khảo sát khả năng đối kháng của ba chủng vi khuẩn bacillus đối với nấm gây bệnh lem lép hạt lúa trong điều kiện phòng thí nghiệm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG HUỲNH VĂN SANG KHẢO SÁT KHẢ NĂNG ĐỐI KHÁNG CỦA BA CHỦNG VI KHUẨN BACILLUS ĐỐI VỚI NẤM GÂY BỆNH LEM LÉP HẠT LÚA TRONG ĐIỀU

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

HUỲNH VĂN SANG

KHẢO SÁT KHẢ NĂNG ĐỐI KHÁNG CỦA BA

CHỦNG VI KHUẨN BACILLUS ĐỐI VỚI NẤM

GÂY BỆNH LEM LÉP HẠT LÚA TRONG

ĐIỀU KIỆN PHÒNG THÍ NGHIỆM

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH BẢO VỆ THỰC VẬT

Cần Thơ, 2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH BẢO VỆ THỰC VẬT

Tên đề tài:

KHẢO SÁT KHẢ NĂNG ĐỐI KHÁNG CỦA BA

CHỦNG VI KHUẨN BACILLUS ĐỐI VỚI NẤM

GÂY BỆNH LEM LÉP HẠT LÚA TRONG

ĐIỀU KIỆN PHÒNG THÍ NGHIỆM

MSSV: 3103668 Lớp: TT1073A1

Cần Thơ, 2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN BẢO VỆ THỰC VẬT



Chứng nhận luận văn tốt nghiệp với tên đề tài:

“ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG ĐỐI KHÁNG CỦA BA

CHỦNG VI KHUẨN BACILLUS ĐỐI VỚI NẤM

GÂY BỆNH LEM LÉP HẠT LÚA TRONG ĐIỀU KIỆNPHÒNG THÍ NGHIỆM”

Do sinh viên Huỳnh Văn Sang thực hiện và đề nạp

Kính trình Hội Đồng chấm luận văn tốt nghiệp xem xét

Cần Thơ, ngày tháng năm 2014

Cán bộ hướng dẫn

PGS TS Trần Thị Thu Thủy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN BẢO VỆ THỰC VẬT



Hội Đồng chấm luận văn tốt nghiệp đã chấp nhận luận văn tốt nghiệp đại học với tên đề tài:

“ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG ĐỐI KHÁNG CỦA BA

CHỦNG VI KHUẨN BACILLUS ĐỐI VỚI NẤM

GÂY BỆNH LEM LÉP HẠT LÚA TRONG

ĐIỀU KIỆN PHÒNG THÍ NGHIỆM”

Do sinh viên Huỳnh Văn Sang thực hiện và bảo vệ trước Hội Đồng, ngày tháng năm 2014

Luận văn đã được Hội Đồng đánh giá ở mức: điểm

Ý KIẾN CỦA HỘI ĐỒNG:

Cần Thơ, ngày tháng năm 2014

CHỦ NHIỆM KHOA

TIỂU SỬ CÁ NHÂN

Họ và tên sinh viên: Huỳnh Văn Sang Giới tính: Nam

Nơi sinh: Lương Phi, Tri Tôn, An Giang

Quê quán: Ấp An Thành, Xã Lương Phi, Huyện Tri Tôn, Tỉnh An Giang

Quá trình học tập:

Năm 1997-2003: là học sinh trường Tiểu học “C” Lương Phi

Năm 2003-2007: là học sinh trường THCS Lương Phi

Năm 2007-2010: là học sinh trường THPT Ba Chúc

Năm 2010-2014: học tại trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Bảo Vệ Thực Vật, khóa 36, bộ môn Bảo Vệ Thực Vật, khoa Nông nghiệp và SHƯD, trường Đại học Cần Thơ

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân Các số liệu

và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực, chưa được ai công bố trong bất kì công trình luận văn nào trước đây

Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cảm ơn và thông tin trích dẫn trong luận văn đều được ghi rõ nguồn gốc

Cần Thơ, ngày tháng năm 2014

Tác giả luận văn

Huỳnh Văn Sang

LỜI CẢM ƠN

Xin cảm ơn công lao trời biển của cha mẹ đã sinh ra và nuôi dƣỡng cho tôi

ăn học

Để hoàn thành đề tài tôi xin chân thành tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS

TS Trần Thị Thu Thủy và ThS Lê Thanh Toàn đã tận tình chỉ dạy, giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn thầy cố vấn học tập TS Lê Văn Vàng, quý thầy cô trong Khoa Nông nghiệp và SHƢD đã giảng dạy và trang bị kiến thức bổ ích trong quá trình học tập

Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn chị Nguyễn Thị Hàn Ni, chị Nguyễn Thị Ngọc Vẹn, anh Nguyễn Thanh Nam và các bạn trong phòng thí nghiệm Phòng trừ Sinh học cũng nhƣ các bạn lớp Bảo Vệ Thực Vật khóa 36 đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập

HUỲNH VĂN SANG

HUỲNH VĂN SANG, 2014 “Khảo sát khả năng đối kháng của ba chủng vi khuẩn

Bacillus đối với nấm gây bệnh lem lép hạt lúa trong điều kiện phòng thí nghiệm”

Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành Bảo Vệ Thực Vật Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trường Đại học Cần Thơ Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS Trần Thị Thu Thuỷ

TÓM LƯỢC

Đề tài “Khảo sát khả năng đối kháng của ba chủng vi khuẩn Bacillus đối

với nấm gây bệnh lem lép hạt lúa trong điều kiện phòng thí nghiệm” được thực

hiện tại phòng thí nghiệm Phòng trừ Sinh Học thuộc bộ môn Bảo vệ Thực vật, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ từ tháng 11/2013 đến tháng 02/2014 nhằm đánh giá hiệu quả đối kháng của từng chủng vi khuẩn đối với từng loại nấm gây bệnh lem lép hạt lúa

Ba chủng vi khuẩn AGB4 (Bacillus sp.), AGB17 (Bacillus pumilus) và AGB27 (Bacillus megaterium) đều có khả năng ức chế sự phát triển khuẩn ty của năm loài nấm Fusarium moniliforme, Curvularia lunata, Bipolaris oryzae, Pinatubo oryzae và Trichothecium sp Trong đó, hiệu quả ức chế thay đổi tùy theo chủng vi khuẩn và tùy theo loài nấm Chủng vi khuẩn AGB17 có khả năng ức chế khuẩn ty nấm Pinatubo oryzae và Curvularia lunata thông qua bán kính vành khăn vô khuẩn

≥5,60 mm và hiệu suất đối kháng lần lượt là 62,20% và 61,00% đạt ở mức đối kháng

cao Kế đến, chủng vi khuẩn AGB4 có khả năng ức chế khuẩn ty nấm Pinatubo oryzae

và Fusarium moniliforme (với bán kính vành khăn vô khuẩn 5,40 mm) và hiệu suất đối

kháng lần lượt là 61,40% và 54,80% Chủng vi khuẩn AGB27 có hiệu quả ức chế khuẩn ty nấm thấp (<5,00 mm)

MỤC LỤC

TIỂU SỬ CÁ NHÂN iii

LỜI CAM ĐOAN iv

LỜI CẢM ƠN v

TÓM LƯỢC vi

MỤC LỤC vii

DANH SÁCH BẢNG ix

DANH SÁCH HÌNH x

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT xi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

1.1 BỆNH LEM LÉP HẠT LÚA 2

1.1.1 Lịch sử và phân bố 2

1.1.2 Triệu chứng 2

1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến bệnh lem lép hạt 2

1.2 TÁC NHÂN GÂY BỆNH LEM LÉP HẠT LÚA 3

1.2.1 Các nghiên cứu trên thế giới 3

1.2.2 Các nghiên cứu trong nước 4

1.3 SƠ LƯỢC VỀ MỘT SỐ LOÀI NẤM GÂY LEM LÉP HẠT LÚA 5

1.3.1 Nấm Fusarium moniliforme 5

1.3.2 Nấm Curvularia lunata 6

1.3.3 Nấm Bipolaris oryzae 7

1.3.4 Nấm Pinatubo oryzae 8

1.3.5 Nấm Trichothecium sp 9

1.4 BIỆN PHÁP SINH HỌC TRONG QUẢN LÝ BỆNH CÂY TRỒNG 10

1.4.1 Khái niệm phòng trừ sinh học 10

1.4.2 Khái niệm vi khuẩn vùng rễ 10

1.4.3 Vai trò của vi khuẩn vùng rễ 11

1.4.4 Cơ chế ức chế mầm bênh của vi khuẩn vùng rễ 11

1.5 NGHIÊN CỨU VI KHUẨN BACILLUS ĐỂ QUẢN LÝ BỆNH CÂY TRỒNG 13

1.5.1 Phân loại và đặc điểm của vi khuẩn Bacillus 13

1.5.2 Một số nghiên cứu về sử dụng vi khuẩn Bacillus trong phòng trừ sinh học bệnh cây 14

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG TIỆN-PHƯƠNG PHÁP 17

2.1 PHƯƠNG TIỆN 17

2.1.1 Thời gian và địa điểm 17

2.1.2 Vật liệu và phương tiện thí nghiệm 17

2.2 PHƯƠNG PHÁP 18

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ-THẢO LUẬN 20

3.1 KHẢ NĂNG ĐỐI KHÁNG CỦA BA CHỦNG VI KHUẨN AGB4, AGB17 VÀ AGB27 VỚI NẤM FUSARIUM MONILIFORME 20

3.2 KHẢ NĂNG ĐỐI KHÁNG CỦA BA CHỦNG VI KHUẨN AGB4 AGB17 VÀ AGB27 VỚI NẤM CURVULARIA LUNATA 21

3.3 KHẢ NĂNG ĐỐI KHÁNG CỦA BA CHỦNG VI KHUẨN AGB4 AGB17 VÀ AGB27 VỚI NẤM BIPOLARIS ORYZAE 23

3.4 KHẢ NĂNG ĐỐI KHÁNG CỦA BA CHỦNG VI KHUẨN AGB4 AGB17 VÀ AGB27 VỚI NẤM PINATUBO ORYZAE 24

3.5 KHẢ NĂNG ĐỐI KHÁNG CỦA BA CHỦNG VI KHUẨN AGB4 AGB17 VÀ AGB27 VỚI NẤM TRICHOTHECIUM SP 26

3.6 KHẢ NĂNG ĐỐI KHÁNG CỦA TỪNG CHỦNG VI KHUẨN AGB4, AGB17 VÀ AGB27 TRÊN MỘT SỐ LOÀI NẤM 28

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN-ĐỀ NGHỊ 31

TÀI LIỆU THAM KHẢO 32 PHỤ CHƯƠNG

DANH SÁCH BẢNG

3.1 Bán kính vành khăn vô khuẩn và hiệu suất đối kháng của ba chủng vi khuẩn

đối với nấm Fusarium moniliforme

20

3.2 Bán kính vành khăn vô khuẩn và hiệu suất đối kháng của ba chủng vi khuẩn

đối với nấm Curvularia lunata

22

3.3 Bán kính vành khăn vô khuẩn và hiệu suất đối kháng của ba chủng vi khuẩn

đối với nấm Bipolaris oryzae

23

3.4 Bán kính vành khăn vô khuẩn và hiệu suất đối kháng của ba chủng vi khuẩn

đối với nấm Pinatubo oryzae

25

3.5 Bán kính vành khăn vô khuẩn và hiệu suất đối kháng của ba chủng vi khuẩn

đối với nấm Trichothecium sp

27

3.6 So sánh bán kính vành khăn vô khuẩn của ba chủng vi khuẩn đối với năm

loài nấm gây bệnh lem lép hạt lúa

29

3.7 So sánh hiệu suất đối kháng của ba chủng vi khuẩn đối với năm loài nấm

gây bệnh lem lép hạt lúa

30

DANH SÁCH HÌNH

2.1 Phương pháp trắc nghiệm khả năng đối kháng của vi khuẩn đối với nấm trên

3.1 Khả năng đối kháng của ba chủng vi khuẩn với nấm Fusarium moniliforme

3.2 Khả năng đối kháng của ba chủng vi khuẩn với nấm Curvularia lunata thời

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT

ĐBSCL: Đồng bằng sông Cửu long

ctv: cộng tác viên

PDA: Potato dextrose agar

PDAP: Potato dextrose agar peptone

HSĐK: Hiệu suất đối kháng

BKKLđc: Bán kính khuẩn ty về phía đối chứng

BKKLvk: Bán kính khuẩn ty về phía vi khuẩn

NSKC: Ngày sau khi cấy

BKVKVK: Bán kính vành khăn vô khuẩn

MỞ ĐẦU

Lúa (Oryza sativa L.) là cây trồng cần thiết, lâu đời nhất của nhân dân ta và

nhiều dân tộc khác trên thế giới, khoảng 40% dân số thế giới lấy lúa gạo làm nguồn lương thực chính (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008) Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là vựa lúa lớn nhất của cả nước, hàng năm đóng góp trên 50% sản lượng lúa và trên 90% tổng sản lượng xuất khẩu của nước ta Cây lúa hiện nay và trong vài thập niên tới vẫn là cây trồng chủ lực ở ĐBSCL (Mai Thành Phụng, 2010)

Bên cạnh những thành tựu đạt được thì quá trình canh tác lúa còn gặp nhiều điều kiện bất lợi như biến đổi khí hậu toàn cầu, thiên tai, dịch hại Trong đó, bệnh lem lép hạt là một trong những bệnh quan trọng gây thất thu từ 15-20% sản lượng

và giảm sức nảy mầm từ 15-60% (Phạm Văn Dư, 2004) Bệnh có thể do nhiều loài

vi sinh vật gây ra, hạt có thể bị nhiễm trước hay sau thu hoạch, mức độ thay đổi tùy mùa vụ và tùy nơi (Ou, 1983)

Tuy nhiên, không phải tất cả các vi sinh vật hiện diện trên hạt lúa đều gây bệnh, có hơn 4% trong tổng số vi khuẩn có khả năng kiểm soát sinh học đối với hầu hết các mầm bệnh trên hạt lúa (Mew và Gonzales, 2002) Hiện nay, biện pháp phòng trị bệnh chủ yếu là dùng thuốc hóa học, đây là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường Việc sử dụng thuốc đặc trị tuy có hiệu quả nhưng không

có tính bền vững, càng sử dụng thuốc thì bệnh càng nặng hơn ở vụ sau (Phạm Văn Kim, 2003) Vì vậy, việc áp dụng biện pháp sinh học trong quản lý bệnh cây trồng với ưu điểm là giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường đang là xu hướng mới và cũng phù hợp với xu hướng phát triển chung của nền nông nghiệp thế giới Mặt khác, phòng trừ sinh học đối với bệnh lem lép hạt ở Việt Nam vẫn chưa được nghiên cứu nhiều

Do đó, đề tài “Khảo sát khả năng đối kháng của ba chủng vi khuẩn

Bacillus đối với nấm gây bệnh lem lép hạt lúa trong điều kiện phòng thí

nghiệm” được thực hiện nhằm đánh giá hiệu quả ức chế khuẩn ty và hiệu suất đối

kháng của từng chủng vi khuẩn đối với từng loại nấm gây bệnh lem lép hạt lúa

CHƯƠNG 1 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 1.1 BỆNH LEM LÉP HẠT LÚA

Hai, 1999)

1.1.2 Triệu chứng

Bệnh lem lép hạt (biến màu hạt) có thể chỉ xuất hiện trên vỏ trấu, trên hạt gạo hoặc cả trên vỏ và hạt đều bị bệnh (Ou, 1983) Biểu hiện trên vỏ hạt thay đổi tùy theo loài nấm và tùy mức độ nhiễm Triệu chứng bệnh có thể là những vết nhỏ màu nâu đen hay những mảng nâu đen bao phủ một phần hay cả vỏ hạt Tâm vết bệnh có thể nâu nhạt hay xám, viền nâu sậm Hạt gạo bên trong bị đổi sang màu đen, đỏ, cam, xanh… (Võ Thanh Hoàng và Nguyễn Thị Nghiêm, 1993)

1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến bệnh lem lép hạt

Nhiệt độ: bệnh phát triển nhanh ở nhiệt độ 30-350C (Trần Văn Hai, 1999)

Ẩm độ: bệnh nhiễm vào hạt ở giai đoạn trước trổ đến trước khi thu hoạch,

đặc biệt là vào giai đoạn sắp trổ Ẩm độ trong giai đoạn này rất quan trọng do các loài nấm gây biến màu vỏ hạt đều có thể sống và gây hại trên cây lúa nhất là cuối giai đoạn sinh trưởng Lúa trổ gặp điều kiện thời tiết nóng và mưa nhiều rất dễ bị các loài nấm xâm nhiễm (Trần Văn Hai, 1999)

Điều kiện tồn trữ: Trần Văn Hai (1999), ghi nhận đa số các loài nấm mốc

bắt đầu phát triển mạnh khi gặp điều kiện tồn trữ có ẩm độ trên 14%, nhiệt độ thuận lợi từ 22-350C Ngoài ra, bệnh có thể tăng do côn trùng gây hại ngoài đồng hoặc trong kho bảo quản

1.2 TÁC NHÂN GÂY BỆNH LEM LÉP HẠT LÚA

1.2.1 Các nghiên cứu trên thế giới

Agarwal (1989), đã ghi nhận nấm có liên quan đến bệnh biến màu hạt có thể chia thành 2 nhóm: nhóm nấm ảnh hưởng ngoài đồng (xâm nhiễm hạt lúa trước khi

thu hoạch) phổ biến là các loài: Bipolaris oryzae, Alternaria padwickii, Pyricularia oryzae, Fusarium moniliforme, Fusarium graminearum, Nigrospora oryzae, Epicoccum nigrum, Curvularia spp., Phoma sorghina, Dichotomophthoropsis nymphacearum, Heterosporium echinulatum Nhóm còn lại là nhóm nấm mốc trong quá trình tồn trữ, phổ biến là các loài: Aspergillus, Penicillium, Absidia, Mucor, Rhizopus, Chaetomium, Monilia, Streptomyces

Mew và Misra (1994), bằng phương pháp Blotter, IRRI đã phân lập được 20 loài nấm từ 4.744 mẫu hạt giống lúa, trong đó những loài nấm xuất hiện phổ biến là:

Trichoniella padwickii (96,9%), Curvularia spp (87,8%), Sarocladium oryzae (55,6%), Phoma spp (39,8%), Nigrospora oryzae (38,3%), Gerlachia oryzae (28,7%), Drechslera oryzae (24,4%), Fusarium moniliforme (21,8%)

Mew và Gonzales (2002), đã phát hiện hơn 80 loài nấm hiện diện trên tổng số 500.000 lô hạt giống Trong đó, có 20 loài phổ biến và tần số xuất hiện của nấm

Alternaria padwickii rất cao (80-90%) Butt và ctv (2007), ghi nhận có hơn 20 loài nấm trên hạt của các giống lúa khác nhau: Pyricularia oryzae, Alternaria padwickii, Curvularia oryzae, Curvularia lunata, Aspergillus niger, Fusarium moniliforme, Fusarium oxysporum, Fusarium solani

Utobo và ctv (2011), ghi nhận có 9 loài nấm hiện diện trên hạt lúa Các loài

nấm là: Rhizopus oryzae, Trichoconis padwickii, Helminthosporium oryzae, Fusarium moniliforme, Aspergillus niger, Curvularia lunata, Penicillium sp., Alternaria oryzae và Pyricularia oryzae Trong đó, tần số xuất hiện của Trichoconis padwickii cao nhất (37,14%), kế đến là Helminthosporium oryzae (17,14%), các

nấm còn lại có tần số xuất hiện thấp hơn

Islam và ctv (2012), quan sát trên hạt lúa được thu thập tai vùng Patuakhali

(Bangladesh) thấy sự hiện diện của các loài nấm: Trichoconis padwickii, Curvularia lunata, Fusarium moniliforme, Bipolaris oryzae, Aspergillus flavus, Rhizopus sp., Aspergillus clavatus, Aspergillus niger và Chaetomium sp Trong đó phổ biến nhất

là Trichoconis padwickii và Aspergillus flavus

1.2.2 Các nghiên cứu trong nước

Võ Thanh Hoàng và Nguyễn Thị Nghiêm (1993), cho biết bệnh biến màu hạt

có thể do nhiều vi sinh vật gây ra, hạt có thể bị nhiễm trước hay sau thu hoạch, mức

độ thay đổi tùy mùa và tùy nơi Nhóm nhiễm vào hạt trước khi thu hoạch bao gồm

các loài khá phổ biến như: Drechslera oryzae cùng các loài Drechslera và Helminthosporium khác; Pyricularia oryzae, Alternaria padwickii, Gibberella fujikuroi I G zeae, Nigrospora spp., Epicoccum spp., Curvularia spp., Phoma sorghina, Alternaria spp và Helicoceras oryzae Nhóm nấm mốc nhiễm vào hạt sau thu hoạch, trong quá trình tồn trữ cũng gồm nhiều loài Phổ biến nhất là Aspergillus spp., Penicillium spp., Mucor và Rhizopus spp

Qua kết quả phân lập 2000 hạt lúa bệnh trong vụ hè thu và thu đông ở huyện Cai Lậy (Tiền Giang) năm 1991, Võ Thanh Hoàng ghi nhận có 9 loài nấm hiện

diện, trong đó phổ biến nhất là Helminthosporium oryzae (Drechslera oryzae), kế

đó là 3 loài Fusarium moniliforme, Trichoconis padwickii và Curvularia lunata

Phạm Văn Dư và ctv (2001), bằng phương pháp Blotter đã ghi nhận có 9 loài nấm hiện diện trên 60 mẫu hạt trên 12 giống lúa thu thập tại tỉnh Long An Trong

đó, nấm có tần suất xuất hiện cao nhất là Curvularia spp (13,44%), kế đến là Alternaria padwickii (12,00%), Bipolaris oryzae (4,90%), Sarocladium oryzae (1,90%), Fusarium graminum (1,50%), Cephalosporium oryzae (0,34%), Tilletia barclayana (0,16%), Phoma sorghina (0,10%) và Ustilaginoidea virens (0,05%)

Tại tỉnh Cần Thơ, ghi nhận có 8 loài nấm lưu tồn trên hạt Trong đó, nấm có tần

suất xuất hiện cao nhất là Alternaria padwickii, kế đến là Bipolaris oryzae, Fusarium moniliforme, Fusarium pallidoroseum, Fusarium subglutinans, Microdochium oryzae, Phoma sp và Sacrocladium oryzae

Trần Thị Thu Thủy (2011), ghi nhận có 11 loài nấm hiện diện trên tổng số 81

mẫu hạt giống thu thập tại các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL): Fusarium spp., Helminthosporium oryzae, Curvularia lunata, Diplodina sp., Trichoconis padwickii, Trichothecium sp., Nigrospora oryzae, Cercospora oryzae, Tilletia barclayana, Pyricularia oryzae và Alternaria sp Trong đó, Fusarium là loài nấm

hiện diện phổ biến nhất Kết quả còn ghi nhận điều kiện ánh sáng cũng ảnh hưởng

đến tần số xuất hiện của một số loài nấm như Fusarium spp có tần số xuất hiện cao

ở ánh sáng đèn néon và Trichoconis có tần số xuất hiện cao ở ánh sáng cận cực tím

Trong vụ lúa Hè Thu 2011 và Thu Đông 2011-2012 tại tỉnh Hậu Giang, Nguyễn Thanh Nam (2012), đã ghi nhận có 17 loài nấm hiện diện trong 42 mẫu hạt

giống được kiểm tra bằng phương pháp Blotter Các loài nấm bao gồm: Fusarium moniliforme, Curvularia spp., Bipolaris oryzae, Trichothecicum sp., Alternaria

padwickii, Pinatubo oryzae, Chaetomium globosus, Nigrospora sp., Tilletia barclayana, Ustilaginoidae virens, Sarocladium oryzae, Penicillium sp., Aspergillus sp., Rhizopus sp., Tetraploa aristata, Pithomyces sp và Pyricularia oryzae Trong

đó tần số xuất hiện của các loài nấm có sự khác biệt rất lớn trên các giống lúa khác

nhau, nấm Curvularia spp và Fusarium moniliforme có tần số xuất hiện cao hơn các loài nấm khác trên mỗi giống lúa khác nhau (>40%), các nấm Bipolaris oryzae, Trichothecicum sp và Alternaria padwickii có tần số xuất hiện <40%

Nguyễn Thị Ngọc Vẹn (2012), ghi nhận trên 31 mẫu lúa thu thập tại Trà Vinh

trong vụ Hè Thu 2011, có 15 tác nhân gây hại hạt lúa là Helminthosporium spp., Fusarium spp., Trichoconis padwickii, Curvularia spp., Nigrospora spp., Cercospora spp., Trichothecium sp., Tilletia barclayana, Pinatubo oryzae, Alternaria sp., Ustilaginoidea virens, Aspergillus spp., Penicillium sp., Pithomyces

sp và Chaetomium globosus Trong đó, Pinatubo oryzae có tần số xuất hiện cao

số xuất hiện thấp (nhỏ hơn 10%)

1.3 SƠ LƯỢC VỀ MỘT SỐ LOÀI NẤM GÂY BỆNH LEM LÉP HẠT LÚA

1.3.1 Nấm Fusarium moniliforme

Mew và Gonzales (2002), nấm Fusarium moniliforme có thể quan sát trên hạt

lúa sau 5 ngày sau khi ủ dưới ánh sáng cận cực tím ở 210C Tần số xuất hiện là 28,1% trên các hạt giống thu từ các vùng khác nhau

Theo Vũ Triệu Mân (2007), hạt bị bệnh thường lửng, lép, vỏ hạt màu xám, trên vỏ hạt có thể quan sát thấy lớp nấm phấn trắng phớt hồng trong điều kiện ẩm ướt Trên hạt lúa bị bệnh xuất hiện những đốm màu nâu, viền không rõ rệt, trên bông lúa xuất hiện những sợi nấm trắng, mịn (Nguyễn Thanh Nam, 2012) Trong điều kiện khô, trên đốt thân và vỏ hạt có nhiều chấm nhỏ li ti màu xanh đen, đó là quả thể của nấm Nấm gây hại làm hạt bị biến màu, lúc đầu có màu trắng về sau có màu vàng, màu hồng hoặc đỏ son Đôi khi toàn bộ hạt bị bệnh, hạt bị bệnh trở nên nhẹ, dễ vỡ nát và thường không nảy mầm (Ou, 1983)

Sợi nấm không màu, có vách ngăn Đính bào đài mọc đơn, ở bên có các sợi nấm kí sinh, hình dùi, thon dần về phía đỉnh (Mew và Gonzales, 2002) Bào tử vô tính có hai dạng: bào tử nhỏ (tiểu bào tử) và bào tử lớn (đại bào tử) Bào tử nhỏ đơn bào, hình trứng và hình hạt dưa gang, hình thành từ cành phân nhánh dạng chạc đôi hoặc không phân nhánh mọc trực tiếp từ sợi nấm, bào tử nhỏ tụ lại dạng bọc giả trên đầu cành hoặc hình thành dạng chuỗi, kích thước bào tử từ 3,4 x 20-1,3 x 4,1 µm Bào tử lớn dài, cong hình trăng khuyết lưỡi liềm, một đầu hơi nhọn còn một đầu có dạng hình bàn chân nhỏ, thường từ 3-5 vách ngăn Giai đoạn hữu tính tạo quả thể bầu màu xanh đen hoặc tím đen dạng hạt chấm đen nhỏ li ti trên bộ phận bị bệnh Bào tử túi không màu, có một vách ngăn ngang, hình bầu dục, kích thước 9,0-22 x 5,0-12 µm (Vũ Triệu Mân, 2007)

Tản nấm trên môi trường PDA ở nhiệt độ (28-300C) phát triển tương đối nhanh và có đường kính 5,2 cm sau 5 ngày nuôi cấy Chúng là các khoanh màu trắng với tâm màu hồng, sợi nấm bện chặt Mặt sau đĩa Petri là các khoanh màu trắng với tâm tím nhạt (Mew và Gonzales, 2002)

Nấm phát triển thích hợp ở 25-300C Bào tử phân sinh dạng bào tử lớn mang chức năng như hậu bào tử có thể tồn tại và giữ sức sống trong đất từ 4-6 tháng trong điều kiện đồng ruộng, nhưng trong phòng bào tử có sức sống tới hai năm Nấm tồn tại chủ yếu ở dạng sợi và bào tử hữu tính trên tàn dư cây bệnh, ở trong đất và ở hạt giống (phôi hạt) (Vũ Triệu Mân, 2007)

Theo Võ Thanh Hoàng và Nguyễn Thị Nghiêm (1993), phòng trị nấm

Fusarium moniliforme bằng cách tuyển chọn và sử dụng giống kháng, xử lý hạt

Ngoài việc hạn chế bệnh bằng giống kháng còn có thể phòng trị bệnh bằng cách ngâm hạt giống từ 16-21 giờ trong dung dịch clorit hoặc axetat nồng độ 0,1% (Hoshino, 1955, trích dẫn Ou, 1983)

1.3.2 Nấm Curvularia lunata

Bằng phương pháp Blotter dưới ánh sáng cận cực tím ở 210C, nấm có thể quan sát được trên hạt lúa sau 7 ngày Tần số xuất hiện khoảng 70,6% trên các hạt giống

từ các vùng khác nhau (Mew và Gonzales, 2002)

Vết bệnh trên hạt tròn nhỏ màu nâu, hạt bị bệnh thường biến màu, trên hạt xuất hiện những bào tử nấm màu nâu đen rãi đều khắp bề mặt của hạt Hạt bị nhiễm bệnh nấm mọc thành lớp mốc màu xám đến nâu xám (Vũ Triệu Mân, 2007; Nguyễn Thanh Nam, 2012)

Năm 1933, Boedijin mô tả sợi nấm Curvularia lunata có vách ngăn, phân

nhiều nhánh màu nâu đến nâu sáng, đường kính sợi nấm đơn lẻ là 2-5 µm Cành bào

tử màu nâu đậm, không phân nhánh, có vách ngăn, gần đỉnh đôi khi cong xuống và

có màu, kích thước 70-270 µm x 2-4 µm Bào tử mọc trên đỉnh từ một đến nhiều bào tử sắp xếp gần thành vòng xoắn ốc, hình thuyền, đỉnh tròn, đại bộ phận hơi thắt lại ở gốc, có 3 vách ngăn, tế bào thứ 2 lớn và màu nâu đậm hơn so với tế bào khác, bào tử hơi cong ở tế bào này, kích thước 19-30 µm x 8,0-16 µm (Ou, 1983)

Trên môi trường PDA ở nhiệt độ phòng (28-300C) tản nấm phát triển nhanh, đạt đường kính 8,4 cm sau 5 ngày Chúng là các khoanh màu xanh xám, sợi nấm mịn, bền chặt Mặt sau đĩa Petri, chúng là các khoanh màu xám (Mew và Gonzales, 2002)

Nấm tồn tại chủ yếu trên bề mặt hạt giống hoặc dưới lớp vỏ trấu dưới dạng sợi nấm và bào tử phân sinh Nguồn bệnh tồn tại chủ yếu trên các hạt giống va rơm rạ của các cây bị nhiễm bệnh (Vũ Triệu Mân, 2007) Theo Martin (1939 và 1940) cho rằng côn trùng là phương tiện lan truyền bệnh, các đống rơm là nguồn dự trữ bệnh (trích dẫn từ Ou, 1983)

Ở Mỹ người ta phát hiện thấy nấm C lunata gây bệnh cho quả cà chua và ớt

(Vũ Triệu Mân, 2007) Theo Pitt và Hocking (2009), lúa, lúa miến, lúa mạch, lúa

mì, bắp là phổ ký chủ của nấm Curvularia spp

Biện pháp phòng trừ bệnh là dùng hạt giống sạch bệnh, sáng màu, mày chắc Chăm sóc mạ tốt, cấy đúng thời vụ, bón phân cân đối Trên đất chua cần bón thêm vôi để cải tạo đất Điều tiết nước hợp lý Nếu bệnh phát triển có thể phun các loại thuốc: New Hinosan 30EC, Kitazin 50EC, Rovral 50WP, Zineb 80 WP (Vũ Triệu Mân, 2007)

1.3.3 Nấm Bipolaris oryzae

Theo Mew và Gonzales (2002), nấm Bipolaris oryzae dễ dàng quan sát thấy

sau 5 ngày ủ trên giấy thấm, đặt dưới đèn cận cực tím 220C Tần số xuất hiện trung bình là 56,7% ở trên hạt giống từ nhiều vùng khác nhau

Triệu chứng trên vỏ hạt lúa xuất hiện các vết đen hoặc nâu đậm, trong trường hợp bệnh nặng, các vết bệnh có thể bao phủ phần lớn hoặc toàn bộ bề mặt vỏ hạt Trong điều kiện khí hậu thuận lợi, trên vết bệnh phát triển những cành bào tử và bào

tử màu nâu đậm giống như một lớp nhung mịn (Ou, 1983; Vũ Triệu Mân, 2007) Trên diệp tiêu là các đốm màu nâu, nhỏ, hình tròn hoặc bầu dục (Ou, 1983; Mew và Gonzales, 2002)

Nấm Bipolaris oryzae thuộc nhóm Nấm Bất Toàn, giai đoạn sinh sản hữu tính thuộc nhóm Nấm Túi Ascomycetes, có tên là Ophiobolus miyabeanus Ito và

Kuribayashi (Vũ Triệu Mân, 2007)

Sợi nấm phân nhánh, màu nâu đến xám nhạt (Mew và Gonzales, 2002; Vũ Triệu Mân, 2007) Cành bào tử phân sinh mọc thành cụm, đa bào, phần gốc lớn hơn phần đỉnh cành và hơi gãy khúc Bào tử phân sinh hình con nhộng thon dài thẳng hoặc hơi cong, hai đầu tròn có từ 3-11 ngăn ngang Kích thước bào tử biến động từ 15-170 x 7-26 µm, phần gốc bào tử thon tròn Nhiệt độ thích hợp nhất cho nấm sinh trưởng là 27-300C (Vũ Triệu Mân, 2007) Theo Mew và Gonzales (2002) thì bào tử

có 5-9 vách ngăn, kích thước 39,56-101,89 µm x 11,96-16,10 µm trên môi trường PDA

Nấm có thể tồn tại trên rơm rạ trong đất và sống sót trên hạt giống trong bảo quản dưới dạng bào tử hoặc sợi nấm tiềm sinh trong khoảng thời gian 2-3 năm Nấm có thể gây hại trên 23 loài cỏ dại một lá mầm (Vũ Triệu Mân, 2007) Nấm còn

được tìm thấy trên một số loài cỏ dại như: Leersia hexandra, Echinochlaam Pennisetum lacphoides và Setoria italic và Leptochloa chinensis (cỏ đuôi phụng)

(Mew và Misra, 1994; Trần Thị Thu Thủy, 2011)

Biện pháp phòng trị bệnh là chọn giống kháng, hạt giống khỏe, cải tiến tình trạng đất và phân bón thích hợp, đốt rơm lúa bệnh, vệ sinh cỏ dại (Võ Thanh Hoàng, 1993) Xử lý bằng nước nóng 540C trong 10 phút hoặc xử lý bằng thuốc diệt nấm rồi đãi sạch đem ủ Trường hợp cần thiết phun thuốc trừ nấm như: New Hinosan 30EC, Kitazin 50EC, Rovral 50WP, Zineb 80 WP (Vũ Triệu Mân, 2007)

1.3.4 Nấm Pinatubo oryzae

Nấm Pinatubo oryzae có thể được quan sát trên hạt lúa sau 5 ngày ủ bệnh dưới

ánh sáng cận cực tím 210C Tần số xuất hiện trung bình thường là 25,2% trên hạt lúa lấy từ những vùng khác nhau (Mew và Gonzales, 2002)

Ban đầu nấm này được nhận dạng là Verticillium cinnabarinum Sau đó được nhận dạng lại là Pinatubo oryzae năm 1996 (Mew và Gonzales, 2002) Nấm Pinatubo oryzae là loài mới được phân lập từ các lô hạt giống ở Philippines

(Manandhar và ctv., 1996)

Hạt lúa bị bệnh có màu nâu đen hay hơi đen trên một phần hoặc toàn bộ hạt Đôi khi xuất hiện những khối bào tử màu trắng, mịn (Nguyễn Thanh Nam, 2012; Nguyễn Văn Lực, 2013)

Nấm thường được tìm thấy trên toàn bộ hạt lúa ( khoảng 46%) hoặc chủ yếu

ký sinh ở mầm lúa (Manandhar và ctv., 1996; Mew và Gonzales, 2002) Sợi nấm kí sinh xuất hiện từ ít đến nhiều, màu trắng và phân nhánh Bào tử đính sinh ra ở đỉnh

và sắp xếp như một bông hoa (Mew và Gonzales, 2002)

Sợi nấm trong suốt, có vách ngăn Cành bào tử ngắn, dạng đơn hoặc phân nhánh Bào tử hình bầu dục dài, trong suốt, có 1 tế bào đến 2 tế bào, hiếm có 3 tế bào, nhọn ở phần gốc và tròn ở đỉnh Có kích thước 5,75-12,88 x 2,76-5,98 µm trên môi trường PDA (Mew và Gonzales, 2002)

Tản nấm trên môi trường PDA ở nhiệt độ phòng (28-300C) phát triển tương đối nhanh, có đường kính 5,02 cm ở thời điểm 5 ngày Chúng là các khoanh màu đỏ nhạt, cam đến cam, rìa đều Mặt sau đĩa Petri có màu cam đến vàng cam sáng về phía rìa Ở 280C dưới ánh sáng cận cực tím xen kẻ 12 giờ sáng và 12 giờ tối khuẩn

ty nấm phát triển nhanh và đạt đường kính 5,2 cm sau 5 ngày Chúng là các khoanh với rìa đều, mọc thành khóm và xen giữa cam nhạt và cam với búi sợi nấm màu cam nhạt Khuẩn lạc xuất hiện ít phân vùng đến phân vùng và xen kẻ màu cam và vàng nhạt trên mặt sau đĩa Petri (Mew và Gonzales, 2002)

1.3.5 Nấm Trichothecium sp

Hạt bị lép, vỏ hạt bị lem màu nâu hoặc đen Đôi khi vết bệnh có viền nâu đậm, tâm màu trắng Trên hạt sợi nấm phân nhánh, không màu Cành bào tử dài phân sinh mọc trực tiếp từ bề mặt hạt thành từng cụm hoặc đơn lẻ, không phân nhánh, trong suốt Đôi khi phát triển thành từng mảng lớn bao phủ một phần hoặc cả bề mặt hạt, màu hồng nhạt hoặc trong suốt, mang một hoặc nhiều bào tử đính phía trên đỉnh (Hồ Văn Thơ, 2007)

Nguyễn Thanh Nam (2012), tản nấm trên môi trường PDA ở nhiệt độ phòng (28-300C), nấm đạt đường kính 5,5 cm sau 5 ngày nuôi cấy Chúng là những khoanh màu trắng đục, bề mặt không bằng phẳng mang các cụm bào tử của nấm Mặt dưới đĩa Petri có nhiều vòng tròn đồng tâm, với các vòng phía trong màu cam nhạt và nhạt dần ra ngoài Rìa tản nấm mọc đều nhau, sợi nấm mịn, mọc tương đối sát môi trường (Nguyễn Văn Lực, 2013)

Lê Thị Cẩm Tú (2007), ghi nhận khi nuôi cấy trên Lame, bào tử dính thon dài, đơn bào, có 1 vách ngăn Bào tử đính ở đỉnh sợi nấm đơn lẻ hoặc liên tục và có thể hợp lại thành nhóm hay chuỗi Bào tử dạng trứng hay bầu dục, viền nâu đậm, không màu, có 2 tế bào và hơi thắt eo ở chỗ vách ngăn Một đầu to tròn còn đầu kia hơi thắt lại như dạng hạt dưa Kích thước trung bình là 7,05 x 4,03 µm (Hồ Văn Thơ, 2007)

1.4 BIỆN PHÁP SINH HỌC TRONG QUẢN LÝ BỆNH CÂY TRỒNG

1.4.1 Khái niệm phòng trừ sinh học

Cook (1982), cho biết khái niệm về phòng trừ sinh học nhằm ba mục đích: làm giảm mật số tác nhân gây bệnh bằng cách sử dụng vi sinh vật đối kháng để diệt trừ nguồn bệnh và làm giảm sức sống hoặc sự phát triển của mầm bệnh; bảo vệ bề mặt cây trồng bởi các vi sinh vật định cư ở vết thương, lá hoặc vùng rễ nơi mà chúng thực hiện hoạt động ức chế tác nhân gây bệnh bằng hình thức cạnh tranh, tiết kháng sinh hoặc hạn chế hoạt động ký sinh của tác nhân gây bệnh; sử dụng vi sinh vật không gây bệnh để kích thích tính kháng bệnh ở cây trồng hoặc cạnh tranh về nơi cư trú và thức ăn với tác nhân gây bệnh Theo Agrios (2005), phòng trừ sinh học bệnh cây là kiểm soát bằng sinh học một cách hoàn toàn hay một phần sự phá hủy mật số của mầm bệnh bởi những vi sinh vật khác xuất hiện trong tự nhiên

Theo Phạm Văn Kim (2000), biện pháp sinh học trong phòng trị bệnh cây là điều khiển môi trường, cây trồng và vi sinh vật đối kháng một cách thích hợp, để tạo nên một thế cân bằng sinh học cần thiết, giúp giảm mật số của mầm bệnh xuống dưới ngưỡng gây hại Nhờ đó, bệnh của cây trồng chỉ xuất hiện ở mức độ nhẹ, không gây ảnh hưởng quan trọng về mặt kinh tế Biện pháp sinh học không có mục đích tiêu diệt toàn bộ mầm bệnh và cũng không có khả năng này

1.4.2 Khái niệm vi khuẩn vùng rễ

Vi khuẩn vùng rễ là những vi khuẩn sống ở khu vực xung quanh vùng rễ, có khả năng sống và phát triển tốt với mật số khá phong phú xung quanh vùng rễ Sự hiện diện của vi khuẩn vùng rễ có thể có tác động trung tính, có hại hoặc có lợi đối với sự phát triển của cây trồng (Antoun và Prévost, 2005) Kloepper và Schroth (1978), cho biết khoảng 2-5% vi khuẩn vùng rễ khi chủng vào đất có vi sinh vật cạnh tranh, biểu hiện có lợi cho sự tăng trưởng của cây trồng được gọi là vi khuẩn vùng rễ kích thích tăng trưởng cây trồng (Plant Growth Promoting Rhizobacteria, viết tắt là PGPR) Siddiqui (2006), nhận định rằng PGPR là các vi khuẩn sống tự do trong đất mà chúng có thể mang đến nhiều ảnh hưởng có lợi cho cây trồng thông qua việc nâng cao sự nảy mầm của hạt, sự phát triển của rễ, sự hấp thu nước, dinh dưỡng khoáng và đóng vai trò quan trọng trong phòng trừ các tác nhân gây bệnh trên cây trồng

1.4.3 Vai trò của vi khuẩn vùng rễ

Theo Mukerji và Garg (1993), vi sinh vật đối kháng tồn tại khắp nơi trong đất, nước, trên bề mặt cây trồng chúng có khả năng tiết ra kháng sinh (antibiotic), cạnh tranh về dinh dưỡng và nơi ở, hạn chế sự phát triển của nhóm vi sinh vật khác, góp phần tạo cân bằng sinh học trong tự nhiên

Trong đất, vi sinh vật vừa có vai trò chuyển hóa các vật chất vừa là tác nhân gây bệnh cho cây trồng, đồng thời giữ vai trò đối kháng với các nấm bệnh của cây trồng (Lâm Thị Mai Thu, 1998)

Trong hệ sinh thái tự nhiên và hệ sinh thái trồng trọt có sự hiện diện phong phú của quần thể vi sinh vật có lợi trong đất như nhóm động vật, vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm Nhóm vi sinh vật có lợi là nhóm vi sinh vật có khả năng hạn chế sự phát triển của các tác nhân gây bệnh như nấm, vi khuẩn, tuyến trùng (Phạm Văn Kim, 2000) Đặc biệt, trong phòng trị sinh học tác nhân gây bệnh cây trồng thì vi khuẩn đối kháng giữ vai trò nổi bật (Nguyễn Thị Thu Nga, 2003)

Kumar và ctv (2011), cho rằng PGPR có thể thúc đẩy tăng trưởng cây trồng một cách trực tiếp hoặc gián tiếp, thông qua phòng trừ sinh học bệnh cây, sản xuất các phytohormone hoặc cải thiện tình trạng dinh dưỡng của cây trồng

1.4.4 Cơ chế ức chế mầm bệnh của vi khuẩn vùng rễ

Có rất nhiều vi khuẩn có khả năng đối kháng trong tự nhiên, chúng đối kháng bằng nhiều cơ chế như tiết kháng sinh, tiết ra enzyme phân hủy vách tế bào như Glucanase, Chitinase, Protease (Nguyễn Thị Thu Nga, 2003) Satyaprasad và ctv (2011), cho biết ảnh hưởng của PGPR lên sự phát triển của cây trồng bằng nhiều cách khác nhau bởi việc sản xuất phytohormone như IAA (Indole-3-acetic acid) và Gibberellin, sản xuất siderophore, phân giải lân, tổng hợp các chất kháng sinh, enzyme và các hợp chất kháng nấm

Cơ chế tiết kháng sinh

Kháng sinh do vi khuẩn vùng rễ tiết ra có phổ tác dụng rộng với các tác nhân gây bệnh, đây là những chất có trọng lượng phân tử thấp, có đặc tính độc đối với sự phát triển của các vi sinh vật khác (Fernando, 2006)

Hai chi vi khuẩn vùng rễ Pseudomonas spp và Bacillus spp được ghi nhận tiết ra nhiều chất kháng sinh chống lại mầm bệnh Chi vi khuẩn Pseudomonas spp

có khả năng tiết ra nhiều loại kháng sinh như Pyoluteorin, Pyrrolnitrin, DAPG diacetylphloroglucinol), PCA (Phenazin-1-carboxylate acid), Hydrogen cyanide (Fernando, 2006)

(2,4-Chi vi khuẩn Bacillus spp đã được báo cáo có khả năng tiết kháng sinh và

enzyme phân giải có thể ức chế trực tiếp mầm bệnh (Raaijmaker và ctv., 2002), hai loại kháng sinh được phát hiện là Kanosamine và Zwittermicine A (Stabb và ctv., 1994; Jo, 1996; trích dẫn từ Nguyễn Thị Thu Nga, 2003) Một số chất kháng sinh đã được Castillo và ctv (2013), cho biết như Gramicidin và Tyrothricin được sản xuất

bởi vi khuẩn Bacillus brevis, Bacitracin bởi B licheniformis, Polymyxin và Colistin bởi B polymyxa, Pumulin bởi B pumilus, Polymyxin, Difficidin, Subtilin, Mycobacillin và Bacitracin bởi B subtilis, Cerexin và Zwittermicin bởi vi khuẩn B cereus, Circulin bởi B circulans, Laterosporin bởi B laterosporus

Suo và ctv (2011), cho biết có hơn 12 loại kháng sinh đã được tìm thấy bởi

vi khuẩn Bacillus Trong số đó, Iturin, Surfactin và Fengycin đã được nghiên cứu

kỹ Thí nghiệm sử dụng môi trường SWA để giúp các chủng vi khuẩn Bacillus ngăn chặn sự phát triển của nấm Fusarium cũng cho thấy rằng Surfactin có thể đóng vai

trò quan trọng trong vai trò của chi vi khuẩn Bacillus spp

Cơ chế tiết enzyme phân hủy vách tế bào

Theo Phạm Văn Kim (2000), vách tế bào nấm gồm nhiều thành phần như

Glucan, Chitin, Protein Bacillus spp được ghi nhận có khả năng tiết enzyme

Chitinase và Glucanase giúp phân giải thành phần Chitin và Glucan trong cấu tạo vách tế bào của nấm bệnh

Vi khuẩn Pseudomonas cepacia có khả năng tiết ra enzym β-1,3-glucanase làm hạn chế được chỉ số bệnh gây ra bởi các nấm Rhizoctonia solani, Sclerotia rolfsii và Pythium (Fridlender và ctv., 1993) Các dòng vi khuẩn được định danh Paenibacillus polymyxa, Bacillus pumilus, Bacillus sp có khả năng tiết ra enzyme

thuộc nhóm glucan như Cellulase, Mannase, Xylanase và các enzyme phân hủy

protein của vách tế bào nấm Aphamyces cochlioides gây bệnh thối rễ trên củ cải

đường (Nielsen và ctv., 1997)

Bressan và Figueiredo (2010), cho biết 6 chủng vi khuẩn Bacillus sp bao

gồm BM1, BM2, BM3, BM4, BM5 và BM6 được đánh giá khả năng ức chế đối với

nấm Fusarium moniliforme cho thấy tất cả các chủng đều có khả năng chống lại nấm F moniliforme trong điều kiện in vitro Theo đó, cả 6 chủng đều có khả năng

sản xuất ra enzyme chitinase

Cơ chế cạnh tranh

Vi khuẩn vùng rễ có thể cạnh tranh không gian sống và chất dinh dưỡng với mầm bệnh, đặc biệt là sắt Sắt là nguyên tố tăng trưởng cần thiết đối với tất cả các vi sinh vật sống, nhưng sắt lại hiếm ở dạng hữu dụng sinh học và có sự cạnh tranh để

lấy sắt trên bề mặt cây (Loper và Henkels, 1997; trích dẫn từ Phạm Thị Thắm, 2011)

Chen và ctv (2011), cho rằng vi sinh vật có những cơ chế hấp thụ ái lực cao

để đồng hóa sắt và các kim loại khác Hiệu quả của vi khuẩn vùng rễ kích thích tăng trưởng cây trồng bao gồm vi khuẩn sản xuất ra siderophore được sử dụng để nâng cao tăng trưởng cây trồng Vi khuẩn nội sinh rễ sản xuất siderophore trong cây là lợi thế cạnh tranh để vi khuẩn xâm nhập vào mô cây và loại trừ các vi sinh vật khác trong cùng môi trường sinh thái

Cơ chế kích kháng

Van Loon (1998), cho rằng vi khuẩn vùng rễ có khả năng kích thích tính kháng bệnh lưu dẫn (ISR - Induced Systemic Resistance) giúp cây trồng chống lại mầm bệnh

Theo Jung và ctv (2007), việc đồng chủng vi khuẩn vùng rễ Pseudomonas aureofaciens 63-28 với nấm Rhizoctonia solani AG-4 làm hạn chế sự gây hại của R solani AG-4 trong rễ đậu nành, do việc xử lý vi khuẩn P aureofaciens 63-28 giúp

gia tăng hoạt động của các PR-protein giúp bảo vệ cây trồng chống lại tác động phổ rộng của mầm bệnh

Kumar và ctv (2011), kết luận rằng vi khuẩn Pseudomonas fluorescens và Bacillus subtilis có khả năng kích kháng lưu dẫn chống lại bệnh bướu rễ do tuyến

trùng trên cà chua

1.5 NGHIÊN CỨU VI KHUẨN BACILLUS ĐỂ QUẢN LÝ BỆNH CÂY

TRỒNG

1.5.1 Phân loại và đặc điểm của vi khuẩn Bacillus

Cook và Baker (1989), cho biết vi khuẩn Bacillus thuộc chi Bacillus, họ

Bacillaceae, bộ Bacillales, lớp Bacilli và ngành Firmicutes

Vi khuẩn Bacillus có nhiều trong đất, hình que, gram dương, hiếu khí, kích

thước 1,0-1,2 x 3,0-5,0 µm, không có nang bao quanh vỏ, chuyển động, đa dạng chuỗi nội bào tử 1,4-1,5 µm, là một tập đoàn lớn, sần sùi và ở trạng thái gợn sóng của những chuỗi tế bào, chúng sẽ phát triển thành roi, mấu lồi (Cook và Baker, 1989; Lê Thị Kim Ngữ, 2005) Khuẩn lạc có màu hoặc không màu, bề mặt khuẩn lạc bị nhăn, trong môi trường lỏng chúng tạo thành lớp nhăn, đục và lắng cặn (Dương Văn Điệu, 1989)

Vi khuẩn Bacillus ưa nhiệt độ trung bình từ 20-400C, các dòng vi khuẩn này

có thể được chọn lọc từ việc xử lý dịch trích trong đất với nước nóng 800C trong

vòng 10 phút hoặc xử lý đất bằng cách xông hơi nước ở 600C trong 30 phút đối với

vi khuẩn hiếu khí (Cook và Baker, 1989)

Trong điều kiện bất lợi, trong tế bào hình thành nội bào tử (Endospore), có khả năng lưu tồn rất lâu trong những điều kiện khó khăn của môi trường sống Ở

1000C nội bào tử của một số giống Bacillus có thể chịu được từ 2,5-1200 phút

(Phạm Văn Kim, 2000) Nội bào tử có thể nằm ở giữa hoặc đầu tế bào cũng như nằm ở giữa khoảng này Những bào tử này rất bền với những chất sát trùng hoặc nhiệt độ cao hay trạng thái khô Tế bào sinh sản bằng cách phân cắt, nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của chúng là 25-320C, pH từ 6,8-7,2 (Dương Văn Điệu, 1989)

1.5.2 Một số nghiên cứu về sử dụng vi khuẩn Bacillus trong phòng trừ sinh học

bệnh cây trồng

Mew và ctv (1993), chọn được một số dòng vi khuẩn có hiệu quả đối với

bệnh đốm vằn hại lúa như Bacillus subtilis 33, Bacillus subtilis 76, Pseudomonas fluorescens 7-14, Pseudomonas cepacia 6854, P cepacia 1821 (trích dẫn từ Biện

Phương Đông, 2005)

Raupach và Kloepper (1998), cho biết xử lý hạt dưa hấu với hỗn hợp

Bacillus pumilus (INR7), B subtilis (GB03) và Curtobacterium flaccumfaciens

(ME1) với mật số 5x109 bào tử/hạt sẽ làm giảm sự phát triển của bệnh đốm lá và thán thư

Theo Basha và Ulaganathan (2002), chủng vi khuẩn Bacillus sp BC121

được phân lập từ vùng rễ cây lúa miến thể hiện khả năng ức chế cao đối với nấm

Curvularia lunata với vành khăn vô khuẩn 0,5-1 cm và phát triển lên bề mặt sợi

nấm vào 10 ngày sau khi thí nghiệm Cho thấy, chủng vi khuẩn này có khả năng tiết

ra enzyme Chitinase, ức chế sự phát triển của nấm C lunata lên đến 60% về trọng

lượng khô

Jetiyanon và ctv (2003), sử dụng 2 dòng vi khuẩn Bacillus amyloliquefaciens IN937a và Bacillus pumilus IN937a để phòng trừ nấm Colletotrichum gloeosporioides gây hại trên cà chua (trích dẫn từ Siddiqui, 2006)

Đỗ Tấn Dũng (2004), ghi nhận hai loại vi khuẩn Bacillus subtilis và Pseudomonas fluorescens có khả năng cạnh tranh, đối kháng, ức chế sự xâm nhiễm

và gây hại của vi khuẩn Ralstonia solanacearum

Kloepper và ctv (2004), cho rằng các loài thuộc chi Bacillus như Bacillus amyloliquefaciens, B subtilis, B pasteurii, B cereus, B pumilus, B mycoides, và

B sphaericus có khả năng kích thích tính kháng hay đối kháng giúp giảm bệnh do

nhiều tác nhân và trên nhiều loại cây trồng khác nhau Tuy có ít báo cáo về chi

Bacillus nhưng đa số các nghiên cứu mang tính chất ứng dụng Sản phẩm Yield Shield với thành phần hoạt chất là nội bào tử của B pumilus, chủng GB34 được

đăng kí tại Mỹ năm 2003 để phòng trị bệnh trên đậu nành

Usha và ctv (2006), xử lý vi khuẩn Bacillus megaterium vào đất có tác dụng

làm giảm bệnh thối rễ trên cây trà, cơ chế làm giảm bệnh này có thể là do tác động của vi khuẩn trong quá trình hòa tan lân, sản xuất IAA, siderophore và các chất biến dưỡng kháng nấm

Theo Phan Thị Kiều Nga (2008), 6 chủng vi khuẩn Bacillus spp đều có khả năng đối kháng tốt với 4 loại nấm gây bệnh trên hạt lúa là Diplodia spp., Trichothecium spp., Curvularia spp và Trichoconis spp

Shanmugam và Narayanasamy (2009), ghi nhận vi khuẩn Bacillus licheniformis MML2501 có hiệu quả ức chế sự tăng trưởng sợi nấm Fusarium oxysporum, Fusarium udum, Bipolaris oryzae, Pyricularia oryzae, Alternaria alternata, Macrophomina phaseolina và Curvularia sp

Trương Thị Bích Ngân (2009), cũng ghi nhận vi khuẩn Bacillus spp và Pseudomonas spp có khả năng đối kháng cao với hai chủng nấm Fusarium oxysporum f.sp niveum và Didymella bryoniae gây bệnh trên dưa hấu trong điều kiện in vitro

Thí nghiệm của Lý Thu Thảo (2010), đánh giá khả năng đối kháng của các

chủng vi khuẩn vùng rễ đối với ba dòng vi khuẩn Ralstonia solanacearum gây bệnh

thối củ gừng cho kết quả 7 chủng có khả năng đối kháng tốt, tất cả các chủng này

đều thuộc chi Bacillus

Kumar và ctv (2011), cho biết đã phân lập được 388 chủng vi khuẩn từ vùng

rễ của cây ớt trong suốt thời gian từ 2008-2010 Các chủng vi khuẩn được xác định

gồm 4 chủng vi khuẩn thuộc chi Bacillus spp., hai chủng thuộc mỗi chi Pseudomonas spp và Enterobacter spp., một chủng thuộc Alcaligenes faecalis và Klebsiella spp Khi tiến hành thí nghiệm trong điều kiện in vitro với tất cả 10 chủng trên cho thấy có khả năng đối kháng với các nấm Sclerotium rolfsii, Fusarium oxysporum, Colletotrichum capsici, Rhizoctonia solani, Macrophomina spp và Pythium spp

Li và ctv (2011), cho biết nhiều nghiên cứu đã được thực hiện trên vi khuẩn

Bacillus trong những năm 1980 YIB (Yield Increasing Bacterial) là một ví dụ cho

sự thành công của PGPR mà nó đã được sử dụng trên quy mô lớn ở Trung Quốc Kể

từ đó, nghiên cứu trên Bacillus PGPR đã tăng mạnh với khả năng tạo ta nội bào tử

và chống chịu cao với các điều kiện bất lợi của môi trường Cho đến nay, có 7

chủng vi khuẩn thuộc chi Bacillus đã đƣợc xem nhƣ là các loại thuốc trừ sâu sinh

học, một số đƣợc xem nhƣ phân bón sinh học ở Trung Quốc

Khi nghiên cứu về biện pháp sinh học phòng trừ bệnh than thƣ trên ớt, Nguyễn Thị Hồng Đào (2011), kết luận rằng có 8 trong tổng số 28 chủng vi khuẩn

Bacillus có khả năng đối kháng với nấm Colletotrichum sp ST2 trong điều kiện in vitro Trong đó, có ba chủng có khả năng đối kháng mạnh với hiệu suất lần lƣợt là

25,0%, 40,7% và 44,3%

Vi khuẩn Bacillus subtilis, B licheniformis, B pumilus, B amyloliquefaciens, B cereus và B mycoides có khả năng ức chế một số nấm bệnh nhƣ Rhizoctonia, Fusarium, Sclerotinia, Sclerotium, Gaeummanomyces, Nectria, Pythium, Phytophthora và Verticillium (Castillo và ctv., 2013)