Tổng quan nghiên cứu

Dịch bệnh lùn sọc đen phương Nam (Southern rice black-streaked dwarf virus - SRBSDV) truyền qua môi giới rầy lưng trắng (Sogatella furcifera) là một trong những hiểm họa nghiêm trọng nhất đối với ngành sản xuất lúa gạo tại Việt Nam. Theo số liệu thống kê của ngành nông nghiệp, đợt bùng phát dịch năm 2009 đã gây hại tại 21 tỉnh, thành phố phía Bắc với tổng diện tích nhiễm 42.385 ha, trong đó có hơn 13.000 ha bị mất trắng. Đến vụ hè thu và vụ mùa năm 2017, dịch bệnh bùng phát trở lại trên diện tích 62.098 ha (tăng 226% so với năm 2009), với 22.600 ha bị nhiễm nặng và đe dọa trực tiếp đến an ninh lương thực. Do virus chưa có thuốc điều trị đặc hiệu, việc làm rõ quy luật dịch tễ và xác định giải pháp ngăn chặn vector truyền bệnh trở thành yêu cầu sống còn.

Đề tài tập trung giải quyết vấn đề kiểm soát virus SRBSDV tại vùng đồng bằng sông Hồng thông qua mục tiêu xác định các yếu tố dịch tễ học then chốt, nguồn lưu tồn virus qua đông và chuyển vụ, tính mẫn cảm của các giống lúa, đồng thời đánh giá hiệu lực của các biện pháp hóa học phòng trừ môi giới truyền bệnh. Phạm vi nghiên cứu được thực hiện tại huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên và hệ thống phòng thí nghiệm chuyên sâu trong khung thời gian từ tháng 10/2018 đến tháng 10/2019. Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn lớn khi làm sáng tỏ tỷ lệ rầy mang mầm bệnh qua đông lên tới 29,2% và mật độ rầy đạt đỉnh 276,7 con/m2 trong vụ mùa, từ đó cung cấp căn cứ khoa học để thiết lập quy trình quản lý dịch tễ tổng hợp, bảo vệ năng suất lúa và giảm thiểu tổn thất kinh tế cho nông dân.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết bệnh học thực vật phân tử đối với virus thuộc chi Fijivirus, họ Reoviridae. Cấu trúc hạt virus SRBSDV có dạng hình cầu 20 mặt đối xứng, đường kính 70-75 nm, hệ gen gồm 10 phân đoạn RNA sợi kép (dsRNA) ký hiệu từ S1 đến S10. Virus cư trú chủ yếu trong mô mạch libe của cây bệnh và lan truyền bền vững qua tuyến nước bọt của rầy lưng trắng (Sogatella furcifera). Thời gian tối thiểu để rầy tiếp nhận virus khi chích hút là 5 phút, thời gian lưu chuyển trong cơ thể rầy là 30 phút, và thời gian ủ bệnh kéo dài từ 6 đến 14 ngày. Một cá thể rầy mang virus có thể truyền bệnh cho 8 đến 25 cây lúa trong vòng 5 ngày.

Khung quản lý dịch hại tổng hợp (IPM) và các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia (Thông tư 58/2010/TT-BNNPTNT) được áp dụng để phân tích tương tác ba yếu tố: nguồn bệnh, vector truyền và cây ký chủ. Các khái niệm cốt lõi bao gồm: tính kháng giai đoạn (cây lúa mẫn cảm nhất từ giai đoạn mạ đến đẻ nhánh, tỷ lệ nhiễm giảm dần khi cây lớn do sự hóa gỗ của thành tế bào), vector môi giới truyền bệnh, triệu chứng nốt sáp u sưng dọc gân lá, và hiệu lực bảo vệ của hoạt chất nội hấp trong việc cắt đứt chu kỳ lây truyền virus.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp điều tra thực địa đồng ruộng định kỳ 7 ngày/lần tại 3 vùng sinh thái canh tác ở Văn Lâm - Hưng Yên theo quy chuẩn QCVN 01-166:2014/BNNPTNT và khảo nghiệm chuyên sâu tại phòng thí nghiệm Trung tâm Bảo vệ thực vật phía Bắc. Cỡ mẫu điều tra giám định gồm 258 mẫu rầy trong vụ xuân 2019 và 337 mẫu rầy trong vụ mùa 2019 qua 9 kỳ thu thập. Đối với thí nghiệm lây nhiễm nhân tạo, mỗi giống lúa và cỏ dại được bố trí 10 cốc thí nghiệm lặp lại, mỗi cốc thả 3 cá thể rầy mang virus tuổi 4-5.

Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng kết hợp định vị điểm cố định được triển khai để thu thập rầy và mẫu thực vật trên lúa chét, bờ cỏ trong suốt các đợt điều tra qua đông (tháng 11/2018 đến tháng 1/2019) và chuyển vụ (tháng 6 đến tháng 7/2019). Kỹ thuật chẩn đoán huyết thanh học Dot-Blot ELISA sử dụng kháng thể đơn dòng đặc hiệu SRBSDV và que thử nhanh kháng nguyên được lựa chọn nhờ độ nhạy cao, cho phép phát hiện chính xác virus ở quy mô mẫu lớn mà không gây dương tính giả. Dữ liệu thực nghiệm được tính toán sai số, phân tích phương sai ANOVA bằng phần mềm IRRISTAT 5.0 của Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI), phần mềm StatView và Excel.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã ghi nhận 4 phát hiện khoa học quan trọng về dịch tễ và phòng trừ bệnh lùn sọc đen tại địa bàn nghiên cứu:

Thứ nhất, lúa chét là nguồn lưu tồn chính của virus SRBSDV và rầy lưng trắng qua đông cũng như chuyển vụ. Trong giai đoạn qua đông 2018, mật độ rầy trên lúa chét đạt cao nhất 8,35 con/m2, tỷ lệ bệnh lùn sọc đen là 1,24%, trong khi trên bờ cỏ mật độ rầy chỉ đạt 3,00 con/m2 và không biểu hiện triệu chứng. Tỷ lệ rầy mang virus qua đông cao nhất đạt tới 29,2%. Trong thời gian chuyển vụ từ 10/6 đến 1/7/2019, tỷ lệ rầy mang mầm bệnh cao nhất đạt 15,2% và tỷ lệ bệnh trên lúa chét duy trì từ 0,2% đến 0,6%.

Thứ hai, diễn biến phát sinh của rầy lưng trắng và bệnh lùn sọc đen trong vụ mùa có mức độ nguy hại cao hơn rõ rệt so với vụ xuân. Ở vụ xuân 2019, mật độ rầy đỉnh điểm tại giai đoạn đứng cái - làm đòng trên giống Bắc Thơm số 7 đạt 172,4 con/m2, giống nếp đạt 252,2 con/m2, tỷ lệ rầy dương tính với virus đạt 17,24% (6/258 mẫu). Sang vụ mùa 2019, mật độ rầy tăng vọt lên 216,4 con/m2 trên Bắc Thơm số 7 và 276,7 con/m2 trên giống nếp, trong khi tỷ lệ rầy mang virus tăng lên 29,26% (13/337 mẫu), cao gấp 1,7 lần so với vụ xuân. Tỷ lệ bệnh trên ruộng lúa xuất hiện sau khi cấy 15-20 ngày.

Thứ ba, sự phân hóa mẫn cảm rõ rệt giữa các giống lúa và ký chủ phụ. Thí nghiệm lây nhiễm nhân tạo xác định giống Bắc Thơm số 7 bị nhiễm bệnh ở cấp 1 sau 21 đến 28 ngày thả rầy với triệu chứng lá xoăn nhẹ và xanh đậm khác thường. Ngược lại, các giống BC15, TBR225 và Khang Dân 18 hoàn toàn không biểu hiện triệu chứng bệnh. Các loài cỏ dại ký chủ gồm cỏ lồng vực, cỏ mần trầu và cỏ chỉ sau khi thả rầy mang virus đều không xuất hiện triệu chứng bệnh.

Thứ tư, xác định được cửa sổ thời gian bảo vệ tối ưu của các biện pháp hóa học. Phương pháp xử lý hạt giống bằng Cruiser Plus 312,5FS (0,5 ml/kg), Kola Gold 660WP (1,0 g/kg) hoặc Enaldo 440FS (0,8 ml/kg) đạt hiệu lực diệt rầy cao nhất trong khoảng từ 3 đến 7 ngày sau gieo và duy trì khả năng hạn chế bệnh trong 10 ngày đầu. Biện pháp phun tiễn chân mạ trước khi cấy 2-3 ngày bằng Pexena 106SC liều lượng 0,3 lít/ha cho hiệu lực diệt rầy cao nhất và ngăn chặn sự xâm nhập truyền bệnh của rầy trong vòng 10 ngày sau cấy.

Thảo luận kết quả

Sự khác biệt về mức độ nhiễm bệnh giữa vụ mùa và vụ xuân bắt nguồn từ điều kiện nhiệt độ cao, ẩm độ lớn trong vụ hè thu, tạo điều kiện tối ưu cho rầy lưng trắng tích lũy mật độ và di cư phát tán. Khoảng cách chuyển vụ giữa vụ xuân và vụ mùa rất ngắn (từ giữa tháng 6 đến đầu tháng 7), khiến cầu nối truyền bệnh từ lúa chét sang mạ mùa không bị ngắt quãng. Hiện tượng giống Khang Dân 18 ghi nhận mật độ rầy thấp nhất (90,9 con/m2 ở vụ xuân và 108,6 con/m2 ở vụ mùa) cùng tỷ lệ nhiễm bệnh 0% chứng minh vai trò quyết định của đặc tính di truyền kháng rầy ở cây lúa.

Kết quả thí nghiệm khẳng định cơ chế "tính kháng giai đoạn" của cây lúa đối với virus SRBSDV. Khi cây lúa vượt qua 10 ngày sau sạ hoặc sau cấy, mô thực vật trở nên cứng cáp, làm chậm quá trình nhân lên của virus, do đó hiệu quả của biện pháp xử lý giống và tiễn chân mạ phát huy tác dụng cao nhất trong giai đoạn 10 ngày đầu tiên. Các tập dữ liệu về mật độ rầy theo các giai đoạn sinh trưởng của lúa (mạ, đẻ nhánh, đứng cái, làm đòng) và tỷ lệ rầy mang virus có thể được mô hình hóa trực quan bằng biểu đồ đường kết hợp cột, trong khi hiệu lực suy giảm theo thời gian (3, 5, 7, 10, 14 ngày) của các loại thuốc bảo vệ thực vật phù hợp để trình bày qua bảng đối chiếu đa biến nhằm làm nổi bật xu hướng động thái học.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết quả nghiên cứu thực nghiệm, luận văn đưa ra 4 nhóm giải pháp kỹ thuật có tính ứng dụng cao:

  1. Thực hiện xử lý 100% hạt giống lúa trước khi gieo sạ bằng các chế phẩm nội hấp Cruiser Plus 312,5FS (liều lượng 0,5 ml/kg thóc giống) hoặc Enaldo 440FS (liều lượng 0,8 ml/kg thóc giống). Biện pháp này do các hộ nông dân và hợp tác xã nông nghiệp tiến hành ngay trong khâu ngâm ủ mộng mạ nhằm tạo màng chắn bảo vệ cây mạ non, tiêu diệt trên 90% rầy chích hút trong 7 ngày đầu và ngăn ngừa triệt để nguy cơ nhiễm virus trong 10 ngày đầu sau gieo.

  2. Áp dụng kỹ thuật phun thuốc tiễn chân mạ trước khi nhổ cấy từ 2 đến 3 ngày trên toàn bộ diện tích mạ bằng hoạt chất tiên tiến Pexena 106SC (liều lượng 0,3 lít/ha) hoặc Chess 50WG (0,3 kg/ha). Chủ thể thực hiện là các hộ nông dân dưới sự hướng dẫn của tổ khuyến nông cơ sở, nhằm đảm bảo khi mạ đưa ra ruộng cấy sẽ không mang theo rầy và duy trì hiệu lực tiêu diệt vector xâm nhập từ ngoài vào trong suốt 7-10 ngày đầu sau cấy.

  3. Vệ sinh đồng ruộng triệt để ngay sau khi thu hoạch lúa vụ xuân bằng cách cày lật đất vùi gốc rạ và phát quang bờ cỏ trong khung thời gian từ 7 đến 10 ngày. Ban chỉ đạo nông nghiệp địa phương cần tuyên truyền và giám sát việc cày vùi nhằm triệt tiêu hoàn toàn nguồn lúa chét mang mầm bệnh lưu tồn với tỷ lệ 15,2% đến 29,2%, cắt đứt cầu nối lây nhiễm sang vụ mùa.

  4. Cơ cấu lại bộ giống cây trồng tại các vùng có áp lực bệnh cao, chủ động cắt giảm tỷ lệ gieo cấy các giống mẫn cảm như Bắc Thơm số 7 xuống dưới mức 30% diện tích canh tác. Phòng Nông nghiệp và Trung tâm Khuyến nông các huyện cần định hướng thay thế bằng các giống có khả năng chống chịu rầy và ít nhiễm bệnh đã được kiểm chứng như BC15, TBR225 và Khang Dân 18 trong kế hoạch sản xuất hàng năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung luận văn mang lại giá trị thiết thực cho 4 nhóm đối tượng cụ thể:

Thứ nhất, cán bộ quản lý tại Chi cục Trồng trọt và Bảo vệ thực vật, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. Cán bộ quản lý có thể sử dụng các số liệu dịch tễ, tỷ lệ rầy mang virus qua đông (29,2%) và chuyển vụ (15,2%) để xây dựng bản đồ cảnh báo sớm, lập kế hoạch chỉ đạo khung thời vụ né rầy và ban hành các văn bản hướng dẫn kỹ thuật phòng trừ dịch bệnh ở cấp tỉnh.

Thứ hai, cán bộ kỹ thuật nông nghiệp, trạm khuyến nông và ban quản trị hợp tác xã nông nghiệp. Luận văn cung cấp quy trình chuẩn hóa về liều lượng thuốc xử lý hạt giống (0,5 ml/kg giống) và phương pháp phun tiễn chân mạ (0,3 lít/ha), giúp cán bộ kỹ thuật dễ dàng chuyển giao gói giải pháp bảo vệ mạ non tới tận tay hộ nông dân.

Thứ ba, giảng viên, nghiên cứu viên và học viên cao học, sinh viên ngành Bảo vệ thực vật, Nông học, Sinh học ứng dụng. Luận văn là tài liệu tham khảo giá trị về quy trình chuẩn đoán huyết thanh học Dot-Blot ELISA, kỹ thuật lây nhiễm virus nhân tạo trên ký chủ hòa thảo và phương pháp phân tích phương sai trên phần mềm IRRISTAT 5.0.

Thứ tư, các doanh nghiệp sản xuất kinh doanh giống cây trồng và thuốc bảo vệ thực vật. Doanh nghiệp có thể khai thác các đánh giá so sánh hiệu lực thuốc (Pexena 106SC, Cruiser Plus 312,5FS, Kola Gold 660WP) và dữ liệu phản ứng của các dòng giống lúa để định hướng chiến lược nghiên cứu, phát triển sản phẩm thuốc trừ rầy và chọn tạo giống lúa kháng virus trong tương lai.

Câu hỏi thường gặp

Bệnh lùn sọc đen phương Nam có lây truyền qua hạt giống, đất hoặc qua tiếp xúc cơ giới không? Bệnh lùn sọc đen phương Nam hoàn toàn không lây truyền qua hạt giống, không truyền qua đất, nước và không lây qua các vết thương cơ giới hay cọ xát cơ học. Môi giới truyền bệnh duy nhất trên đồng ruộng là rầy lưng trắng (Sogatella furcifera), với phương thức truyền bệnh bền vững qua tuyến nước bọt sau khi rầy chích hút cây nhiễm virus tối thiểu 5 phút.

Tại sao giống lúa Bắc Thơm số 7 lại bị bệnh nặng trong khi giống Khang Dân 18 hầu như không bị nhiễm? Sự khác biệt này xuất phát từ mức độ ưa thích thức ăn của rầy lưng trắng và tính mẫn cảm di truyền của mô tế bào lúa. Trong điều kiện thực tế vụ mùa, mật độ rầy trên giống Bắc Thơm số 7 đạt mức rất cao 216,4 con/m2, dẫn đến tỷ lệ lây nhiễm virus đạt 0,76%, trong khi giống Khang Dân 18 chỉ có 108,6 con/m2 và ghi nhận tỷ lệ nhiễm bệnh 0%.

Biện pháp phun tiễn chân mạ bằng Pexena 106SC có thể bảo vệ ruộng lúa trong thời gian bao lâu sau khi cấy? Thực nghiệm cho thấy thuốc Pexena 106SC liều lượng 0,3 lít/ha có hiệu lực trừ rầy lưng trắng cao nhất trong 3 đến 7 ngày sau khi cấy. Khả năng bảo vệ cây lúa và hạn chế bệnh lùn sọc đen duy trì tốt nhất trong khoảng 10 ngày đầu sau cấy, sau 10 ngày hiệu lực thuốc giảm dần và cây lúa cũng dần bước vào giai đoạn kháng tự nhiên.

Làm thế nào để phát hiện sớm cây lúa bị nhiễm virus lùn sọc đen trước khi xuất hiện triệu chứng lùn lụi? Ở giai đoạn sớm, cây lúa nhiễm bệnh thường biểu hiện lá có màu xanh đậm hơn bình thường, bản lá dày cứng, ngọn lá hơi xoắn nhẹ hoặc nhăn gân. Để khẳng định chính xác trước khi cây xuất hiện nốt sáp trắng ở thân, phương pháp tối ưu là sử dụng que thử nhanh kháng nguyên hoặc kỹ thuật Dot-Blot ELISA tại phòng thí nghiệm chuyên ngành.

Kỹ thuật Dot-Blot ELISA có ưu điểm gì so với phương pháp RT-PCR trong việc giám định rầy mang virus diện rộng? Kỹ thuật Dot-Blot ELISA sử dụng kháng thể đơn dòng có độ đặc hiệu cao, cho phép thao tác đồng thời trên 200 mẫu rầy/màng NC mà không cần tách chiết RNA phức tạp hay sử dụng thiết bị luân nhiệt đắt tiền. Phương pháp này rút ngắn thời gian chẩn đoán, tiết kiệm chi phí hóa chất và rất phù hợp để giám định dịch tễ số lượng lớn ngoài thực địa.

Kết luận

  • Luận văn đã xác định chính xác vai trò của lúa chét và rầy lưng trắng qua đông (tỷ lệ mang virus 29,2%) và chuyển vụ (tỷ lệ mang virus 15,2%) là nguồn gốc dịch tễ bùng phát bệnh lùn sọc đen tại Văn Lâm - Hưng Yên.
  • Đã phân tích sự chênh lệch mật độ rầy giữa hai mùa vụ, trong đó vụ mùa ghi nhận mật độ đỉnh điểm 276,7 con/m2 và tỷ lệ rầy dương tính với virus đạt 29,26%, cao hơn đáng kể so với vụ xuân (17,24%).
  • Đã chứng minh tính mẫn cảm cao của giống Bắc Thơm số 7 (nhiễm bệnh cấp 1 sau 21-28 ngày lây nhiễm) và tính chống chịu vượt trội của các giống BC15, TBR225, Khang Dân 18 cùng các loài cỏ dại phổ biến.
  • Đã xác lập giải pháp kỹ thuật kép: xử lý hạt giống bằng Cruiser Plus 312,5FS (0,5 ml/kg) và phun tiễn chân mạ bằng Pexena 106SC (0,3 lít/ha), mang lại hiệu lực bảo vệ tối ưu trong 10 ngày đầu sinh trưởng của cây lúa.
  • Về lộ trình tiếp theo, các địa phương cần triển khai ngay việc vệ sinh cày vùi gốc rạ trong 7-10 ngày sau thu hoạch, đồng thời áp dụng đồng bộ quy trình phòng trừ hóa học nội hấp để triệt để ngăn chặn nguy cơ bùng phát dịch bệnh lùn sọc đen trong các mùa vụ tới.