Nghiên cứu nấm sợi Aspergillus terreus ứng dụng phòng trừ bệnh hại cây trồng

Khám phá đề tài nghiên cứu nấm sợi sinh kháng sinh và ứng dụng tiềm năng trong việc phòng trừ hiệu quả các loại bệnh hại trên cây trồng.

• Tác giả: Tran Thi Minh Dinh
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Sinh học
• Đề tài: Nghiên cứu đặc điểm chủng nấm sợi sinh kháng sinh và ứng dụng trong phòng trừ bệnh hại cây trồng
• Loại tài liệu: Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Nấm Sợi Kháng Sinh Định Nghĩa và Đặc Điểm

Nấm sợi kháng sinh là một nhóm vi sinh vật có khả năng sản xuất các chất có hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm mạnh mẽ. Những chủng nấm này được phân lập từ các môi trường tự nhiên như rừng ngập mặn, đất và các nguồn sinh học khác. Nghiên cứu từ Trường Đại học Sư phạm TP. HCM đã chứng minh rằng nấm Aspergillus terreus có khả năng sản sinh kháng sinh vượt trội. Những chất kháng sinh này có thể ức chế sự phát triển của các vi khuẩn gây bệnh và nấm gây hại cho cây trồng. Việc khai thác tiềm năng của nấm sợi kháng sinh mở ra hướng đi mới trong phòng trừ bệnh hại cây trồng một cách tự nhiên và bền vững.

1.1. Nguồn Gốc và Phân Bố của Nấm Sợi Kháng Sinh

Nấm sợi kháng sinh được tìm thấy phong phú trong các hệ sinh thái tự nhiên, đặc biệt là ở rừng ngập mặn Cần Giờ. Các chủng này sống trong đất, thảm thực vật lâu năm và các vật liệu hữu cơ phân huỷ. Điều kiện môi trường đặc thù của rừng ngập mặn tạo ra áp lực sinh học cao, khuyến khích nấm sợi phát triển hệ thống sản xuất kháng sinh mạnh mẽ để cạnh tranh sinh tồn. Từ 58 chủng nấm sợi được phân lập, chủng ĐI nổi bật với hoạt tính kháng sinh xuất sắc.

1.2. Cơ Chế Hoạt Động của Chất Kháng Sinh

Chất kháng sinh từ nấm sợi kháng sinh hoạt động bằng cách ức chế sự phát triển của các tác nhân gây bệnh. Nấm Aspergillus terreus sản xuất các chất có nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) rất thấp, nghĩa là chỉ cần lượng nhỏ đã có thể tiêu diệt nấm gây bệnh như Phytophthora palmivora. Cơ chế này giúp bảo vệ cây trồng khỏi các bệnh nguy hiểm mà không gây ảnh hưởng tiêu cực đến hệ sinh thái.

II. Ứng Dụng trong Phòng Trừ Bệnh Hại Cây Trồng

Nấm sợi kháng sinh đã chứng tỏ hiệu quả trong việc phòng trừ bệnh hại cây trồng thông qua các thử nghiệm in vivo. Chủng Aspergillus terreus ĐI thể hiện khả năng ức chế mạnh mẽ các nấm gây bệnh trên cây trồng, đặc biệt là Phytophthora palmivora gây bệnh trên bắp. Dịch lên men từ nấm sợi có thể được sử dụng như một biệt pháp sinh học an toàn và bền vững. So với thuốc nông dược hóa học, phương pháp này giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe con người. Việc áp dụng nấm sợi kháng sinh trong nông nghiệp hữu cơ mở ra triển vọng phát triển bền vững.

2.1. Hiệu Quả Ức Chế Các Loài Nấm Gây Bệnh

Chủng nấm Aspergillus terreus thể hiện khả năng ức chế đặc biệt mạnh mẽ đối với Phytophthora palmivora, một loài nấm gây bệnh nghiêm trọng trên cây bắp. Các thử nghiệm cho thấy dịch lên men từ chủng này có thể giảm sinh khối nấm bệnh một cách hiệu quả. Nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) được xác định là rất thấp, cho phép sử dụng liều lượng tối ưu mà vẫn đạt hiệu quả cao.

2.2. So Sánh với Phương Pháp Phòng Trừ Truyền Thống

Không giống như thuốc nông dược hóa học có tác dụng phụ lâu dài, nấm sợi kháng sinh là một biện pháp sinh học tự nhiên. Phương pháp này không tích tụ độc tố trong đất, không làm kháng thuốc ở các sinh vật gây bệnh, và an toàn với thân cây. Áp dụng nấm sợi giúp xây dựng hệ thống phòng trừ bệnh bền vững, giảm chi phí đầu vào mà vẫn bảo đảm năng suất cây trồng.

III. Điều Kiện Nuôi Cấy Tối Ưu cho Nấm Sợi Kháng Sinh

Để tối đa hóa khả năng sản sinh kháng sinh của nấm sợi, cần tạo ra điều kiện môi trường thích hợp. Nghiên cứu đã xác định rằng nấm Aspergillus terreus phát triển tốt nhất với glucose 30g và bột đậu tương 0,5g trong môi trường nuôi cấy. Các yếu tố như pH ban đầu, nhiệt độ, nồng độ muối và nguồn dinh dưỡng đều ảnh hưởng lên động học quá trình sinh trưởng và hoạt tính kháng sinh. Việc kiểm soát các điều kiện MT giúp nâng cao hiệu suất sản xuất kháng sinh từ nấm sợi.

3.1. Thành Phần Môi Trường Nuôi Cấy Tối Ưu

Môi trường nuôi cấy tối ưu cho nấm Aspergillus terreus gồm glucose 30g/L (nguồn carbon), bột đậu tương 0,5g/L (nguồn nitrogen), và các chất khác. Nồng độ muối cần kiểm soát cẩn thận vì nấm sợi từ rừng ngập mặn có khả năng chịu mặn cao. Nguồn dinh dưỡng được lựa chọn dựa trên khả năng tăng cường sinh KS của chủng.

3.2. Ảnh Hưởng của pH Nhiệt Độ và Các Yếu Tố Vật Lý Hóa

pH ban đầu của môi trường ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng và hoạt tính sinh kháng sinh của nấm sợi. Nhiệt độ tối ưu được xác định thông qua khảo sát động học quá trình lên mH. Độ bền của chất kháng sinh cũng phụ thuộc vào các điều kiện này, ảnh hưởng đến khả năng ứng dụng thực tế trong phòng trừ bệnh hại.

IV. Phương Pháp Tuyển Chọn và Ứng Dụng Thực Tiễn

Quá trình tuyển chọn chủng nấm sợi có hoạt tính kháng sinh mạnh là bước quan trọng trong phát triển sản phẩm sinh học. Từ 58 chủng nấm sợi phân lập từ rừng ngập mặn Cần Giờ, chủng ĐI được tuyển chọn dựa trên hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm đặc biệt. Chủng này được định danh là Aspergillus terreus thông qua phương pháp hình thái và phân tích sinh học phân tử. Việc tuyển chọn chủng tốt nhất tạo tiền đề cho việc sản xuất các biệt pháp sinh học hiệu quả để phòng trừ bệnh hại cây trồng ở quy mô công nghiệp.

4.1. Quy Trình Phân Lập và Tuyển Chọn Chủng Nấm Sợi

Phân lập chủng nấm sợi từ rừng ngập mặn Cần Giờ được thực hiện bằng các phương pháp tiêu chuẩn. Sau đó, các chủng được khảo sát hoạt tính kháng khuẩn bằng phương pháp khuôi thạch. Chủng ĐI nổi bật với đường kính vòng ức chế D-d=2,74 cm với Bacillus subtilis, cho thấy hoạt tính kháng sinh vượt trội. Định danh loài được xác nhận bằng các đặc điểm sinh học và phân tích phân tử.

4.2. Chiến Lược Ứng Dụng và Tiền Lệ Xây Dựng

Ứng dụng thực tiễn nấm sợi kháng sinh đòi hỏi xây dựng quy trình sản xuất tiêu chuẩn hóa. Dịch lên men từ chủng Aspergillus terreus có thể được sử dụng như một bào chế sinh học trong nông nghiệp. Tiến tới, cần thực hiện thử nghiệm in vivo rộng rãi hơn, đánh giá độ an toàn và hiệu quả trên các cây trồng khác nhau để phát triển thành sản phẩm thương mại bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HCM KHOA SINH HỌC =>» BAO CAO TONG KET DE TAI NCKH CAP TRUONG Ma sé: CS.44 CHU NHIEM DE TAI: ThS. TRAN TH] MINH ĐỊNH NHỮNG NGƯỜI THAM GIA Th.S NGUYÊN THIỆN PHÚ 361- KS19 THU VIÊN | Trưởng 5u-Pham | TP. 4O-CHI-MINH | THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH THÁNG 4 NĂM 2014 MỤC LỤC MUCLUG aucune ee i DANH MỤC NHUNG TU VIET TAT TRONG BAO CÁO.- iv MOBAU asueweueoremwmeecu ae 1 CHUGING 1.

TONG: QUAN TÀI LNBU asses cicessssvseosscessosvesevavossovouvesnseevscicesesbeivticasboee 3 1 NT OR I EB acenee nc ncensienenccaneunnrannennanrernenmennnean aman ananzss 3 1. Nắm sợi RNM và khá năng sinh CKS. Các yêu tổ ảnh hưởng lén khả năng sinh trưởng va sinh KS của NS. VAT LIEU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

Ẽễ ẽẼŸ sẽ. l4 PL! | | a ee ee er eee l4 >!2 || — a l4 2. Các MT nghiên cứu đã sử dụngg. Phương pháp nghiên ot S222 2202 c2 2 l6 2.

Phương pháp xác định hoạt tính KS. Phương pháp khỏi thạch.2/1:2-Puơg pile he WO: cscs iia ies ed aaa 16 2. Phương pháp quan sat hình thái va định danh nắm sợi. 17 PLD ok Lh) ee ee eee 17 3 V000 VƯỚ Sn Coa Oa een Ee es ee 17 2.

Định danh hãng sinh học phân tử. Phương pháp xác định sinh khối NS. Phương pháp khảo sát các yếu tổ ảnh hưởng đến quả trình sinh trưởng (Di se 19 2. Lựa chọn MT nuôi cấy thích hợp.

Ảnh hưởng của độ mặn. Anh hưởng của nguỏn dinh dưỡng carbon. Anh hưởng của nguằn dinh đường nilữ. Ảnh hưởng của nhiệt độ.

Ảnh hưởng của pH ban đẩu.--++2ccz+tr+e+er+xesrrrre-re 20 2. Xác định động học quá trình lên meh. Khao sat các điều kiện ảnh hưởng lên độ bền CKS. Ảnh hướng của nhiệt BG coecccssiscssesesscsscesssssssussectessesnusctsasecrensssonnncess 21 DTG: Arata kuông của 4 scsi constuction eats21 2.

Ảnh hưởng của thời Bian. Xác định nông độ ức chế tối thiểu MIC.8, Khảo sát khả năng lam giảm sinh khối nắm gây bệnh cây trồng của dich N HIẾN s66 cgt) 6262400003605 G6361 10165c2tA)5143Á6/%6146%654618466256:3/10x843ã464:sejesVoYV44122224 22 2.9, Phương pháp thử kha năng kháng nam gây bệnh ở quy mô in vivo. Phân lập và tuyển chọn ching NS có hoạt tính đối kháng mạnh. Đặc điểm sinh học và phân loại.

Khảo sát ảnh hưởng của các điều kiện MT lên khả năng sinh trưởng và hoạt tinh đối kháng của chủng Asp. 35B NINGEKINHT QUIš «+ cà S-SSSee-=nnSrrn 27 3. Anh hưởng của nông độ môi. Anh hưởng của nguôn dinh dường carbon.

Ảnh hưởng của nguồn đình dưỡng; Hifớ,.%:⁄4DÀ kướng:rấu ANID đỒ:. Ảnh hưởng của pH ban đâu. Động học qua trinh LEN m€H.1 Hảo sát:enzym6 ngOại ĐÀO 662C 54/52cc c0 62162262000/200612660153641418605d4 40 3. Khảo sát khả năng kháng nắm.

Một số yếu tế ảnh hưởng đến độ bền CKS của chủng Asp, terreus ĐI.42 TH KH Ác chat 6a aaa aaa 42 Sa BE BÌ Guunetsiey646a60e2it6x490140060104240400600100 000) 43 Pea Ey a ằẰÏï. Xác định MIC của CKS từ chủng Asp. Bước đầu tìm hiểu khả năng ứng dụng dịch lên men của chủng Asp. terreus ĐI làm giảm sinh khối nằm P.

Thử nghiệm khả năng diệt nắm Phytophthora palmivora gây bệnh trên bắp. KET LUẬN VÀ KIEN NGHỊ.--5<5222vxccercve 51 PHÙUDDG: Ses snes2C2Ÿ(Á220002)0004/(2((G02/602210230V120200 002016 a IV DANH MỤC NHỮNG TU VIET TAT TRONG BAO CAO MIC Minimum Inhibitory Concentration (Néng độ ức chế tôi thiểu) MRSA Methicillin Resistant Staphylococcus aureus (Staphylococcus aureus khang methicillin) MT Môi trường CKS Chất kháng sinh RNM Rừng ngập mặn VKG(+) Vi khuẩn Gram dương VKG(-) Vi khuan Gram âm VSV Vi sinh vat TOM TAT KET QUA NGHIÊN CỨU DE TAI KHOA HOC VA CONG NGHE CAP TRUONG Tên đẻ tai: Nghiên cứu đặc điểm chủng nắm sợi sinh kháng sinh va ung dụng trong phòng trừ bệnh hại cây trồng.44 Chủ nhiệm đẻ tai: Tran Thị Minh Định Tel: [phone] E-mail: [e-mail] Cơ quan chủ tri dé tai: Khoa Sinh học Trường Đại hoc Sư phạm TP. Cơ quan vả cá nhân phỏi hợp thực hiện: Nguyễn Thiện Phú, Khoa Sinh học Trường Đại học Sư phạm TP. Thời gian thực hiện: 4/2012 -4/2013 Mục tiểu: Tuyển chọn, nghiên cứu và sử dung có hiệu quả | chủng nắm sợi vào phòng trừ bệnh hai cay trông.

l4 Nội dung chính: - Phân lập va tuyển chọn chủng nắm sợi phân lập tử rừng ngập mặn (RNM) Can Giờ có hoạt tính kháng sinh mạnh, - Khảo sắt hoạt tính kháng khuẩn, kháng nắm của chủng nắm sợi nghiên cứu. - Nghiên cứu các đặc điểm sinh học và phân loại chủng nắm sợi nghiên cứu. - Nghiên cứu các điều kiện môi trường (MT) thích hợp cho sinh trưởng và sinh KS của chủng tuyên chọn. - Khảo sát các tính chất lí hóa của chất kháng sinh từ chủng NS nghiên cứu, - Bước dau thứ nghiệm kha năng ức chế nam gây bệnh cây trồng của địch lên men từ chủng nam sợi nghiên cứu.

Kết quả chính đạt được (khoa học, ứng dụng, dao tao, kinh tế-xã hội): - Từ 58 chủng nắm sợi phân lập từ RNM Cần Giờ, đã tuyển chọn được chúng ĐI có hoạt tính đối kháng rất mạnh với Bacillus subtilis (D-d=2,74 cm) vả đối kháng yếu với Esherichia coli (D-d=1,10 cm). - Đã nghiên cứu đặc điểm sinh học và phân loại đến loài chủng ĐI, kết luận chủng nảy thuộc loại Aspergillus terreus. - Đã khảo sát và tìm ra các điều kiện nuôi cấy thích hợp cho chủng Asp. terreus ®) sinh kháng sinh mạnh nhất như sau: glucose 30 g, bột đậu tương 0,5 g, cao nim men 2,5 g, KH;PO, | g, MgSO,.7H;O 2 mg, nước cat | lít; pH 5,5; nhiệt độ nuôi cay 25°C; 108 giờ.

- Đà khảo khả nang kháng nắm của CKS từ chủng Asp. terreus D1: không kháng các loài nắm Colletotrichum sp., Fusarium oxysporum, Rhizoctonia solani nhưng có kha năng kháng mạnh Phytophthora palmivora. - Đã xác định một số đặc điểm của CKS trong dịch lén men chủng Asp. terreus ĐI: bèn nhiệt (đến 100°C trong 40 phút hoạt tinh vẫn không thay đôi), ben pH (thẻ hiện hoạt tinh rất mạnh trong khoảng pH 4 - 7,5), bên thời gian (khi bảo quan ở 4°C, sau 16 tuần hoạt tinh vẫn không thay đôi).

- Bước đầu tìm hiểu khả năng ứng dung dịch lén men của chủng Asp. terreus ĐI trong việc làm giảm sinh khối P. palmivora: cho thay MT có 10% dịch lên men lam giảm 70. palmivora, MT có 20% làm giảm 79,57% sinh khối P.

palmivora sau 4 ngày nuôi cấy. - Đã khảo sat khả năng tiêu diệt P. palmivora trên cây bắp. kết quả cho thay bảo tử của ching Asp.

terreus làm giảm 33.4% ti lệ cây bắp chết đo bệnh. vii SUMMARY Project Tithe: Optimizing of culture conditions for antibiotic production of a Sungal strain isolated from Can Gio mangrove and applying it in plant diseases control Code number: CS.44 Coordinator: Nguyen Thien Phu, Biology Department, Ho Chi Minh city University of Education. Duration: from 4/2012 to 4/2013 1. Objectives: Isolation, screening for a filamentous fungal strain which has antagonistic activity against plant pathogens and applying in plant disease control, Main contents - Isolation of filamentous fungal strains from Can Gio mangrove soil.

- Screening filamentous fungal isolates for antagonistic activity against bacteria and fungi. - Identification and classification of a fungal strain which has effectively antagonistic activity against fungal plant pathogens, - Optimizing of culture conditions for antibiotic production of this fungal strain. - Studying on antibiotic properties derived from this strain. - Testing for plant disease control of this strain.

Results obtained - Obtained 58 filamentous fungal isolates with ĐI isolate was effectively against Bacillus subtilis, Escherichia coli, Phytophthora palmivora; but was ineffectively against Colletotrichum sp. Fusarium oxysporum, Rhizoctonia solani - Basing on 28S rRNA gene sequence, ĐỊ isolate was classificated as Aspergillus terreus. viii Finding optimized culture conditions for antibiotic production of this fungal strain as following: glucose 30 e.7HạO 2mg, distilled water 1 litre: pH 5.5; culture temperature 25°C: 108 hours incubation. Antibiotic compounds derived from this strain showed effectively activity against tested microorganisms when treated at 100°C in 40 minutes period, in pH range from 4 to 7.5 and when stored at 4°C for 4 months.

10 per cent of culture broth reduced 70.16 per cent biomass of Phytophthora palmivora; 20 per cent of culture broth reduced 79,57 per cent biomass of ?. palmivora after 4 days of incubation. terreus ĐI spores reduced 33.4 per cent death rate of corn caused by P. MỞ ĐÀU œ Lí do chọn đề tài Bệnh cây trồng 14 một trong những yếu tổ gây ảnh hướng nghiêm trọng nhất đến năng suất trong nông nghiệp.

Trung binh mỗi năm, lượng nỏng sản bị mat mát đo cỏ dai khoảng 33%, bệnh cây trông khoảng 26% va côn trùng phá hoại khoảng 22% (Khan, 2008). Theo thẳng kê khác, bệnh cây trồng gay thiệt hại khoảng 14.2% va côn trùng khoảng 12,2% (FAOSTAT, 2003; Agrios, 2005). Trong số các tác nhân gây bệnh cho cây trồng, nắm gây bệnh làm tổn that nông sản nhiều nhất, chiếm 42%, tiếp theo là vi khuẩn 27%, virus 18% và tuyến trùng 13% (Khan và Jairajpuri. Đẻ tiêu diệt bệnh cây trồng, bảo vệ mùa màng, con người đã sử dụng nhiều loại hóa chất khác nhau.

dẫn tới hậu quả: 6 nhiễm môi trường (MT). mat cân bằng sinh thái, tổn dư trong nông sản. Sử dụng chat kháng sinh (CKS) và nắm sợi sinh kháng sinh trong kiểm soát bệnh cây trong là một trong những giải pháp cho nên nông nghiệp an toàn và phát triển bên vững. Trong những năm gan đây, nhiều nhà khoa học trong nước cũng như trên thể giới đặc biệt lưu ý đến việc tìm kiếm CKS từ nắm sợi RNM.

Bởi theo các nhà khoa học. chúng là nguồn sinh các chất có hoạt tính sinh học doi dao, trong đó có CKS. Va thực tế, họ đã phat hiện nhiều hợp chất kháng khuẩn, kháng nam, kháng virus. kháng ung thư từ NS rừng ngập mặn với hoạt tính mạnh hon rit nhiều so với nắm sợi từ dat lién, chứng tỏ đây là một hướng đi đúng din.

Ở Việt Nam, các nghiên cứu vé nam sợi RNM sinh kháng sinh còn ít. Đặc biệt, nắm sợi ở RNM Can Giờ sinh kháng sinh vẫn còn nhiều vấn đẻ bỏ ngỏ. cs Mục tiêu: Tuyển chọn, nghiên cứu và sử dụng có hiệu quả | chủng nam sợi vào phòng trừ bệnh hại cay trong. cs Nhiệm vụ - Phân lập vả tuyển chọn chủng nắm sợi phân lập từ RNM Cần Giờ có hoạt tính kháng sinh mạnh.

- Khảo sát hoạt tinh kháng khuẩn. kháng nắm của chủng nắm sợi nghiên cứu. - Nghiên cửu các đặc điểm sinh học và phân loại chùng nằm sợi nghiên cứu. - Nghiên cứu các điều kiện môi trường (MT) thích hợp cho sinh trưởng và sinh kháng sinh của chủng tuyển chon.

- Khảo sát các tính chất lí hóa của CKS tử chủng nắm sợi nghiên cứu. - Bước đầu thir nghiệm khả nang ức chế nắm gây bệnh cây trồng của địch lên men từ chang nắm sợi nghiên cứu. œs Đối tượng nghiên cứu: Các chủng nam sợi phan lập từ RNM Cần Giờ. TONG QUAN TAI LIEU 1.

Vai nét về nam sợi NS là tat cả các nam không phải nam men và cũng không sinh mũ nam (thé quả có kích thước lớn) như ở các nam lớn.