Đặt vấn đề Ngày nay, sản xuất nông nghiệp phụ thuộc rất nhiều vào việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật nhờ chúng đạt hiệu quả nhanh chóng. Thực trạng biến đổi khí hậu ngày càng khiến canh tác nông nghiệp gặp nhiều khó khăn như cây trồng sinh trưởng phát triển không hiệu quả, dịch bệnh dễ bùng phát, và tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng trở nên trầm trọng. Tại Đồng Tháp, gần đây đã xuất hiện nhiều dịch bệnh nghiêm trọng. Trong đó, bệnh đốm lá vi khuẩn do chi Xanthomonas gây ra trên hai loài cây trồng chủ lực của tỉnh là cây ớt và cây hoa hồng là đặc biệt nghiêm trọng.
Đối với các nông hộ thu nhập chính từ hai loài cây này, nông dân đã tiến hành canh tác liên tục trong năm để tăng thu nhập, kết hợp với việc mở rộng không ngừng vùng chuyên canh đã tạo điều kiện thuận lợi cho nhiều mầm bệnh phát triển và gây hại. Bên cạnh đó, biện pháp chiết nhánh cây hoa hồng để giữ giống hoặc sử dụng hạt giống ớt không kiểm soát nguồn gốc đã giúp bệnh lưu tồn và lây lan từ vụ này sang vụ khác. Để đối phó với bệnh đốm lá vi khuẩn, khi bệnh mới phát nên nhổ bỏ ngay cây bệnh và hạn chế tưới nước, nên phun ngay các loại thuốc hóa học đặc trị vi khuẩn (Cúc & Thủy, 2014). Tuy nhiên, thuốc kháng sinh và thuốc bảo vệ thực vật thường được sử dụng vượt ngưỡng cho phép, gây ngộ độc cho cây, sẽ rất tốn kém, có hại cho thiên địch và các vi sinh vật có lợi, gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng (Robison et al., 2006; Adesemoye et al., 2009) và dễ làm mầm bệnh kháng thuốc.
Do đó, cần tập trung nghiên cứu phát triển các phương pháp mới giúp kiểm soát bệnh cây trồng một cách bền vững (Gerhardson, 2002), tiết kiệm chi phí và hạn chế sử dụng thuốc bảo vệ thực vật. Trong trường hợp này, kiểm soát sinh học (biological control) ứng dụng vi khuẩn kiểm soát bệnh (Biological control agent- BCA) là một chiến lược quan trọng trong việc quản lý canh tác một cách bền vững và giảm các vấn đề về môi trường (Bale et al., 2008; Adesemoye et al., 2009; Hungria et al. Các chế phẩm vi sinh vật được sử dụng hiệu quả nhằm giảm bệnh hại trên lá hoặc sau thu hoạch ở các loại cây ngũ cốc, rau, cây ăn trái, cây hoa, cây cảnh (Cawoy et al. Chúng phân tán nhanh hơn vào môi trường và thường ít độc hơn đối với các loài không phải mục tiêu.
Ngoài ra, vì sử dụng các phương thức tác động khác với thuốc bảo vệ thực vật thông thường nên chúng có thể giúp ngăn chặn các mầm bệnh kháng thuốc (Bhattacharyya et al., 2016; Marasco et al. Trước đây, đa số các diện tích ẩm, lầy thấp ở Đồng Tháp được bao phủ bởi rừng rậm, và cây tràm được xem là đặc thù. Hiện nay, tại Đồng Tháp rừng đặc dụng được phân bổ ở các khu vực được bảo tồn như Vườn Quốc Gia Tràm Chim, Khu di tích Xẻo Quýt, Khu du lịch sinh thái Gáo Giồng). Những khu vực này do được bảo tồn khỏi các hoạt động của con người, đặc biệt là hoạt động nông nghiệp nên hệ vi sinh vật có thể 1 luan an còn rất đa dạng.
Bên cạnh vi khuẩn vùng rễ, đây là nguồn tài nguyên quý giá phục vụ cho công tác tuyển chọn các dòng vi sinh vật kiểm soát bệnh hiệu quả. Xuất phát từ những hiện trạng trên, luận án “Phân lập vi khuẩn Xanthomonas spp. gây bệnh đốm lá trên cây hoa hồng (Rosa spp.) và cây ớt (Capsicum spp.) tại tỉnh đồng tháp và tuyển chọn vi khuẩn đối kháng phòng trị bệnh” đã được thực hiện.2 Mục tiêu của luận án Phân lập và xác định được các dòng vi khuẩn Xanthomonas spp. gây bệnh đốm lá trên cây hoa hồng (Rosa spp.) và cây ớt (Capsicum spp.
Tuyển chọn được những dòng vi khuẩn có khả năng kiểm soát bệnh đốm lá vi khuẩn do Xanthomonas spp.3 Nội dung nghiên cứu Nội dung 1: Phân lập, khảo sát khả năng gây hại và xác định các dòng vi khuẩn gây bệnh đốm lá vi khuẩn trên cây hoa hồng giống hồng lửa và cây ớt. Nội dung 2: Tuyển chọn vi khuẩn có khả năng đối kháng với Xanthomonas spp. được phân lập từ cơ chất vùng rễ và đất vùng sinh thái bản địa. Nội dung 3: Khảo sát khả năng kiểm soát bệnh đốm lá vi khuẩn trong điều kiện nhà lưới của những dòng vi khuẩn đối kháng triển vọng Nội dung 4: Đánh giá hiệu quả của những dòng vi khuẩn kiểm soát bệnh tiềm năng ở điều kiện ngoài đồng 1.4 Tính mới của luận án Nghiên cứu đã ghi nhận Xanthomonas euvesicatoria gây bệnh đốm lá trên cây hoa hồng và Xanthomonas spp.
gây bệnh đốm lá trên cây ớt nhờ vào các kỹ thuật sinh hóa, MALDI-TOF-MS và sinh học phân tử như multilocus sequence analysis (MLSA). Bên cạnh đó, nghiên cứu còn ghi nhận B. subtilis (BR37, BP49, X61), Bacillus spp. (X16) có khả năng đối kháng đáng kể, đặc biệt, nghiên cứu đã tuyển chọn được B.
subtilis G24 có khả năng kiểm soát bệnh đốm lá vi khuẩn hiệu quả nhất dựa trên các thí nghiệm sàng lọc in vitro, nhà lưới, ngoài đồng, và được xác định danh pháp bằng kỹ thật phân tích MALDI-TOF-MS và Sinh học phân tử. Các dòng vi khuẩn này có thể được sử dụng như tác nhân sinh học phòng trị bệnh đốm lá trên cây hoa hồng và cây ớt.5 Phạm vi và đối tượng nghiên cứu 1.1 Phạm vi nghiên cứu 2 luan an Nghiên cứu được thực hiện trong phạm vi phòng thí nghiệm khi phân lập vi khuẩn gây bệnh và tuyển chọn in vitro các dòng vi khuẩn đối kháng. Nghiên cứu đánh giá khả năng gây hại của các dòng Xanthomonas spp. và đánh giá hiệu quả kiểm soát bệnh của các dòng vi khuẩn đối kháng được thực hiện ở điều kiện nhà lưới và ngoài đồng.2 Đối tượng nghiên cứu Giống cây hoa hồng giống hồng lửa và cây ớt chỉ thiên được sử dụng trong thí nghiệm, đây là giống cây được người dân trồng phổ biến tại tỉnh Đồng Tháp và được người dân đánh giá là giống có tỷ lệ nhiễm bệnh nhiều nhất.
Bên cạnh đó, vi khuẩn gây bệnh và vi khuẩn đối kháng được phân lập từ tỉnh Đồng Tháp.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1.1 Ý nghĩa khoa học Dựa trên các kỹ thuật phân tích liên quan đến sinh hóa và sinh học phân tử hiện đại xác định được các dòng gây bệnh đốm lá trên cây hoa hồng cũng như trên cây ớt làm cơ sở cho các thí nghiệm tuyển chọn vi khuẩn đối kháng có khả năng kiểm soát bệnh. Đồng thời qua các kỹ thuật này cũng xác định được các dòng vi khuẩn đối kháng triển vọng, góp phần vào chứng minh và khẳng định khả năng áp dụng vào thực tế sản xuất của các dòng vi khuẩn đối kháng này. Việc phân tích khả năng gây hại của mầm bệnh và khả năng đối kháng của các dòng vi khuẩn được phân lập trên cơ sở các kết quả đã được xử lý bằng các phân tích khoa học trên phần mềm đã được công nhận đã cung cấp một nguồn thông tin khoa học, tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu tiếp theo.2 Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học hướng đến sử dụng các dòng vi khuẩn đối kháng triển vọng trong kiểm soát bệnh đốm lá trên cây hoa hồng và cây ớt trong điều kiện sản xuất thực tế, phục vụ sự phát triển nông nghiệp theo hướng bền vững. 3 luan an CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Sơ lược về chi Xanthomonas gây bệnh trên thực vật 2.1 Tác nhân gây bệnh Bệnh do vi khuẩn gây ra là một trong những trở ngại khó kiểm soát và dễ tái phát nhất đối với các vụ mùa trên khắp thế giới.
Nguyên nhân là do sự tăng sinh nhanh chóng, sự khó khăn trong quản lý, các vấn đề phát sinh khi kiểm soát bằng thuốc hóa học, và sự thiệt hại nghiêm trọng của các trang trại bị nhiễm bệnh (Sundin et al. Xanthomonas là một chi vi khuẩn lớn gây bệnh trên thực vật, có phản ứng gram âm, hình que và sắc tố vàng. Chi này gây bệnh trên 400 loài vật phân bố trên toàn thế giới và là tác nhân gây bệnh cho một số cây trồng quan trọng về kinh tế như: lúa (rice), cam quýt (citrus), sắn (cassava), cà chua (tomato), mía đường (sugar cane), chanh dây (passionfruit), chuối (banana) (Ryan et al., 2011; Rodriguez et al. Vi khuẩn thuộc chi Xanthomonas có thể tương tác với cây chủ bằng nhiều phương thức, chúng có thể tồn tại trong đất, hạt giống, tàn tích cây trồng, tương tác với côn trùng và đặc biệt là có thể sống độc lập với cây chủ.
Những hình thức sinh tồn này tạo điều kiện cho sự phát triển của dịch bệnh (Marcuzzo, 2009). Một số Xanthomonas spp. gây bệnh cho các loài cây thuộc họ Rosaceae đã được báo cáo, như Xanthomonas fragariae trên dâu tây (Roberts et al. pruni trên đào (Wert et al.
Tuy nhiên, rất ít báo cáo về Xanthomonas spp. gây bệnh về hoa hồng (Rosa spp.), một thành viên của họ Rosaceae, bước đầu ghi nhận dòng vi khuẩn này trên cây hoa hồng thuộc loài Xanthomonas euvesicatoria (Huang et al. 2013; Barak et al. Trên họ Solanaceae, Jones et al.
(2004) đã ghi nhận rằng tất cả vi khuẩn thuộc Xanthomonas gây bệnh đốm lá vi khuẩn (bacterial spot Xanthomonas – BSX) được phân thành 4 loài là X. vesicatoria gây bệnh trên cả ớt và cà chua (Jones et al. Trong khi, một số loài Xanthomonas spp. chỉ gây bệnh trên cà chua như X.
Tuy nhiên, gần đây Potnis et al. (2015) lại ghi nhận X. perforans đã xuất hiện trên ớt. Tại Hàn Quốc, Myung et al.
(2015) và Kyeon et al. (2016) đã ghi nhận Xanthomonas euvesicatoria gây bệnh trên ớt (Capsicum sp. Các vi khuẩn thuộc chi Xanthomonas lây nhiễm và gây bệnh trên nhiều loài thực vật nhờ vào các nhân tố lây nhiễm như các polysaccharide bề mặt, các chất có khả năng kết dính, các hệ thống tiết và phản ứng siêu nhạy cảm khác nhau, các chất độc, các chức năng liên quan làm mất tác dụng các hợp chất kháng khuẩn của cây trồng tiết ra, và khả năng thu nhận chất dinh dưỡng (Agrios, 2005).2 Triệu chứng bệnh Những triệu chứng bệnh điển hình của bệnh đốm lá vi khuẩn như: dưới dạng những đốm nhỏ, ngấm nước, phát triển thành những đốm hoại tử bất thường và có góc cạnh, thường có đường kính từ 1,58 mm (1/16 inch) đến 6,35 mm (1/4 inch). Những đốm này có trung tâm màu xám nhạt và mép nâu tối, được bao quanh bởi các vòng màu vàng hẹp (Lowell et al., 1991; Agrios, 2005; Nguyễn Thị Thu Cúc và Trần Thị Thu Thủy, 2014).