1
1 1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Khoai lang (Ipomoea batatas) là cây màu có khả năng thích nghi cao, được trồng phổ biến trên toàn thế giới Tại Việt Nam, khoai lang đứng thứ ba trong danh sách cây lương thực, sau lúa và bắp Củ khoai lang là nguồn cung cấp dồi dào vitamin A, vitamin C, mangan, đồng, vitamin B6, chất xơ, sắt và canxi Ngoài ra, thân và lá của cây cũng được sử dụng làm thức ăn cho con người và gia súc.
Năm 2018, cả nước có 117.900 ha diện tích trồng khoai lang, trong đó Đồng bằng sông Cửu Long chiếm 23.900 ha, đứng thứ ba cả nước sau Trung du và miền núi phía Bắc, miền Trung Tuy nhiên, vùng này lại dẫn đầu về sản lượng với 559.500 tấn, chiếm 40,9% tổng sản lượng khoai lang cả nước (Chi cục Thống kê huyện Định Tân, 2020).
Theo đề án tái cơ cấu ngành nông nghiệp tỉnh Vĩnh Long giai đoạn 2017-2020, cây khoai lang được xác định là một trong ba cây trồng chủ lực để chuyển đổi cơ cấu cây trồng trên đất lúa Năm 2018, diện tích trồng khoai lang của tỉnh đạt 14.718 ha, trong đó huyện Bình Tân chiếm 96% với 14.132 ha và sản lượng đạt 365.975 tấn Sản xuất khoai lang mang lại lợi nhuận cao gấp nhiều lần so với trồng lúa, nâng cao thu nhập cho người dân và tạo việc làm cho lao động thủ công, góp phần phát triển kinh tế địa phương Tuy nhiên, việc canh tác khoai lang tại Bình Tân cũng đối mặt với nhiều khó khăn, đặc biệt là sự xuất hiện của bệnh héo rũ (héo vàng) do nấm Fusarium oxysporum, gây thiệt hại lớn đến năng suất Fusarium oxysporum là nấm sống trong đất, có khả năng tồn tại lâu dài và phát triển mạnh trong điều kiện thời tiết nóng ấm.
Đất trồng khoai lang có pH từ 4 đến 5, thường gặp tình trạng cát, chua và thiếu đạm, lân, dễ bị nhiễm bệnh Việc trồng độc canh cây khoai lang làm tăng nguy cơ mắc bệnh Nấm bệnh có thể lây lan qua vết thương cơ giới, tuyến trùng, và côn trùng chích hút rễ cây Cây mắc bệnh có thể chết hoặc phát triển kém, dẫn đến giảm năng suất đáng kể.
Việc phòng và trị bệnh cây trồng chủ yếu phụ thuộc vào tập quán canh tác của nông dân và việc sử dụng thuốc hóa học Tuy nhiên, việc lạm dụng nông dược đã dẫn đến nhiều hậu quả nghiêm trọng, bao gồm sự thay đổi tính độc của mầm bệnh, mất cân bằng sinh thái và ô nhiễm môi trường.
Sử dụng thuốc bảo vệ thực vật (VTV) trong canh tác khoai lang tại huyện Ðình Tân đang gây lo ngại về sức khỏe con người và hiệu quả kinh tế Theo Nguyễn Trọng Ân (2013), nông dân ở khu vực này đã áp dụng khoảng 78 hoạt chất với hơn 148 tên thương mại khác nhau Đặc biệt, số lần sử dụng thuốc VTV trong vụ canh tác khoai Tím Nhật lên tới 19 lần, cho thấy mức độ phụ thuộc cao vào hóa chất trong sản xuất nông nghiệp.
Nghiên cứu của Võ Ngọc Thơ (2018) cho thấy rằng tất cả các hộ khảo sát đều sử dụng thuốc bảo vệ thực vật (VTV) với liều lượng cao hơn nhiều so với khuyến cáo Trong đó, thuốc trừ sâu được sử dụng phổ biến nhất với tỷ lệ 94,1%, theo sau là thuốc trừ bệnh (82,6%), thuốc trừ cỏ (71,5%) và thuốc điều hòa sinh trưởng (91%) Điều này cho thấy nông dân thường áp dụng liều lượng thuốc VTV vượt quá mức khuyến nghị.
Để hạn chế mầm bệnh mà không ảnh hưởng đến môi trường, cần tìm kiếm giải pháp bền vững trong nông nghiệp sạch Hiện nay, cả thế giới và Việt Nam đang chuyển hướng sang sử dụng các biện pháp sinh học, trong đó vi sinh vật đối kháng, đặc biệt là xạ khuẩn, đang được nghiên cứu vì tiềm năng lớn trong phòng trừ bệnh cây Xạ khuẩn có khả năng ức chế mầm bệnh thông qua nhiều cơ chế như tiết kháng sinh, tiêu sinh, cộng sinh và ký sinh Chúng tiết ra các enzyme ngoại bào như chitinase, glucanase và cellulase, có khả năng ức chế nhiều loại mầm bệnh Hơn nữa, khoảng 80% kháng sinh được phát hiện là do xạ khuẩn sản sinh Xạ khuẩn còn có khả năng kích thích tính kháng bệnh và giúp cây trồng chống chịu với điều kiện bất lợi Đồng thời, chúng cũng đóng vai trò quan trọng trong phân giải các chất hữu cơ như cellulose và lignin, cũng như cố định nitơ Những nghiên cứu sâu hơn về xạ khuẩn là cần thiết để khai thác tiềm năng của nhóm vi sinh vật này.
Streptomyces, được phân lập từ đất vùng rễ cây lúa, không chỉ hiệu quả trong việc phòng trị các bệnh đạo ôn, đốm vằn và cháy bìa lá lúa mà còn có khả năng tiết ra các enzyme như chitinase, glucanase và cellulase Gần đây, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng các chủng xạ khuẩn thuộc chi Streptomyces có khả năng quản lý một số bệnh hại quan trọng trên khoai lang ở Đồng bằng sông Cửu Long, bao gồm bệnh héo xanh do vi khuẩn Ralstonia solanacearum, bệnh thối gốc do nấm Slerotium sp, và bệnh héo dây, thối củ do nấm Fusarium solani gây ra.
Xạ khuẩn cho thấy tiềm năng lớn trong việc quản lý bệnh hại trên cây khoai lang tại Đồng SCL, cũng như trong việc kiểm soát bệnh hại cây trồng nói chung Do đó, nghiên cứu về ứng dụng của xạ khuẩn trong nông nghiệp là rất cần thiết.
“Nghiên cứu và ứng dụng xạ khuẩn trong phòng trị bệnh héo rũ do nấm
Fusarium sp trên khoai lang” đƣợc thực hiện là rất cần thiết
1 2 MỤC TIÊU CỦA LUẬN ÁN r Xác định đƣợc loài nấm Fusarium sp gây bệnh héo rũ trên cây khoai lang tại huyện ình Tân tỉnh Vĩnh Long
2 r Tuyển chọn đƣợc các chủng xạ khuẩn có khả năng quản lý bệnh héo rũ do nấm
Fusarium sp là tác nhân gây bệnh trên cây khoai lang, ảnh hưởng nghiêm trọng đến năng suất và chất lượng cây trồng Nghiên cứu này tập trung vào cơ chế quản lý bệnh của một số chủng xạ khuẩn có triển vọng, nhằm tìm ra giải pháp hiệu quả cho việc kiểm soát Fusarium sp Việc hiểu rõ khả năng chống chịu của các chủng xạ khuẩn sẽ góp phần phát triển các biện pháp sinh học bền vững trong quản lý bệnh hại trên cây khoai lang.
Đối tượng nghiên cứu của luận án là các chủng nấm Fusarium oxysporum gây bệnh héo rũ trên cây khoai lang và các chủng xạ khuẩn có khả năng phòng trị bệnh này Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các xã trồng khoai lang thuộc huyện Ðịnh Tân, tỉnh Vĩnh Long.
Luận án nghiên cứu tập trung vào việc thu thập, phân lập và đánh giá khả năng gây hại của các chủng nấm Fusarium oxysporum gây bệnh héo rũ trên cây khoai lang Đồng thời, nghiên cứu cũng xem xét khả năng đối kháng của các chủng xạ khuẩn từ đất trồng khoai lang đối với nấm Fusarium oxysporum trong điều kiện phòng thí nghiệm Một phần quan trọng của nghiên cứu là khảo sát các cơ chế liên quan đến khả năng đối kháng của xạ khuẩn, bao gồm khả năng phân giải chitin và β-glucan Ngoài ra, luận án đánh giá khả năng quản lý bệnh héo rũ của các chủng xạ khuẩn trong điều kiện nhà lưới và thực hiện định danh chính xác các chủng này bằng phương pháp truyền thống và sinh học phân tử Cuối cùng, nghiên cứu cũng đánh giá khả năng phòng trị bệnh héo rũ của các chủng xạ khuẩn trong điều kiện ngoài đồng.
Đề tài nghiên cứu có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao, nhằm xác định chính xác loài nấm Fusarium oxysporum gây bệnh héo rũ trên khoai lang tại huyện ình Tân, tỉnh Vĩnh Long Nghiên cứu cũng tìm ra các chủng xạ khuẩn có khả năng quản lý bệnh héo rũ do nấm này gây ra Kết quả đạt được sẽ là nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo, hướng tới việc phát triển chế phẩm sinh học từ xạ khuẩn để quản lý hiệu quả bệnh héo rũ hại khoai lang và các bệnh do nấm có nguồn gốc từ đất, đồng thời đảm bảo tính thân thiện với môi trường.
Nghiên cứu xác định loài nấm Fusarium oxysporum gây hại cho khoai lang tại huyện Bình Tân, đồng thời phát hiện ba chủng xạ khuẩn TTr4, TL8 và TTh15 có khả năng phòng trị hiệu quả bệnh héo rũ do nấm này gây ra trong điều kiện nhà lưới.
3 r Khả năng đối kháng của 3 chủng xạ khuẩn TTr4, TL8 và TTh15 đối với nấm
5
2 1 SƠ LƢỢC VỀ CÂY KHOAI LANG
Khoai lang (Ipomea Batatas), thuộc chi Ipomoea và họ Convolvulaceae, có nguồn gốc từ Trung Mỹ khoảng 2600 đến 1000 trước Công Nguyên Sau thời gian phát triển, khoai lang đã trở thành một trong những cây lương thực chính toàn cầu, đặc biệt phổ biến ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Tại Việt Nam, khoai lang được trồng rộng rãi không chỉ ở các vùng đồng bằng và đất bãi ven sông mà còn ở các khu vực trung du và miền núi.
Khoai lang là loại cây thân thảo, có thể bò hoặc leo, thuộc nhóm cây đa niên Hoa của khoai lang có hình phễu và cuống dài, trong khi rễ củ phình to giúp dự trữ dinh dưỡng.
Khoai lang có ba loại rễ chính: rễ con, rễ củ và rễ mọc từ thân (rễ giữa chừng) Thân cây bao gồm thân chính phát triển từ ngọn dây khoai lang khi trồng, cùng với thân phụ phát triển từ các nách lá.
2004) Cây khoai lang có khả năng sinh sản bằng hạt, đồng thời có thể nhân giống vô tính bằng thân, ngọn hoặc củ (Vũ Đình Hòa, 1996)
Khoai lang, với tính thích nghi cao và dễ trồng, là một trong những cây trồng phổ biến trên toàn cầu, từ vĩ độ 0 đến 45 độ Bắc (Dương Minh, 1999) Loài cây này được xếp vào nhóm năm loại cây có củ quan trọng nhất thế giới, bao gồm sắn, khoai lang, khoai mỡ, khoai sọ và khoai tây Theo thống kê của FAO năm 2001, diện tích trồng khoai lang trên toàn thế giới đạt 9.076 triệu ha, với năng suất trung bình 14,92 tấn/ha, tổng sản lượng đạt 135,448 triệu tấn (Thái Hà và ctv, 2011) Tuy nhiên, trong những năm gần đây, diện tích trồng khoai lang có xu hướng giảm, mặc dù năng suất tăng nhưng chưa ổn định, dẫn đến sản lượng cũng giảm nhẹ (Trịnh Xuân Ngọ và Đinh Thế Lộc).
Khoai lang là cây lương thực quan trọng thứ ba sau lúa và bắp, được trồng rộng rãi trên toàn quốc Theo thống kê của FAO năm 2001, diện tích trồng khoai lang ở Việt Nam đạt 269.000 ha, với tổng sản lượng 1.745.300 tấn Đồng bằng sông Cửu Long (Đ SCL) luôn dẫn đầu về năng suất khoai lang, khẳng định vị trí quan trọng của khu vực này trong sản xuất nông nghiệp.
5 diện tích trồng khoai lang tăng 21 500 ha, nhiều nhất là Vĩnh Long, Đồng Tháp và Kiên Giang
Diện tích canh tác khoai lang tại tỉnh Vĩnh Long đạt 11.765 ha, với huyện Bình Tân là nơi trồng chủ yếu, chiếm 90% tổng diện tích trồng khoai lang của toàn tỉnh, tương đương 10.563 ha (Niên giám Thống kê tỉnh Vĩnh Long, 2014).
Cây khoai lang có tiềm năng phát triển mạnh mẽ và đóng góp đáng kể vào việc tạo ra việc làm cho người dân, đặc biệt là tại huyện Tịnh Tân, tỉnh Vĩnh Long Loài cây lương thực này đã được xuất khẩu sang nhiều quốc gia như Malaysia, Trung Quốc, Hàn Quốc và Nhật Bản, góp phần tăng 46% sản lượng khoai lang toàn khu vực Đồng bằng sông Cửu Long (Niên giám Thống kê tỉnh Vĩnh Long, 2014).
2 1 4 Giá trị cây kinh tế
Khoai lang trên thế giới chủ yếu được trồng để cung cấp lương thực cho con người, chiếm 77% tổng sản lượng Ngoài ra, 13% được sử dụng làm thức ăn cho gia súc và 3% được chế biến thành các sản phẩm khác Tuy nhiên, có khoảng 6% sản lượng bị thất thoát hoặc loại bỏ (Dương Minh, 1999 và FAO, 2001).
Vùng nguyên liệu khoai lang ình Tân đã được chứng nhận 17 ha sản xuất theo tiêu chuẩn GlobalGAP và có 32 ha cánh đồng mẫu lớn áp dụng kỹ thuật canh tác an toàn Các giống khoai phổ biến trong tỉnh bao gồm khoai tím Nhật, trắng sữa, trắng giấy, bí đường, khoai bí nghệ và dương ngọc, trong đó khoai tím Nhật chiếm 70% diện tích với chất lượng ngon và năng suất cao Nhãn hiệu tập thể “Khoai lang ình Tân - BÌNH TÂN SWEET POTATOES” đã được Cục sở hữu trí tuệ cấp chứng nhận, giúp xây dựng thương hiệu cho khoai lang Vĩnh Long và mở rộng xuất khẩu sang các thị trường như Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, và Úc.
Giống khoai lang tím Nhật có thân to mập, ít phân cành và màu tím, cho củ thuôn dài với vỏ nhẵn màu tím và ruột vàng đậm Giống khoai lang này thích nghi tốt với thổ nhưỡng tại huyện ình Tân, Vĩnh Long, mang lại năng suất cao và chất lượng tốt, được thị trường trong và ngoài nước ưa chuộng Trong những năm qua, huyện ình Tân đã phát triển cây khoai lang theo mô hình “hai vụ màu, một vụ lúa”, giúp người dân thu lợi nhuận gấp 3-5 lần so với trồng lúa, từ đó khoai lang tím đã trở thành cây chủ lực, góp phần xóa đói giảm nghèo cho cộng đồng.
Cây khoai lang không chỉ là thực phẩm mà còn là nguyên liệu chế biến nhiều sản phẩm giá trị cao Theo Hồ Đình Hải (2014), ở Ấn Độ, bột khoai lang khô được kết hợp với bột mì để làm bánh mì khoai lang (chapattis) Tại Nhật Bản, bột khoai lang được lên men với bột gạo để sản xuất rượu Shōchū, trong khi ở Quảng Đông và Đài Loan, có loại rượu nấu từ khoai lang mang tên Imo-gohan.
Nước ép khoai lang đỏ ở Nam Mỹ được sử dụng kết hợp với nước trái cây để tạo ra thuốc nhuộm cho vải, với khả năng tạo ra nhiều màu sắc từ hồng đến đen bằng cách thay đổi tỷ lệ các loại nước ép Trong ngành công nghiệp, khoai lang là nguyên liệu quan trọng trong sản xuất tinh bột và cồn công nghiệp Các nhà nghiên cứu tại Đại học North Carolina State đang phát triển các giống khoai lang phục vụ cho sản xuất nhiên liệu sinh học.
Khoai lang là một loại cây trồng có củ giàu dinh dưỡng, cung cấp nhiều tinh bột, chất xơ và đường, giúp cung cấp năng lượng cho cơ thể.
Chất xơ thô là một thành phần dinh dưỡng thiết yếu, bao gồm các hợp chất như lignin, cellulose, hemicellulose và pectin, đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sức khỏe tiêu hóa và hỗ trợ chức năng cơ thể.
Nghiên cứu của Senanayake và cộng sự (2013) chỉ ra rằng chất xơ thô trong 5 giống khoai lang có tỷ lệ từ 2,1% đến 13,6% khối lượng chất khô Chất xơ này đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện tiêu hóa, tăng cường khả năng thải cholesterol và ngăn ngừa táo bón.
Tinh bột: là thành phần quan trọng của glucid chiếm 60 r 70% chất khô (Palmer,