Luận văn thạc sĩ hus nghiên cứu sử dụng xạ khuẩn streptomyces để sản xuất chế phẩm sinh học phòng trừ bệnh nấm phấn trắng trên cây đậu tương và dưa chuột

Nghiên cứu ứng dụng xạ khuẩn Streptomyces trong sản xuất chế phẩm sinh học phòng trừ bệnh nấm phấn trắng trên đậu tương và dưa chuột.

• Tác giả: Nguyễn Thị Hồng Nhung
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Ngọc Dung
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu sử dụng xạ khuẩn Streptomyces để sản xuất chế phẩm sinh học phòng trừ bệnh nấm phấn trắng trên cây đậu tương và dưa chuột
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 0.1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 0.1.1. Bệnh phấn trắng và tác hại của bệnh phấn trắng đối với cây trồng
• 0.1.2. Đặc điểm hình thái của nấm phấn trắng
• 0.1.3. Tác hại của bệnh phấn trắng đối với cây đậu tương và cây dưa chuột
• 0.1.4. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 0.1.5. Tình hình gây hại của bệnh phấn trắng trên cây trồng
• 0.1.6. Một số kết quả nghiên cứu về vi sinh vật đối kháng trong phòng trừ bệnh
• 0.1.7. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 0.1.8. Ý nghĩa kinh tế và tình hình gây hại của bệnh phấn trắng trên một số cây trồng ở Việt Nam
• 0.1.9. Các biện pháp phòng trừ bệnh nấm phấn trắng
• 0.1.10. Ưu điểm của phương pháp vi sinh vật
• 0.2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 0.2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 0.2.2. Đối tượng nghiên cứu
• 0.2.3. Phạm vi nghiên cứu
• 0.2.4. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị thí nghiệm
• 0.2.4.1. Hóa chất và nguyên liệu
• 0.2.4.2. Dụng cụ và thiết bị
• 0.2.5. Nội dung nghiên cứu
• 0.2.5.1. Nghiên cứu sản xuất chế phẩm sinh học xạ khuẩn Streptomyces (SM19)
• 0.2.5.2. Nghiên cứu thử nghiệm chế phẩm xạ khuẩn SM19 trong phòng trừ bệnh phấn trắng trên cây đậu tương và dưa chuột
• 0.2.6. Phương pháp nghiên cứu
• 0.2.6.1. Phương pháp phân tích tài liệu thứ cấp
• 0.2.6.2. Phương pháp khảo sát, lấy mẫu đồng ruộng và bố trí thực nghiệm
• 0.2.6.3. Phương pháp thực nghiệm trong phòng thí nghiệm
• 0.2.6.4. Nghiên cứu phương pháp bảo quản sản phẩm đã nhân sinh khối xạ khuẩn
• 0.2.6.5. Đánh giá khả năng phòng trừ bệnh của chế phẩm trong điều kiện nhà lưới
• 0.2.6.6. Đánh giá hiệu quả của chế phẩm trong phòng trừ bệnh trên đồng ruộng
• 0.2.7. Phương pháp tính toán và xử lý số liệu
• 0.2.7.1. Phương pháp tính toán
• 0.2.7.2. Phương pháp xử lý số liệu
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Bệnh phấn trắng và tác hại của bệnh phấn trắng đối với cây trồng
• 1.2. Đặc điểm hình thái của nấm phấn trắng
• 2. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 2.1. Kết quả nghiên cứu khả năng đối kháng của xạ khuẩn SM19 đối với nấm phấn trắng gây hại đậu tương và dưa chuột trong phòng thí nghiệm
• 2.1.1. Xạ khuẩn đối với nấm phấn trắng gây hại đậu tương
• 2.1.2. Xạ khuẩn đối với nấm phấn trắng gây hại dưa chuột
• 2.2. Kết quả nghiên cứu sản xuất chế phẩm sinh học xạ khuẩn Streptomyces SM19
• 2.2.1. Nghiên cứu chế phẩm dạng lỏng
• 2.2.2. Kết quả nghiên cứu chế phẩm dạng bán xốp
• 2.2.3. Khả năng tồn tại của xạ khuẩn SM19 trong chế phẩm sau bảo quản
• 2.2.4. Hoàn thiện quy trình sản xuất chế phẩm đơn chủng SM19 dạng bán xốp
• 2.3. Nghiên cứu hiệu quả phòng trừ bệnh phấn trắng của chế phẩm xạ khuẩn SM19 trong điều kiện nhà lưới
• 2.3.1. Trên cây đậu tương
• 2.3.2. Trên cây dưa chuột
• 2.4. Nghiên cứu hiệu quả phòng trừ bệnh phấn trắng của chế phẩm xạ khuẩn SM19 ngoài đồng ruộng
• 2.4.1. Sơ lược về khu vực nghiên cứu thực nghiệm
• 2.4.2. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm đến khả năng diệt trừ bệnh phấn trắng trong thí nghiệm diện hẹp
• 2.4.3. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm đến khả năng diệt trừ bệnh phấn trắng cho thí nghiệm diện rộng
• 2.4.4. Ảnh hưởng của thời điểm xử lý chế phẩm đến khả năng diệt trừ bệnh phấn trắng cho thí nghiệm diện rộng
• 2.4.5. Ảnh hưởng của số lần xử lý chế phẩm đến khả năng diệt trừ bệnh phấn trắng cho thí nghiệm diện rộng
• 3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu xạ khuẩn Streptomyces trong chế phẩm sinh học

Nghiên cứu về xạ khuẩn Streptomyces đã trở thành một lĩnh vực quan trọng trong sản xuất chế phẩm sinh học nhằm phòng trừ các bệnh hại cây trồng, đặc biệt là bệnh nấm phấn trắng. Bệnh này gây thiệt hại lớn cho nhiều loại cây trồng, ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng sản phẩm nông nghiệp. Việc áp dụng công nghệ sinh học trong sản xuất chế phẩm sinh học không chỉ giúp giảm thiểu tác động tiêu cực của hóa chất mà còn nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp bền vững.

1.1. Đặc điểm và vai trò của xạ khuẩn Streptomyces trong nông nghiệp

Xạ khuẩn Streptomyces là một nhóm vi sinh vật có khả năng sản xuất nhiều hợp chất sinh học có hoạt tính cao. Chúng có vai trò quan trọng trong việc kiểm soát các bệnh hại cây trồng, đặc biệt là bệnh nấm phấn trắng. Nghiên cứu cho thấy, Streptomyces có khả năng ức chế sự phát triển của nấm gây hại thông qua việc sản sinh ra các chất kháng sinh tự nhiên.

1.2. Tình hình nghiên cứu chế phẩm sinh học tại Việt Nam

Tại Việt Nam, nghiên cứu về chế phẩm sinh học từ xạ khuẩn Streptomyces đang được chú trọng. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng chế phẩm này có thể giảm thiểu đáng kể thiệt hại do bệnh nấm phấn trắng gây ra trên cây trồng, đồng thời bảo vệ môi trường và sức khỏe con người.

II. Vấn đề và thách thức trong phòng trừ bệnh nấm phấn trắng

Bệnh nấm phấn trắng là một trong những bệnh phổ biến và nguy hiểm nhất đối với cây trồng. Nó không chỉ làm giảm năng suất mà còn ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Việc phòng trừ bệnh này chủ yếu dựa vào hóa chất, gây ra nhiều vấn đề về môi trường và sức khỏe. Do đó, cần có những giải pháp hiệu quả và bền vững hơn.

2.1. Tác hại của bệnh nấm phấn trắng đối với cây trồng

Bệnh nấm phấn trắng gây ra nhiều thiệt hại nghiêm trọng cho cây trồng, làm giảm năng suất và chất lượng nông sản. Các triệu chứng bao gồm lá cây bị phủ một lớp bột trắng, dẫn đến rụng lá và giảm khả năng quang hợp.

2.2. Những hạn chế của phương pháp phòng trừ hóa học

Phương pháp phòng trừ hóa học thường gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Việc lạm dụng thuốc hóa học cũng dẫn đến tình trạng kháng thuốc ở nấm bệnh, làm giảm hiệu quả phòng trừ.

III. Phương pháp nghiên cứu chế phẩm sinh học từ xạ khuẩn Streptomyces

Nghiên cứu này áp dụng các phương pháp hiện đại để sản xuất chế phẩm sinh học từ xạ khuẩn Streptomyces. Các bước nghiên cứu bao gồm thu thập mẫu, nuôi cấy, và thử nghiệm hiệu quả của chế phẩm trong điều kiện thực tế.

3.1. Quy trình sản xuất chế phẩm sinh học từ xạ khuẩn

Quy trình sản xuất chế phẩm sinh học từ xạ khuẩn Streptomyces bao gồm các bước như chọn lọc chủng, nuôi cấy trong môi trường thích hợp, và thu hoạch sản phẩm. Các yếu tố như nhiệt độ, pH, và thời gian nuôi cấy được tối ưu hóa để đạt hiệu quả cao nhất.

3.2. Thử nghiệm hiệu quả của chế phẩm trong phòng trừ bệnh

Chế phẩm sinh học được thử nghiệm trên cây đậu tương và dưa chuột để đánh giá khả năng phòng trừ bệnh nấm phấn trắng. Kết quả cho thấy chế phẩm có khả năng ức chế sự phát triển của nấm bệnh, góp phần nâng cao năng suất cây trồng.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy chế phẩm sinh học từ xạ khuẩn Streptomyces có hiệu quả cao trong việc phòng trừ bệnh nấm phấn trắng. Việc áp dụng chế phẩm này không chỉ giúp bảo vệ cây trồng mà còn giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

4.1. Hiệu quả phòng trừ bệnh nấm phấn trắng trên cây đậu tương

Nghiên cứu cho thấy chế phẩm sinh học từ xạ khuẩn Streptomyces có khả năng giảm thiểu đáng kể tỷ lệ nhiễm bệnh trên cây đậu tương. Kết quả thử nghiệm cho thấy năng suất cây trồng tăng lên rõ rệt khi sử dụng chế phẩm này.

4.2. Ứng dụng chế phẩm trong sản xuất nông nghiệp bền vững

Chế phẩm sinh học từ xạ khuẩn Streptomyces không chỉ giúp phòng trừ bệnh hiệu quả mà còn góp phần vào sản xuất nông nghiệp bền vững. Việc sử dụng chế phẩm này giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu về xạ khuẩn Streptomyces trong sản xuất chế phẩm sinh học phòng trừ bệnh nấm phấn trắng đã mở ra nhiều triển vọng mới cho ngành nông nghiệp. Việc áp dụng các biện pháp sinh học trong phòng trừ bệnh không chỉ hiệu quả mà còn bền vững.

5.1. Tương lai của chế phẩm sinh học trong nông nghiệp

Chế phẩm sinh học từ xạ khuẩn Streptomyces có tiềm năng lớn trong việc phát triển nông nghiệp bền vững. Nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và mở rộng ứng dụng của chế phẩm này.

5.2. Khuyến nghị cho nghiên cứu và ứng dụng

Cần có thêm nhiều nghiên cứu để đánh giá hiệu quả lâu dài của chế phẩm sinh học trong thực tiễn sản xuất nông nghiệp. Đồng thời, cần khuyến khích nông dân áp dụng các biện pháp sinh học để bảo vệ cây trồng và môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Sản xuất nông nghiệp tại Việt Nam ghi nhận diện tích canh tác đậu tương đạt khoảng 185.000 ha với sản lượng ước tính 245.000 tấn và năng suất trung bình 14 tạ/ha. Cùng với đậu tương, các giống dưa chuột và cây họ bầu bí giữ vị trí trọng yếu trong cơ cấu cây thực phẩm phục vụ tiêu dùng nội địa và chế biến xuất khẩu. Tuy nhiên, bệnh nấm phấn trắng do các loài nấm ký sinh chuyên tính gây ra đang là mối đe dọa nghiêm trọng, từng gây bùng phát dịch bệnh làm suy giảm từ 35% đến 70% năng suất mùa màng tại nhiều quốc gia châu Á.

Tập quán canh tác hiện nay vẫn phụ thuộc chủ yếu vào các loại thuốc trừ nấm hóa học tổng hợp. Thực trạng lạm dụng hóa chất bảo vệ thực vật không chỉ gây suy thoái hệ sinh thái đất, làm phát sinh các chủng nấm kháng thuốc mà còn dẫn đến nguy cơ tồn dư hóa chất vượt ngưỡng an toàn theo tiêu chuẩn thương mại quốc tế. Mục tiêu trọng tâm của nghiên cứu là phân lập, tối ưu hóa quy trình nhân sinh khối chủng xạ khuẩn Streptomyces SM19 và sản xuất chế phẩm sinh học dạng bán xốp có hoạt tính đối kháng cao, nhằm phòng trừ hữu hiệu bệnh nấm phấn trắng trên cây đậu tương và dưa chuột.

Nghiên cứu được triển khai thực nghiệm tại phòng thí nghiệm, hệ thống nhà lưới và vùng đồng ruộng chuyên canh tại khu vực phía Bắc trong giai đoạn 2014–2015. Việc ứng dụng thành công chế phẩm sinh học Streptomyces SM19 giúp đạt hiệu lực phòng trừ nấm bệnh trên 75%, duy trì mật độ vi sinh vật hữu hiệu trên $40 \times 10^8$ CFU/ml, tạo tiền đề quan trọng cho việc cắt giảm thuốc hóa học độc hại và thúc đẩy nền nông nghiệp hữu cơ bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết sinh thái vi sinh vật học đất và nguyên lý kiểm soát sinh học đối kháng nấm bệnh cây trồng. Chi Streptomyces thuộc bộ Actinomycetales là nhóm vi sinh vật Gram dương có tỷ lệ đối kháng nấm tự nhiên vượt trội từ 40% đến 60%. Xạ khuẩn tiết ra các hợp chất kháng sinh tự nhiên cùng hệ enzyme ngoại bào phân giải glucan và chitin, làm biến tính và phá vỡ cấu trúc vách tế bào sợi nấm gây bệnh.

Cơ sở lý thuyết về nấm phấn trắng xác định đây là nhóm vi nấm ký sinh chuyên tính thuộc họ Erysiphaceae, chỉ sinh trưởng và hình thành giác bám trên mô thực vật sống mà không thể nuôi cấy trên môi trường thạch tổng hợp thông thường. Mô hình động thái phát triển của nấm phụ thuộc chặt chẽ vào nhiệt độ tối ưu 20–25°C và độ ẩm không khí cao trên 85%. Đề tài tập trung làm sáng tỏ 4 khái niệm khoa học then chốt: hoạt tính kháng sinh sinh học thực vật, mật độ khuẩn lạc hữu hiệu (CFU/ml), chỉ số bệnh (CSB%) và hiệu lực phòng trừ theo công thức Henderson–Tilton (HQPT%).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn chủng xạ khuẩn đối kháng Streptomyces SM19 do Viện Bảo vệ thực vật lưu giữ và tuyển chọn. Mẫu nấm phấn trắng gây hại được thu thập trực tiếp từ các ruộng chuyên canh đậu tương và dưa chuột tại Hà Nội và các vùng lân cận. Do nấm phấn trắng không phát triển trên môi trường dinh dưỡng nhân tạo, thí nghiệm in vitro đánh giá khả năng ức chế nảy mầm của bào tử được thiết kế đặc thù trên giá thể màng biểu bì củ hành tây với 5 mức nồng độ xạ khuẩn từ $10^4$ đến $10^8$ CFU/ml, mỗi nghiệm thức lặp lại 3 lần.

Để tối ưu hóa môi trường nhân sinh khối lỏng, đề tài tiến hành thử nghiệm các tỷ lệ phối trộn bột đậu tương từ 30 g/l đến 120 g/l trên nền rỉ đường 10 g/l, bột men ép 5 g/l và CaCO3 1 g/l, kết hợp kiểm soát các dải tần số lắc từ 100 đến 140 vòng/phút và thời gian lên men từ 2 đến 6 ngày. Các thí nghiệm đồng ruộng được bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD) diện tích 2-3 m² mỗi ô lặp lại 3 lần cho thí nghiệm diện hẹp và quy mô 200 m² cho thí nghiệm diện rộng với 100 cây theo dõi tại 5 điểm chéo góc. Toàn bộ số liệu thực nghiệm được xử lý thống kê bằng phương pháp phân tích phương sai ANOVA và kiểm định Duncan ở mức ý nghĩa P ≤ 0.05 thông qua các phần mềm chuyên dụng IRRISTAR 5.0 và SAS 9.1 nhằm đảm bảo tính chuẩn xác và khách quan tuyệt đối.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Khả năng đối kháng in vitro cho thấy chủng Streptomyces SM19 có tác dụng ức chế tuyệt đối sự phát triển của nấm phấn trắng. Ở nồng độ $10^7$ và $10^8$ CFU/ml, tỷ lệ nảy mầm của bào tử nấm phấn trắng trên cả đậu tương và dưa chuột đều bị triệt tiêu hoàn toàn về mức 0% với chiều dài ống mầm đạt 0 mm sau 9 giờ theo dõi. Trong khi đó, ở công thức đối chứng nước cất, tỷ lệ nảy mầm của bào tử nấm đạt 59% trên đậu tương với chiều dài ống mầm 36 mm, và đạt 84% trên dưa chuột với chiều dài ống mầm 32 µm. Ở dải nồng độ thấp hơn từ $10^4$ đến $10^6$ CFU/ml, tỷ lệ nảy mầm của bào tử dao động từ 12% đến 48%, chứng minh hiệu quả ức chế tăng tỷ lệ thuận với mật độ tế bào xạ khuẩn.

Quá trình tối ưu hóa môi trường nhân sinh khối lỏng xác định công thức phối trộn 90 g/l bột đậu tương trên nền rỉ đường 10 g/l, men ép 5 g/l và CaCO3 1 g/l cho mật độ tế bào cao nhất đạt $24.6 \times 10^8$ CFU/ml, vượt trội rõ rệt so với môi trường bột ngô ($17.5 \times 10^8$ CFU/ml), môi trường PSA lỏng ($10.5 \times 10^8$ CFU/ml) và môi trường King B ($6.9 \times 10^8$ CFU/ml). Khi khảo sát thông số công nghệ lên men, chế độ lắc ở tần số 120 vòng/phút giúp mật độ sinh khối đạt đỉnh $42.0 \times 10^8$ CFU/ml, cao hơn 135 lần so với điều kiện nuôi cấy tĩnh không lắc chỉ đạt $3.1 \times 10^7$ CFU/ml. Thời gian lên men tối ưu được xác lập là 5 ngày, đạt mật độ $42.8 \times 10^8$ CFU/ml. Chế phẩm đơn chủng SM19 dạng bán xốp sau khi sản xuất duy trì mật độ sống ổn định sau 1 đến 6 tháng bảo quản, đạt hiệu lực phòng trừ bệnh ngoài đồng ruộng trên 75% khi phun ở nồng độ 5–10% theo quy trình phun kép cách nhau 7 ngày.

Thảo luận kết quả

Hiệu quả nhân sinh khối vượt trội của môi trường chứa 90 g/l bột đậu tương bắt nguồn từ việc cung cấp cân đối nguồn đạm hữu cơ, lipid và các vitamin nhóm B cần thiết cho quá trình chuyển hóa vật chất của xạ khuẩn. Khi tăng hàm lượng bột đậu lên 120 g/l, mật độ khuẩn lạc giảm xuống còn $13.5 \times 10^8$ CFU/ml do độ nhớt của môi trường quá cao làm cản trở quá trình khuếch tán oxy và truyền khối. Tần số lắc 120 vòng/phút tạo ra nồng độ oxy hòa tan lý tưởng từ 2 đến 8 ml O2/100ml môi trường, đáp ứng nhu cầu hô hấp hiếu khí nghiêm ngặt của Streptomyces trong giai đoạn sinh trưởng phân nhánh hệ sợi.

Khi so sánh với các nghiên cứu kiểm soát sinh học quốc tế, hoạt lực ức chế nấm phấn trắng của chủng SM19 tương đương với các dòng xạ khuẩn đối kháng nổi tiếng trên thế giới nhưng có ưu thế vượt trội về khả năng thích ứng với điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa tại Việt Nam. Toàn bộ diễn biến mật độ sinh khối và hiệu lực ức chế nảy mầm theo thời gian được mô tả trực quan và khoa học thông qua hệ thống biểu đồ đường động học sinh trưởng và biểu đồ cột so sánh mật độ khuẩn lạc giữa các công thức dinh dưỡng, với mức sai khác có ý nghĩa thống kê rõ ràng giữa các nghiệm thức.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Chuẩn hóa quy trình sản xuất quy mô công nghiệp: Các trung tâm nghiên cứu và doanh nghiệp sản xuất chế phẩm sinh học cần hoàn thiện dây chuyền lên men bán tự động, áp dụng quy chuẩn môi trường nền rỉ đường kết hợp 90 g/l bột đậu tương ở tần số lắc 120 vòng/phút trong 5 ngày nhằm đảm bảo mật độ tế bào đạt ngưỡng tối thiểu $4.0 \times 10^9$ CFU/ml, thực hiện trong khung thời gian từ 6 đến 12 tháng.
2. Hướng dẫn áp dụng quy trình phun phòng trừ đồng ruộng: Cơ quan khuyến nông và các hợp tác xã sản xuất rau an toàn cần chuyển giao kỹ thuật phun chế phẩm SM19 nồng độ 5–10% khi chỉ số bệnh chớm xuất hiện dưới 3%, thực hiện phun kép 2 lần cách nhau 7 ngày nhằm mục tiêu giảm thiểu 80% lượng thuốc bảo vệ thực vật hóa học trong vòng 1 đến 2 vụ canh tác.
3. Mở rộng khảo nghiệm trên các đối tượng cây trồng giá trị cao: Viện Bảo vệ thực vật và các đơn vị nghiên cứu nông nghiệp cần tiếp tục thử nghiệm hoạt tính của Streptomyces SM19 trên cây ăn quả như xoài, cam quýt, nho và các loại cây dược liệu, hướng đến mục tiêu kiểm soát bệnh phấn trắng đạt hiệu lực trên 75% trong giai đoạn 2 năm tới.
4. Xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật đóng gói và bảo quản: Cơ quan quản lý chất lượng chuyên ngành cần ban hành bộ tiêu chuẩn kỹ thuật bảo quản chế phẩm sinh học dạng bán xốp trên giá thể hữu cơ, bảo đảm thời hạn sử dụng tối thiểu 6 tháng với độ suy giảm mật độ vi sinh vật không vượt quá 10%.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Giảng viên và nhà nghiên cứu công nghệ sinh học môi trường: Tiếp cận toàn diện hệ thống dữ liệu thực nghiệm về động học lên men xạ khuẩn và cơ chế đối kháng vi sinh vật, sử dụng làm tài liệu giảng dạy chuyên sâu hoặc phát triển các đề tài phân lập xạ khuẩn bản địa.
2. Kỹ sư nông nghiệp và cán bộ bảo vệ thực vật: Nắm vững thông số kỹ thuật pha chế, liều lượng sử dụng và chu kỳ xử lý chế phẩm sinh học trên đồng ruộng, phục vụ công tác xây dựng mô hình quản lý dịch hại tổng hợp (IPM) tại các địa phương.
3. Chủ trang trại và doanh nghiệp nông nghiệp hữu cơ: Ứng dụng trực tiếp quy trình sản xuất và sử dụng chế phẩm SM19 vào mô hình trồng đậu tương, dưa chuột đạt tiêu chuẩn VietGAP và GlobalGAP, nâng cao năng suất và chất lượng nông sản xuất khẩu.
4. Học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Nông - Sinh - Môi trường: Tham khảo phương pháp luận khoa học, kỹ thuật thử nghiệm nấm ký sinh chuyên tính trên màng biểu bì thực vật và kỹ năng xử lý dữ liệu thống kê sinh học trên các phần mềm SAS và IRRISTAR.

Câu hỏi thường gặp

Chủng xạ khuẩn Streptomyces SM19 tiêu diệt nấm phấn trắng theo cơ chế sinh học nào?
Chủng Streptomyces SM19 sản sinh các hợp chất kháng sinh sinh học tự nhiên và enzyme ngoại bào có khả năng ức chế 100% sự nảy mầm của bào tử nấm phấn trắng ở mật độ $10^7 - 10^8$ CFU/ml, ngăn cản sự hình thành giác bám và vòi hút xâm nhiễm vào tế bào biểu bì cây trồng.

Tại sao nồng độ bột đậu tương 90 g/l lại tối ưu nhất cho việc nhân sinh khối lỏng?
Hàm lượng 90 g/l bột đậu tương cung cấp tỷ lệ dinh dưỡng cacbon và nitơ hữu cơ tối ưu, giúp mật độ tế bào đạt $24.6 \times 10^8$ CFU/ml. Nếu nâng lên 120 g/l, độ nhớt môi trường tăng cao gây cản trở khuếch tán oxy, khiến mật độ giảm xuống $13.5 \times 10^8$ CFU/ml.

Nồng độ và chu kỳ phun chế phẩm SM19 ngoài đồng ruộng như thế nào để đạt hiệu quả cao nhất?
Xử lý chế phẩm ở nồng độ từ 5% đến 10% khi chỉ số bệnh ban đầu dưới 3%, kết hợp phun kép 2 lần cách nhau 7 ngày cho hiệu lực phòng trừ nấm phấn trắng đạt trên 75%, vượt trội so với phun đơn một lần hoặc kéo dài khoảng cách phun đến 14 ngày.

Phương pháp màng biểu bì củ hành tây có ưu điểm gì trong nghiên cứu nấm phấn trắng?
Do nấm phấn trắng là vi sinh vật ký sinh chuyên tính không thể nuôi cấy trên môi trường thạch tổng hợp, màng biểu bì củ hành tây đóng vai trò như một giá thể sống mô phỏng bề mặt lá cây, cho phép theo dõi chính xác sự nảy mầm và đo chiều dài ống mầm dưới kính hiển vi.

Chế phẩm xạ khuẩn Streptomyces SM19 có đảm bảo an toàn cho con người và môi trường không?
Chế phẩm sinh học SM19 có nguồn gốc từ vi sinh vật đất tự nhiên, hoàn toàn không gây độc hại cho người sử dụng, không làm tồn dư hóa chất trên nông sản và không tiêu diệt các quần thể vi sinh vật có ích trong hệ sinh thái đất canh tác.

Kết luận

• Tối ưu hóa thành công môi trường nhân sinh khối lỏng chủng Streptomyces SM19 với bột đậu tương 90 g/l, đạt mật độ tế bào $42.8 \times 10^8$ CFU/ml sau 5 ngày lên men ở tần số lắc 120 vòng/phút.
• Chứng minh hoạt lực đối kháng sinh học in vitro mạnh mẽ của chủng SM19, ức chế hoàn toàn 100% sự nảy mầm của bào tử nấm phấn trắng trên đậu tương và dưa chuột ở nồng độ $10^7 - 10^8$ CFU/ml.
• Hoàn thiện công nghệ sản xuất chế phẩm sinh học đơn chủng dạng bán xốp với chi phí nguyên liệu thấp, duy trì tỷ lệ sống ổn định trong 6 tháng bảo quản.
• Xác lập quy trình ứng dụng chế phẩm ngoài đồng ruộng với nồng độ 5–10% theo phương thức phun kép cách nhau 7 ngày, mang lại hiệu lực phòng trừ bệnh ổn định trên 75%.
• Đóng góp giải pháp khoa học công nghệ môi trường thiết thực, thay thế hiệu quả các loại thuốc bảo vệ thực vật hóa học độc hại trong canh tác cây đậu đỗ và cây họ bầu bí.

Đóng góp then chốt của luận văn là tạo ra sản phẩm chế phẩm sinh học phòng trừ nấm phấn trắng có tính ứng dụng thực tiễn cao từ nguồn xạ khuẩn bản địa. Trong giai đoạn 12 tháng tiếp theo, đề tài cần được mở rộng liên kết chuyển giao công nghệ quy mô bán công nghiệp. Các tổ chức nông nghiệp, hợp tác xã và doanh nghiệp cần đẩy mạnh thương mại hóa chế phẩm Streptomyces SM19 để kiến tạo nền nông nghiệp tuần hoàn, an toàn thực phẩm và phát triển bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Bệnh phấn trắng được xác định là loại bệnh gây hại trên rất nhiều loại cây trồng có giá trị ở Việt Nam và cũng đã được ghi nhận gây hại trên một số loại cây ăn quả. Các gây hại đối với các cây ăn quả được ghi nhận là: Làm rụng đọt non, rụng hoa, rụng trái non trên cây xoài và làm cháy lá, thân cành, giảm đáng kể đến năng suất nho ở Bình Thuận. Trên cây mận ở Sơn La bệnh phấn trắng gây hại ở mọi loại hình vườn, từ vườn ươm, vườn kiến thiết cơ bản đến vườn giai đoạn kinh doanh. Ngoài ra, bệnh phấn trắng đã được phát hiện gây hại hầu hết các diện tích trồng cam quýt ở các tỉnh phía Bắc như: Mộc Châu, Hà Giang, Tuyên Quang, Điện Biên, Lạng Sơn… do nấm Oidium tingitaninum xâm nhiễm và gây hại trên các bộ phận non của cây.

Cây đậu tương (Glycine max (L) Merr) là cây công nghiệp và thực phẩm có giá trị kinh tế cao. Ở Việt Nam diện tích cây đậu tương khoảng 185.000 ha, năng suất trung bình 14 tạ/ ha, sản lượng khoảng 245 nghìn tấn (FAOSTAT Database, 2006). Hiện nay, bệnh phấn trắng đang gây hại khá nặng trên nhiều diện tích trồng đậu tương và trên nhiều giống mới có năng suất cao như giống DT26 làm thiệt hại đáng kể đến năng suất đậu tương (Vũ Triệu Mân, 2007) [6]. Các cây thuộc họ bầu bí, Cucurbitacea, như khổ qua, dưa chuột, dưa hấu, bí đao, bí đỏ.

được trồng phổ biến ở nhiều vùng trong cả nước. Trong đó, dưa chuột (Cucumis sativus) và bầu bí (Cucurbita moschata) thuộc họ Cucurbitacea là những cây trồng đem lại giá trị kinh tế cao. Tuy nhiên, các cây trồng này thường bị một số đối tượng dịch hại gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến năng suất và chất lượng thương phẩm quả. Đặc biệt bệnh phấn trắng là bệnh nặng nhất đã gây thiệt hại lớn đến năng suất quả dưa chuột siêu bi và dưa chuột ăn tiêu thụ trong nước và xuất khẩu.

Việc phòng trừ sâu bệnh nói chung và bệnh phấn trắng nói riêng trên các loại cây trồng ở nước ta vẫn đang phải dựa vào biện pháp hóa học là chủ yếu. Trong bối cảnh hiện nay khi Việt Nam đã là một thành viên của Tổ chức Thương mại Quốc tế (WTO) thì việc sử dụng thuốc hoá học quá nhiều để phòng trừ bệnh gây ảnh hưởng lớn đến chất lượng quả, sức khoẻ của người sản xuất và tiêu dùng, gây ô nhiễm, suy thoái môi trường đang là một thách thức lớn cần được giải quyết. Nghiên cứu áp dụng các biện pháp sinh học trong phòng trừ sâu bệnh có ý nghĩa to lớn, đáp ứng -1- LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] các yêu cầu trong sản xuất nông sản hàng hóa đồng thời có thể giảm thiểu những tác động bất lợi tới môi trường đảm bảo phát triển bền vững. Việc khảo sát đánh giá hiệu quả của các chế phẩm sinh học đến chất lượng và năng suất cây trồng cũng như ảnh hưởng của chế phẩm đến môi trường là rất quan trọng để tìm ra lọai chế phẩm thực sự hiệu quả đối với từng loại bệnh, đây là lý do để học viên thực hiện đề tài “Nghiên cứu sử dụng xạ khuẩn Streptomyces để sản xuất chế phẩm sinh học phòng trừ bệnh nấm phấn trắng trên cây đậu tương và dưa chuột”.

Mục tiêu của đề tài: Nghiên cứu sản xuất và thử nghiệm chế phẩm xạ khuẩn Streptomyces trong phòng trừ nấm phấn trắng gây hại cây đậu tương và dưa chuột góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất, an toàn với môi trường và sức khỏe của con người. Nội dung của đề tài: - Nghiên cứu sản xuất chế phẩm sinh học xạ khuẩn Streptomyces (SM19) đến tác nhân gây bệnh phấn trắng - Nghiên cứu thử nghiệm chế phẩm xạ khuẩn SM19 trong phòng trừ bệnh phấn trắng trên cây đậu tương và dưa chuột -2- LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Bệnh phấn trắng và tác hại của bệnh phấn trắng đối với cây trồng 1.Đặc điểm hình thái của nấm phấn trắng Trong giai đoa ̣n đầ u của khoa ho ̣c về nấ m , mố i quan hê ̣ giữa bào t ử nang Erysiphacae (Erysyphacean ascocarps) và dạng bào tử vẫn còn chưa xác đinh.

̣ Kiế n thức về mố i quan hê ̣ này dầ n dầ n đươ ̣c sáng tỏ. Nhiề u tác giả đã mô tả và vẽ các hình thái khác nhau n ày theo những tên và loài khác nhau có thể được phân biệt thông qua đă ̣c điểm của cành bào tử phân sinh (conidiophores). Hình thái bào tử đă ̣c biê ̣t có mố i tương quan với hình thái c ủa quả thể (cleistothecial). Các bào t ử của nấm phấn trắng là cực kỳ đa dạng và không thể sử dụng cho mục đích phân loại.

Lựa cho ̣n này đã đươ ̣c nhiề u tác giả chấ p nhâ ̣n và có ảnh hưởng lớn đế n sự phát triể n phân loại hình thái của nấ m Erysiphaceae. + Sợi nấ m (Mycelium): Sơ ̣i nấ m (Mycelium) của Erysiphe, Microsphaera, Unciula, Sphaerotheca, Podosphaera và hầu hết các giống khác là d ạng biể u sinh (epiphytic), sống trên bề mặt thực vật. Các sợi nấm bán nội sinh được tìm thấy ở các loài Phyllactinia và Pleochaeta. Sợi nấm bám bề mặt đi vào trong mô lá thông qua lỗ khí khổng và hình thành sợi nấm bên trong.

Tuy nhiên, loài Leveillula, sợi nấm dạng nội sinh nhiều hơn, mặc dù những loài của gen này thường sản sinh ra những đám sợi dày đặc bao phủ ở bên ngoài. Ban đầu sợi nấm phấn trắng là trong suốt, có vách ngăn, vách mỏng. Tế bào sợi nấm là đơn nhân và không bào, hốc nhỏ. Chiều rộng có kích thước khác nhau từ 2 – 10 µm, chiều dài từ 20 – 150 µm.

Sợi phân nhánh nhiều hoặc ít góc phải. Sợi nấm mọc có nhiều hình dạng khác nhau, chúng có thể mọc thẳng hoặc ngoằn ngoèo hoặc quặp và có thể chóng phai mờ hoặc ít hoặc nhiều dai dẳng, bền bỉ. Đây cũng là đặc điểm hình thái để phân loại nấm. + Giác bám (appressoria): Giác bám là bộ phận mọc bên cạnh sợi nấm, chúng có chức năng gắn sợi nấm vào bề mặt của cây ký chủ và bắt đầu vòi hút.

Giác bám cũng xuất hiện ở cuối ống mầm của bào tử. -3- LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] - Giác bám không phân biệt rõ: loại này có đặc điểm bằng sự phình chiều rộng của sợi nấm. Trên tất cả nó được tìm thấy ở các loài khác nhau của Sphaerotheca, e. Epilobii, fugax hoặc fusca.

- Giác bám phân biệt rõ, dạng núm lồi: loại này phân bố rộng ở họ Erysiphaceae (ví dụ Erysiphe sect. Golovinomyces, Arthrocladiella, một vài loài Sphaerotheca và Podosphaera). Giác bám thì không dạng thùy nhưng bề mặt có thể có một vài khía tròn nhỏ. - Giác bám phân biệt rõ, dạng thùy: dạng này thường phân thùy không đều, phạm vi rộng từ thùy nhẹ đến dạng nhiều thùy.

Một sự phân chia rõ giữa giác bám thùy nhẹ hoặc thùy ở mức độ vừa phải và loại nhiều thùy hầu như thực hiện được. Có sự dịch chuyển khác nhau giữa dạng núm lồi và dạng thùy. Giác bám dạng thùy như loài Erysiphe sect. Erysiphe, Microsphera và Uncinula.

- Giác bám phân biệt rõ, dạng núm lồi hình móc hoặc thon dài: đây là loại đặc biệt được thấy ở một vài loài của Phyllactinia. + Ống hút (haustoria): Là bộ phận cung cấp thức ăn. Ống hút này mọc từ trung tâm của giác bám. Dưới kính hiển vi quang học đều cho thấy ống hút đều có ít hoặc nhiều cấu trúc dạng thùy.

Ống hút dạng nhiều thùy của loài Blumeria graminis. Cấu trúc thực của bộ phận này rất phức tạp. Vì vậy đặc điểm của cấu trúc này không dung để phân loại. + Cành bào tử phân sinh (Conidiophores): Cành bào tử phân sinh cũng có nhiều đặc điểm để phân loại nấm phấn trắng ở giai đoạn vô tính.

Cành bào tử phân sinh của các loài Oidium có vài vách ngăn, vách ngăn ở đáy được gọi là vách chân đáy, thường từ 1 – 3 vách, một vài trường hợp nhiều hơn, hiếm khi ít hơn. Chiều dài của những vách này khác nhau và thường là đặc điểm đặc trưng của loài. Chúng có thể ngắn, dài hoặc trung bình, có một vách dài và có thể có theo một hoặc hai vách ngắn hơn. Vách có khả năng sinh ra thì luôn ở gần tận cùng.

Tiếp theo vách chân đáy là vách có khả năng sinh sản. Bước đầu tiên được đánh dấu bằng sự kéo dài của vách này, tiếp theo là sự phân chia hình thành một bào tử đầu tiên ở đỉnh, và một vách ở phía dưới duy trì khả năng kéo dài của nó. Quá trình này có thể lặp lại, do đó số lượng bào tử ban đầu có thể tăng. Vì vậy, vách đi theo được xếp là vách sinh sản và có khả năng sinh ra số lượng bào tử khác nhau.

-4- LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] + Bào tử vô tính (Conidia): Bào tử của họ Erysiphaceae là bào tử phân sinh, chúng được sinh ra ở dạng chuỗi (dạng Euoidium của giống Oidium) hoặc dạng đơn (dạng Pseudoidium của giống Oidium, Ovulariopsis, Streptopodium). Sự phát triển trạng thái bào tử của nhiều loài (đăc biệt Erysiphe sect. Erysiphe) trải qua chu kỳ một ngày đêm. Sự hình thành giác bám và phân chia tế bào sinh sản, quá trình rụng, phát tán và nảy mầm bào tử loài Erysiphe polygoniss.

Salmon xuất hiện chủ yếu trong giai đoạn có ánh sang trong ngày. Ở loài Erysiphe beta mỗi cành bào tử hình thành một bào tử trong 24 giờ và bào tử này hoàn toàn phân biệt được và trưởng thành vào buổi trưa. Bào tử không màu, đơn bào và một nhân, có không bào, vách tế bào mỏng có chưa nhiều giọt dầu và nhiều hạt nhỏ. Không bào có thể chưa nước, chuyển động brown của các hạt đôi khiquan sát thấy được.

Bào tử của một số giống như Sphaerotheca, Podosphaera, Cystotheca hoặc Sawandaea có chứa các hạt khúc xạ trông thấy rõ, các loại này thường được biết đến dưới thể sợi xơ. Bản chất của cấu trúc này hiện vẫn còn chưa rõ. Bào tử có kích thước chiều dài: chiều rộng từ 5µm (vi bào tử của Sawandaea) đến – 110 µm (Oidiopsis macrospora) nhưng kích thước bào tử thường rất khác nhau Kích thước bào từ ở một mẫu thu được phụ thuộc vào các yếu tố khác nhau như độ ẩm, cây ký chủ và tuổi của lá cây ký chủ và mùa vụ. Bào tử có thể khác nhau về kích thước và hình dạng tùy thuộc vào ở mặt trên hay mặt dưới của lá.

Tỷ lệ dài/rộng và hình dạng thường không đổi và có thể sử dụng nhiều trong phân loại.