2.4. Biện pháp phòng trừ sinh học bằng ph−ơng pháp sử dụng vi sinh vật đối kháng với vi khuẩn R. Solanacearum
2.4.2. Các loại vi sinh vật đối kháng với vi khuẩn R. solanacearum
Vi khuẩn đối kháng với R. solanacearum đ−ợc phân lập từ nhiều nguồn khác nhau chẳng hạn nh− những vùng đất và vùng rễ quyển ức chế bệnh của cây chủ. Ngoài ra các chủng R. solanacearum không độc cũng đ−ợc thông báo là có hoạt tính đối kháng các chủng độc hoặc là khi nhiễm chung hoặc xử lý tr−ớc những chủng này với cây chủ.
Bảng 2.2. Vi khuẩn đối kháng với R. solanacearum Pseudomonas fluorescens Kempe và Sequeira (1983)
Ciampi-Panno và cs (1989) Gallardo và cs (1989)
Anuratha và Gnanamanickam (1990) Pseudomonas glumae Wakimoto (1987)
Furaya và cs (1991) Pseudomonas cepacia Aoki và cs (1991)
Elphinstone và Aley (1993) Bacillus sp.
Bacillus polymyxa
Fucikovsky và cs (1989)
Anuratha và Gnanamanickam (1990) Aspiras và cs (1986)
Erwinia sp. Fucikovsky và cs (1989) Các thể đột biến R. solanacearum
không độc
Kempe và Sequeira (1983) Chen và Echandi (1984) Tanaka (1985)
Trigalet và Trigalet-Demery (1990) Hara và Ono (1991)
Triwidodo và cs (1995)
Mặc dù vi sinh vật đối kháng hứa hẹn khả năng phòng trừ bệnh này nh−ng ch−a có một tác nhân phòng trừ sinh học nào chứng tỏ có hiệu quả cao trong môi tr−ờng tự nhiên. Trong hầu hết các tr−ờng hợp thì thực nghiệm trên
đồng ruộng vẫn còn nhiều hạn chế và việc bảo vệ không đủ cho mục đích sử dụng th−ơng mại (Anuratha và Gnanamanickam, 1990; Tanaka và cs, 1990) [17]. Việc bảo vệ không thành công có thể là do sự tạo xâm nhiễm trong rễ của các nhân tố phòng trừ sinh học còn quá nghèo (Chen và Echandi, 1984) [31] hoặc do sự phụ thuộc quá nhiều vào các điều kiện tự nhiên (McLaughin
và Sequeira, 1988) [59]. Cho đến nay các thực nghiệm đồng ruộng triển vọng nhất trong phòng trừ sinh học là việc sử dụng phân lập đối kháng Pseudomonas fluorescens BC8 có thể làm giảm héo ở khoai tây khi dùng nh−
một yếu tố bổ sung, tốt nhất là nhiễm ở giai đoạn củ. Hơn nữa các nhân tố phòng trừ sinh học d−ờng nh− là rất thích nghi với sự sống sót theo kiểu hoại sinh trong đất bị nhiễm tự nhiên và có thể xâm nhập vào cây qua hệ rễ từ đất.
Chiến l−ợc phòng trừ sinh học trong phòng thí nghiệm th−ờng không thành công trong điều kiện đồng ruộng bởi vì các chiến l−ợc này chủ yếu dựa trên những điều kiện phải cạnh tranh với vi khuẩn gây bệnh nh− trong đất bị nhiễm bệnh tự nhiên. Trong các vi môi trường đất và rễ quyển các nhân tố phòng trừ sinh học phải đấu tranh với các nhân tố sinh học và vật chất phức tạp gồm có các cấu phần, cấu trúc, độ ẩm và pH của đất. Tất cả các yếu tố này
đều ảnh hưởng đến cấu trúc của khu hệ vi sinh vật (Nesmith và Jenkins, 1985;
Weller, 1988) [63]. Trong một nỗ lực để hạn chế các nhân tố này chúng ta phải chuyển sang một phương pháp mới như việc sử dụng nhân tố đối kháng nội ký sinh (Endophytic antagonist) có nguồn gốc từ mầm bệnh dạng dại. Nh−
vậy các vi sinh vật này sẽ có khả năng thích nghi tốt trong vi môi tr−ờng của cây và cạnh tranh đ−ợc với mầm bệnh.
Việc sử dụng nhân tố đối kháng nội ký sinh có một số −u thế hơn so với việc sử dụng một nhân tố đối kháng bên ngoài. Chẳng hạn nh− khi nhân tố đối kháng này bản thân nó đ hình thành đ−ợc trong cây nó có thể vẫn tồn tại khi cây phát triển và bằng cách đó nó liên tục bảo vệ cho cây. Nhân tố lý tưởng này sẽ giữ lại đ−ợc những đặc điểm cần cho sự tạo khuẩn và khả năng sống sót theo kiểu nội ký sinh trong cây nh−ng mất khả năng gây bệnh. Nhân tố này có thể tạo khuẩn lạc trong rễ để xâm nhập vào hệ mạch xylem và nhân lên bên trong mô mạch.
Các thể đột biến không độc tự phát của R. solanacearum bị giảm khả
năng sản sinh polysaccharide ngoại bào (EPS) mà đ đ−ợc giả thiết là nhân tố
gây độc. Những thể đột biến này đầu tiên đ−ợc Kelman (1954) [50] miêu tả
và có thể phân lập một cách dễ dàng (Kelman và Hruschka, 1973) [52]. Các thể đột biến nh− vậy đ−ợc xem là nhân tố phòng trừ sinh học cho bệnh héo do vi khuẩn. Một số thể đột biến này đ đ−ợc thông báo là có thể nhân lên trong mô của cây chủ mẫn cảm sau khi nhiễm bằng kỹ thuật cắm tăm (Averre và Kelman, 1954) [50]. Tuy nhiên, sự lan truyền có hệ thống này của chúng bị hạn chế có thể bởi vì chúng dễ dàng bị kết dính với lectin của cây hoặc bị liên kết với thành tế bào cây chủ (Sequeira, 1983) [65]. Có thể EPS cho phép sự di chuyển có hệ thống của vi khuẩn độc bằng cách ngăn cản quá
trình kết dính với thành tế bào.
Một mối tương quan mạnh mẽ giữa việc sản sinh EPS và tính độc gần
đây đ đ−ợc chứng minh bằng các thể đột biến mất tính độc đ−ợc cảm ứng bởi gen nhảy nằm trên nhóm gen ops (Cook và Sequeira, 1991) [34] và eps (Denny và Baek, 1991) [36]. Cấu trúc của polysaccharide quan trọng này đ
đ−ợc xác định (Orgambide et al., 1991)[64] và các đột biến không có loại polysaccharide này hoàn toàn không độc và không thể tạo khuẩn lạc trong cây chủ sau khi nhiễm (Trigalet-Demery và cs, 1994) [72]. Các thể đột biến mà sản sinh một l−ợng ít polysaccharide này có tính độc rất mạnh sau khi nhiễm vào rễ. Các dữ liệu trên đây cho thấy rằng có những t−ơng quan trực tiếp giữa tính độc, sự xâm chiếm rễ sau khi nhiễm và số l−ợng polysaccharide này đ−ợc sản sinh trong cây. Người ta cho rằng một đột biến R. solanacearum có tính
độc yếu có khả năng tham gia kháng bệnh hơn một đột biến hoàn toàn không
độc (Hara và Ono, 1991) [42], có lẽ là do đột biến có tính độc yếu có khả
năng xâm nhập vào mô mạch và cảm ứng phản ứng kháng của cây chủ trong khi đó thể đột biến hoàn toàn không độc không thể xâm nhập vào bên trong cây chủ và nh− vậy chỉ có thể tạo ra sự đối kháng trực tiếp tại vùng rễ quyển.
Một loại đột biến không độc thứ 2 vẫn còn khả năng sản sinh EPS dạng dại nh−ng không có khả năng gây phản ứng siêu nhậy trên cây chủ kháng và
gây bệnh trên cây mẫn cảm. Một số đột biến này nằm trên nhóm gen hrp 23 kb (Boucher và cs, 1985, 1987, 1992) [24]. Các thể đột biến gen hrp không
độc trên cây cà chua nh−ng vẫn có khả năng xâm nhập qua rễ và nhân lên trong cây mẫn cảm (Trigalet và Demery, 1986) [73]. Các thể đột biến hrp biến đổi theo sự xâm nhập của chúng khi rễ bị nhiễm mà không gây sát thương nhân tạo; có một sự tương quan dương giữa sự xâm nhập của thể đột biến với mức độ bảo vệ cho cây; không có thể đột biến nào cho thấy khả năng kháng sinh chống lại vi khuẩn độc, chính vì vậy đối kháng xảy ra trong cây là do sự cảm ứng cơ chế kháng của cây chủ và sự có mặt cuả thể đột biến hrp trong mô cây chủ t−ơng quan với sự giảm khả năng tạo khuẩn lạc của chủng
độc trong thân. Các dữ liệu trên cho thấy rằng nhiễm các thể đột biến hrp vào rễ cây tr−ớc đ hạn chế đ−ợc sự phát triển của bệnh.
Một số kết quả khởi đầu sử dụng các chủng R. solanacearum đột biến gen hrp làm nhân tố phòng trừ sinh học bệnh héo ở cà chua đ mở ra một chiến l−ợc phòng trừ khả thi trong điều kiện đồng ruộng. Các kết quả nghiên cứu đ chứng minh rằng các thể đột biến gen hrp có thể bảo vệ cây khỏi bệnh từ 80 đến 100% trong những điều kiện thích hợp nhất ngay cả khi nồng độ vi khuẩn độc nhiễm vào cây cao.
Tóm lại, vi sinh vật đối kháng đ đ−ợc nhiều nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu và đ đ−a vào sản xuất nhiều loại chế phẩm. Tuy nhiên, hiệu quả
trong lĩnh vực phòng chống bệnh héo xanh cây trồng còn nhiều hạn chế, vì
phải phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh−: kỹ thuật thâm canh, tiểu vùng khí hậu, giống cây trồng, nhiệt độ, thời vụ canh tác…