Kiểm Soát Bệnh Héo Xanh Ralstonia solanacearum Bằng Bacillus spp.

Khóa luận trình bày công nghệ sinh học trong việc kiểm soát Ralstonia solanacearum bằng Bacillus spp thúc đẩy sự phát triển của cây trồng.

• Tác giả: Nguyen Thi Buu Chau
• Người hướng dẫn: Assoc. Nguyen Bao Quoc
• Trường học: Nong Lam University
• Chuyên ngành: Biotechnology
• Đề tài: Kiểm Soát Bệnh Héo Xanh Ralstonia solanacearum Bằng Bacillus spp. Trong Nông Nghiệp
• Loại tài liệu: Undergraduate Thesis
• Năm xuất bản: 2019 - 2023
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: PROBLEM STATEMENT
• 1.1. The sustainability of agriculture is related to the development of the national economy and society’s stability
• 1.2. Ralstonia solanacearum
• 2. CHƯƠNG 2: LITERATURE REVIEW
• 2.1. Introduction of Rastonia solanacearum
• 2.2. Taxonomy
• 2.3. Morphological characteristics
• 2.4. Characteristics Ralstonia solanacearum
• 2.5. Culture characteristics
• 3. CHƯƠNG 3: MATERIALS AND METHODS
• 3.1. Time and location
• 3.2. Materials and methods
• 3.3. Equipments and tools
• 3.4. Bacteria culture media
• 3.5. Testing antibacterial activities R. solanacearum by Bacillus spp. in vitro conditions
• 3.6. Determination of minimum inhibitory concentration (MIC) and Minimum bactericidal concentration (MBC) of Bacillus strains against R.
• 3.7. Preparation of bacterial inoculum
• 3.8. Bacterial inoculation to the plants
• 3.9. Evaluation of disease level
• 3.10. Statistic analysis
• 4. CHƯƠNG 4: RESULTS AND DISCUSSION
• 4.1. Testing antibacterial activities R. solanacearum by Bacillus spp. in vitro conditions
• 4.2. Zone of inhibition growth of R. solanacearum with 14 Bacillus strains by agar diffusion method
• 4.3. Zone of inhibition growth of R. solanacearum with 5 Bacillus strains highest activity against R.
• 4.4. Determination of Minimum inhibitory concentration (MIC) and Minimum bactericidal concentration (MBC) of Bacillus strains against R.
• 4.5. Bacillus velezensis (Asl-1) - MIC, MBC
• 4.6. Bacillus amyloliqueficiens (Asl-2) - MIC, MBC
• 4.7. Bacillus cereus (Asl-5) - MIC, MBC
• 4.8. Ampicillin (Positive control) - MIC, MBC
• 4.9. Determination of plant-promoting and antibacterial activities of Bacillus strains with Ralstonia solanacearum on Capsicum annuum L. plants under greenhouse conditions
• 4.10. The plant-promoting efficiency of Bacillus on Capsicum annuum L. plants under greenhouse conditions
• 4.11. Effectiveness of plant-promoting Bacillus as a biological control against Ralstonia Bacterial Wilt
• 5. CHƯƠNG 5: CONCLUSIONS AND SUGGESTIONS
• 5.1. Suggestions
• REFERENCES
• APPENDIX
• LIST OF ABBREVIATIONS
• LIST OF TABLES
• LIST OF FIGURES

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Kiểm Soát Bệnh Héo Xanh Ralstonia solanacearum

Bệnh héo xanh do vi khuẩn Ralstonia solanacearum gây ra là một trong những mối đe dọa lớn nhất đối với nông nghiệp hiện đại. Bệnh này ảnh hưởng đến nhiều loại cây trồng, đặc biệt là các cây thuộc họ cà như cà chua và ớt. Việc kiểm soát bệnh này là rất cần thiết để bảo vệ năng suất cây trồng và đảm bảo an ninh lương thực. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng Bacillus spp. có thể là một giải pháp hiệu quả trong việc phòng ngừa và kiểm soát bệnh héo xanh.

1.1. Ralstonia solanacearum Đặc Điểm và Tác Hại

Ralstonia solanacearum là một vi khuẩn gram âm, có hình dạng que, gây ra bệnh héo xanh cho hơn 450 loài cây. Bệnh này có thể dẫn đến thiệt hại năng suất từ 15-55% trên toàn cầu. Vi khuẩn này tồn tại trong đất và có khả năng lây lan nhanh chóng qua nước tưới và dụng cụ nông nghiệp.

1.2. Bacillus spp. Giải Pháp Sinh Học Tiềm Năng

Bacillus spp. là một nhóm vi khuẩn có khả năng thúc đẩy sự phát triển của cây trồng và kháng lại các tác nhân gây bệnh. Nghiên cứu cho thấy rằng một số chủng Bacillus có thể ức chế sự phát triển của Ralstonia solanacearum, từ đó giảm thiểu thiệt hại do bệnh héo xanh.

II. Thách Thức Trong Kiểm Soát Bệnh Héo Xanh Ralstonia solanacearum

Việc kiểm soát bệnh héo xanh do Ralstonia solanacearum gây ra gặp nhiều khó khăn. Vi khuẩn này có khả năng sống lâu trong đất và lây lan qua nhiều con đường khác nhau. Hơn nữa, việc sử dụng thuốc trừ sâu hóa học không hiệu quả và có thể gây hại cho môi trường. Do đó, cần tìm kiếm các phương pháp kiểm soát an toàn và hiệu quả hơn.

2.1. Khó Khăn Trong Việc Phát Hiện Bệnh

Bệnh héo xanh thường khó phát hiện ở giai đoạn đầu, dẫn đến việc lây lan nhanh chóng trong các vụ mùa. Việc phát hiện sớm là rất quan trọng để có biện pháp xử lý kịp thời.

2.2. Tác Động Của Thời Tiết Đến Sự Lây Lan

Thời tiết ẩm ướt và nhiệt độ cao tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của Ralstonia solanacearum. Điều này làm tăng nguy cơ lây lan bệnh trong các vụ mùa, đặc biệt trong các khu vực nhiệt đới.

III. Phương Pháp Kiểm Soát Bệnh Héo Xanh Bằng Bacillus spp

Sử dụng Bacillus spp. như một biện pháp sinh học để kiểm soát bệnh héo xanh là một phương pháp hứa hẹn. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng một số chủng Bacillus có khả năng ức chế sự phát triển của Ralstonia solanacearum và thúc đẩy sự phát triển của cây trồng. Việc áp dụng các phương pháp này có thể giúp giảm thiểu thiệt hại do bệnh gây ra.

3.1. Lựa Chọn Các Chủng Bacillus Hiệu Quả

Nghiên cứu đã thử nghiệm 14 chủng Bacillus và chọn ra 5 chủng có khả năng ức chế tốt nhất Ralstonia solanacearum. Các chủng này bao gồm Asl-1, Asl-2, và Asl-5, với hoạt tính kháng khuẩn cao.

3.2. Phương Pháp Thử Nghiệm Hiệu Quả

Phương pháp khuếch tán trên đĩa thạch được sử dụng để đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của các chủng Bacillus. Kết quả cho thấy rằng các chủng Bacillus có thể tạo ra vùng ức chế lớn đối với sự phát triển của Ralstonia solanacearum.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Bacillus spp

Việc áp dụng Bacillus spp. trong nông nghiệp không chỉ giúp kiểm soát bệnh héo xanh mà còn thúc đẩy sự phát triển của cây trồng. Các nghiên cứu cho thấy rằng Bacillus spp. có thể cải thiện chiều cao, số lượng lá và năng suất của cây Capsicum annuum L. trong điều kiện nhà lưới.

4.1. Tác Động Đến Sự Phát Triển Của Cây

Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng Bacillus spp. có thể làm tăng chiều cao và số lượng lá của cây trồng. Điều này cho thấy tiềm năng của Bacillus trong việc thúc đẩy sự phát triển của cây trồng.

4.2. Kết Quả Nghiên Cứu Về Năng Suất

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng Bacillus spp. không chỉ giúp kiểm soát bệnh mà còn làm tăng năng suất của cây trồng. Điều này có thể mang lại lợi ích kinh tế cho nông dân.

V. Kết Luận Về Kiểm Soát Bệnh Héo Xanh Ralstonia solanacearum

Việc kiểm soát bệnh héo xanh do Ralstonia solanacearum gây ra là một thách thức lớn trong nông nghiệp. Tuy nhiên, việc sử dụng Bacillus spp. như một biện pháp sinh học có thể mang lại hiệu quả cao trong việc phòng ngừa và kiểm soát bệnh. Nghiên cứu cần tiếp tục để phát triển các phương pháp sinh học an toàn và hiệu quả hơn.

5.1. Tương Lai Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu về Bacillus spp. cần được mở rộng để tìm ra các chủng mới có khả năng kháng bệnh tốt hơn. Điều này sẽ giúp nâng cao hiệu quả trong việc kiểm soát bệnh héo xanh.

5.2. Khuyến Nghị Đối Với Nông Dân

Nông dân nên áp dụng các biện pháp sinh học như Bacillus spp. để kiểm soát bệnh héo xanh. Điều này không chỉ giúp bảo vệ cây trồng mà còn bảo vệ môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY HO CHI MINH CITY FACULTY OF BIOLOGICAL SCIENCES BIOCONTROL OF Ralstonia solanacearum BY THE PLANT-PROMOTING Bacillus spp. Major : BIOTECHNOLOGY Student : NGUYEN THI BUU CHAU Student ID : 19126017 Academic year : 2019 - 2023 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY HO CHI MINH CITY FACULTY OF BIOLOGICAL SCIENCES UNDERGRADUATE THESIS BIOCONTROL OF Ralstonia solanacearum BY THE PLANT-PROMOTING Bacillus spp. Supervisor Student Assoc. NGUYEN BAO QUOC NGUYEN THI BUU CHAU Assoc.

SHYU ACKNOWLEDGMENTS To complete my undergraduate thesis, besides my own efforts, I received very thorough support from everyone. Firstly, I would like to thank my parents and family, everyone is a great source of encouragement that helps me have a lot of motivation to strive and complete this learning journey well. I would like to express my deep gratitude to Assoc. Nguyen Bao Quoc and Assoc.

Shyu, my supervisor carefully supported me during my thesis period. Although two professors were busy with work, they always took the time to share their experiences and guide me in conducting this thesis. I also would like to express my acknowledgment to all teachers at the Faculty of Biological Sciences. The knowledge that the teachers have imparted is not only the foundation for my thesis but also for my development in the future.

Besides, I also would like to thank Nguyen Mai Nghiep, Liyu, Ruby, Nagi and Huynh Nguyen Quynh Nhu because they were always willing to support me and give me useful advice. Moreover, I would like to thank all the members of Laboratory of Molecular Pathogenesis and Diagnostics - Room RIBE 304 and Laboratory of Functional Genomics - Room BT306 - who always supported, helped and encouraged me during this thesis. Finally, I would like to thank my friends, who always followed, supported and encouraged me everywhere. AFFIRMATION AND COMMITTMENT My name is: Nguyen Thi Buu Chau, student ID: 19126017, class: DH19SHB of Biotechnology, Nong Lam University Ho Chi Minh city.

I guarantee that this graduate thesis which was conducted by myself. All the data and information are completely honest and objective. I take full responsibility in front of the committee for these commitments. Ho Chi Minh city, February 28", 2024 Student’s signature ABSTRACT This study aimed to evaluate the effectiveness of Bacillus spp.

in preventing the bacterial wilt disease caused by Ralstonia solanacearum and promoting plant growth through selecting the antagonistic Bacillus strains against R. solanacearum on Capsicum annuum L. plants under greenhouse conditions. To select the Bacillus strains which have the highest activity against R.

solanacearum, 14 Bacillus strains were tested antibacterial activity R. solanacearum on TTC agar by agar diffusion method. According to the result, five out of 14 Bacillus strains including: Asl-1, Asl-2, Asl-5, 62 and T2-1, were selected. Among these, two strains showed the highest antibacterial activity, with the largest inhibition zone diameters in both suspension and supernatant, which were: Asl-5 (40.000 mm) and Asl-2 (38.

Experimented Minimum inhibitory concentration (MIC) and Minimum bactericidal concentration (MBC) of five Bacillus cell-free supernatant against R. solanacearum showed that cell-free supernatant of Bacillus strains were active at so high concentrations, three out of five Bacillus cell-free supernatant were Asl-1, Asl-2, Asl-5 can suppressed bacterial growth of R. solanacearum with the MIC and MBC values of: 125 and 1000 wL/mL; 250 and 1000 uL/mL, 7.8125 and 500 wL/mL. For the strain 62 and T2-1, only the minimum inhibitory concentration was found.

The final result showed that pretreatment with the five Bacillus strains selected can reduce the incidence of bacterial wilt. Keywords: Bacillus spp. solanacearum, Baterial wilt disease, plant-promoting, Solanaceous crop plants. TÓM TAT Nghiên cứu này nhằm đánh giá hiệu quả của Bacillus spp.

trong phòng ngừa bệnh héo xanh vi khuân do Ralstonia solanacearum gây ra và kích thích sinh trưởng cây trồng thuộc họ cà bằng cách chọn lọc các chung Bacillus có khả năng đối kháng sử dụng phương pháp khuếch tán trên đĩa thạch, sau đó đánh giá hoạt tính kích thích sinh trưởng và kháng khuân của các chủng Bacillus với R. solanacearum trên cây Capsicum annuum L. trong điều kiện nhà lưới. Dé chon lọc các chung Bacillus có hoạt tính khang Ralstonia solanacearum tốt nhất, 14 chung Bacillus đã được thử nghiệm hoạt tính khang R.

solanacearum trên môi trường thạch TTC bằng phương pháp khuếch tán trên đĩa thạch. Theo kết quả, năm trong số 14 chủng Bacillus bao gồm Asl-1, Asl-2, Asl-5, 62 và T2-1 đã được chọn lọc. Trong đó, hai chủng có hoạt tính kháng khuẩn cao nhất với đường kính vùng ức chế lớn nhất ở cả huyền phù, dịch nổi lần lượt là Bacillus cereus Asl-5 (40.000 mm) va Bacillus amiloliquefaciens Asl-2 (38. Thi nghiệm đánh giá nồng độ ức chế tôi thiểu (MIC) và nồng độ diệt khuẩn tối thiêu (MBC) của dịch nổi năm chủng Bacillus kháng lại R.

solanacearum cho thay dich nỗi của các chủng Bacillus hoạt động ở nồng độ cao, dịch nỗi của ba trong số năm chủng Bacillus là Asl-1, Asl-2, Asl-5 có thé ức chế sự phát triển của vi khuẩn R. solanacearum với giá tri MIC va MBC là: 125 và 1000 pL/mL; 250 và 1000 w/mL, 7.8125 và 500 uL/mL. Về chủng 62 và T2-1 chi tìm thấy nồng độ ức chế tối thiểu. Kết quả cuối cùng cho thay tiền xử lý năm chủng Bacillus được chon lọc có thé làm giảm mức độ nghiêm trọng của bệnh héo xanh do vi khuân R.

solanacearum gây ra. Từ khóa: Bacillus spp. solanacearum, Bệnh héo do vi khuẩn, kích thích sinh trưởng cây trồng, cây họ Cà. TABLE OF CONTENT Pare S ACKNOWLEDGMENT S nen ion ng bón bọn gener euarene verde eaessunnaurec sem need manernsueceeueneuneerneee 1 AFFIRMATION AND COMMITTMENT .cecccecceccesceeseeseeseeseeeeeseceeeseeeesseeeenseens 1 PSS RAC Ur sxx5535160315/45ã 6166528086.285380ti8ưS6 hss Sia nao ao a ids LEN BAERS Sa Noa a Ae 11 ¡9v .,ÔỎ iv TABLE-OF CONTENT S avec.

etötn016801349615GESXESEEESTASGROHIEEEHOODERHBIGLIGi2BNntHGGSASgg8esosemal V LIST OF ABBREN TATIONS wscnessmcosesemscanemuesinmenauirensmrnnenasaunn neetevensuenaudetestenueeentrser’ vill LIST OF 0. 1X LIST OP FIGURES exes saessssnsnp maacsvas inne isso waa CS SSR STIR x CHAPTER 00800949)916/0 819) 22. Problems SLaÏ6TTIETExsscgs5xsz-pisxs6x950288553801405108691002335836/6-30.EG10330558503324GG/86800003801660:4:810/864E89208 1 D2 OD CC VG icatertettict a lodnendt vdeo eee ee ee ee 2 1. S120, K02 T2 Ông HH AE ntiiistedunsinensinnacndinennewaaildnnnaantunnesinewenaidencions 2 CHẠP LER.L;ETERATTDURE RESV/TEVbnninintndiidbrbiniiiibsigsstptiistgli238303304800038103382802800038E 3 2.

Introduction of Rastonia soÏaHQC€@HIH. -- - 5 5+5 +ss+vEsesseeeeeeseerreeserreerseeeÐ Qe Leds TAXONOMYtinc611071606665100415160)9310%190959Ệ%8999E9588989999EGEQDVLEESERSSXLEGSES7SHESEOYSESU3S5g8g5985.6022 I0: REUNITE ew i i i a ree En 3 2. Morphological charaCf€TISẨICS.00:06đ8nđi6@g3s84đL8g1gsspessrsi 6 2 Drs DH€ILEELAI Wil ĐonssnsssssobnEES00901315E30101835193905IS1SGSSDESESNSSESSGRSEESSSESRIONBSES/TRSUĐSSEEGMSIEESEESES/S0913055ESEESE 6 POR BOC DI O13) eee eee ee gi 6 DS SB OTIS SI circ ct tits Si Sec inne Sebati eS Bubies Siabiilenin ie 8 P0 Nhị 00. 8 Pe 46) 0) VCore 8) 1c eee eer en E203 S10 0ù0ELG1G3G:GG75/0-00300UG013080115020Ó g8haS2 9 2.

against Biotic Stress. against ADIOfIC SÍT€SS. ST HH ray 11 2. Recent related research in Vietnam and in the worÌd.-- --- 5-55 +52 s++sz<ss++s 11 DAT.

«Nit He WOU ig cseceste st cố. cố cổ acc lãi DUA Dye HH NY TC EN AI pc cczrcryrtptotodSgtgoDSGSOSEESEEAESEHBGUEEDQWCERESIRINGSSDGDHGDRUNQSRESMBIE-IDEEEGHGUS. MATERIALS AND METHODS 15 3. Time and location 15 3.

Materials and methods 15 3. Equipments and tools 16 3. Bacteria culture media 16 3. Testing antibacterial activities R.

solanacearum by Bacillus spp. in vitro conditions 16 3. Determination of minimum inhibitory concentration (MIC) and Minimum bactericidal concentration (MBC) of Bacillus strains against R. Prepare the ELISA microplate 17 3.

Determination of plant-promoting and antibacterial activities of Bacillus strains with R. solanacearum on Capsicum annuum L. plants under greenhouse conditions 17 3. Preparation ofbacterial inoculum 17 3.

Bacterial inoculation to the plants 18 3. Evaluation of disease level 18 3. Statistic analysis 18 CHAPTER 4. RESULTS AND DISCUSSION 19 4.

Testing antibacterial activities R. solanacearum by Bacillus spp. in vitro conditions 19 4. Zone of inhibition growth of R.

solanacearum with 14 Bacillus strains by agar diffusion method 19 4. Zone of inhibition growth of R. solanacearum with 5 Bacillus strains highest activity against R. Results of inhibition zone made by 5 Bacillus strains used as biocontrol agents against R.

solanacearum using agar diffusion method 20 4. Determination of Minimum inhibitory concentration (MIC) and Minimum bactericidal concentration (MBC) of Bacillus strains against R. Bacillus velezensis (Asl-1) - MIC, MBC 22 4. Bacillus amyloliqueficiens (Asl-2) - MIC, MBC 23 4.

Bacillus cereus (Asl-5) - MIC, MBC 24 4. Ampicillin (Positive control) - MIC, MBC 29 4. Determination of plant-promoting and antibacterial activities of Bacillus strains with Ralstonia solanacearum on Capsicum annuum L. plants under greenhouse conditions 30 4.

The plant-promoting efficiency of Bacillus on Capsicum annuum L. plants under greenhouse conditions 30 4. Effectiveness of plant-promoting Bacillus as a biological control against Ralstonia Bacterial Wilt 34 CHAPTER 5. CONCLUSIONS AND SUGGESTIONS 37 5.

Suggestions 37 REFERENCES 38 APPENDIX LIST OF ABBREVIATIONS ANOVA : Analysis of Variance CPG : Casamino acid - Peptone - Glucose CFS : Cell-free supernant CFU : Colony forming unit EPS : Exo-polysaccharides et al. : and others HCN : Hydrogen cyanide ISR : Induced systemic resistance MBC : Minimum Bactericidal Concentration MIC : Minimum Inhibitory Concentration NPUST : National Pingtung University of Science and Technology OD : Optical density PCR : Polymerase Chain Reaction PGPR : Plant growth-promoting Rhizobacteria PHB : Polyhydroxybutyrate ROS : Reactive oxygen species RS : Ralstonia solanacearum tRNA : Ribosomal ribonucleic acid SDGs : Sustainable development goals spp. : species (plural) TSA : Tryptic Soy Agar TSB : Tryptic Soy Broth TTC : Triphenyl Tetrazolium Chloride TZC : Tetrazolium chloride UV : Ultraviolet LIST OF TABLES Page Table 2. Morphology and cultural characters of R.

solanacearum on different media 5 Table 3. 14 Bacillus strains used in this study were cultured on TSA media 15 Table 4. 7z vitro antibacterial activity of 14 Bacillus strains against R. (next) Jn vitro antibacterial activity of 14 Bacillus strains against R.

Inhibition zone diameters of 5 Bacillus strains against R. Minimum inhibitory concentration (MIC) and Minimum bactericidal concentration (MBC) of 5 Bacillus cell-free supernatant against R. Effect of plant-promoting Bacillus on the height (cm) of Capsicum annuum L. plants under greenhouse conditions 30 Table 4.

Effect of plant-promoting Bacillus on the number of leaves of Capsicum annuum L. plants under greenhouse conditions 32 Table 4. Effect of plant-promoting Bacillus on the root length, number of flowers and number of fruits of Capsicum annuum L. plants under greenhouse conditions 33 Table 4.

Effectiveness of plant-promoting Bacillus as a biological control against Ralstonia bacterial wilt 34 LIST OF FIGURES Page Figure 2. Colony morphology of Ralstonia solanacearu m on different media. Virulent and avirulent strains of Ralstonia solanacearum 5) Figure 2. Cell morphology of R.

Endophytic bacteria inhibit the pathogenesis of Ra/stonia sp., over the Solanaceus plants 7 Figure 2. An overview of mechanisms employed by Bacillus spp. in the mitigation of biotic and abiotic stresses. The 14 Bacillus strains were used in this study 15 Figure 4.

Zone of inhibition growth of R. solanacearum with suspension and supernatant of 14 Bacillus strains. Zone of inhibition growth of R. solanacearum with suspension and supernatant 20 Figure 4.

MIC result of Asl-1 with R. Growth inhibition ability of Asl-1 with R. MIC result of Asl-2 with R. Growth inhibition ability of Asl-2 with R.

MIC result of Asl-5 with R. Growth inhibition ability of Asl-5 with R. MIC result of 62 with R. Growth inhibition ability of 62 with R.

MIC result of T2-1 with R. Growth inhibition ability of T2-1 with R. Growth inhibition ability of Ampicillin with R. MIC result of Ampicillin (Positive control) with R.

Effect of plant-promoting Bacillus on the root Capsicum annuum L. plants under greenhouse conditions. at the 28-day period after treated with R. Problem statement The sustainability of agriculture is related to the development of the national economy and society’s stability.

By 2050, the crop output will be far lower than the needs of the growing population (Ray ef al.