MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, bệnh hại cây trồng đã gây thiệt hại đáng kể cho sản xuất và bảo quản nông sản sau thu hoạch, trong đó phải kể đến các bệnh do vi nấm Fusarium oxysporum, Phytophthora capsici, Sclerotium sp., Neoscytalidium dimidiatum, Penicillium digitatum Aspergillus niger, Aspergillus flavus gây ra. Các tác nhân nấm bệnh có thể gây tổn thất nghiêm trọng đến sản lượng thu hoạch của các cây trồng có giá trị kinh tế như ớt, tiêu, cà chua.Hiện nay biện pháp phổ biến nhất để diệt các loại nấm bệnh là sử dụng thuốc hóa học, biện pháp này có ưu điểm phổ tác dụng rộng, hiệu quả và nhanh. Tuy nhiên, hiện nay, thuốc hóa học đang ngày càng bộc lộ những nhược điểm như có hiệu quả thấp đối với các loại nấm bệnh trong đất, sự lạm dụng thuốc hóa học dẫn đến tình trạng nấm bệnh kháng thuốc, và đặc biệt là gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người. Hiện nay, với sự tiến bộ của công nghệ sinh học việc áp dụng biện pháp kiểm soát sinh học thông qua sử dụng phân bón hữu cơ vi sinh và các chế phẩm sinh học có khả năng đối kháng các nấm bệnh là một trong những ưu tiên hàng đầu trong nông nghiệp hữu cơ.
Sử dụng chế phẩm sinh học thay thế cho thuốc hóa học bảo vệ thực vật sẽ góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao sức khỏe con người và chất lượng sản phẩm nông nghiệp. Ở Việt Nam, mặc dù đã có nhiều nghiên cứu về vi sinh vật đối kháng nhằm hạn chế nấm bệnh trên cây trồng, tuy nhiên trên thực tế chỉ có rất ít nghiên cứu được áp dụng để sản xuất chế phẩm, thương mại hóa và được sử dụng rộng rãi trên thị trường. Trên cơ sở đó, chúng tôi đã lựa chọn thực hiện đề tài: “Nghiên cứu sản xuất chế phẩm sinh học chống một số nấm gây bệnh cây trồng”. Mục tiêu đề tài: Nghiên cứu và bước đầu sản xuất được chế phẩm sinh học chứa các vi sinh vật đối kháng chống một số nấm gây bệnh cây trồng.
1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nội dung nghiên cứu: - Phân lập và sàng lọc các chủng vi sinh vật thuộc nhóm vi khuẩn, vi nấm Trichoderma và xạ khuẩn từ vùng rễ cây trồng có hoạt tính kháng nấm. - Nghiên cứu tạo chế phẩm vi sinh vật đối kháng gồm hỗn hợp các chủng vi sinh vật thuộc 3 nhóm Bacillus, Trichoderma và Streptomyces ứng dụng trong phòng trừ một số nấm gây bệnh trên cây trồng. - Bước đầu thử nghiệm hiệu quả của chế phẩm trên đồng ruộng. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chƣơng 1.1 Tổng quan về các tác nhân gây bệnh cây trồng Trong những năm gần đây, nhờ áp dụng những tiến bộ khoa học mà ngành nông nghiệp đã có nhiều thành tựu trong việc tăng năng suất cây trồng, cũng như chất lượng nông sản.
Tuy nhiên, sản xuất nông nghiệp hiện tại vẫn còn gặp nhiều khó khăn do bệnh hại cây trồng, dẫn đến suy giảm về năng suất cũng như chất lượng sản phẩm. Các tác nhân gây bệnh phổ biến trên cây trồng phải kể đến là virut, vi khuẩn, tuyến trùng, nấm. Vi rút: Vi rút gây ra nhiều bệnh thực vật quan trọng, gây thiệt hại về năng suất và chất lượng cây trồng ở tất cả các nơi trên thế giới. Virut có khả năng lây nhiễm cho hầu như tất cả các loài cây trồng.Tùy thuộc vào sự kết hợp đặc biệt của vi rút và vật chủ, và điều kiện môi trường, phản ứng của cây bị nhiễm có thể từ không có triệu chứng đến cây bị bệnh nặng và cuối cùng là chết.
Trong một số trường hợp, các đốm hoại tử ở cây xuất hiện tại vị trí nhiễm trùng được gọi là tổn thương cục bộ. Hầu hết các trường hợp, vi rút lây lan khắp toàn bộ cây và gây ra nhiễm trùng toàn thân [23]. Mặc dù virút gây bệnh cây thường có các triệu chứng khá điển hình, việc giám định chúng thông qua việc sử dụng kỹ thuật phân tử hoặc các kỹ thuật chẩn đoán khác. Các phần tử vi rút thực vật rất nhỏ và không thể nhìn thấy được dưới kính hiển vi.
Cần sử dụng kính hiển vi điện tử để quan sát các phần tử vi rút thực vật. Một phần tử vi rút thực vật được gọi là một virion. Vi rút thực vật chỉ có thể xâm nhiễm vào tế bào cây ký chủ thông qua các vết thương nhỏ do sâu bọ hoặc các véc tơ khác, qua các vết thương cơ giới. Vi rút tái tạo trong tế bào cây, cản trở các hoạt động bình thường của tế bảo.
Sự cản trở các tế bào cây tác động đến cây ký chủ và có thể đưa đến các triệu chứng rõ rệt. Các phần tử vi rút di chuyển từ tế bào này sang tế bào khác, lan đến các bộ phận khác của cây. Cây có thể bị nhiễm nhiều vi rút cùng một lúc. Một số ký chủ bị nhiễm vi rút mà không biểu hiện triệu chứng.Vi rút gây bệnh cây có thể lan truyền thông qua các véctơ côn trùng, rễ, thân củ giống nhiễm bệnh, gốc hoặc chồi giống sử dụng để ghép cây.
Một số vi rút gây bệnh trên cây như: Bromoviridae, Closteroviridae, Luteoviridae, Potyviridae, Bunyaviridae, Rhabdoviridae [31]. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Vi khuẩn: Có rất nhiều bệnh do vi khuẩn gây ra, bao gồm héo xanh, đốm lá, cháy lá, u sưng và loét. Một số loài vi khuẩn gây bệnh trên cây như Agrobacterium tumefaciens, Xanthomonas campestris pathovars, Pseudomonas syringae pathovars, Xanthomonas oryzae pv. Oryzae, Ralstonia solanacearum [36].
Tại Việt Nam, bệnh héo xanh do vi khuẩn Ralstonia solanacearum gây ra rất phổ biến và gây tổn thất nghiêm trọng trong sản xuất nông nghiệp, nhất là đối với các cây trồng có ý nghĩa kinh tế như lạc, cà chua, khoai tây làm giảm đáng kể đến năng suất và chất lượng của nông sản phẩm [28]. Triệu chứng: Điểm nhận diện là cây héo, đôi khi chỉ 1 - 2 nhánh, nhất là khi trời nắng nhưng lá vẫn còn xanh, sau đó khi trời chiều mát hay ban đêm cây lại phục hồi, tuy nhiên triệu chứng héo - tươi chỉ kéo dài vài ngày rồi cây chết hẳn. Bệnh héo xanh phát triển nhanh trên nền đất ẩm ướt, thoát thủy kém, vi khuẩn tồn tại trong đất rất lâu. Ngoài ra, vi khuẩn còn có thể sống trên nhiều ký chủ phụ, lan truyền qua giống, dụng cụ tỉa cành, vết thương cơ giới do dụng cụ làm vườn, các lỗ hổng tự nhiên, vết rệp sáp chích hút, khi bộ phận của cây dưới đất bị thối rữa, vi khuẩn phát tán trong đất, nước và lây lan sang cây bên cạnh… triệu chứng quan sát được khoảng 3 - 7 ngày [18].
Tuyến trùng: Tuyến trùng gây bệnh hại cây là một loài dịch hại có phổ ký chủ rộng (cây công nghiệp, lương thực, rau, hoa. Chúng là giun kim, giun tròn, hay giun lươn sống trong đất, dưới đáy sông, hồ…Các tuyến trùng gây bệnh phổ biến ở cây như Meloidogyne incognita, Pratylenchus, Xiphinema. Tuyến trùng tồn tại và sinh trưởng phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Độ ẩm đất trồng, số lượng rễ cây, kết cấu đất, độ PH và oxy trong đất. Tuyến trùng khó có thể tồn tại ở đất khô nhưng có thể sống được trong đất có độ ẩm 100% (loài Meloidogyne).
Chúng sống và di chuyển qua mô tế bào cây trồng, chích hút, bơm các độc tố vào rễ cây làm rễ bị nghẽn mạch, phình to tạo nên các bị hoại tử hoặc khối u sần khiến cho khả năng hút dinh dưỡng và của nước cây bị giảm, cây sinh trưởng kém vàng lá và chết. Triệu chứng này nặng hơn khi kết hợp với vi khuẩn, nấm bệnh, xâm nhập qua vết thương trên rễ do tuyến trùng gây ra. Cụ thể, khi tuyến trùng xâm nhập vào rễ tiêu,chúng phá hủy hoàn toàn bộ rễ từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho các loại nấm bệnh 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com gây hại như nấm Phytopthora sp.,… gây bệnh cho cây tiêu, làm cho cây tiêu bị chết nhanh, chết chậm [27]. Vi nấm: Trong các loại bệnh cây thì bệnh do nấm gây ra chiếm khoảng 83%, trong đó bệnh do nấm F.
capsici gây ra chiếm tỉ lệ tương đối lớn. Hằng năm trên thế giới, bệnh do nấm gây ra những tổn thất to lớn cho sản xuất nông nghiệp. Bào tử nấm là nguồn bệnh đầu tiên trong quá trình lây nhiễm của nấm. Quá trình xâm nhiễm gây bệnh bắt đầu từ giai đoạn tiếp xúc với bề mặt ký chủ, trên các bộ phận của cây.
Sau khi xâm nhập nấm sẽ phân giải các cấu trúc tế bào và chất hữu cơ khó tan thành dễ tan để hấp thụ. Nấm sinh tổng hợp các enzym, chất sinh trưởng và độc tố để tấn công vào tế bào chủ [14]. Theo số liệu của Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp của Liên Hợp Quốc (FAO), hằng năm thế giới thiệt hại 20% tổng sản lượng sản phẩm nông nghiệp toàn cầu, mà tác nhân gây hại chính là nấm chiếm khoảng 83% [23]. Tính thành tiền tổn thất mỗi năm là 1 tỷ USD về lạc, 2 tỷ USD về ngô, 2.5 tỷ USD về cà phê, 3 tỷ USD về khoai tây, và 8 tỷ USD về lúa [23].
Từ năm 1975 đến nay, Việt Nam đã trải qua nhiều đợt dịch bệnh hại cây trồng như khô vằn, đạo ôn, thối rễ, mà tác nhân chủ yếu và nghiêm trọng nhất là vi nấm, phổ biến là F. flavus, Sclerotium sp. capsici…hầu hết có phạm vi ký chủ rộng, là loài bán ký sinh và hoại sinh điển hình đã gây ra nhiều tổn thất lớn về sản lượng thu hoạch và làm mất tính ổn định về năng suất của nhiều loài cây trồng.2 Các vi nấm gây bệnh phổ biến ở cây trồng 1.1 Fusarium oxysporum Nấm F. oxysporum có dạng bào tử lớn trong suốt, có nhiều vách ngăn,bào tử hình trăng khuyết, dạng bào tử nhỏ, đơn, hoặc đa bào hình cầu hoặc hình bầu dục.
Bệnh thường thấy nhiều ở thời vụ có thời tiết nóng, nhiệt độ trong vụ trồng cà chua trên 25oC. Hiện tượng vàng lá của cây có thể do sự cộng hợp của các tác nhân Rhyzoctonia sp., và tuyến trùng Meloidogyne sp., rệp sáp hại rễ, và do cây thiếu dinh dưỡng. Cà chua bị bệnh héo vàng do nấm Fusarium khi cùng bị tuyến trùng (Meloidogine incognita) xâm nhập sẽ chết 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com nhanh và thiệt hại lớn vì tuyến trùng làm giảm tính chống bệnh của cà chua đối Bệnh chết chậm thường có triệu chứng vàng lá từ từ, thời gian từ khi có biểu hiện bị bệnh đến khi chết có thể kéo dài cả năm. Bệnh làm chết cả khóm hoặc chết từ 1-2 dây.
Cây bị kém phát triển. năng suất thấp, bộ rễ cây thường bị hủy hoại.