CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở khoa học của đề tài Bệnh khảm lựn ngụ là bệnh phổ biến trên cây ngô, làm giảm đáng kể đến năng suất, chất lượng ngụ trờn thế giới và ở Việt Nam. Nguyên nhân gây bệnh là virus nên việc chẩn đoán và công tác phòng trừ bệnh gặp nhiều khó khăn. Các triệu chứng cũn gõy nhầm lẫn trong quỏ trỡnh điều tra.
Ở nước ta những nghiên cứu về bệnh khảm lựn ngụ cũn ớt, các nghiên cứu trước đây chưa xác định đầy đủ về nguyên nhân gây bệnh, mức độ và chưa sản xuất được kháng huyết thanh chẩn đoán bệnh. Vì vậy, nghiên cứu nguyên nhân gây bệnh bằng sử dụng kỹ thuật ELISA, RT-PCR, hiển vi điện tử và thử nghiệm chế tạo kháng huyết thanh để chẩn đoán nhanh bệnh là cần thiết hiện nay. Những nghiên cứu ngoài nước 1. Tình hình sản xuất ngụ trờn thế giới Cây ngô là một trong bốn loại cây lương thực chính của thế giới: Ngô (Zea Mays L.), lúa nước (Oryza sativa L.
Trong đó, ba loại cây gồm ngô, lúa gạo và lúa mì chiếm khoảng 87% sản lượng lương thực toàn cầu và khoảng 43% calori từ tất cả mọi lương thực, thực phẩm. Trong ba loại cây này, ngô là cây trồng có sự tăng trưởng mạnh cả về diện tích, năng suất, sản lượng và là cây có năng suất cao nhất. Vào năm 1961, năng suất ngô trung bình của thế giới chỉ xấp xỉ 2 tấn/ha, thì năm 2010 tăng gấp hơn 2,5 lần (đạt 5,24 tấn/ha), sản lượng đã tăng từ 204 triệu tấn lên 853,03 triệu tấn (gấp 4 lần), diện tích tăng từ 104 triệu lên 159,32 triệu hecta (hơn 1,5 lần). Diện tích, năng suất, sản lượng ngụ trờn thế giới từ năm 1961 - 2010 Diện tích Năng suất Sản lượng Năm (1000 ha) (tấn/ha) (1000 tấn) 1961 104,8 2,00 204,2 2004 145,0 4,90 714,8 2005 145,6 4,80 696,3 2006 148,6 4,70 704,2 2007 157,85 4,97 784,65 2008 161,01 5,10 822,712 2009 156,31 5,17 808,57 2010 159,32 5,24 853,03 Nguồn: FAOSTAST, 2010 Trong sản xuất ngô của thế giới, Hoa Kỳ là nước sản xuất gần 50% tổng sản lượng, còn lại là do các nước khác sản xuất.
Sản lượng ngô xuất khẩu trên thế giới trung bình hàng năm khoảng trên 80 triệu tấn. Trong đó, Hoa Kỳ luôn là nước xuất khẩu chiếm trên 50%. 55 - 60% tổng số và các nước khác chỉ là 40 - 45%. Tình hình nghiên cứu bệnh virus hại ngụ trờn thế giới Virus hại ngô là một trong những bệnh gây hại nghiêm trọng cho cây ngô, nó thể làm giảm năng suất ngô từ 15 - 30% phụ thuộc vào tuổi cõy lỳc lây nhiễm, điều kiện sinh thái, canh tác, giống ngô (Wilidins, Gordon and Nauled - 1967) [96].
Ở một số nước Châu Phi bệnh virus ngô gây thiệt hại tới 25% năng suất ngô. Ở Trung Quốc bệnh virus ngô gây thiệt hại từ 20 - 80% 6 năng suất ngô. Bệnh gây thoái hóa giống, ảnh hưởng đến phẩm chất, làm giảm giỏ trị thương phẩm của cây ngô (Chen et el, 2002) [30]. Hiện nay trên thế giới theo tổ chức phân loại virus ICTV (International Comittee on Taxonomy of Viruses) và theo Van Regenmortel et al (2000) [92]; Van Regenmortel et al (2002) [93] có 12 bệnh virus hại ngụ đó được phân loại đó là: - Maize chlorotic dwarf virus (MCDV) họ Secoviridae.
- Maize chlorotic mottle virus (MCMV) họ Tombusviridae. - Maize dwarf mosaic virus (MDMV) họ Potyviridae. - Maize mosaic virus (MMV) họ Rhabdoviridae. - Maize Rayado fino virus (MRFV) họ Tymoviridae.
- Maize Rough dwarf virus (MRDV) họ Reoviridae. - Maize Stem borer virus (MSBV) họ Unassigned. - Maize Sterile stunt virus (MSSV) họ Rhabdoviridae. - Maize Streak virus (MSV) họ Geminiviridae.
- Maize Strip virus (MStpV) họ Unallocated ssRNA – viruses. - Maize White line mosaic satellite virus (MWlMV) họ Satellite. - Maize White line mosaic virus (MWLMV) họ Tombusviridae. Trong đó có nhiều bệnh phổ biến ở cỏc vựng trồng ngô thế giới có thể kể một số bệnh virus chính hại cây ngô sau: 1.
Virus gây bệnh khảm lỏ ngụ (Maize mosaic virus). Lịch sử nghiên cứu: Bệnh được Kunkel phát hiện, quan sát và mô tả lần đầu tiên vào năm 1921 và tiếp tục nghiên cứu vào những năm tiếp theo 1921,1922,1927 tại Hawaii (Herold, Benrgold & Weibel, 1960 và Herold, Munz ,1967a) [57]. Virus còn có tên gọi khác là: - Corn mosaic virus (Rev.1: 194) 7 - Corn yellow stripe virus (Rev.2: 33) - Corn stripe virus (Rev.7: 159) - Corn virus 1(Rev.17: 52) - Maize stripe virus (Rev.15: 528) - Mamor zeae (Rev.17: 52) Ngoài ra bệnh được Muller ghi nhận vào năm 1939 ở Venezuela dưới cái tên là: “Raya blanca” (Malaguti, 1963). Năm 1960, Herold, Bergold và Weibel đã quan sát thấy virus trên kính hiển vi điện tử, và bệnh tiếp tục được Herold và Munz nghiên cứu vào năm 1967 (Herold, 1967) [56].
Đến năm 1976, Lastra đã nghiên cứu ký và tìm ra hai chủng của MMV gây bệnh đó là: MMV - RF và MMV - RG và mô tả triệu chứng của chúng, đồng thời bệnh được Malaguti nghiên cứu tiếp về mặt dịch bệnh và những thiệt hại ở Venezuela (Lastra,1976) [41] Ở Ấn Độ, từ những năm 1952 bệnh khảm lỏ ngụ đã được Chona và Seth quan sát thấy trờn cỏc ruộng thí nghiệm của Viện nghiên cứu Nông nghiệp Ấn Độ. Đến năm 1962 - 1964, qua quá trình nghiên cứu người ta tìm thấy bệnh ở hầu hết các địa phương trồng ngô của Ấn Độ (Chona và Seth , 1952) 41. Qua một số tài liệu cho thấy rằng bệnh khảm lỏ ngụ cú phân bố địa lý ở: Hawaii (Kunkel, 1921); CuBa (Sahl, 1927); Trinidad (Briten - Jonộ, 1933); Tanzania (Storey, 1933); Puero Rico (Cook, 1936a, 1936b); Mauritius (Orian, 1954); Surinam (Van Hoof, 1960); Venazuena (Herold, 1963); Ấn Độ (Cherian và Kylasam, 1936) và một số nước Đông Nam Á. Bệnh xuất hiện nhiều nhất ở quần đảo Caribờ.
Nguyên nhân gây bệnh: Năm 1976, Lastra nghiên cứu kỹ và phát hiện ra hai chủng của MMV đó là: + MMV - RF gõy cỏc sọc chạy dọc gân lá với mật độ 13 - 15 sọc/cm. 8 + MMV - RG gõy cỏc sọc chạy dọc gân lá với mật độ 1 - 3 sọc/cm. Người ta cũng xác định được hình dạng, kích thước của virus. Virus gây bệnh khảm lỏ ngụ có hình đầu đạn, kích thước biến động 48 x 242 hay 90 x 225 nm (Lastra, 1976) 41.
Nguyên nhân lan truyền: Do một loài rầy trờn ngụ có tên là Peregrinus maidis loài rầy này có từ 5 - 23% là con đực nhưng con đực không truyền được bệnh mà chỉ có con cái truyền bệnh. Virus thuộc nhóm bền vững (Persistant), cụn trựng chích vào lá cây một ngày hay ít hơn có thể truyền bệnh. Trong cơ thể côn trùng thời gian tiềm phục (thời gian ủ bệnh) biến động từ 11 ngày đến 7 tuần lễ (Herold và Munz, 1965) Thời gian tồn tại của virus trong dịch cây dao động từ 24 - 48 giờ ở nhiệt độ 40C. Ngưỡng pha loãng 1/10 trong nồng độ 0,01M phosphate pH = 7,5 Các tác giả cũng xác định được phạm vi ký chủ của virus gồm toàn bộ cây trồng thuộc họ hòa thảo (Gramineae), tuy nhiên người ta tìm thấy virus xuất hiện trên cây ngô một cách tự nhiên và ở một số cây trồng, cây dại khác.
Được công bố qua các kết quả thí nghiệm trờn cõy Euchlena mexicana (Nalaguti, 1963) và Sorghum (Herold). Virus được truyền đi theo đường dịch cây. Virus không truyền qua hạt giống, không truyền qua tiếp xúc cơ học và không truyền qua dây tơ hồng. Thời gian cây mẫn cảm nhất khi lây bệnh vào 4 - 6 tuần sau khi hạt nẩy mầm.
Theo Sharon et al (2005) [79], đã giải trình tự của 102 dòng vô tính từ một thư viện cDNA xây dựng từ RNA virus ngẫu nhiên đã được biên dịch vào 12.133 nucleotide (nt) bao gồm 97 trình tự trung bình chiều dài 660 bp có trình tự đọc bao gồm cả hai sợi. Trình tự còn lại được xuất phát từ duy nhất (5%) hay (2%) đọc trên cùng một sợi. Ba trong sáu ORFs cho thấy điểm tương đồng đáng kể để các chuỗi protein suy luận của các trình tự nucleocapsid, glycoprotein và polymerase rhabdoviruses khác. Trình tự gen 9 dự đoán của bộ gen của MMV là 3 -NP-3-MGL-5 '.
Giải trình tự bộ gen MMV mất khoảng 127 giờ. và chi phí 0,38 đô la (bao gồm cả lao động). Như vậy, kỹ thuật này sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho các trình tự hệ gen rhabdovirus nhiều. Tác hại: Bệnh khảm lỏ ngụ là một trong những bệnh virus gây thiệt hại lớn tới năng suất ở những vùng trồng ngô.
Khi so sánh giữa ruộng có 100% cây nhiễm với ruộng có 100% cây khỏe thì thiệt hại về năng suất lên tới 32% (Raychaudhuri, 1976). Ngoài gây thiệt hại về năng suất, bệnh khảm lỏ ngụ cũn gõy thoái hóa giống, làm giảm phẩm chất nông sản. Phòng trừ: Theo báo cáo của CTAHR tháng 9 năm 2010 [42], khuyến cáo nên thông báo cho cán bộ khuyến nông nắm rõ triệu chứng bệnh, người dân được khuyến khích trồng các giống ngô lai kháng bệnh, khuyến khích chia sẻ thông tin về virus gây bệnh này. Bệnh khảm sọc lỏ ngụ (Maize streak virus) Bệnh được Storey phát hiện và mô tả lần đầu tiên năm 1925 và được xem như là một nhân tố làm giảm năng suất ngô ở Nepan (Storey, 1925).
Từ đó, bệnh được ghi nhận nhiều vùng của Châu Phi cho tới tận Ai Cập (Smith, 1957) và đến năm 1974 Bock, Guthrie và Woods đó xác định nguyên nhân gây bệnh và mô tả chi tiết triệu chứng biểu hiện bệnh 35. Ngoài tên gọi Maize streal virus thì virus gây bệnh còn có tên gọi khác là: Maize treak monogeminivirus (Storey, 1925; Bock et al., 1974) Maize treak virus A (McClean, 1974) Maize mottlevirus (Smith, 1957; Martyn, 1968) Sugarcane streak virus (Storey, 1925) Bệnh phổ biến ở vùng Nam Châu Phi, các nước quanh sa mạc Sahara, Mauritius và đảo Madagascas, Ấn Độ và vùng Đông Nam Á 35. 10 Nguyên nhân gây bệnh: Năm 1974, Bock, Guthrie, Woods đó xác định được hình dạng kích thước của virus. Virus có dạng hình cầu hay trái lựu đạn, kích thước 20 x 30nm (Bock et al, 1974) [27].
Các thí nghiệm cho thấy virus không truyền theo kiểu tiếp xúc cơ giới, không truyền qua hạt giống và cây tơ hồng mà virus truyền bằng 5 loại rầy: Cicadulina mbila, C. Ngoài ra virus này có thể truyền qua trứng rầy (Dabrowski, 1987; Fennah, 1959; Nielson, 1986; Ruppel, 1965;Soto, 1978) 35. Cũng nghiên cứu về bệnh này, Ruppel (1965), Storey, Howland và Prosser (1966) đó xác định được virus truyền từ 15 giây đến 1 giờ, thời gian tiềm ẩn trong côn trùng từ 6 - 12 giờ 35. Theo kết quả nghiờn cứu của tác giả Bock, Guthric cho biết virus gây bệnh khảm sọc lỏ ngụ cú ngưỡng pha loãng là 1/100, nhiệt độ làm mất hoạt tính là 600C (Q10 = 600C) và thời gian tồn tại trong dạng dịch là 24 giờ ở nhiệt độ phòng 35.