Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Cây ớt (Capsicum sp.) thuộc họ Cà (Solanaceae), là cây gia vị có giá trị kinh tế quan trọng, chỉ đứng sau cây cà chua trong nhóm cây cùng họ. Tại Việt Nam, vùng chuyên canh ớt tập trung chủ yếu tại các tỉnh miền Trung và đồng bằng sông Cửu Long, mang lại nguồn thu nhập cao gấp nhiều lần so với trồng lúa nhờ tiềm năng xuất khẩu ớt quả tươi, ớt bột và ớt muối. Huyện Củ Chi (Thành phố Hồ Chí Minh) là khu vực ngoại thành có điều kiện tự nhiên thuận lợi cho phát triển rau củ quả, trong đó diện tích canh tác các giống ớt cay ngày càng mở rộng. Tuy nhiên, tập quán luân canh liên tục giữa các cây trồng thuộc họ Cà đã tạo điều kiện cho các loại mầm bệnh tích tụ và bùng phát trên đồng ruộng. Trong các đối tượng gây hại, bệnh thán thư do nấm là bệnh nguy hiểm nhất, làm thối quả hàng loạt, gây suy giảm nghiêm trọng năng suất và phẩm chất thương phẩm, nhưng tại địa phương vẫn chưa có các nghiên cứu cụ thể về thành phần nấm bệnh và quy luật phát sinh của chúng.

Khóa luận được thực hiện nhằm giải quyết các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể sau:

  1. Xác định đặc điểm hình thái và triệu chứng gây hại của nấm thán thư trên cây ớt.
  2. Điều tra diễn biến, đánh giá mức độ phát sinh và phát triển của bệnh thán thư trên đồng ruộng.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Các chủng nấm gây bệnh thán thư hại trên các giống ớt cay (Capsicum sp.) trồng phổ biến tại địa phương.
  • Phạm vi không gian: Điều tra đồng ruộng tại 3 ruộng ớt ở xã An Nhơn Tây, huyện Củ Chi, TP. Hồ Chí Minh; thực nghiệm nuôi cấy và phân tích vi học tại Phòng Thực hành Sinh học Phân tử và Phòng thí nghiệm Vi sinh thuộc Khoa Nông nghiệp Công nghệ cao & Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Nguyễn Tất Thành.
  • Phạm vi thời gian: Thực hiện từ tháng 02/2017 đến tháng 08/2017 (theo dõi diễn biến bệnh hại ngoài đồng ruộng trong vụ Xuân - Hè 2017, từ tháng 04/2017 đến tháng 06/2017).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng trên hệ thống phân loại nấm gây bệnh thán thư thuộc chi Colletotrichum (Ascomycota), tập trung vào hai loài phổ biến có ý nghĩa kinh tế là Colletotrichum capsici (Syd.) Butler & Bisby và Colletotrichum gloeosporioides Penz. Nghiên cứu dựa trên các chỉ tiêu hình thái học vi nấm bao gồm cấu trúc đĩa cành (acervuli), lông gai (setae), bào tử phân sinh (conidia), giác bám (appressoria) và đặc điểm tản nấm trên môi trường thạch nhân tạo.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và điều tra đồng ruộng được áp dụng gồm:

  • Phương pháp điều tra thành phần và mức độ phổ biến của bệnh: Thực hiện theo phương pháp điều tra của Viện Bảo vệ Thực vật (1999). Khảo sát tại 3 ruộng đại diện, mỗi ruộng bố trí 5 điểm theo đường chéo góc (10 cây/điểm) để xác định triệu chứng và tỷ lệ bệnh, phân thành 4 cấp độ phổ biến (Cấp 1: < 10%; Cấp 2: 10% - 25%; Cấp 3: > 25% - 50%; Cấp 4: > 50% số cây bị bệnh).
  • Phương pháp điều tra diễn biến bệnh thán thư trên quả: Định kỳ 7 ngày/lần tại 5 điểm chéo góc (5 cây/điểm), phân cấp mức độ bệnh trên quả theo thang 5 cấp (Cấp 0, Cấp 1, Cấp 3, Cấp 5, Cấp 7, Cấp 9 tương ứng diện tích bệnh từ < 1% đến > 50%) để tính Tỉ lệ bệnh (TLB %) và Chỉ số bệnh (CSB %) theo công thức:

$$\text{CSB (%)} = \frac{9n_9 + 7n_7 + 5n_5 + 3n_3 + n_1}{9N} \times 100$$

  • Phương pháp thu thập, phân lập và làm thuần: Khử trùng bề mặt mô bệnh bằng cồn 70° trong 30 giây, rửa lại bằng nước cất vô trùng, cắt mô ranh giới bệnh - khỏe (1 - 3 cm) cấy lên môi trường Water Agar (WA: 20 g agar/1000 ml nước cất). Nuôi ở nhiệt độ 25°C - 30°C dưới chu kỳ chiếu sáng 12 giờ/ngày, sau đó cấy chuyền sang môi trường Potato Glucose Agar (PGA: 250 g khoai tây, 20 g glucose, 20 g agar/1000 ml nước cất) để thu nhận nấm thuần.
  • Phương pháp quan sát vi học: Làm tiêu bản cố định trong nước cất trên lam kính - lamen, quan sát và đo đạc cấu trúc sợi nấm, đĩa cành, bào tử dưới kính hiển vi quang học.
  • Thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ: Nuôi cấy nấm thuần trên đĩa Petri chứa môi trường PGA ở 4 mức nhiệt độ (20°C, 25°C, 30°C, 35°C), đo đường kính tản nấm (mm) tại các ngày thứ 3, 5, 7, 9 và 11. Số liệu được phân tích phương sai ANOVA và kiểm định LSD ở mức ý nghĩa $p = 0,01$ bằng phần mềm SAS.

Nội dung chính theo từng chương

Mở đầu: Đặt vấn đề và tính cấp thiết

Tác giả trình bày vị trí kinh tế của cây ớt trong ngành rau quả xuất khẩu tại Việt Nam, nêu bật tiềm năng kinh tế tại các vùng chuyên canh miền Trung và Nam Bộ. Phần mở đầu chỉ rõ bệnh thán thư là rào cản nghiêm trọng gây thối quả hàng loạt, đồng thời chỉ ra khoảng trống nghiên cứu tại huyện Củ Chi - nơi canh tác ớt tập trung nhưng chưa có khảo sát bài bản về thành phần mầm bệnh thán thư.

Chương 1: Tổng quan tài liệu

Chương này tổng hợp các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về cây ớt và bệnh thán thư:

  • Đặc điểm sinh học và giá trị cây ớt: Nguồn gốc thuần hóa hơn 6000 năm trước tại Nam Mỹ, yêu cầu nhiệt độ sinh trưởng 15°C - 35°C (tối thích 25°C - 30°C), ánh sáng 12 - 13 giờ/ngày (40.000 - 50.000 lux), độ ẩm 70% - 85%, đất phù sa/cát pha có pH 5,5 - 6,5. Về sản xuất, Ấn Độ dẫn đầu xuất khẩu thế giới (25%), Trung Quốc đứng đầu sản lượng (30%); tại Việt Nam năng suất đạt 7 - 10 tấn/ha, các vùng chuyên canh như Đồng Tháp đạt lãi 18 - 20 triệu đồng/công.
  • Tình hình nghiên cứu bệnh thán thư: Tổng hợp kết quả của Suryaningsih (1989), Park & Kim (1989), Kim và cộng sự (2004) xác định 8 loài Colletotrichum gây hại trên ớt. Tại Việt Nam, các công trình của Ngô Bích Hảo (1991), Trần Thanh Tùng (2002), Vũ Triệu Mân (2007) xác định C. capsici, C. gloeosporioides và C. nigrum là các tác nhân chính, bệnh phát sinh mạnh vào mùa mưa ẩm độ cao trên quả già và chín.
  • Đặc điểm vi sinh của hai loài nấm mục tiêu: C. capsici hình thành đĩa cành đường kính ~350 µm, lông gai nâu 250 × 6 µm (1 - 5 vách ngăn), bào tử hình lưỡi liềm/hình trụ không vách ngăn; C. gloeosporioides có đĩa cành lông cứng ~500 µm, bào tử phân sinh hình trụ 9 - 24 × 3 - 6 µm, đỉnh tròn, nhiệt độ tối thích 25°C - 29°C.

Chương 2: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết địa điểm thu mẫu tại 3 ruộng ớt xã An Nhơn Tây (ruộng chị Hằng: cây 4 tháng tuổi; ruộng anh Hòa: cây 4 tháng tuổi; ruộng chị Thơm: cây 3 tháng tuổi). Quy định công thức pha chế, tiệt trùng môi trường WA và PGA (121°C, 1,5 atm trong 30 phút), quy trình cắt lọc mô bệnh, khử trùng bề mặt, cấy chuyển và phương pháp phân lập. Trình bày chi tiết thang đánh giá 4 cấp độ phổ biến, thang 5 cấp bệnh trên quả và công thức toán học tính TLB, CSB cùng quy trình phân tích thống kê trên SAS.

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Chương này công bố toàn bộ dữ liệu thực nghiệm và khảo sát thực địa qua các nội dung chính:

1. Diễn biến bệnh thán thư ngoài đồng ruộng: Bệnh thán thư xuất hiện ở mọi giai đoạn phát triển của quả nhưng gây hại nặng nhất trên quả chín. Trong giai đoạn khô hạn (tháng 4 đến đầu tháng 5), bệnh phát triển chậm (TLB < 10%, CSB < 3,5%). Từ giữa tháng 5, xuất hiện mưa liên tục kết hợp nước đọng rãnh luống làm bệnh bùng phát mạnh.

Ngày điều tra Ruộng 1 (TLB % / CSB %) Ruộng 2 (TLB % / CSB %) Ruộng 3 (TLB % / CSB %)
11/04/2017 0,6 / 0,3 0,6 / 0,3 0,0 / 0,0
25/04/2017 3,0 / 1,5 4,8 / 1,9 2,6 / 0,6
09/05/2017 10,2 / 3,6 12,0 / 4,4 (16/05) 7,4 / 3,2
23/05/2017 21,2 / 10,1 19,2 / 9,2 13,2 / 5,7
30/05/2017 31,4 / 21,3 30,0 / 18,8 23,2 / 14,1
06/06/2017 — — 39,6 / 22,0 (hoặc 29,99)

Ghi chú: Ruộng 3 được phun thuốc trừ bệnh định kỳ 2 lần/tuần nên tốc độ gia tăng bệnh chậm hơn ở giai đoạn đầu nhưng vẫn bùng phát mạnh khi mưa kéo dài.

2. Triệu chứng và kết quả phân lập: Ghi nhận 2 dạng triệu chứng vết loét điển hình:

  • Vết loét màu đen: Chứa các chấm nhỏ li ti màu đen xếp thành vòng tròn đồng tâm hoặc lộn xộn (đĩa cành).
  • Vết loét màu vàng nâu: Chứa khối bào tử màu vàng xỉn ẩm ướt, xung quanh có đường viền đen.

Từ 6 mẫu bệnh thu thập, phân lập được 6 isolate (C1 đến C6) và quy về 4 nhóm hình thái (Mt1 đến Mt4):

Nhóm mẫu Isolate đại diện Đặc điểm tản nấm trên PGA Đặc điểm đĩa cành và bào tử Loài xác định
Mt1 & Mt2 C1, C3, C5 Tơ xanh đậm hoặc đen sẫm, hạt li ti đen trên mặt thạch Đĩa cành hình cầu, nhiều lông gai cứng màu nâu đậm hình trụ mọc thẳng; bào tử hình trụ, không màu, không vách ngăn, 2 đầu hơi tròn có giọt dầu Colletotrichum capsici
Mt4 C2, C6 Màu trắng đến xám nhạt, có vòng đồng tâm hồng cam bên dưới Đĩa cành sợi dài, thuôn về đỉnh, hình quả chùy ở đầu sợi; bào tử hình trụ ngắn, hai đầu hơi tròn Colletotrichum gloeosporioides
Mt3 C4 Màu hồng đến tím nhạt, tơ mọc chìm trong thạch Hệ sợi dài thẳng mọc thành chùm; bào tử hình elip nhọn 2 đầu, có 3 vách ngăn Fusarium spp.

3. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên sự sinh trưởng của nấm: Thực nghiệm đo đường kính tản nấm (mm) trên môi trường PGA sau 11 ngày nuôi cấy cho thấy cả 2 loài Colletotrichum đều sinh trưởng tối ưu ở nhiệt độ 25°C - 30°C (tốt nhất tại 30°C) và bị ức chế mạnh ở 35°C.

Loài nấm 20°C (Ngày 11) 25°C (Ngày 11) 30°C (Ngày 11) 35°C (Ngày 11)
Colletotrichum capsici $44,3 \pm 0,5\text{ mm}$ Sinh trưởng tốt $80,3\text{ mm}$ (ngày 9 đạt 65 mm) $22,3\text{ mm}$ (ngừng phát triển)
Colletotrichum gloeosporioides $45,3 \pm 0,9\text{ mm}$ $79,0 \pm 0,9\text{ mm}$ $85,0\text{ mm}$ (ngày 9 đạt 67 mm) $24,75\text{ mm}$ (ngừng phát triển)

Kết quả và đóng góp

  • Kết quả chính:
    • Xác định 2 tác nhân nấm chính gây bệnh thán thư trên cây ớt tại xã An Nhơn Tây, huyện Củ Chi vụ Xuân - Hè 2017 là Colletotrichum capsici và Colletotrichum gloeosporioides. Đồng thời phát hiện sự hiện diện của nấm Fusarium spp. cùng cư trú trên mô bệnh.
    • Đánh giá định lượng diễn biến bệnh ngoài đồng ruộng: bệnh gây hại nhẹ trong mùa khô (TLB < 10%, CSB < 3,5%) và tăng vọt trong mùa mưa kết hợp úng trũng rãnh luống (TLB đạt ~34% - 39,6%, CSB đạt ~21% - 29,99%). Quả chín có tỷ lệ nhiễm bệnh cao hơn rõ rệt so với quả xanh.
    • Xác định ngưỡng nhiệt độ thích hợp cho cả 2 loài nấm phát triển trên môi trường PGA là 25°C - 30°C, đạt cực đại tại 30°C; ở 35°C tản nấm bị ức chế hoàn toàn sau ngày nuôi cấy thứ 9.
  • Khuyến nghị của tác giả: Khi điều kiện thời tiết chuyển sang mưa nhiều và nhiệt độ dao động trong khoảng 25°C - 30°C, người trồng ớt cần chủ động áp dụng các biện pháp phòng trừ tổng hợp, chú trọng thoát nước rãnh luống và xử lý thuốc bảo vệ thực vật kịp thời.
  • Đóng góp khoa học: Cung cấp dẫn liệu thực nghiệm đầu tiên về đặc điểm hình thái học, đặc tính sinh học và thành phần loài nấm thán thư hại ớt tại khu vực Củ Chi (TP. Hồ Chí Minh), tạo căn cứ cho công tác dự tính, dự báo bệnh hại cục bộ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Nghiên cứu chỉ tiến hành khảo sát trong phạm vi một vụ canh tác (Xuân - Hè 2017) tại 3 ruộng ớt thuộc xã An Nhơn Tây, huyện Củ Chi; việc định danh loài dừng lại ở phương pháp giải phẫu hình thái vi học và đặc điểm tản nấm truyền thống, chưa áp dụng công cụ sinh học phân tử (giải trình tự vùng gen ITS/PCR) để xác định chính xác các phân loài hay phức tổ loài; chưa tiến hành thử nghiệm hiệu lực thuốc trừ nấm sinh học và hóa học ngoài đồng ruộng.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng địa bàn điều tra sang các xã lân cận và các mùa vụ khác nhau trong năm; ứng dụng sinh học phân tử để giám định loài chuyên sâu; tiến hành khảo nghiệm hiệu lực đối kháng của các chế phẩm vi sinh và các loại hoạt chất thuốc bảo vệ thực vật trên đồng ruộng.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng tham khảo: Sinh viên, học viên cao học và giảng viên chuyên ngành Công nghệ Sinh học, Bảo vệ Thực vật, Nông học; cán bộ kỹ thuật tại các trạm khuyến nông và trạm bảo vệ thực vật địa phương.
  • Nội dung giá trị: Quy trình phân lập và làm thuần nấm thán thư bằng môi trường WA và PGA; thang phân cấp và công thức tính chỉ số bệnh thán thư hại quả ớt trên đồng ruộng; mô tả chi tiết đặc điểm hiển vi (đĩa cành, lông gai, bào tử) phân biệt giữa C. capsici, C. gloeosporioides và Fusarium spp.; bộ số liệu thực nghiệm xử lý thống kê ANOVA qua SAS về sự sinh trưởng của nấm theo nhiệt độ.

Câu hỏi thường gặp

1. Tác nhân chính gây bệnh thán thư trên cây ớt tại xã An Nhơn Tây - Củ Chi được xác định là những loài nào? Kết quả phân lập và giám định vi học xác định có 2 loài nấm chính gây bệnh là Colletotrichum capsici và Colletotrichum gloeosporioides. Ngoài ra, tác giả còn phân lập được một chủng nấm thuộc chi Fusarium spp. trên vết bệnh.

2. Bệnh thán thư diễn biến như thế nào theo thời tiết và giai đoạn phát triển của cây ớt? Bệnh gây hại nhẹ ở giai đoạn khô ráo trước tháng 5 (TLB < 10%, CSB < 3,5%). Từ giữa tháng 5 đến đầu tháng 6 khi xuất hiện mưa nhiều kéo dài và ruộng đọng nước, bệnh bùng phát mạnh (TLB tăng lên ~31% - 39,6%, CSB đạt ~18,8% - 29,99%). Quả chín có mức độ nhiễm bệnh cao hơn quả xanh.

3. Làm thế nào để phân biệt hình thái giữa nấm C. capsici và C. gloeosporioides dưới kính hiển vi?

  • C. capsici: Đĩa cành hình cầu mang nhiều lông gai cứng màu nâu đậm hình trụ mọc thẳng; bào tử phân sinh hình trụ, không màu, không vách ngăn, hai đầu hơi tròn và có giọt dầu.
  • C. gloeosporioides: Đĩa cành sợi dài hơi thuôn về phía đỉnh, có dạng hình quả chùy ở mỗi đầu sợi; bào tử phân sinh hình trụ ngắn, hai đầu hơi tròn.

4. Môi trường nuôi cấy nào được sử dụng để phân lập và duy trì nấm thuần trong khóa luận? Tác giả sử dụng môi trường thạch nước (Water Agar - WA) gồm 20 g agar/1000 ml nước cất cho bước phân lập ban đầu từ mô bệnh, sau đó cấy chuyền và làm thuần trên môi trường thạch khoai tây đường (Potato Glucose Agar - PGA) gồm 250 g khoai tây, 20 g glucose và 20 g agar/1000 ml nước cất.

5. Ngưỡng nhiệt độ nào thích hợp nhất cho nấm thán thư sinh trưởng trên môi trường PGA? Cả hai loài C. capsici và C. gloeosporioides sinh trưởng tốt nhất ở ngưỡng nhiệt độ từ 25°C đến 30°C (tối ưu tại 30°C với đường kính tản nấm ngày thứ 11 đạt lần lượt 80,3 mm và 85,0 mm). Ở ngưỡng nhiệt độ 35°C, sự phát triển của cả hai loài bị ức chế hoàn toàn sau ngày nuôi cấy thứ 9.

Kết luận

Khóa luận của tác giả Trần Dũng Minh đã xác định hai tác nhân gây bệnh thán thư hại ớt tại xã An Nhơn Tây, huyện Củ Chi vụ Xuân - Hè 2017 là nấm Colletotrichum capsici và Colletotrichum gloeosporioides. Nghiên cứu làm rõ mối tương quan giữa lượng mưa với sự gia tăng đột biến của tỷ lệ và chỉ số bệnh ngoài đồng ruộng, đồng thời xác lập thực nghiệm ngưỡng nhiệt độ sinh trưởng tối thích của nấm từ 25°C đến 30°C trên môi trường PGA. Dữ liệu từ đề tài là nguồn tài liệu tham khảo thực nghiệm hữu ích cho công tác chẩn đoán hình thái vi nấm và xây dựng biện pháp quản lý dịch hại thán thư trên cây họ Cà.