Tổng quan nghiên cứu

Rau họ thập tự (Cruciferae) là nhóm rau có giá trị dinh dưỡng và kinh tế cao, với diện tích trồng khoảng 995.000 ha cả nước năm 2021, sản lượng đạt 18,5 triệu tấn, trong đó khu vực phía Nam chiếm khoảng 7,2 triệu tấn. Tuy nhiên, bệnh hại do vi sinh vật đất gây ra, đặc biệt là bệnh lở cổ rễ do nấm Rhizoctonia solani, đã làm giảm năng suất và chất lượng rau, gây thiệt hại nghiêm trọng cho sản xuất nông nghiệp. Nấm R. solani là tác nhân gây bệnh phổ biến với khả năng ký chủ rộng trên hơn 550 loại cây trồng, gây chết hàng loạt cây con, làm tăng chi phí sản xuất và ảnh hưởng đến an toàn thực phẩm.

Việc sử dụng thuốc hóa học tuy hiệu quả nhưng gây ô nhiễm môi trường và tồn dư độc hại trong nông sản. Do đó, nghiên cứu và ứng dụng biện pháp sinh học, đặc biệt là sử dụng nấm đối kháng Chaetomium sp., được xem là giải pháp bền vững, thân thiện môi trường. Nấm Chaetomium sp. có khả năng sinh enzyme ngoại bào, kháng sinh tự nhiên và kích thích sinh trưởng cây, giúp kiểm soát hiệu quả nấm bệnh trong đất.

Luận văn tập trung khảo sát khả năng đối kháng của các dòng nấm Chaetomium sp. phân lập từ đất đối với nấm Rhizoctonia solani gây bệnh lở cổ rễ trên rau họ thập tự, nhằm phát triển chế phẩm sinh học kiểm soát bệnh, góp phần nâng cao năng suất và chất lượng rau an toàn. Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 02 đến tháng 12 năm 2022 tại Công ty Cổ phần Vinamit (Bình Dương) và Khoa Khoa học Sinh học, Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết về sinh học nấm đối kháng và cơ chế kiểm soát sinh học bệnh cây trồng. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

  • Lý thuyết sinh học đối kháng nấm Chaetomium sp.: Chaetomium sp. là nhóm nấm túi có khả năng sinh enzyme ngoại bào như cellulase, chitinase và beta-1,3-glucanase, giúp phân hủy vách tế bào nấm bệnh. Ngoài ra, nấm còn sản sinh các hợp chất kháng sinh như chaetoglobosin C, chaetoviridins A, B, có tác dụng ức chế sự phát triển của nấm gây bệnh như Rhizoctonia solani.

  • Mô hình kiểm soát sinh học bệnh lở cổ rễ trên rau họ thập tự: Sử dụng nấm đối kháng để cạnh tranh dinh dưỡng, không gian và sản xuất chất kháng sinh nhằm giảm mật độ nấm bệnh trong đất, đồng thời kích thích hệ miễn dịch thực vật (Induced Resistance) và cải tạo đất nhờ ergosterol, tăng độ phì nhiêu.

Các khái niệm chính bao gồm: nấm đối kháng, hiệu suất đối kháng (PIRG), hiệu lực phòng bệnh, sinh trưởng cây trồng, và phương pháp đồng nuôi cấy.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: 80 mẫu đất được thu thập tại các tỉnh Bình Dương, Đắk Nông, TP. Hồ Chí Minh, Bình Phước. 13 dòng nấm Chaetomium sp. (CT01-CT13) được phân lập bằng phương pháp bay giấy lọc. Nấm Rhizoctonia solani được phân lập từ 4 loại rau họ thập tự có triệu chứng bệnh tại Vinamit Organic Farm.

  • Phương pháp phân tích: Đánh giá khả năng đối kháng bằng phương pháp đồng nuôi cấy trên môi trường PDA, tính hiệu suất đối kháng PIRG. Thí nghiệm nhà lưới đánh giá hiệu quả phòng bệnh trên cây cải xanh và cải ngọt qua xử lý hạt giống và phun nấm Chaetomium CT07. Định danh nấm Chaetomium sp. bằng phương pháp sinh học phân tử qua khuếch đại vùng ITS DNA và phân tích cây phát sinh loài.

  • Timeline nghiên cứu: Thực hiện từ tháng 02 đến tháng 12 năm 2022, gồm thu thập mẫu, phân lập, đánh giá in vitro, thí nghiệm nhà lưới và phân tích dữ liệu.

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: 13 dòng nấm Chaetomium được chọn từ 80 mẫu đất, 4 mẫu nấm R. solani phân lập từ rau họ thập tự. Mỗi thí nghiệm có 3 lần lặp lại, bố trí ngẫu nhiên.

  • Phân tích số liệu: Sử dụng phần mềm SAS 9.3 để phân tích ANOVA, trắc nghiệm Duncan, Microsoft Excel để tổng hợp số liệu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Phân lập và đặc điểm nấm Rhizoctonia solani: 4 mẫu nấm R. solani phân lập từ cải xanh, cải ngọt, cải thìa, cải ngồng đều có đặc điểm hình thái điển hình, sợi nấm phân nhánh vuông góc, hạch nấm hình cầu, màu nâu đậm. Mẫu R-CX (từ cải xanh) có khả năng gây bệnh mạnh nhất, xuất hiện triệu chứng sau 2 ngày, tỷ lệ bệnh 100%, mức độ gây bệnh nặng (cấp 4).

  2. Phân lập nấm Chaetomium sp.: Từ 80 mẫu đất, 13 dòng Chaetomium sp. được phân lập (CT01-CT13). Trong điều kiện in vitro, dòng CT07 có hiệu suất đối kháng cao nhất với PIRG đạt 83,4%. Bảy dòng khác có hiệu suất từ 38,8% đến 72,5%, năm dòng không có khả năng đối kháng.

  3. Hiệu quả phòng bệnh trong nhà lưới: Xử lý hạt giống bằng dịch nấm Chaetomium CT07 giúp phòng bệnh lở cổ rễ trên cải xanh đạt 68,6-70,1%, trên cải ngọt đạt 73,6-74,1%. Khi phun nấm CT07 lên cây nhiễm bệnh, hiệu quả trừ bệnh sau 5 ngày đạt 66,9-68,1% (cải xanh) và 69,2-78,0% (cải ngọt), giảm dần còn 60,4-61,4% và 67,0-72,0% sau 15 ngày.

  4. Ảnh hưởng đến sinh trưởng cây: Các chỉ tiêu chiều cao cây, chiều dài rễ, trọng lượng tươi và khô của cây cải xử lý nấm CT07 đều cao hơn đáng kể so với đối chứng không xử lý, cho thấy nấm Chaetomium không chỉ phòng bệnh mà còn kích thích sinh trưởng.

Thảo luận kết quả

Hiệu suất đối kháng cao của dòng CT07 phù hợp với các nghiên cứu trước đây về khả năng sinh enzyme ngoại bào và kháng sinh của Chaetomium sp. Sự giảm hiệu quả phòng bệnh theo thời gian có thể do mật độ nấm đối kháng giảm hoặc điều kiện môi trường không ổn định. Kết quả thí nghiệm nhà lưới chứng minh tiềm năng ứng dụng thực tế của nấm Chaetomium trong kiểm soát sinh học bệnh lở cổ rễ, góp phần giảm sử dụng thuốc hóa học.

So sánh với các nghiên cứu trong và ngoài nước, hiệu quả phòng bệnh đạt mức cao, đồng thời cải thiện sinh trưởng cây, phù hợp với mục tiêu phát triển nông nghiệp bền vững. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ hiệu suất đối kháng PIRG của các dòng nấm, biểu đồ tỷ lệ phòng bệnh theo thời gian và bảng so sánh chỉ tiêu sinh trưởng cây.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Phát triển chế phẩm sinh học từ dòng Chaetomium CT07: Tập trung nhân giống và sản xuất quy mô chế phẩm sinh học để ứng dụng rộng rãi trong canh tác rau họ thập tự, nhằm giảm thiểu sử dụng thuốc hóa học. Thời gian triển khai trong 1-2 năm, chủ thể là các công ty công nghệ sinh học và viện nghiên cứu.

  2. Áp dụng xử lý hạt giống và phun nấm Chaetomium trong nhà lưới và đồng ruộng: Khuyến khích nông dân sử dụng phương pháp xử lý hạt giống với dịch nấm và phun nấm CT07 vào giai đoạn cây con để phòng bệnh hiệu quả, nâng cao năng suất. Thời gian áp dụng ngay trong vụ mùa tiếp theo.

  3. Tăng cường nghiên cứu đa dạng chủng nấm đối kháng: Mở rộng khảo sát các dòng Chaetomium khác có tiềm năng đối kháng để phát triển các chế phẩm đa chủng, tăng tính ổn định và hiệu quả phòng bệnh. Chủ thể là các viện nghiên cứu nông nghiệp, thời gian 3-5 năm.

  4. Đào tạo và chuyển giao công nghệ cho nông dân: Tổ chức các khóa tập huấn về kỹ thuật sử dụng nấm đối kháng, quản lý bệnh sinh học, nhằm nâng cao nhận thức và kỹ năng cho người sản xuất. Thời gian triển khai liên tục hàng năm, chủ thể là các trung tâm khuyến nông và trường đại học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nông dân và nhà sản xuất rau họ thập tự: Nhận biết và áp dụng biện pháp sinh học phòng trừ bệnh lở cổ rễ, nâng cao năng suất và chất lượng rau an toàn.

  2. Các công ty sản xuất chế phẩm sinh học: Tham khảo quy trình phân lập, đánh giá và ứng dụng nấm Chaetomium sp. để phát triển sản phẩm mới, mở rộng thị trường.

  3. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Bảo vệ thực vật, Nông học: Học hỏi phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật phân lập và đánh giá nấm đối kháng, làm cơ sở cho các đề tài tiếp theo.

  4. Cơ quan quản lý và khuyến nông: Xây dựng chính sách, chương trình hỗ trợ phát triển nông nghiệp bền vững, thúc đẩy ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất rau an toàn.

Câu hỏi thường gặp

  1. Nấm Chaetomium sp. có an toàn cho cây trồng và môi trường không?
    Nấm Chaetomium sp. là vi sinh vật tự nhiên trong đất, không gây hại cho cây trồng và môi trường. Nghiên cứu cho thấy nó còn kích thích sinh trưởng cây và cải tạo đất, phù hợp với nông nghiệp bền vững.

  2. Hiệu quả phòng bệnh của nấm Chaetomium sp. kéo dài bao lâu?
    Hiệu quả cao nhất đạt được trong 5 ngày sau phun, giảm dần nhưng vẫn duy trì trên 60% sau 15 ngày. Do đó, cần phun bổ sung định kỳ để duy trì hiệu quả phòng bệnh.

  3. Phương pháp xử lý hạt giống bằng nấm Chaetomium sp. được thực hiện như thế nào?
    Hạt giống được khử trùng bề mặt, ngâm trong huyền phù nấm Chaetomium với mật độ 10^8 CFU/ml trong 30 phút, sau đó làm ráo và gieo vào đất đã chủng nấm bệnh, giúp phòng bệnh hiệu quả.

  4. Có thể sử dụng nấm Chaetomium sp. kết hợp với thuốc hóa học không?
    Không nên pha trộn trực tiếp với thuốc hóa học vì có thể làm giảm hoạt tính của nấm đối kháng. Nên sử dụng riêng biệt hoặc kết hợp biện pháp quản lý tổng hợp để tối ưu hiệu quả.

  5. Nấm Chaetomium sp. có thể áp dụng cho các loại rau khác ngoài họ thập tự không?
    Nấm Chaetomium sp. có phổ đối kháng rộng với nhiều nấm bệnh khác nhau, do đó có tiềm năng ứng dụng cho nhiều loại rau và cây trồng khác, tuy nhiên cần nghiên cứu cụ thể từng loại cây.

Kết luận

  • Đã phân lập thành công 13 dòng nấm Chaetomium sp. từ đất, trong đó dòng CT07 có hiệu suất đối kháng cao nhất (83,4%) với nấm Rhizoctonia solani.
  • Nấm Chaetomium CT07 thể hiện hiệu quả phòng bệnh lở cổ rễ trên cải xanh và cải ngọt đạt trên 70% khi xử lý hạt giống và phun nấm trong nhà lưới.
  • Sử dụng nấm Chaetomium CT07 giúp cải thiện các chỉ tiêu sinh trưởng cây như chiều cao, chiều dài rễ, trọng lượng tươi và khô.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc phát triển chế phẩm sinh học từ nấm Chaetomium sp. phục vụ sản xuất rau an toàn, bền vững.
  • Đề xuất triển khai ứng dụng thực tế, mở rộng nghiên cứu đa dạng chủng và đào tạo chuyển giao công nghệ trong 1-2 năm tới nhằm nâng cao hiệu quả kiểm soát bệnh và phát triển nông nghiệp sinh thái.

Luận văn là tài liệu tham khảo quan trọng cho các nhà nghiên cứu, doanh nghiệp và người sản xuất trong lĩnh vực bảo vệ thực vật và nông nghiệp bền vững. Hành động ứng dụng biện pháp sinh học ngay hôm nay sẽ góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao giá trị nông sản Việt Nam.