ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ PHÒNG, TRỊ BỆNH CHÁY bìa lá DO VI KHUẨN xanthomonas oryzaepv oryzae hại lúa của một số CHẾ PHẨM SINH học TRONG điều KIỆN NHÀ lưới

oryzae hại lúa của một số chế phẩm sinh học trong điều kiện nhà lưới” được thực hiện nhằm mục đích chọn ra những tác nhân phòng trừ sinh học có hiệu quả cao trong việc kiểm soát bệnh ch

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG

LÊ VĂN ĐỨC

“ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ PHÒNG, TRỊ BỆNH CHÁY BÌA LÁ

DO VI KHUẨN Xanthomonas oryzae pv oryzae HẠI LÚA

CỦA MỘT SỐ CHẾ PHẨM SINH HỌC TRONG ĐIỀU KIỆN NHÀ LƯỚI”

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

KỸ SƯ BẢO VỆ THỰC VẬT

Cần Thơ, 2012

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

KỸ SƯ BẢO VỆ THỰC VẬT

Tên đề tài:

“ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ PHÒNG, TRỊ BỆNH CHÁY BÌA LÁ

DO VI KHUẨN Xanthomonas oryzae pv oryzae HẠI LÚA

CỦA MỘT SỐ CHẾ PHẨM SINH HỌC TRONG ĐIỀU KIỆN NHÀ LƯỚI”

Cán bộ hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

TS Trần Vũ Phến Lê Văn Đức

MSSV: 3083792 Lớp: BVTV K34

Cần Thơ, 2012

- ii -

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

BỘ MÔN BẢO VỆ THỰC VẬT

Chứng nhận chấp thuận luận văn tốt nghiệp kỹ sư Bảo Vệ Thực Vật với đề tài:

“ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ PHÒNG, TRỊ BỆNH CHÁY BÌA LÁ DO VI

KHUẨN Xanthomonas oryzae pv oryzae HẠI LÚA CỦA MỘT SỐ

CHẾ PHẨM SINH HỌC TRONG ĐIỀU KIỆN NHÀ LƯỚI”

Do sinh viên LÊ VĂN ĐỨC thực hiện và đề nạp

Kính trình hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp xem xét

Cần Thơ, ngày … tháng năm 2012

Cán bộ hướng dẫn

TS TRẦN VŨ PHẾN

- iii -

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

BỘ MÔN BẢO VỆ THỰC VẬT

Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp đã chấp thuận luận văn tốt nghiệp kỹ sư Bảo Vệ Thực Vật với đề tài:

“ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ PHÒNG, TRỊ BỆNH CHÁY BÌA LÁ DO VI

KHUẨN Xanthomonas oryzae pv oryzae HẠI LÚA CỦA MỘT SỐ

CHẾ PHẨM SINH HỌC TRONG ĐIỀU KIỆN NHÀ LƯỚI ”

Do sinh viên: LÊ VĂN ĐỨC thực hiện và bảo vệ trước hội đồng ngày 12 tháng 05 năm 2012

Luận văn đã được hội đồng chấp thuận và đánh giá ở mức:

Ý kiến hội đồng: ………

………

………

Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2012 DUYỆT KHOA Chủ tịch hội đồng Trưởng khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

- iv -

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kì luận văn nào trước đây

Tác giả luận văn (ký tên)

LÊ VĂN ĐỨC

- v -

TIỂU SỬ CÁ NHÂN

Họ và tên: LÊ VĂN ĐỨC

Ngày sinh: 16/11/1989

Nơi sinh: ấp Long Quới A, xã Long Phú, huyện Tân Châu, tỉnh An Giang

Họ tên Cha: Lê Văn Ứt

Họ tên Mẹ: Nguyễn Thị Góp

Địa chỉ: ấp ấp Long Quới A, xã Long Phú, huyện Tân Châu, tỉnh An Giang

Quá trình học tập:

Năm 2001, tốt nghiệp tiểu học tại trường tiểu học “A” Long Phú

Năm 2005, tốt nghiệp trung học cơ sở tại trường THCS “Long Phú”

Năm 2008, tốt nghiệp trung học phổ thông tại trường THPT “Tân Châu”

Từ năm 2008 – 2012 là sinh viên lớp Bảo Vệ Thực Vật K34 thuộc khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng, Trường Đại Học Cần Thơ

Năm 2012, tốt nghiệp kỹ sư chuyên ngành Bảo Vệ Thực Vật tại trường Đại Học Cần Thơ

- vi -

LỜI CẢM TẠ

Kính dâng, Cha, Mẹ những người suốt đời tận tụy vì sự nghiệp và tương lai của chúng con xin gửi lời tri ân tới anh, chị và em trai yêu mến, những người thân

đã giúp đỡ, động viên tôi trong suốt thời gian qua

Thành kính ghi ơn, thầy Trần Vũ Phến đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và

động viên em trong suốt thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp

Chân thành cảm ơn, Quý Thầy, Cô trong khoa Nông Nghiệp và Sinh Học

Ứng Dụng trường Đại Học Cần Thơ đã dạy dỗ và truyền đạt những kiến thức quý

báo cho em trong suốt thời gian học tập tại trường Đây sẽ là hành trang vững chắc giúp em bước vào đời

Thành thật biết ơn, anh Trần Văn Nhã, chị Trần Thị Thúy Ái, chị Trần Thị Bích Trân, anh Trần Thanh Hoài lớp Nông Học khóa 32, em Ngô Thị Kim Ngân lớp BVTV khóa 34, các bạn, Ma Ra, Văn Giang, Phong Vinh, Văn Nghi lớp BVTV Khóa 34 đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài

Gửi lời cảm ơn đến các bạn sinh viên lớp BVTV Khóa 34 đã luôn ủng hộ,

động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài

Kính chúc quý Thầy Cô và các bạn được nhiều sức khỏe và thành công trong cuộc sống!

- vii -

MỤC LỤC

Trang chứng nhận luận văn ii

Trang duyệt luận văn iii

Lời cam đoan iv

Tiểu sử cá nhân v

Lời cảm tạ vi

Mục lục vii

Danh sách từ viết tắt x

Danh sách bảng xi

Danh sách hình xii

Tóm lược xiii

Mở đầu 1

Chương 1 LƯỢT KHẢO TÀI LIỆU 1.1 KHÁI QUÁT VỀ BỆNH CHÁY BÌA LÁ (BẠC LÁ) LÚA 3

1.1.1 Lịch sử và phân bố 3

1.1.2 Triệu chứng 3

1.1.3 Thiệt hại 5

1.1.4 Tác nhân 6

1.1.5 Chu trình bệnh 7

1.1.5.1 Lưu tồn 7

1.1.5.2 Sự xâm nhiễm và phát triển của bệnh 7

1.1.6 Ảnh hưởng của điều kiện môi trường đến sự phát triển của bệnh 8

1.1.7 Biện pháp phòng trị 8

1.2 Sự kháng bệnh của cây trồng 9

1.2.1 Cơ nguyên kháng bệnh của cây trồng 9

1.2.1.1 Tính kháng bệnh thụ động 10

1.2.1.2 Cơ nguyên kháng bệnh chủ động 11

1.3 Hiện tượng kích kháng 13

1.3.1 Khái niệm kích kháng 13

1.3.2 Cơ chế kích kháng 13

1.3.2.1 Kích kháng tại chổ 14

1.3.2.2 Kích kháng lưu dẩn 14

- viii -

1.3.3 Các cơ chế biểu hiện liên quan đến kích kháng 15

1.3.3.1 Các cơ chế kích kháng trên khía cạnh mô học 15

1.3.3.2 Cơ chế kích kháng liên quan đến khía cạnh sinh hóa 16

1.3.4 Một số kết quả đạt được liên quan đến kích kháng 16

1.4 Cơ chế đối kháng của lợi khuẩn trong phòng trừ sinh học 17

1.5 Sơ lượt về các tác nhân phòng trừ sinh học dùng trong thí nghiệm 18

1.5.1 Chitooligosacharide 24h 18

1.5.2 Một số đặc điểm của chi Bacillus 18

1.5.2.1 Bacillus amyloliqueciens 19

1.5.2.2 Brevibacillus revis 21

1.5.3 Chubeca 1.8 DD 21

1.5.4 Starner 20 WP 23

Chương 2 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP 24

2.1 PHƯƠNG TIỆN 24

2.1.1 Địa điểm và thời gian thí nghiệm 24

2.1.2 Vật liệu thí nghiệm 24

2.2 PHƯƠNG PHÁP 25

2.2.1 Chuẩn bị chậu và đất 25

2.2.2 Chuẩn bị giống và chăm sóc 25

2.2.3 Chuẩn bị nguồn vi khuẩn 26

2.2.3.1 Chuẩn bị nguồn vi khuẩn để lây bệnh nhân tạo 26

2.2.3.2 Chuẩn bị nguồn lợi khuẩn 26

2.2.4 Bố trí thí nghiệm 27

2.2.5 Xử lí tác nhân phòng, trừ bệnh 27

2.2.6 Lây bệnh nhân tạo 28

2.2.7 Chỉ tiêu và phương pháp quan sát thí nghiệm 28

2.3 XỬ LÝ SỐ LIỆU 29

Chương 3 KẾT QUẢ, THẢO LUẬN 30

3.1 Hiệu quả của các tác nhân xử lý chống bệnh cháy bìa lá lúa trong lần chủng bệnh thứ nhất 30

3.1.1 Hiệu quả của các tác nhân phòng trừ sinh học lên tỷ lệ diện tích lá nhiễm bệnh 30

3.1.2 Ảnh hưởng của các tác nhân phòng trừ sinh học lên hiệu quả giảm bệnh 33

3.2 Hiệu quả của các tác nhân xử lý chống bệnh cháy bìa lá lúa trong lần chủng bệnh thứ hai 35

- ix -

3.2.1 Hiệu quả của các tác nhân phòng trừ sinh học lên tỷ lệ diện tích lá nhiễm

bệnh 35

3.2.2 Ảnh hưởng của các tác nhân phòng trừ sinh học lên hiệu quả giảm bệnh 37

3.3 Ảnh hưởng của các tác nhân phòng trừ sinh học lên sự sinh trưởng cây lúa 39

3.3.1 Ảnh hưởng của các tác nhân phòng trừ sinh học đến chiều cao cây lúa 39

3.2.2 Ảnh hưởng của các tác nhân phòng trừ sinh học đến sự nẩy chồi của cây lúa dfa 40

3.3.3 Ảnh hưởng của các tác nhân phòng trừ sinh học đến thời điểm và thời gian trổ của cây lúa……… … 40

3.4 Ảnh hưởng của các tác nhân phòng trừ sinh học và mầm bệnh đến năng suất cây lúa 41

Chương 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 43

4.1 Kết luận 43

4.2 Đề nghị 43

TÀI LIỆU THAM KHẢO 44

PHỤ CHƯƠNG 51

ISR induced systemic resistance

NSKLB ngày sau khi lây bệnh lây bệnh nhân tạo

NSS ngày sau khi gieo

PTN phòng thí nghiệm

PTSH phòng trừ sinh học

lúa 43 Hình 3.4 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của các tác nhân PTSH đến sự trổ bông của cây lúa 44

MỞ ĐẦU

Việt nam là nước xuất khẩu gạo đứng thứ hai trên thế giới, có khí hậu nóng, ẩm, mưa nhiều, thuận lợi cho cây lúa phát triển, kèm theo đó là sự phát triển của nhiều

loại dịch hại, trong đó bệnh cháy bìa lá lúa do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv

oryzae là một trong những bệnh nguy hiểm nhất, có lúc bệnh có thể gây thiệt hại

đến 74 – 81% tổng sản lượng (Ahmed và Singh, 1975; Singh và ctv., 1977)

Bệnh gây hại hầu hết các nước trồng lúa trên thế giới và gây hại nặng ở khu vực đông nam Á, ở Việt Nam bệnh đã được phát hiện từ lâu trên các giống lúa mùa củ, đặc biệt từ năm 1965 – 1966 trở lại đây, bệnh thường xuyên phá hoại một cách nghiêm trọng ở các vùng trồng lúa trên các giống nhập nội có năng suất cao (Đỗ Tấn Dũng, 1998) Hiện nay, việc sản xuất lúa nhiều vụ trên năm và sử dụng giống cao sản đã làm cho nhiều loại dịch hại có điều kiện bọc phát nặng hơn, kèm theo đó

là sự lạm dụng thuốc hóa học đã làm cho nhiều loại dịch bệnh kháng lại với thuốc Nhiều biện pháp phòng trừ được đưa ra nhằm chống bệnh cháy bìa lá nhưng cho hiệu quả không cao, sử dụng giống kháng được xem là một biện pháp giữ vai trò chủ đạo, tuy nhiên tính kháng của giống thường không bền vững do sự thay đổi, đa dạng về di truyền của vi khuẩn gây bệnh Việc tìm ra giống kháng mới rất tốn thời gian và kinh phí, do đó sử dụng các tác nhân kích thích tính kháng bệnh sẵn có trong cây trồng là cần thiết

Trong số các tác nhân xử lí trên cây trồng được biết đến, chi Bacillus được đánh

giá là có khả năng kích kháng phổ rộng và đã ứng dụng nhiều trên nhiều loại cây trồng (Dixelius C và ctv., 2004; Jetiyanon và ctv.,2003; Choudhary và Johri, 2008)

Nghiên cứu mới đây của Trần Văn Nhã (2011), hai loài vi khuẩn Bacillus

amyloliquefaciens và Brevibacillus brevis cho hiệu quả cao trong kiểm soát bệnh

héo xanh thối củ gừng do vi khuẩn Raltonia solanacerum gây ra Hai hoạt chất là

Polyphenol và salicylic có trong sản phẩm mang tên Chubeca 1.8 DD được chứng minh là có hiệu quả cao trong phòng trừ bệnh cháy lá trên lúa theo cơ chế kích kháng (Trần Vũ Phến, 2010) Trong những nghiên cứu phòng trừ bệnh cháy bìa lá lúa gần đây, chitooligosacharide cũng được đánh giá cho hiệu quả cao trong kiểm soát bệnh cháy bìa lá (Trương Hồng Hạnh, 2008; Nguyễn Hữu Anh Nhi, 2009; Trần

Thanh Hoài, 2010) Tuy nhiên chủ yếu mới đánh giá trong giai đoạn đầu của cây lúa

Vì vậy, đề tài “Đánh giá hiệu quả phòng, trị bệnh cháy bìa lá do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv oryzae hại lúa của một số chế phẩm sinh học trong điều kiện nhà lưới” được thực hiện nhằm mục đích chọn ra những tác nhân phòng trừ

sinh học có hiệu quả cao trong việc kiểm soát bệnh cháy bìa lá và hiệu quả trên

năng suất lúa, từ đó có thể áp dụng trong sản xuất

Chương 1 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 1.1 KHÁI QUÁT VỀ BỆNH CHÁY BÌA LÁ (BẠC LÁ) LÚA

1.1.1 Lịch sử và phân bố

Bệnh bạc lá (Bacterial leaf blight) được phát hiện đầu tiên ở Nhật Bản vào khoảng năm 1884 – 1885 Bệnh phát triển hầu hết khắp các nước trồng lúa trên thế giới, đặc biệt ở châu Á (Nhật Bản, Trung Quốc, Philippin, Ấn Độ, ) (Vũ Triệu Mân và ctv., 1999)

Vi khuẩn gây bệnh bạc lá lúa trước đây có tên là Pseudomonas oryzae, hoặc

Phytomonas oryzae, về sau Downson đặt tên là Xanthomonas oryzae Dowson Bệnh

phổ biến hầu khắp các nước trồng lúa trên thế giới, đặc biệt ở Nhật Bản, Trung Quốc, Philippines, Ấn Độ, Xâylan Ở Việt Nam, bệnh cháy bìa lá xuất hiện và gây thiệt hại đáng kể vào năm 1965 – 1966 (Vũ Triệu Mân và ctv., 2007)

Năm 1970, vụ lúa mùa ở miền Bắc đã có trên 1837 hecta bị nhiễm bệnh cháy bìa

lá nặng Tại khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long, bệnh cháy bìa lá xuất hiện nặng vào năm 1978 (Bùi Quang Phước, 1980) Đến năn 1979, bệnh này đã xuất hiện và gây hại từ trung bình đến nặng, chiếm khoảng 90% diện tích lúa vụ Hè Thu tại huyện Châu Thành, Ô Môn, Thốt Nốt (Cần Thơ), Kế Sách, Thạnh Trị (Sóc Trăng) (Lê Thị Thủy, 1980)

1.1.2 Triệu chứng

Bệnh cháy bìa lá lúa phát sinh phá hại suốt thời kỳ mạ đến khi lúa chín, nhưng

có triệu chứng điển hình là thời kỳ lúa cấy trên ruộng, từ sau khi lúa đẻ nhánh – trổ -

chín – sữa (Vũ Triệu Mân và ctv., 2007)

Trên cây mạ: bệnh dễ nhầm lẫn với các hiện tượng khô đầu lá do sinh lí Vi khuẩn hại mạ gây ra triệu chứng ở mép lá, mút lá với những vệt có độ dài ngắn khác

nhau, có màu xanh vàng, nâu bạc rồi khô xác (Vũ Triệu Mân và ctv., 2007)

Trên lúa: triệu chứng bệnh thể hiện rõ rệt, tuy nhiên nó có thể biến đổi ít nhiều tùy theo giống và điều kiện ngoại cảnh Vết bệnh từ mép lá, mút lá lan dần vào trong phiến lá hoặc kéo dài theo gân chính, nhưng cũng có vết bệnh từ ngay giữa phiến lá lan rộng ra Vết bệnh rộng theo đường gợn sóng màu vàng, mô bệnh xanh

tá, vàng lục, lá nâu bạc, khô (Vũ Triệu Mân và ctv., 2007)

Trên giống cảm nhiễm, các vết bệnh lan rộng tới bẹ lá và có thể phát triển xuống tận phần dưới của bẹ lá Mặt dầu, bệnh thường bắt đầu từ mép lá, nhưng vết bệnh cũng có thể phát sinh ở một điểm bất kì của phiến lá, nếu nó bị tổn thương Trong trường hợp đó bệnh cũng phát sinh với dạng vết sọc, về sau các vết này sẽ lan rộng

ra hầu hết hoặc toàn bộ phiến lá Trên các giống chống chịu với bệnh hơn hoặc ở những điều kiện nhất định, bệnh thể hiện dưới dạng một sọc vàng ở ngay mép lá, hiện tượng chết mô không xuất hiện trong một thời gian, nhưng về sau các sọc đó

có thể biến thành vàng và mô bệnh bị chết Trên giống mẫn cảm, phiến lá nhiễm bệnh bị héo và cuộn lại khi vùng bệnh lan rộng, trong khi đó lá vẫn còn xanh Toàn

bộ phiến lá có thể bị héo theo rồi có thể bị khô đi (Ou, 1972)

Vào buổi sáng sớm có thể quan sát trên các giọt dịch khuẩn màu trắng sữa hoặc vàng sáp trên bề mặt các vết bệnh mới Chúng khô đi thành những viên nhỏ, hình tròn, màu vàng nhạt, dễ dàng bị gió làm rụng và nổi trên mặt nước Trên các vết bệnh cũ đã trở nên khô trắng hiếm thấy các giọt dịch khuẩn (Ou, 1972)

Trên các ruộng lúa bị bệnh nghiêm trọng, hạt cũng có thể bị nhiễm bệnh Trên

vỏ hạt xuất hiện các đốm màu nhạt xung quanh có mép viền dạng giọt dầu Khi hạt còn non và xanh các vết bệnh lộ rõ Khi bông chín vết bệnh sẽ xám hoặc trắng vàng nhạt (Ou, 1972)

Ở vùng nhiệt đới còn ghi nhận có 2 kiểu hình triệu chứng: Kresek hay héo lụi của lá và toàn bộ cây non; và hiện tượng vành nhợt của lá trong giai đoạn sinh trưởng muộn (IRRI, 1964; Goto, 1964; trích dẫn bởi Ou, 1972)

Triệu chứng “Kresek” được Reisma và Schure (1950) ở Indonesia mô tả như một bệnh riêng biệt Một hoặc hai tuần lễ sau khi cấy có thể quan sát thấy hiện tượng này, các lá bị bệnh trở nên xanh xám nhạt và bắt đầu gập, cuộn lại dọc theo gân chính Ở các nước nhiệt đới, trong lúc cấy người ta thường xén đỉnh mạ, các lá được cắt bỏ thường bị bệnh đầu tiên Triệu chứng bệnh xuất hiện sớm nhất là vết dạng giọt dầu màu xanh ở ngay dưới bề mặt vết cắt, vết đó nhanh chóng chuyển màu xanh xám nhạt Toàn bộ lá bị cuộn lại và héo, tiếp đến là bẹ lá Vi khuẩn truyền theo mạch xylem đến điểm đỉnh sinh trưởng của cây non và nhiễm bệnh cho gốc các lá khác, khiến cho cây non bị chết toàn bộ Trong các giai đoạn sớm, khi chỉ

có một vài lá già bị héo và nổi trên mặt nước, ở Java người ta gọi đó là bệnh

(Kresek) Giai đoạn cuối cùng, khi toàn bộ cây bị chết hoàn toàn, được gọi là “hama lodoh” (Reitsma và Schure, 1950; trích dẫn bởi Ou, 1972 ) Để đơn giản hóa, toàn

bộ các triệu chứng đó được gọi chung là triệu chứng “Kresek”

Một triệu chứng khác ở các nước nhiệt đới là hiện tượng vàng nhợt lá Ngoài ruộng, các lá như vậy được phát hiện khi lúa chín Trong khi các lá già hơn vẫn xanh bình thường, các lá non hơn lại bị vàng nhợt không đồng đều, trên phiến lá có sọc rộng màu vàng hoặc vàng xám nhạt Cơ chế của biểu hiện vàng nhợt lá còn chưa được nghiên cứu tỷ mỉ Không phát hiện thấy vi khuẩn trong các lá vàng, tuy nhiên chúng lại có rất nhiều ở đỉnh thân và trong các đốt phía dưới lá bị bệnh Rõ ràng là sự tăng dần quần thể vi khuẩn trong phần dưới của thân đạt tới mức khiến cho chất dinh dưỡng ít tới được các lá non, do đó chúng trở nên vàng nhợt Khi lây bệnh nhân tạo cho mạ 21 ngày tuổi, triệu chứng vàng nhợt lá xuất hiện sau khi lây bệnh được 20 -30 ngày (Ou, 1972)

1.1.3 Thiệt hại

Ở Nhật trên các ruộng nhiễm nặng, năng suất có thể thất thu 20 – 30%, có khi lên đến 50% Ở Philippines và Indonesia bệnh cũng rất nghiêm trọng, Bệnh cũng gây hại nặng ở Ấn Độ, năng suất thất thu từ 6 – 60% (Shamar, 2006)

Năm 1970 trên diện lúa mùa cấy giống NN8 bị bệnh ở mức độ 60 – 100%, giảm năng suất từ 30 – 60% (Vũ Triệu Mân và Lê Lương Tề, 1999)

Bệnh thường phát triển ở giai đoạn lúa nảy chồi tối đa hay có đòng, nên làm tăng số hạt lép, hạt lững và giảm phẩm chất, trọng lượng hạt, đồng thời làm tăng tỷ

lệ tấm khi xay xát Bệnh cũng làm giảm lượng đạm và protein thô trong hạt (Võ Thanh Hoàng và Nguyễn Thị Nghiêm, 1993)

Ở Đông Bằng Sông Cửu Long, bệnh cũng thường xuyên xuất hiện vào giai đoạn trổ về sau, ảnh hưởng rỏ nét nhất là tăng số hạt lép Tuy nhiên, thất thu về năng suất vẫn chưa có ước lượng cụ thể (Võ Thanh Hoàng và Nguyễn Thị Nghiêm, 1993)

1.1.4 Tác nhân

Bệnh cháy bìa lá (bạc lá) lúa do vi khuẩn Xanthomonas oryzea pv Oryzea

Ishiyama gây ra (Ou, 1972)

Vi khuẩn hình gậy ngắn, hai đầu hơi tròn, có một lông roi ở một đầu, kích thước

1 – 2 X 0,5 – 0,9 µm Vi khuẩn Gram âm, trên môi trường nhân tạo có khuẩn lạc hình tròn, màu vàng sáp, rìa nhẵn, bề mặt khuẩn lạc ướt, háo khí Vi khuẩn không

có khả năng phân giải nitrat, không dịch hóa gelatin, không tạo NH3, indol, có khả năng tạo H2, tạo khí nhưng không tạo axit trong môi trường có đường Nhiệt độ thích hợp cho vi khuẩn sinh trưởng từ 26 – 30oC, nhiệt độ tối thiểu 0-5oC, tối đa

40oC Nhiệt độ làm vi khuẩn chết 53oC Vi khuẩn có thể sống trong phạm vi khá rộng từ 5,7 – 8,5, thích hợp nhất là pH 6,8 – 7,2 (Đỗ Tấn Dũng, 1998; Vũ Triệu Mân, 2007)

Các tế bào vi khuẩn được bọc trong màng nhày và liên kết thành một đám tương đối vững chắc ngay cả trong nước, kết tủa bởi axeton Có lẽ nó bảo vệ cho tế bào trong các điều kiện khô và bất lợi Thành phần hóa chất của màng có thể là một đường kép dị hình (Heteropolysaccharide) (Ou, 1972)

Nguồn carbon tốt nhất cho vi khuẩn là đường glucose, galactose, sucrose, và nguồn đạm tốt nhất là glutamid acid, L-aspartic acid, methionine, cystine và asparagine Vi khuẩn không thể sử dụng nguồn đạm vô cơ, trừ amonium sunfat được tiêu thụ chút ít

Môi trường nuôi cấy thường dùng là Wakimoto’s potato semi-synthetic media

Vi khuẩn không sống lâu trong môi trường nước cất vô trùng, nhưng sống khá bền trong phosphate buffer pH=7 và trong nước có pha peptone (Ou, 1972; Đỗ Tấn Dũng, 1998)

Vi khuẩn tiết độc tố phenylacetic acid trong môi trường nuôi cấy và trong lá bệnh, vi khuẩn còn tổng hợp phân hóa tố phân giải protein và cellulose Vi khuẩn rất dễ kháng với streptomycin, trong khi đối với các kháng sinh khác thì kháng ít hơn (Ou, 1972)

1.1.5 Chu trình bệnh

1.1.5.1 Lưu tồn

Vi khuẩn lưu tồn chủ yếu trong hạt giống và tàn dư thực vật, đồng thời đất nước cũng như dạng viên keo vi khuẩn trên lá cũng có một ý nghĩa nhất định trong việc truyền bệnh cho vụ sau (Vũ Triệu Mân và ctv., 1999)

Trong đất vi khuẩn có thể sống từ 1 đến 3 tháng, phụ thuộc vào ẩm độ và độ

chua của đất, trong hạt giống mật số vi khuẩn sẽ giảm đi sau một tháng Ngoài ra,

cỏ Leersia sayanuka được coi là một trong những nguồn bệnh ban đầu quan trọng

nhất ở Nhật (Ou, 1972)

Một số kí chủ phụ phổ biến của vi khuẩn ở Việt Nam là: cỏ lồng vực, cỏ lá tre,

cỏ tranh, cỏ ống, cỏ chỉ, trúc thảo nêpan (Vũ Triệu Mân, 2007)

1.1.5.2 Sự xâm nhiễm và phát triển của bệnh

Vi khuẩn xâm nhiễm qua thủy khổng, lỗ khí ở trên mút lá, mép lá và đặc biệt qua vết thương sây sát trên lá (Vũ Triệu Mân và ctv., 1999)

Bệnh thường phát triển khi mật số vi khuẩn từ 104 tế bào/ml Sau 1 – 2 ngày xâm nhiễm vi khuẩn sẽ nhân mật số tích cực trong cây, lan vào trong các bó mạch

di chuyển di khắp cây và có thể ứ giọt ra ngoài ( Võ Thanh Hoàng và Nguyễn Thị Nghiêm, 1993)

Các lỗ thủy khổng phân bố dọc theo bề mặt phía trên của lá, cạnh rìa lá Vi khuẩn xâm nhập vào thủy khổng và nhân lên trong biểu mô, nơi thông với các mạch dẫn Khi vi khuẩn đã nhân lên đủ nhiều trong biểu mô, một số vi khuẩn xâm nhập vào hệ thống mạch dẫn, một số khác thoát ra ngoài qua thủy khổng Số lượng thủy khổng khác nhau tùy theo giống, tuổi lá và lá ở trên; các giống mẫn cảm thường có nhiều thủy khổng hơn (Ou, 1972)

Vết thương ở rể do bị đứt khi nhổ mạ hay vết cắt chóp lá khi cấy cũng là những ngõ xâm nhiễm và vi khuẩn thuờng gây ra triệu chứng “kresek” khi có sự phù hợp giữa dòng độc và giống nhiễm, số lượng vết thương còn mới, nhiệt độ cao (28 –

34oC) Ngoài đồng, bệnh thường biểu hiện triệu chứng ở giai đoạn ra chồi tối đa trở

về sau và nhất là giai đoạn trổ Tuy nhiên, bệnh đã nhiễm vào cây vào cuối giai

đoạn mạ, lan dần từ lá dưới lên lá trên trước khi triệu chứng lộ ra khá lâu (Võ Thanh Hoàng và Nguyễn Thị Nghiêm, 1993)

Vi khuẩn lây lan chủ yếu do mưa, bão Mưa, bão thường tạo vết thương trên lá làm cho vi khuẩn dễ xâm nhiễm Vi khuẩn cũng lây theo nguồn nước từ ruộng này

sang ruộng khác (Đỗ Tấn Dũng, 1998)

1.1.6 Ảnh hưởng của điều kiện môi trường đến sự phát triển của bệnh

Bệnh phát triển phổ biến ở những vùng dọc sông, gần các đầm lầy hoặc nơi

trũng, thường có sương mù và có nhiều cỏ dại đặc biệt là cỏ Leersia sayanuka

Bệnh thường có liên quan đến mưa to, bão lụt, nước sâu và gió mạnh (Võ Thanh

Hoàng và Nguyễn Thị Nghiêm, 1993)

Ở những nơi đất chua, úng ngập hoặc mực nước sâu, đặc biệt ở những vùng đất xấu, nhiều mùn, trà lúa bị bóng cây che phủ khi bị bệnh cháy bìa lá thì bệnh có thể

phát triển mạnh hơn (Vũ Triệu Mân và ctv., 2007)

Nhiệt độ tương đối cao trong thời gian cây lúa sinh trưởng làm bệnh tăng, song mùa hè quá nóng và khô là điều kiện hạn chế bệnh, nhiệt độ không khí tương đối cao (25 – 30oC), ẩm độ từ 90% trở lên thích hợp hơn cho bệnh phát triển, bệnh kém phát triển ở nhiệt độ thấp (21oC) và bệnh hầu như không phát triển ở nhiệt độ 17oC (Ou, 1972; Võ Thanh Hoàng và Nguyễn Thị Nghiêm, 1993)

Bón thừa đạm, nhất là giai đoạn sau, hay bón thừa silic, magiê hoặc thiếu lân và kali đều làm gia tăng bệnh Phân đạm không ảnh hưởng đến sự phát triển của từng vết bệnh mà có thể gián tiếp làm lây lan bệnh do cây tăng trưởng mạnh làm tăng

ẩm độ (Ou, 1972; Võ Thanh Hoàng và Nguyễn Thị Nghiêm, 1993)

- Điều khiển sự sinh trưởng của cây tránh giai đoạn lúa làm đòng – trổ trùng với những điều kiện thuận lợi sự phát triển của bệnh Bón phân đúng kỹ thuật, đúng giai đoạn, bón đạm nặng đầu nhẹ đuôi, bón thúc sớm cân đối với kali theo tỷ lệ nhất định (1:1) (Đỗ Tấn Dũng, 1998)

- Ruộng lúa cần điều chỉnh mực nước thích hợp, nên để mực nước nông (5 – 10cm), nhất là sau khi lúa đẻ nhánh, nếu thấy bệnh chớm xuất hiện thì có thể rút nước, tháo nước để khô ruộng trong 2 – 3 ngày nhằm hạn chế sự sinh trưởng của cây (Vũ Triệu Mân và ctv., 2007)

- Có thể dùng một số thuốc hoá học để phòng bệnh nhằm hạn chế sự phát sinh phát triển của bệnh Có thể bón 60 – 80 kg/ha vôi bột lúc lúa mới chớm bệnh, hoặc dùng một số loại thuốc như Cooper Zinc, Kasuran 0,1 – 0,2%, (Võ Thanh Hoàng và Nguyễn Thị Nghiêm, 1993)

- Cần phải tiến hành biện pháp vệ sinh đồng ruộng dọn sạch cỏ dại và ký chủ

(Vũ Triệu Mân và ctv., 2007)

- Ngoài ra, biện pháp kích kháng đã mang lại nhiều hiệu quả thiết thực trong phòng bệnh cháy lá lúa và có thể sẽ được áp dụng thành công trong công tác phòng chống bệnh cháy bìa lá trong tương lai gần Các tác nhân kích kháng được dùng nhiều trong các nghiên cứu kích kháng hiện nay như: Đồng clorua 0,005 mM, di-potassium photphat 20 mM, acid benzoic 0,5 mM, một số dẫn xuất từ chitin… ngâm hạt giống đã nảymầm trước khi gieo 10 – 12 giờ và phun lên lá vào 25 ngày sau khi sạ nhằm kéo dài hiệu lực của kích kháng đến ngày thứ 50 sau khi gieo (Phạm Văn Kim, 2006)

1.2 Sự kháng bệnh của cây trồng

1.2.1 Cơ nguyên kháng bệnh của cây trồng

Khi cây trồng bị mầm bệnh tấn công cây luôn có khuynh hướng chống đối lại với mầm bệnh Nếu cây không đủ sức chống lại, giống cây ấy bị mầm bệnh gây hại,

ta bảo cây bị “nhiễm bệnh” Trong khi đó, giống khác của cùng loài cây ấy chống chọi lại được với bệnh, cây không bị hại hoặc thiệt hại không đáng kể, ta gọi giống

cây ấy kháng bệnh Tính kháng hoặc nhiễm với bệnh của cây trồng tùy thuộc vào đặc tính di truyền của cây ấy (Phạm Văn Kim, 2000)

•Kháng bệnh do cấu tạo cơ thể của cây:

Do bẩm sinh cơ thể của ký chủ có các đặc tính làm ngăn cản được sự xâm nhiễm của một số ký sinh gây bệnh Các đặc tính giúp cây kháng bệnh gồm có:

- Độ dày của lớp cutin, của lớp sáp bao bên ngoài biểu bì lá

- Đặc điểm của lớp lông bên trên bề mặt lá

- Đặc điểm của lớp silicone ở biểu bì của lá

- Cấu tạo của lớp bần

- Số lượng, kích thước và số lượng của khí khổng

- Kích thước của mạch nhựa

- Ngoại hình của cây

- Phương pháp nở hoa

•Kháng bệnh do chức năng sinh lý của cây:

Chức năng sinh lí của cây có ý nghĩa rất lớn trong sự kháng bệnh của cây trồng Nếu các hoạt động sinh lý của cây nếu ăn khớp với hoạt động gây bệnh của ký sinh, thì cây sẽ trở thành dễ nhiễm bệnh Ngược lại, nếu các hoạt động này không phù hợp, lại có thể là trở ngại lớn làm cho ký sinh không phát triển và gây bệnh được Các yếu tố có ảnh hưởng đến tính kháng bệnh là:

- Chế độ hoạt động của khí khổng

- Khả năng hàn gắn các vết thương

- Sự trao đổi các chất

- Đặc điểm nẩy mầm của hạt giống, …

•Kháng bệnh do chất hóa học chứa sẵn trong dịch cây:

Độ chua của dịch tế bào có ảnh hưởng một phần đến sự phát triển của ký sinh khi đã xâm nhiễm vào bên trong cây, do đó có ảnh hưởng lên tính kháng hoặc nhiễm bệnh của cây trồng

Các chất có sẵn trong tế bào của mô cây như: anthocyanin, các hợp chất polyphenol, tanin, các chất điều hòa sinh trưởng… có khả năng ngăn cản sự phát triển của ký sinh, giúp cây có khả năng kháng bệnh

đủ chống lại với mầm bệnh (Phạm Văn Kim, 2000)

• Cây tạo ra các cấu trúc để chống lại sự xâm nhiễm tiếp theo:

Sự hình thành tần mô rổng: để đối phó với mầm bệnh, một số giống kháng có

khả năng hình thành ngay bên cạnh mô đã bị nhiễm bệnh nhiều lớp tế bào rổng (cork cells) bao quanh vùng mô bị bệnh ngăn không cho mầm bệnh tiến xa hơn nữa Mầm bệnh bị cô lập, thiếu dinh dưỡng và chết dần

Sự hình thành tầng rụng: ở một số loài cây vùng ôn đới có khả năng hình thành

các tầng rụng gây rụng phiến lá ở phía dưới tầng Khi hình thành tầng rụng, cây bị mất đi một phần lá bên dưới nhưng sẽ loại được mầm bệnh ra khỏi cây

Sự hình thành các bướu tylozo trong mạch nhựa: một số giống cây kháng bệnh

có khả năng hình thành nhiều bứu tyloze đóng kính mạch nhựa một cách nhanh chóng phía trước vùng rể non bị xâm nhiễm và ngăn hoàn toàn sự tiến tới phía trước của mầm bệnh, nhờ đó cây kháng được bệnh

Sự hình thành chất keo bao quanh vết bệnh ở thân cây: một số loài cây có khả

năng tiết ra nhiều loại keo đóng ở các tế bào bị nhiễm bệnh, cô lập mầm bệnh nên mầm bệnh không lấy được dinh dưỡng và chết

• Cây tiết ra kháng sinh thực vật để chống lại với mầm bệnh: khi bị mầm

bệnh tấn công, ở một số giống kháng, cây có khả năng tích tụ các hóa chất cần thiết

để chống lại mầm bệnh Các chất này ở dạng các hợp chất phenol, polyphenol, các enzyme hoặc các chất trung hòa độc tố của mầm bệnh Ngoài ra, còn có chất được gọi là kháng sinh thực vật (phytoalexin) có tác dụng tiêu diệt mầm bệnh

• Phản ứng siêu nhạy cảm (phản ứng tự chết của mô cây kháng bệnh): ở

một số giống kháng bệnh của cây trồng, ta còn thấy phản ứng rất đặc biệt của cây trồng khi bị nhiễm bệnh là sự tự chết từng đám tế bào nơi bị xâm nhiễm Sự tự chết quá sớm này làm cô lập mầm bệnh khiến mầm bệnh chết theo Phản ứng này gọi là phản ứng tự chết của mô cây hay còn gọi là phản ứng siêu nhạy cảm (hypersensitive reactions, HR) Phản ứng siêu nhạy cảm thường gắn liền với những thay đổi sinh lý trong mô như sản sinh ra các kháng sinh thực vật, lignin Kích thước vết bệnh phụ thuộc vào vào tính kháng của kí chủ, giống càng kháng thì vết bệnh càng nhỏ (Agrios, 2005)

* Theo Bilgami và Dube (1996) (trích dẫn bởi Huỳnh Thị cẩm Vân, 2007), phản ứng siêu nhạy cảm có những đặc điểm nổi bật sau:

- Chỉ có vi sinh vật và virus mới có thể cảm ứng HR

- Nó chỉ tạo ra chỉ ở sự tương tác giửa kí chủ và kí sinh không tương hợp

- Tỷ lệ HR xuất hiện nhanh hơn ở cây kháng so với cây nhiễm

- Vết bệnh được sinh ra do sự tích tụ và oxy hóa quá mức của phenol làm khả năng khử bị rối loạn

- Tác nhân gây HR có lẽ tác động vào sự thiệt hại tính thấm màng tế bào qua

sự phân cắt cầu nối S-S

1.3 Hiện tượng kích kháng

1.3.1 Khái niệm kích kháng

Kích kháng là từ viết tắt của cụm từ “kích thích tính kháng bệnh” Kích kháng là hiện tượng làm cho một giống cây trồng nào đó bị nhiễm bệnh trở nên có tính kháng bệnh ở một mức độ nào đó sau khi được xử lý bằng một tác nhân kích kháng Tác nhân kích kháng có thể là một loài vi sinh vật không gây hại cho cây trồng, một tác nhân hoá học không độc, không phải là những nông dược trị bệnh cho cây (Phạm Văn Kim, 2002)

Kích kháng được xem như quá trình tự vệ sinh học của cây trồng trong đó tác nhân kích kháng kích thích cơ chế tự vệ tự nhiên của cây trồng chứ không tác động trực tiếp đến mầm bệnh (Tuzun và Klooper, 1995)

1.3.2 Cơ chế kích kháng

Trong tế bào của cây thuộc giống nhiễm bệnh có thể vẫn có gen tiết các chất giúp cây chống lại với mầm bệnh, tuy nhiên do đặc tính của giống là các gen này thường bị ức chế nên phát huy tác dụng chậm, cho nên khi bị mầm bệnh xâm nhiễm rồi tế bào mới tiết ra chất kháng Các chất này tiết ra chậm nên không có tác dụng kháng bệnh Ứng dụng giả thuyết nầy, sự kích thích tính kháng bệnh được thực hiện bằng cách sử dụng hóa chất, không phải là thuốc bảo vệ thực vật, hoặc phun một loài vi sinh vật không gây hại cho cây ấy Hóa chất hoặc vi sinh vật kích kháng sẽ tác động lên thụ thể trên tế bào cây Các thụ thể bị kích thích sẽ truyền tín hiệu vào trong tế bào, kích động các gen tiết ra các chất kháng bệnh trước khi mầm bệnh tấn công Đến khi mầm bệnh tấn công, trong tế bào đã có sẵn các chất kháng với mầm bệnh ấy Nhờ đó, cây thoát bệnh hoặc mắc bệnh nhẹ hơn

Theo Steiner và Shonbeck (1995), tác nhân kích kháng bản thân là tín hiệu hay các chất tổng hợp từ những tín hiệu Các tín hiệu có thể là protein chuyên tính,

protein-kinase, có thể là tín hiệu điện tử Ca++, các tín hiệu này sau khi được biến đổi qua tương tác với các thụ thể làm hoạt hoá gen và lưu dẫn đến những phần khác của cây không được xử lý, từ đó giúp cây tăng cường tổng hợp các protein hay có sự thay đổi các protein liên quan đến sự phát sinh bệnh (pathogenesis-related (PR) protein) như chitinase, glucanase… có khả năng kháng nấm, kháng vi khuẩn bằng cách phân giải màng polysaccharide của vách tế bào nấm (trích bởi Trần Vũ Phến, 2006)

Theo Phạm Văn Kim (2000), Có hai loại kích kháng: kích kháng tại chổ và kích kháng lưu dẫn

Kích kháng lưu dẫn khác với kích kháng tại chổ vì những tín hiệu tạo ra qua sự kích kháng được truyền đi các nơi khác của cây và có khả năng nâng cao tính tự vệ của cây (Van Loon và ctv., 1998; trích dẫn bởi Trần Thanh Hoài, 2010) Sự kích kháng lưu dẫn thường mang tính phổ rộng đối với nhiều tác nhân gây bệnh như nấm, vi khuẩn, virus (Phạm Văn Kim, 2000; Agrios, 2005)

1.3.3 Các cơ chế biểu hiện liên quan đến kích kháng

1.3.3.1 Các cơ chế kích kháng trên khía cạnh mô học

Phản ứng siêu nhạy cảm

Phản ứng siêu nhạy cảm (hypersensitive respone: HR) là phản ứng kích thích tế bào chết tại vị trí xâm nhiễm, nhằm giới hạn sự phát triển của mầm bệnh và giúp cây trồng chống lại các tác nhân gây bệnh (Agrios, 2005; Talarczyk và Henning, 2001)

Phản ứng siêu nhạy cảm xảy ra thì có liên quan đến các phản ứng oxy hoá khử, tạo ra những chất trung gian sau khi cây đã nhận biết sự xâm nhiễm của mầm bệnh, các chất tạo ra trong phản ứng oxy hoá khử bao gồm: O2-, OH- và H2O2 xảy ra rất sớm nhằm ngăn chặn sự xâm nhiễm của mầm bệnh vào trong mô cây tại vị trí xâm nhiễm và các tế bào xung quanh sinh ra phản ứng siêu nhạy cảm (Trần Thị Thu Thuỷ, 2003)

Sự lignin hoá

Sự lignin hoá là một cơ chế quan trọng trong tính kháng bệnh lưu dẫn của cây trồng, cơ chế này xảy ra sau khi cây có sự xâm nhiễm của mầm bệnh như; nấm, vi khuẩn, virus hay tuyến trùng (Mauch-Mani và ctv., 1988) Sự kháng bệnh chống lại

sự xâm nhiễm của mầm bệnh nhờ vào sự thay đổi tính chất vật lý của một vài cấu trúc cấu tạo thành tế bào, sự tích tụ lignin thường được hình thành dưới vị trí xâm nhiễm, cứng chắc như một hàng rào vật lý để cô lập sự xâm nhiễm của mầm bệnh vào trong tế bào cây (Talarczyk và Henning, 2001) Vách tế bào của cây được lignin hoá có tác dụng ngăn cản sự xâm nhiễm đĩa áp của mầm bệnh, ngăn cản các

dưỡng chất tự do đi vào, do đó làm cho mầm bệnh bị chết (Sticher và ctv., 1997)

Sự hình thành callose

Kích thích tính kháng bệnh của cây được biểu hiện liên quan đến những biến đổi

về mặt sinh hoá gồm sự tích tụ của các PR protein và sự gia tăng hoạt tính của các enzyme (Van Loon và Van Strien, 1999) PR protein là nhóm protein được tích luỹ trong mô cây hay trong tế bào nuôi cấy sau khi tiêm chủng mầm bệnh hay xử lý với chất mồi có hoạt động như chất kháng nấm (Trần Vũ Phến, 2002) Sự tích tự các PR

protein được sử dụng như là thước đo cho việc biểu hiện kích thích tính kháng (Sticher và ctv., 1997)

1.3.3.2 Cơ chế kích kháng liên quan đến khía cạnh sinh hoá

Theo Van Loon và ctv (2006), các PR protein đã được xác định và xếp thành 17

họ (PR-1-17) dựa trên cấu trúc cơ bản và đặc tính miễn dịch học của chúng bao gồm:

• PR-1 là các protein có kích thước nhỏ, được cảm ứng do sự xâm nhiễm của mầm bệnh, có tác dụng chống nấm

• PR-2 bao gồm β-1,3 glucanase, tác động trên β-1,3 glucan, hợp chất sinh học cao phân tử hiện diện trong thực vật và vách tế bào nấm

● PR-3, một nhóm của chitinase kháng nấm và vi khuẩn

● PR-4, 8 và 11 bao gồm các chitinases thực vật thuộc lớp (I-VII)

• PR-5, 6, 7, 9 và 10 bao gồm các thaumatin-like proteins, protein inhibitors, endoproteinases, peroxidases và ribonuclease-like proteins PR-5 phân huỷ vách tế bào, PR-6: chất ức chế proteinase

PR-11: Chitinase, PR-12: defensins, PR-13: thionin, PR-14: protein chuyển lipid, PR-15, 16: oxy hoá oxalate, PR-17 chưa biết rỏ chức năng

1.3.4 Một số kết quả đạt được liên quan đến kích kháng

Kết quả nghiên cứu của Arvind và ctv (1995) khi chủng nguồn vi khuẩn

Xanthomonas campestris pv oryzae đã được giết chết cho cây lúa mẫm cảm với

bệnh thì sau 7 ngày cây lúa này có khả năng chống chịu lại được với bệnh cháy bìa

lá do chính tác nhân này gây ra (trích dẫn bởi Trịnh Ngọc Thuý, 2000)

Khi xử lý trên callus của cây lúa bằng tác nhân nickel nitrate có tác dụng tăng hoạt động của phenylalanine ammonia-lyase (PAL) và peroxidase, từ đó kích thích

tính kháng bệnh cháy bìa lá do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv oryzae gây ra

(Rajoppan và ctv., 1995)

Trên táo, chế phẩm Apogee® có hoạt chất là chất điều hòa sinh trưởng Prohexadione-calcium ức chế sự sản xuất gibberellic acid (GA) của chóp chồi, ức

chế sự kéo dài tế bào, đồng thời còn kích kháng SAR chống lại bệnh thối chồi do

Erwinia amylovora, thời gian để biểu hiện SAR là từ 7-10 ngày sau khi xử lý, và

duy trì hiệu quả đến khoảng 21 ngày (Aldwinckle và ctv., 2001; trích dẫn bởi Trần

Vũ Phến, 2006)

Nghiên cứu của Broadbent và ctv., (1977) nhận thấy B Subtilis A 13 có khả năng kiểm soát đối với Sclerotium rolfsii Khi sử dụng B Subtilis A 13 để xử lý hạt

giống, nhận thấy nó làm tăng năng suất của cà rốt 48%, yến mạch 33% (Merriman

và ctv., 1974, trích dẫn bởi Weller, 1988) và đậu phộng lên đến 37% B Subtilis A13 được sử dụng để cải thiện sự phát triển của cây trồng như sản xuất auxin tạo điều kiện thuận lợi cho sự tăng trưởng và phát triển của đậu tương (Figueiredo, 2011),và ức chế các tác nhân gây bệnh có thể cũng bằng cách kích thích tăng trưởng thực vật (Weller, 1988) Kết quả nghiên cứu của Monteiro và ctv (2005) cho thấy

vi khuẩn Bacillus có khả năng sản xuất lipopeptide hoạt động chống lại

Xanthomonas campestris pv Campestris (Monteiro và ctv., 2005)

Ở Thái Lan các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc sử dụng vi khuẩn đối

kháng với nấm Rhizoctonia solani tác nhân gây bệnh đốm vằn cây lúa Ruộng lúa được phun vi khuẩn đối kháng (Pseudomonas sp Và Bacillus sp.) 3 lần trong mỗi

vụ Vi khuẩn đối kháng này ức chế sự sinh sản ra hạch nấm của R Solani, sau 5 vụ phun vi khuẩn đối kháng liên tục, bệnh đốm vằn đã giảm một cách đáng kể và giúp tăng năng suất so với đối chứng (Phạm Văn Kim, 2000)

Và còn nhiều nghiên cứu trên các loại cây trồng khác về lĩnh vực kích kháng bệnh do vi khuẩn gây ra

1.4 Cơ chế đối kháng của lợi khuẩn trong phòng trừ sinh học

Đối kháng là khả năng can thiệp tự nhiên của sinh vật đối với sự xâm nhiễm, tăng trưởng và tồn tại của mầm bệnh (Chernin và Chet, 2002 trích dẫn bởi Berg và Hallmann, 2006) Trong tự nhiên có rất nhiều vi khuẩn có khả năng đối kháng, chúng đối kháng bằng nhiều cơ chế như tiết kháng sinh, tiết enzyme phân hủy vách

tế bào như glucanase, chitinase, protease (Berg và Hallmann, 2006)

Hầu hết các vi khuẩn có khả năng sản xuất và tiết ra một hoặc nhiều hợp chất có hoạt tính kháng sinh Trong một số trường hợp, kháng sinh được sản

xuất bởi các vi sinh vật đã được chứng minh là có hiệu quả ức chế tác nhân gây

bệnh và do đó có khả năng kiểm soát bệnh hiệu quả Vi khuẩn có khả năng sản xuất càng nhiều loại kháng sinh thì có thể giúp ngăn chặn nhiều loài tác nhân gây bệnh Khả năng sản xuất nhiều loại chất kháng sinh, khác biệt ức chế tác nhân gây bệnh khác nhau, có khả năng tăng cường kiểm soát sinh học (Pal và Gardener, 2006)

Sự cạnh tranh giữa các tác nhân gây bệnh và không gây bệnh về nguồn dinh dưỡng là quan trọng để hạn chế tỷ lệ mắc bệnh cũng như mức độ nghiêm trọng của bệnh Vi khuẩn nội sinh khi mà cả hai sinh vật (nấm bệnh và vi khuẩn nội sinh) ở trong cùng môi trường sống và có sự cạnh tranh về chổ ở và dinh dưỡng với nhau (Pal và Gardener, 2006; Berg và Hallmann, 2006)

1.5 Sơ lược về các tác nhân phòng trừ sinh học dùng trong thí nghiệm

1.5.1 Chito-oligosaccharides

Chitooligosaccharide ở dạng bột màu trắng, tan tốt trong nước, thành phần chính ( C: 46,33%; N: 7,48%; H: 6,62%) gần giống như chitin với 2,5% lưu huỳnh Ở mức độ deacetyl hoá 35% nó có chứa một ít kali sulfat và một lượng nhỏ nhóm Sulfo liên kết chặt với nhóm amino của gốc carbohydrates Khối lượng phân tử của chitooligosaccharite có thể dao động từ 5 – 10 kD Về mặt sinh học, cấu trúc chuỗi polymer và mức độ deacetyl hoá của chitooligosaccharide như là một dẫn xuất của chitin được sử dụng làm tác nhân gợi tạo phản ứng tự vệ tự nhiên của cây trồng (Kairullin và ctv., 2001)

Sử dụng chito-oligosacharide 100ppm phun lên lá lúa cho hiệu quả giảm bệnh từ 59,1 – 70,11% (Trương Hồng Hạnh, 2008; Trần Thanh Hoài 2010)

1.5.2 Một số đặc điểm vi khuẩn thuộc chi Bacillus

Bacillus có dạng hình que với kích thước 1,0 – 1,2 x 3,0– 5 µm, gram dương,

không có lớp capsule, hiếu khí Vi khuẩn tạo nội bào tử có kích thước 1,0 x 1,5 µm (Cook và Bake, 1989, trích dẫn bởi Trần Thị Thúy Ái, 2011) Khuẩn lạc của vi

khuẩn chi Bacillus thường có màu hoặc không màu, mặt khuẩn lạc nhăn Trong môi

trường lỏng chúng tạo thành lớp nhăn, đục và lỏng cặn (Dương Văn Điệu, 1989)

Bacillus có những nét đặc trưng riêng biệt, phân bố rộng rãi trong đất, có khả

năng chịu đựng ở nhiệt độ cao, có thể phát triển nhanh trong môi trường lỏng và hình thành nội bào tử trong điều kiện khắc nghiệt Vi khuẩn này được đánh giá hội

tụ những tính năng căn bản trong việc ức chế bệnh cây trồng Chúng được xem như

là những tác nhân sinh học an toàn và có tiềm năng cao trong phòng trừ sinh học bệnh cây (Silo-suh và ctv., 1994, trích dẫn bởi Trần Thị Thúy Ái, 2011)

Vi khuẩn thuộc chi Bacillus phân bố rộng rãi trong tự nhiên và đa dạng về sinh thái Các loài thuộc chi Bacillus đã và đang trở thành những vi sinh vật quan trọng

hàng đầu về mặt ứng dụng (Ngô Tự Thành và ctv., 2009) Vi khuẩn thuộc chi

Bacillus có tiềm năng lớn về khả năng tiết các enzyme ngoại bào, trong đó có nhiều

enzyme có khả năng thủy phân các phân tử hữu cơ, chính vì thế Bacillus có nhiều

ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau (Gupta và ctv., 2002)

Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy vi khuẩn Bacillus spp Có khả năng sản xuất

một lượng lớn các chất kháng sinh như, gramicidin S, polymyxin, tyrotricidin, bacilysin, chlotetaine, iturin A, mycobacillin, bacilomycin, mycosubtilin, fungistatin

và subsporin có thể kiểm soát các bệnh cây trồng (Intana và ctv., 2008, trích dẫn bởi Trần Thị Thúy Ái, 2011)

Cả hai loài vi khuẩn Brevibacillus brevis và Bacillus amyloliquefaciens đều có

khả năng tiết siderophore dạng hydroxymate Ngoài ra, cả hai loài vi khuẩn này đều

có khả năng kiểm soát bệnh héo xanh thối củ gừng do vi khuẩn Ralstonia

solanacearum gây ra trong điều kiện nhà lưới (Trần Văn Nhã, 2011)

1.5.2.1 Bacillus amyloliqueciens

B amyloliquefaciens có khả năng kích kháng phổ rộng, kháng lại với mầm bệnh

do vi rus, vi khuẩn và nấm gây ra, có hiệu quả cao trong kiểm soát bệnh héo xanh

do vi khuẩn Ralstonia solanacearum và héo do nấm Fusarium spp trên cà chua

(Park và ctv., 2003)

B amyloliquefaciens có liên quan đến cơ chế induced systemic resistance (ISR),

chất L-pro-L-Tyr được tìm thấy sau khi xử lí với B Amyloliquefaciens và đã được

chứng minh có liên quan đến kích hoạt các phản ứng tự vệ của cây trồng chống lại mầm bệnh trong nghiên cứu kích kháng chống bệnh thán thư trên dưa chuột Hợp chất 2,3-butanediol cũng đã được chứng minh là có liên quan đến sự kích kháng

ISR của vi B Amyloliquefaciens (Park và ctv., 2003; Ryu và ctv., 2004)

Sự tác động đến cơ chế ISR của vi khuẩn Bacillus amyloliquefaciens được kiểm

soát bởi gen srfA và pps operon và cơ chế PGP được kiểm soát bởi gen alsS và alsD (Hardoim và ctv., 2008)

Kháng sinh Iturin A2 tiết ra từ vi khuẩn B Amyloliquefaciens RC_2 có khả năng ức chế nấm Rosellina necatrix, Pyricularia oryzae,và vi khuẩn Agrobacterium

tumefaciens, Xanthomonas campestris pv Campestris, đã cho thấy Bacillus amyloliquefaciens RC_2 có tác dụng phổ rộng đối với bệnh hại cây trồng (Yoshida

và ctv., 2002)

B amyloliquefaciens GA1 có thể sản sinh đồng thời surfactin, iturin A, fengycin

A và fengycin B Đây là những lipopeptides vòng (CLP) gồm bảy (surfactin và iturin A) hoặc 10 α-amino axit (fengycins) liên kết với một-amino β (iturins) hoặc β-hydroxy (surfactins và fengycins) axit béo có thể thay đổi từ C-13 C-16 cho surfactins, từ C-14 C-17 cho iturins và từ C-14 C-18 cho fengycins (Arguelles-Arias

và ctv., 2009)

Ba loài vi khuẩn B Subtilis, B Amyloliquefaciens và B Megaterium đối kháng với phytopthora pamivora gây bệnh thối đọt dừa Trong đó B Amyloliquefaciens

cho hiệu quả cao nhất trong điều kiện invitro (Jayasuja và Iyer, 2003)

Nghiên cứu của Luz (2003), chứng minh vi khuẩn B Amyloliquefaciens cho kết

quả cao với việc giúp cây lúa mì ở Brazil tăng năng suất từ 459 đến 594 kg/ha và có liên quan đến kích kháng, hạn chế sự gây hại của những vi sinh vật gây bệnh từ 17,3 đến 22,4 %

Ngoài việc kiểm soát bệnh do phytophthora và Fusarium gây ra,Vi khuẩn vùng

rễ B Amyloliquefaciens giúp lá ớt tăng 22,8% chiều dài lá so với đối chứng và có thể sống đến 50 ngày sau khi chủng Vi khuẩn Bacillus amyloliquefaciens hội đủ

những điều kiện của tác nhân kích kháng sinh học và là tác nhân có triển vọng có thể thương mại hóa (Hu và ctv., 2010)

Hỗn hợp vi khuẩn Bacillus amyloliquefaciens và Bacillus pumilus cho hiệu cho cao trong việc kiểm soát bệnh do Sclerotium rolfsii, Ralstonia solanacearum trên cà chua và S Rolfsii, Colletotrichum trên tiêu Hàm lượng tổng số superoxide

dismutase (SOD) và peroxidase (PO) cao hơn 25 – 30% so với đối chứng trước khi

xử lí với tác nhân gây bệnh (Jetiyanon, 2007)

Sử dụng vi khuẩn Bacillus amyloliquefaciens cho hiệu quả tương với thuốc học

là Aliette trong việc kiểm soát bệnh thối đọt do Phytophthora cactorum gây ra trên

dâu tây (Jayamani, 2006)

1.5.2.2 Brevibacillus brevis

Brevibacillus brevis sản sinh nhiều kháng sinh gramicidin S ức chế nhiều loại

nấm bệnh (Murray và ctv., 1986)

Brevibacillus brevis là một tác nhân kiểm soát sinh học có tiềm năng trong thí

nghiệm kiểm soát bệnh do F Oxysporum f.sp lycopersici gây ra trên cà chua

(Chandel và ctv., 2010)

Brevibacillus brevis có khả năng phân giải chitin và tiết siderophore (Trần Thị

Thúy Ái, 2011)

1.5.3 CHUBECA 1.8 DD

Thành phần: hoạt chất Polyphenol (1,8g/l) chiết suất từ cây núc nắc (Oroxylum

indicum) và lá, vỏ cây liễu (Salix babylonica)

Công dụng: trị bệnh lép hạt lúa, thán thư, héo rủ trên ớt…

Hướng dẫn sử dụng: pha 30 ml cho bình phun 16 lít, phun 2 bình cho 1000 m2 Thời gian cách ly: không khuyến cáo khi xử dụng riêng Chubeca 1.8DD

Nhóm độc: Thuốc thuộc nhóm độc 3

Dạng thuốc: Thuốc dạng lỏng tan trong nước

- Cây núc nắc: (theo tài liệu trích dẫn bởi Trần Vũ Phến và ctv., 2011)

+ Thành phần hóa học:

Thành phần hóa học chủ yếu trong vỏ thân và lá là các flavonoids: oroxylin-A, baicalein, chrysin, biochanin-A và ellagic acid, scutellarin (Zaveri và ctv., 2008; Luitel và ctv., 2010) Hạt cũng chứa oroxylin và một chất dầu chứa 80,40% acid oleic, acid palmitic, acid stearic và acid lignoceric Vỏ núc nác khô có chứa 3-4 % ancaloids (oroxylin A, baicalein, chrysin, tetuin), tanin và một số dẫn xuất flavonoids (Đỗ Tất Lợi, 2004) Theo Dinda et al (2007), bên cạnh 6 hợp chất đã biết là baicalein, chrysin, scutellarein, 6-hydroxyluteolin, 6-methoxyluteolin and baicalein-7-Oglucoside and β-sitosterol, hai hợp chất flavonoids mới ghi nhận từ vỏ

thân của Oroxylum indicum là 8,8’’-bisbaicalein and baicalein-7-O-caffeate (Zaveri

et al., 2008; Luitel et al., 2010)

+ Hoạt tính sinh học

Baicalein và oroxylin có hoạt tính kháng với cả vi khuẩn Gram dương và âm (Luitel và ctv., 2010) Baicalein có tính kháng viêm, kháng ung thư, kháng oxid hóa, và hoạt tính điều hòa miễn dịch; chrysin và baicalein có hoạt tính kháng khuẩn, nấm và 2 virus, thành phần biochanin-A có hoạt tính kháng nấm và nhân tố α giết chết khối u Ellagic acid là một polyphenolic quan trọng (Zaveri và ctv., 2008; Luitel và ctv., 2010)

Hoạt tính kháng vi sinh vật của dịch trích có khác nhau tùy theo dung môi Theo Islam et al (2010) các hợp chất tan trong methanol từ dịch dịch trích vỏ thân của

Oroxylum indicum có hoạt tính kháng vi khuẩn gram dương, gram âm và một số

loại nấm Dịch trích với dung môi hexane có hoạt tính kháng Bacillus megaterium,

Salmonella paratyphi, Vibrio mimicus, V Parahemolyticus, Pseudomonas aeruginosa; với dung môi chloroform có tính kháng V Mimicus; B Megaterium, S Paratyphi, V Parahemolyticus, S Typhi, Shigella boydii, B Cereus, Escherichia coli, B Subtilis; trích với carbon tetrachloride có vùng ức chế >15mm, với hầu hết

các chủng vi khuẩn, và hiệu quả thấp hơn với Shigella dysenteriae, Sh Boydii Dịch trích thô với dung môi carbon tetrachloride có hiệu quả với Candidia albicans, trong khi với dung môi chloroform và hexane có hiệu quả cao với Aspergillus niger

- Cây Liễu (Dương liễu; Liễu rủ) (Salix babylonica L.) (= S babylonica L var

lavallei Dode), họ Liễu Salicaceae

+ Thành phần hóa học:

Salicin, là thành phần hoạt tính chủ yếu của vỏ và lá, ngoài ra còn chứa một loại đường và hợp chất thơm là salicylic acid (SA), và các dẫn xuất của SA, bao gồm methyl salicylic acid (MeSA) (Delaney, 2004, Trích dẫn bởi Trần Vũ Phến, 2011)

+ Hoạt tính sinh học:

Salicin là thành phần hoạt tính chủ yếu của vỏ cây liễu, ngoài ra còn chứa một loại đường và hợp chất thơm là salicylic acid (SA), và các dẫn xuất của SA, bao gồm methyl salicylic acid (MeSA) SA hoặc MeSA được biết như cây các phân tử nội sinh có hoạt tính trong dẫn truyền tín hiệu phòng vệ và các tiến trình khác trong cây do đó được nghiên cứu ứng dụng trong kích thích tính kháng bệnh của cây Các

kết quả nghiên cứu xử lý kích kháng với SA hay MeSA cũng cảm ứng tạo và gia tăng tích tụ nhanh, nhiều trong cây các PR proteins và tạo SAR (Delaney, 2004, trích dẫn bởi Trần Vũ Phến 2011)

1.5.4 Starner 20WP

Thành phần: hoạt chất oxolinic acid 20%

Công dụng: là thuốc đặc trị vi khuẩn gây hại cây trồng

Hướng dẫn sử dụng: đối với bệnh cháy bìa lá pha 30gr cho bình phun 16 lít, phun 2 bình cho 1000 m2

Thuốc giải độc: chưa có thuốc giải độc đặc hiệu, chữa trị theo triệu chứng

Thời gian cách ly: ngừng phun thuốc trước khi thu hoạch 7 ngày

LD 50 :525mg/kg chuột nhắt (nhóm độc 3)

Dạng thuốc: Thuốc dạng bột, màu trắng, hòa tan hoàn toàn trong nước

Đặc tính hoạt chất oxolinic acid (theo Material Safety Data Sheet, 2008):

+ Tên hóa học: 1,3-Dioxolo (4,5-g) quinoline-7-carboxylic acid 5-ethyl-5,

quả trong việc phòng ngừa và chữa bệnh của cây bởi vi khuẩn Pseudomonas sp

và Erwinia sp., có hiệu quả giảm bệnh bạc lá trên lê từ 68 – 80% do vi khuẩn E

amylovora gây ra (Hikichi và ctv., 1989; trích bởi chantarapteep và ctv 1998;

Shtienberg D và ctv., 2001)

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP

2.1 PHƯƠNG TIỆN

2.1.1 Địa điểm và thời gian thí nghiệm

Địa điểm: Thí nghiệm được thực hiện trong điều kiện nhà lưới Bộ Môn Bảo Vệ Thực Vật, Khoa Nông nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng, Trường Đại Học Cần Thơ

Thời gian: Từ ngày 03/01/2012 đến 21/05/2012 (Ngâm lúa chiều 03/01, xử lí sáng 06/01; gieo chiều 06/01)

2.1.2 Vật liệu thí nghiệm

• Giống lúa: Jasmin 85 (thời gian sinh trưởng 105 ngày)

• Nguồn vi khuẩn X oryzae pv oryzae lây nhiễm được Phòng Thí Nghiệm

(PTN) Phòng Trừ Sinh Học (PTSH), bộ môn Bảo Vệ Thực Vật (BVTV), Trường Đại Học Cần Thơ (ĐHCT) cung cấp đã được lấy trên giống jasmin

85

• Dụng cụ: Chậu nhựa, đĩa petri, bình tam giác, kéo, thước đo…

• Thiết bị: Cân điện tử, tủ úm, phòng ủ nhiệt độ thấp (25 – 26oc), tủ sấy, máy khấy từ, máy lắc ngang…

• Chuẩn bị Chitooligosaccharide: Chitooligosaccharide thủy phân 24 giờ, 0,1‰ (Shih-Bin Lin và ctv., 2009)

• Nguồn vi khuẩn Bacillus amyloliquefaciens và Brevibacillus brevis được

cung cấp bởi PTN Phòng Trừ Sinh Học, Bộ Môn BVTV, Trường ĐHCT

• Chubeca 1.8DD sản phẩm mua trên thị trường

• Starner 20WP sản phẩm mua trên thị trường

2.2.2 Chuẩn bị giống và chăm sóc

• Giống lúa thí nghiệm: giống Jasmin 85 phẩm cấp xác nhận được xử lý trong nước muối 15%, rồi ngâm trong nước ấm (3 sôi 2 lạnh) 15 phút, phơi khô lại Sau đó ngâm trong 24 giờ rồi đem ủ 48 giờ trong tủ úm và được áo hạt bằng tác nhân xử lí hay nước tùy theo nghiệm thức sau 36 giờ đem ủ Hạt nẩy mầm được gieo trong chậu, mỗi chậu gieo 10 hạt

• Chăm sóc: Lượng phân bón được quy ra để bón cho diện tích chậu từ công thức phân với tỷ lệ N – P2O5 – K2O là 120 – 40 – 40 kg cho 1 ha, cụ thể là 0,49 – 0,294 – 0,196 g/chậu (0,049 m2) Phân hòa vào nước tưới đều cho tất cả các chậu, quy trình bón phân như sau:

- Bón thúc đợt 1 (10 NSS, 16/01): Toàn bộ lượng lân và 30% lượng đạm và 50% lượng kali

- Bón thúc đợt 2 (20 NSS, 26/01): Bón 30% lượng đạm

- Bón nuôi đòng (35 NSS, 10/02): 40% lượng đạm và 50% lượng kali

Chú ý: giữ mực nước thường xuyên trong chậu là 2,5 cm, hạn chế thấp nhất sự phá hoại của sâu rầy và tránh sự lây nhiễm với các mầm bệnh khác

2.2.3 Chuẩn bị nguồn vi khuẩn

2.2.3.1 Chuẩn bị nguồn vi khuẩn để lây bệnh nhân tạo

Nguồn vi khuẩn được lấy trên giống lúa Jasmin 85 do PTN PTSH, Bộ Môn BVTV cung cấp được nuôi cấy tách ròng trên môi trường Wakimoto cải tiến có thành phần như sau:

2.2.4 Bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 1 nhân tố, 7 nghiệm thức và 4 lần lặp lại, cụ thể như sau:

1 Bacillus amyloliquefaciens Huyền phù 108

2 ml/lít Xử lý áo hạt, 12 giờ trước khi sạ và 2

ngày trước khi lây bệnh nhân tạo

4 Chubeca 1.8 DD

( không áo hạt)

2 ml/lít Xử lí 2 ngày trước khi lây bệnh nhân tạo

5 Chito-oligosacharide 24h

(thủy phân 24h từ chitosan)

0.1‰ Xử lí áo hạt, 12 giờ trước khi sạ và 2

ngày trước khi lây bệnh nhân tạo

6 Starner 20WP 1‰ Xử lí 2 ngày trước khi lây bệnh nhân tạo