CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. BỆNH BẠC LÁ LÚA Các dịch bệnh phổ biến trên cây lúa do vi khuẩn và vi nấm gây ra bao gồm bệnh đạo ôn do nấm Pyricularia oryzae, bệnh bạc lá do vi khuẩn Xanthomonas sp., bệnh thối bẹ lá do nấm Sarocladium oryzae và bệnh khô vằn do nấm Rhizoctonia solani gây ra. Trong đó, bệnh bạc lá lúa là một trong những bệnh có khả năng lây lan trên diện rộng, làm giảm năng suất lúa từ 20 – 50% và thậm chí là 100% nếu như không xử lý bằng thuốc BVTV kịp thời [2].
Bệnh bạc lá lúa hay còn gọi là bệnh cháy bìa lá được phát hiện đầu tiên ở Nhật Bản vào năm 1884. Sau đó, sự xuất hiện của nó đã được ghi nhận ở một số quốc gia khác như Úc, Bangladesh, Campuchia, Indonesia, Ấn Độ và Việt Nam,… [1]. Ở Việt Nam, bệnh bạc lá lúa có khả năng lây lan thành dịch không cao như các bệnh dịch hại khác như rầy nâu, đạo ôn nhưng hậu quả do bệnh bạc lá lúa cũng gây ra thiệt hại đáng kể, đặc biệt là vào những mùa vụ có độ ẩm không khí cao. Theo số liệu thống kê của Cục Bảo vệ thực vật, tính từ đầu năm đến tháng 2 năm 2021, diện tích lúa bị thiệt hại do bệnh bạc lá gây ra là 7.197 ha, trong đó diện tích bị nhiễm nặng là 187 ha và tập trung ở các tỉnh phía Nam [10].
Triệu chứng bệnh bạc lá lúa Triệu chứng đầu tiên của bệnh bạc lá là những vệt dài khoảng 2 – 3 cm xuất hiện ở mặt trên phiến lá. Những vệt này lớn dần và chuyển sang màu vàng trong vài ngày. Triệu chứng bệnh có thể xuất hiện một bên hay cả hai bên bìa lá. Bệnh nặng có thể làm toàn bộ lá lúa bị khô bạc trước khi lúa trổ và hạt lúa bị lép dẫn đến giảm năng suất đáng kể [11].
Vết bệnh bạc lá lúa xuất hiện từ mép lá, thường từ chóp lá, mút lá, sau đó lan dần vào trong phiến lá hoặc kéo dài theo gân chính, hoặc vết bệnh xuất hiện ngay giữa phiến lá và lan rộng ra mép lá. Thông thường ranh giới giữa mô bệnh và mô khoẻ được phân biệt rõ ràng theo đường gợn sóng màu vàng hoặc viền nâu (hình 1. Trong điều kiện ẩm độ cao, trên bề mặt vết bệnh bạc lá xuất hiện những giọt dịch vi khuẩn có màu vàng đục, khi giọt dịch này keo đặc lại rất cứng và có màu nâu hổ phách [11]. Luan van 5 Hình 1.
Lúa bị nhiễm bệnh bạc lá [12] 1. Tác nhân gây bệnh bạc lá lúa Bệnh bạc lá gây hại trên cây lúa là do vi khuẩn Xanthomonas sp. gây ra, đây là một trong những bệnh hại nguy hiểm đối với cây lúa trong cả hai vụ (vụ đông xuân và vụ hè thu) ở Việt Nam. Những năm gần đây bệnh gây thiệt hại rất nặng, đặc biệt là trên các giống lúa lai và lúa nếp [11].
Vi khuẩn Xanthomonas sp. có hình que, đầu tròn, kích thước nhỏ (0,4 – 0,7×0,7 – 2,0 µm), có khả năng di động với một trùng roi đơn cực, bao quanh tế bào là một màng nhầy [1]. Đây là loại vi khuẩn Gram âm và không sinh bào tử, khuẩn lạc hình tròn, lồi, bề mặt nhẵn, màu vàng. Nhiệt độ thích hợp cho vi khuẩn phát triển là 26 – 30°C, pH thích hợp là 6,8 – 7,0 và ẩm độ không khí trên 90% [13].
Vi khuẩn Xanthomonas sp. có thể tồn tại từ mùa vụ này sang mùa vụ khác trên các lá bị nhiễm bệnh và các mảnh vụn của lá, nhưng không tồn tại trong đất [14]. Rao (1987) cho rằng sự lây nhiễm bệnh bạc lá qua hạt giống có thể xảy ra vào mùa vụ hè, nhưng không thể xảy ra vào mùa vụ đông, vì vi khuẩn Xanthomonas sp. không thể phát triển trong thời tiết lạnh và khô [15].
Singh (1971) nhận thấy rằng vi khuẩn Xanthomonas sp. có thể tồn tại từ 15 – 38 ngày trong nước ruộng [16]. Trong tự nhiên, vi khuẩn Xanthomonas tồn tại rất nhiều chủng loại khác nhau, chúng rất khác nhau về độc lực và được phân biệt bởi các tác động của chúng trên các loại cây trồng khác nhau [17]. Đặc điểm phát sinh, phát triển của bệnh bạc lá lúa Bệnh bạc lá có thể phát sinh trong suốt thời kỳ sinh trưởng của cây lúa, các triệu chứng bệnh điển hình thường xuất hiện từ thời kỳ đẻ nhánh đến thời kỳ trổ bông và chín, đạt đỉnh ở giai đoạn trổ bông [18].
Bệnh bạc lá lúa được chia làm hai giai đoạn: Giai đoạn “Kresek” và giai đoạn cháy lá. Kresek là giai đoạn phá hoại nghiêm trọng nhất, toàn bộ lá của cây lúa chuyển sang màu vàng nhạt và héo. Nếu giai đoạn Kresek xảy ra trong thời kỳ đẻ nhánh sớm sẽ dẫn đến năng suất lúa bị giảm một phần hoặc mất toàn bộ. Cây lúa dưới 21 ngày tuổi dễ bị nhiễm giai đoạn Kresek khi nhiệt độ môi trường từ 28°C đến 34°C.
Chính vì vậy, bệnh bạc lá lây lan dễ dàng hơn ở vùng có khí hậu ấm và ẩm [19,20]. Thời tiết ẩm ướt, mưa nhiều là điều kiện thuận lợi cho bệnh bạc lá phát sinh và lây lan, đặc biệt là trong mùa vụ hè thu. Bên cạnh đó, những ruộng lúa bón thừa đạm hoặc bón phân không cân đối làm cho cây lúa sinh trưởng xanh tốt, nhưng thân, lá mềm yếu do hàm lượng đạm tự do trong cây tích luỹ cao hoặc những ruộng trũng hoặc vùng lúa bị bóng cây che phủ thì cây dễ nhiễm bệnh hơn. Các giống lúa khác nhau thì mức độ mẫn cảm với bệnh bạc lá cũng khác nhau.
Giai đoạn lúa làm đòng, trổ bông và chín sữa là giai đoạn lúa dễ nhiễm bệnh nhất và cũng gây thiệt hại năng suất cao nhất [11]. Vi khuẩn Xanthomonas sp. tồn tại chủ yếu trong hạt giống hoặc tàn dư cây bệnh, ngoài ra vi khuẩn còn tồn tại ở dạng giọt keo trên cỏ dại [21]. Vi khuẩn chủ yếu xâm nhập vào hệ thống mạch dẫn thực vật làm nhiễm trùng toàn thân cây lúa.
Sau một vài ngày, các tế bào vi khuẩn có thể lấp đầy các mạch xylem sau đó rỉ ra khỏi các lổ khí khổng của lá tạo thành các giọt dịch vi khuẩn trên bề mặt lá [22]. Khi gặp điều kiện thời tiết thuận lợi vi khuẩn lại tiếp tục phát sinh và gây hại. Vi khuẩn Xanthomonas sp. xâm nhập vào thực vật bằng cách chủ động là bơi, hoặc thụ động theo nước khi được rút vào lá.
Sau khi xâm nhập vào tế bào biểu mô mặt dưới của lá, vi khuẩn Xanthomonas sp. phát triển trong khoảng gian bào và lây lan thông qua lỗ khí khổng ở đầu mút gây tổn thương dọc theo gân lá. Ngoài ra, vi khuẩn này còn có thể xâm nhập qua các vết thương cơ học trên lá, có thể gây ra bởi gió thổi mạnh làm lá lúa xây xát và lây lan từ lá này Luan van 7 sang các lá khác. Tùy vào mức độ bị tổn thương trên lá lúa mà bệnh phát sinh rộng hay hẹp [23].
Cách phòng trừ bệnh bạc lá lúa Bệnh bạc lá lúa gây tổn thất nặng nề và ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất lúa gạo trên toàn thế giới. Do vậy đòi hỏi phải có biện pháp nhằm chống lại sự bùng phát của dịch bệnh. Xử lý bệnh bạc lá trên lúa giai đoạn đầu rất quan trọng, bệnh cần được kiểm soát để ngăn chặn sự phát triển và giảm mức độ lây lan. Có rất nhiều biện pháp để ngăn ngừa và quản lý bệnh bạc lá trên cây lúa, chẳng hạn như xử lý hạt giống hoặc nhúng mạ vào thuốc kháng sinh trước khi gieo cấy để làm giảm mầm bệnh, sử dụng các giống lúa kháng bệnh bạc lá, sử dụng các hoạt chất kháng vi khuẩn sau khi sạ khoảng 20 – 30 ngày [24].
Tuy nhiên, sự suy giảm tính kháng bệnh của giống lúa thường xảy ra sau vài năm do sự thích nghi di truyền của mầm bệnh [25], thói quen sử dụng thuốc không đúng liều lượng của nông dân cũng tạo điều kiện cho mầm bệnh biến đổi và kháng thuốc nên lượng thuốc sử dụng phải tăng dần mới đạt hiệu quả kiểm soát bệnh. Bón phân cân đối ngay từ đầu vụ (không bón thúc đạm quá muộn, không bón dư đạm), tránh làm gãy, dập lá trong mùa mưa bão. Khi bệnh xuất hiện, dừng bón phân đạm, không phun các chất kích thích sinh trưởng, phân bón lá và duy trì mức nước trong ruộng từ 3 – 4 cm. Có thể kiểm soát dịch bệnh bằng các phương pháp khác như sử dụng các vi sinh vật đối kháng hoặc các chất chuyển hóa thứ cấp của chúng được coi là một công nghệ kiểm soát dịch bệnh an toàn, có tính khả thi và đã được nghiên cứu nhưng phương pháp này có chi phí cao, hiệu quả thấp hơn phương pháp xử lý hóa học [26].
Cho đến nay, các biện pháp sử dụng thuốc BVTV để kiểm soát bệnh bạc lá lúa vẫn là phương cách hữu hiệu nhất. Các loại thuốc BVTV thương mại đặc trị bệnh bạc lá lúa đã được Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn cấp phép lưu hành và thương mại thông dụng như Sasa 25WP, Kaisin 100WP, Xantocin 40WP, Kasumin 4SL và một số loại thuốc kháng sinh như Streptomycin, Streptocycline, Agrimycin, Propenazole. Hạn chế của chúng là thường có độ độc cao, nếu sử dụng thường xuyên sẽ gây độc đối với con người, hệ động thực vật trong môi trường và làm phát sinh các chủng vi sinh vật kháng thuốc. Khi Luan van 8 bệnh bạc lá phát triển trên đồng ruộng với triệu chứng rõ ràng thì việc xử lý bệnh bằng thuốc BVTV thường mang lại hiệu quả không cao, vì vậy việc thăm ruộng và phát hiện bệnh có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo năng suất trong canh tác lúa [27].
Vì các lý do nêu trên, việc nghiên cứu những loại vật liệu mới khắc phụ được những nhược điểm của thuốc BVTV tổng hợp hữu cơ, chất kháng sinh để kiểm soát bệnh bạc lá trên cây lúa là cần thiết. Trong một thập kỷ qua, với sự phát triển của công nghệ nano, đã chế tạo được những hạt nano kim loại, oxit kim loại, nano polyme,… mở ra hướng đi mới trong việc ứng dụng chúng vào việc xử lý vi sinh vật gây bệnh thực vật. Trong các loại hạt nano thì nano Cu tỏ ra có hiệu quả hơn trong việc kháng lại vi sinh vật gây hại cây trồng, đồng thời chúng cũng là dinh dưỡng cần thiết cho thực vật trong quá trình quang hợp, tham gia vào quá trình phân mô để tăng trưởng cây trồng, đó là vật liệu tương lai để phát triển nền nông nghiệp an toàn và bền vững. VẬT LIỆU NANO Cu2O-Cu/ALGINATE 1.