Chương 1 TÔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Sơ lược về vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv.1 Vị trí phân loại Theo Swings và cộng sự (1990), vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae vị trí phân loại như sau: Giới: Bacteria Ngành: Proteobacteria Lớp: Gamma Proteobacteria Bộ: Xanthomonadales Ho: Xanthomonadaceae Chi: Xanthomonas Loai: X.2 Dac diém hinh thai va sinh ly 1.1 Dac diém hinh thai Vi khuẩn X. oryzae (Xoo) là một loại vi khuân Gram âm, tế bao hình que với đầu tròn, chiều dài từ 0,8 um dén 1 uum, chiéu rong từ 0,4 um dén 0,7 uum, bao quanh tế bao là một màng nhay. Đây là loại vi khuẩn không sinh bao tử, khuẩn lạc hình tròn, lồi, bề mặt nhẫn, màu vàng trên môi trường Sucrose Peptone Agar (SPA) (Hình 1.2 Đặc điểm sinh lý- sinh hóa Phản ứng oxidase thường âm hoặc dương tính yếu, phản ứng catalase đương và không hình thành nitrat.
Thường sản sinh đường cao phân tử ngoại bào. Sự sinh sản bị ức chế bởi triphenil-tetrazolium chloride (TTC) 0,02% trong nước. Nhiệt độ thích hợp cho vi khuẩn sinh trưởng từ 26°C đến 30°C, nhiệt độ tối thiêu từ 0°%C đến 59C, tối đa 40°C. Nhiệt độ làm vi khuẩn chết là 53°C.
pH thích hợp từ 6,8 đến 7,2. Xoo sản sinh lượng lớn polysaccharide ngoại bào (EPS). Các chủng đột biến thiêu EPS không có khả năng gây bệnh bạc lá lúa. Chúng chỉ có thể tồn tại trong đất từ 1 đến 2 tháng hoặc tồn tại trong hạt giống của các cây lúa bị nhiễm hay trong rơm rạ.
Các vi khuẩn gây bệnh bạc lá xâm nhập qua các vết thương do mưa bão gây ra trên lá và qua các khí không, sau đó chúng gây bệnh trên các mô, nhân lên và lây lan dẫn đến nhiễm trùng toàn bộ cây (Huang và cộng sự, 1997). Sự sinh sản độc tố của vi khuân Xanthomonas oryzae pv. oryzae: theo Ogawa và cộng tác viên (1996), lần đầu tiên đã tách, chiết được Phenylacetic acid thô trên môi trường Wakimoto nuôi cấy vi khuẩn, sau đó sử dụng dịch chiết dé xử lí mạ. Kết quả cho thấy Phenylacetic acid có khả năng gây héo mạ non, ức chế sự phát triển của cây mạ sau khi xử lý được 3 ngày.
Puruthosaman và Prasad (1972) đã tách chiết được phenolic trong môi trường nuôi cấy vi khuẩn Xoo, sau đó xử lý lá lúa non và cho kết quả lá bị héo rất nhanh chỉ sau 12 giờ. Trong khi đó, đối chứng xử lí bằng nước cất vô trùng sau 4 ngày lá lúa mới bắt đầu vàng úa nhưng không có hiện tượng héo như khi xử lý dịch chiết vi khuan Xoo (Lê Lương Té, Tap chí Bảo vệ thực vật, số 5/2008).3 Triệu chứng bệnh của vi khuẩn Xoo trên một số cây trồng 1.1 Triệu chứng bệnh của vi khuẩn Xoo trên cây lúa Bệnh bạc lá phát sinh phá hoại suốt thời kì mạ đến khi lúa chín nhưng có triệu chứng dién hình là thời kì lúa cấy trên ruộng từ sau khi lúa đẻ nhánh đến trổ và chín sữa (Vũ Triệu Mẫn và cộng sự, 2007).2 Ruộng lúa bị cháy do bệnh bạc lá (Nguồn: https://vaas.vn/) Trên mạ, triệu chứng bệnh không thể hiện đặc trưng như trên lúa do nó dễ nhằm lẫn với các hiện tượng khô đầu lá do sinh lý. Vi khuẩn hại mạ gây ra triệu chứng ở mép lá, mút lá với những vệt có độ dài ngắn khác nhau, có mau xanh vàng, nâu bac rồi khô xác. Ở một số nước nhiệt đới, do thói quen xén đầu mạ trước khi cây vô tình khiến vi khuẩn thuận lợi xâm nhập vào bên trong và gây hại.
Ngoài con đường xâm nhập qua lá, vi khuẩn còn có thể xâm nhập vào hệ thống mạch nhựa ở phan rễ bị đứt trong quá trình nhô mạ dé cấy. Khi vi khuẩn xâm nhập qua rễ, cây lúa thường biểu hiện triệu chứng Kresek, làm lá và toàn bộ cây bị héo rũ. Trên lúa, triệu chứng bệnh thể hiện rõ rệt hơn, tuy nhiên nó có thé biến đổi ít nhiều tùy theo giống và điều kiện ngoại cảnh. Vết bệnh từ mép lá, mút lá lan dần vào trong phiến lá hoặc kéo dài theo gân chính, nhưng cũng có vét bệnh từ ngay giữa phiến 6 lá lan rộng ra.
Vết bệnh lan rộng theo đường gợn sóng màu vàng, mô bệnh xanh tái, vàng lục, lá nâu bạc, khô xác (Trường dai học Nông nghiệp 1 — Giáo trình Bệnh cây chuyên khoa, trang 135).3 Hiện tượng bạc lá trên mạ (/rđ?) và trên lúa (phải) (Nguồn: https://vaas.2 Triệu chứng bệnh của vi khuẩn Xoo trên họ Thập tự Xoo có thé gây bệnh trên nhiều loài cây khác nhau thuộc họ Thập tự như cây su hào, cải thìa, cải bắp. Theo Kim Ngọc Quý (2015), triệu chứng trên họ rau Thập tự có các biểu hiện như gân lá bị đen, thường bị từ rìa lá vào trong, mô lá có đốm vàng, lá vàng dan, dé bị khô, cây non dé bị chết và phát triển không đều. Đậu tương bị bệnh đốm gỉ trên mặt lá như các mụn loét nên trông rất dé nhằm lẫn với bệnh gi sắt đậu tương do nam gây ra. Su hào bị nhiễm bệnh có hiện tượng bị rỗng trong phần ruột, lá rụng do tắt bó mạch ảnh hưởng đền sự vận chuyên, cân băng nước trong cây làm cây héo và úa vang.4 Đen gân bắp cải do Xoo gay ra (Nguôn: camnangcaytrong.3 Triệu chứng bệnh của vi khuẩn Xoo trên cà chua Bệnh hại chủ yêu ở lá và quả, có khi vêt bệnh xuât hiện trên cả cuông lá và thân cây.
Bệnh xuât hiện từ thời kì cây con cho đên cây có quả chín.5 Cây cà chua bị đốm đen do vi khuân Xoo (Nguồn: https://congnghesinhhocwao.vn/) Trên lá, vết bệnh là những cham nhỏ 1 — 2 mm xanh trong giọt dầu, về sau giữa vết bệnh chuyên màu đen, xung quanh đốm đen có quang vàng (mô xung quanh vàng nhạt) (Hình 1.6 Triệu chứng bệnh đốm den vi khuẩn trên lá ca chua (Nguồn: https://congnghesinhhocwao.vn/) Trên quả, nhiều vết đốm đen hơi nổi lên trên vỏ quả, ở giữa vết bệnh mô chết có thé rách nát nên trông giống như vết lở loét, xung quanh vét dém có quang ủng nước màu xanh (hoặc không xuất hiện) (Hình 1. Vết bệnh trên quả có khi rộng tới 6 - 8 mm. Trên cuống lá và thân cành xuất hiện vết bệnh kéo dài, màu đen (Trường đại học Nông nghiệp | — Giáo trình Bệnh cây chuyên khoa, trang 145).vn) (Nguồn: phanbonsongma.4 Cơ chế gây bệnh của dòng vi khuẩn Xanthomonas Phần lớn vi khuẩn Xanthomonas xâm nhập sâu vào hệ thong mach dẫn của các loại cây trồng, dần dần xâm nhiễm toàn bộ các bộ phận của cây. Đối với cây lúa, vi khuẩn xâm nhập thông qua các lỗ khí khổng, lỗ khí trên mút lá, mép lá đặc thù qua vết thương sây sát trên lá.
Trên bề mặt lá mang màng nước, vi khuẩn thuận tiện xâm nhập qua lỗ khí và qua vết thương tiến vào bên trong mô, vi khuẩn sinh sản và phát tán theo bó mạch. 9 Vi khuân Xanthomonas campestris trên bề mặt lá (Nguồn: microbewiki.edu) Theo Trần Thị Ái Liên (2011), vi khuẩn có thể xâm nhập thông qua rễ làm tắt nghẽn mạch dẫn nhựa, khu trú tập trung và tấn công trên lá. Mặt khác, khi trời mưa ầm, trên bề mặt lá bệnh tiết ra các giot vi khuẩn là nguyên nhân quan trọng khiến bệnh phát triển mạnh sau các đợt mua gió.2 Sơ lược về vi khuẩn vùng rễ điều hòa tăng trưởng thực vật 1.1 Định nghĩa vi khuẩn vùng rễ điều hoà sinh trưởng thực vật (PGPR) Vùng rễ thực vật được định nghĩa là vùng đất mỏng bao quanh rễ, có đặc điểm giàu dinh dưỡng, là nơi sống của nhiều loài vi sinh vật quan trọng cho sinh trưởng và phát triển của cây trồng (Philippot và cộng sự, 2013). Theo Hoang Kim Chi và cộng sự (2019) đăng trên tạp chí Khoa học và Công nghệ Việt Nam (05/2020), vi khuân vùng rễ điều hòa sinh trưởng thực vat (plant growth promoting rhizobacteria - PGPR) là nhóm vi khuẩn cư trú ở vùng rễ và có tác động tích cực trực tiếp hoặc gián tiếp tới sinh trưởng của thực vật.2 Tương tác giữa các vi sinh vật vùng rễ thực vật Vi sinh vật vùng rễ có quan hệ mật thiết với cây trồng, chúng sử dụng những chat tiết, các bộ phận chết đi của cây dé làm chất dinh dưỡng.
Đồng thời, trong quá trình sống, VSV cung cấp các chất dinh dưỡng cho cây trồng. Tuy nhiên, vùng rễ thực vật có rất nhiều vi sinh vật cùng chung sống. Giữa chúng vừa có sự tương tác cùng nhau phát triển vừa có sự hạn chế lẫn nhau tạo ra một môi trường sông linh hoạt và phức tạp. Một số vi sinh vật tiết ra các chất ức chế hoặc độc tố như kháng sinh sẽ gây độc cho các vi sinh vật liền kề.
Thêm vào đó, một số sinh vật ăn vi sinh vật như động vật nguyên sinh ăn vi khuẩn hoặc vi sinh vật ký sinh (virus) gây nhiễm cả vi khuan và nam. Khi một vi sinh vật không phải là ban địa được di nhập vào môi trường đất thường tôn tại trong thời gian ngắn, trừ khi đã được chọn lựa môi trường đặc thù. Ảnh hưởng này rất quan trọng trong sự ton tại của vi sinh vat gây bệnh hay vi sinh vật phân hủy sinh học khi được ứng dụng đề phân hủy sinh học hoặc kiểm soát sinh học (Biological control). Sự phân bồ của vi sinh vật trong đất vô cùng phong phú cả về số lượng cũng như thành phan loài.
Trong quá trình sống chung như thé, chúng có một mối quan hệ tương 10 ho vô cùng chặt chẽ. Dựa vào tinh chat của các loại quan hệ giữa các nhóm vi sinh vat, người ta chia ra làm bốn loại quan hệ chính: ký sinh, cộng sinh, hỗ sinh và đối kháng.1 Quan hệ ký sinh Quan hệ ky sinh là hiện tượng vi sinh vật này sống ký sinh trên vi sinh vật khác, hoàn toàn ăn bám và gây hại cho vật chủ. Ví dụ như các loại virus sống ký sinh trong tế bao vi khuẩn hoặc một vài loài vi khuân sống ký sinh trên vi nam. Các loại vi khuẩn có định nito cộng sinh thường hay bị một loại thực khuẩn thé ký sinh, trên môi trường dịch thê có hiện tượng môi trường đang đục trở nên trong.
Nguyên nhân là do thực khuẩn thê xâm nhập và làm tan tất cả các tế bào vi khuan — gọi là hiện tượng sinh tan (Hoang Kim Chi và cộng sự, 2019). Khi nuôi cay vi khuẩn trên môi trường đặc cũng có hiện tượng như vậy. Các thực khuẩn thé này tồn tại ở trong dat trồng cây họ đậu làm ảnh hưởng rất lớn đến quá trình hình thành nét san ở cây đậu.2 Quan hệ cộng sinh Quan hệ cộng sinh là quan hệ hai bên cùng có lợi, bên này không thể thiếu bên kia trong quá trình sinh sống.