CHƯƠNG 1.1 Tính cấp thiết của luận án Theo thống kê của FAO năm 2022, hành là một loại cây trồng rộng rãi, với sản lượng thế giới 20,9 triệu tấn trên diện tích khoảng 1,18 triệu ha. Trung Quốc và Ấn Độ là các nước trồng hành chính, tiếp theo là Hoa Kỳ, Ai Cập, Iran, Thổ Nhĩ Kỳ, Pakistan, Brazil, Liên bang Nga và Hàn Quốc (FAO, 2023). Trong canh tác, hành lá là một loại cây trồng ngắn ngày được trồng ở vĩ độ thấp, hành lá thường được gọi là "Nữ hoàng của nhà bếp” do hương vị, mùi thơm được đánh giá cao và các hợp chất có đặc tính y học của hành lá (Griffiths et al. Về giá trị sử dụng, hành lá là loại rau được sử dụng trong suốt cả năm, ví dụ như trong món cà ri, trong dạng gia vị, trong món salad như một loại gia vị hoặc nấu với các loại rau khác chẳng hạn như luộc hoặc nướng (Koch & Lawson, 1996).
Hành lá (Allium fistulosum L.) được nông dân trồng phổ biến tại Vĩnh Long với diện tích xấp xỉ 1.000 ha/năm do hiệu quả kinh tế cao (Trung Thành, 2020) và Đồng Tháp (Lê Thị Trúc Phương & Dương Ngọc Thành, 2019). Tuy nhiên, canh tác hành lá chuyên canh luôn gặp nhiều khó khăn do nhiều loại mầm bệnh do nấm và vi khuẩn gây hại như bệnh cháy đầu lá do nấm Botrytis sp., bệnh đốm tím trên lá do nấm Alternaria pori, bệnh cháy lá do vi khuẩn Xanthomonas axonopodis pv. allii, chết buội do vi khuẩn Erwinia sp., và đặc biệt là bệnh thán thư do nấm Colletotrichum sp. Đây là một trong những bệnh quan trọng và gây thiệt hại nặng đến sản lượng và năng suất hành lá, nông dân chủ yếu sử dụng nhiều loại thuốc hóa học và phun nhiều lần để phòng trị bệnh (Lê Thị Trúc Phương & Dương Ngọc Thành, 2019).
Việc lạm dụng thuốc bảo vệ thực vật có ảnh hưởng xấu đến môi trường và sức khỏe người sử dụng do lưu tồn của thuốc trên hành lá. Một trong những biện pháp thân thiện môi trường đã được nghiên cứu và ứng dụng trên cây trồng là kích thích tính kháng bệnh, gọi tắt là kích kháng (induced resistance). Kích kháng là biện pháp giúp cho cây trồng tạo được nhiều cơ chế chống lại mầm bệnh, do đó mang tính bền vững cao (Trần Thị Thu Thủy & Phạm Văn Kim, 2016). Nhiều loại hóa chất có khả năng kích kháng đã được ghi nhận trên thế giới như salicylic acid (SA), dichloroisonicotinic acid (INA), benzothiazoles (Agrios, 2005), Acibenzolar- S-Methyl, Tiadinil, Isotianil, Probenazole (PBZ), nhóm Imprimatin, Azelaic Acid (AZA), Glycerol-3-phosphate (G3P) (Tripathia et al., 2019), acid oxalic, KH2PO4, CuCl2.
Một trong những hóa chất giúp giảm bệnh cháy lá và bệnh đốm nâu trên lúa là SA 0,4 mM (Trần Thị Thu Thủy & Phạm Văn Kim, 2016), chất này cũng thể hiện khả năng kích thích cây trồng sản sinh các chất giúp cây trồng kháng bệnh trên cây đậu gà (Cicer arietinum L.) khi được xử lý với nồng độ 1,5 mM (War et al., 2011); đồng thời, xử lý với nồng độ 2 mM ở giai đoạn sau thu hoạch giúp giảm bệnh thán thư trên xoài (Junyu et al. Bên cạnh đó, calcium chloride 100 mM (CaCl2) cũng được ghi nhận giúp kích thích tính 1 kháng bệnh thán thư trên dưa leo hoặc bệnh sọc trắng lá bắp. Đồng thời cho hiệu quả giảm bệnh tốt và bền đối với bệnh thán thư dưa leo trong điều kiện ngoài đồng, giúp gia tăng hoạt tính enzyme chitinase sớm và đạt đỉnh cao vào 144 giờ sau khi phun nấm lây bệnh (Trần Thị Thu Thủy & Phạm Văn Kim, 2016). Calci trong hợp chất calci oxide còn giúp giảm bệnh cháy lá do vi khuẩn Xanthomonas trên cây hành lá thông qua việc rải vào đất trồng (Tạ Duy Hùng et al.
Các hóa chất này giúp giảm bệnh thông qua sự gia tăng hoạt tính của enzyme chitinase, ß-1,3-glucanase, peroxidase, các chất dẫn truyền tín hiệu hoặc các hợp chất phenolic, lignin, …trên cây xoài, dưa leo và bắp (Junyu et al., 2016; Trần Thị Thu Thủy & Phạm Văn Kim, 2016). Việc nghiên cứu về hiệu quả kích thích tính kháng bệnh thán thư của các loại hóa chất tại Việt Nam trên các loại rau ăn lá còn rất ít, đặc biệt là cây hành lá. Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu biện pháp kích kháng bằng hóa chất đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. trên cây hành lá (Allium fistulosum L.)” đã được thực hiện nhằm đánh giá hiệu quả quản lý bệnh thán thư bằng các hóa chất CaCl2 và SA, đồng thời nghiên cứu đi sâu về mặt cơ chế kích thích tính kháng bệnh của các hóa chất triển vọng này trong chiến lược quản lý bệnh theo hướng an toàn tại Việt Nam.2 Mục đích nghiên cứu Phân lập, đánh giá khả năng gây bệnh thán thư hành lá của một số chủng nấm Colletotrichum spp.
thu thập tại Vĩnh Long và Đồng Tháp, từ đó định danh loài gây hại nặng. Bên cạnh đó, xác định được cơ chế, hiệu quả và kỹ thuật sử dụng CaCl2 và SA như một hoá chất kích kháng để hạn chế nấm Collectotrichum spp. gây bệnh thán thư trên hành lá, góp phần hạn chế tác hại của bệnh và sản xuất hành lá bền vững ở vùng đồng bằng sông Cửu Long.3 Nội dung nghiên cứu Đề tài thực hiện gồm 3 nội dung chính: - Nội dung 1. Thu thập, phân lập, đánh giá khả năng gây bệnh của các chủng nấm gây bệnh thán thư hành lá thu thập tại một số tỉnh trồng hành lá ở ĐBSCL.
Đồng thời, định danh loài đối với chủng nấm Colletotrichum có khả năng gây bệnh nặng trên hành lá. Nghiên cứu khả năng kích kháng và kỹ thuật sử dụng hoá chất CaCl2 và SA như một chất kích kháng để hạn chế nấm Collectotrichum gây bệnh thán thư hại hành. Khảo sát cơ chế kích kháng của CaCl2 và SA thông qua biểu hiện mô học, sinh hoá và gen.4 Tính mới của luận án - Đã xác định được nguyên nhân gây bệnh thán thư hành lá tại Việt Nam do ít nhất một loài Colletotrichum gloeosporioides gây ra. 2 - Đã chứng tỏ 2 loại hóa chất CaCl2 200 mM và SA 2 mM có tiềm năng áp dụng trong thực tiễn phòng chống bệnh thán thư hành lá.
- Đã chứng minh được 2 hóa chất CaCl2 200 mM và SA 2 mM có tạo tính kháng trên cây hành lá chống lại nấm C. gloeosporioides gây bệnh thán thư khi có sự gia tăng sớm và cao của các hợp chất phenol, tế bào phát quang (khía cạnh mô học), của các enzyme β 1,3 glucanase, chitinase, peroxidase, catalase (khóa cạnh sinh hóa) và gen tổng hợp enzzyme chitinase (biểu hiện gen).5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của luận án là cây hành lá, bệnh thán thư do nấm Colletotrichum gloeosporioides và hóa chất kích kháng CaCl2, SA.2 Phạm vi nghiên cứu Thu thập mẫu bệnh thán thư hành lá ở 2 tỉnh Vĩnh Long và Đồng Tháp, phân lập và tuyển chọn dòng nấm gây hại nặng trong điều kiện nhà lưới. Dòng nấm này được định danh dựa vào quan sát đặc điểm hình thái dưới kính hiển vi quang học và giải trình tự gen để xác định loài. Sau đó, các thí nghiệm xác định nồng độ, cách xử lý, số lần phun CaCl2 hoặc SA để đạt được hiệu quả quản lý bệnh thán thư và tăng năng suất được thực hiện ở điều kiện nhà lưới và ngoài đồng.
Cuối cùng, cơ chế kích kháng được khảo sát thông qua các thay đổi về khía cạnh mô học, sinh hóa và gen khi xử lý 2 loại hóa chất CaCl2 200 mM và SA 2 mM.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1.1 Ý nghĩa khoa học Luận án là công trình nghiên cứu có giá trị khoa học đi từ các nghiên cứu cơ bản đến nghiên cứu ứng dụng về bệnh thán thư hành lá và biện pháp phòng trừ bệnh bằng hóa chất kích kháng. Kết quả của luận án đã xác định được loài gây bệnh thán thư nặng trên cây hành lá là Colletotrichum gloeosporioides, xác định được nồng độ, cách xử lý và số lần phun CaCl2 và SA giúp quản lý có hiệu quả đối với bệnh này. Ngoài ra, nghiên cứu cũng đã kết hợp các phân tích mô học, sinh hóa và biểu hiện gen chitinase đã chứng minh được 2 hóa chất CaCl2 và SA có tạo tính kháng trên cây hành lá chống lại nấm C. gloeosporioides gây bệnh thán thư.2 Ý nghĩa thực tiễn Luận án đã xác định và định danh loài nấm thán thư hành lá góp phần xác định tác nhân gây bệnh cụ thể.
Đồng thời, biện pháp kích thích tính kháng bệnh do phức hợp loài C. gloeosporioides trên cây hành bằng CaCl2 200 mM và SA 2 mM là biện pháp phòng trừ phù hợp, thân thiện với môi trường. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Sơ lược chung về cây hành lá 2.1 Nguồn gốc Hành lá có tên khoa học Allium fistulosum L. họ hành Aliliaceae (Mai Văn Quyền et al., 2000), có nguồn gốc từ loài Allium altaicum hoang dại (Oyen et al.
Trong thời Cận Đại, những nhà thực vật học Nga đã tìm thấy loài hoang dã của chúng trong những dãy núi Altai. Hành lá đến từ Nga qua Châu Âu vào thời Trung Cổ và được trồng rất phổ biến ở phương Đông (James, 2009). Ngày nay, hành lá được trồng rộng rãi trong các khu vực ôn đới và cận nhiệt đới trên thế giới (Kim et al. Theo thống kê của FAO năm 2022, hành là một loại cây trồng rộng rãi, với sản lượng thế giới 20,9 triệu tấn trên diện tích khoảng 1,18 triệu ha.
Trung Quốc và Ấn Độ là các nước trồng hành chính, tiếp theo là Hoa Kỳ, Ai Cập, Iran, Thổ Nhĩ Kỳ, Pakistan, Brazil, Liên bang Nga và Hàn Quốc (FAO, 2023). Ở nước ta, hành lá được trồng nhiều tại các tỉnh Vĩnh Long, Đồng Tháp, An Giang và Nghệ An với diện tích xấp xỉ 1.2 Đặc tính thực vật Cây thân thảo, sống lâu năm, có mùi đặc biệt. Lá hình trụ rỗng, dài 30-50 cm, đường kính 4-8 mm, phía dưới phình lên, đầu thuôn nhọn, mỗi cây có 5-6 lá. Hoa tự mọc trên một cán mang hoa hình trụ, rỗng.
Hạt hình 3 cạnh, màu đen (Đường Hồng Dật, 2003). Hành được trồng khắp nơi, chủ yếu làm gia vị, là vị thuốc nam được dùng để chữa nhiều loại bệnh: thuốc ho, trừ đờm, lợi tiểu, sát trùng… (Trần Thị Ba et al.3 Giống Theo Lê Quang Khôi (2014), hành lá thuần trong nước ta được chia làm 3 giống: - Giống hành gốc tím (hành Sậy hay hành Trâu): lá to, bụi lớn, năng suất 1-1,5 tấn/1000 m2, được thị trường ưa chuộng. - Giống hành gốc trắng (hành Hương): lá nhỏ, bụi nhỏ, có mùi thơm, năng suất 1 tấn/1000 m2, dễ bị bệnh vàng lá. - Giống hành đá: lá, bụi thuộc dạng trung gian, năng suất 1-1,5 tấn/1000 m2, trồng phổ biến, thị trường ưa chuộng, thích hợp trồng dày ngày.