Nghiên cứu và ứng dụng xạ khuẩn trong phòng trị bệnh héo rũ do nấm Fusarium sp trên khoai lang

• Tác giả: Nguyễn Văn Tập
• Người hướng dẫn: Lê Minh Tường
• Trường học: Trường Đại học Cần Thơ
• Chuyên ngành: Bảo vệ thực vật
• Đề tài: Nghiên cứu và ứng dụng xạ khuẩn trong phòng trị bệnh héo rũ do nấm Fusarium sp. trên khoai lang
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Cần Thơ

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
• 1.1. MỤC TIÊU CỦA LUẬN ÁN
• 1.2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN
• 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN
• 1.4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
• 1.5. TÍNH MỚI CỦA LUẬN ÁN
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. SƠ LƯỢC VỀ CÂY KHOAI LANG
• 2.1.1. Nguồn gốc, phân bố
• 2.1.2. Đặc tính thực vật
• 2.1.3. Tình hình canh tác
• 2.1.4. Giá trị cây kinh tế
• 2.1.5. Giá trị dinh dưỡng
• 2.2. BỆNH HÉO RŨ TRÊN KHOAI LANG
• 2.2.1. Triệu chứng bệnh
• 2.2.2. Đặc tính của nấm bệnh
• 2.2.3. Biện pháp phòng trị
• 2.3. SỰ PHÂN BỐ XẠ KHUẨN TRONG TỰ NHIÊN
• 2.3.1. Cấu tạo xạ khuẩn
• 2.3.2. Vai trò của xạ khuẩn trong phòng trừ sinh học bệnh cây
• 2.3.3. Phương pháp phân loại xạ khuẩn
• 2.3.4. Ứng dụng của xạ khuẩn trong phòng trừ bệnh cây
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU
• 3.2. PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU
• 3.2.1. Dụng cụ thiết bị
• 3.2.2. Nguồn vật liệu nghiên cứu (nấm, nguồn xạ khuẩn, thuốc hóa học, giống khoai)
• 3.2.2.1. Đặc tính của giống khoai lang tím Nhật dùng trong thí nghiệm
• 3.2.3. Các loại môi trường, hóa chất sử dụng trong nghiên cứu
• 4. CHƯƠNG 4: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 4.1. Nội dung 1: Thu thập, phân lập, khảo sát đặc điểm hình thái và đánh giá khả năng gây hại của các dòng nấm Fusarium spp. gây bệnh héo rũ hại khoai lang
• 4.1.1. Phân lập các dòng nấm Fusarium spp. gây bệnh héo rũ hại khoai lang ở huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long
• 4.1.2. Đặc điểm hình thái của 10 dòng nấm Fusarium spp. gây bệnh héo rũ hại khoai lang thu thập tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long
• 4.1.3. Khả năng gây hại của 10 chủng nấm Fusarium spp. gây bệnh héo rũ trên cây khoai lang
• 4.2. Nội dung 2: Thu thập, phân lập và đánh giá khả năng đối kháng của các chủng xạ khuẩn có nguồn gốc từ đất trồng khoai lang đối với nấm Fusarium oxysporum gây bệnh héo rũ hại khoai lang
• 4.2.1. Kết quả phân lập xạ khuẩn
• 4.2.2. Khả năng đối kháng của các chủng xạ khuẩn với nấm Fusarium oxysporum dòng VL10 trong điều kiện phòng thí nghiệm
• 4.2.3. Khả năng ức chế sự mọc mầm bào tử nấm Fusarium oxysporum của các chủng xạ khuẩn triển vọng
• 4.2.4. Khả năng ức chế sự hình thành bào tử nấm Fusarium oxysporum của các chủng xạ khuẩn triển vọng
• 4.3. Nội dung 3: Khảo sát một số cơ chế có liên quan đến khả năng đối kháng của các chủng xạ khuẩn có triển vọng
• 4.3.1. Khả năng phân giải chitin của 5 chủng xạ khuẩn trong điều kiện phòng thí nghiệm
• 4.3.2. Khả năng phân giải β–glucan của 5 chủng xạ khuẩn trong điều kiện phòng thí nghiệm
• 4.4. Hiệu quả phòng trừ của các chủng xạ khuẩn đối với nấm Fusarium oxysporum gây bệnh héo rũ trên khoai lang trong điều kiện nhà lưới
• 4.4.1. Tỷ lệ bệnh
• 4.4.2. Chỉ số bệnh
• 4.4.3. Hiệu quả giảm bệnh
• 4.5. Nội dung 5: Định danh chính xác đến loài các chủng xạ khuẩn có triển vọng trong phòng trị bệnh héo rũ hại khoai lang
• 4.5.1. Định danh xạ khuẩn dựa vào đặc điểm nuôi cấy, đặc điểm hình thái và đặc điểm sinh hóa
• 4.5.2. Định danh các chủng xạ khuẩn bằng phương pháp sinh học phân tử
• 4.6. Nội dung 6: Khả năng phòng trừ bệnh héo rũ hại khoai lang của các chủng xạ khuẩn trong điều kiện ngoài đồng
• 4.6.1. Tình hình thời tiết và sâu hại trên ruộng trong quá trình thí nghiệm
• 4.6.2. Chiều dài dây khoai lang
• 4.6.3. Số chồi/dây khoai lang
• 4.6.4. Đường kính gốc thân
• 4.6.5. Tỷ lệ bệnh
• 4.6.6. Chỉ số bệnh
• 4.6.7. Hiệu quả giảm bệnh
• 4.6.8. Năng suất khoai lang
• 5. CHƯƠNG 5: XỬ LÝ SỐ LIỆU
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Nghiên cứu và ứng dụng xạ khuẩn trong phòng trị bệnh héo rũ trên khoai lang

Nghiên cứu tập trung vào việc tìm kiếm và ứng dụng xạ khuẩn để phòng trị bệnh héo rũ do nấm Fusarium sp. gây ra trên cây khoai lang. Mục tiêu chính là xác định các chủng xạ khuẩn có khả năng đối kháng với nấm Fusarium oxysporum, nguyên nhân chính gây bệnh héo rũ. Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 3/2016 đến tháng 10/2018 tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long. Kết quả phân lập được 10 dòng nấm Fusarium oxysporum và 120 chủng xạ khuẩn từ đất trồng khoai lang. Trong đó, 28 chủng xạ khuẩn thể hiện khả năng đối kháng với nấm Fusarium oxysporum, đặc biệt là 5 chủng TTr4, TL8, TTh15, TL10 và TĐ7.

1.1. Phân lập và đánh giá khả năng gây bệnh của nấm Fusarium oxysporum

Nghiên cứu đã phân lập được 10 dòng nấm Fusarium oxysporum từ các mẫu bệnh phẩm thu thập tại huyện Bình Tân. Các dòng nấm này đều gây ra triệu chứng héo rũ điển hình trên cây khoai lang, trong đó dòng Fo.BT10 có khả năng gây hại mạnh nhất. Kết quả giải trình tự gen vùng ITS của dòng Fo.BT10 cho thấy mức độ tương đồng 100% với loài Fusarium oxysporum. Điều này khẳng định nguyên nhân gây bệnh héo rũ tại khu vực nghiên cứu là do nấm Fusarium oxysporum.

1.2. Phân lập và đánh giá khả năng đối kháng của xạ khuẩn

Từ 120 chủng xạ khuẩn phân lập, 28 chủng thể hiện khả năng đối kháng với nấm Fusarium oxysporum. Trong đó, 5 chủng TTr4, TL8, TTh15, TL10 và TĐ7 có bán kính vòng vô khuẩn lớn và hiệu suất đối kháng cao. Chủng TTr4 đặc biệt hiệu quả trong việc ức chế sự mọc mầm và hình thành bào tử của nấm Fusarium oxysporum, với tỷ lệ bào tử mọc mầm thấp và mật số bào tử hình thành chỉ 70,00 bào tử/ml sau 7 ngày thí nghiệm.

II. Cơ chế đối kháng của xạ khuẩn và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu đã khảo sát cơ chế đối kháng của các chủng xạ khuẩn thông qua khả năng phân giải chitin và β-glucan, hai thành phần chính trong thành tế bào của nấm Fusarium oxysporum. Kết quả cho thấy 3 chủng TTr4, TL8 và TTh15 có khả năng tiết enzyme chitinase và β-glucanase cao, giúp phân giải thành tế bào nấm bệnh. Điều này mở ra tiềm năng ứng dụng xạ khuẩn trong phòng trị bệnh cây trồng một cách bền vững.

2.1. Khả năng phân giải chitin và β glucan của xạ khuẩn

Ba chủng xạ khuẩn TTr4, TL8 và TTh15 thể hiện khả năng phân giải chitin và β-glucan mạnh. Bán kính vòng phân giải chitin của các chủng này lần lượt là 19,67 mm, 20,40 mm và 18,53 mm, với hàm lượng enzyme chitinase đạt 107,80 UI/ml, 103,61 UI/ml và 55,44 UI/ml. Tương tự, khả năng phân giải β-glucan cũng được ghi nhận với bán kính vòng phân giải lần lượt là 15,80 mm, 12,80 mm và 11,13 mm.

2.2. Ứng dụng xạ khuẩn trong điều kiện ngoài đồng

Thử nghiệm ngoài đồng với 2 chủng xạ khuẩn TTr4 và TTh15 cho thấy hiệu quả phòng trị bệnh héo rũ cao. Nghiệm thức xử lý kết hợp ở giai đoạn 20, 40 và 60 ngày sau khi trồng (NSKT) của chủng TTr4 cho tỷ lệ bệnh thấp (25,0%) và hiệu quả giảm bệnh đạt 75,0%. Đồng thời, các nghiệm thức xử lý xạ khuẩn không ảnh hưởng đến sự phát triển của cây khoai lang và cho năng suất tương đương với nghiệm thức sử dụng thuốc hóa học.

III. Định danh và đánh giá hiệu quả của xạ khuẩn

Ba chủng xạ khuẩn TTr4, TL8 và TTh15 được định danh dựa trên đặc điểm hình thái, sinh hóa và giải trình tự gen vùng 16S-rRNA. Kết quả cho thấy TTr4 thuộc loài Streptomyces bacillaris, TL8 thuộc loài Streptomyces lavendulae, và TTh15 thuộc loài Streptomyces violaceoruber. Điều này khẳng định tiềm năng ứng dụng các chủng xạ khuẩn này trong quản lý bệnh cây và nông nghiệp bền vững.

3.1. Định danh xạ khuẩn bằng phương pháp sinh học phân tử

Kết quả giải trình tự gen vùng 16S-rRNA cho thấy chủng TTr4 có mức độ tương đồng 99% với Streptomyces bacillaris, TL8 tương đồng 99% với Streptomyces lavendulae, và TTh15 tương đồng 99% với Streptomyces violaceoruber. Điều này khẳng định tính chính xác trong việc định danh các chủng xạ khuẩn có triển vọng.

3.2. Hiệu quả phòng trị bệnh héo rũ trong điều kiện ngoài đồng

Thử nghiệm ngoài đồng với 2 chủng TTr4 và TTh15 cho thấy hiệu quả phòng trị bệnh héo rũ cao. Nghiệm thức xử lý kết hợp ở giai đoạn 20, 40 và 60 NSKT của chủng TTr4 cho tỷ lệ bệnh thấp (25,0%) và hiệu quả giảm bệnh đạt 75,0%. Đồng thời, các nghiệm thức xử lý xạ khuẩn không ảnh hưởng đến sự phát triển của cây khoai lang và cho năng suất tương đương với nghiệm thức sử dụng thuốc hóa học.