Tổng quan luận án

Bệnh đạo ôn do nấm Pyricularia oryzae Cav. gây ra là một trong những trở ngại dịch hại nghiêm trọng đối với ngành sản xuất lúa (Oryza sativa L.) tại Đồng bằng sông Cửu Long, đặc biệt tại các vùng đất nhiễm mặn canh tác theo mô hình luân canh lúa - tôm. Theo các tài liệu được dẫn giải trong luận án (Dean et al., 2012; Gao et al., 2019; Agrios, 2005), bệnh có thể bùng phát thành dịch làm giảm từ 20–30% đến 50–90% năng suất lúa, gây tổn thất hàng trăm triệu tấn lương thực mỗi năm trên thế giới. Tại tỉnh Bạc Liêu, diện tích đất canh tác lúa - tôm ngày càng mở rộng dưới áp lực của biến đổi khí hậu và xâm nhập mặn. Việc chuyển đổi từ giống lúa mùa Một bụi đỏ truyền thống sang các giống lúa ngắn ngày chịu mặn (như OM5451, OM11735) khiến ruộng lúa dễ nhiễm bệnh đạo ôn hơn. Mặt khác, nhằm bảo vệ nguồn thu nhập chính từ tôm nuôi, nông dân thường hạn chế hoặc không phun thuốc bảo vệ thực vật hóa học ở giai đoạn sớm, dẫn đến áp lực bệnh đạo ôn tăng cao và gây thiệt hại nặng nề cho năng suất lúa.

Khoảng trống nghiên cứu được tác giả xác định là: Mặc dù các giải pháp sinh học sử dụng vi sinh vật đối kháng (như xạ khuẩn) đã được nghiên cứu rộng rãi trong phòng thí nghiệm và trên các vùng đất phù sa ngọt, nhưng chưa có công trình nào nghiên cứu tuyển chọn và ứng dụng xạ khuẩn chịu mặn có nguồn gốc bản địa để quản lý bệnh đạo ôn hại lúa trực tiếp trên đất nhiễm mặn của hệ thống lúa - tôm.

Mục tiêu tổng quát của đề tài là tuyển chọn các chủng xạ khuẩn vừa có khả năng thích nghi trong điều kiện mặn, vừa có khả năng phòng trị bệnh đạo ôn lúa do nấm P. oryzae gây ra, nhằm hướng tới ứng dụng vào thực tế sản xuất lúa - tôm an toàn, bảo vệ môi trường sinh thái.

Mục tiêu cụ thể của luận án gồm năm nội dung được đánh số theo văn bản:

  1. (i) Chọn chủng xạ khuẩn có khả năng chịu mặn và đối kháng tốt với nấm Pyricularia oryzae trong điều kiện phòng thí nghiệm.
  2. (ii) Nghiên cứu cơ chế đối kháng thông qua khả năng tiết enzyme phân giải chitin và β-1,3-glucan của các chủng xạ khuẩn có triển vọng.
  3. (iii) Định danh các chủng xạ khuẩn có triển vọng đến mức độ loài.
  4. (iv) Đánh giá khả năng phòng trị bệnh đạo ôn của các chủng xạ khuẩn trong điều kiện nhà lưới.
  5. (v) Đánh giá hiệu quả phòng trị bệnh đạo ôn của các chủng xạ khuẩn chịu mặn được chọn ở điều kiện ngoài đồng.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Nấm Pyricularia oryzae gây bệnh đạo ôn trên lúa và các chủng xạ khuẩn (Actinomycetes) chịu mặn có hoạt tính đối kháng, phân lập từ đất nhiễm mặn.
  • Phạm vi không gian: Nguồn nấm bệnh được thu thập tại bốn tỉnh thuộc Đồng bằng sông Cửu Long (Bạc Liêu, Cà Mau, Kiên Giang, Hậu Giang). Nguồn xạ khuẩn được thu thập và phân lập tại sáu tỉnh (Bạc Liêu, Cà Mau, Kiên Giang, Hậu Giang, Sóc Trăng, Trà Vinh). Các khảo nghiệm đồng ruộng được thực hiện tại xã Ninh Thạnh Lợi (vụ mùa 2017) và xã Ninh Hòa (vụ mùa 2018), cùng thuộc huyện Hồng Dân, tỉnh Bạc Liêu.
  • Phạm vi thời gian: Đề tài được triển khai từ tháng 10 năm 2015 đến tháng 02 năm 2019. Giống lúa khảo nghiệm là giống lúa chịu mặn OM11735 (nguồn gốc từ Viện Lúa Đồng bằng sông Cửu Long, có khả năng chịu mặn 3–4‰, phản ứng nhiễm đạo ôn cấp 5–7).

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã tổng quan các công trình nghiên cứu trong nước và quốc tế liên quan đến sinh học của mầm bệnh, biện pháp kiểm soát bệnh hại, đặc điểm của xạ khuẩn và tác động của môi trường mặn:

Về nấm Pyricularia oryzae và dịch tễ bệnh đạo ôn, tác giả viện dẫn các công trình phân loại và sinh học của Ou (1985), Agrios (2005), Mân (2007), Lanoiselet & Cother (2009), Kim (2016). Giai đoạn vô tính của nấm mang tên Pyricularia oryzae Cavara thuộc lớp nấm bất toàn (Deuteromycetes), giai đoạn hữu tính là Magnaporthe grisea. Bào tử nảy mầm tối ưu ở nhiệt độ 25–30°C và ẩm độ tương đối trên 90%. Về ký chủ phụ, nấm có thể lưu tồn trên cỏ càng cua (Digitaria sanguinalis), cỏ lồng vực (Echinochloa crus-galli) và cỏ bắc (Leersia oryzoides). Về biện pháp canh tác và dinh dưỡng, các tác giả Ou (1985), Datnoff et al. (1997), Pooja & Katoch (2014) chỉ rõ phân đạm dư thừa làm bệnh phát triển nhanh, trong khi bón bổ sung silic giúp gia tăng khả năng kháng nhiễm của vách tế bào biểu bì lúa.

Về các biện pháp kiểm soát bệnh, luận án điểm lại việc sử dụng thuốc hóa học như carpropamid, fenoxanil, tiadinil (Hirooka & Ishii, 2013), tricyclazole, isoprothiolane, azoxystrobin + difenoconazole. Tuy nhiên, việc lạm dụng thuốc bảo vệ thực vật dẫn đến tính kháng thuốc và gây suy thoái hệ sinh thái thủy vực (Komárek et al., 2010; Suprapta, 2012; Law et al., 2017). Về hướng tiếp cận sinh học và kích kháng, tác giả tổng hợp các công trình sử dụng Pseudomonas fluorescens (Gnanamanickam, 2009; Spence et al., 2014), Bacillus spp. (Phến và ctv., 2016; Chen et al., 2021), Trichoderma harzianum (Prashant et al., 2018), chất kích kháng Biosar3 (Pháp, 2013; Thủy và ctv., 2014).

Về xạ khuẩn (Actinomycetes), Barka et al. (2016), Chaudhary et al. (2013), Garrity et al. (2004) ghi nhận chi Streptomyces chiếm ưu thế lớn trong sản sinh các hợp chất thứ cấp và kháng sinh tự nhiên. Các công trình của Zarandi et al. (2009, 2013), Li et al. (2011), Awla et al. (2016, 2017) đã chứng minh tiềm năng kháng nấm P. oryzae của các loài Streptomyces. Tại Việt Nam, Tường & Em (2014) phân lập được 26 chủng xạ khuẩn đối kháng nấm đạo ôn; Anh (2015) tuyển chọn được các chủng ĐMB-40 và VKB-09 sinh enzyme phân giải tại An Giang; Lan và ctv. (2016) xây dựng quy trình ứng dụng chủng xạ khuẩn S28 phòng trị đạo ôn tại Cần Thơ, Long An và Trà Vinh.

Về cơ chế phân giải, Joo (2005) và Dũng và ctv. (2007) xác định vách tế bào nấm bệnh có cấu trúc chủ yếu là chitin và β-1,3-glucan. Tác động của enzyme chitinase (Gohel, 2006; Agdour, 2007; Yuan & Crawford, 1995; Nagpure et al., 2013) và β-1,3-glucanase (Henrissat, 1991; Gacto et al., 2000; Gobalakrishnan et al., 2011b) đóng vai trò then chốt trong việc phá vỡ sợi nấm và ức chế nảy mầm bào tử.

Về ảnh hưởng của mặn, Yoshida (1981), Bửu & Lang (2003), Lauchli & Grattan (2007) khẳng định ngưỡng chịu mặn của cây lúa là EC = 4 dS/m (khoảng 2,56‰); nồng độ mặn cao gây ức chế sinh trưởng và làm giảm sức đề kháng của cây trước dịch hại. Trong khi đó, Sreevidya et al. (2016), Tuyến & Chính (2013), Hồng & Phương (2013) cho thấy nhiều chủng xạ khuẩn có khả năng sinh trưởng ở nồng độ muối NaCl từ 6% đến 9%.

Khoảng trống nghiên cứu mà luận án lựa chọn giải quyết: Mặc dù việc ứng dụng xạ khuẩn phòng trị bệnh đạo ôn đã có nhiều nghiên cứu, nhưng hầu hết công trình trước đây chỉ thực hiện trong điều kiện phòng thí nghiệm hoặc trên đất trồng lúa nước ngọt không bị nhiễm mặn (như nghiên cứu của Lan và ctv., 2016). Luận án của Đặng Nguyệt Quế giải quyết khoảng trống này bằng cách khai thác nguồn xạ khuẩn bản địa từ đất lúa - tôm, sàng lọc các chủng vừa có hoạt tính đối kháng cao với nấm P. oryzae, vừa thích nghi với môi trường áp suất thẩm thấu mặn, phân tích cơ chế enzyme thủy phân và kiểm chứng thực địa trên ruộng lúa nhiễm mặn tại tỉnh Bạc Liêu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết của luận án dựa trên nguyên lý kiểm soát sinh học (Biological Control) dịch hại cây trồng: sử dụng vi sinh vật đối kháng để ức chế mầm bệnh thông qua cơ chế tiết enzyme ngoại bào phá hủy vách tế bào nấm và tương tác cạnh tranh dinh dưỡng, không gian sống. Đồng thời, nghiên cứu tích hợp lý thuyết sinh lý học thích ứng stress mặn ở vi sinh vật, giải thích khả năng tồn tại và phát triển của các chủng xạ khuẩn trong môi trường có nồng độ NaCl cao.

Phương pháp thực nghiệm được triển khai đồng bộ qua các bước định lượng và định tính:

  1. Phương pháp thu thập và xử lý mẫu:
  • Nấm bệnh: Thu thập các mẫu lá và cổ bông mang vết bệnh điển hình từ các ruộng lúa nhiễm mặn (>1.000 m²) tại Bạc Liêu, Cà Mau, Kiên Giang và Hậu Giang. Phân lập sợi nấm trên môi trường thạch nước Water-agar (WA) theo kỹ thuật của Burgess et al. (2008), làm thuần và nuôi cấy trên môi trường Potato Dextrose Agar (PDA), kích thích sinh bào tử trên môi trường bột yến mạch Oatmeal agar (Küster, 1959).
  • Xạ khuẩn: Thu thập mẫu đất vùng rễ lúa nhiễm mặn tại sáu tỉnh ĐBSCL. Phân lập bằng phương pháp pha loãng nồng độ và cấy gạt trên môi trường Chitin Agar có điều chỉnh (Hsu & Lockwood, 1975) có pH 8,0 ± 0,2. Giữ giống và nhân sinh khối trên môi trường thạch Mannitol - soya flour (MS) (Hobbs et al., 1989).
  1. Kỹ thuật đánh giá đối kháng và ức chế nảy mầm:
  • Khảo sát đối kháng bằng phương pháp cấy kép trên đĩa petri chứa môi trường PDA trong hai điều kiện: môi trường không bổ sung muối và môi trường có bổ sung muối NaCl ở nồng độ 2‰. Đo bán kính vô khuẩn (BKVK, tính bằng mm) và tính hiệu suất đối kháng (%) tại các thời điểm 3, 5, 7, 9 và 11 ngày sau thí nghiệm (NSTN).
  • Thử nghiệm ức chế mọc mầm bào tử: Trộn dịch huyền phù bào tử nấm P. oryzae (nồng độ chuẩn 10⁵ bào tử/ml) với dịch nuôi cấy xạ khuẩn trên lam kính lõm, ủ ẩm và quan sát dưới kính hiển vi quang học Olympus BX51N-33-PH để đếm tỷ lệ nảy mầm ở các mốc thời gian 6, 12, 18 và 24 giờ.
  1. Phương pháp định tính và định lượng enzyme phân giải vách tế bào nấm:
  • Enzyme chitinase: Xác định định tính qua bán kính vòng phân giải chitin (mm) trên môi trường chứa chitin keo tại thời điểm 7 ngày. Định lượng hoạt độ enzyme (IU/ml) bằng phương pháp so màu quang phổ hấp thụ OD với thuốc thử DNS dựa trên đường chuẩn nồng độ N-acetylglucosamine.
  • Enzyme β-1,3-glucanase: Xác định bán kính vòng phân giải (mm) trên môi trường chứa cơ chất laminarin tại 14 ngày. Định lượng hoạt độ enzyme (IU/ml) dựa trên hàm lượng đường khử glucose giải phóng, đo quang phổ so màu.
  1. Phương pháp định danh chủng xạ khuẩn:
  • Hình thái và sinh lý sinh hóa: Nuôi cấy trên bảy môi trường chuẩn của Dự án Streptomyces Quốc tế (ISP1 đến ISP7) theo Shirling & Gottlieb (1966). Quan sát cấu trúc cuống sinh bào tử, chuỗi bào tử dưới kính hiển vi điện tử quét và kính hiển vi quang học. Đánh giá khả năng sinh enzyme amylase (môi trường tinh bột tan), protease (môi trường casein kết hợp thuốc thử TCA), lipase (môi trường Tween 80 agar); khả năng sinh sắc tố melanin trên môi trường ISP6 và ngưỡng chịu muối NaCl (từ 1% đến 10%).
  • Sinh học phân tử: Tách chiết DNA tổng số, thực hiện phản ứng PCR khuếch đại đoạn gen 16S-rRNA bằng cặp mồi chuyên biệt, tinh sạch sản phẩm PCR, giải trình tự nucleotide và so sánh độ đồng nhất trên ngân hàng gen NCBI (BLASTn).
  1. Bố trí thí nghiệm nhà lưới và ngoài đồng:
  • Thí nghiệm nhà lưới: Bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn toàn (CRD), lây bệnh nhân tạo nấm P. oryzae trên giống lúa OM11735. Xử lý áo hạt giống kết hợp phun dịch huyền phù xạ khuẩn mật số 10⁸ CFU/ml ở thời điểm 2 ngày trước và 2 ngày sau khi lây bệnh. Đánh giá tỷ lệ diện tích lá bệnh, chỉ số bệnh (CSB) và hiệu quả giảm bệnh (HQGB) tại 14 ngày sau lây bệnh (NSLB).
  • Thí nghiệm đồng ruộng: Bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn toàn (RCBD) qua hai vụ mùa 2017 (tại xã Ninh Thạnh Lợi) và vụ mùa 2018 (tại xã Ninh Hòa), huyện Hồng Dân, tỉnh Bạc Liêu. Quy mô thí nghiệm gồm các nghiệm thức đối chứng không xử lý, đối chứng hóa học (Beam 75WP hoạt chất tricyclazole, Amistar Top 325SC hoạt chất azoxystrobin + difenoconazole) và các nghiệm thức xử lý huyền phù xạ khuẩn S09-MBL, S17-MBL (10⁸ CFU/ml) bằng phương pháp áo hạt giống kết hợp phun vào các thời điểm 20, 40 và 60 ngày sau sạ (NSS). Theo dõi độ mặn môi trường (độ dẫn điện trích bão hòa ECe, pH đất), diễn biến thời tiết (nhiệt độ, ẩm độ, lượng mưa), các chỉ tiêu nông học (chiều cao cây, số chồi), chỉ tiêu bệnh lý (tỷ lệ bệnh và chỉ số bệnh đạo ôn lá, đạo ôn cổ bông, hiệu quả giảm bệnh) và các yếu tố cấu thành năng suất (số bông/m², số hạt chắc/bông, khối lượng 1.000 hạt, năng suất thực tế).
  1. Xử lý số liệu: Toàn bộ số liệu thực nghiệm được thu thập, xử lý thống kê qua phân tích phương sai (ANOVA) và so sánh sự khác biệt giữa các trung bình nghiệm thức bằng kiểm định Duncan ở mức ý nghĩa p = 0,05 hoặc p = 0,01.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu

Chương này thiết lập cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài: sự cần thiết phải bảo vệ sản xuất lúa trên nền đất nhiễm mặn luân canh tôm tại ĐBSCL trước tác nhân nấm Pyricularia oryzae; rủi ro tồn dư hóa chất đối với nguồn lợi thủy sản; giới hạn của các nghiên cứu vi sinh trước đây khi chưa chú trọng đến tính chịu mặn. Tác giả xác lập rõ mục tiêu tổng quát, năm mục tiêu cụ thể, đối tượng nấm và xạ khuẩn, phạm vi nghiên cứu tại huyện Hồng Dân (Bạc Liêu), ý nghĩa khoa học trong việc làm phong phú nguồn tài nguyên vi sinh bản địa và tính mới của công trình.

Chương 2: Tổng quan tài liệu

Chương này hệ thống hóa các kiến thức chuyên sâu gồm năm phần:

  1. Tổng quan bệnh đạo ôn: Lịch sử ghi nhận bệnh trên thế giới và Việt Nam; hình thái bào tử phân sinh hình quả lê (kích thước trung bình 19–23 x 10–12 µm); chu kỳ lây nhiễm qua giọt sương và không khí; các điều kiện thuận lợi về nhiệt độ (26–28°C), ẩm độ (>90%), phân đạm; các biện pháp phòng trị canh tác, sinh học, hóa học và kích kháng.
  2. Tổng quan xạ khuẩn: Vị trí phân loại thuộc ngành Actinobacteria, bộ Actinomycetales, đặc điểm cấu tạo sợi phân nhánh gồm khuẩn ty cơ chất và khuẩn ty khí sinh; chu kỳ sinh sản bào tử; các cơ chế kiểm soát sinh học thông qua chất kháng sinh, enzyme chitinase và β-1,3-glucanase, kích thích tính kháng lưu dẫn (SAR) và cảm ứng (JA/ET).
  3. Tính mặn và ảnh hưởng của mặn: Thực trạng xâm nhập mặn tại ĐBSCL; ngưỡng chịu mặn của lúa (EC = 4 dS/m); cơ chế điều hòa áp suất thẩm thấu của nấm và ngưỡng chịu muối NaCl của xạ khuẩn.
  4. Điều kiện khí hậu và tình hình bệnh đạo ôn tại Bạc Liêu: Phân tích số liệu khí tượng ven biển có sương mù và gió mạnh; diện tích nhiễm bệnh đạo ôn lá và cổ bông tại các vụ lúa trong năm 2017 ở Bạc Liêu (đặc biệt vụ mùa trên đất lúa - tôm nhiễm tới 80.000 ha).
  5. Đặc tính giống lúa OM11735: Giống lai IR64/Oryza rufipogon, thời gian sinh trưởng 90–95 ngày, chiều cao 100–110 cm, chịu mặn 3–4‰, nhiễm đạo ôn cấp 5–7.

Chương 3: Phương tiện và phương pháp

Trình bày chi tiết địa điểm, thời gian thực hiện (10/2015–02/2019), vật liệu sinh học và hóa chất. Cung cấp công thức pha chế chi tiết của 15 loại môi trường nuôi cấy và hóa chất (WA, PDA, Oatmeal agar, Chitin Agar điều chỉnh, MS, ISP1 đến ISP7, môi trường phát hiện amylase, protease, lipase, thuốc thử Lugol, thuốc thử TCA). Trình bày quy trình chi tiết của sáu nội dung nghiên cứu thực nghiệm, phương pháp tính toán công thức chỉ số bệnh, hiệu quả giảm bệnh theo Abbott, và phương pháp phân tích phương sai thống kê.

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Chương này phản ánh toàn bộ số liệu thực nghiệm qua 41 bảng thống kê và 13 hình chụp minh họa:

  • Nội dung 1 (Thu thập, phân lập và đánh giá độc lực nấm P. oryzae): Phân lập được chín dòng nấm P. oryzae từ bốn tỉnh ĐBSCL (Bảng 4.1). Kết quả lây nhiễm nhân tạo trên giống lúa OM11735 trong nhà lưới cho thấy dòng Po1-CM (thu thập từ huyện Trần Văn Thời, tỉnh Cà Mau) có độc lực cao nhất với tỷ lệ diện tích lá bệnh đạt 24,6% và chỉ số bệnh đạt 28,9% ở 14 NSLB (Bảng 4.2 và 4.3). Dòng Po1-CM được chọn làm nguồn nấm chuẩn cho tất cả các thử nghiệm tiếp theo.

  • Nội dung 2 (Phân lập và tuyển chọn xạ khuẩn đối kháng chịu mặn): Phân lập được 126 chủng xạ khuẩn từ đất ruộng lúa - tôm ở sáu tỉnh (Bảng 4.4). Sàng lọc sơ bộ chọn được 23 chủng có hoạt tính đối kháng in vitro (Bảng 4.5, 4.6). Khi bổ sung NaCl 2‰ vào môi trường, ba chủng S06-MBL, S09-MBL và S17-MBL thể hiện hoạt tính đối kháng cao nhất với hiệu suất ức chế đạt ~78% ở thời điểm 11 NSTN (Bảng 4.7, 4.8). Ba chủng này đồng thời ức chế mạnh sự nảy mầm của bào tử nấm P. oryzae (Bảng 4.9).

  • Nội dung 3 (Nghiên cứu cơ chế tiết enzyme chitinase và β-1,3-glucanase): Cả ba chủng xạ khuẩn triển vọng đều có khả năng tổng hợp hai loại enzyme thủy phân vách tế bào nấm bệnh ở mức độ cao:

Chủng xạ khuẩn Vòng phân giải Chitin (mm, 7 NSTN) Hoạt độ Chitinase (IU/ml, 7 NSTN) Vòng phân giải β-1,3-glucan (mm, 14 NSTN) Hoạt độ β-1,3-glucanase (IU/ml, 14 NSTN)
S06-MBL 18,5 0,28 11,6 0,07
S09-MBL 21,2 0,43 12,8 0,11
S17-MBL 23,3 0,51 14,0 0,15

  • Nội dung 4 (Định danh chủng xạ khuẩn triển vọng): Kết hợp đặc điểm hình thái trên môi trường ISP, khả năng sinh enzyme (amylase, protease, lipase), khả năng chịu mặn NaCl (chịu được nồng độ 6–8%), sinh sắc tố melanin và phân tích trình tự phân tử gen 16S-rRNA (Bảng 4.14–4.20). Kết quả định danh:

    • Chủng S06-MBL: Streptomyces fradiae
    • Chủng S09-MBL: Streptomyces bikiniensis
    • Chủng S17-MBL: Streptomyces lavendulae

  • Nội dung 5 (Hiệu quả phòng trị bệnh đạo ôn trong nhà lưới): Khảo nghiệm trên giống lúa OM11735 cho thấy các nghiệm thức áo hạt kết hợp phun huyền phù xạ khuẩn (mật số 10⁸ CFU/ml) ở thời điểm 2 ngày trước và 2 ngày sau lây bệnh nhân tạo giúp kiểm soát bệnh rõ rệt:

    • Tỷ lệ diện tích lá bệnh và chỉ số bệnh giảm sâu so với đối chứng không xử lý (Bảng 4.21, 4.22).
    • Hiệu quả giảm bệnh đạo ôn lá ở 14 NSLB đạt từ 53,3% đến 73,9% (Bảng 4.23), trong đó chủng S17-MBL đạt hiệu quả cao nhất.

  • Nội dung 6 (Hiệu quả phòng trị bệnh đạo ôn ngoài đồng ruộng): Đánh giá hai chủng S09-MBL và S17-MBL qua hai vụ mùa tại Bạc Liêu:

    • Vụ mùa 2017 tại xã Ninh Thạnh Lợi (ECe đất 3,2–3,8 dS/m): Nghiệm thức xử lý áo hạt giống kết hợp phun huyền phù xạ khuẩn lúc 20, 40 và 60 NSS giúp giảm tỷ lệ bệnh và chỉ số bệnh đạo ôn lá, giảm tỷ lệ bệnh đạo ôn cổ bông, tăng số hạt chắc trên bông và nâng cao năng suất thực tế so với đối chứng không xử lý (Bảng 4.27–4.32).
    • Vụ mùa 2018 tại xã Ninh Hòa (ECe đất 3,1–3,6 dS/m): Kết quả tái lập ổn định, các nghiệm thức xử lý xạ khuẩn S17-MBL duy trì hiệu lực giảm bệnh đạo ôn lá và cổ bông cao, bảo vệ năng suất lúa thực tế tương đương với nghiệm thức sử dụng thuốc hóa học đối chứng (Bảng 4.36–4.41).

Chương 5: Kết luận và đề xuất

Tổng kết toàn bộ các kết quả đạt được về tuyển chọn chủng nấm Po1-CM, phân lập 126 chủng xạ khuẩn, sàng lọc và định danh ba loài S. fradiae, S. bikiniensis, S. lavendulae, làm sáng tỏ cơ chế sinh enzyme ngoại bào và xác nhận hiệu lực thực tế ngoài đồng của chủng S. lavendulae (S17-MBL). Đề xuất xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm sinh học từ các chủng này để áp dụng cho mô hình lúa - tôm.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án đã tự công bố các đóng góp mới về mặt lý luận khoa học và giá trị thực tiễn:

Về mặt lý luận khoa học:

  • Cung cấp dẫn liệu khoa học mới về sự đa dạng sinh học và tiềm năng đối kháng của tập đoàn xạ khuẩn chịu mặn phân lập từ hệ thống đất canh tác lúa - tôm tại các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long.
  • Chứng minh cơ chế đối kháng của các chủng xạ khuẩn chịu mặn đối với nấm Pyricularia oryzae liên quan trực tiếp đến khả năng sản sinh phối hợp hai loại enzyme thủy phân vách tế bào nấm là chitinase và β-1,3-glucanase trong điều kiện có áp suất thẩm thấu mặn.
  • Định danh và xác định được ba loài xạ khuẩn có tiềm năng phòng trừ sinh học bệnh đạo ôn là Streptomyces fradiae (S06-MBL), Streptomyces bikiniensis (S09-MBL) và Streptomyces lavendulae (S17-MBL). Đây là những loài xạ khuẩn mới được xác định tại Việt Nam có khả năng chịu mặn và đối kháng hiệu quả với nấm bệnh đạo ôn hại lúa trên vùng đất lúa - tôm.

Về mặt thực tiễn và giải pháp đề xuất:

  • Tuyển chọn thành công hai chủng xạ khuẩn chịu mặn S09-MBL (S. bikiniensis) và S17-MBL (S. lavendulae) có hiệu lực phòng trị bệnh đạo ôn cao trong điều kiện đồng ruộng canh tác lúa - tôm thực tế tại tỉnh Bạc Liêu.
  • Xây dựng quy trình xử lý sinh học bằng biện pháp áo hạt giống kết hợp phun lên lá dịch huyền phù xạ khuẩn ở mật số 10⁸ CFU/ml tại ba thời điểm sinh trưởng quan trọng: 20, 40 và 60 ngày sau sạ. Biện pháp này giúp giảm đáng kể mức độ gây hại của bệnh đạo ôn lá và đạo ôn cổ bông, đồng thời làm tăng số hạt chắc trên bông và gia tăng năng suất lúa thực tế.
  • Kết quả nghiên cứu tạo tiền đề thực tiễn để sản xuất các chế phẩm bảo vệ thực vật sinh học có nguồn gốc vi sinh vật bản địa chịu mặn, giúp thay thế thuốc hóa học độc hại, bảo vệ an toàn cho tôm nuôi trong ruộng lúa và đáp ứng các tiêu chuẩn sản xuất lúa sạch (VietGAP).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của luận án:

  • Thử nghiệm ngoài đồng ruộng mới được thực hiện trong phạm vi hai vụ mùa (2017 và 2018) tại huyện Hồng Dân, tỉnh Bạc Liêu, trên một giống lúa chịu mặn duy nhất là OM11735. Luận án chưa khảo sát diện rộng trên các loại đất nhiễm mặn có tính chất lý hóa khác nhau ở các tiểu vùng sinh thái khác của ĐBSCL, cũng như chưa thử nghiệm trên các bộ giống lúa chịu mặn ngắn ngày khác.
  • Các khảo nghiệm đồng ruộng mới đánh giá hiệu lực của từng chủng xạ khuẩn riêng lẻ ở dạng dịch huyền phù tươi (10⁸ CFU/ml), chưa phối trộn đa chủng hoặc thử nghiệm tương tác giữa xạ khuẩn với các nhóm vi sinh vật có ích khác trong đất.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được tác giả đề xuất:

  • Tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện quy trình công nghệ lên men và xây dựng công thức chất mang phù hợp để tạo chế phẩm sinh học dạng bột hoặc dạng lỏng từ loài xạ khuẩn Streptomyces lavendulae (S17-MBL), đảm bảo mật số tế bào và thời gian bảo quản kéo dài.
  • Thử nghiệm ứng dụng chế phẩm sinh học này vào quy trình quản lý dịch hại tổng hợp (IPM) bệnh đạo ôn trên các vùng sinh thái đất nhiễm mặn và mô hình lúa - tôm khác nhau tại Đồng bằng sông Cửu Long.
  • Tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về các hợp chất chuyển hóa thứ cấp có hoạt tính kháng sinh được tiết ra bởi các chủng xạ khuẩn này ngoài hai loại enzyme chitinase và β-1,3-glucanase.

Giá trị tham khảo

Luận án mang lại giá trị tham khảo chuyên môn cho các nhóm đối tượng và lĩnh vực sau:

  • Đối với nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Bảo vệ thực vật, Vi sinh vật học, Bệnh học thực vật: Luận án là tài liệu tham khảo chi tiết về quy trình phân lập, nuôi cấy, khảo nghiệm đối kháng vi sinh vật in vitro và in vivo; phương pháp đánh giá hoạt độ enzyme ngoại bào chitinase và β-1,3-glucanase; cũng như phương pháp định danh phân loại xạ khuẩn tích hợp giữa hệ thống môi trường ISP chuẩn và kỹ thuật sinh học phân tử (giải trình tự gen 16S-rRNA).
  • Đối với giảng viên và cán bộ nghiên cứu: Cung cấp nguồn học liệu thực chứng về tương tác sinh học giữa vi sinh vật đối kháng và mầm bệnh trong điều kiện stress phi sinh học (nhiễm mặn), phục vụ giảng dạy các môn học Kiểm soát sinh học dịch hại, Bệnh cây nông nghiệp và Công nghệ sinh học bảo vệ thực vật.
  • Đối với cán bộ khuyến nông, cán bộ kỹ thuật nông nghiệp và nhà quản lý tại các địa phương ven biển: Cung cấp cơ sở khoa học và quy trình thực hành cụ thể (xử lý áo hạt và phun huyền phù vi sinh ở 20, 40, 60 NSS) để áp dụng vào thực tế chỉ đạo sản xuất, giúp nông dân vùng canh tác lúa - tôm bảo vệ năng suất lúa mà không gây ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của tôm nuôi luân canh.

Câu hỏi thường gặp

1. Dòng nấm Pyricularia oryzae nào được sử dụng làm nguồn bệnh chuẩn trong các thí nghiệm của luận án và vì sao?
Dòng nấm Po1-CM phân lập tại huyện Trần Văn Thời, tỉnh Cà Mau được sử dụng làm nguồn bệnh chuẩn cho toàn bộ các thí nghiệm lây nhiễm nhân tạo. Lý do là trong số chín dòng nấm P. oryzae thu thập từ bốn tỉnh ĐBSCL (Bạc Liêu, Cà Mau, Kiên Giang, Hậu Giang), dòng Po1-CM thể hiện độc lực cao nhất trong điều kiện nhà lưới, gây tỷ lệ diện tích lá bệnh (24,6%) và chỉ số bệnh đạo ôn lá (28,9%) cao nhất ở thời điểm 14 ngày sau lây bệnh.

2. Ba chủng xạ khuẩn triển vọng nhất được phân lập từ đâu và được định danh chính xác là những loài nào?
Ba chủng xạ khuẩn S06-MBL, S09-MBL và S17-MBL được phân lập từ đất vùng rễ lúa thuộc mô hình canh tác lúa - tôm nhiễm mặn tại Đồng bằng sông Cửu Long. Dựa trên khảo sát hình thái khuẩn ty, chuỗi bào tử, đặc tính sinh lý sinh hóa trên môi trường chuẩn ISP và phân tích trình tự vùng gen 16S-rRNA, tác giả đã định danh ba chủng này lần lượt là:

  • S06-MBL: loài Streptomyces fradiae
  • S09-MBL: loài Streptomyces bikiniensis
  • S17-MBL: loài Streptomyces lavendulae

3. Hoạt tính tiết enzyme phân giải vách tế bào nấm của ba chủng xạ khuẩn được ghi nhận cụ thể như thế nào?
Cả ba chủng đều có khả năng tiết enzyme chitinase và β-1,3-glucanase cao:

  • Về chitinase (ở 7 ngày sau bố trí thí nghiệm): Bán kính vòng phân giải đạt từ 18,5 đến 23,3 mm; hàm lượng hoạt độ enzyme đạt từ 0,28 đến 0,51 IU/ml. Trong đó chủng S17-MBL đạt cao nhất (23,3 mm và 0,51 IU/ml).
  • Về β-1,3-glucanase (ở 14 ngày sau bố trí thí nghiệm): Bán kính vòng phân giải đạt từ 11,6 đến 14,0 mm; hàm lượng hoạt độ enzyme đạt từ 0,07 đến 0,15 IU/ml. Chủng S17-MBL tiếp tục đạt giá trị cao nhất (14,0 mm và 0,15 IU/ml).

4. Quy trình xử lý xạ khuẩn trên đồng ruộng lúa - tôm tại Bạc Liêu được tiến hành với mật số và thời điểm nào?
Thí nghiệm đồng ruộng sử dụng huyền phù xạ khuẩn chủng S09-MBL và S17-MBL ở mật số chuẩn 10⁸ CFU/ml. Phương thức áp dụng là xử lý áo hạt giống trước khi gieo sạ, sau đó tiến hành phun đều dịch huyền phù lên tán lá lúa tại ba thời điểm sinh trưởng: 20 ngày sau sạ (giai đoạn đẻ nhánh), 40 ngày sau sạ (giai đoạn làm đòng) và 60 ngày sau sạ (giai đoạn trổ lẹt xẹt, phòng ngừa đạo ôn cổ bông).

5. Vì sao nghiên cứu sử dụng xạ khuẩn phòng trị bệnh đạo ôn trên đất lúa - tôm lại có tính đặc thù cao hơn so với đất chuyên lúa nước ngọt?
Trong mô hình luân canh lúa - tôm, nguồn thu nhập chính của nông dân là tôm nuôi. Nếu sử dụng các loại thuốc bảo vệ thực vật hóa học đặc trị đạo ôn, dư lượng hóa chất trong nước và bùn đáy sẽ gây ngộ độc hoặc làm chết tôm. Đồng thời, môi trường đất lúa - tôm có độ mặn từ 2–4‰ khiến cây lúa dễ mẫn cảm với bệnh hơn, trong khi các vi sinh vật đối kháng thông thường không thể tồn tại và phát triển. Việc tuyển chọn các chủng xạ khuẩn bản địa chịu mặn (chịu được NaCl 6–8%) vừa bảo đảm khả năng đối kháng nấm bệnh trong điều kiện mặn, vừa an toàn cho tôm nuôi và hệ sinh thái.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Đặng Nguyệt Quế đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu nghiên cứu thông qua việc phân lập 126 chủng xạ khuẩn từ đất lúa - tôm và tuyển chọn được ba chủng chịu mặn ưu tú gồm Streptomyces fradiae (S06-MBL), Streptomyces bikiniensis (S09-MBL) và Streptomyces lavendulae (S17-MBL). Nghiên cứu đã chứng minh cơ chế đối kháng nấm Pyricularia oryzae gắn liền với hoạt tính tiết enzyme ngoại bào chitinase và β-1,3-glucanase, giúp ức chế nảy mầm bào tử nấm trong môi trường mặn. Thử nghiệm thực địa qua hai vụ mùa liên tiếp tại huyện Hồng Dân, tỉnh Bạc Liêu khẳng định việc áo hạt và phun huyền phù xạ khuẩn S17-MBL ở mật số 10⁸ CFU/ml tại các thời điểm 20, 40 và 60 ngày sau sạ giúp giảm thiểu thiệt hại do bệnh đạo ôn lá và đạo ôn cổ bông, nâng cao năng suất hạt trên giống lúa chịu mặn OM11735. Công trình cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn vững chắc để phát triển chế phẩm sinh học phục vụ canh tác nông nghiệp an toàn, bền vững tại các vùng ven biển thích ứng với biến đổi khí hậu.