ĐẶT VẤN ĐỀ Hồ tiêu (tiêu) (Piper nigrum L.) được canh tác công nghiệp tại nhiều vùng trên thế giới. Việt Nam là quốc gia xuất khẩu tiêu lớn nhất thế giới. Tuy nhiên, sản lượng hồ tiêu tại Việt Nam lại tỷ lệ nghịch với diện tích và giảm dần theo thời gian. Theo kết quả khảo sát vụ thu hoạch năm 2015, 6 tỉnh trồng tiêu trọng điểm của Hiệp hội Hồ tiêu Việt Nam: tại Bình Phước, Đắc Nông năng suất giảm 10 - 15%, Bà Rịa Vũng Tàu giảm 20 - 3 30%, Đắc Lắc giảm 30%; đặc biệt tại Đồng Nai, Gia Lai năng suất bình quân giảm 30 - 40% so với vụ 2014, nhiều diện tích tiêu bị chết hàng loạt do dịch bệnh chết nhanh, chết chậm từ hai năm qua (VAP, 2015).
Trong các yếu tố gây giảm năng suất, tuyến trùng Meloidogyne spp. là một trong những nguyên nhân chính, trực tiếp hay gián tiếp gây bệnh vàng lá chết chậm (Trịnh Thị Thu Thủy và cộng sự, 2007) và chết nhanh gây bởi Fusarium spp. và Phytophthora spp. Tuyến trùng có kích thước hiển vi, khả năng di cư cao và thường tấn công vào bộ rễ.
Chi tuyến trùng có phổ kí chủ rộng nhất được biết đến cho đến nay là Meloidogyne, chúng gây ra tổn thất kinh tế lớn cho các cây trồng ở cả vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Cho đến nay, nhiều nỗ lực để tìm ra biện pháp tiêu diệt tuyến trùng. Biện pháp phòng trừ tuyến trùng phổ biến được dùng là cơ học (cày ải đất, xử lý nhiệt,…) và hóa học (rải vôi, xông formol, thuốc Carbendazim…). Tuy nhiên, các biện pháp này không kiểm soát tuyến trùng triệt để, gây nguy hiểm cho sức khỏe người dân, ảnh hưởng tới môi trường và chất lượng nông sản.
Ngoài ra, sử dụng thuốc hóa học nhiều sẽ làm tăng tính kháng của tuyến trùng. Ở Việt Nam, dư lượng cao của các thuốc bảo vệ thực vật Carbendazim và Promocar trong sản phẩm hồ tiêu đã được Hệ thống sản xuất tiêu và gia vị thế giới (Olam International Limited) và Công ty CAZT (Hà Lan) cảnh báo và lưu ý (Đỗ Trung Bình, 2013). Do đó, việc thay thế các thuốc bảo vệ thưc vật có nguồn gốc hóa học bằng những sản phẩm sinh học là yêu cầu cấp thiết hiện nay. Trong đó, sử dụng vi nấm có khả năng kí sinh trứng tuyến trùng là giải pháp an toàn và có hiệu quả.
Purpureocillium lilacinum (Thom) Luangsa-ard, Houbraken, Hywel-Jones &Samson (syn. Paecilomyces lilacinus Samson 1974) là nấm có khả năng ký sinh con cái và trứng tuyến trùng Meloidogyne spp., được coi như một tác nhân kiểm soát sinh học để phòng trừ tuyến trùng (Luangsa-ard và cộng sự, 2011). lilacinum tồn tại trong đất, phát triển nhanh và ít chịu ảnh hưởng bởi các nấm đối kháng, nấm bệnh thực vật (Pendse và cộng sự, 2013). Trên thế giới, nhiều nghiên cứu về khả năng kiểm soát tuyến trùng của P.
lilacinus đã được thực hiện. Tuy nhiên, tại Việt Nam, việc nghiên cứu về P. lilacinum phòng trừ tuyến trùng còn chưa được quan tâm đúng mức. Xuất phát từ những thực tế trên, đề tài “Nghiên cứu tạo chế phẩm sinh học phòng trừ tuyến trùng Meloidogyne spp.
trên cây hồ tiêu” được thực hiện. Mục tiêu chính của đề tài là sưu tập các chủng Purpureocillium lilacinum ở khu vực Đông Nam Bộ, từ đó sàng lọc và chọn ra những chủng có khả năng ký sinh hiệu quả con cái và trứng tuyến trùng Meloidogyne spp. gây hại hồ tiêu, ứng dụng tạo chế phẩm sinh học phòng trừ tuyến trùng trên cây hồ tiêu. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3.
Tổng quan về tuyến trùng Meloidogyne spp. Loài tuyến trùng gây hại hồ tiêu Tuyến trùng Meloidogyne spp. gây hại hồ tiêu được phát hiện đầu tiên tại Indonesia năm 1901; đến năm 1936, bệnh “vàng lá” ở cây tiêu có liên quan đến tuyến trùng Radopholus similis được ghi nhận (Trinh, 2010). Meloidogyne incognita và Meloidogyne javanica được xác định là tác nhân chính và chiếm ưu thế gây bệnh sần rễ hồ tiêu ở Ấn Độ, Thái Lan, Malaysia, Campuchia, Việt Nam, Indonesia, Bruney, Philippine và Brazil (Ramana và cộng sự, 1987; Ramana và Mohandas, 1987).
Ở Việt Nam, Radopholus similis lại không được tìm thấy, mặc dù đây là tuyến trùng phổ biến 4 ở hồ tiêu phía Nam và Tây Nam Châu Á (Trinh, 2010). Theo Trịnh Thị Thu Thủy và cộng sự (2007), Meloidogyne spp. hiện diện phổ biến ở các vườn tiêu miền Trung, Tây Nguyên và loài Meloidogyne incognita là chủ yếu nhất. Đến năm 2012, Dương Đức Hiếu và cộng sự đã khảo sát vùng chuyên canh hồ tiêu thuộc khu vực Lộc Hưng, Lộc Ninh, Bình Phước cũng kết luận Meloidogyne spp.
là loài gây hại chủ yếu. cũng gây vàng lá chết cây hồ tiêu đáng kể tại Cam Lộ, Quảng Trị (Trần và Nguyễn, 2011). Do đó, Meloidogyne spp. là một trong những nguyên nhân chính gây bệnh sần rễ, vàng lá chết cây, nguy hại nghiêm trọng, phổ biến ở các vườn tiêu Việt Nam.
Cây tiêu bị vàng lá do tuyến trùng xâm nhiễm (Trinh, 2010). A: Vườn tiêu vàng lá, B: Lá tiêu vàng. Triệu chứng của bệnh hại là cây ngừng sinh trưởng, lá vàng, rụng đốt, ra hoa và đậu quả kém. Những nốt sần ở rễ tiêu là đặc điểm đặc trưng của bệnh này, nếu bệnh nặng cây có thể chết.
Có thể chia quá trình phát triển của bệnh làm 3 giai đoạn: Giai đoạn 1 là khi tuyến trùng mới xâm nhập vào rễ và tạo nốt sần, rễ tiêu vẫn còn màu sáng, chức năng của rễ chưa bị ảnh hưởng nhiều; Giai đoạn 2 xảy ra khi rễ chuyển sang màu nâu, chức năng dinh dưỡng và vận chuyển nước của rễ đã bị ảnh hưởng; Giai đoạn 3: Rễ chuyển thành màu đen, chức năng của rễ bị phá hủy hoàn. Từ giai đoạn 2, do rễ bị tổn thương và xảy ra quá trình hoại sinh, tạo điều kiện cho nấm, vi khuẩn xâm nhập và có thể gây thêm các bệnh khác cho cây. Bệnh sần rễ không chỉ biểu hiện ở những cây lá vàng mà còn cả những cây trông bề ngoài còn xanh do bệnh mới phát triển ở giai đoạn đầu, chức năng của rễ chưa bị hủy hoại (Nguyễn Ngọc Châu và Nguyễn Vũ Thanh, 1991). Nốt sần rễ tiêu do Meloidogyne incognita gây ra (Trinh, 2010).
A: Rễ chính; B: Rễ phụ; C và D: Con cái M. incognita trưởng thành bên trong rễ chính. Đặc điểm của Meloidogyne spp. Meloidogyne thuộc giới động vật, ngành giun tròn, lớp Secernentea, bộ Tylenchida, họ Heteroderidae.
Hình thái phân chia theo con đực và con cái. Con cái ở bên trong mô rễ, hình cầu, đường kính 0,3 - 0,7 mm với một đầu mảnh, âm đạo gần hậu môn, lớp biểu bì màu trắng, mỏng và phân đốt, kim chích ngắn hơi cứng, xương vùng môi yếu, lỗ bài tiết nằm từ trước đến khoảng giữa khối tròn, thường gần kim chích, hai nhánh sinh dục được cuộn gấp lại, trứng được đẻ ngoài cơ thể trong khối gelatin. Con đực hình giun, sống tự do trong đất, dài 1 - 2 mm, cơ thể thường ở dạng xoắn vặn 180º quanh trục cơ thể khi nhiệt độ cao, kim chích và xương vùng môi khỏe, đuôi ngắn và tròn, gai phát triển mạnh, không có bursa. Ấu trùng cảm nhiễm tuổi 2 (J2) có dạng giun cân đối, dài khoảng 450 µm, kim chích và xương vùng môi yếu, đuôi hình nón với phần trong suốt ở cuối.
Hầu hết các loài, trứng được giữ trong túi gelatin nằm ngoài cơ thể phình rộng của con cái, khi nở J2 xâm nhập vào rễ vật chủ và tạo nên các tế bào khổng lồ cho dinh dưỡng. Các tế bào vỏ rễ được cảm ứng nhân lên tạo thành nốt sưng, trong hầu hết các loài con cái thường không ra khỏi rễ mà nằm trong nốt sưng. Các loài chính: M. Phân bố rộng khắp các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới.
Các J2 cảm nhiễm có thể bị nhầm lẫn với các Heterodera/Globodera tuy nhiên chúng có vùng đầu mềm hơn, kim chích yếu hơn và một vùng trong suốt ngắn hơn ở đuôi (Hunt và cộng sự, 2005) 6 Hình 3. Tuyến trùng Meloidogyne incognita (Hunt và cộng sự, 2005). (A) Con đực; (B và C) Vùng môi con đực; (D và E) Đuôi con đực; (F) Ấu trùng cảm nhiễm (J2); (G) Đuôi J2; (H) Con cái trưởng thành. Mô hình tầng sinh môn (I) M.
Vòng đời của Meloidogyne spp. Con cái đẻ trứng trong một khối chất nền chứa glycoprotein (Moens và cộng sự, 2009). Ngoài tác dụng bảo vệ trứng khỏi tác động của môi trường, chất nền còn có tác dụng kháng khuẩn (Orion và Kritzman, 1991). Trứng nở thành ấu trùng tuổi 1 và trải qua ba lần lột xác (ấu trùng J2, J3 và J4).
Ấu trùng cảm nhiễm J2 xâm nhập vào rễ cây ký chủ và chích hút lấy dinh dưỡng, là giai đoạn gây hại chính của tuyến trùng (Curtis và cộng sự, 2009; Moens và cộng sự, 2009). Ấu trùng trưởng thành sẽ phát triển thành con cái sống bất động trong rễ và cũng chích hút lấy dinh dưỡng của cây ký chủ. Con cái sinh sản đơn tính, đẻ khối trứng chứa 500 - 1500 trứng. Chỉ có một vài ấu trùng trưởng thành phát triển thành con đực (Ornat và Sorribas, 2008).
Con đực trưởng thành không chích hút cây và không đóng vai trò sinh sản (Eisenback, 1985; Abad và cộng sự, 2008; Robinson, 2008; Moens và cộng sự, 2009). Như vậy giai đoạn gây hại chính của tuyến trùng là giai đoạn J2 và con cái, đây cũng là đối tượng được nhắm đến trong các nghiên cứu phòng trừ tuyến trùng. Vòng đời của Meloidogyne incognita (Abad và cộng sự, 2008). Thanh tỷ lệ 50 µm.
J2 xâm nhập vào rễ và di chuyển vào giữa các tế bào đến trụ mạch cây, Các kim chích (đầu mũi tên) nối với thực quản dùng để đâm xuyên thành tế bào thực vật và lấy dinh dưỡng, Mỗi J2 cảm ứng phản biệt hóa, từ năm đến sáu tế bào rễ thành các tế bào đa nhân và phình to, Các tế bào khổng lồ cung cấp dinh dưỡng cho tuyến trùng nematode (N). Cấu tạo cơ thể tuyến trùng Meloidogyne spp. Thành tế bào của tuyến trùng Meloidogyne spp. gồm: biểu bì (cuticle), nội bì (hypodermis) và cơ soma.
Biểu bì bao phủ toàn bộ cơ thể tuyến trùng, có thể co giãn đàn hồi (Eisenback, 1985). Biểu bì được chia thành 3 vùng chính: phần trong là vùng đáy, thành phần chính là collagen xếp sợi (Curtis và cộng sự, 2009), vùng trung gian thành phần là collagen kết hợp các protein hòa tan, phần ngoài cùng là vùng vỏ gồm collagen và cuticulin rất khó tan. Vùng vỏ thường chia thành lớp ngoài và lớp trong. Ở dạng ký sinh, lớp vỏ ngoài thường dày hơn, như con cái Meloidogyne javanica có lớp cuticulin và lớp lipid dày hơn dạng giun tròn.
Lớp này giúp tuyến trùng không thấm nước và ít chịu ảnh hưởng bởi các chất hóa học (Bird, 1971). Mô hình biểu bì (cuticle) ấu trùng cảm nhiễm điển hình (Bird, 1971).