Nghiên cứu hiệu ứng phòng và điều trị bệnh lở cổ rễ trên cải (Brassica integrifolia) do nấm Rhizoctonia solani gây ra của vật liệu LDH đồng hấp phụ salicylate có nguồn gốc thảo mộc

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Đơn vị chủ trì: Trường Đại học Nguyễn Tất Thành BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐÈ TÀI NCKH DÀNH CHO CÁN Bộ - GIẢNG VIÊN 2019 - 2020 Tên đề tài: “Nghiên cứu hiệu ứng phòng điều trị bệnh lở cố rễ cải (Brassica integrifolia) nấm Rhizoctonia solani gây vật liệu LDH đồng hấp phụ salicylate có nguồn gốc thảo mộc” Số hợp đồng: 2020.01.101/HĐ-KHCN Chủ nhiệm đề tài: Trần Lệ Trúc Hà Đơn vị công tác: Khoa Công Nghệ Sinh Học Thời gian thực hiện: 12 tháng MỤC LỤC Trang CHƯƠNG I: TÓNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Vật liệu LDH (Layered Double Hydroxides) 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Đặc tính cấu trúc 1.1.3 Tính chất LDH 1.1.3.1 Hiệu ứng nhớ (khả tái cấu trúc) 1.1.3.3 Tính chất hấp phụ 1.2 Tổng hợp LDH 1.2.1 Phuơng pháp đồng kết tủa 1.2.2 Phuơng pháp urea 1.2.3 Phương pháp chiếu xạ bước sóng ngắn 1.2.4 Khả hấp phụ ly giải LDH 1.3 Úng dụng 1.4 Các phương pháp xác định cấu trúc vật liệu LDH 1.5 Salicylate (SA) 1.5.1 Khái niệm 1.5.2 Cơ che kháng nấm 1.6 Nấm R solanỉ rau cải 10 1.6.1 R.solani 10 1.6.2 Cây cải 10 1.7 Các nghiên cứu nước 12 CHƯƠNG II: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN củu 15 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 19 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 32 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIÉT TẤT ĐC: Đối Chứng Cs: Cộng NT: Nghiệm Thức STT: số thứ tự CP: chế phẩm BVTV: Bảo vệ thực vật SA: Salicylate LDH: Layered double hydroxide LDH/SA: LDH hấp phụ salicylate SEM: Scanning Electron Microscope XRD: Nhiễu xạ tia X (X-Ray Diffraction) ii DANH MỤC CÁC BẢNG BIẾU, sơ ĐÒ Bảng Trang Bảng 2.1 Khảo sát khả trị bệnh chế phẩm LDH/SA rau cải 16 Bảng 2.2 Khảo sát hoạt lực kháng nấm R soỉani gây bệnh lở cổ rề rau cải (15 ngày tuổi) cùa vi hạt 18 Bảng 3.1 Độ kháng nấm hữu hiệu chế phẩm LDH/SA SA 19 Bảng 3.2 Tỉ lệ bệnh nấm R solani rau cải (15 ngày tuổi) xử lí chế phẩm LDH/SA SA điều trị bệnh lở cổ rề .20 Bảng 3.3 Ảnh hưởng nồng độ LDH/SA SA đến số bệnh lở cố rề nấm R solani rau cải (15 ngày tuổi) thí nghiệm điều trị .20 Bảng 3.4 Chỉ số độc tính chế phẩm LDH/SA SA gây rau cải (15 ngày tuổi) theo nồng độ (trong thí nghiệm điều trị) 22 Bảng 3.5 Tỉ lệ bệnh nấm R soỉani rau cải 15 ngày tuổi xử lí chế phẩm LDH/SA SA đế phòng bệnh lở cổ theo nồng độ 23 Bảng 3.6 Chỉ số bệnh nấm R solatìi rau cải 15 ngày tuổi xử lí chế pham LDH/SA SA để phịng bệnh lở cổ theo nồng độ 29 Bảng 3.7 Tỉ lệ chet nấm R solam rau cải 15 ngày tuổi xử lí chế phàm LDH/SA SA đe phòng bệnh lở cố theo nồng độ 30 Bảng 3.8 Chỉ số độc tính chế phấm LDH/SA SA gây rau cải 15 ngày tuổi phòng bệnh theo nồng 31 iii DANH MỤC HÌNH ẢNH Trang Hình Hình 1.1 Cấu trúc mạng tinh thể (A) Brucite, (B) LDH Hình 1.2 Cấu trúc LDH ( R M M Santos cs, 2017) Hình 3.1 Thời gian sinh truởng nấm R solani môi trường bo sung LDH/SA 12 Hình 3.2 Thời gian sinh trưởng cùa nấm R soỉani môi trường bổ sung SA 19 Hình 3.3 Khả sinh trưởng nấm R solanỉ nồng độ khác 20 Hình 3.4 Cây cải 15 ngày tuổi sau xử lí chế phẩm LDH/SA thí nghiệm trị bệnh 22 Hình 3.5 Rễ cải sau 15 ngày tuổi xử lí chế phẩm LDH/SA SA trị bệnh 29 Hình 3.6 Cây cải 15 ngày tuổi sau xử lí chế phẩm LDH/SA SA phịng bệnh 30 iv TÓM TẤT KẾT QUẢ NGHIÊN cứu Sản phẩm thực đạt Sản phẩm đăng ký thuyết minh '/Báo cáo tổng hợp kết đề tài '/Báo cáo tổng họp kết đề tài '/Hiệu ứng kháng nấm R solani gây '/Hiệu ứng kháng nấm R solani gây bệnh lờ cổ rễ rau cải bệnh lờ cổ rề rau cải Thời gian đăng ký: từ ngày 10/2019 đến ngày 10/2020 Thòi gian nộp báo cáo: V MỞ ĐẦU Năm 2018, kim nghạch xuất rau củ Việt Nam đạt 3,5 tỉ đô la Thành phố Hồ Chí Minh địa bàn trọng điểm việc sản xuất tiêu thụ rau nuớc Trong mười tháng đầu năm 2019, diện tích gieo rau an toàn 14.295 ha, tăng 19,1% so với kì tập trung lớn huyện ngoại thành: Củ Chi, Hóc Mơn Tuy nhiên, người nơng dân gặp nhiều khó khăn việc phòng điều trị bệnh đặc biệt loại dịch bệnh vi sinh vật gây Trong đó, bệnh lờ cổ rề nấm R solani gây hầu hết loại rau đáng ý Bệnh diễn biến phức tạp, mức độ lây lan nhanh dẫn đến tình trạng chết hàng loạt gây thiệt hại lớn khơng the kiếm sốt Đe giải vấn đề này, người nông dân chủ yếu sử dụng số loại thuốc hóa học có thị trường vừa chưa mang lại hiệu cao vừa gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm gây ô nhiềm môi trường Bên cạnh đó, đe giải vấn đề nêu năm gần loại chế phấm sinh học bắt đầu nghiên cứu ứng dụng Nhưng che phẩm nguồn gốc sinh học thường thiếu ổn định, hiệu khơng cao Trong đó, SA biết có khả kháng nhiều loại nấm bệnh thường gặp trồng R solani, F capsici 18 Hon nữa, SA đánh giá an toàn với người, thân thiện với mơi trường có giá thành tốt Tuy nhiên, SA dề bị phân hủy môi trường dẫn đến hiệu lực loại chế phẩm sinh học có chứa SA giảm Nhằm khắc phục vấn đề trên, việc nghiên cứu loại chất mang có khả hạn chế phân hủy SA quan tâm Với yêu cầu LDH (Layered Double Hydroxides) lựa chọn hàng đầu cấu trúc LDH cho phép phân giải từ từ họp chất hấp phụ bên mạng lưới LDH, giúp bảo vệ ổn định hoạt chất chất hấp phụ trước tác động điều kiện bên Ngoài ra, LDH có cấu trúc tương tự loại khống chất tự nhiên nên không gây ảnh hưởng nhiều đến mơi trường sử dụng Thêm vào đó, LDH nghiên cứu ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực dược phấm, xử lí mơi trường Tuy nhiên, việc sử dụng LDH chất mang ứng dụng làm thuốc bảo vệ thực vật cịn hạn chế Chính vậy, đề tài “Nghiên cứu hiệu ứng phòng điều trị bệnh lở cổ rễ cải (Brassica integrifolia) nấm Rhizoctonia solani gây cũa vật liệu LDH đồng hấp phụ salicylate có nguồn gốc thảo mộc” thực nhằm ứng dụng việc phòng trị bệnh loại nấm hại gây CHƯƠNG I: TỐNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Vật liệu LDH (Layered Double Hydroxides) 1.1.1 Khái niệm Vật liệu LDH (Layered Double hydroxides) thuộc nhóm khống anion (anionic clay minerals), thường gọi Hydrotalcite Vật liệu LDH có công thức tổng quát dạng [Mni-xMnix(OH)2]x+(An')x/n.yH2O, với M11 cation kim loại hóa trị II như: Mg2+, Zn2+, Ca2+, , M111 cation kim loại hóa trị III như: Al3+, Cr3+, Fe3+, Co3+, , An’ anion như: Cl’, CƠ22', NƠ3', nhừng anion thường diện lóp vật liệu mạng tinh thể với X tỉ lệ phân tử M2+/(M2+ + M3+) LDH dạng tinh khiết thường có gía trị X giới hạn khoảng 0,2 < X < 0,33 (Cavani cs, 1991) Vật liệu LDH có the tổng họp nhân tạo có nguồn gốc từ tự nhiên LDH tự nhiên biết đến nhiều loại khoáng vật sét có cơng thức hóa học: Mg6Al2(OH)i6CO3.4H2O 1.1.2 Đặc tính cấu trúc (A) • Mg’ (B) •AI’ c OH ^H;O(^)Co/ Hình 1.3 Cấu trúc mạng tinh thể (A) Brucite, (B) LDH (M.Tech Costa cs 1976) Cấu trúc LDH có đặc tính tương tự với lớp hydroxide kim loại khoáng Brucite hay đơn giản cấu trúc tinh thể Mg(OH)2 Khoảng Brucite có cấu trúc bát diện, mồi mặt có dạng lục giác với mồi đỉnh ion hydroxide trung hòa điện tích, xếp chồng lên thành khối lực liên kết Wander Wall’s, khoảng cách hai lóp hydroxide Brucite 0,48 nm Cịn LDH so cation hóa trị II thay cation hóa trị III nằm lần với lớp hydroxide kim loại Do hình thành điện tích dương lóp hydroxide trung hịa anion tập trung khoảng hai lớp hydroxide, lóp hydroxide cịn có phân tử nước liên kết với anion liên ket hydrogen, diện anion phân tử nước làm tăng khoảng cách hai lóp hydroxide (từ 0,48 nm Brucite thành 0,72 nm LDH) Mặc dù có cấu trúc xếp lóp Silicat, LDH Silicat khác biệt Điển LDH có lớp điện tích dương xen kẻ lóp anion, cịn silicat lóp tích điện dương cation, thành phần, hình học, độ dày, LDH khác biệt nhiều so với Silicat Như đà nói LDH mồi lớp hydroxide có cấu trúc bát diện, cịn Silicat cấu trúc kẹp hai hay nhiều oxit kim loại Ví dụ tinh thể Montmorillonit cấu tạo từ ba lớp, lóp bát diện có chứa oxide Fe, Al, Mg bị kẹp chặt hai lớp tứ diện Silicat Sự khác biệt kết cấu lớp dần đến độ dày độ cứng lớp vật liệu LDH thấp so với Silicat Hình 1.4 Cấu trúc LDH ( R M M Santos cs, 2017) Vật liệu LDH cịn có hiệu ứng đặc trưng gọi “hiệu ứng nhớ” (memory effect), tướng tái cấu trúc tinh the trở dạng nung sau bị phân tán nước hay dung dịch anion thích họp Vật liệu LDH cịn có diện tích bề mặt lớn, ổn định với nhiệt độ dù điều kiện khử phân bố đồng ion kim loại dạng tinh the, tác động tương ho thành phần tham gia LDH động lực thúc đẩy cho phát triển đặc tính chuyên biệt LDH (đặc tính acid hay base), LDH cịn có khả trao đối ion tốt anion phân tử nước lớp xen liên kết với lớp hydroxide bang lực liên kết yếu (Feng Li cs, 2004) Do phân bố cách ngầu nhiên lóp xen nên phân tử nước anion chuyển cách tự khơng định hướng dễ dàng, thay thế, thêm vào hay loại bỏ anion lóp mà khơng làm thay đổi trúc vật liệu Tùy thuộc vào loại cation anion mà mật độ lóp xen kích thước hình thái chúng thay đoi làm cho vật liệu có đặc tính riêng tùy thuộc vào loại vật liệu tạo thành (Trần Thị Hương, 2011) 1.1.3 Tính chất LDH 1.1.3.1 Hiệu ứng nhớ (khả tái cấu trúc) Vật liệu LDH nung nhiệt độ cao xảy tượng loại bỏ phân tử nước anion tồn lóp xen làm thay đổi cấu trúc ban đầu LDH tái cấu trúc cho vào dung dịch cách hấp phụ phân tử nước anion (có thể giống khác anion ban đầu có vật liệu) có dung dịch Quá trình gọi khả tái cấu trúc hay hiệu ứng nhớ cùa vật liệu LDH Hiệu ứng lặp lặp lại nhiều lần, chế phưc tạp, cịn gây giảm khả hấp phụ vật liệu hay thay cách kiếm soát cation không mong muốn vào cấu trúc Khả tái cấu trúc vật liệu LDH phụ thuộc vào thành phần kim loại tạo thành vật liệu yếu tố liên quan đến trình nung như: nhiệt độ nung, thời gian nung Khả ứng dụng vào việc thay đoi thành phần anion lóp xen cách chủ động (Ulibarri cs, 2001) 1.1.3.2 Tính chất trao đổi ion Vật liệu LDH có khả trao đoi ion tốt Khả trao đoi ion LDH phụ thuộc vào bán kính điện tích cùa anion nằm bên vật liệu anion bên dung dịch, độ tinh khiết LDH nhân tố ảnh hưởng trực tiếp đến trình trao đổi ion Khi tượng trao đổi ion diễn kích thước lớp xen diện tích bề mặt vật liệu sè bị thay đồi (Trombetta cs, 2009) 1.1.3.3 Tính chất hấp phụ Trao đoi ion hấp phụ hai tính chất song hành làm nên giá trị ứng dụng vật liệu LDH, hấp phụ giúp LDH có khả tái cấu trúc sau bị nung nhiệt độ cao Việc hấp phụ anion vào vật liệu kiểm soát mật độ tĩnh điện việc tạo thành liên kết hydro Tính chất hấp phụ biểu tốt loại vật liệu LDH cm I—I Hình Re cải 15 ngày tuồi sau xử lí chế phẩm LDH/SA SA phịng bệnh lần, mồi lần cách ngày a: ĐC ;b: LDH/SA mg/mL: c: LDH/SA 2,5 mg/mL; d: LDH/SA mg/mL; e: LDH/SA 7,5 mg/mL; f: LDH/SA 10 mg/mL; g: SA 2,5 mg/mL; h: SA mg/mL; ì: SA 7,5 tng/tnL ; j: SA lOmg/mL 29 Bảng Chỉ số độc tính chế phẩm LDH/SA SA gây rau cải (15 ngày tuồi) phòng bệnh theo nồng độ SA (mg/mL) LDH/SA Nồng độ (mg/mL) ĐC 0(ĐC +) 2,5 7,5 10 2,5 7,5 10 Chỉ số độc • tính 0 0 Sau 12 ngày sau chủng bệnh, tỉ lệ bệnh số bệnh nghiệm thức xử lí LDH/SA tiếp tụ giảm Trong đó, nghiệm thức xử lí SA giảm khơng đáng kể (bảng 3.5 bảng 3.6) Hoạt chất SA bị phân hủy nguy nhân dần đến kết Tỉ lệ chết nghiệm thức SA tiếp tục tăng (đạt 8,87% - 20%) số độc tố cho thấy nghiệm thức xử lí SA có the gây độc tố cải ảnh hưởng đến suất (bảng 3.7 bảng 3.8) Tóm lại, chế phẩm LDH/SA có khả phịng bệnh tốt chế phấm SA đồng thời không gây độc cho Nồng độ LDH/SA mg/mL toi ưu cho phòng bệnh lở cổ rễ cải 15 ngày tuổi 30 CHƯƠNG IV: KÉT LUẬN VÀ ĐÈ NGHỊ Ket luận Che phẩm LDH/SA có khả phịng điều trị bệnh lở cở rễ cải (15 ngày tuổi) nấm Rhizoctoniz soỉani tốt so với chế phẩm SA Nồng độ trị bệnh tối ưu chế phẩm LDH/SA 10 mg/mL, nồng độ phòng bệnh tối ưu chế phẩm LDH/SA mg/mL Đề nghị Do giới hạn thời gian điều kiện nghiên cứu nên đề tài số vấn đề chưa giải Neu có điều kiện tiếp tục nghiên cứu thực vấn đề sau: Tiếp tục khảo sát khả phòng trị bệnh chế pham LDH/SA chế tạo đối tượng khác đối tượng nấm gây hại thực vật khác nhằm đánh giá cách chi tiết hiệu chế phẩm Tiến hành phân tích độc tính chế pham LDH/SA độc tính cấp, độc tính mãn, độc tính qua da, qua mắt đề tiến hành thương mại hóa sản phẩm tạo thành 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Xuân Tuấn (2018), Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano LDH hấp phụ salicylate có nguồn gốc thảo mộc ứng dụng làm thuốc trừ bệnh sinh học, đê tài cấp sở trung tâm cơng nghệ sinh học Hồ Chí Minh Trần Thị Hương 2011 Tổng hợp xác định đặc trưng sổ hydroxide cấu trúc lớp kép ứng dụng xử lí mơi trường, Luận văn thạc sĩ Khoa học, Đại học quốc gia Hà Nội, trường Đại học Khoa học Tự nhiên Trần Thị Như Quỳnh 2013 Nghiên cứu ứng dụng hạt nano Fe-Al LDH (Layered double hydroxide) đê làm giảm tác hại phèn lúa, Viện Sinh học Nhiệt đới, Tp Hồ Chí Minh Trần Thị Như Quỳnh 2017 Nghiên cứu chế tạo chế phẩm LDH-anacrdỉc acid làm thuốc trừ sâu sinh học, Luận án tiến sĩ Sinh học, Đại học Khoa học Tự nhiên Tp Hồ Chí Minh Tiếng Anh l.ardoso, Ana & Fernandes, Adelaide & Aguilar-Pimentel, Juan & Angelis "Towards frailty biomarkers: Candidates from genes and pathways regulated in aging and age-related diseases” Ageing Research Reviews 2018 Benico L p F., Silva R A., Lopes J A and Eulalio D “Layered double hydroxide: Nanomaeterial for application in agriculture” Revista Brasileira de Ciência Solo 2015 39(1): 1-13 Berber M R., Hafez L, Minagawa K., Mori T And Tanaka composide formulation system non-steroidal “Vesatile nano anti-inflammatory drugs of thearylakanoic acids” Advances in Nanocomposite Technology Hashim A Intech, Croatia 2011 pp: 335-361 Brindley G w., and Kikkawa s “A crystal-chemical study of Mg, Al and Ni, N hydroxy-perchlorates and hydroxycarbonates”, Am Mineral 1979 64, 836 Bruma F., Celi R., Pavlovic L, Bariga c., Cornejo J and Ulibarri M A “Layered double hydroxides as adsonrbent and carriers of the herbicide (4-chloro-2- methylphenoxyacetic acid) MCPA: Sys ten Mg-Al, Mg-Fe,anhd Mg-AlFe” Jounnal of Hazadour Material 2009 168(2-3): 1476-1481 32 Cardoso L p., Celis R., Cornejo J., Valim J B “Layered double hydroxides ả supports for the slow release of acid herbicides" J.Agric Food Chern 2006 59685975 Chandra A., Saxena R., Dubey A., Saxena p “Change in phenylalanine ammonia lyase activity and isozyme patterns of polyphenol oxidase and peroxidase by salicylic acid leading to enhance resistance in cowpea against Rhizoctonia solani" Acta Physiologiae Plantarum 2007 361-367 Choy J H., Jung J s., Oh J M., Park M., Jeong J., Kang Y K., Han o J “Layered double hydroxide as an efficient drug reservoir for folate derivatives" Biomaterials 2004:3059-3064 Duan X., Evans D G “Layered Double Hydroxide" Structure and bonding 119, Springer-Verlag 2005 pp 193-233 10 Evans, D G., Duan, X “Preparation of layered double hydroxides and their applications as additives in polymers, as precursors to magnetic materials and in biology and medicine” Chern Commun 2006 (5), pp 485-496 l.Feng Li, LIhong Zhang, David G Evans, Claude Forano and Xue Duan “ Structure and thermal evolution og Mg — Al layered doubler hydroxide containing interlayer organic glyphosate anion” Thermalchinica Acta 2004 424:15 - 23 12 Goh K, Lim T, Dong z Application of layered double hydroxides for removal of oxyanions: A review Water Research 2008;42(6- 7): 1343-1368 13 Khan A I., Lei L X., Noruist A J., O’Hare D “Intercalation and controlled release of pharmaceutically active compounds from a layered double hydroxide” 2001 14 Kiessig D F and Malamy J “The salicylic acid signal in plants” Plant Molecular Biology 1984 26(5): 1439-1458 15 Kiessig D.F and Malamy J “The salicylic acid signal in plants” Plant Molecular Biology 1994 26(5): 1439-1458 16 LĨ F., Wang Y.F., Yang , Evans D.G., Forano c., Duan X “Study on adsorption of glyphosate (N-phosphonomethyl glycine) pesticide on MgAl-layered double hydroxides in aqueous solution" J Hazard Mater 2005 125, pp 89-95 33 17 Li F., Zhang L., Evans D.G., Forano c and Duan X “Structure and thermal evolution og Mg - Al layered doubler hydroxide containing interlayer organic glyphosate anion ” Thermalchinica Acta 2005 424:15-23 18 Lin Y J., Li D Q., Evans D G., Duan X “Modulating effect of Mg-Al-COỉ layered double hydroxides on the thermal stability of PVC resin" Polym Degrad Stabil 2005.286-293 19 Lv L “Factors influencing the removal of fluoride from aqueous solution by calcined Mg-Al-CO3 layered double hydroxides” Journal of Hazardous Materials 2006 133(1-3): 119-128 20 Mills P.R and Wood R K s “The effects of polyacrylic acid, acetylsalicylic acid and salicylic acid on resistance of cucumber to Colletotrichum lagenarium Phytopathologische Zeitschrif” 1984 111(3-4): 209-216 2L Mondal, Soumini “Mg-Al Layered Double Hydroxide Nano-Carrier for Controlled Release of anti-inflammatory Drug” MTech by Research thesis 2016 22 Monzo'n A., Romeo E., Royo c., Trujillano R., Labajos M., Rives V “Use of hydrotalcites as catalytic precursors of multimetallic mixed oxides Application in the hydrogenation of acetylene” Appl Catal A-Gen 1999 53-63 23 Morioka H., Shimizu Y., Sukenobu M., Ito K., Tanabe E., Shishido T., Takehira K “Partial oxidation of methane to synthesis gas over supported Ni catalysts prepared from Ni-Ca/Al-layered double hydroxide" Appl Catal A—Gen 2001 215:11-19 24 Nishimura T., Kakiuchi N., Inoue M., Uemura s “Palladium(II)-supported hydrotalcite as a catalyst for selective oxidation of alcohols using molecular oxygen ’ Chern Commun 2000 1245-1246 25 0ancea s., Oancea A V “Biologycal evaluation of layered double hydroxide effect on the growth of the corn plants ” Lucrari Stiintifice 2005 49-51 26 -Olfs H.w “Comparison of different synthesis routes for Mg- Al layered double hydroxides (LDH): Characterization of the structural phases and anion exchange properties ” Applied clay science 2009 43(3-4): 459-464 27 Othman M.R “Synthetic hydrotalcites from different routes and their application as catalysts and gas adsorbents: a review” Applied Organometallic Chemistry.2006 23(9): 335-346 34 28 Popova L., Pancheva T.and Uzunova A “Salicylic acid: properties, biosynthesis and physiological role” Bulgarian Journal of Plant Physiology 1997 23: 85-93 29 Rives V “Layered Double Hydroxides and their Intercalation Compounds in Photochemistry and in Medicinal Chemistry” Layered double hydroxide: present and future Nova Science Publishers, Inc, New York 2001 pp: 441-442 30 Roelofs J c A A., Lensveld D J., Van Dillen A J., De Jong K p “On the structure of activated hydrotalcites as solid base catalysts for liquid-phase aldol condensation” J Catal 2001.184-191 3L Santos R M M., Trontro J., Briois V., Santolli C.V., “Thermal decomposition and recovery properties ofZnAl-CO3 layered double hydroxide for anionic dye adsorption: insight into the aggregative nucleation and growth mechanism of the LDH memory effect” 2017 32 Shi L, Li D, Wang J, Li s, Evans D.G, Duan X Synthesis, flame-retardant and smoke-suppressant properties of a borate-intercalated layered double hydroxide Clay Clay Miner 2005:294-300 33 Silverman p., Seskar M., Kanter D., Schweizer p., Mẻtraux J and Raskin “Salicylic acid in Rice (Biosynthesis, Conjugation and Possible Role)” Plant Physiology 1995 108(2): 633-639 34 Tartaj p., Del Puerto Morales M s., Veintemillas-Verdaguer T., Gonzales-Carrero c., Sema J “The preparation of magnetic nanoparticles for applications in biomedicine”.) Phys D: Appl Phys 2003 36:R182 doi: 10.1088/0022- 3727/36/13/202 35 Tech M., Costa, Francis Reny “Mg-Al Layered Double Hydroxide: A Potential Nanofiller and Flame-Retardant for Polyethylene ” 1976 36 Tichit D., Naciri Bennani M., Figueras F., Tessier R., Kervennal J “Aldol condensation of acetone over layered double hydroxides of the meixnerite type” Appl Clay Sci 1998.401-415 37 Tsyganok L, Tsunoda T., Hamakawa S-, Suzuki K., Takehira K., Hayakawa T “Dry reforming of methane over catalysts derived from nickel-containing Mg-Al layered double hydroxides” J Catal 2003.191-203 35 38 Van Der Ven L., Van Gemert M L M., Batenburg L F., Keem J J., Gielgens L H., Koster T p M., Fischer H R “On the action of hydrotalcite-like clay materials as stabilizers in polyvinylchloride” Appl Clay Sci 2000.25-34 39 Wang s., Huan J., Chen F “Study on Mg-Al LDH in flame-retardant paper preparation”, BioResources 2012 7(1), pp 997-1007 40 Wang X., Bai z., Zhao D., Zhao F “Friction behavior of Mg-Al-C03 layered double hydroxide prepared by magnesite”, Applied Surface Science 2013 277, pp.134-138 41 L Q Luan, N T N Anh, N X Tuan, D H Xo Study on preparation of LDH nanoparticles immobilize organic salicylate with a potential as a naturally safety fungicide for plants Proc IWNA 36 2017, Phan Thiet-2017, 217-222 PHỤ LỤC 3: DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BĨ NGHIÊN CỨU HIỆU LỤC KHÁNG NÁM Rhizoctonia solani GÂY BỆNH LỞ CỐ RẼ TRÊN CÂY CẢI NGỌT CỦA VI HẠT LDH CÓ ĐỊNH SALICYLATE Nguyền Xuân Tuấn', Trần Lệ Trúc Hà2, Lê Quang Luân1 'Phòng CNSH Vật liệu Nano, Trung tâm Công nghệ Sinh học Tp Ho Chí Minh Khoa Cơng nghệ Sinh học, Trường Đại học Nguyền Tất Thành TÓM TẮT Vi hạt LDH (Layered double hydroxides) dong hap phụ salicylate (SA) chiết xuất từ liều rù sữ dụng chất báo vệ thực vật có nguồn gốc sinh học đe khão sát hoạt lực kháng nam Rhizoctonia solani điều kiện in vitro, đồng thời khả trị bệnh lở cổ rễ nam R solani gây rau cài vi hạt LDH cố định SA (LDH/SA) nong độ xữ lý khác đánh giá điêu kiện nhà kính Ket cho thấy, nuôi cay nam R solani môi trường PGA có bố sung vi hạt LDH/SA, nấm bị ức che hoàn toàn nong độ vi hạt LDH/SA sữ dụng 20 mg/mL Ket thử nghiệm nhà kính cho thấy vi hạt LDH/SA có khả làm giảm số nhiễm bệnh từ 80% xuống 4,4% sau 12 ngày xứ lý với che phẩm nồng độ 10 mg/mL Che phấm vi hạt LDH/SA có tiềm ứng dụng làm thuốc bào vệ thực vật sinh học, an tồn cho người sữ dụng có hoạt tính cao điều trị bệnh lờ co rễ nam R solani gây rau cải nói riêng rau ăn nói chung Từ khóa: Layered double hydroxides (LDH), Salicylate (SA), Rhizoctonia solani, lớ cỗ rễ, rau I ĐẬT VÁN ĐỀ Năm 2019, kim nghạch xuất rau cù cùa Việt Nam đạt 3,5 tỉ la Thành phố Hồ Chí Minh địa bàn trọng điểm việc sản xuất tiêu thụ rau nước Trong mười tháng đầu năm 2019, diện tích gieo rau an toàn 14.295 ha, tăng 19,1% so với kì tập trung lớn huyện ngoại thành: Cũ Chi, Hóc Mơn (Sờ Nơng nghiệp PTNT Tp Ho Chí Minh) Tuy nhiên, người nông dân gặp nhiều khó khăn việc phịng điều trị loại dịch bệnh vi sinh vật gây rau Trong đó, bệnh lỡ cổ rễ nấm R solanỉ gây hầu hết loại rau đáng ý nhất, bệnh diễn biến phức tạp, mức độ lây lan nhanh dẫn đến tình trạng chết hàng loạt gây thiệt hại lớn (Đồ Tấn Dũng, 2013) Đe giải vấn đe này, người nông dân chù yếu sử dụng so loại thuốc hóa học có thị trường vừa chưa mang lại hiệu quà cao vừa gây ánh hưởng den chất lượng sàn phẩm gây ô nhiễm môi trường Những năm gần loại che phẩm sinh học bắt đầu nghiên cửu ứng dụng Nhưng che phẩm có nguồn gốc sinh học thường thiếu ổn định, hiệu quâ khơng cao Trong đó, SA biết có kháng nhiều loại nấm bệnh thường gặp R solani, F capsici, v.v (Li et al., 2005) Hơn nữa, SA đánh giá an tồn với người, thân thiện với mơi trường có giá thành tốt Tuy nhiên, SA dễ bị phân hũy môi trường dần đến hiệu lực loại chế phấm sinh học có chứa SA giảm Vật liệu LDH cho phép giải phóng từ từ hợp chất hấp phụ bên mạng lưới liên kết LDH, giúp bâo vệ ổn định hoạt chất cùa chất hấp phụ, hạn chế rữa trơi trước tác động điều kiện bên ngồi không gây độc cho trồng (Bruna et al., 2009; Cardoso et ỡ/,,2006; Oancea and Oancea, 2005) Thêm vào đó, LDH nghiên cứu ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực dược phẩm, xử lí môi trường Tuy nhiên, việc sừ dụng LDH chất mang ứng dụng làm thuốc bão vệ thực vật cịn hạn che Chính vậy, nghiên cứu thực để ứng dụng vật liệu LDH SA có nguồn gốc tự nhiên nhằm hạn chế tác hại cũa loại nấm bệnh II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cúu 2.1 Vật liệu thí nghiệm Vi hạt LDH cố định SA (LDH/SA) chế tạo theo phương pháp đong kết tủa (Othman et al„ 2009) sau: Hòa tan g cao SA 50 mL dung dịch NaOH 2M, sau bổ sung 50 mL dung dich có chứa 0,2 M Mg(NO3)2.6H2O; 0,1 M Al(NOs)3.9H2O điều chinh pH ~ 11 NaOH (2 M) máy khuấy từ gia nhiệt 60°C vòng 30 phút Giữ ổn định sản phẩm LDH/SA 24 60°C để ổn định cấu trúc Ly tâm sản phẩm LDH/SA (5000 vòng/phút vòng 10 phút) thu tủa, rữa tũa với nước khữ ion để thu sản phẩm dạng keo LDH/SA (pH ~ 7) Nấm R solani phân lập từ cải bị nhiễm bệnh lở cổ rễ địa bàn Tp Hồ Chí Minh Giống cải tuyển NV1 công ty Nam Việt Seed cung cấp 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Khảo sát hiệu lực kháng nấm Rhizoctonia solanì gây bệnh lỡ cổ rễ rau cải vi hạt LDH/SA điều kiện in vitro Thí nghiệm tiến hành theo phương pháp gây độc môi trường (Kim et al., 2012) Tàn nam R solanỉ nuôi ổn định môi trường PGA (Potato Glucose Agar) ngày Sau ngày, khoanh nam R solani với đường kính 0,6 mm cấy chuyền sang đĩa môi trường PGA bo sung LDH/SA cao SA nong độ khác (0,4, 8, 12, 16 20 mg/mL) Các đĩa nam nuôi cấy 28 ± 2°c cho đen đìa đối chứng mọc đầy đĩa Hiệu lực nấm tính theo cơng thức: HLKN (%) = (D - d)/D X 100% Trong đó: D d đường kính tàn nấm (mm) mơi trường khơng bổ sung (ĐC) có bổ sung chế phẩm vi hạt LDH/SA 2.2.2 Khảo sát hiệu ứng trị bệnh lở cổ rễ cải vật liệu LDH/SA điều kiện nhà kính Cây rau cải non (đã có thật) vào khay xốp (40 X 60 cm) có sẵn đất (Tribat) với mật độ 15 cây/khay Sau rau cải ổn định vịng ngày nhà kính 28°c, tiến hành chững bệnh lở cổ rễ lên cải bàng cách tưới dung dịch chứa 1% sợi nấm hạch nấm R solani vào rau cài gây vét thương cổ rễ, có dấu hiệu nhiễm bệnh (20% số bị nhiễm bệnh tỷ số bệnh đạt 40%) tiến hành phun 38 vi hạt LDH/SA cao SA nồng độ 0, 5, 10, 15 20 mg/mL, phun lần, mồi khay phun 100 mL mồi lần cách ngày, nghiệm thức đối chứng (ĐC) rau không gây nhiễm bệnh không xử lý che phẩm Theo dõi tỷ lệ bị bệnh, so số độc tính cùa che phẩm nghiệm thức cách mồi ngày sau phun che phấm cho đen số bệnh nghiệm thức chùng bệnh không xữ lý che phẩm (chì phun nước) bị chết hồn tồn không xuất thêm bệnh theo ỌCVN 01-169: 2014/BNNPTNT Thí nghiệm tiến hành gồm 10 nghiệm thức bố trí hồn tồn ngầu nhiên, nghiệm thức gom 15 lặp lại lần 2.3 Thòi gian địa điểm nghiên cứu Khảo nghiệm tiến hành phịng Cơng nghệ Sinh học Vật liệu Nano, Trung tâm Công nghệ Sinh học Thành phố Hồ Chí Minh từ tháng 01/2019 - 01/2020 III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Ảnh hưởng nồng độ vi hạt LDH/SA cao SA lên khả sinh trưởng nấm R solani điều kiện in vitro Ket nhận từ Hình cho thấy, môi trường PGA không bồ sung vi hạt LDH/SA cao SA (đối chứng) nấm R solani phát triển mạnh, tản nấm mọc chạm thành đĩa petri sau 40 nuôi cấy Trên môi trường PGA có bổ sung vi hạt LDH/SA cao SA nong độ khác nhau, tản nấm mọc chậm hơn, hiệu lực kháng nấm (HLKN) tăng dần tăng nồng độ chế phẩm Cụ thể, bổ sung cũa ché phẩm LDH/SA nồng độ thấp (4 mg/mL) hệ sợi nấm mọc lan sát bề mặt thạch, phát triển mạnh, mép tàn nấm mọc đều, chế phẩm không ức chế phát triển cùa nấm, HLKN 25,23% Hình Hiệu lực kháng nấm R solani cùa vi hạt LDH/SA cao SA Tuy nhiên, bổ sung chế phẩm với nồng độ cao (12-20 mg/mL), hệ sợi nấm phát triển yếu phần sát mặt thạch bung lên phần trung tâm HLKN lên đen 45,5 76,13% nong độ 12 16 mg/mL nấm bị ức che hồn tồn nong độ 20 mg/mL Trong đó, cao SA cho hiệu lực kháng nấm cao vi hạt LDH/SA, HLKN cao SA đạt 84,23% nồng độ mg/mL nấm bị che hoàn toàn nong độ 16 mg/mL 39 Hình Khả sinh trưởng nấm R solani nồng độ khác chế phẩm sau 40 nuôi (A): môi trường bố sung vi hạt LDH/SA, (B): môi trường bố sung cao SA SA chất ức che nam phổ rộng, có hiệu lực kháng nam cao nhiều loại nấm Colletotrỉchum capsid (Prithiviraj et al., 1997), Botrytis cinerea, Rhizoctonia solani, otrytis cinerea, Fusarium oxysporum, Penicillium expansum Rhizopus stolonifer (Wodnicka et al., 2017) Trong đó, vi hạt LDH khơng có tác dụng kháng nấm, LDH chi có tác dụng bao bọc cao SA, giúp bảo vệ giải phóng SA từ từ ngồi môi trường thời gian dài (Luan et al., 2017), đó, SA giải phóng mơi trường tương đối chậm thời gian ngan (40 giờ) làm giảm HLKN cùa vi hạt LDH/SA thừ nghiệm in vitro 3.2 Hiệu ứng trị bệnh lở cổ rễ cải vật liệu LDH/SA điều kiện nhà kính Đã có nhiều nghiên cứu cho thấy hiệu quà kháng nam bệnh cùa SA in vitro, nhiên nghiên cứu ve khà kháng bệnh in vivo cịn hạn che Do đó, nghiên cửu che phẩm vi hạt LDH/SA cao SA phun lên cài 15 ngày tuổi nhiễm bệnh lở cổ rễ (giai đoạn bệnh lở cồ rễ gây nhiều thiệt hại cho cải) đe khảo sát khà trị bệnh cùa chế phẩm Chế phẩm LDH/SA SA với nồng độ 0, 5, 10, 15 20 mg/mL phun trực tiếp lên rau cải sau mồi ngày Các chì tiêu tỉ lệ bệnh, số bệnh, chì số độc tính nghiệm thức lấy trước sau phun ngày the Bàng 1, Hình 3,4, Ket cho thấy, sau ngày sau xừ lí (NSXL) với che phẩm, ti lệ bệnh chi so bệnh nghiệm thức có sử dụng vi hạt LDH/SA cao SA mức cao, tì lệ bệnh 84,44 - 95,56% chi so bệnh 47,56 - 60,99%, khơng có khác biệt nghiệm thức Trong nghiệm thức không sừ dụng ché phẩm, tỷ lệ bệnh 100% số bệnh 60% giai đoạn này, áp lực bệnh cao, nghiệm thức có sử dụng che phẩm không mang lại hiệu quà 40 Hình Ảnh hưởng nồng độ vi hạt LDH/SA cao SA đến tỷ lệ rau cài gây nhiễm bệnh sau 12 ngày phun chê phâm ĐC: Nghiệm thức không gây nhiễm bệnh không xừ lý chế phẩm Sau ngày sau xữ lí, tì lệ bệnh chi số bệnh nghiệm thức xừ lí che phẩm giám so với đối chứng (95% nhiễm bệnh, chi số bệnh 62,66%), không xuất nhiễm nghiệm thức sử dụng loại chế phẩm, vết thương bắt đầu hồi phục khô dần, cho thấy hiệu quà loại che phẩm Cụ thể, tỷ lệ bệnh nghiệm thức sứ dụng vi hạt LDH/SA cao SA giảm xuống cịn 73,33 - 84,44% khơng có khác biệt ngiệm thức Tuy nhiên, tỷ số bệnh giảm mạnh, nghiệm thức sử dụng 20 mg/mL vi hạt LDH/SA từ 10 - 20 mg/mL cao SA tỳ số bệnh giảm cịn gần 41% Hình Ảnh hưởng cùa nồng độ vi hạt LDH/SA cao SA đến tỷ lệ bệnh rau cải gây nhiêm bệnh sau 12 ngày phun chê phâm ĐC: Nghiệm thức không gây nhiễm bệnh không xữ lý chế phẩm Sau ngày sau xử lí, ti lệ bệnh chì so bệnh nghiệm thức xừ lí che phấm tiếp tục giảm Tuy nhiên, mức giảm cũa ti lệ bệnh chi số bệnh nghiệm thức xữ lí LDH/SA cao, tỷ lệ bệnh chi số bệnh giảm dần tăng dan nong độ vi hạt LDH/SA sừ dụng (tỷ lệ nhiễm 44,44; 35,56; 33,33 28,88% tỷ lệ bệnh 27,9; 21,48; 20 19,01% tương ứng với nồng độ vi hạt LDH/SA sứ dụng 5; 10; 15 20 mg/mL) Tỳ lệ nhiễm giảm gấp lần chi số bệnh giám gan lan so với đoi chứng (88,88 75,8%) Trong đó, ti lệ bệnh nghiệm thức xử lí cao SA giâm khống 20% chì số bệnh giảm khơng đáng ke Điều chứng tị, SA bị hiệu lực dần SA bền, bị phân hủy LDH/SA có hiệu lực tot hàm lượng SA LDH/SA không bị phân hủy mà cịn li giải từ từ tích 41 lũy môi trường tạo hiệu lực kháng nấm cao Sau 12 NSXL ti lệ bệnh chì số bệnh nghiệm thức xử lí LDH/SA nồng độ 10-20 mg/mL hốn tồn tương đương với nghiệm thức đối chứng khơng chùng bệnh Trong đó, nghiệm thức xứ lí SA cịn tỉ lệ bệnh khống 40 - 50% chi so bệnh khoảng 35% 40% Hơn nữa, sử dụng nong độ cao cao SA (10 - 20 mg/mL), cài xuất triệu chứng ngộ độc xoắn lá, vàng lá, chậm phát triển (Hình 5) Chi số độc tính tăng dần tăng nong độ cao SA sừ dụng, chi số độc tính 3,7 nghiệm thức sứ dụng mg/mL che phẩm cao SA, gây ảnh hưởng đen nàng suất cãi chi số độc tính tăng lên đen 7,3 nong độ sứ dụng 20 mg/mL cao SA (Bảng 1) Trong đó, nghiệm thức sứ dụng nồng độ 10 mg/mL vi hạt LDH/SA (nồng độ có khả trị bệnh hồn tồn sau 12 ngày xừ lý chế phẩm) cài phát triển khỏe mạnh hồn tồn khơng xuất triệu chứng ngộ độc (Hình 6, Bàng 5) Bảng Chi số độc tính cùa ché phẩm LDH/SA SA rau cải 15 ngày tuổi Chỉ sơ' độc tính Chế phẩm mg/mL mg/mL 10 mg/mL 15 mg/mL 20 mg/mL Cao SA 0±0 3,7 ± 0,58 4,7 ± 0,58 5,3 ± 0,58 7,3 ± 0,58 LDH/SA 0±0 0±0 0±0 0±0 2,0 ±0 10 cm Hình Cây cài 15 ngày tuổi sau xử lí chể phẩm LDH/SA thí nghiệm trị bệnh a: ĐC (khơng gây nhiễm bệnh không xử lý chế phấm); b, c, d, e f: phun chế phẩm LDH/SA nồng độ lương ứng 0, 5, 10, 15 20 mg/mL: g, h, i j: phun SA nồng độ 5, 10, 15 20 mg/mL IV KẾT LUẬN Chế phẩm LDH/SA the hiệt hoạt lực diệt nam in vitro cao nam R solani gây bệnh lỡ co rễ cải Ớ nồng độ bổ sung 20 mg/mL che phẩm ức che hoàn toàn phát triển hệ sợi nấm R soỉani môi trường PGA Trong nhà kính, phun che 42 phấm nồng độ 10 mg/mL câi gây nhiềm nấm R solani làm giảm tỷ lệ bệnh từ 80% xuống 4,4% sau 12 ngày xù lý Chế phẩm vi hạt LDH/SA có tiềm ứng dụng làm thuốc bảo vệ thực vật an toàn hiệu quà cao bệnh lờ cố rễ nấm R solani gây rau cãi nói riêng rau ăn nói chung TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Nông Nghiệp Phát Triển Nông Thôn, 2004 Quy Chuẩn Kỳ Thuật Quốc Gia Ve Phương Pháp Điều Tra Phát Hiện Dịch Hại Cây Rau Họ Hoa Thập Tự Sở Nơng nghiệp PTNT thành phố Ho Chí Minh, 2019 Báo cáo kết thực công tác chi đạo, điều hành, tình hình sàn xuất nơng nghiệp phát triến nông thôn tháng tháng đầu nám 2019 Đỗ Tấn Dũng, 2013 Nghiên cứu bệnh lở cổ rễ (/? solani Kuhn) gây hại số cạn vùng Hà Nội, năm 2011-2012 Tạp chi Khoa học Phát triển, 11(4): 459-465 Bruna, F., Celis R., Pavlovic, L, Barriga, c., Cornejo, J and Ulibarri, M.A., 2009 Layered double hydroxides as adsorbents and carriers of the herbici (4-chloro-2-methylphenoxy) acetic acid (MCPA): Systems Mg-Al, Mg-Fe and Mg-Al-Fe J Hazard Mater., 168: 1476-1481 Cardoso, L.P., Celis, R., Cornejo, J and Valim J.B., 2006 Layered double hydroxides supports for the slow release of acid herbicides J Agric Food Chern., 54: 5968-5975 Kim, s w., Jung, J H., Lamsal, K., Kim, Y s., Min, J s and Lee, Y s., 2012 Antifungal effects of silver nanoparticles (AgNPs) against various plant pathogenic fungi, Mycobiology, 40: 53-58 Li, F., Wang, Y.F., Yang, Evans, D.G., Forano, c., Duan, X., 2005 Study on adsorption of glyphosate (N-phosphonomethyl glycine) pesticide on Mg Al-layered double hydroxides in aqueous solution J Hazard Mater., 125: 89-95 Luan, L.Ọ., Anh, N.T.N., Tuan, N.X., Xo, D.H., 2017 Study on preparation of LDH nanoparticles immobilize organic salicylate with a potential as a naturally safety fungicide for plants, Proc IWNA Phan Thiet, 217-222 Oancea, s and Oancea, A.V., 2005 Biologycal evaluation of layered double hydroxide effect on the growth of the com plants Lucrari Stiintifice, 53: 49-51 Othmana, M.R., Helwania, z., Martunusa and Fernando w J N., 2009 Synthetic hydrotalcites from different routes and their application as catalysts and gas adsorbents: a review Appl Organomet., 23(9): 335-346 Prithiviraj, B., Singh, u p., Manickam, M and Ray A.B., 1997 Antifungal activity of anacardic acid, a naturally occurring derivative of salicylic acid, Can J Bot., 75: 207-211 Wodnicka, A., Huzar, E., Krawczyk, M., Kwiecien, H., 2017 Synthesis and antifungal activity of new salicylic acid derivatives Pol J Chem Technol., 19: 143-148 STUDY ON THE ANTIFUNGAL EFFICIENCY AGAINST Rhizoctonia solani 43 ... thực vật cịn hạn chế Chính vậy, đề tài ? ?Nghiên cứu hiệu ứng phòng điều trị bệnh lở cổ rễ cải (Brassica integrifolia) nấm Rhizoctonia solani gây cũa vật liệu LDH đồng hấp phụ salicylate có nguồn gốc. .. Khảo sát hiệu lực kháng nấm Rhizoctonia solani gây bệnh lỡ cổ rễ rau cải (Brassica integrifolia) chế phẩm LDH/ SA điều kiện in vivo 2.3.2.1 Khảo sát hiệu ứng trị bệnh lở cổ rễ cải (Brassica integrifolia). .. Rhizoctonia solani gậy bệnh lở cổ rễ rau điều kiện in vivo 3.2.1 Hiệu ứng trị bệnh lở cổ rễ cải (Brassica integrifolia) nấm Rhizoctonia solani gây ciia vật liệu LDH/ SA Chế phẩm LDH/ SA SA với nồng