Luận văn thạc sĩ hay phân lập và xác định đặc tính enzyme n acyl l homoserine lactone ahl lactonase của vi khuẩn nội sinh sử dụng trong phòng trừ bệnh thối nhũn củ khoai tây

Nghiên cứu phân lập và xác định enzyme n acyl l homoserine lactone ahl lactonase từ vi khuẩn nội sinh, ứng dụng trong phòng trừ bệnh thối nhũn củ khoai tây.

• Tác giả: Nguyễn Thị Thu Hà
• Người hướng dẫn: TS. Hoàng Hoa Long
• Trường học: Viện Khoa Học Và Công Nghệ Việt Nam
• Chuyên ngành: Vi sinh vật học
• Đề tài: Nghiên cứu enzyme AHL lactonase từ vi khuẩn nội sinh trong phòng trừ bệnh thối nhũn khoai tây
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Tổng quan về cây khoai tây
• 1.1.1. Nguồn gốc địa lý và sự phân bố của cây khoai tây
• 1.1.2. Tình hình sản xuất khoai tây ở Việt Nam giai đoạn 2005-2011
• 1.1.3. Đặc điểm nông sinh học của cây Khoai tây
• 1.1.4. Vai trò của cây Khoai tây
• 1.2. Bệnh thối nhũn khoai tây
• 1.2.1. Tác nhân gây bệnh và tác hại của bệnh

Tóm tắt

I. Tổng quan về enzyme AHL lactonase trong phòng trừ bệnh thối nhũn khoai tây

Enzyme AHL lactonase là một trong những enzyme quan trọng trong việc phòng trừ bệnh thối nhũn khoai tây. Bệnh này chủ yếu do vi khuẩn Erwinia carotovora gây ra, ảnh hưởng nghiêm trọng đến năng suất và chất lượng củ khoai tây. Việc nghiên cứu enzyme này từ các vi khuẩn nội sinh có thể mở ra hướng đi mới trong việc kiểm soát bệnh mà không cần sử dụng hóa chất độc hại. Nghiên cứu này không chỉ giúp bảo vệ cây trồng mà còn bảo vệ môi trường.

1.1. Enzyme AHL lactonase và vai trò trong nông nghiệp

Enzyme AHL lactonase có khả năng phân hủy các phân tử N-acyl-L-homoserine lactones (AHLs), từ đó ngăn chặn quá trình Quorum Sensing (QS) của vi khuẩn gây bệnh. Điều này giúp giảm thiểu sự phát triển của vi khuẩn gây hại, đặc biệt là trong điều kiện thời tiết thuận lợi cho bệnh thối nhũn.

1.2. Tình hình nghiên cứu enzyme AHL lactonase tại Việt Nam

Tại Việt Nam, nghiên cứu về enzyme AHL lactonase từ vi khuẩn nội sinh vẫn còn hạn chế. Tuy nhiên, một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng các vi khuẩn nội sinh có khả năng phân hủy AHLs có thể được ứng dụng trong phòng trừ bệnh thối nhũn khoai tây, mở ra cơ hội cho các phương pháp sinh học an toàn hơn.

II. Vấn đề bệnh thối nhũn khoai tây và thách thức trong phòng trừ

Bệnh thối nhũn khoai tây do vi khuẩn Erwinia carotovora gây ra là một trong những vấn đề nghiêm trọng trong sản xuất nông nghiệp. Bệnh này không chỉ gây thiệt hại lớn về năng suất mà còn ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Việc phòng trừ bệnh này gặp nhiều khó khăn do vi khuẩn có khả năng tồn tại lâu trong môi trường và phát triển mạnh trong điều kiện ẩm ướt.

2.1. Tác động của bệnh thối nhũn đến sản xuất khoai tây

Bệnh thối nhũn có thể gây thiệt hại từ 15-30% năng suất khoai tây sau thu hoạch. Trong một số trường hợp, thiệt hại có thể lên đến 65% nếu không có biện pháp phòng trừ hiệu quả. Điều này đặt ra thách thức lớn cho nông dân và ngành nông nghiệp.

2.2. Các phương pháp phòng trừ bệnh thối nhũn hiện tại

Hiện nay, các biện pháp phòng trừ bệnh thối nhũn chủ yếu dựa vào thuốc trừ sâu hóa học và các phương pháp truyền thống. Tuy nhiên, những biện pháp này không mang lại hiệu quả cao và có thể gây hại cho môi trường. Do đó, cần tìm kiếm các giải pháp sinh học an toàn hơn.

III. Phương pháp nghiên cứu enzyme AHL lactonase từ vi khuẩn nội sinh

Nghiên cứu enzyme AHL lactonase từ vi khuẩn nội sinh bao gồm các bước phân lập, xác định hoạt tính và thử nghiệm hiệu quả trong phòng trừ bệnh thối nhũn. Các phương pháp này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về enzyme mà còn đánh giá khả năng ứng dụng trong thực tiễn.

3.1. Phân lập vi khuẩn nội sinh có hoạt tính AHL lactonase

Việc phân lập các chủng vi khuẩn nội sinh từ cây khoai tây và các cây trồng khác là bước đầu tiên trong nghiên cứu. Các chủng này sẽ được kiểm tra khả năng phân hủy AHLs để xác định những vi khuẩn có tiềm năng ứng dụng cao.

3.2. Xác định hoạt tính enzyme AHL lactonase

Sau khi phân lập, các chủng vi khuẩn sẽ được nuôi cấy và thử nghiệm để xác định hoạt tính của enzyme AHL lactonase. Các yếu tố như thời gian nuôi cấy và môi trường nuôi cấy sẽ được điều chỉnh để tối ưu hóa hoạt tính enzyme.

IV. Ứng dụng thực tiễn của enzyme AHL lactonase trong nông nghiệp

Enzyme AHL lactonase có thể được ứng dụng trong việc phát triển các chế phẩm sinh học nhằm phòng trừ bệnh thối nhũn khoai tây. Việc sử dụng các chế phẩm này không chỉ giúp bảo vệ cây trồng mà còn giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

4.1. Phát triển chế phẩm sinh học từ vi khuẩn nội sinh

Các chế phẩm sinh học từ vi khuẩn nội sinh có thể được phát triển để sử dụng trong nông nghiệp. Những chế phẩm này có khả năng phân hủy AHLs, từ đó ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh thối nhũn.

4.2. Hiệu quả phòng trừ bệnh thối nhũn củ khoai tây

Nghiên cứu cho thấy các chủng vi khuẩn nội sinh có hoạt tính enzyme AHL lactonase có thể giảm thiểu đáng kể sự phát triển của bệnh thối nhũn trên củ khoai tây. Điều này mở ra triển vọng cho việc áp dụng rộng rãi trong sản xuất nông nghiệp.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu enzyme AHL lactonase

Nghiên cứu enzyme AHL lactonase từ vi khuẩn nội sinh không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn mang lại giá trị thực tiễn trong việc phòng trừ bệnh thối nhũn khoai tây. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành nông nghiệp bền vững.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu enzyme trong nông nghiệp

Nghiên cứu enzyme AHL lactonase có thể góp phần vào việc phát triển các phương pháp phòng trừ sinh học hiệu quả hơn, giúp bảo vệ cây trồng và môi trường. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh hiện nay khi mà việc sử dụng hóa chất đang bị hạn chế.

5.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất enzyme và đánh giá hiệu quả của các chế phẩm sinh học trong điều kiện thực tế. Điều này sẽ giúp nâng cao khả năng ứng dụng của enzyme trong nông nghiệp.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khoai tây (Solanum tuberosum L) là cây nông nghiệp quan trọng, có giá trị dinh dưỡng cao và được trồng phổ biến tại nhiều vùng ở Việt Nam như đồng bằng Bắc Bộ, miền núi phía Bắc, Bắc Trung Bộ và Tây Nguyên với diện tích ước tính khoảng 200.000 ha. Tuy nhiên, diện tích thực tế trồng khoai tây chỉ đạt khoảng 30.000 ha với năng suất trung bình 10-11 tấn/ha, thấp hơn nhiều so với tiềm năng phát triển. Một trong những nguyên nhân chính làm giảm năng suất và diện tích trồng là bệnh thối nhũn củ khoai tây do vi khuẩn Erwinia carotovora subsp. carotovora (Ecc) gây ra, gây thiệt hại nghiêm trọng trong quá trình sinh trưởng, thu hoạch và bảo quản. Bệnh phát triển mạnh trong điều kiện khí hậu nóng ẩm, mưa nhiều, làm hao hụt từ 30-50% sản lượng khoai tây bảo quản, thậm chí lên đến 70% tại một số địa phương.

Mục tiêu nghiên cứu là phân lập và xác định đặc tính enzyme N-acyl-L-homoserine lactone (AHL) lactonase từ vi khuẩn nội sinh (VKNS) nhằm ứng dụng trong phòng trừ bệnh thối nhũn củ khoai tây. Nghiên cứu tập trung vào việc đánh giá khả năng phân hủy các phân tử tín hiệu AHLs của vi khuẩn gây bệnh thông qua cơ chế Quorum Quenching (QQ), từ đó làm giảm độc tính và khả năng gây bệnh của vi khuẩn Ecc. Thời gian nghiên cứu kéo dài trong năm 2015 tại Viện Di truyền Nông nghiệp, Hà Nội. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa khoa học trong việc phát triển biện pháp phòng trừ sinh học an toàn, bền vững, đồng thời góp phần nâng cao năng suất và chất lượng khoai tây tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Quorum Sensing (QS): Cơ chế giao tiếp tế bào vi khuẩn dựa trên mật độ quần thể, sử dụng phân tử tín hiệu N-acyl-L-homoserine lactones (AHLs) để điều hòa biểu hiện gen liên quan đến độc tính và hoạt động ngoại bào của vi khuẩn gây bệnh Ecc.
• Quorum Quenching (QQ): Cơ chế phá vỡ hệ thống QS bằng cách phân hủy hoặc biến đổi các phân tử AHLs, làm giảm khả năng gây bệnh của vi khuẩn. Ba nhóm enzyme chính tham gia QQ gồm AHL-lactonase, AHL-acylase và AHL-oxidoreductase, trong đó enzyme AHL-lactonase được nghiên cứu nhiều nhất.
• Khái niệm vi khuẩn nội sinh (VKNS): Vi khuẩn cư trú bên trong mô cây chủ, không gây bệnh, có thể có khả năng phân hủy AHLs và ức chế vi khuẩn gây bệnh.
• Mô hình phân lập và đánh giá enzyme AHL lactonase: Sử dụng chủng vi khuẩn chỉ thị Chromobacterium violaceum CV026 và VIR07 để phát hiện và đánh giá hoạt tính phân hủy AHLs của các chủng VKNS.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Mẫu cây cà dại không bệnh thu thập tại tỉnh Yên Bái, mẫu củ khoai tây sạch bệnh, các chủng vi khuẩn Ecc, CV026, VIR07 và các loại AHL tổng hợp (C6-HSL, C8-HSL, C10-HSL).
• Phương pháp phân lập: Vi khuẩn nội sinh được phân lập từ thân, lá, rễ cà dại bằng phương pháp xử lý bề mặt mẫu, pha loãng và cấy trên môi trường YPDA. Các chủng thuần được bảo quản ở -20°C.
• Phân tích hoạt tính enzyme: Đánh giá khả năng phân hủy AHLs bằng phương pháp đồng nuôi cấy với chủng chỉ thị CV026 trên môi trường LB và YPDA, xác định hoạt tính enzyme AHL lactonase qua cơ chế tái tạo vòng lactone trong môi trường axit.
• Ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy: Thử nghiệm ảnh hưởng của thời gian (1h, 6h, 24h) và môi trường nuôi cấy (LB, YPD, TSB, KB) đến hoạt tính enzyme AHL lactonase.
• Đánh giá hiệu quả phòng trừ: Thí nghiệm lây nhiễm trên lát cắt củ khoai tây trong phòng thí nghiệm với ba phương pháp lây nhiễm khác nhau giữa VKNS và vi khuẩn gây bệnh Ecc, đo trọng lượng mô thối và mật độ vi khuẩn trong mô.
• Timeline nghiên cứu: Thực hiện từ tháng 1 đến tháng 12 năm 2015 tại Bộ môn Bệnh học Phân tử - Viện Di truyền Nông nghiệp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Phân lập vi khuẩn nội sinh: Từ 6 mẫu cà dại, phân lập được 70 chủng VKNS với đa dạng hình thái khuẩn lạc. Trong đó, 9 chủng có khả năng phân hủy AHLs, gồm 6 chủng phân hủy mạnh và 3 chủng phân hủy yếu.
2. Ảnh hưởng thời gian nuôi cấy: Hoạt tính enzyme AHL lactonase của hai chủng mạnh nhất (BGCSL1-2 và BGCR1-4) không biểu hiện rõ sau 1h, nhưng phân hủy hoàn toàn C6-HSL sau 6h và duy trì đến 24h.
3. Ảnh hưởng môi trường nuôi cấy: Môi trường YPD cho hoạt tính enzyme mạnh nhất, hai chủng VKNS phân hủy hoàn toàn AHL sau 24h nuôi cấy, trong khi các môi trường LB, TSB, KB cho hiệu quả thấp hơn.
4. Phân hủy các loại AHL tổng hợp: Hai chủng VKNS phân hủy mạnh AHL C6-HSL, khả năng phân hủy C8-HSL và C10-HSL yếu hơn, cho thấy enzyme AHL lactonase có phổ hoạt động rộng nhưng ưu tiên phân tử chuỗi ngắn.
5. Hiệu quả phòng trừ bệnh: Lây nhiễm VKNS làm giảm trọng lượng mô thối củ khoai tây từ 5,4 g (đối chứng chỉ nhiễm Ecc) xuống còn 2,1-4,1 g, giảm hơn 50% tổn thương. Phương pháp lây nhiễm VKNS trước 24h cho hiệu quả phòng bệnh cao nhất. Mật độ vi khuẩn Ecc trong mô cũng giảm rõ rệt khi có sự hiện diện của VKNS.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy vi khuẩn nội sinh phân lập từ cà dại có khả năng phân hủy phân tử tín hiệu AHLs của vi khuẩn gây bệnh Ecc thông qua enzyme AHL lactonase, làm gián đoạn cơ chế Quorum Sensing và giảm độc tính vi khuẩn. Điều này phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về ứng dụng enzyme AHL lactonase trong kiểm soát bệnh thối nhũn khoai tây và các bệnh do vi khuẩn Gram âm khác. Việc lựa chọn môi trường YPD và thời gian nuôi cấy 6h là tối ưu để biểu hiện hoạt tính enzyme, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí trong nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn.

Phương pháp lây nhiễm VKNS trước khi nhiễm vi khuẩn gây bệnh tạo điều kiện cho VKNS xâm nhập và phát triển, tăng hiệu quả ức chế bệnh. Kết quả giảm hơn 50% trọng lượng mô thối củ khoai tây có ý nghĩa thực tiễn lớn trong việc giảm thiệt hại sau thu hoạch và bảo quản. Các biểu đồ so sánh trọng lượng mô thối và mật độ vi khuẩn trong mô củ khoai tây minh họa rõ ràng hiệu quả của VKNS trong phòng trừ bệnh.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Phát triển chế phẩm sinh học từ vi khuẩn nội sinh: Sản xuất và ứng dụng các chủng VKNS có hoạt tính enzyme AHL lactonase như BGCSL1-2 và BGCR1-4 để phòng trừ bệnh thối nhũn củ khoai tây, giảm sử dụng thuốc hóa học, bảo vệ môi trường. Thời gian triển khai dự kiến 2-3 năm, chủ thể thực hiện là các viện nghiên cứu và doanh nghiệp công nghệ sinh học.
2. Tăng cường nghiên cứu cơ chế và phổ hoạt động enzyme: Mở rộng nghiên cứu về enzyme AHL lactonase phân hủy các loại AHLs khác nhau, tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy và biểu hiện enzyme để nâng cao hiệu quả phòng bệnh. Thời gian 1-2 năm, chủ thể là các nhóm nghiên cứu chuyên sâu.
3. Ứng dụng công nghệ gen: Chuyển gen mã hóa enzyme AHL lactonase vào các chủng vi khuẩn hoặc cây trồng để tạo giống kháng bệnh thối nhũn, góp phần phát triển nông nghiệp bền vững. Thời gian nghiên cứu và thử nghiệm 3-5 năm, chủ thể là các trung tâm công nghệ sinh học và trường đại học.
4. Đào tạo và chuyển giao công nghệ: Tổ chức các khóa đào tạo, hội thảo cho nông dân và cán bộ kỹ thuật về biện pháp phòng trừ sinh học sử dụng VKNS, nâng cao nhận thức và kỹ năng áp dụng công nghệ mới. Thời gian liên tục, chủ thể là các cơ quan quản lý nông nghiệp và viện nghiên cứu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành vi sinh vật học, sinh học phân tử: Nghiên cứu về cơ chế Quorum Sensing, Quorum Quenching và ứng dụng enzyme AHL lactonase trong kiểm soát bệnh thực vật.
2. Chuyên gia và cán bộ kỹ thuật nông nghiệp: Áp dụng biện pháp phòng trừ sinh học, phát triển sản phẩm sinh học thay thế thuốc hóa học trong sản xuất khoai tây và các cây trồng khác.
3. Doanh nghiệp công nghệ sinh học: Phát triển chế phẩm sinh học dựa trên vi khuẩn nội sinh có hoạt tính phân hủy AHLs, mở rộng thị trường sản phẩm bảo vệ thực vật sinh học.
4. Quản lý và hoạch định chính sách nông nghiệp: Xây dựng chính sách hỗ trợ nghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học trong nông nghiệp bền vững, giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Vi khuẩn nội sinh là gì và tại sao lại chọn cây cà dại để phân lập?
   Vi khuẩn nội sinh là vi khuẩn sống bên trong mô cây mà không gây bệnh. Cây cà dại cùng họ với khoai tây, phổ biến và chưa bị bệnh, là nguồn phong phú vi khuẩn nội sinh có khả năng đối kháng vi khuẩn gây bệnh, thuận lợi cho việc phân lập các chủng có hoạt tính phân hủy AHLs.

2. Cơ chế Quorum Sensing và Quorum Quenching ảnh hưởng thế nào đến bệnh thối nhũn?
   Quorum Sensing giúp vi khuẩn gây bệnh điều hòa biểu hiện gen độc tính dựa trên mật độ quần thể thông qua phân tử AHLs. Quorum Quenching phá vỡ tín hiệu này bằng enzyme phân hủy AHLs, làm giảm khả năng gây bệnh của vi khuẩn, từ đó hạn chế bệnh thối nhũn.

3. Làm thế nào để xác định hoạt tính enzyme AHL lactonase của vi khuẩn nội sinh?
   Sử dụng chủng vi khuẩn chỉ thị Chromobacterium violaceum CV026, khi AHLs còn tồn tại sẽ kích thích sản sinh sắc tố tím. Nếu enzyme AHL lactonase phân hủy AHLs, sắc tố tím không xuất hiện hoặc nhạt đi, chứng tỏ enzyme có hoạt tính phân hủy AHLs.

4. Tại sao môi trường YPD được chọn làm môi trường nuôi cấy tối ưu?
   Môi trường YPD cung cấp đầy đủ dinh dưỡng và điều kiện pH phù hợp giúp vi khuẩn nội sinh phát triển tốt và biểu hiện hoạt tính enzyme AHL lactonase mạnh nhất so với các môi trường LB, TSB, KB.

5. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu này trong sản xuất khoai tây là gì?
   Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học để phát triển chế phẩm sinh học từ vi khuẩn nội sinh phân hủy AHLs, giúp phòng trừ bệnh thối nhũn hiệu quả, giảm thiểu sử dụng thuốc hóa học, nâng cao năng suất và chất lượng khoai tây, đồng thời bảo vệ môi trường.

Kết luận

• Phân lập thành công 70 chủng vi khuẩn nội sinh từ cây cà dại, trong đó 9 chủng có khả năng phân hủy AHLs, 6 chủng phân hủy mạnh.
• Xác định môi trường YPD và thời gian nuôi cấy 6h là điều kiện tối ưu để biểu hiện hoạt tính enzyme AHL lactonase của vi khuẩn nội sinh.
• Hai chủng VKNS BGCSL1-2 và BGCR1-4 có khả năng phân hủy mạnh AHL C6-HSL và giảm đáng kể triệu chứng bệnh thối nhũn trên lát cắt củ khoai tây.
• Phương pháp lây nhiễm VKNS trước khi nhiễm vi khuẩn gây bệnh cho hiệu quả phòng trừ cao nhất, giảm hơn 50% trọng lượng mô thối củ khoai tây.
• Nghiên cứu mở ra hướng phát triển biện pháp phòng trừ sinh học an toàn, bền vững cho bệnh thối nhũn khoai tây tại Việt Nam.

Next steps: Triển khai nghiên cứu ứng dụng quy mô lớn, phát triển chế phẩm sinh học và chuyển giao công nghệ cho nông dân.

Các nhà nghiên cứu, doanh nghiệp và cơ quan quản lý cần phối hợp thúc đẩy ứng dụng công nghệ sinh học trong phòng trừ bệnh hại cây trồng để nâng cao hiệu quả sản xuất và bảo vệ môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về cây khoai tây 1. Nguồn gốc địa lý và sự phân bố của cây khoai tây Khoai tây có tên khoa học Solanum tuberosum, thuộc họ Cà (Solanaceae).

Đây là loài cây nông nghiệp ngắn ngày, trồng lấy củ chứa tinh bột. Cây khoai tây có nguồn gốc ở vùng cao thuộc dãy núi Andes, Nam Mỹ và du nhập vào Tây Ban Nha vào khoảng năm 1570 và Anh Quốc vào năm 1590. Sau đó, nó được lan truyền khắp châu Âu và tiếp theo là châu Á (Hawkes, 1994). Sau nhiều thế kỷ chọn lọc và nhân giống, hiện nay đã có hơn một nghìn loài khoai tây khác nhau.

Hơn 99% các loài khoai tây được trồng hiện nay trên toàn cầu có nguồn gốc từ nhiều giống khác nhau ở vùng đất thấp Trung-Nam Chile, các giống này đã được di dời từ các cao nguyên Andes. Trên thế giới, cây khoai tây được coi là cây lương thực có tầm quan trọng đứng hàng thứ tư sau lúa mì, lúa nước và ngô (Steveson và cs. Năm 1890, một người Pháp là Giám đốc Vườn bách thảo Hà Nội đem hạt khoai tây trồng thử ở nước ta. Điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa, mùa đông có nhiệt độ trung bình 15 – 250C, thuận lợi cho khoai tây sinh trưởng và phát triển.

Vào năm 1980, Việt Nam đã trở thành nước sản xuất khoai tây lớn nhất Đông Nam Á với hơn 100.000 ha diện tích trồng (Batt. Khoai tây trở thành cây lương thực có tầm quan trọng thứ ba sau lúa và ngô ở Việt Nam. Tuy nhiên, theo thống kê của Tổ chức Nông lương Liên hợp quốc (FAO), những năm gần đây diện tích trồng khoai tây chỉ dao động trong khoảng 35. Trong đó 90% diện tích tập trung ở các tỉnh thuộc đồng bằng Bắc Bộ, một số ít ở miền núi phía Bắc và Trung Bộ, 0,5% diện tích còn lại được trồng ở Đà Lạt (Lâm Đồng) (Phạm Xuân Tùng, 2001).

7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.1: Tình hình sản xuất khoai tây ở Việt Nam giai đoạn 2005-2011 Năm Diện tích (ha) Năng suất Sản lượng (tấn) (Tấn/ha) 2005 35.710 (Nguồn: FAO, 2012) Năng suất khoai tây trước đây thường đạt 8 tấn/ha, cao nhất là 18-20 tấn/ha. Từ năm 1981 đến nay, năng suất bình quân đạt gần 12 tấn/ha, cao nhất đạt 35-40 tấn/ha, có thời điểm khoai tây đã xuất khẩu sang Nga (có năm tới 1. Khi lương thực lúa gạo và ngô dồi dào thì khoai tây được nghiên cứu theo hướng chất lượng và hiệu quả.2 Đặc điểm nông sinh học của cây Khoai tây Khoai tây là thân thảo, tán gọn, ưa lạnh, phát triển khoảng 60 cm chiều cao, khoai tây có thời gian sinh trưởng ngắn 80-100 ngày, cây chết sau khi ra hoa. Hoa có màu trắng, hồng, đỏ, xanh, hoặc màu tím, nhụy hoa màu vàng.

Khoai tây được thụ phấn chủ yếu bởi côn trùng, ong vò vẽ mang phấn hoa từ cây này đến cây khác. Sau khi khoai tây ra hoa, một số giống cho ra quả màu xanh lá cây giống màu xanh trái cây cà chua anh đào, có thể chứa 300 hạt (Wikipedia). 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.3 Vai trò của cây Khoai tây Khoai tây là một nguồn cung cấp lương thực dồi dào. Theo báo cáo của Tổ chức Nông Lương Liên Hợp Quốc (FAO) sản lượng khoai tây toàn Thế giới đến năm 2010 là 320 triệu tấn, trong đó hơn 2/3 là thức ăn trực tiếp của con người, còn lại là thức ăn cho động vật và nguyên liệu sản xuất tinh bột.

Ở Việt Nam, khoai tây được nhập vào từ năm 1890. Do có giá trị kinh tế cao, thuộc nhóm ưa lạnh nên có lợi thế trong sản xuất vụ đông, thời gian sinh trưởng ngắn, dễ trồng, ít tốn công chăm sóc, phù hợp với nhiều loại đất trồng nên khoai tây đang trở thành cây trồng xóa đói giảm nghèo cho bà con nông dân ở nhiều địa phương thuộc các tỉnh miền Bắc như Thái Bình, Lạng Sơn, Yên Bái,… (Nguồn báo điện tử: Thái Bình, Lạng Sơn, Yên Bái). Tuy nhiên, ngành Nông nghiệp Việt Nam mới cung cấp được 80% nhu cầu tiêu dùng khoai tây trong nước, chúng ta vẫn phải nhập khẩu gần 100.000 tấn khoai tây hàng năm. Khoai tây là thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, trong đó có 2% protein bao gồm cả lysine (một axit amin thường không có trong protein thực vật) nên phối hợp tốt với ngũ cốc.

Trong protein khoai tây còn có một số axit amin tự do và các chất kiềm purin. Giá trị sinh học của khoai tây tương đối cao lên tới 75% (theo phương pháp Mittchell). Người ta đã tính khoảng hơn 200g khoai tây nướng cả vỏ cung cấp 844mg Kali (gấp đôi 1 quả chuối), 28% khẩu phần sắt hàng ngày, 43% khẩu phần vitamin C, 35% khẩu phần vitamin B6 và nhiều chất khác như niacin, thiamin, folat… Việc sử dụng khoai tây làm thực phẩm còn được khuyến khích hơn nữa khi một số nhà khoa học của Viện Thực phẩm Anh mới đây phát hiện, trong khoai tây có hợp chất sinh học cucoamin có tác dụng làm giảm huyết áp nếu ăn thường xuyên và chữa bệnh “ngủ” ở Châu Phi. 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Không chỉ được sử dụng để làm lương thực và thực phẩm khoai tây còn được sử dụng trong y dược.

Qua nghiên cứu, GS Venket Rao, Khoa Dinh dưỡng Trường đại học Y Toronto, Canada, phát hiện thấy trong khoai tây có nhiều chất chống oxy hóa. Nó có khả năng ngăn ngừa quá trình lão hóa, hạn chế sự phát triển của ung thư và một số bệnh khác. Còn các nhà nghiên cứu Đại học Y Harvard, Mỹ, đã phát hiện ra rằng những người thường xuyên ăn khoai tây có khả năng giảm ung thư tuyến tiền liệt.2 Bệnh thối nhũn khoai tây 1.1 Tác nhân gây bệnh và tác hại của bệnh Trong điều kiện thời tiết khí hậu nước ta những năm gần đây nắng nóng, mưa nhiều đan xen nhiều cơn bão liên tục là điều kiện thuận lợi cho các loài vi khuẩn gây bệnh trên cây trồng. Bệnh do vi khuẩn gây ra rất nguy hiểm và gây nhiều khó khăn cho công tác phòng trừ và bảo quản.

Thời gian ủ bệnh rất khó phát hiện và đã gây ra những thiệt hại lớn trong thời kỳ sinh trưởng cũng như trong thời gian bảo quản, lưu trữ nông phẩm. Đối với những khu vực sản xuất thuộc vùng nhiệt đới bệnh thối nhũn ở khoai tây, cà rốt, hành tây, bắp cải….chủ yếu là do vi khuẩn Erwinia gây nên. Những nghiên cứu trước đây đã kết luận rằng vi khuẩn gây thối nhũn khoai tây có ba loài: Erwinia carotovora pv. carotovora (Ecc), Erwinia carotovora pv.

Trong đó Ecc là loài chủ yếu gây bệnh thối nhũn củ khoai tây (Jerenial), (Randall và cs). Vi khuẩn này khá phổ biến trên bề mặt, trên vết thương của củ khoai tây sau khi thu hoạch. Ecc gây bệnh ở cả vùng khí hậu ôn đới và nhiệt đới, và có phổ ký chủ rộng. Ecc cư trú trong đất, nước như sông, hồ thậm chí là đại dương.

Vi khuẩn này có thể nhân lên và tồn tại trong vùng rễ của rất nhiều cây chủ hoặc không phải là cây chủ cũng như nhiều loài cỏ dại. Hai loài Eca và Ech là tác nhân chính gây ra bệnh thối đen 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] (blackleg) trên khoai tây. Tuy nhiên, đôi khi chúng cũng gây ra triệu chứng thối nhũn củ. Eca gần như chỉ gây hại trên khoai tây ở vùng ôn đới.

Chúng không thể tồn tại trong đất hơn một năm, trừ khi chúng đã cư trú trong củ khoai tây bị bệnh hoặc những phần cây khoai tây mục nát khác. Ngược lại, Ech là tác nhân gây bệnh cho nhiều loài thực vật ở các cùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, nhưng cũng có thể ảnh hưởng đến một số cây trồng (ngô, thược dược) ở vùng ôn đới. Nhiễm trùng tiềm ẩn của củ khoai tây bởi vi khuẩn gây thối nhũn Erwinia là phổ biến và vì bệnh có xu hướng phát triển chỉ khi sức đề kháng của cây chủ bị suy yếu, chúng được mô tả như là tác nhân gây bệnh cơ hội (Pérombelon và Kelman, 1987; Perombelon và Salimond, 1995; Perombelon, 2002; Prajapat và cs., 2003) Vi khuẩn gây bệnh Ecc là loài đa thực, ký sinh và gây hại trên nhiều loại cây trồng khác nhau. Tế bào hình gậy, hai đầu hơi tròn, có 2 - 8 lông roi bao quanh mình (Hình 1.

Vi khuẩn không có vỏ nhờn, nhuộm Gram âm, hiếu khí, dịch hoá gelatin, tạo H2S, thuỷ phân tinh bột và không tạo NH3. Đặc tính của vi khuẩn gây bệnh là sản sinh một lượng lớn enzyme phân hủy pectin ngoại bào, một trong số những enzyme này phân hủy thành tế bào thực vật. Nuôi cấy trên môi trường pepton saccaro, khoai tây - agar khuẩn lạc có màu trắng xám, hình tròn hoặc hình bầu dục không đều, bề mặt khuẩn lạc ướt (Hình 1. Trên môi trường có TZC khuẩn lạc của vi khuẩn có màu đỏ ở giữa, rìa ngoài màu trắng đó là đặc trưng để nhận biết loài Erwinia sp.

Vi khuẩn phát triển thuận lợi trong phạm vi nhiệt độ khá rộng, nhiệt độ thích hợp nhất là 27 – 37oC, nhiệt độ tới hạn chết là 50oC; phạm vi pH cũng khá rộng từ 5,3 - 9,2, thích hợp nhất là pH 7,2. Vi khuẩn có thể bị chết trong điều kiện khô và dưới ánh nắng. 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Khuẩn lạc vi vi khuẩn Ecc trên môi trường YPDA (ảnh a) và tế bào vi khuẩn Erwinia carotovora subsp.

carotovora dưới kính hiển vi điện tử (ảnh b) (Nguồn: Dong Hwan Lee và cs.2: Bệnh thối nhũn trên khoai tây (Nguồn Wikipedia) Hiện tượng thối hỏng là hậu quả của quá trình phá vỡ cấu trúc mô tế bào do tác động chủ yếu của các enzyme phân giải của vi khuẩn. Triệu chứng bệnh bắt đầu mềm và sũng nước, sau đó vết bệnh chuyển thành nhớt và bốc mùi thối khó chịu (Lê Lương Tề và Vũ Triệu Mân. Đây là loại bệnh phổ biến và gây thiệt hại nghiêm trọng đối với khoai tây trong quá trình bảo quản, cất giữ, chuyên chở và xuất nhập khẩu (Hình 1. 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Vi khuẩn xâm nhập chủ yếu qua vết thương, qua mắt củ.

Vi khuẩn tồn tại trong đất, trong tàn dư củ khoai tây. Bệnh thối nhũn củ khoai tây phát sinh và phát triển mạnh trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm cao. Mức độ bệnh nặng hay nhẹ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó yếu tố nhiệt độ, độ ẩm và chất lượng củ giữ vai trò quyết định.