đã làm cho nấm gây bệnh teo lại và chết (Dubey, 1995; Rousscu và cộng sự, 1996).
Tuy nhiên, ở những điểm không có sự tiếp xúc của nấm Trichoderma, nấm gây bệnh vẫn chết thì các nhà nghiên cứu cho là tác động của chất kháng sinh tiết ra từ nấm Trichoderma sinh ra gây độc cho nấm gây bệnh (Agrowcal và cộng sự, 1979; Michrina và cộng sự, 1996).3: Trichoderma ký sinh trên Hình 1.4: Trichoderma harzianum ký sinh trên khuẩn ty nấm Rhizoctonia Pythium gây bệnh trên rễ cây họ đậu [24] solani [24] Theo L. Điều này chứng tỏ rằng các yếu tố trong môi trường này cũng ảnh hưởng lên sự phát triển của Trichoderma. Sự 8 phụ thuộc của sự phát triển cũng như hiệu quả đối kháng này vào môi trường là một trong những khó khăn để đưa vào ứng dụng các chế phẩm Trichoderma.5 Một số ứng dụng của nấm Trichoderma 1.1 Bảo vệ thực vật [3] Đối với những bệnh hại do nấm , những bệnh liên quan đến các bộ phận dưới mặt đất (thân ngầm và rễ) rất khó xử lý bằng phương pháp hóa học truyền thống. Trichoderma là loại vi sinh vật có tính đối kháng mạnh với một số nấm bệnh trong đất ở thực vật và được nghiên cứu ứng dụng như là yếu tố kiểm soát sinh học.
Cơ chế này chủ yếu nhờ tác dụng của độc tố (Trichodermin, viridian) do nấm tiết ra và do nấm ký sinh trực tiếp trên nấm gây bệnh. Hiện nay các chủng Trichoderma sp. được sử dụng rộng rãi trong các chế phẩm sinh học thương mại như: chế phẩm sinh học BIMA (có chứa Trichoderma) của trung tâm Công Nghệ Sinh Học TP.HCM, chế phẩm Vi – ĐK của công ty thuốc sát trùng Việt Nam… đang được nông dân sử dụng trong việc ủ phân chuồng để bón cho cây trồng. Việc sử dụng chế phẩm này đã đẩy nhanh tốc độ ủ hoai phân chuồng từ 2-3 lần so với phương pháp thông thường, giảm thiểu ô nhiễm môi trường do mùi hôi thối của phân chuồng mà người nông dân còn tận dụng được nguồn phân tại chỗ, vừa đáp ứng được nhu cầu ứng dụng tăng khả năng kháng bệnh cho cây trồng do tác dụng của nấm đối kháng Trichoderma có chứa trong phân.
Chế phẩm Trichodex với Trichoderma harzianum là thành phần chính được sử dụng để chống lại sự thối rữa của táo sau thu hoạch. Ở Mỹ, người ta rắc bột bào tử hay phủ gel bào tử lên các hạt giống để tăng tính kháng bệnh của cây trồng hay phun bào tử lên khắp cánh đồng trước khi trồng trọt. Trichoderma đã được nghiên cứu và ứng dụng trong việc kháng bệnh cho nhiều loại cây trồng: thối rễ ở cây hòa thảo, thối đen ở cây bắp cải, dưa leo, cà chua, bầu bí…, bệnh chết ẻo của cây họ đậu, dưa hấu, cây ăn trái và hang loạt các bệnh khác do nấm gây ra.[1] Ứng dụng chế phẩm sinh học vào sản xuất nông nghiệp là xu hướng đang phát triển mạnh hiện nay. Trong đó, chế phẩm nuôi cấy nấm Trichoderma là một trong các ứng dụng được xem là phổ biến vì giá thành thấp, cách sử dụng đơn giản và nhất là hiệu quả đem lại rất thuyết phục.
9 Tuy nhiên để phát huy tác dụng của nấm Trichoderma một cách tốt nhất thì yêu cầu người nông dân phải thực hiện đúng và đầy đủ các hướng dẫn sử dụng; trong đó, do Trichoderma là vi sinh vật sống nên phải có thời gian cách ly với vôi và các các loại thuốc bảo vệ thực vật trừ nấm từ 7-10 ngày, đồng thời nấm cần có nguồn phân hữu cơ như nguồn dinh dưỡng để các bào tử nấm phát triển mạnh. Các chế phẩm từ nấm này không độc hại, có tính chọn lọc cao và hiệu quả không thua kém thuốc bảo vệ thực vật.2 Cải thiện năng suất cây trồng [2], [3], [5] Việc sử dụng thuốc trừ sâu và phân bón hóa học lâu ngày sẽ làm đất canh tác bị thoái hóa, chai sạn và các loại giun đất không phát triển được, làm hạn chế độ xốp và độ thông khí cho rễ cây. Vì thế mà ngày nay, những nghiên cứu sử dụng phân bón hữu cơ sinh học thế hệ mới đang phát triển mạnh. Đây là loại phân kết hợp giữa phân bón vi sinh và thuốc trừ sâu sinh học.
Các sản phẩm này có tác dụng: Phòng ngừa các bệnh thối mốc, bệnh héo rũ, bệnh nấm sương mai… và hạn chế các tác hại nguy hiểm do các nấm gây mục gỗ nhờ khả năng bất hoạt enzyme của các nấm gây bệnh, đồng thời bảo vệ cây trồng khỏi các côn trùng đục phá thân.