Tóm tắt Luận án tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu phòng trừ bệnh đạo ôn (Pyricularia oryzae) hại lúa bằng vi sinh vật đối kháng Streptomyces và Bacillus bản địa ở Đồng bằng sông Cửu Long

Luận án được nghiên cứu với mục tiêu nhằm xác định mức độ đa dạng sinh học của nguồn vi sinh vật có ích hiện diện trên cùng hệ sinh thái với cây lúa vùng ĐBSCL và hướng khai thác nguồn tài nguyên sẳn có bổ sung vào các giải pháp quản lý bệnh đạo ôn theo hướng an toàn sinh học, thân thiện môi trường.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

-

NGUYỄN THỊ PHONG LAN

NGHIÊN CỨU PHÒNG TRỪ BỆNH ĐẠO ÔN (PYRICULARIA ORYZAE) HẠI LÚA BẰNG

VI SINH VẬT ĐỐI KHÁNG STREPTOMYCES VÀ BACILLUS BẢN ĐỊA Ở ĐỒNG

BẰNG SÔNG CỬU LONG

Chuyên ngành: Bảo vệ thực vật

Mã số: 62.62.01.12

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

CẦN THƠ - 2016

Công trình được hoàn thành tại:

VIỆN LÚA ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

Người hướng dẫn khoa học:

1.PGS TS Trần Thị Cúc Hòa

2 TS Bùi Thị Thanh Tâm

Phản biện 1:

Phản biện 2:

Phản biện 3:

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Viện họp tại Viện Lúa Đồng bằng sông Cửu Long ngày tháng năm

Có thể tìm hiểu luận án tại:

1 Thư Viện Quốc gia

2 Thư Viện Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam

3 Thư Viện Viện Lúa ĐBSCL

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Nền nông nghiệp ở các nước đang phát triển luôn phải chịu áp lực của thâm canh, tăng vụ, sản xuất phải đáp ứng tăng năng suất và tăng sản lượng Trong điều kiện thâm canh cao kết hợp với tác động của biến đổi khí hậu, dịch hại trên cây trồng ngày càng trở nên đa dạng và nghiêm trọng hơn Bệnh đạo ôn trên lúa do nấm

Pyricularia oryzae Cav gây ra là một trong những dịch bệnh có lịch sử lâu đời với địa bàn phân bố rộng và tác

hại nghiêm trọng đối với tất cả các quốc gia trồng lúa trên thế giới, ở ĐBSCL ước tính năng suất lúa giảm khoảng 20-50% khi trồng giống bị nhiễm bệnh Mặc dù có rất nhiều nghiên cứu về chọn tạo giống kháng bệnh đạo ôn, các kỹ thuật canh tác trong quy trình sản xuất để đối phó với bệnh đạo ôn Tuy nhiên trong thực tế sản xuất, việc sử dụng thuốc hóa học vẫn là giải pháp tình thế được chấp nhận phổ biến nhất, chưa có nghiên cứu nào thật sự đưa ra biện pháp quản lý bền vững và an toàn cho vấn đề bệnh đạo ôn đang diễn ra liên tiếp ở ĐBSCL

Phòng trừ sinh học (PTSH) là một lĩnh vực còn rất nhiều tiềm năng cần được khai thác và ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp Vì vậy, cần thiết nghiên cứu những mặt tích cực của nguồn tài nguyên phong phú này trên từng vùng sinh thái chuyên biệt, tái lập lại sự cân bằng vốn có của hệ sinh thái - nền tảng của nền nông nghiệp bền vững Xuất phát từ những nhu cầu thực tế của sản xuất nông nghiệp, kết hợp với tiềm năng của hệ

sinh thái cây lúa nước vùng ĐBSCL, đề tài “Nghiên cứu phòng trừ bệnh đạo ôn (Pyricularia oryzae) hại lúa bằng vi sinh vật đối kháng Streptomyces và Bacillus bản địa ở Đồng bằng sông Cửu

Long” được đề xuất thực hiện nhằm xác định mức độ đa dạng sinh học của nguồn vi sinh vật có ích hiện diện

trên cùng hệ sinh thái với cây lúa vùng ĐBSCL và hướng khai thác nguồn tài nguyên sẳn có bổ sung vào các giải pháp quản lý bệnh đạo ôn theo hướng an toàn sinh học, thân thiện môi trường

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Tuyển chọn nguồn vi sinh vật có ích từ đất vùng trồng lúa và sử dụng nguồn vi sinh vật đối kháng có khả năng kiểm soát bệnh đạo ôn ở điều kiện ngoài đồng

- Đề xuất giải pháp phòng trừ sinh học trong quản lý bệnh đạo ôn an toàn và bền vững ở ĐBSCL

3 Ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn và tính mới của đề tài

3.1 Ý nghĩa khoa học

Kết quả nghiên cứu của đề tài cung cấp cơ sở dữ liệu, phương pháp luận trong nghiên

cứu vi sinh vật đối kháng với nấm P oryzae, trong đó đặc biệt là nghiên cứu, sử dụng xạ khuẩn

Streptomyces, vi khuẩn,

Kết quả này có thể bổ sung cho giáo trình giảng dạy và tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu trong lĩnh vực tương tự

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu với các dòng xạ khuẩn, vi khuẩn có thể ứng dụng trong thực tiển sản xuất lúa ở ĐBSCL nhằm quản lý sinh học, an toàn đối với bệnh đạo ôn, một bệnh hại chính trên lúa, góp phần giảm thiểu thuốc hóa học, đảm bảo môi sinh an toàn

3.3 Tính mới của đề tài

- Xác định nguồn tác nhân phòng trừ sinh học có hiệu quả cao đối với bệnh đạo ôn hại lúa ở điều kiện ngoài đồng

- Xây dựng quy trình phòng trừ sinh học bệnh đạo ôn sử dụng nguồn vi sinh vật bản địa đạt hiệu quả, góp phần bảo vệ môi trường, phục vụ sản xuất lúa gạo an toàn

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

4.1 Đối tượng nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu là các tác nhân sinh học hiện diện trong hệ sinh thái cây lúa nước vùng

ĐBSCL (xạ khuẩn, vi khuẩn) có khả năng đối kháng với các nguồn nấm Pyricularia oryzae gây

bệnh đạo ôn; bổ sung vào các giải pháp khoa học công nghệ hiện có nhằm nâng cao hiệu quả quản

lý bệnh đạo ôn an toàn và bền vững

4.2 Phạm vi nghiên cứu:

Nghiên cứu được thực hiện trên các vùng trồng lúa ở ĐBSCL

4.3 Địa điểm và thời gian nghiên cứu :

Nghiên cứu được tiến hành tại phòng thí nghiệm, nhà lưới và khu ruộng thí nghiệm của Bộ môn Bảo vệ thực vật, Viện Lúa ĐBSCL, từ tháng 6 năm 2012 đến tháng 6 năm 2015

4.4 Bố cục luận án: Luận án gồm 161 trang không kể Tài liệu tham khảo; 59 bảng; 61 hình

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Cơ sở khoa học của đề tài

Trong nền nông nghiệp hiện đại, phòng trừ sinh học (PTSH) sẽ trở nên phổ biến hơn, là chiến lược nhằm để giảm lạm dụng thuốc hóa học quản lý bệnh hại cây trồng, vì vậy việc sử dụng tác nhân sinh học hạn chế sự phát triển của các quần thể sinh vật gây hại là một trong những vấn đề được quan tâm và đánh giá cao

1.1.1 Sử dụng hiệu quả nguồn tác nhân phòng trừ sinh học bản địa

Phòng trừ sinh học (PTSH) là hướng nghiên cứu bảo vệ cây trồng an toàn với môi trường và bền vững đối với các loại dịch hại cây trồng, là xu thế phát triển của nền nông nghiệp sạch mà nhiều quốc gia trên thế giới đang hướng tới Xạ khuẩn là một trong những nhóm tác nhân PTSH có

tiềm năng rất lớn Chi Streptomyces có khả năng sinh tổng hợp nhiều loại enzyme thủy phân có

hoạt tính cao, chất kháng sinh có khả năng chống nấm mạnh, phổ tác dụng rộng, tạo nguồn sản xuất các chế phẩm hữu ích (Lê Gia Hy,1994) Vi khuẩn vùng rễ kích thích tăng trưởng (PGPR) là

một nhóm tác nhân PTSH lớn với các chi Pseudomonas, Bacillus, Azospirillum, Rhizobium và

Serretia, hoạt động với rất nhiều cơ chế như: sản xuất siderophores, tạo kháng sinh có phổ tác dụng

rộng, tạo enzymes chitinases, glucanases thủy phân vách tế bào nấm bệnh, cạnh tranh dinh dưỡng, không gian sống… với các sinh vật gây bệnh Sử dụng hiệu quả nguồn tác nhân bản địa trong PTSH là một lĩnh vực còn rất nhiều tiềm năng khai thác ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp

1.1.2 Phòng trừ sinh học hướng đến nông nghiệp sạch, nông sản an toàn

Nghiên cứu PTSH bệnh hại lúa bắt đầu từ khoảng 1980, tại Viện Nghiên Cứu Lúa Quốc Tế

(IRRI) một số nghiên cứu kiểm soát bệnh hại lúa sử dụng vi khuẩn, Trichoderma spp (Mew and Rosales, 1986; Rosales and Mew, 1997) hay xạ khuẩn (Bonjar et al., 2006; Tan et al., 2006) PTSH

ở nước ta bước đầu đã có những kết quả khả quan, một số nghiên cứu tuyển chọn các chủng xạ khuẩn có khả năng tạo kháng sinh có hiệu quả cao trong kiểm soát một số bệnh hại cây trồng ở các tỉnh phía Bắc (Lê Gia Hy, 1994; Bùi Thị Việt Hà, 2006) Ở ĐBSCL,trong những năm gần đây đã

có những nghiên cứu về tác nhân PTSH trong quản lý bệnh đạo ôn hại lúa, tuy nhiên hầu hết kết quả đang ở giai đoạn phòng thí nghiệm và nhà lưới Nghiên cứu sử dụng tác nhân sinh học sản xuất chế phẩm phòng trừ bệnh đạo ôn là rất cần thiết hiện nay, phát triển PTSH bệnh đạo ôn hại lúa trên diện rộng sẽ góp phần làm giảm thiểu lượng thuốc hóa học đang sử dụng phổ biến, góp phần bảo

vệ môi trường và xây dựng nền nông nghiệp sạch, hướng đến nông sản an toàn

1.2 Một số kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước

1.2.1 Bệnh đạo ôn hại lúa- tác nhân gây bệnh và sự biến động của quần thể nấm gây bệnh đạo

ôn

Bệnh do nấm Pyricularia oryzae Cav., thuộc họ Moniliacea, bộ Miniliales, lớp nấm bất toàn, giai đoạn hữu tính là Magnaporthe oryzae thuộc lớp nấm nang Bệnh đạo ôn là một trong những

dịch hại quan trọng phân bố ở hầu hết các vùng trồng lúa trên thế giới (Ou, 1985) Theo ước tính của FAO thiệt hại do bệnh này gây ra làm giảm năng suất lúa trung bình từ 0,7-17,5%, những nơi

thiệt hại nặng có thể làm giảm đến 80% Mặc dù có rất nhiều loại thuốc BVTV được sử dụng trong phòng trị bệnh đạo ôn và sự cố gắng của các nhà khoa học trong cải tiến giống lúa kháng bệnh đạo

ôn qua phương pháp truyền thống hoặc với sự hỗ trợ của công nghệ sinh học, bệnh đạo ôn vẫn được xem như là dịch hại quan trọng của cây lúa Trong những năm gần đây, bệnh đạo ôn diễn ra liên tiếp ở ĐBSCL, gây hại trên diện tích lớn tất cả các vụ lúa trong năm, diễn biến bệnh không theo quy luật nhất định đã gây nhiều khó khăn cho chỉ đạo sản xuất

Sự biến động của quần thể nấm P oryzae đã được nhiều nước trên thế giới quan tâm như Nhật (Kiyosawa, 1976), Philippines (Kiyosawa et al., 1981), Mỹ (Levy et al., 1991), Pháp (Roumen et al., 1997), Thái Lan (Mekwatanakarn et al., 2000), Hàn Quốc (Kang & Lee, 2000)

IRRI đã phát triển bộ giống chỉ thị đơn gen để phân tích đặc tính của quần thể nấm gây bệnh và sử

dụng trong kỹ thuật lai tạo giống kháng bệnh đạo ôn (Tsunematsu et al., 2000)

1.2.2 Tình hình sử dụng hóa chất trong sản xuất nông nghiệp

Việt Nam là nước nông nghiệp với diện tích canh tác lớn, điều kiện khí hậu thuận lợi, chủng loại cây trồng phong phú nên dịch hại phát triển đa dạng và nước ta cũng là một trong những quốc gia sử dụng thuốc bảo vệ thực vật nhiều nhất thế giới Vì vậy, giảm lượng thuốc BVTV trong sản xuất nông nghiệp là việc làm cấp bách để giảm thiểu những tác hại đến môi trường, tìm kiếm những hướng nghiên cứu, công nghệ sản xuất mới nhằm tạo ra các sản phẩm mới có hiệu quả cao

trong phòng trừ sâu bệnh nhưng an toàn hơn với con người và môi trường

1.2.3 Phòng trừ sinh học hướng đến nền nông nghiệp sạch nông sản an toàn

VSV đối kháng rất có lợi cho việc bảo vệ cây trồng khỏi bị sâu bệnh tấn công Số lượng VSV có ích trong tự nhiên thường có nhiều hơn so với số lượng VSV gây hại (Cook and Baker, 1983) , tuy nhiên do tác động của quá trình sản xuất, của những diễn biến bất thường của biến đổi khí hậu đã gây không ít tổn thương cho hệ vi sinh vật này Trong PTSH, VSV có thể được sử dụng dưới hai hình thức: (i) nhân nuôi rồi phun lên cây hoặc bón vào đất để trừ dịch hại; (ii) bảo tồn làm cho quần thể VSV có ích phát triển mạnh trong tự nhiên, biện pháp này gọi là bảo tồn cân bằng sinh thái hoặc là quản lý dịch hại tổng hợp (IPM)

+ Vi sinh vật vùng rễ và tiềm năng sử dụng trong PTSH

Nguồn VSV có ích, đặc biệt là nhóm xạ khuẩn và vi khuẩn vùng rễ trong hệ sinh thái cây lúa vùng ĐBSCL rất đa dạng về chủng loại và tính năng sử dụng, cần được phát triển, khai thác và bảo tồn

Vi khuẩn vùng rễ (VKVR) là nhóm tác nhân PTSH có rất nhiều triển vọng nhờ vào khả năng tiết

ra chất kích thích tăng trưởng cây trồng, chất ức chế hoặc làm suy yếu tác nhân gây bệnh hại cây hay những yếu tố khác như tiết siderophores, HCN, cạnh tranh dinh dưỡng, (Kloepper and Schroth, 1978), việc phối hợp các VSV có tác động kích thích tính kháng theo nhiều cơ chế khác nhau rất triển vọng trong việc cải thiện hiệu quả quản lý bệnh khi các cơ chế kháng được kích họat

cùng lúc (Verhagen et al., 2004) Nghiên cứu gần đay ghi nhận vi khuẩn có khả năng ức chế sự hình thành và phát triển của đĩa áp nấm M.oryzae đồng thời kích thích tính kháng lưu dẫn (ISR)

thông qua truyền dẫn tín hiệu JA và ET giúp giảm số lượng vết bệnh hình thành (Spence et al., 2014)

Xạ khuẩn là nhóm vi sinh vật có khả năng tạo kháng sinh mạnh, có khả năng sản sinh sidorephore, kích thích tính kháng, khả năng tiết các enzyme thủy phân vách tế bào như cellulases,

hemicellulases, chitinases, amylases và glucanases, đặc biệt chi Streptomyces được biết đến với khả

năng sản xuất của nhiều enzyme ngoại bào, bao gồm cả chitinases, do đó thường xạ khuẩn có khả

năng chống lại những loại nấm bệnh gây hại cho cây trồng (Gupta et al., 1995)

PTSH là một lĩnh vực còn rất nhiều tiềm năng khai thác ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp,

vì vậy cần phải nghiên cứu những mặt tích cực của nguồn tài nguyên phong phú này, tái lập lại sự

cân bằng vốn có của hệ sinh thái- nền tảng của nền nông nghiệp thân thiện với môi trường

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu

- Nguyên vật liệu bao gồm các trang thiết bị trong Phòng thí nghiệm vi sinh như tủ thanh trùng, tủ sấy, tủ lạnh trữ mẫu, tủ cấy vi sinh, kính hiển vi, kính lúp, phòng lây nhiễm bệnh, các dụng cụ thủy tinh Môi trường nuôi cấy vi sinh các loại (PDA, RSA, NA, Gause, NB, ISP 1-9, ), các giống lúa nhiễm bệnh đạo ôn IR50404, OM7347; giống lúa chống chịu tốt bệnh đạo ôn OM5451,OM8959; phân bón, thuốc BVTV, khay chậu và các vật liệu khác

- Địa điểm: Phòng thí nghiệm, nhà lưới và khu ruộng thí nghiệm thuộc Viện Lúa ĐBSCL,

Mô hình triển khai ở các địa phương

- Thời gian nghiên cứu: từ tháng 6/2012 đến tháng 8/2015

2.2 Nội dung nghiên cứu

2.2.1 Thu thập, phân lập và chọn lọc các chủng vi sinh vật

- Thu thập, phân lập và xác định độc tính nguồn nấm bệnh đạo ôn

- Thu thập, phân lập và sơ tuyển các chủng vi sinh vật đối kháng với nấm P oryzae

2.2.2 Đánh giá khả năng kiểm soát bệnh đạo ôn trên lúa của các chủng vi sinh vật trong điều kiện nhà lưới và ngoài đồng

- Kiểm tra khả năng gây bệnh và xác định độ an toàn sinh học của các chủng vi sinh vật đã được chọn trong phòng thí nghiệm

- Xác định một số yếu tố nâng cao hiệu quả sử dụng vi sinh vật: mật số vi sinh vật tối thiểu, thời điểm xử lý

- Đánh giá khả năng kiểm soát bệnh đạo ôn của các chủng vi sinh vật trong điều kiện nhà lưới

- Đánh giá khả năng kiểm soát bệnh đạo ôn của các chủng vi sinh vật ở điều kiện ngoài đồng

2.2.3 Xây dựng qui trình PTSH bệnh đạo ôn hại lúa và triển khai Mô hình ứng dụng qui trình PTSH bệnh đạo ôn hại lúa

- Xác định một số chủng có triển vọng, gửi mẫu định danh

- Nghiên cứu môi trường nhân nhanh sinh khối vi sinh vật có triển vọng đảm bảo mật số, thời gian

và hoạt tính

- Xây dựng qui trình PTSH bệnh đạo ôn hại lúa và triển khai mô hình ứng dụng qui trình PTSH bệnh đạo ôn hại lúa

2.2.4 Kết hợp PTSH vào Mô hình Quản lý tổng hợp bệnh đạo ôn hại lúa ở ĐBSCL

- Kết hợp sử dụng nguồn xạ khuẩn S variabilis S28 vào Mô hình quản lý tổng hợp bệnh đạo ôn

triển khai diện rộng

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Thu thập, phân lập và chọn lọc nguồn vi sinh vật:

+ Thu thập, phân lập và xác định độc tính nguồn nấm P oryzae gây bệnh đạo ôn: mẫu bệnh đạo

ôn trên lúa đã được thu thập ở 10 tỉnh: Long An, Trà Vinh, Cần Thơ, Sóc Trăng, Tiền Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long, An Giang, Kiên Giang và Bạc Liêu trong vụ Hè Thu 2012 Phân lập nấm theo phương pháp của IRRI (1996) có cải tiến

- Đánh giá độc tính của nguồn nấm với bộ chuẩn nòi Nhật theo phương pháp Kiyosawa (1984)

- Phân nòi các nguồn nấm P oryzae theo phương pháp của Nagao và Fukuta (2009): mỗi mẫu nấm

được lây nhiễm nhân tạo trên bộ giống đơn gen (31 giống) và giống chuẩn nhiễm LTH

Phản ứng của các giống được đánh giá theo qui trình chuẩn của IRRI (SES, 1996)

+ Thu thập, phân lập và chọn lọc các chủng vi sinh vật đối kháng với nấm P oryzae:

Mẫu đất ruộng, đất vùng rễ ở các ruộng thu mẫu bệnh đạo ôn ở 10 tỉnh được thu thập để phân lập xạ khuẩn và vi khuẩn vùng rễ trong vụ Hè Thu 2012 Phân lập xạ khuẩn và vi khuẩn theo

phương pháp pha loãng và trãi trên môi trường thích hợp (Hardoim et al., 2008, Hayakawa et al.,

1991)

+ Đánh giá khả năng ức chế sự phát triển nấm P oryzae của các chủng vi sinh vật trong điều kiện

in vitro

- Đánh giá khả năng đối kháng với 10 nòi nấm P oryzae phổ biến

Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên đầy đủ (CRD) với 4 lần lặp lại, mỗi nghiệm thức là một chủng vi sinh vật trắc nghiệm theo phương pháp của Shahidi Bonjar (2003) Các chủng vi sinh vật trong thí nghiệm bao gồm: 20 chủng xạ khuẩn: S15, S27, S28, S29, S30, S44, S52, S53, S82, S132, S136, 2177, S178, S233, S268, S269, S271, S273, S288, S380 và 20 chủng vi khuẩn: B23, B24, B26, B29, B30, B39, B40, B42, B44, B54, B104,B122, B142, B155, B270,B311, B312, B325,

B370, B398 Chỉ tiêu theo dõi: bán kính vô khuẩn (BKVK) ở giai đoạn 14 ngày sau thí nghiệm đối

với xạ khuẩn và 5 ngày đối với vi khuẩn

- Khảo sát đặc tính sinh học và cơ chế sinh hóa liên quan đến khả năng kểm soát bệnh của một

số chủng vi sinh vật triển vọng: đặc điểm hình thái (màu sắc khuẩn ty, sắc tố tan, sự hình thành sắc

tố melanin), khả năng đồng hóa các nguồn cacbon (glucose, maltose, fructose, lactose, sucrose), khả năng chịu muối, sinh enzyme ngoại bào, tiết IAA, sinh catalase, thủy phân tinh bột, casein, tiết siderophore, tạo protease,

2.3.2 Đánh giá khả năng kiểm soát bệnh đạo ôn trên lúa của các chủng vi sinh vật trong điều kiện nhà lưới và ngoài đồng: Các thí nghiệm trong nhà lưới được thực hiện từ tháng 4/2013 đến

tháng 10/2013 tại nhà lưới Bộ môn Bảo vệ thực vật, Viện Lúa ĐBSCL

+Kiểm tra khả năng gây bệnh: các chủng vi sinh vật chọn lọc cho các thí nghiệm nhà lưới được

kiểm tra khả năng gây bệnh trên cây lúa (Pathogenicity test) Cây lúa giống IR50404 ở giai đoạn 15 ngày tuổi được phun với các chủng vi sinh vật 2 lần cách nhau 7 ngày Chỉ tiêu theo dõi : quan sát, ghi nhận các triệu chứng lạ trên cây lúa ở 3, 7, 14 ngày sau lây bệnh (NSLB)

+ Xác định một số yếu tố nâng cao hiệu quả sử dụng vi sinh vật:

- Xác định mật số vi sinh vật tối thiểu: Thí nghiệm được bố trí theo kiểu ngẫu nhiên đầy đủ (RCD) 3 lần lặp lại với 11 nghiệm thức, mật số vi sinh vật xử lý bao gồm: 108, 109 và 1010 bt/ml đối với xạ khuẩn và 107, 108 và 109 cfu/ml đối với vi khuẩn, nghiệm thức phun P oryzae riêng rẽ được bố trí làm đối chứng Cây lúa được lây nhiễm nấm P oryzae ở 15 ngày sau khi gieo Mỗi

chủng vi sinh vật trắc nghiệm được phun 2 ngày trước và 2 ngày sau khi lây bệnh Chỉ tiêu theo dõi: ghi nhận tỷ lệ bệnh ở 14NSLB và tính hiệu quả giảm bệnh

- Xác định thời điểm xử lý vi sinh vật : thí nghiệm được bố trí theo kiểu ngẫu nhiên đầy đủ với 7 nghiệm thức và 3 lần lặp lại với chủng vi khuẩn B26 và chủng xạ khuẩn S28 Mỗi chủng vi sinh vật được phun trước hoặc sau khi cây lúa được chủng bệnh, Chỉ tiêu theo dõi: tỷ lệ bệnh, chỉ

số bệnh ở 7, 14 và 21NSLB

+Khả năng kích thích cây lúa tăng trưởng: thí nghiệm bố trí theo kiểu ngẫu nhiên đầy đủ với 3 lần

lặp lại, mỗi nghiệm thức là một chủng vi sinh vật, 10 chủng xạ khuẩn S27, S28, S29, S30, S44, S132, S136, S233, S288, S380 và mười chủng vi khuẩn B26, B44, B54, B104, B122, B142, B270, B311, B312, B370 được xử lý hạt giống Hạt giống lúa IR50404 được xử lý thanh trùng ngâm sau 24giờ vớt ra ngâm tiếp vào huyền phù xạ khuẩn 109bt/ml hoặc vi khuẩn mật số 108cfu/ml trong 1 giờ Sau đó ủ hạt ở điều kiện 30oC có đủ ẩm độ để hạt nảy mầm Gieo vào khay cát đã thanh trùng,

quan sát các chỉ tiêu sinh trưởng sau 7, 14 ngày sau gieo Chỉ tiêu theo dõi: tỷ lệ nảy mầm, chiều dài rễ, trọng lượng rễ khô, chiều cao cây mạ ở 7, 14 ngày sau khi gieo (NSG)

+ Khả năng phòng trị bệnh đạo ôn trên lúa của các chủng vi sinh vật ở điều kiện nhà lưới

- Nguồn vi sinh vật: 10 chủng xạ khuẩn S27, S28, S29, S30, S44, S132, S136, S233, S288, S380 và

10 chủng vi khuẩn B26, B44, B54, B104, B122, B142, B270, B311, B312, B370 Nguồn nấm phổ

biến Pg2 Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên đầy đủ với 3 lần lặp lại, mỗi nghiệm thức là 1 chủng

vi sinh vật Nguồn nấm P oryzae và các nguồn vi sinh vật đã được chọn lọc được nhân nuôi trên

môi trường thích hợp để nhân mật số Cây lúa được lây nhiễm ở 15NSG Mỗi chủng vi sinh vật trắc nghiệm được phun 2 ngày trước và sau khi cây lúa được chủng bệnh, nghiệm thức đối chứng phun

P oryzae Chỉ tiêu theo dõi: tỷ lệ bệnh, chỉ số bệnh ở các giai đọan 7, 14, 21NSLB

+ Đánh giá khả năng kiểm soát bệnh đạo ôn của các chủng vi sinh vật ở điều kiện ngoài đồng

Thí nghiệm được thực hiện tại Viện Lúa ĐBSCL trong vụ Đông Xuân 2013 -2014 và Hè Thu

2014, phân bón: 100-40-30 kg/ha(N-P2O5-K2O) vụ Đông Xuân và 80-40-30 kg/ha (N-P2O5-K2O)

vụ Hè Thu Giống lúa OM7347 Thí nghiệm được bố trí kiểu khối hoàn toàn ngẫu nhiên (RCBD), 8 nghiệm thức, 3 lần lặp lại, mỗi nghiệm thức là 1 chủng vi sinh vật Mỗi chủng VSV trắc nghiệm được phun định kỳ 2 đợt (giai đoan đẻ nhánh và trổ), mỗi đợt xử lý gồm 2 lần phun cách nhau 7 ngày Chỉ tiêu theo dõi: tỷ lệ bệnh và chỉ số bệnh điều tra định kỳ 7 ngày/lần Năng suất và các yếu

tố cấu thành năng suất

2.3.3 Xây dựng qui trình PTSH bệnh đạo ôn hại lúa và triển khai mô hình PTSH bệnh đạo ôn hại lúa

Các thí nghiệm được thực hiện từ tháng 8/2014 đến tháng 6/2015 tại khu ruộng thí nghiệm của Bộ môn Bảo vệ thực vật, Viện Lúa ĐBSCL

+ Định danh một số chủng vi sinh vật triển vọng

Mẫu các chủng vi sinh vật triển vọng được gửi định danh xác định loài bằng phương pháp giải trình tự gen 16S rDNA trên máy đọc trình tự tự động ABI PRISM 3100-Avant Genetic Analyzer (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA) Tra cứu so sánh trình tự gen tương ứng trên cơ sơ dữ liệu GenBank (www.ncbi.nlm.nih.gov)

+ Nghiên cứu các môi trường thích hợp nhân nhanh sinh khối vi sinh vật: chủng xạ khuẩn S28

chọn lọc được nhân trên môi trường tấm

gạo (RG) có bổ sung dinh dưỡng giữ ở

28oC±2oC trong 5 ngày, chuyển sang

điều kiện tối 10 ngày, làm khô 2-3 ngày

ở 30oC Chủng vi khuẩn B26 được nhân

trên môi trường nước trích cám gạo (RB)

có bổ sung dinh dưỡng Kiểm tra mật số

vi sinh vật, xác định công thức hiệu quả

+ Xây dựng qui trình PTSH bệnh đạo ôn

hại lúa: qui trình xử lý vi sinh vật phòng

trừ bệnh đạo ôn được xây dựng trên cơ

sở các kết quả thí nghiệm trên Mô hình

sử dụng giống nhiễm bệnh đạo ôn OM7347 với nguồn VSV được xử lý 4 lần (2 lần trừ đạo ôn lá

và 2 lần trừ đạo ôn cổ bông)

+ Triển khai mô hình ứng dụng PTSH bệnh đạo ôn hại lúa: Mô hình được bố trí trong vụ Đông

Xuân 2014 -2015 và Hè Thu 2015 trên diện rộng không lặp lại, mỗi chủng vi sinh vật được phun định kỳ 2 đợt (giai đoan đẻ nhánh và giai đoan trổ), mỗi đợt xử lý gồm 2 lần phun cách nhau 7

28 o

C, 5 ngày

Phối trộn môi trường

Môi trường RG

Nhân sinh khối Giống gốc 10%

Thanh trùng ở 121 o

C, 30 phút

Tạo bào tử

28 o C, 10 ngày điều kiện tối

sấy khô, đóng gói, bảo quản chế phẩm sấy 40-45 o C, tách bào tử

Hình 2.1 Sơ đồ tóm tắt qui trình sản xuất chế phẩm sinh học

chứa xạ khuẩn S variabilis S28

nhiệt độ phòng, 3 ngày

Nhân nguồn stock trên

NB

Phối trộn môi trường RB

Nhân sinh khối Giống gốc 10%

nghiền mịn, sấy khô, đóng gói, bảo quẩn sấy 40-45 o C

Hình 2.2 Sơ đồ tóm tắt qui trình sản xuất chế phẩm sinh học

chứa vi khuẩn B

amyloliquefaciens B26

ngày Giống lúa nhiễm bệnh OM7347 được sử dụng Mô hình 1ha được chia thành 4 nghiệm thức : NT1: sử dụng chủng xạ khuẩn S28, NT2: sử dụng chủng vi khuẩn B26, NT3 (ĐCKP): Đối chứng phun nước lã, NT4(ĐCHH) : đối chứng phun thuốc hóa học (Beam75WP) Chỉ tiêu theo dõi : tỷ lệ bệnh và chỉ số bệnh đạo ôn điều tra định kỳ 7 ngày/lần Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất

2.3.4 Kết hợp PTSH vào Mô hình Quản lý tổng hợp (QLTH) bệnh đạo ôn hại lúa ở ĐBSCL

- Địa điểm: - xã Thạnh Hưng, huyện Mộc Hóa, tỉnh Long An

- xã Huyền Hội, huyện Càng Long, tỉnh Trà Vinh

- xã Tân Thạnh, huyện Thới Lai, TP Cần Thơ

- Thời gian thực hiện: trong 2 vụ Đông Xuân 2014-2015 và Hè Thu 2015

- Quy mô : 18 ha (3ha/MH x 2 vụ x 3 điểm )

- Mô hình: áp dụng quy trình quản lý tổng hợp bệnh đạo ôn, cụ thể: sử dụng giống chống chịu bệnh tốt

OM5451; mật độ sạ 100 kg/ha, công thức phân bón 100-40-30 NPK(kg/ha), sử dụng chế phẩm sinh học

chứa chủng xạ khuẩn Streptomyces variabilis S28 để phòng trị bệnh đạo ôn

- Đối chứng: sử dụng giống nhiễm IR50404 (điểm Cần Thơ và Trà Vinh), Nàng hoa 9 (điểm Long An) ,

mật sộ sạ: 150 kg/ha; công thức phân bón 120-40-30 NPK(kg/ha), sử dụng thuốc hóa học phòng trừ bệnh đạo ôn

2.4 Thu thập và phân tích số liệu

Số liệu được phân tích bằng phần mềm NTSYSpc version 2.10 của Applied Biostatistic Inc., USA (Rohf, 2000) để phân nhóm nòi qua phương pháp phân tích nhóm UPGMA Tỷ lệ bệnh, chỉ số bệnh, hiệu quả giảm bệnh, giá trị AUDPC được ghi nhận, xử lý bằng phần mềm Excel và phân tích thống kê bằng chương trình SAS 9.2

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1.Thu thập, phân lập và chọn lọc các chủng vi sinh vật

3.1.1 Thu thập, phân lập và xác định độc tính nguồn nấm P oryzae gây bệnh đạo ôn ở vùng ĐBSCL

Thu thập và phân lập 1800 mẫu bệnh đạo ôn ở 10

tỉnh vùng ĐBSCL, xác định mã số nòi nấm P oryzae cho

thấy có sự đa dạng về phân bố nòi giữa các địa phương

+ Độc tính các nguồn nấm theo phân nòi Kiyosawa

-Nhật

Dựa trên bộ chuẩn nòi Nhật có 41 nòi hiện diện,

Cần Thơ là địa phương có số nòi cao nhất (18 nòi), kế

đến là Đồng Tháp (17 nòi), Tiền Giang (15 nòi), Trà

Vinh (14 nòi), Long An, An Giang (13 nòi), Vĩnh Long,

Sóc Trăng (10 nòi) và thấp nhất là Bạc Liêu (8 nòi)

Quần thể nấm P oryzae gây bệnh đạo ôn tại ĐBSCL

đang có những biến động về độc tính rất rõ rệt, mã nòi

phổ biến ở vùng ĐBSCL bao gồm: 107.4, 102.4, 106.4,

102.7, 100.4; các nòi 007.4, 006.4, 006.0, 003.4, 002.4,

000.4, 000.0, 102.0, 105.4, 004.4 xuất hiện với tỷ lệ thấp

Nòi phổ biến có độc tính cao nhất là 107.4 có thể tấn

công được 5 giống chuẩn kháng như Shin2(Pik-s, Pihs),

Aichi Asahi (Pi-a), Ishikari shiroke (Pi-l), Yashiromochi

(Pi-ta), và K59 (Pi-t); trong khi đó nòi 000.0 hiện diện ở

hầu hết các tỉnh

Hình 3.2 Giản đồ biểu thị mối liên hệ di

truyền giữa các nhóm nòi nấm P oryzae

gây bệnh đạo ôn phổ biến ở ĐBSCL

L4 L1

+ Kết quả phân nòi nguồn nấm theo phương pháp Nagao và Fukuta (2009) cho thấy có 47 nòi nấm

P oryzae ở ĐBSCL, trong đó 5 nòi chính bao gồm: nòi U73-i7-k000-z00-ta733 phổ biến ở 7 tỉnh

(LA, TG, CT,VL, TV, ĐT và AG) ; U30-i2-k131-z00-ta633 phổ biến ở 5 tỉnh (TG, KG, ST LA và HG); U73-i7-k000-z10-ta733 phổ biến ở 3 tỉnh (TV, VL, CT); U73-i3-k000-z10-ta733 phổ biến ở 3 tỉnh (KG, HG, ST); U11-i4-k130-z00-ta612 phổ biến ở 3 tỉnh (AG, DT, CT);

U11-i2-k000-z00-ta100 phổ biến ở 3 tỉnh (HG, ST, KG) Phân tích đa dạng di truyền của các isolate nấm P oryzae ở

ĐBSCL ghi nhận ở mức độ tương đồng 50% có 15 nhóm nòi (linage) gây bệnh đạo ôn bao gồm L1 đến L15, trong đó nhóm nòi L4 phổ biến nhất chiếm tỷ lệ 22,78%, bốn nhóm nòi L3, L6, L8, L9 chiếm tỷ lệ trung bình, biến động từ 11,1- 14,44%; các nhóm nòi còn lại phân bố với tỷ lệ thấp, biến động từ 0,56 -3,33% (Hình 3.2)

Một số gen kháng còn hiệu lực cao ở ĐBSCL là Pik-s (IRBLks-S), Pik-p, Pik-h,

Pi9(t)(IRBL9-W), Pish (IRBLsh-S), Pii, Piz, Piz-5, Pita (IRBLta-K1) có thể sử dụng trong các

chương trình lai tạo giống kháng bệnh đạo ôn cho vùng ĐBSCL(Bảng 3.2) Mười nòi nấm phổ biến

và có độc tính cao được chọn cho thí nghiệm sơ tuyển VSV đối kháng, ký hiệu từ Pg1 đến Pg10

3.1.2 Thu thập, phân lập và sơ tuyển các chủng VSV có khả năng ức chế nấm P oryzae

Từ 765 mẫu đất vùng rễ lúa thu thập ở 10 tỉnh vùng ĐBSCL, có 1150 chủng vi sinh vật (vi khuẩn và xạ khuẩn) được phân lập, tỷ lệ vi sinh vật có khả năng ức chế nấm chiếm 78,38%, trong

đó 452 chủng xạ khuẩn (chiếm 40,65%) và 398 chủng vi khuẩn (chiếm 37,73%) Qua sơ tuyển khả

năng ức chế nấm P oryzae,

ghi nhận có 10 chủng xạ

khuẩn (S27, S28, S29, S30,

S44, S132, S136, S233, S271,

S288, S380) và 10 chủng vi

khuẩn (B26, B44, B54, B104,

B122, B142, B270, B311,

B312, B370) có khả năng đối

kháng với 10 nòi nấm P

oryzae có độc tính cao và phổ

biến Các chủng vi sinh vật

đối kháng đã được đánh giá

Bảng 3.2 Các gen kháng bệnh đạo ôn còn hiệu lực ở các tỉnh vùng ĐBSCL

(Viện Lúa ĐBSCL, 2012-2013)

Địa

điểm

IRBL

i-F5

IRBL ks-S

IRBL kp-K60

IRBL kh-K3

IRBL z-Fu

IRBL z5-CA

IRB

L ta-K1

IRBL sh-S IRBL

9-W

Pii Pik-s Pik-p Pik-h Piz Piz-5 Pita Pish Pi9(t)

Tỷ lệ

hiện

diện

(%)

LA: Long An, TV: Trà Vinh, CT: Cần Thơ, ST: Sóc Trăng, ĐT: Đồng Tháp, AG: An Giang, VL: Vĩnh Long, TG: Tiền Giang, KG: Kiên Giang, BL: Bạc Liêu

Hình 3.11 Khả năng tiết enzyme ngoại bào của một số chủng xạ khuẩn

A amylase, B protease, C endoglucanase

Hình 3.12 Khả năng tạo protease của các chủng vi khuẩn