MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài Ớt (Capsicum sp.) là cây gia vị trồng ở vùng nhiệt đới, được tiêu thụ trên khắp thế giới do có giá trị kinh tế cao. Tuy nhiên, dịch bệnh do nấm, virus và vi khuẩn gây ra trên cây ớt là một vấn đề gây trở ngại lớn đến hiệu quả sản xuất. Trong các loại bệnh trên ớt, bệnh do nấm là trong các bệnh gây thiệt hại nghiêm trọng và làm tổn thất từ 10 - 80% sản lượng ớt ở Việt Nam và các nước trên thế giới như Ấn Độ, Thái Lan, Hàn Quốc. Các loại bệnh nấm thường gặp trên cây ớt là bệnh héo cây con (Rhizoctonia solani), bệnh thán thư (Colletotrichum spp.), bệnh mốc xám (Botrytis cinerea), bệnh héo vàng lá (Fusarium oxysporum), bệnh sương mai (Phythopthora capsici), trong đó bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp.
gây ra là bệnh phổ biến và gây thiệt hại nghiêm trọng nhất đối với cây ớt. Bệnh thán thư trên cây ớt do nấm Colletotrichum spp. gây ra, nấm gây hại trên cả cành, lá, hoa và trái, có thể gây thiệt hại làm giảm năng suất 70 - 80%. Hiện nay, nhiều loại thuốc hóa học được sử dụng để phòng trừ các loại nấm gây hại cho cây trồng, tuy nhiên việc sử dụng với liều lượng cao trong thời gian dài đã làm mất cân bằng quần thể vi sinh vật có ích trong đất, tạo điều kiện để nấm bệnh và các loài côn trùng có hại cho cây trồng trở nên kháng thuốc.
Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong sản phẩm nông nghiệp và đất đã làm ô nhiễm nguồn nước ngầm, môi trường và gây tác hại nghiêm trọng đối với sức khỏe con người và vật nuôi. Biện pháp trồng giống chống chịu bệnh bị hạn chế do năng suất và độ ổn định giống không cao. Biện pháp sinh học sử dụng chất kích kháng thực vật (elicitor) giúp kích hoạt các cơ chế đề kháng bệnh trong cây trồng là một xu hướng phát triển nông nghiệp xanh đang được áp dụng rộng rãi trên thế giới với mục đích giảm thiểu tối đa việc sử dụng các hóa chất độc hại và sử dụng giống chuyển gen. Chitin và silic là hai nguồn nguyên liệu phổ biến trong tự nhiên.
Nhiều nghiên cứu cho thấy chitosan, oligochitosan (dẫn suất của chitin) cùng với silic và silica nano khi dùng riêng lẻ hoặc phối hợp có các hoạt tính sinh học như kháng khuẩn, kháng 2 nấm và làm tăng khả năng chống chịu bệnh ở đa số các loài thực vật, giúp cây tiết ra một số enzyme, hoạt chất chống lại sự xâm nhập của nấm, vi khuẩn gây bệnh; kích thích sự tăng trưởng và phát triển cây trồng [39]. Oligochitosan tạo được có khối lượng phân tử lớn từ 100 kDa đến 30 kDa theo công nghệ cũ dẫn đến khó điều chỉnh khối lượng phân tử trong sản xuất quy mô lớn. Vì vậy cần tạo được oligochitosan có khối lượng phân tử nhỏ bằng phương pháp chiếu xạ thích hợp ứng dụng trong nông nghiệp. Hoàn thiện quy trình sản xuất oligochitosan có thể ứng dụng trong sản xuất quy mô công nghiệp, sản phẩm tạo thành có độ tinh khiết, ổn định cao và dễ dàng điều chỉnh khối lượng phân tử trong sản xuất.
Kết hợp được hai loại vật liệu có hiệu ứng kích kháng để chế tạo vật liệu lai ứng dụng trong nông nghiệp. Xuất phát từ các lý do trên đề tài ‘Nghiên cứu tạo oligochitosan-silica nano và khảo sát tính kích kháng bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. gây hại cây ớt (Capsicum frutescens L.)’ đã được thực hiện. Mục tiêu nghiên cứu của luận án - Phân lập, khảo sát khả năng gây bệnh và định danh loài nấm Colletotrichum spp.
gây bệnh thán thư trên cây ớt chỉ thiên; - Tạo được oligochitosan-silica nano trên cơ sở các phân đoạn chitosan có trọng lượng phân từ thấp với hạt nano silica có độ ổn định và hiệu quả kích kháng cao đối với bệnh thán thư trên ớt; - Xác định được khả năng kiểm soát bệnh thán thư do nấm C. truncatum gây ra trên cây ớt trong điều kiện phòng thí nghiệm, nhà màng và ngoài đồng ruộng của oligochitosan-silica nano tạo được. Nội dung nghiên cứu của luận án Luận án gồm các nội dung sau: - Nội dung 1: Phân lập, khảo sát khả năng gây bệnh của các mẫu phân lặp và định danh bằng hình thái, và đặc điểm phân tử loài nấm Colletotrichum spp. gây bệnh thán thư trên cây ớt chỉ thiên (Capsicum frutescens L.
3 - Nội dung 2: Hoàn thiện công nghệ tạo oligochitosan-silica nano. - Nội dung 3: Đánh giá khả năng kích kháng đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum gloeosporioides và C. truncatum gây ra của oligochitosan-silica nano tạo được trên cây ớt trong điều kiện phòng thí nghiệm. - Nội dung 4: Đánh giá khả năng kích kháng đối với bệnh thán thư do nấm C.
truncatum gây ra của oligochitosan-silica nano tạo được trên cây ớt trồng trong điều kiện nhà màng và ngoài đồng. Phạm vi nghiên cứu của luận án Luận án được tiến hành từ năm 2014 đến năm 2018 tại Thành phố Hồ Chí Minh và được thực hiện ở ba địa điểm: Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Nông nghiệp Công nghệ cao; Viện Nghiên cứu Công nghệ sinh học và Môi trường – trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh và Trung tâm Nghiên cứu và Triển khai Công nghệ Bức xạ (VINAGAMMA). Luận án tập trung phân lập, khảo sát khả năng gây bệnh của các mẫu phân lặp, định danh bằng hình thái, đặc điểm phân tử loài nấm Colletotrichum spp. gây bệnh thán thư trên ớt; Hoàn thiện công nghệ tạo oligochitosan-silica nano và đánh giá khả năng kích kháng của oligochitosan-silica nano tạo được đối với bệnh thán thư trên cây ớt chỉ thiên (Capsicum frutescens L.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài - Về lý luận: Nghiên cứu của luận án đóng góp thêm vào sự hiểu biết khoa học về nấm gây bệnh và sự đa dạng phức hợp loài nấm gây bệnh trên cây ớt, về tỷ lệ phối trộn giữa oligochitosan và nano silica, độ pH thích hợp nhất để thu được hỗn hợp oligochitosan-silica nano có độ ổn định cao; khả năng kích kháng của chế phẩm khi phun trên lá cây ớt giúp cây tăng cường khả năng chống chịu với nấm Colletotrichum spp. gây ra bệnh thán thư trên cây ớt. - Về thực tiễn: Luận án hoàn thiện qui trình công nghệ tạo oligochitosan-silica nano và đánh giá một số đặc tính kỹ thuật của chế phẩm được tạo thành. Đánh giá 4 được hiệu quả kích kháng đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp.
gây ra trên cây ớt của oligochitosan-silica nano, oligochitosan và nano silica đơn lẻ trong điều kiện phòng thí nghiệm, nhà màng và ngoài đồng ruộng. Về tính mới của luận án - Hoàn thiện được quy trình sản xuất oligochitosan-silica nano có thể ứng dụng trong sản xuất trên quy mô công nghiệp: + Tạo oligochitosan có khối lượng phân tử nhỏ (7,7; 4,6 và 2,5 kDa) bằng phương pháp chiếu xạ dung dịch 4% chitosan/0,5% H2O2 và dung dịch 2% chitosan/0,5% H2O2; + Tạo vật liệu nano silica có độ tinh khiết cao bằng phương pháp thiêu kết vỏ trấu đã được xử lý loại bỏ thành phần khoáng + Tạo oligochitosan-silica nano bền ở pH gần trung tính (pH ~ 7,5) - Ứng dụng oligochitosan-silica nano tạo được kích kháng bệnh thán thư do nấm C. truncatum trên cây ớt chỉ thiên trồng tại Thành phố Hồ Chí Minh. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.
Giới thiệu chung về cây ớt Cây ớt (Capsicum sp.) thuộc họ cà (Solanaceae) có nguồn gốc từ Châu Mỹ, có dạng bụi nhỏ, thường cao 60 - 80 cm có thể cao đến 1 m; thân nhẵn, có nhiều cành; Lá mọc so le, hình thuôn dài, đầu nhọn; Hoa mọc đơn độc ở kẽ lá (Hình 1. Ớt là cây dễ trồng, không kén đất và thích hợp với nhiều vùng sinh thái. Trong vỏ trái ớt có chứa alkaloid là capsaicin [1]. Cây ớt: hình thái (A) giống trồng (B) và tỷ lệ diện tích trồng (C) [1] Cây ớt đòi hỏi khí hậu ấm áp và độ ẩm cao cho sự tăng trưởng và thời tiết khô trong quá trình trưởng thành.
Nhiệt độ thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của cây ớt là từ 18 – 30oC. Nhiệt độ cao trên 32oC hoặc thấp dưới 15oC cây tăng trưởng kém và hoa dễ rụng. Chi (genus) ớt có khoảng 25 - 30 loài nhưng có năm loài (Capsicum frutescens L. pubescens Keep và C.) đã được thuần hóa và canh tác (Hình 1.
là loài được trồng phổ biến nhất kế đó là C. 6 Cây ớt thường được trồng dưới dạng cây hằng năm, có thể được thu hoạch nhiều lần. Cây ớt được trồng với mục đích lấy trái tươi hoặc ớt khô (bột ớt) [1, 2]. Ớt có giá trị về dinh dưỡng, y học, kinh tế; mang lại nguồn thu nhập đáng kể cho người trồng.
Ngoài công dụng cung cấp vị cay cho thực phẩm, ớt còn cung cấp các chất như acid ascorbic (vitamin C), carotenoid (tiền vitamin A), tocopherol (vitamin E), capsaicinoid và flavonoid có tác dụng tốt cho sức khỏe con người [3]. Ớt được sử dụng trong các ngành công nghiệp dược phẩm, mỹ phẩm, và thực phẩm. Ớt là nguồn giá trị xuất khẩu của nhiều nước trên thế giới với tổng diện tích trồng chiếm 1,9 triệu ha, trong đó Ấn Độ chiếm 38% sản lượng với 1,4 triệu tấn. Việt Nam sản lượng ớt chiếm khoảng 2% sản lượng thế giới (Hình 1.
Trong những giai đoạn 2010 - 2018, cây ớt được trồng ngày càng nhiều ở Việt Nam. Năm 2010, diện tích, năng suất và sản lượng ớt các loại ở Việt Nam lần lượt là 44.379 kg/ha và 105.400 tấn, đến 2018, diện tích, năng suất và sản lượng ớt các loại ở Việt Nam lần lượt là 107.446 kg/ha và 262. Các vùng chuyên canh ớt tại Việt Nam là Quỳnh Phụ (Thái Bình), Đại Lộc (Quảng Nam), Phù Mỹ, Phù Cát (Bình Định), Bố Trạch (Quảng Bình), Châu Đốc (An Giang), Thanh Bình (Đồng Tháp), Tiền Giang, Long An, Lâm Đồng, Vĩnh Phúc, Thái Bình, Nam Định và một số tỉnh thành khác. Sơ lược về nấm Colletotrichum spp.
và bệnh thán thư trên cây ớt 1. Giới thiệu chung về nấm Colletotrichum spp. thuộc giới Fungi, ngành Ascomycota, lớp Sordarriomycetes, bộ Phyllachorales, họ Phyllachoraceae. Đặc điểm nhận dạng hình thái của chi Colletotrichum là hiếm khi hình thành giai đoạn sinh sản hữu tính.
Nấm Colletotrichum spp. có sợi nấm nội sinh, mảnh, phân nhánh, không màu, có vách ngăn, sợi nấm có nội bào và gian bào; Nhiều giọt dầu được hình thành trong mỗi sợi nấm. Khi già sợi nấm trở nên sậm màu và bệnh xoắn lại thành dạng chất nền nhỏ dưới ngoài cùng [5]. sinh sản vô tính bằng bào tử đính, bào tử đính phát triển trên cuống bào tử trong dạng quả cành là cụm cuống bào tử.
Bào tử không có vách ngăn kéo dài đơn bào, dạng liềm, cong, bào tử trong suốt.