Cây chủ không bị bệnh hoặc bị bệnh ở mức độ nhẹ đến trung bình phân lập được vi khuẩn nội sinh kháng nấm gây bệnh trong khi đó cây bị bệnh ở mức độ nặng, rất nặng hoàn toàn không có vi k
Trang 1Nghiên cứu khoa học
TĂNG CƯỜNG KHẢ
NĂNG KHÁNG BỆNH
CẢM ỨNG CHO CÂY KEO LAI BẰNG SỬ DỤNG VI
KHUẨN NỘI SINH
Trang 2TĂNG CƯỜNG KHẢ NĂNG KHÁNG BỆNH CẢM ỨNG CHO CÂY KEO LAI BẰNG SỬ DỤNG VI
KHUẨN NỘI SINH
Vũ Văn Định
Trường Trung học Kinh tế - Kỹ thuật tỉnh Lào Cai
TÓM TẮT
Vi sinh vật nội sinh là những vi sinh vật sống trong mô tế bào của cây chủ, không gây bệnh cho cây và thiết lập mối quan hệ hai bên cùng có lợi Các vi sinh vật nội sinh này thúc đẩy quá trình sinh trưởng của cây chủ vì đã tạo ra một hàng rào kiểm soát sinh học bằng việc tiêu diệt trực tiếp các mầm bệnh đã xâm nhiễm vào cây chủ Cây chủ không bị bệnh hoặc bị bệnh ở mức độ nhẹ đến trung bình phân lập được vi khuẩn nội sinh kháng nấm gây bệnh trong khi đó cây bị bệnh ở mức độ nặng, rất nặng hoàn toàn không có vi khuẩn nội sinh kháng nấm gây bệnh và sự khác biệt này còn thể hiện về mật độ tế bào hữu hiệu của vi khuẩn trên các cây chủ có mức độ bị bệnh khác nhau Cây khoẻ (không bị bệnh) có mật
độ vi khuẩn cao hơn cây bị bệnh Chủng vi khuẩn B03 có hiệu lực cao, nhiễm cho cây Keo lai ở giai đoạn
2 tháng tuổi với liều lượng 15ml/cây, mật độ là 1x105 CFU/ml, cây con có khả năng kháng bệnh đối với nấm Colletotrichum gloeosporioides gây hại và sinh trưởng nhanh hơn so với đối chứng
Từ khóa: Kháng bệnh cảm ứng, Keo lai, Vi sinh vật nội sinh
MỞ ĐẦU
Các loài keo sinh trưởng nhanh, chu kỳ kinh doanh ngắn có thể dùng làm gỗ củi, làm giấy, làm đồ xây dựng, đồ gỗ và đồ mỹ nghệ Ngoài ra, keo là loài cây có khả năng tổng hợp nitơ tự do trong khí quyển rất cao (Chanway, 1996) Các loài keo có khả năng thích ứng với điều kiện khí hậu đất đai ở nước
ta từ vùng cát ven biển tương đối khô hạn đến vùng núi thấp dưới 400m Theo thống kê đến tháng 12 năm 2006, diện tích rừng trồng cả nước ta là 2.463.709ha, trong đó diện tích rừng trồng các loài keo chiếm tỷ lệ lớn
Trước sự gia tăng nhanh về mặt diện tích, các rừng trồng keo đã xuất hiện nhiều bệnh gây khó khăn không nhỏ cho một số địa phương trong cả nước Năm 2007 có khoảng 900ha rừng Keo lai 2 tuổi bị nhiễm bệnh loét thân, thối vỏ và dẫn đến khô ngọn, với tỷ lệ bị bệnh khác nhau ở các địa phương Tỷ lệ bị bệnh nặng nhất ở Lâm trường Tam Thắng, huyện Thanh Sơn tỉnh Phú Thọ và Lâm trường Hàm Yên tỉnh Tuyên Quang lên đến 85% cây bị chết ngọn Nguyên nhân gây bệnh được xác định là nấm Colletotrichum
gloeosporioides (Penz.) Sacc, với triệu chứng đốm lá, khô cành ngọn đã ảnh hưởng rất lớn đến sinh
trưởng và năng suất của rừng trồng
Áp dụng biện pháp hoá học để phòng trừ bệnh cho rừng trồng là không khả thi khi diện tích lớn
và gây ảnh hưởng đến môi trường sinh thái Sử dụng vi khuẩn nội sinh để ức chế sự xâm nhiễm của nấm bệnh, làm giảm nguy cơ mắc bệnh đối với cây trồng đã và đang được các nhà khoa học quan tâm (Phạm Quang Thu và Trần Thanh Trăng, 2002) Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu về chủng loại và mật
độ của các vi khuẩn nội sinh có hoạt tính đối kháng với nấm gây bệnh trên các cây chủ ở các cấp bệnh hại khác nhau Sử dụng vi khuẩn nội sinh để tăng cường khả năng kháng bệnh, bảo vệ cây chủ, phòng chống
sự xâm nhiễm của sinh vật gây bệnh đốm lá, khô cành ngọn Keo lai do nấm Colletotrichum gloeosporioides
(Penz.) Sacc gây hại
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nội dung nghiên cứu
- Phân lập và xác định nấm gây bệnh đốm lá, khô cành ngọn Keo lai
- Phân lập các chủng vi khuẩn nội sinh ở các cây bị bệnh ở cấp 0 đến cấp 4
Trang 3- Xác định hiệu lực ức chế bệnh đốm lá khô cành, ngọn Keo lai thông qua chủng loại và mật độ vi khuẩn nội sinh
- Ứng dụng vi khuẩn nội sinh trong phòng chống bệnh đốm lá, khô cành ngọn Keo lai
Phương pháp nghiên cứu
- Lấy mẫu tại Lâm trường Tam Thắng, huyện Thanh Sơn tỉnh Phú Thọ, tiến hành phân cấp mức độ bị bệnh của các cây theo 5 cấp được đánh số theo chỉ số bệnh từ 0 đến 4 với các chỉ tiêu như sau:
Chỉ tiêu phân cấp mức độ bị hại theo Nguyễn Hoàng Nghĩa và cộng sự năm 2007
Mức độ bị hại Cấp bệnh Biểu hiện bên ngoài
Hại trung bình 2 25-50% tán lá bị bệnh hoặc 10-25% cành bị bệnh
Hại nặng 3 50 đến 75% tán lá bị bệnh hoặc lớn trên 25 đến 50%
cành bị bệnh
Hại rất nặng 4 Trên 75% tán lá bị bệnh hoặc trên 50% cành bị bệnh
Ở mỗi cấp mức độ bị bệnh chọn 3 cây tiêu chuẩn, mỗi cây lấy một mẫu (một cành) có đường kính 1-1.5cm và đánh ký hiệu cho từng mẫu
- Phân lập vi khuẩn nội sinh: Lấy cành mẫu đã được chọn cắt thành từng đoạn nhỏ khoảng 7-8 cm, khử trùng bề mặt bằng cồn 75% trong 1 phút Lấy ra hơ nhanh qua đèn cồn, sau đó cắt thành các lát mỏng có kích thước 0.5-1.0 (mm) ở 3 vị trí: phần vỏ, phần tượng tầng và phần gỗ Ngâm các lát cắt riêng rẽ của từng phần qua đêm trong môi trường PBS Phân lập vi khuẩn theo phương pháp pha loãng tới hạn, cấy gạt trên mặt thạch môi trường King B Sau 24 giờ đến 48 giờ đếm số lượng khuẩn lạc của từng chủng vi khuẩn có trên mặt thạch và cấy truyền thu vi khuẩn thuần khiết, đánh số và ký hiệu của từng chủng riêng biệt
- Xác định hiệu lực ức chế bệnh đốm lá khô cành ngọn Keo lai thông qua chủng loại và mật độ vi khuẩn nội sinh: Sau phân lập được vi khuẩn thuần khiết chúng ta cấy nấm gây bệnh đốm lá, khô cành ngọn keo
ở 3 góc của hộp lồng Sau 5-7 ngày thì tiến hành đánh giá hiệu lực của vi khuẩn đối với nấm gây bệnh đốm lá, khô cành ngọn Keo lai trên môi trường PDA bằng việc đo đường kính vòng ức chế và chọn những chủng có đường kính vòng ức chế lớn > 20mm Đường kính vòng ức chế của vi khuẩn đối với nấm bệnh được tính bằng cụông thức: V = D – d, trong đó: V (mm): đường kính trung bình vòng ức chế;
D (mm): đường kính tính theo hai chiều từ tâm của hộp lồng đến mép trong của khuẩn lạc nấm bệnh và d (mm): đường kính trung bình của khuẩn lạc vi khuẩn tính theo hai chiều vuông góc
- Ứng dụng vi khuẩn nội sinh trong việc nâng cao khả năng kháng bệnh đốm lá, khô cành ngọn Keo lai trong giai đoạn vườn ươm: Thí nghiệm với 3 chủng khuẩn có hiệu lực cao nhất, được tiến hành với 12 công thức với các chủng vi khuẩn và lượng vi khuẩn tiêm vào cây khác nhau, mật độ vi khuẩn trong dung dịch tiêm vào cây là 1,0 x 105 CFU/1ml cho tất cả các công thức và 1 công thức đối chứng, mỗi công thức
30 cây, 3 lần lặp
Công thức 1: chủng vi khuẩn B03, tiêm 05ml dịch vi khuẩn
Công thức 2: chủng vi khuẩn B03, tiêm 10ml dịch vi khuẩn
Công thức 3: chủng vi khuẩn B03, tiêm 15ml dịch vi khuẩn
Công thức 4: chủng vi khuẩn B03, tiêm 20ml dịch vi khuẩn
Công thức 5: chủng vi khuẩn P01, tiêm 5ml dịch vi khuẩn
Công thức 6: chủng vi khuẩn P01, tiêm 10ml dịch vi khuẩn
Trang 4Công thức 7: chủng vi khuẩn P01, tiêm 15ml dịch vi khuẩn
Công thức 8: chủng vi khuẩn P01, tiêm 20ml dịch vi khuẩn
Công thức 9: chủng vi khuẩn X01, tiêm 5ml dịch vi khuẩn
Công thức 10: chủng vi khuẩn X01, tiêm 10ml dịch vi khuẩn
Công thức 11: chủng vi khuẩn X01, tiêm 15ml dịch vi khuẩn
Công thức 12: chủng vi khuẩn X01, tiêm 20ml dịch vi khuẩn
Công thức 13: tiêm 10ml nước cất vô trùng
Sau 2 tuần phun ướt toàn bộ cây thí nghiệm ở các công thức thí nghiệm bằng dung dịch nấm gây bệnh Collectotrichum gloeosporioides có mật độ 105 CFU/1 ml Theo dõi sau 1 tháng đánh giá tỷ lệ và mức độ bị bệnh, chiều cao vút ngọn (Hvn), đường kính cổ rễ (Dg)
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
Nguyên nhân gây bệnh đốm lá, khô cành, ngọn bạch đàn
Từ các mẫu bệnh thu thập ở rừng trồng Keo lai tại Lâm trường Tam Thắng, Phú Thọ đã phân lập
và thuần khiết nấm gây bệnh Bào tử vô tính hình trứng dài, kích thước: bào tử có chiều dài từ 11,87m -
16,38m, chiều rộng 3,26 - 4,78m Từ đặc điểm trên nấm gây bệnh được xác định định là Colletotrichum gloeosporioides (Penz.) Sacc
Kết quả phân lập vi khuẩn nội sinh
Với 30 mẫu cành Keo lai ở các cấp bị bệnh từ 0 đến 4 đã phân lập được 30 chủng vi khuẩn nội sinh trong đó có 20 chủng khác nhau, kết quả được trình bày ở bảng 1
Bảng 1 Số lượng chủng vi khuẩn ở các mức độ bị bệnh
STT Mức độ bị bệnh Số lượng Ký hiệu chủng vi khuẩn
1 Cây khoẻ, không
B01, B02, B03, B1.3 P01, P1.3, P2.2 X01, X02, X2.2
B01, B03, B1.2, B1.3 P1.1, P1.3, P2.2 X1.1, X02
B1.3, B3.1 P2.1 X1.1, X02
B1.3, B3.1 P3.1 X3.1
P4.1
Trang 5Qua bảng 1 cho thấy số lượng chủng vi khuẩn phân lập được từ các mẫu keo bị bệnh ở các mức
độ khác nhau có số lượng chủng rất khác nhau, cây khỏe không bị bệnh có lượng chủng vi khuẩn nhiều
nhất, 10 chủng và số lượng chủng vi khuẩn giảm dần theo mức độ bị bệnh Cây bị bệnh ở mức độ bị hại
nặng có số lượng chủng vi sinh vật ít nhất, chỉ có 2 chủng Chủng vi khuẩn X02 có ở tất cả các mẫu từ
cây khỏe đến cây bị bệnh ở mức độ trung bình
Xác định hiệu lực ức chế bệnh đốm lá khô cành ngọn Keo lai của các chủng vi khuẩn nội sinh
Xác định hiệu lực ức chế nấm gây bệnh được thực hiện theo phương pháp cấy nấm bệnh và vi
khuẩn trên cùng một đĩa Petri Những chủng có hiệu lực là những chủng có vòng ức chế lớn (hình 1)
Hình 1: Các chủng khuẩn ức chế nấm Colletotrichum gloeosporioides
Hiệu lực đối kháng với nấm gây bệnh và mật độ tế bào của các chủng vi sinh vật nội sinh phân
lập từ các mẫu được trình bày ở bảng 2
Bảng 2 Khả năng kháng nấm Colletotrichum gloeosporioides của các chủng khuẩn nội sinh
STT Mức độ bị bệnh Số lượng
Ký hiệu chủng vi khuẩn
Mật độ (CFU/1gam)
Đường kính vòng ức chế (mm)
10
Cây khoẻ, cây
13
Trang 614 B1.3 9 105 16
24
Hại trung bình 5
28
30
Hại rất nặng
2
Kết quả ở bảng 2 cho thấy mật độ của các chủng khuẩn có khả năng ức chế nấm gây bệnh có trong cây chủ nằm ở mức 1.105 - 13.105 CFU/1gam Cây không bị bệnh (cây khoẻ) có số lượng chủng vi khuẩn và cả mật độ tế bào cao hơn so với cây chủ bị bệnh ở mức độ nhẹ và trung bình và nặng Những chủng khuẩn có đường kính vòng ức chế lớn hơn 20mm thường và có mật độ cao (7.105 - 13.105) là những chủng có hiệu lực tốt trong việc ngăn chặn và ức chế sự xâm nhiễm của nấm gây bệnh Như vậy, từ các mẫu cây khỏe có 6 chủng vi khuẩn có hiệu lực kháng nấm gây bệnh cao, đường kính vòng ức chế > 20mm,
đó là các chủng: B01, B02, B03, P01, X01 và X02 Cây bị hại nhẹ có 4 chủng vi khuẩn có hiệu lực cao là: B01, B03, X1.1 và X02 Cây bị hại trung bình chỉ có 1 chủng vi khuẩn có hiệu lực cao là X02 Cây bị hại nặng và hại rất nặng không có chủng vi khuẩn nào có hiệu lực kháng nấm Qua trên thấy rằng sự có mặt của vi khuẩn nội sinh trong cây chủ đã nâng cao tính kháng bệnh cho cây chủ Sự kháng bệnh này được gọi
là kháng bệnh cảm ứng, với từ tiếng Anh tương ứng là Induced Disease Resistance
Ứng dụng vi khuẩn nội sinh để tăng cường khả năng kháng bệnh của cây
Chọn 3 chủng vi khuẩn có hiệu lực cao nhất trong việc ức chế sự phát triển của nấm gây bệnh là B03, P01 và X02 Thí nghiệm được tiến hành tại vườn ươm Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam Kết quả thí nghiệm được trình bày ở bảng 3
Bảng 3 Sinh trưởng và sự kháng bệnh của cây Keo lai được nhiễm vi khuẩn nội sinh
Trang 7Tỷ lệ bị bệnh (P%) Mức độ bị bệnh
(R%)
Chiều cao (H cm)
Đường kính cổ rễ (D mm)
TT Công
thức thí
nghiệm
Trước khi nhiễm nấm gây bệnh
Sau khi nhiễm nấm gây bệnh
Trước khi nhiễm nấm gây bệnh
Sau khi nhiễm nấm gây bệnh
Trước khi nhiễm nấm gây bệnh
Sau khi nhiễm nấm gây bệnh
Trước khi nhiễm nấm gây bệnh
Sau khi nhiễm nấm gây bệnh
Khi tiêm 3 chủng vi khuẩn nội sinh B03, X01và P01 cho cây Keo lai ở các công thức như trên ta thấy cả 3 chủng đều có hiệu lực tăng cường khả năng kháng bệnh cho cây và sinh trưởng vượt trội so với đối chứng, được thể hiện mức độ bị bệnh, tỷ lệ bị bệnh thấp, đường kính gốc và chiều cao vút ngọn
Tỷ lệ bị bệnh trung bình của các công thức thí nghiệm so với đối chứng giảm 43,5%, mức độ bị bệnh cũng giảm đi 37,5% Chiều cao vút ngọn trung bình của cây con ở các công thức thí nghiệm tăng 45,3%, đường kính gốc cũng tăng lên 1,9% so với đối chứng Trong 3 chủng vi khuẩn thí nghiệm thì chủng B03 được tiêm với liều lượng 15ml/cây có hiệu lực cao nhất, cây con không bị bệnh, sinh trưởng đạt giá trị cao nhất, Chiều cao tăng 72,3%, đường kính cổ rễ tăng 5,8% so với công thức đối chứng
KẾT LUẬN
Nguyên nhân gây bệnh đốm lá, khô cành ngọn Keo lai tại Phú Thọ được xác định do nấm
Colletotrichum gloeosporioides (Penz.) Sacc
Số lượng chủng vi khuẩn nội sinh và mật độ tế bào các chủng vi khuẩn nội sinh có trong 1 gam
gỗ của cây chủ Keo lai ở các cấp bị bệnh khác nhau là rất khác nhau Cây khỏe, không bị bệnh có số lượng chủng vi khuẩn nhiều nhất, cây bị bệnh nặng có số lượng chủng vi khuẩn ít nhất Chủng vi khuẩn
có hiệu lực cao đối với ức chế sự phát triển của nấm gây bệnh cũng khác nhau ở các mức độ bị bệnh khác nhau Cây khỏe có nhiều chủng vi khuẩn hiệu lực cao, số lượng các chủng vi khuẩn giảm dần theo mức độ bị bệnh và cây chủ bị bệnh nặng hoàn toàn không có chủng vi khuẩn nội sinh nào có hiệu lực kháng nấm gây bệnh
Trang 8Khi tiêm vi khuẩn nội sinh vào trong thân cây Keo lai ở giai đoạn vườn ươm, khả năng kháng bệnh của cây đó được tăng lên, được đánh giá trên 4 chỉ tiêu tỷ lệ bị bệnh, mức độ bị bệnh, chiều cao của cây và đường kính gốc Chủng vi khuẩn B03 được tiêm với liều lượng 15ml/cây, mật độ 1.105 CFU/ml có hiệu quả nhất về khả năng kháng bệnh và tăng sinh trưởng của cây
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2007 Quyết định về việc công bố hiện trạng rừng toàn quốc năm 2006 Quyết định số 2503/QĐ/BNN-KL, ngày 27 tháng 8 năm 2007
Chanway C.P., 1996 Endophytes: They are not just fungi Canadian Journal of Botany 74: 321-322 Nguyễn Hoàng Nghĩa, Phạm Quang Thu và Nguyễn Văn Chiến, 2007 Báo cáo công nhận giống các dòng bạch đàn, Keo lai và Keo lá tràm chống chịu bệnh có năng suất cao Bộ NN&PTNT - Viện KHLN Việt Nam Hà Nội
Phạm Quang Thu và Trần Thanh Trăng, 2002 Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn đối kháng với nấm gây bệnh vùng rễ cây thông Thông tin Khoa học Kỹ thuật Lâm nghiệp- Số 3, trang 2-5
ENHANCEMENT OF INDUCED DISEASE RESISTANCE OF ACACIA HYBRID USING BACTERIAL
ENDOPHYTES
Vu Van Dinh
Economics-Technical College, Lao Cai
SUMMARY
Endophytic microorganisms living in cell tissues of host plants not only cause disease to plants but can also establish beneficial relationships These microorganisms promote the growth of host plants
by creating a biological barrier to control the pathogens which attack host plants Endophytic bacteria having a high effect in antipathogens were isolated from healthy plants, low and moderately infected plants, while plants which were highly or seriously infected by disease didn’t have any of the effective endophyte bacteria This difference is also reflected in differences in bacterium density in plants infected
by disease to different levels Bacteria density in healthy plants is higher than in infected plants Two
month old Acacia magium in treatment (effected by effective bacteria clone, B03, with dosage of 15ml per
plant and density of 1 x 105CFU/ml) have the ability to enhance reduced disease resistance caused by
fungus Colletotrichum gloeosporioides, and also grow better than in the control
Key words: Induced disease resistance, Acacia hybrid, Endophytic microorganisms
