CHƯƠNG 1 TỎNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu tổng quan về cây cà chua Cây cà chua (Lycopersicon esculentum Mill.) là cây rau ăn quả được trồng, tiêu thụ tại hầu hết các nước trên thế giới (Tạ Thu Cúc, 2005). Sản lượng ca chua sản xuất liên tục tăng trong những năm gan đây. Theo số liệu của tổ chức Nông lương Liên hiệp quốc (FAO, 2020), diện tích sản xuất cà chua năm 2019 trên toàn thế giới đạt 5. Tốc độ gia tăng về diện tích sản xuất chậm, trong 6 năm luôn duy trì trong khoảng 4,7 triệu ha (2013 — 2019).
Sản lượng cà chua tăng 13,68% từ 159,02 triệu tấn (2013) lên 180,77 triệu tấn (2019). Mức gia tăng về sản lượng là do sự gia tăng mạnh về năng suất và sự gia tăng về diện tích. Với sản lượng trên, bình quân tiêu thụ cà chua tinh theo đầu người khoảng trên 23 kg quả/người/năm. Điều đó khang định, cây cà chua là cây trồng quan trọng trong nền nông nghiệp của nhiều nước trên thế giới (FAO, 2020).
Ở Việt Nam, diện tích sản xuất cà chua cả nước trong những năm gan đây dao động khoảng từ 23 - 25 nghìn ha, giảm 6,9% so với năm 2015 (25,48 nghìn ha). Cà chua đem lại giá trị kinh tế cao, góp phần ôn định thu nhập cho các nông hộ. Cà chua là rau ăn quả được gieo trồng chủ yếu tại 2 huyện Đơn Dương, Đức Trọng, rải rác tại Đà Lạt, Lạc Dương; vài năm gần đây mở rộng xuống một số xã tại Lâm Hà, Di Linh với tông diện tích canh tác toàn tỉnh khoảng 7.223ha/năm, năng suất trung bình 48,6 tan/ha; các giống sản xuất chủ lực là Rita (khu vực Đơn Dương, Đức Trọng, Di Linh), giống Beep, Chery (khu vực Đà Lạt, Lạc Dương, Lâm Hà).2 Tổng quan về nắm rễ cộng sinh Arbuscular mycrorrhiza 1.1 Khái niệm và phân loại 1.1 Khái niệm Thuật ngữ về “nam rễ” (mycrorrhiza) đã được Frank đưa ra vào năm 1885 dé chỉ mối quan hệ cộng sinh giữa rễ thực vật và nam. Mycrorrhiza là thé cộng sinh giữa hệ sợi nam trong đất với rễ của thực vật bậc cao.
Tiếp theo, Gallaud (1905) gọi những cầu trúc dạng bụi (chùm) trong tế bào thường được quan sát thấy là “arbuscular” (gọi là thé A). Từ “mycorrhiza” có nghĩa là “nam - rễ”, tác giả đã dùng từ này dé nhân mạnh mối quan hệ giữa nam và rễ cây (Roger và ctv, 2004). Năm 2005, Hội nghị Quốc tế về Mycorrhiza lần thứ 17 được tổ chức tại Lisboa Bồ Đào Nha đã quyết định lấy tên “Arbuscular Mycorrhiza Fungi” (AMF) dé chỉ loại hình cộng sinh này. Hình thức cộng sinh này đã có cách đây khoảng 400 triệu năm và đóng vai trò quan trọng giúp cây trồng thích nghi với sự thay đổi của môi trường (Jean Dénarié, 2011).
Ngày nay, trên thế giới có khoảng 1000 chi thuộc 100 họ thực vật có quan hệ cộng sinh với nam rễ. Theo thống kê của Trappe (1962) có 535 loài nam thuộc 81 chi, 30 họ, 10 bộ nắm có thê cộng sinh với trên 1500 loài cây thân gỗ khác nhau. Nam rễ nội cộng sinh VAM được xác định là mối quan hệ không thể thiêu ở hau hết các loài thực vật (hơn 90% các loài thực vật có khả năng hình thành cộng sinh với nam Arbuscular mycorrhiza). Sự kết hợp đó mang lại lợi ích cho cả thực vật và nam rễ VAM, qua đó, nam VAM có được các hợp chất đồng hóa từ thực vật dé sống.
Đồng thời, nhờ nấm VAM rễ cây có thé tăng cường kha năng hấp thụ nước, các chất hữu co hòa tan trong đất đặc biệt là photpho, giúp chống chịu với các yếu tố bệnh hại cũng như các chất độc kim loại nặng. Do đó, có tác dụng cải tạo và ôn định cấu trúc đất, cân bằng hệ sinh thái. Quan hệ cộng sinh này đặc biệt thể hiện vai trò trên những vùng đất khô can, hệ 5 sinh thái bị xáo trộn nghiêm trọng, nghèo dinh dưỡng hay tiềm an các vật chất độc hại cao. Vì vậy ứng dụng nắm rễ VAM có khả năng áp dụng rộng cho nhiều loài cây lâm nghiệp, không chỉ giúp tạo ra được nguyên liệu cây trồng rừng có chất lượng cao, khả năng thích nghi và năng suất tốt trên những địa hình cằn cỗi mà còn đáp ứng tốt nhất 4 cho nhu cầu sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên đất đai theo mục tiêu mở rộng diện tích trồng rừng nhưng không cạnh tranh với đất trồng cây nông nghiệp, tăng cường hiệu quả sử dụng các vùng đất hoang hóa theo cách bền vững và thân thiện với môi trường.
Mycorrhiza có phân bố ở hầu khắp các nơi, thấy ở cây cỏ, rêu, dương xỉ, một số cây lá kim và hầu hết các cây lá rộng. Sự phố biến cùng với những vai trò tích cực của nam rễ đã kích thích việc nghiên cứu về mycorrhiza ngày càng mở rộng và sâu sắc hơn. Trong khoảng 20 năm trở lại đây, những nghiên cứu cơ bản được thực hiện bởi hàng trăm các nhà nghiên cứu từ các nước khác nhau trên thế giới đã đem lại nhiều kết quả hết sức ý nghĩa cho ứng dụng mycorrhiza trong hệ sinh thái nông nghiệp, lâm nghiệp và môi trường.2 Phân loại Ước tính trên thế giới có khoảng 1000 chi thuộc 200 họ thực vật có quan hệ cộng sinh nắm rễ. Có 535 loài nắm thuộc 81 chi, 30 ho, 10 bộ nắm có thé cộng sinh với trên 1500 loài cây gỗ khác nhau (Trappe, 1962).
Dựa trên đặc điểm xâm nhiễm của nắm vào rễ cây chủ, Mycorrhiza được phân thành 3 nhóm là ngoại cộng sinh (Ectomycorrhiza EM), nội cộng sinh (Endomycorrhiza, AM) và nội — ngoại cộng sinh (Ectoendo mycorrhiza). - Nấm rễ ngoại cộng sinh (Ectomycorrhiza): Ectomycorrhiza có ở những cây gỗ lớn, điển hình là thông, sôi, cáng lò, những cây có giá trị kinh tế cao, tuy nhiên Ectomycorrhiza có tính đặc trưng loài. Đặc điểm của Ectomycorrhiza là sợi nam nội bào chỉ xâm nhập vào khoảng gian bào của các tế bào vùng vỏ rễ. Sợi nam ngoại bao phan nhánh mạnh, dan chéo nhau tao thành lớp mang nam bao quanh rễ gọi là lưới Hartig.
Rễ nam ngoại cộng sinh có hình dang và màu sắc nhất định rất đễ nhận biết bằng mắt thường (Trần Văn Mão, 2004). Hầu hết Ectomycorrhiza thuộc Lớp Basidiomycetes như Agaricales, số ít thuộc Lớp Ascomycetes. - Nam rễ nội cộng sinh (Endomycorrhiza): Nam rễ nội cộng sinh hình thành ở khoảng 80% thực vật bậc cao. Đặc điểm của Endomycorrhiza là sợi nắm của chúng xâm nhập vào bên trong tế bào vỏ rễ của thực vật bậc cao và không gây nên những biến đổi hình thái bên ngoài của rễ, thường có 5 một phần của sợi nắm còn nằm phía ngoài nhưng chúng không tạo lớp vỏ bao ngoài rễ.
Nam rễ nội cộng sinh chia làm hai loại: sợi nam không có vách ngăn (Aseptate endotrophic mycorrhiza — AEM) va sợi nam có vách ngăn (Septate endotrophic mycorrhiza — SEM), những loại này thường khó nhận biết bang mắt thường. Bên cạnh đó, loại sợi nấm không có vách ngăn thường có dang túi bong (Vesicular) và dang chùm (Arbuscular), gọi là nâm rễ dạng túi chùm (Vesicular Arbuscular mycorrhiza — VAM) (Trần Văn Mão, 2004). - Nấm rễ nội — ngoại cộng sinh (Ectoendo mycorrhiza): Loại nam rễ này mang đặc điểm sinh lý và hình thái giống với hai loại nam rễ nội cộng sinh và nam rễ ngoại cộng sinh. Có trên 80% cây trồng có quan hệ cộng sinh bắt buộc với nam rễ.
Tuy nhiên nam rễ là loài đa ký chủ nên các loài nam rễ có thé cộng sinh với nhiều loài cây trồng khác nhau nhưng có một số loại nam rễ chỉ cộng sinh được với một số loại ký chủ nhất định (Bever và ctv, 1996). + Nhóm nội — ngoại cộng sinh với cây thông (Pinaceae) có mạng lưới Hartig (mạng lưới các sợi nấm xâm nhập vào tế bao biểu bì và tế bào vỏ) phát triển rất mạnh nhưng độ dày hay còn gọi là màng nam Mantle ít phát triển. Nhóm này có thé cộng sinh dạng ngoại cộng sinh đối với các cây trồng khác. Đây là nhóm nắm có vai trò quan trọng trong hệ sinh thái đất rừng.
+ Nhóm nội — ngoại cộng sinh ở cây đỗ quyên (Arbutus): có mạng lưới sợi nam xâm nhập (Hartig) và mang nam Mantle phát triển. Có thé hình thành ngoại cộng sinh với cây trồng khác. + Nhóm nội — ngoại cộng sinh ở họ lan thủy tinh (Monotropaceae): hình thành màng nắm Mantle rất mạnh nhưng mạng lưới Hartig kém phát triển phía bên ngoài vỏ rễ. Chúng cung cấp cacbon và dinh dưỡng cho họ lan thủy tinh (Đỗ Thị Xuân, 2015).
Vậy VAM là thể cộng sinh giữa nam với rễ cây ở thực vật bậc cao, hình thành nên cấu trúc đặc biệt túi, chùm (bụi) trong tế bào vỏ rễ mà không gây biến đổi hình thái ngoài của rễ. Do tính phổ biến, có lợi nên nhóm nam rễ nội cộng sinh Vesicules Arbuscular Mycorrhiza (VAM) hay còn gọi tắt là Arbuscular Mycorrhiza (AM) rất được quan tâm nghiên cứu để ứng dụng trong lâm nghiệp cũng như trong nông nghiệp.1 Phân loại nắm cộng sinh (Selosse & Le Tacon, 1998) 1.2 Đặc diém của nam rễ nội cộng sinh VAM Trong một thời gian dài VAM được xếp vào ngành phụ nấm tiếp hợp (Zygomycota) do cấu trúc sợi nam không có vách ngăn, lớp nam tiếp hop (Zygomycetes). Hiện nay, bằng những nghiên cứu mức độ phân tử hệ thống phát sinh loài đã cho thấy Zygomycota là ngành đa hệ (poli-phyletic), do đó nam VAM được tách ra khỏi ngành Zygomycota hình thành lên ngành mới là Glomeromycota. Phân loại đến cấp họ cho VAM được dựa trên 4 tiêu chí cơ bản: - Cau trúc mycorrhiza cộng sinh trong rễ.
- Phương thức hình thành bào tử khi được phân lập trong đất. - Cấu trúc nội bào tử. - Phương thức nảy mầm bào tử. Hệ thống phân loại VAM hiện nay (dựa trên trình tự của rRNA) được tom tắt trong Hình 1.2 Tricispora* ` Otospora* Diversisporaceae Diversispora Corymbiglomus* ` Redeckera Acaulosporaceae eee Ácaulospora Sacculosporaceae Si Sacculospora* Diversisporales Pacisporaceae — Pacispora F——— Scutellospora F—— Gigaspora a fo /ntraornatospora Gigasporaceae h Glomerycta — Paradentistucata* L_— Dentiscutata a Cetraspora Racocetra Claroideoglomeracae ——— Claroideoglomus Glomus “ Funneliformis Glomerales Glomeraceae Septoglomus oa Rhizophagus Sclerocystis Ambispora Archaeosporales Geosiphon — Archacospora Paraglomerales Paraglomaceae Paraglomus Hình 1.2 Cây phân loại nam rễ nội cộng sinh VAM (Redecker và ctv, 2013) 1.3 Cấu trúc của nam rễ cộng sinh VAM Nam rễ nội cộng sinh (VAM) có cấu tạo điển hình bao gồm cấu trúc nội bào (sợi nam nội bao, chùm, bụi — arbuscules, túi — vesicules) và cấu trúc ngoại bào (sợi nam ngoại bao, bao tử).
- Nhóm cau trúc nội bao: Hình 1. Chúng được hình thành bên trong tế bào vỏ rễ (Mosse và Hepper, 1975) và là dấu hiệu cho biết có hoạt động của Mycorrhiza. Tùy vào từng loài khác nhau mà Arbuscules cũng có những đặc trưng riêng về hình dạng và sự phân nhánh.