Nghiên Cứu Vi Sinh Vật Đối Kháng Với Phytophthora infestans Gây Bệnh Sương Mai Cà Chua

Khóa luận nghiên cứu vi sinh vật đối kháng với nấm Phytophthora infestans gây bệnh sương mai trên cà chua, góp phần bảo vệ cây trồng.

• Tác giả: Lê Huy Mẫn
• Người hướng dẫn: TS. Võ Thị Ngọc Hà
• Trường học: Trường Đại Học Nông Lâm
• Chuyên ngành: Bảo Vệ Thực Vật
• Đề tài: Nghiên Cứu Vi Sinh Vật Đối Kháng Phytophthora infestans Gây Bệnh Sương Mai Cà Chua
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Sơ lược về cây cà chua
• 1.2. Giá trị dinh dưỡng và giá trị kinh tế
• 1.3. Tình hình sản xuất trong và ngoài nước
• 1.4. Bệnh sương mai trên cà chua do Phytophthora infestans
• 1.4.1. Phân bố và tác hại
• 1.4.2. Triệu chứng
• 1.5. Tổng quan về Phytophthora infestans
• 1.5.1. Đặc điểm và phân loài khoa học
• 1.5.2. Ký chủ và sự lây lan
• 1.5.3. Quy luật phát sinh và phát triển của bệnh
• 1.5.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phát sinh phát triển của bệnh
• 1.5.5. Biện pháp phòng trừ
• 1.6. Một số nghiên cứu trong và ngoài nước về vi sinh vật đối kháng
• 2. CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu
• 2.2. Dụng cụ, thiết bị máy móc
• 2.3. Môi trường, hóa chất
• 2.4. Vi sinh vật đối kháng
• 2.4.1. Thu thập, phân lập và định danh mẫu nấm Phytophthora infestans
• 2.4.1.1. Thu thập mẫu bệnh
• 2.4.1.2. Phân lập mẫu nấm
• 2.4.1.3. Kiểm tra mẫu nấm được cung cấp bằng đặc điểm hình thái
• 2.4.1.4. Kiểm tra tính gây bệnh của mẫu nấm được cung cấp trên cà chua
• 2.4.2. Thu thập, phân lập và định danh mẫu vi khuẩn có ích trong đất
• 2.4.2.1. Thu thập mẫu vi khuẩn có ích trong đất
• 2.4.2.2. Phân lập mẫu vi khuẩn có ích trong đất
• 2.4.2.3. Định danh vi khuẩn đối kháng trong đất
• 2.4.3. Khảo sát khả năng đối kháng của các dòng vi khuẩn phân lập đối với nấm
• 2.4.3.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả xác định một số nấm gây bệnh dựa vào đặc điểm hình thái học
• 3.1.1. Kết quả phân lập mẫu bệnh sương mai gây hại trên cà chua
• 3.1.2. Định danh nấm gây bệnh dựa vào đặc điểm hình thái
• 3.1.3. Kết quả kiểm chứng tác nhân gây bệnh sương mai theo quy tắc Koch
• 3.2. Kết quả nghiên cứu một số vi sinh vật đối kháng trong đất
• 3.2.1. Kết quả định danh vi khuẩn phân lập trong đất theo đặc điểm hình thái
• 3.2.2. Kết quả định danh vi khuẩn phân lập từ đất theo đặc điểm hình thái
• 3.2.3. Kết quả định danh vi khuẩn bằng một số phản ứng sinh hóa
• 3.2.4. Kết quả đánh giá khả năng đối kháng của các dòng vi sinh vật đối với nấm Phytophthora infestans
• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về Nghiên Cứu Vi Sinh Vật Đối Kháng Phytophthora infestans

Nghiên cứu về vi sinh vật đối kháng với Phytophthora infestans là một lĩnh vực quan trọng trong bảo vệ thực vật, đặc biệt là trong việc phòng trừ bệnh sương mai cà chua. Bệnh này do Phytophthora infestans gây ra, ảnh hưởng nghiêm trọng đến năng suất và chất lượng cà chua. Việc tìm kiếm các vi sinh vật có ích có khả năng đối kháng với nấm bệnh này không chỉ giúp giảm thiểu sử dụng hóa chất mà còn bảo vệ môi trường. Nghiên cứu này nhằm mục tiêu phân lập và đánh giá khả năng đối kháng của các dòng vi sinh vật trong điều kiện phòng thí nghiệm.

1.1. Ứng dụng của Vi Sinh Vật trong Nông Nghiệp

Vi sinh vật có vai trò quan trọng trong nông nghiệp, đặc biệt là trong việc phòng trừ bệnh hại. Các loại vi sinh vật như Pseudomonas spp. và Bacillus spp. đã được chứng minh có khả năng ức chế sự phát triển của Phytophthora infestans. Việc sử dụng vi sinh vật không chỉ giúp bảo vệ cây trồng mà còn cải thiện chất lượng đất.

1.2. Tình hình Nghiên Cứu Vi Sinh Vật Đối Kháng

Nghiên cứu về vi sinh vật đối kháng đã được thực hiện ở nhiều nơi trên thế giới. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng vi sinh vật có thể giảm thiểu đáng kể thiệt hại do bệnh sương mai gây ra. Nhiều dòng vi sinh vật đã được phân lập và đánh giá khả năng đối kháng, mở ra hướng đi mới trong bảo vệ thực vật.

II. Vấn Đề và Thách Thức trong Phòng Trừ Bệnh Sương Mai

Bệnh sương mai do Phytophthora infestans gây ra là một trong những thách thức lớn nhất trong sản xuất cà chua. Bệnh này có thể gây thiệt hại lên đến 70% năng suất nếu không được kiểm soát kịp thời. Việc sử dụng thuốc hóa học để phòng trừ bệnh không chỉ tốn kém mà còn gây ô nhiễm môi trường. Do đó, việc tìm kiếm các biện pháp an toàn và hiệu quả là rất cần thiết.

2.1. Tác Động của Bệnh Sương Mai đến Năng Suất Cà Chua

Bệnh sương mai ảnh hưởng nghiêm trọng đến năng suất cà chua, đặc biệt trong mùa mưa. Theo nghiên cứu, tỷ lệ nhiễm bệnh có thể lên đến 60% ở các vùng trồng cà chua. Điều này không chỉ làm giảm sản lượng mà còn ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

2.2. Những Thách Thức trong Việc Kiểm Soát Bệnh

Việc kiểm soát Phytophthora infestans gặp nhiều khó khăn do khả năng lây lan nhanh chóng của nấm bệnh. Các biện pháp hóa học thường không hiệu quả trong việc ngăn chặn sự phát triển của bệnh, đồng thời còn tạo ra tình trạng kháng thuốc. Do đó, cần có những giải pháp thay thế hiệu quả hơn.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Vi Sinh Vật Đối Kháng

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp cấy kép để đánh giá khả năng đối kháng của các dòng vi sinh vật với Phytophthora infestans. Các mẫu vi sinh vật được thu thập từ đất và phân lập trong điều kiện phòng thí nghiệm. Kết quả sẽ giúp xác định các dòng vi sinh vật có khả năng ức chế sự phát triển của nấm bệnh.

3.1. Quy Trình Phân Lập Vi Sinh Vật

Quy trình phân lập vi sinh vật bao gồm thu thập mẫu đất, nuôi cấy và định danh các dòng vi sinh vật. Các dòng vi sinh vật được phân lập sẽ được kiểm tra khả năng đối kháng với Phytophthora infestans thông qua các thí nghiệm cấy kép.

3.2. Đánh Giá Khả Năng Đối Kháng

Khả năng đối kháng của các dòng vi sinh vật sẽ được đánh giá dựa trên tỷ lệ ức chế sự phát triển của Phytophthora infestans. Các dòng vi sinh vật có khả năng ức chế cao sẽ được lựa chọn để nghiên cứu sâu hơn về cơ chế hoạt động và ứng dụng trong thực tiễn.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu và Ứng Dụng Thực Tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy có nhiều dòng vi sinh vật có khả năng đối kháng với Phytophthora infestans. Trong số đó, một số dòng như Pseudomonas spp. và Bacillus spp. cho thấy khả năng ức chế cao. Những kết quả này mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các biện pháp sinh học để phòng trừ bệnh sương mai trên cà chua.

4.1. Các Dòng Vi Sinh Vật Đối Kháng Tiềm Năng

Nghiên cứu đã phân lập được 13 dòng vi sinh vật có khả năng đối kháng với Phytophthora infestans. Các dòng này có thể được sử dụng trong các sản phẩm sinh học để bảo vệ cây trồng, giảm thiểu tác động của hóa chất đến môi trường.

4.2. Ứng Dụng trong Thực Tiễn Nông Nghiệp

Việc ứng dụng các dòng vi sinh vật đối kháng trong sản xuất nông nghiệp không chỉ giúp bảo vệ cây trồng mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm. Các sản phẩm sinh học từ vi sinh vật có thể thay thế cho thuốc hóa học, góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe con người.

V. Kết Luận và Tương Lai của Nghiên Cứu

Nghiên cứu về vi sinh vật đối kháng với Phytophthora infestans đã chỉ ra rằng có nhiều dòng vi sinh vật có khả năng ức chế sự phát triển của nấm bệnh. Việc phát triển các biện pháp sinh học trong phòng trừ bệnh sương mai là cần thiết và có tiềm năng lớn trong tương lai. Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa các ứng dụng thực tiễn của các dòng vi sinh vật này.

5.1. Tầm Quan Trọng của Nghiên Cứu Sinh Học

Nghiên cứu sinh học trong phòng trừ bệnh hại là một xu hướng tất yếu trong nông nghiệp hiện đại. Việc sử dụng vi sinh vật có ích không chỉ giúp bảo vệ cây trồng mà còn bảo vệ môi trường sống.

5.2. Hướng Nghiên Cứu Tương Lai

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu để phát triển các sản phẩm sinh học từ vi sinh vật đối kháng. Các nghiên cứu này sẽ giúp nâng cao hiệu quả phòng trừ bệnh hại, đồng thời giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TONG QUAN TAI LIEU 1.1 Sơ lược về cây cà chua 1.1 Phân loài khoa học Cà chua có tên khoa học là: Solanum lycopersicum L thuộc ho Solanaceae Danh pháp 2 phan là: Solanum lycopersicum L. Nguồn gốc: Mỹ 1.2 Giá trị dinh dưỡng và giá trị kinh tế Cà chua thuộc loại rau ăn qua, quả ca chua ngoài giá trị dinh dưỡng cao được sử dụng dé ăn tươi, nau nướng, là nguyên liệu cho chế biến hàng chục loại sản phẩm khác nhau, còn có giá trị được lý không thể phủ nhận. Sản xuất cà chua là ngành hiệu quả cao do nhu cầu tiêu dùng tăng đây cũng là cây có tiềm năng về năng suất hơn các cây trồng khác (Trần Khắc Thi, 2012). Theo bộ Y tế - cục An toàn thực phẩm lợi ích của cà chua đối với sức khỏe bao gồm cải thiện thị lực; khỏe dạ dày; én định huyết áp - đường huyết; đẹp dáng - sáng da; phòng tránh nhiễm trùng đường tiết niệu.

Hơn thế nữa, Cà chua còn hỗ trợ hệ tiêu hóa - tuần hoàn - tiết niệu - miễn dịch; làm giảm các loại cholesterol có hai trong mau; hỗ trợ cân bằng dịch nội môi giúp tất cả quá trình chuyên hóa trong cơ thê hoạt động tốt nhất. Qua đó giúp cơ thé thải loại các độc tố, làm giảm sự oxy hóa, làm chậm quá trình lão hóa mô tế bao. Trong thành phần dưỡng chat của cà chua, rất nhiều chất chống oxy hoá đã được chứng minh có khả năng phòng chống nhiều dạng ung thư khác nhau và Cà chua còn là nguồn giàu các vitamin - khoáng chất có tác dụng phòng chống bệnh tim mạch, hô hấp, tiêu hóa. Cây cà chua yêu cầu ánh sáng tương đối cao và nhiệt độ cao đề phát triển nhanh và chất lượng tốt.

Tuy nhiên, trong quá trình trồng trọt, năng suất rất có thé bị hạn chế bởi khả năng đậu trái của cây do sâu bệnh hại tan công. Năng suất mỗi cây sẽ đạt từ 3,6 — 4,5 kg trái khi cây sinh trưởng bình thường. Những sản lượng này chỉ có thể tăng lên bằng cách giữ cho cây sống và năng suất trong thời gian dài hơn (Jones, 1980). Không đáng ngạc nhiên, năng suất cao nhất khi kéo dai được thời gian sản xuất, thu hoạch bat đầu vào tháng 4 và tiếp tục đến cuối tháng 10.

Năng suất cao nhất được nhìn thấy ở những vùng khí hậu khô với đất màu mỡ và nước tưới dồi dào, dịch hại được quản lý hợp ly (Stevens, 1986).3 Tình hình sản xuất trong và ngoài nước Cà chua ngày càng phô biến và nhanh chóng được mở rộng quy mô trồng trot trong nửa thế kỷ qua. Ngày nay nó được tiêu thụ nhiều hơn ở Hoa Kỳ và Châu Âu. Sản lượng cà chua đã tăng 164% trong 40 năm trên toàn thế giới và tiêu thụ cà chua trên thế giới đã tăng 314% (FAO, 2008). Lượng tiêu thụ trên thế giới tăng với tốc độ trung bình 3% hàng năm (Xinhua, 2007).

Trên thực tế, sản lượng cà chua trên thế giới là khoảng 123,6 triệu tan quả tươi được sản xuất trên 4,5 triệu ha. Bản dữ liệu này được tham chiếu đến 166 quéc gia (FAO, 2008). Trung Quốc là nước chủ yếu về cả diện tích canh tác (1.103 ha) và sản lượng (32,5 tan) với năng suất trung bình là 23. Hai quốc gia dẫn đầu về năng suất quả trên một ha là Hà Lan (472.779 kg/ha) và Anh (418.631 kg/ha), với diện tích thu hoạch lần lượt là 1.396 ha và 190 ha (FAO, 2008).

Trong thập kỷ qua, sản lượng cà chua đề chế biến đã tăng nhanh chóng từ 25 lên 36 triệu tấn (Colvine, 2008). Theo Vụ Nông nghiệp - Tổng cục Thống kê từ 1997 - 2009, diện tích trồng cà chua của Việt Nam có sự gia tăng liên tục từ 7.540 ha, ước chừng 40% diện tích ở phía Nam với diện tích khoảng 9.000 ha, trong đó Lâm Đồng có diện tích lớn nhất khoảng 7. Trong tương lai diện tích trồng cà chua sẽ có xu hướng tiếp tục tăng. Diện tích trồng cà chua ở Việt Nam chủ yếu tập trung ở đồng bằng, trung du Bắc Bộ (Hà Nội, Hà Bắc, Hải Phòng,.) và ở miền Nam, tập trung chủ yếu ở Lâm Đồng (Đơn Dương, Đức Trọng, Lâm Hà), Tiền Giang, Long An, Cần Thơ, Tây Ninh,.

năng suất đạt 25 - 40 tan/ha, bình quân 2 kg/người/năm. Theo Chi cục trồng trọt và Bảo vệ thực vật tỉnh Lâm Đồng (2017), diện tích sản xuất cà chua năm 2017 của tỉnh ước đạt 6.525 ha, năng suất khoảng 47,98 tan/ha và sản lượng đạt 310.2 Bệnh sương mai trên cà chua do Phytophthora infestans 1.1 Phân bố và tác hại Theo Cabi (2022) hau hết các địa điểm ở Châu A, Đông Nam A va Uc, Châu Phi, Châu Mỹ và Châu Âu đều có thể bị bệnh sương mai, bệnh lây lan do củ giống khoai tây được nhập từ khu vực có bệnh sương mai dai dang va củ giống phân bố khắp nơi trên thế giới, do đó sự xuất hiện của P. infestans đôi khi liên quan chặt chẽ đến sự phân bố của củ giống khoai tây hơn là quần thể mầm bệnh bản địa. Bất kỳ nơi nào nhận củ giống từ khu vực có bệnh sương mai cũng có khả năng bị bệnh sau đó lây lan cho các cây ký chủ khác.

Bệnh sương mai (late blight) gây hai boi Phytophthora infestans bệnh được ghi nhận đầu tiên do Payen (Pháp, 1847) là một trong những bệnh gây hai ở hau hết các vùng cà chua trên toàn thế giới. Bệnh gây hại nghiêm trọng và có ảnh hưởng lớn tới năng suất (giảm 60 - 70%) và phẩm chất trên cà chua ở một số vùng Hà Nội, Hải Phòng, Lào Cai, Đà Lạt. Bệnh nặng trong mùa mưa ở các vùng cao có khí hậu ôn hòa: Mộc Châu - Sơn La, Sapa - Lào Cai, Đà Lat - Lâm Đồng (Nguyễn Văn Viên, 1998). Trong vụ đông xuân 2008 - 2009 có nhiều đợt lạnh theo sau đó là những ngày mưa phùn hoặc 4m độ bão hoà khá thích hợp cho sự phát triển của nắm sương mai nên bệnh đã xuất hiện các vùng trồng rau thuộc tinh Lâm Đồng bệnh xuất hiện quanh năm tỉ lệ hại cao phát triển nhanh.

Vào tháng 7 năm 2009 tại 2 huyện Đơn Dương và Đức Trọng diện tích nhiễm bệnh đã lên tới 1620 ha trong đó 50 ha nhiễm nặng, trong 1 tuần diện tích nhiễm bệnh đã tăng thêm 100 ha (Trung tâm khuyến nông khuyến ngư Việt Nam, 2009).2 Triệu chứng Theo tài liệu của Vũ Triệu Mân (2007) cho biết: Bệnh sương mai có nguồn gốc phát sinh đầu tiên ở Nam Mỹ, sau đó ở Châu Âu vào năm 1830 và trở thành nạn dịch nghiêm trọng ở Tây Au trong những năm 1845 - 1848. Ở Việt Nam, bệnh sương mai gây hại phô biến ở các vùng trồng khoai tây, cà chua và ớt và gây tác hại lớn nhất so với các loại nam hại khác trên các cây trồng trên. Triệu chứng trên lá: Bệnh thường xuất hiện đầu tiên ở mép chóp lá tạo vết xám xanh nhạt sau đó lan rộng vào phiên lá. Phân giữa vêt bệnh chuyên màu nâu đen và xung 5 quanh vết bệnh thường có lớp cành bào tử màu trắng xốp bao phủ như một lớp mốc trắng như muối làm cho lá chết lụi nhanh chóng.

Ở mặt dưới lá, vết bệnh có một lớp mốc trắng như sương (phân sinh bào tử). Bệnh nhẹ lá hơi bị cháy, bệnh nặng có thể làm toàn bộ phiến lá bị cháy khô. Triệu chứng trên thân cành: Bị bệnh từng đoạn dài, vỏ và ruột thân lúc đầu màu nâu hoặc thâm đen, sau đó thối ướt màu nâu đen. Chỗ bị bệnh nhỏ tóp lại có khi chỉ một phía thân bị thối.

Khi 4m ướt, trên vết bệnh có lớp nam trắng như sương muối bao phủ. Phía trên chỗ bị bệnh, lá héo dần. Cành, thân bị bệnh dễ bị gãy gục làm tán cây xơ xác. Triệu chứng trên quả: Bệnh thường xuât hiện ở mặt trên của quả, trên quả có những dom màu xanh xám, có vẻ ướt, vết bệnh lớn dân, chuyên sang mau trang đục sau đó chuyên sang màu nâu, hơi lõm, quả nhăn nheo, có viên rõ và bên trong có thê bị thôi.

Bệnh nhẹ quả hơi nám và cứng, bệnh nặng quả không phát triển được, sau đó bị rụng.1 Các triệu chứng của bệnh sương mai ca chua A, B, D. Triệu chứng ban đầu bệnh sương mai trên lá C. Triệu chứng bệnh trên qua 1.3 Tống quan về Phytophthora infestans 1.1 Đặc điểm và phân loài khoa học Nam gây bệnh sương mai được Anton de Bary xác định là Phytophthora infestans một loài Oomycetes. Nam sinh sản vô tính thông qua túi bào tử có hình elip đến hình quả chanh với một cuống nhỏ.

Túi bào tử có kích thước 29 - 36 x 19 -22 um. Bao tử nảy mam hoặc trực tiếp tạo thành ống mam (ở nhiệt độ 15 - 24°C), hoặc gián tiếp qua động bào tử (ở nhiệt độ dưới 18°C). Domain: Eukaryota Kingdom: Chromista Phylum: Oomycota Class: Oomycetes Order: Peronosporales Family: Peronosporaceae Genus: Phytophthora Species: Phytophthora infestans 1.2 Ký chủ và sự lây lan Mặc dù thường được coi là có phạm vi ký chủ hạn chế nhưng P. infestans đã được báo cáo là có thể gây nhiễm trên một số lượng lớn các loài.

Erwin và Ribeiro (1996) liệt kê 89 loài ký chu, hơn 25% trong số nay được đưa vao vì việc lây nhiễm nhân tạo có xuất hiện vết bệnh. Trong nông nghiệp, hai ký chủ quan trọng nhất của loài này là khoai tây và cả chua. infestans là một mầm bệnh có khả năng tàn phá ở hầu hết các vùng trồng khoai tây ( Cox và Large, 1960). Nó cũng là một mầm bệnh nghiêm trọng trên cà chua ở những nơi có khí hậu mát mẻ hơn.

Ngoài những loại cây nông nghiệp quan trọng trên toàn cầu nay, P. infestans còn tan công các loài cây họ cà hoang da ở châu Mỹ. Nó được báo cáo về một số lượng lớn các loài họ cà ở miền trung Mexico ( Rivera-Pena và Molina-Galan, 1989 ), trên cây muồng đêm (Solanum sarrachoides) ở khắp châu Mỹ, và trên dưa lê (S. muricatum) ở Andes của Nam Mỹ ( Turkensteen, 1978 ).

Một số quan thé P. infestans đã được xác định là phát triển khác nhau trên các cây ký chủ khác nhau. Ở Ecuador, tồn tại hai quần thé P. infestans cô thé duoc phan biét bằng các mau isoenzyme đối với glucose-6-phospahte isomerase ( Erselius va ctv, 2000).

Một quan thé (EC-1) chi được tim thấy trên khoai tây và quan thé khác (US-1) chỉ được tìm thấy trên cà chua. Các ưu tiên tương tự cũng được báo cáo từ các dòng phân lập được thu thập ở Pháp và Mỹ ( Legard và ctv, 1995 ; Lebreton va ctv, 1999 ).