Nghiên cứu biện pháp kích kháng bằng hóa chất đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. trên cây hành lá (Allium fistulosum L.)

Nghiên cứu biện pháp kích kháng bằng hóa chất đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. trên cây hành lá (Allium fistulosum L.)Nghiên cứu biện pháp kích kháng bằng hóa chất đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. trên cây hành lá (Allium fistulosum L.)Nghiên cứu biện pháp kích kháng bằng hóa chất đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. trên cây hành lá (Allium fistulosum L.)Nghiên cứu biện pháp kích kháng bằng hóa chất đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. trên cây hành lá (Allium fistulosum L.)Nghiên cứu biện pháp kích kháng bằng hóa chất đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. trên cây hành lá (Allium fistulosum L.)Nghiên cứu biện pháp kích kháng bằng hóa chất đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. trên cây hành lá (Allium fistulosum L.)Nghiên cứu biện pháp kích kháng bằng hóa chất đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. trên cây hành lá (Allium fistulosum L.)Nghiên cứu biện pháp kích kháng bằng hóa chất đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. trên cây hành lá (Allium fistulosum L.)Nghiên cứu biện pháp kích kháng bằng hóa chất đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. trên cây hành lá (Allium fistulosum L.)Nghiên cứu biện pháp kích kháng bằng hóa chất đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. trên cây hành lá (Allium fistulosum L.)Nghiên cứu biện pháp kích kháng bằng hóa chất đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. trên cây hành lá (Allium fistulosum L.)Nghiên cứu biện pháp kích kháng bằng hóa chất đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. trên cây hành lá (Allium fistulosum L.)Nghiên cứu biện pháp kích kháng bằng hóa chất đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. trên cây hành lá (Allium fistulosum L.)Nghiên cứu biện pháp kích kháng bằng hóa chất đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. trên cây hành lá (Allium fistulosum L.)Nghiên cứu biện pháp kích kháng bằng hóa chất đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. trên cây hành lá (Allium fistulosum L.)Nghiên cứu biện pháp kích kháng bằng hóa chất đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. trên cây hành lá (Allium fistulosum L.)Nghiên cứu biện pháp kích kháng bằng hóa chất đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. trên cây hành lá (Allium fistulosum L.)Nghiên cứu biện pháp kích kháng bằng hóa chất đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. trên cây hành lá (Allium fistulosum L.)Nghiên cứu biện pháp kích kháng bằng hóa chất đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. trên cây hành lá (Allium fistulosum L.)Nghiên cứu biện pháp kích kháng bằng hóa chất đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. trên cây hành lá (Allium fistulosum L.)Nghiên cứu biện pháp kích kháng bằng hóa chất đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. trên cây hành lá (Allium fistulosum L.)Nghiên cứu biện pháp kích kháng bằng hóa chất đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. trên cây hành lá (Allium fistulosum L.)Nghiên cứu biện pháp kích kháng bằng hóa chất đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. trên cây hành lá (Allium fistulosum L.)Nghiên cứu biện pháp kích kháng bằng hóa chất đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. trên cây hành lá (Allium fistulosum L.)Nghiên cứu biện pháp kích kháng bằng hóa chất đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. trên cây hành lá (Allium fistulosum L.)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

NGUYỄN QUỐC THÁI

NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP KÍCH KHÁNG BẰNG HÓA CHẤT

ĐỐI VỚI BỆNH THÁN THƯ DO NẤM Colletotrichum spp TRÊN CÂY HÀNH LÁ (Allium fistulosum L.)

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

NGÀNH BẢO VỆ THỰC VẬT MÃ SỐ: 62 62 01 12

NĂM 2024

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

NGUYỄN QUỐC THÁI MÃ SỐ NCS: P0316005

NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP KÍCH KHÁNG BẰNG HÓA CHẤT

ĐỐI VỚI BỆNH THÁN THƯ DO NẤM Colletotrichum spp TRÊN CÂY HÀNH LÁ (Allium fistulosum L.)

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

NGÀNH BẢO VỆ THỰC VẬT MÃ SỐ: 62 62 01 12

NGƯỜI HƯỚNG DẪN PGS TS TRẦN THỊ THU THỦY

NĂM 2024

TÓM TẮT

Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 8/2018 đến tháng 8/2022 tại Cần Thơ và Vĩnh Long Nghiên cứu gồm 3 nội dung: (1) Thu thập, phân lập và đánh giá khả năng gây bệnh của các chủng nấm gây bệnh thán thư hành lá thu thập tại một số tỉnh trồng

hành lá ở ĐBSCL, đồng thời định danh loài nấm Colletotrichum có khả năng gây bệnh

nặng trên hành lá, (2) Xác định loại hóa chất với nồng độ và cách xử lý có khả năng kích kháng bệnh thán thư trên hành lá trong thí nghiệm ở nhà lưới và đánh giá hiệu quả kích kháng của các hóa chất trong điều kiện ngoài đồng, và (3) Khảo sát cơ chế kích kháng của hóa chất triển vọng qua biểu hiện mô học, sinh hóa và gen Nội dung và kết quả đạt được như sau:

- Các chủng nấm gây bệnh thán thư trên cây hành lá được thu thập tại Vĩnh Long và

Đồng Tháp đã được xác định là nấm Colletotrichum thông qua sự quan sát hình thái tản

nấm và bào tử, cùng với kiểm tra triệu chứng bệnh và tác nhân gây bệnh theo nguyên tắc Koch Chủng nấm PH3 thu thập tại xã Phước Hậu, huyện Long Hồ, Vĩnh Long là chủng nấm gây hại nặng nhất trên cây hành lá trong tổng số 20 chủng nấm này khi có tỷ lệ bệnh và chỉ số bệnh cao nhất Loài nấm này được định danh bằng phương pháp quan

sát hình thái và sinh học phân tử, thuộc phức hợp loài Colletotrichum gloeosporioides

- Nghiên cứu về loại hóa chất với nồng độ và cách xử lý có khả năng kích kháng bệnh thán thư trên hành lá gồm 2 nội dung: i) đánh giá khả năng hạn chế bệnh thán thư hành lá bằng 2 phương pháp xử lý là nhúng gốc vào hóa chất hoặc phun hóa chất lên lá và ii) đánh giá khả năng hạn chế bệnh thán thư hành lá và gia tăng năng suất với số lần phun khác nhau Kết quả cho thấy, khi được xử lý với hai hóa chất CaCl2, SA bằng cách nhúng gốc hoặc phun lá đều giúp giảm tỷ lệ bệnh, chỉ số bệnh thán thư hành lá tương đương nhau và khả năng này thay đổi theo nồng độ áp dụng Sử dụng CaCl2 200 mM hoặc SA 2 mM giúp giảm tỷ lệ bệnh đến 13 ngày sau lây bệnh (NSLB), giảm chỉ số bệnh đến 11 NSLB, tương đương với CaCl2 300 mM hoặc SA 4 mM và tốt hơn so với CaCl2 100 mM hoặc SA 1 mM Phun CaCl2 200 mM hoặc SA 2 mM từ 2-4 lần/vụ giúp giảm tỷ lệ bệnh và chỉ số bệnh tốt hơn phun 1 lần/vụ Ngoài ra, phun 4 lần/vụ giúp giảm bệnh kéo dài đến 42 NSLB Bên cạnh đó, phun 4 lần SA 2 mM còn cho hiệu quả giảm bệnh cao và gia tăng năng suất Trong thí nghiệm ở điều kiện đồng ruộng, khảo sát hiệu quả của CaCl2 và SA trong phòng trừ bệnh thán thư, bệnh cháy lá và bệnh chết buội trên cây hành lá gồm 4 nghiệm thức (phun tán lá với CaCl2 200 mM; phun tán lá với SA 2 mM; xử lý theo nông dân là phun hỗn hợp hoạt chất trừ bệnh Bronopol + Metalaxyl + Hexaconazole; đối chứng phun nước), 4 lần nhắc lại, bố trí thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên, mỗi lô thí nghiệm có diện tích 120 m2 tại huyện Bình Tân và Long Hồ, tỉnh Vĩnh Long Kỹ thuật chăm sóc và phòng ngừa sâu hại được thực hiện như nhau giữa các nghiệm thức Kết quả cho thấy, phun CaCl2 200 mM hoặc SA 2 mM định kỳ 10 ngày/lần,

bắt đầu từ 15 ngày sau trồng có hiệu quả khá tốt trong việc hạn chế bệnh thán thư, cháy bìa lá và chết buội hành lá Đối với bệnh thán thư, phun các loại hóa chất này làm giảm tỷ lệ bệnh và chỉ số bệnh sau lần phun đầu tiên Hiệu quả giảm bệnh trung bình đạt tương ứng từ 53,7 - 57,1% tại huyện Bình Tân và 45,7 - 65,2% ở huyện Long Hồ Bên cạnh đó, tỷ lệ bệnh cháy lá, chết buội cũng thấp hơn đối chứng sau 1 đến 2 lần phun Đồng thời, khi phun chất kích kháng, năng suất thực tế đạt được từ 18,9-21,8 tấn/ha, năng suất thương phẩm đạt 15,0-18,7 tấn/ha và tỷ lệ thương phẩm đạt 79,4-85,8%, cao hơn so với đối chứng (lần lượt 16,8-17,6 tấn/ha; 11,9-13,1 tấn/ha và 70,7-74,7%)

- Xử lý CaCl2 200mM hoặc SA 2mM giúp làm gia tăng phản ứng phát sáng của tế bào và sự tích tụ polyphenol trên cây hành lá, làm gia tăng hoạt tính của các enzyme peroxidase, catalase, β-1,3-glucanase và chitinase ở giai đoạn sớm sau nhiễm bệnh Ngoài ra xử lý SA 2mM còn làm gia tăng hoạt động của gen tổng hợp chitinase ở thời điểm 6, 9 và 36 giờ sau lây bệnh (GSLB), trong khi CaCl2 thể hiện vượt trội ở thời điểm 12 GSLB

Từ khóa: bệnh thán thư, calcium chloride, Colletotrichum gloeosporioides, hành lá,

salicylic acid

SUMMARY

The study was carried out from August 2018 to August 2022 in Can Tho and Vinh Long provinces The study consisted 3 contents: (1) Collection, isolation, and assessment of pathogenicity of scallion anthracnose strains collected in some provinces

in the Mekong Delta, and identification of Colletotrichum species of causing severe

index on scallion leaves, (2) Determination of induced chemicals with concentrations and treatments capable of managing anthracnose resistance on scallions in net house conditions; and evaluation of the resistance efficacy of induced chemicals in field conditions; and (3) Investigation of resistance mechanism of effective chemicals through histological expression, biochemistry, and gen expression The results were as follows:

- The fungal strains causing anthracnose on scallion collected in Vinh Long and Dong

Thap provinces were identified as Colletotrichum fungi through observing the

morphology of fungal colonies and spores, along with examining disease symptoms and pathogene according to Koch's postulate The PH3 strain collected in Phuoc Hau commune, Long Ho district, Vinh Long province was the most aggressive one on scallion plant out of total of 20 anthracnose strains collected in Dong Thap and Vinh Long provinces through a high disease index and disease severity Beside, using the morphological observation methods and molecular biology, PH3 was identified as

Colletotrichum gloeosporioides complex

- The study to determine the concentration, method of treatment, and number of sprays

of calcium chloride (CaCl2) or salicylic acid (SA) in the management of anthracnose disease on scallions was performed in two parts, including i) to assess the ability on decreasing the anthracnose disease using 2 treatment methods: stem dipping or foliar spray with CaCl2 and SA and ii) to assess the ability on decreasing anthracnose disease and increase yield using different spraying times of above- mentioned chemicals The results showed that after treating with CaCl2 and SA both stem dipping and foliar spray decreased anthracnose index and anthracnose severity similarly, and their efficacy depended on different concentrations Applying CaCl2 200 mM or SA 2 mM reduced the disease index till 13 days after inoculation (DAI) and reduced the disease severity till 11 DAI, equivalent to CaCl2 300 mM or SA 4 mM and better than CaCl2 100 mM or SA 1 mM Spraying CaCl2 200 mM or SA 2 mM on the scallion plants from 2 to 4 times reduced the disease index and disease severity better than once spraying treatment Moreover, four sprays reduced the disease by up to 42 DAI Besides, four sprays with SA 2 mM showed high disease reduction and increased yield In the experiment in field conditions, the study to assess efficacy of CaCl2 and SA on controlling anthracnose, bacterial leaf blight and stem death diseases on scallion was carried out using four treatments (foliar sprays by CaCl2 200 mM; foliar sprays by SA 2 mM; a positive control as Bronopol + Metalaxyl + Hexaconazole and a negative control), 4 repetitions, arranged

in a randomized complete block design, each experimental plot was 120 m2, in two districts Binh Tan and Long Ho, Vinh Long province Insects management and planting techniques were the same between treatments The results showed that foliar sprays by CaCl2 200 mM or SA 2 mM at every 10 days, starting from 15 days after planting, was effective on reducing disease severities of anthracnose, bacterial leaf blight and stem death For anthracnose, spraying these chemicals reduced disease index and disease severity after the first spray The average reductions of the disease were 53.7-57.1% in Binh Tan district; and 45.7 – 65.2% in Long Ho district Besides, the disease indexes of leaf blight and stem death were lower than those of the negative control after 1 to 2 spray times Moreover, when spraying CaCl2 200 mM or SA 2 mM, the actual yield from 18.9-21.8 tons/ha, the commercial yield reaches 15.0-18.7 tons/ha, and the marketability rate 79.4-85.8%, higher than the control (16.8-17.6 tons/ha; 11.9-13.1 tons/ha and 70.7-74.7%, respectively)

- Treatments of CaCl2 200 mM or SA 2 mM increased fluorescence response of host cells and polyphenol accumulation, as well as activities of peroxidase, catalase, β-1,3-glucanase and chitinase at the early stage after pathogen infection Moreover, treatment of SA 2 mM also up-regulated gen of chitinase at 6, 9, and 36 hours after inoculation (HAI); meanwhile, treatment of CaCl2 200 mM highly expressed at 12 HAI

Keywords: anthracnose disease, calcium chloride, Colletotrichum gloeosporioides,

salicylic acid, scallion

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xvi

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1

1.1 Tính cấp thiết của luận án 1

1.2 Mục đích nghiên cứu 2

1.3 Nội dung nghiên cứu 2

1.4 Tính mới của luận án 2

1.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

1.5.1 Đối tượng nghiên cứu 3

1.5.2 Phạm vi nghiên cứu 3

1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3

1.6.1 Ý nghĩa khoa học 3

1.6.2 Ý nghĩa thực tiễn 3

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

2.1 Sơ lược chung về cây hành lá 4

2.3.6 Yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả kích kháng 32

2.3.7 Chi phí thích nghi của tính kháng 32

2.3.8 Một số kết quả nghiên cứu về sử dụng SA và CaCl2 kích kháng bệnh do nấm gây ra trên cây trồng 33

2.4 Định danh nấm Colletotrichum gây bệnh trên cây trồng 35

2.5 Hóa chất được sử dụng trong thí nghiệm 36

2.5.1 Calcium chloride 36

2.5.2 Salicylic acid 37

2.5.3 Hoạt chất Metalaxyl 38

CHƯƠNG 3 VẬT LIỆU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP 41

3.1 Thời gian và địa điểm 41

3.2 Vật liệu, đối tượng, dụng cụ thí nghiệm 41

3.3 Phương pháp thí nghiệm 42

3.3.1 Nội dung 1 Thu thập, phân lập và đánh giá khả năng gây bệnh của các chủng nấm gây bệnh thán thư hành lá thu thập tại Vĩnh Long và Đồng Tháp; đồng thời định danh loài nấm này 42

3.3.2 Nội dung 2 Nghiên cứu khả năng kích kháng và kỹ thuật sử dụng hoá chất CaCl2 và SA như một chất kích kháng để hạn chế nấm Collectotrichum gây bệnh thán thư hại hành 46

3.3.3 Nội dung 3 Khảo sát cơ chế kích kháng của CaCl2 và SA thông qua biểu hiện mô học, sinh hoá và gen 50

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 56

4.1 Nội dung 1 Thu thập, phân lập và đánh giá khả năng gây bệnh của các chủng nấm gây bệnh thán thư hành lá thu thập tại Vĩnh Long và Đồng Tháp; đồng thời định danh loài nấm này 56

4.1.1 Thu thập và phân lập các chủng nấm gây bệnh thán thư hành lá thu thập tại Vĩnh Long và Đồng Tháp 56

4.1.2 Đánh giá khả năng gây bệnh của các chủng nấm gây bệnh thán thư hành lá thu thập tại Vĩnh Long và Đồng Tháp 58

4.1.3 Kết quả định danh loài nấm Colletotrichum có khả năng gây bệnh nặng trên hành lá 60

4.2 Nội dung 2 Kết quả về nghiên cứu khả năng kích kháng và kỹ thuật sử dụng hoá chất CaCl2 và SA như một chất kích kháng để hạn chế nấm Collectotrichum gloeosporioides gây bệnh thán thư hại hành 63

4.2.1 Kết quả về ảnh hưởng của các chất kích kháng đến sự sinh trưởng của nấm Colletotrichum gloeosporioides 63

4.2.2 Kết quả nghiên cứu hiệu quả hạn chế bệnh thán thư khi sử dụng CaCl2 và SA ở các nồng độ và phương pháp xử lý khác nhau 64

4.2.3 Hiệu quả hạn chế bệnh thán thư và gia tăng năng suất khi sử dụng CaCl2 và SA với các tần suất khác nhau ở điều kiện nhà lưới 66

4.2.4 Hiệu quả quản lý bệnh thán thư và một số bệnh hại chính khác trên cây hành

lá của calcium chloride hoặc salicylic acid ở điều kiện ngoài đồng 69

4.2.4.1 Hiệu quả của các chất kích kháng đối với các bệnh chính trên cây hành lá tại Bình Tân, Vĩnh Long 69

4.2.4.2 Hiệu quả của các chất kích kháng đối với các bệnh chính trên cây hành lá tại Long Hồ, Vĩnh Long 71

4.2.4.3 Hiệu quả gia tăng năng suất 73

4.3 Nội dung 3 Kết quả về khảo sát cơ chế kích kháng của CaCl2 và SA 75

4.3.1 Khảo sát phản ứng phát sáng của tế bào ký chủ khi được xử lý với CaCl2 và SA 75

4.3.2 Khảo sát phản ứng tế bào hành lá thông qua sự tổng hợp polyphenol 81

4.3.3 Sự gia tăng hoạt tính enzyme chitinases, β-1,3-glucanase, catalase và peroxidase trong sự kích kháng 86

4.3.4 Sự biểu hiện gen tổng hợp enzyme chitinase trong cây hành lá 96

nhau (nguồn: De Silva et al., 2017)

15 2.4 Tổng hợp các giai đoạn xâm nhiễm của C gloeosporioides trên lá hành tây

(Panday et al., 2012)

17 2.5 Các loại PR protein liên quan sự kháng bệnh hại do nấm trên cây trồng

(Vidhyasekaran, 2018)

21 3.1 Các chủng nấm Colletotrichum sp gây bệnh thán thư trên cây hành lá được

thu thập tại tỉnh Vĩnh Long và Đồng Tháp

43 3.2 Điều kiện khí hậu tại khu vực Bình Tân, Vĩnh Long, tháng 9-11/2020 48 3.3 Điều kiện khí hậu tại khu vực Long Hồ, Vĩnh Long, tháng 01-03/2021 49

3.5 Trình tự các primer được sử dụng (Chandrashekar et al., 2015) 55 4.1 Tỷ lệ bệnh thán thư (%) khi lây nhiễm 20 chủng nấm Colletotrichum sp trên

hành lá tại thời điểm 5, 7, 9, 11 và 13 NSLB

58 4.2 Chỉ số bệnh thán thư (%) khi lây nhiễm 20 chủng nấm Colletotrichum sp

trên hành lá tại thời điểm 5, 7, 9, 11 và 13 NSLB

60 4.3 Trung bình bán kính vòng tròn kháng nấm (mm) của các chất kích kháng đối

với Colletotrichum gloeosporioides tại thời điểm nấm phát triển đến khoanh

giấy đối chứng ở thời điểm 4 ngày sau cấy (NSC)

64

4.4 Tỷ lệ bệnh thán thư (%) trên hành lá sau khi xử lý CaCl2 và SA trong điều kiện nhà lưới, 2020

65 4.5 Chỉ số bệnh thán thư (%) trên hành lá sau khi xử lý CaCl2 và SA trong điều

kiện nhà lưới, 2020

65 4.6 Hiệu quả giảm bệnh thán thư (%) trên hành lá sau khi xử lý CaCl2 và SA

trong điều kiện nhà lưới, 2020

66 4.7 Tỷ lệ bệnh thán thư (%) khi phun các chất CaCl2 và SA lên cây hành lá trong

điều kiện nhà lưới, 2020-2021

66 4.8 Chỉ số bệnh thán thư (%) khi phun các chất CaCl2 và SA lên cây hành lá

trong điều kiện nhà lưới, 2020-2021

67 4.9 Hiệu quả giảm bệnh (%) thán thư sau khi phun CaCl2 và SA lên cây hành lá

trong điều kiện nhà lưới, 2020-2021

67 4.10 Tỷ lệ bệnh (%) và chỉ số bệnh (%) thán thư khi thay đổi số lần phun các chất

CaCl2 và SA lên cây hành lá trong điều kiện nhà lưới, 2020 – 2021

68 4.11 Hiệu quả giảm bệnh (%) thán thư khi thay đổi số lần phun các chất CaCl2 và

SA lên cây hành lá trong điều kiện nhà lưới, 2020 – 2021

68

Bảng Tên bảng Trang

4.12 Năng suất hành lá (g/chậu) theo số lần phun chất CaCl2 và SA trong điều kiện nhà lưới, 2021

69 4.13 Tỷ lệ bệnh thán thư (%) khi phun chất kích kháng ở các thời điểm 15-55

NST tại Bình Tân, Vĩnh Long

70 4.14 Chỉ số bệnh thán thư (%) khi phun chất kích kháng tại các thời điểm 15-55

NST tại Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long

70 4.15 Hiệu quả giảm bệnh (%) thán thư khi phun chất kích kháng tại các thời điểm

15-55 NST tại Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long

70 4.16 Tỷ lệ bệnh cháy lá (%) khi phun chất kích kháng ở các thời điểm 15-55 NST

tại Bình Tân, Vĩnh Long

71 4.17 Tỷ lệ bệnh chết buội hành lá (%) khi phun chất kích kháng ở các thời điểm

15-55 NST tại Bình Tân, Vĩnh Long

71 4.18 Tỷ lệ bệnh thán thư (%) khi phun chất kích kháng ở các thời điểm 15-55

NST tại Long Hồ, Vĩnh Long

72 4.19 Chỉ số bệnh (%) thán thư khi phun chất kích kháng tại các thời điểm 15-55

NST tại Long Hồ, Vĩnh Long

72 4.20 Hiệu quả giảm bệnh (%) thán thư khi phun chất kích kháng tại các thời điểm

15-55 NST tại Long Hồ, Vĩnh Long

72 4.21 Tỷ lệ bệnh cháy lá (%) khi phun chất kích kháng ở các thời điểm 15-55 NST

tại Long Hồ, Vĩnh Long

73 4.22 Tỷ lệ bệnh chết buội hành lá (%) khi phun chất kích kháng ở các thời điểm

15-55 NST tại Long Hồ, Vĩnh Long

73 4.23 Năng suất hành lá (tấn/ha) khi phun chất kích kháng tại Bình Tân và Long

Hồ, tỉnh Vĩnh Long

74 4.24 Phản ứng phát sáng của tế bào lá hành khi chủng nấm Colletotrichum

gloeosporioides tại thời điểm 24 GSLB

76 4.25 Phản ứng phát sáng của tế bào lá hành khi chủng nấm Colletotrichum

gloeosporioides tại thời điểm 36 GSLB

76 4.26 Phản ứng phát sáng của tế bào lá hành khi chủng nấm Colletotrichum

gloeosporioides tại thời điểm 48 GSLB

76 4.27 Phản ứng phát sáng của tế bào lá hành khi chủng nấm Colletotrichum

gloeosporioides tại thời điểm 72 GSLB

77 4.28 Phản ứng phát sáng của tế bào lá hành khi chủng nấm Colletotrichum

gloeosporioides tại thời điểm 96 GSLB

78 4.29 Phản ứng phát sáng của tế bào lá hành khi chủng nấm Colletotrichum

gloeosporioides tại thời điểm 120 GSLB

79 4.30 Phản ứng phát sáng của tế bào lá hành khi chủng nấm Colletotrichum

gloeosporioides tại thời điểm 144 GSLB

79 4.31 Phần trăm (%) đĩa áp của nấm Colletotrichum gloeosporioides tạo sự tổng

hợp polyphenol trong tế bào lá hành

82

Bảng Tên bảng Trang

4.32 Diện tích (µm2) vùng polyphenol được tổng hợp/đĩa áp của nấm

Colletotrichum gloeosporioides

83 4.33 Phần trăm (%) đĩa áp của nấm Colletotrichum gloeosporioides tạo sự tổng

hợp polyphenol trong tế bào ở mức ++

83

DANH SÁCH HÌNH

2.1 Một số bệnh phổ biến trên cây hành lá: (a) cháy lá do vi khuẩn

(Xanthomonas axonopodis pv allii), (b) chết buội (Erwinia sp.) và thán thư (Colletotrichum spp.)

7

2.3 Triệu chứng thường gặp trên cây hành do C gloeosporioides gây ra a, tổn

thương màu trắng với các khối giống như chấm màu cam ở giữa b, các khối màu cam xếp thành các vòng đồng tâm c, triệu chứng thán thư điển hình (Perez & Alberto, 2020)

9

2.4 Đặc tính hình thái của nấm C circinan phân lập từ vết bệnh ở lá hành A

khuẩn lạc nuôi cấy trên môi trường PDA ở 20 ngày sau cấy, 240C B Gai

nhọn ở vết bệnh C Bào tử D Đĩa áp (Kim et al , 2008)

11

2.5 Hình thái nấm C spaethianum; A Tản nấm C spaethianum trên môi trường

PDA ở 10 NSC B bào tử C-D triệu chứng thán thư trên lá hành E Đĩa đài

F Gai cứng G-I Đĩa áp (Santana et al., 2015)

12

2.6 Nấm C gloeosporioides (Penz.) Penz & Sacc trên môi trường SNA A cành bào đài; b bào tử; c-d đĩa áp Thước đo b-c = 10 µm (Liu et al., 2013)

12 2.7 Nấm C truncatum (A-D) A, khuẩn lạc trên môi trường PDA ở 10 ngày sau

cấy B, bào tử C, đĩa đài và gai cứng D, đĩa áp Nấm C theobromicola

(E-I) E, khuẩn lạc trên môi trường PDA ở 10 ngày sau cấy F, bào tử G, đĩa đài và gai cứng H-I, đĩa áp Triệu chứng bệnh thán thư trên cây hành lá được

chủng bệnh với C truncatum (J) và C theobromicola (K) L, cây đối chứng (khỏe) (Matos et al., 2017)

13

2.8 Chu kỳ bệnh của nấm C gloeosporiodes trên cây hành (Allium cepa) (Salunkhe et al., 2022)

14 2.9 Sự xâm nhiễm của C gloeosporioides lên lá hành tây được quan sát dưới

kính hiển vi điện tử tại thời điểm 6 đến 24 giờ sau xâm nhiễm (Panday et al.,

kính hiển vi điện tử tại thời điểm 72 giờ sau xâm nhiễm (Panday et al., 2012)

17 2.12 Vai trò SA và NPR1 trong dẫn truyền tính kháng (Hà Viết Cường, 2011) 22 2.13 Dòng thác ion (ion fluxes) trong dẫn truyền tín hiệu miễn dịch thực vật (Hà

Viết Cường, 2011)

24 2.14 Đường dẫn truyền tín hiệu MAPK (Hà Viết Cường, 2011) 25

4.1 Triệu chứng bệnh thán thư trên bông hành (a) và trên lá hành (b) thu tại ruộng hành lá ở huyện Bình Tân, Vĩnh Long vào tháng 9/2017

56 4.2 Hình thái tản nấm của các chủng Colletotrichum spp phân lập từ mẫu bệnh

thán thư hành lá thu thập tại Vĩnh Long và Đồng Tháp

57

Hình Tên hình Trang

4.3 Triệu chứng bệnh thán thư do 3 chủng nấm Colletotrichum sp gây hại nặng

trên cây hành lá; (a) chủng BTVL7, (b) chủng PH2, (c) chủng PH3 so với (d) cây đối chứng

59

4.4 Đĩa áp và đơn bào tử của chủng nấm Colletotrichum PH3, a: đĩa đài, b: bào

tử, c: khuẩn ty nấm phát triển trên môi trường PDA, d: đĩa áp tạo nên trên môi trường PCA

61

4.5 Kết quả điện di sản phẩm PCR mẫu nấm phân lập từ mẫu bệnh thán thư trên cây hành lá tại Long Hồ, Vĩnh Long: (1): mẫu chuẩn, (2): mẫu PH3.1, (3): mẫu PH3.2

62

4.6 Cây phả hệ xây dựng theo phương pháp Neighbor - Joining của chủng nấm

PH3.1 và PH3.2 phân lập với 3 chủng C gloeosporioides khác nhau, 1 loài

C tropicale, 1 loài C siamense và 1 loài Glomerella cingulata trên GenBank

NCBI

63

4.7 Sự phát triển của nấm C gloeosporioides về phía khoanh giấy có thấm chất

kích kháng ở thời điểm 4 NSC: a-c: lần lượt CaCl2 100mM, CaCl2 200 mM, CaCl2 300 mM; d-f: lần lượt SA 1 mM, SA 2 mM, SA 4 mM và g: đối chứng (nước cất thanh trùng)

64

4.8 Sự phát sáng tế bào (a), phát sáng tế bào thịt lá (b) ở thời điểm 48 GSLB và phát sáng tế bào mức ++

77 4.9 Sự tổng hợp polyphenol ở thời điểm 48 GSLB (a) và tổng hợp polyphenol

mức ++ (b)

82 4.10 Động thái thay đổi hoạt tính enzyme chitinase trong lá hành có phun chất

kích kháng và đối chứng có lây bệnh bởi nấm C gloeosporioides tại các thời

kích kháng có hoặc không lây bệnh tại các thời điểm từ 0 đến 78 giờ

87 4.13 Tỷ lệ gia tăng hoạt tính chitinase của nghiệm thức có kích kháng đối với đối

chứng khỏe tại các thời điểm từ 0 giờ đến 78 giờ sau khi lây bệnh bởi nấm C

4.15 Động thái thay đổi hoạt tính enzyme -1,3-glucanase trong lá hành tại các

thời điểm từ 0 đến 96 giờ sau khi lây bệnh bởi nấm C gloeosporioides

89 4.16 Tỷ lệ gia tăng hoạt tính -1,3-glucanase của nghiệm thức có kích kháng đối

với đối chứng khỏe tại các thời điểm từ 0 giờ đến 72 giờ sau khi lây bệnh bởi

Hình Tên hình Trang

4.18 Động thái thay đổi hoạt tính enzyme catalase trong lá hành tại các thời điểm

từ 0 đến 96 giờ sau khi lây bệnh bởi nấm C gloeosporioides

91 4.19 Tỷ lệ gia tăng hoạt tính catalase của nghiệm thức có kích kháng đối với đối

chứng khỏe tại các thời điểm từ 6 giờ đến 66 giờ sau khi lây bệnh bởi nấm C

4.21 Động thái thay đổi hoạt tính enzyme peroxidase trong lá hành tại các thời

điểm từ 0 đến 96 giờ sau khi lây bệnh bởi nấm C gloeosporioides

93 4.22 Tỷ lệ gia tăng hoạt tính peroxidase của nghiệm thức có kích kháng đối với

đối chứng khỏe tại các thời điểm từ 6 giờ đến 66 giờ sau khi lây bệnh bởi

4.24 Biểu hiện gen tổng hợp enzyme chitinase trong lá hành được phân tích bằng

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

AOS Active oxygen species (hoạt tính oxy hóa cao) AUDPC Area Under Disease Progress Curve

AVRDC Asian Vegetable Research and Development Center (Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Rau Châu Á)

BLAST Basic Local Alignment Search Tool (một giải thuật để so sánh các chuỗi sinh học)

CA0 Xử lý CaCl2, không lây bệnh CAC Xử lý CaCl2 và có lây nhiễm bệnh CaCl2 Calcium chloride

CSB Chỉ số bệnh

DAI Days after inoculation

ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long

FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations (Tổ chức Lương thực

và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc hay Tổ chức Nông lương Liên Hiệp Quốc)

FW Fresh weight – khối lượng tươi GSLB Giờ sau lây bệnh

HAI Hours after inoculation

HR Hypersensitive Reaction (phản ứng siêu nhạy cảm)

HQGB Hiệu quả giảm bệnh HTNN Hoàn toàn ngẫu nhiên IR Induced resistance

ISR Induced Systemic Resistance (tính kháng hệ thống tạo được hay tính kháng hệ

thống được cảm ứng)

ITS Internal Transcript Spacer

KHTNN Khối hoàn toàn ngẫu nhiên

MAPK Mitogen Activated Protein Kinases NPR1 Nonexpressor of PR1 protein

NSLB Ngày sau lây bệnh NST Ngày sau trồng PCA Potato Carrot Agar

PCR Polymerase-Chain-Reaction PDA Potato Dextrose Agar

Từ viết tắt Diễn giải

PH Phước Hậu, Vĩnh Long

PR-protein Panthogensis-related protein (Protein liên quan mầm bệnh)

ROI Reactive oxygen intermediates

SA Salicylic acid

SA0 Xử lý SA và không lây bệnh SAC Xử lý SA và lây nhiễm bệnh SAR Systemic acquired resistance SNA Saltwater Nutrient Agar SOD Superoxide dismutase TGCL Thời gian cách ly

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của luận án

Theo thống kê của FAO năm 2022, hành là một loại cây trồng rộng rãi, với sản lượng thế giới 20,9 triệu tấn trên diện tích khoảng 1,18 triệu ha Trung Quốc và Ấn Độ là các nước trồng hành chính, tiếp theo là Hoa Kỳ, Ai Cập, Iran, Thổ Nhĩ Kỳ, Pakistan, Brazil, Liên bang Nga và Hàn Quốc (FAO, 2023) Trong canh tác, hành lá là một loại cây trồng ngắn ngày được trồng ở vĩ độ thấp, hành lá thường được gọi là "Nữ hoàng của nhà bếp” do hương vị, mùi thơm được đánh giá cao và các hợp chất có đặc tính y học

của hành lá (Griffiths et al., 2002) Về giá trị sử dụng, hành lá là loại rau được sử dụng

trong suốt cả năm, ví dụ như trong món cà ri, trong dạng gia vị, trong món salad như một loại gia vị hoặc nấu với các loại rau khác chẳng hạn như luộc hoặc nướng (Koch & Lawson, 1996)

Hành lá (Allium fistulosum L.) được nông dân trồng phổ biến tại Vĩnh Long với

diện tích xấp xỉ 1.000 ha/năm do hiệu quả kinh tế cao (Trung Thành, 2020) và Đồng Tháp (Lê Thị Trúc Phương & Dương Ngọc Thành, 2019) Tuy nhiên, canh tác hành lá chuyên canh luôn gặp nhiều khó khăn do nhiều loại mầm bệnh do nấm và vi khuẩn gây

hại như bệnh cháy đầu lá do nấm Botrytis sp., bệnh đốm tím trên lá do nấm Alternaria

pori, bệnh cháy lá do vi khuẩn Xanthomonas axonopodis pv allii, chết buội do vi khuẩn Erwinia sp., và đặc biệt là bệnh thán thư do nấm Colletotrichum sp gây hại Đây là một

trong những bệnh quan trọng và gây thiệt hại nặng đến sản lượng và năng suất hành lá, nông dân chủ yếu sử dụng nhiều loại thuốc hóa học và phun nhiều lần để phòng trị bệnh (Lê Thị Trúc Phương & Dương Ngọc Thành, 2019) Việc lạm dụng thuốc bảo vệ thực vật có ảnh hưởng xấu đến môi trường và sức khỏe người sử dụng do lưu tồn của thuốc trên hành lá Một trong những biện pháp thân thiện môi trường đã được nghiên cứu và ứng dụng trên cây trồng là kích thích tính kháng bệnh, gọi tắt là kích kháng (induced resistance) Kích kháng là biện pháp giúp cho cây trồng tạo được nhiều cơ chế chống lại mầm bệnh, do đó mang tính bền vững cao (Trần Thị Thu Thủy & Phạm Văn Kim, 2016) Nhiều loại hóa chất có khả năng kích kháng đã được ghi nhận trên thế giới như salicylic acid (SA), dichloroisonicotinic acid (INA), benzothiazoles (Agrios, 2005), Acibenzolar-S-Methyl, Tiadinil, Isotianil, Probenazole (PBZ), nhóm Imprimatin, Azelaic Acid

(AZA), Glycerol-3-phosphate (G3P) (Tripathia et al., 2019), acid oxalic, KH2PO4, CuCl2.H2O, và chitosan (Trần Thị Thu Thủy & Phạm Văn Kim, 2016) Một trong những hóa chất giúp giảm bệnh cháy lá và bệnh đốm nâu trên lúa là SA 0,4 mM (Trần Thị Thu Thủy & Phạm Văn Kim, 2016), chất này cũng thể hiện khả năng kích thích cây trồng

sản sinh các chất giúp cây trồng kháng bệnh trên cây đậu gà (Cicer arietinum L.) khi được xử lý với nồng độ 1,5 mM (War et al., 2011); đồng thời, xử lý với nồng độ 2 mM ở giai đoạn sau thu hoạch giúp giảm bệnh thán thư trên xoài (Junyu et al., 2016) Bên

cạnh đó, calcium chloride 100 mM (CaCl2) cũng được ghi nhận giúp kích thích tính

kháng bệnh thán thư trên dưa leo hoặc bệnh sọc trắng lá bắp Đồng thời cho hiệu quả giảm bệnh tốt và bền đối với bệnh thán thư dưa leo trong điều kiện ngoài đồng, giúp gia tăng hoạt tính enzyme chitinase sớm và đạt đỉnh cao vào 144 giờ sau khi phun nấm lây bệnh (Trần Thị Thu Thủy & Phạm Văn Kim, 2016) Calci trong hợp chất calci oxide

còn giúp giảm bệnh cháy lá do vi khuẩn Xanthomonas trên cây hành lá thông qua việc rải vào đất trồng (Tạ Duy Hùng et al., 2019) Các hóa chất này giúp giảm bệnh thông

qua sự gia tăng hoạt tính của enzyme chitinase, ß-1,3-glucanase, peroxidase, các chất dẫn truyền tín hiệu hoặc các hợp chất phenolic, lignin, …trên cây xoài, dưa leo và bắp

(Junyu et al., 2016; Trần Thị Thu Thủy & Phạm Văn Kim, 2016)

Việc nghiên cứu về hiệu quả kích thích tính kháng bệnh thán thư của các loại hóa chất tại Việt Nam trên các loại rau ăn lá còn rất ít, đặc biệt là cây hành lá Vì vậy, đề tài

“Nghiên cứu biện pháp kích kháng bằng hóa chất đối với bệnh thán thư do nấm

Colletotrichum spp trên cây hành lá (Allium fistulosum L.)” đã được thực hiện nhằm

đánh giá hiệu quả quản lý bệnh thán thư bằng các hóa chất CaCl2 và SA, đồng thời nghiên cứu đi sâu về mặt cơ chế kích thích tính kháng bệnh của các hóa chất triển vọng này trong chiến lược quản lý bệnh theo hướng an toàn tại Việt Nam

1.2 Mục đích nghiên cứu

Phân lập, đánh giá khả năng gây bệnh thán thư hành lá của một số chủng nấm

Colletotrichum spp thu thập tại Vĩnh Long và Đồng Tháp, từ đó định danh loài gây hại

nặng Bên cạnh đó, xác định được cơ chế, hiệu quả và kỹ thuật sử dụng CaCl2 và SA

như một hoá chất kích kháng để hạn chế nấm Collectotrichum spp gây bệnh thán thư

trên hành lá, góp phần hạn chế tác hại của bệnh và sản xuất hành lá bền vững ở vùng đồng bằng sông Cửu Long

1.3 Nội dung nghiên cứu

Đề tài thực hiện gồm 3 nội dung chính:

- Nội dung 1 Thu thập, phân lập, đánh giá khả năng gây bệnh của các chủng nấm

gây bệnh thán thư hành lá thu thập tại một số tỉnh trồng hành lá ở ĐBSCL Đồng

thời, định danh loài đối với chủng nấm Colletotrichum có khả năng gây bệnh

nặng trên hành lá

- Nội dung 2 Nghiên cứu khả năng kích kháng và kỹ thuật sử dụng hoá chất CaCl2

và SA như một chất kích kháng để hạn chế nấm Collectotrichum gây bệnh thán

thư hại hành

- Nội dung 3 Khảo sát cơ chế kích kháng của CaCl2 và SA thông qua biểu hiện mô học, sinh hoá và gen

1.4 Tính mới của luận án

- Đã xác định được nguyên nhân gây bệnh thán thư hành lá tại Việt Nam do ít nhất

một loài Colletotrichum gloeosporioides gây ra

- Đã chứng tỏ 2 loại hóa chất CaCl2 200 mM và SA 2 mM có tiềm năng áp dụng trong thực tiễn phòng chống bệnh thán thư hành lá

- Đã chứng minh được 2 hóa chất CaCl2 200 mM và SA 2 mM có tạo tính kháng

trên cây hành lá chống lại nấm C gloeosporioides gây bệnh thán thư khi có sự

gia tăng sớm và cao của các hợp chất phenol, tế bào phát quang (khía cạnh mô học), của các enzyme β 1,3 glucanase, chitinase, peroxidase, catalase (khóa cạnh sinh hóa) và gen tổng hợp enzzyme chitinase (biểu hiện gen)

1.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.5.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận án là cây hành lá, bệnh thán thư do nấm

Colletotrichum gloeosporioides và hóa chất kích kháng CaCl2, SA

1.5.2 Phạm vi nghiên cứu

Thu thập mẫu bệnh thán thư hành lá ở 2 tỉnh Vĩnh Long và Đồng Tháp, phân lập và tuyển chọn dòng nấm gây hại nặng trong điều kiện nhà lưới Dòng nấm này được định danh dựa vào quan sát đặc điểm hình thái dưới kính hiển vi quang học và giải trình tự gen để xác định loài Sau đó, các thí nghiệm xác định nồng độ, cách xử lý, số lần phun CaCl2 hoặc SA để đạt được hiệu quả quản lý bệnh thán thư và tăng năng suất được thực hiện ở điều kiện nhà lưới và ngoài đồng Cuối cùng, cơ chế kích kháng được khảo sát thông qua các thay đổi về khía cạnh mô học, sinh hóa và gen khi xử lý 2 loại hóa chất CaCl2 200 mM và SA 2 mM

1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1.6.1 Ý nghĩa khoa học

Luận án là công trình nghiên cứu có giá trị khoa học đi từ các nghiên cứu cơ bản đến nghiên cứu ứng dụng về bệnh thán thư hành lá và biện pháp phòng trừ bệnh bằng hóa chất kích kháng Kết quả của luận án đã xác định được loài gây bệnh thán thư nặng

trên cây hành lá là Colletotrichum gloeosporioides, xác định được nồng độ, cách xử lý

và số lần phun CaCl2 và SA giúp quản lý có hiệu quả đối với bệnh này Ngoài ra, nghiên cứu cũng đã kết hợp các phân tích mô học, sinh hóa và biểu hiện gen chitinase đã chứng minh được 2 hóa chất CaCl2 và SA có tạo tính kháng trên cây hành lá chống lại nấm C

gloeosporioides gây bệnh thán thư

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Sơ lược chung về cây hành lá

2.1.1 Nguồn gốc

Hành lá có tên khoa học Allium fistulosum L họ hành Aliliaceae (Mai Văn Quyền

et al., 2000), có nguồn gốc từ loài Allium altaicum hoang dại (Oyen et al., 1993)

Trong thời Cận Đại, những nhà thực vật học Nga đã tìm thấy loài hoang dã của chúng trong những dãy núi Altai Hành lá đến từ Nga qua Châu Âu vào thời Trung Cổ và được trồng rất phổ biến ở phương Đông (James, 2009) Ngày nay, hành lá được trồng

rộng rãi trong các khu vực ôn đới và cận nhiệt đới trên thế giới (Kim et al., 2008)

Theo thống kê của FAO năm 2022, hành là một loại cây trồng rộng rãi, với sản lượng thế giới 20,9 triệu tấn trên diện tích khoảng 1,18 triệu ha Trung Quốc và Ấn Độ là các nước trồng hành chính, tiếp theo là Hoa Kỳ, Ai Cập, Iran, Thổ Nhĩ Kỳ, Pakistan, Brazil, Liên bang Nga và Hàn Quốc (FAO, 2023) Ở nước ta, hành lá được trồng nhiều tại các tỉnh Vĩnh Long, Đồng Tháp, An Giang và Nghệ An với diện tích xấp xỉ 1.000 ha/năm (Báo điện tử Đảng Cộng sản Việt Nam, 2015; Minh Hồ, 2016; Trung Thành, 2022; Đỗ Hương, 2023)

2.1.2 Đặc tính thực vật

Cây thân thảo, sống lâu năm, có mùi đặc biệt Lá hình trụ rỗng, dài 30-50 cm, đường kính 4-8 mm, phía dưới phình lên, đầu thuôn nhọn, mỗi cây có 5-6 lá Hoa tự mọc trên một cán mang hoa hình trụ, rỗng Hạt hình 3 cạnh, màu đen (Đường Hồng Dật, 2003)

Hành được trồng khắp nơi, chủ yếu làm gia vị, là vị thuốc nam được dùng để

chữa nhiều loại bệnh: thuốc ho, trừ đờm, lợi tiểu, sát trùng… (Trần Thị Ba et al., 2008)

2.1.3 Giống

Theo Lê Quang Khôi (2014), hành lá thuần trong nước ta được chia làm 3 giống: - Giống hành gốc tím (hành Sậy hay hành Trâu): lá to, bụi lớn, năng suất 1-1,5

tấn/1000 m2, được thị trường ưa chuộng

- Giống hành gốc trắng (hành Hương): lá nhỏ, bụi nhỏ, có mùi thơm, năng suất 1 tấn/1000 m2, dễ bị bệnh vàng lá

- Giống hành đá: lá, bụi thuộc dạng trung gian, năng suất 1-1,5 tấn/1000 m2, trồng phổ biến, thị trường ưa chuộng, thích hợp trồng dày ngày

Ngoài ra còn có các giống hành lai F1 của nước ngoài nhập vào nước ta có bẹ trắng, lá to, ăn không thơm nhưng cho năng suất cao hơn nhiều so với các giống hành thuần trong nước (Lê Quang Khôi, 2014)

Chọn những bụi hành tương đối đồng đều, đúng tuổi, sinh trưởng tốt, không nhiễm sâu bệnh để trồng

Lượng giống: tùy vào chất lượng giống, khoảng 180-240 kg hành giống/1000 m2

2.1.4.2 Chuẩn bị giống

Chọn những bụi hành tương đối đồng đều, đúng tuổi, sinh trưởng tốt, không quá già, không bị nhiễm sâu bệnh, còn phấn trắng trên lá để đem đi trồng Trồng hành với khoảng cách: hàng cách hàng 20 cm, cây cách cây 15 cm Rải một lớp rơm mỏng lên mặt liếp trước trồng nhằm giữa ẩm cho cây sau trồng Dùng chày có đầu nhọn dọng lỗ với độ sâu 2-3 cm rồi cấy mỗi hốc 2 tép hành vào, lấp lại bằng tro trấu

2.1.4.3 Bón phân

Công thức phân bón của nông dân cho cây hành lá là 120N-120P2O5-90K2O, cao

hơn khuyến cáo phân bón hành lá của Trần Thị Ba et al (2008) là 127,6N-173P2O533K2O Theo đó, tổng lượng phân dùng cho 1000 m2 gồm: phân chuồng hoai: 1 tấn; tro trấu: 30 kg; ure: 26 kg; super lân: 75 kg; kali: 15 kg

-Lượng phân này được chia thành các lần bón gồm: bón lót: 1 tấn phân chuồng hoai + 30 kg tro trấu + 28 kg super lân + 5 kg kali; bón thúc vào các lần tiếp theo: phân hòa vào nước tưới, lần đầu khi hành hồi xanh (khoảng 7 ngày sau trồng), sau đó cứ 7 ngày tưới 1 lần (khoảng 4-5 lần/vụ) Ngưng tưới và phun phân bón trước khi thu hoạch 7-10 ngày Hành lá sau khi trồng khoảng 50-60 ngày có thể thu hoạch, có thể kéo dài thêm 10-15 ngày để thu hoạch có giá bán cao hơn

2.1.4.4 Một số bệnh hại quan trọng

Hành bị nhiễm nhiều bệnh nấm trên lá, thân củ và rễ; hoặc bệnh cháy lá do vi khuẩn, thối thân củ do vi khuẩn, một số virút thực vật, và một vài bệnh rễ do tuyến trùng Các bệnh do tuyến trùng chủ yếu gây còi cọc và ít khi làm cây chết, vì vậy thường không

được chú ý đến (Burgess et al., 2009)

Theo kết quả khảo sát của Lê Thị Trúc Phương & Dương Ngọc Thành (2019) tại Vĩnh Long và Đồng Tháp, thì các bệnh gây hại nhiều trên hành là cháy đầu lá do nấm

Botrytis sp., chết buội do vi khuẩn Erwinia sp., đốm tím do nấm Alternaria porri, cháy

lá do vi khuẩn Xanthomonas axonopodis pv allii và thán thư do nấm Colletotrichum sp

(Hình 2.1) Bệnh chết buội xuất hiện 100% ở thời điểm sớm (đến 15 ngày sau trồng), bệnh cháy đầu lá và thán thư chủ yếu xuất hiện ở thời điểm 16-45 ngày, bệnh đốm tím và cháy lá do vi khuẩn xuất hiện ở các giai đoạn sau nhưng chủ yếu là từ 31 ngày đến thu hoạch Đồng thời trong tổng số 39 loại thuốc trừ bệnh đã được ghi nhận, đa phần nông dân sử dụng thuốc định kỳ và không đúng liều lượng khuyến cáo (trên 80%) với số lần phun thuốc trừ bệnh trung bình là 7,8 lần/vụ

Bảng 2.1 Các bệnh hại do nấm phổ biến trên hành (Burgess et al., 2009)

1 Cháy đầu lá Colletotrichum sp Đầu lá biến màu nâu trắng, có đĩa cành

3 Đốm lá Stemphylium

9 Thối rễ màu hồng Phoma terrestris

(Pyrenochaeta terrestris)

Rễ màu hồng và vảy ngoài màu hồng

10 Thối thân củ Rhizopus stolonifer (R nigricans)

Nấm mọc dày trông như bông gòn với các túi bào tử đen rõ rệt

Hình 2.1 Một số bệnh phổ biến trên cây hành lá: (a) cháy lá do vi khuẩn (Xanthomonas axonopodis pv allii), (b) chết buội (Erwinia sp.) và thán thư (Colletotrichum spp.)

2.2 Bệnh thán thư trên hành lá

2.2.1 Phổ ký chủ, tình hình phân bố và gây hại

Nấm Colletotrichum spp có phổ kí chủ gây hại trên nhiều loại cây trồng như ớt, cà chua, nho, dâu tây, táo, bơ, đu đủ, chuối… (Hyde et al., 2009a) Đặc biệt một số loài có phổ khí chủ rất rộng như C gloeospoeioides (CABI, 2001; Hyde et al., 2009a) Nấm

Colletotrichum có thể gây thiệt hại cho năng suất ở cả 2 giai đoạn trước và sau thu hoạch

(Hyde et al., 2009a)

Bệnh thán thư trên hành được ghi nhận đầu tiên tại nước Anh vào năm 1851 và sau đó phổ biến rộng rãi ở Châu Âu và Mỹ (Verma & Sharma, 1999) Bệnh thán thư trên hành là bệnh phổ biến ở châu Âu, Mỹ, Trung Quốc, Ấn Độ và Nhật Bản Bệnh thán

thư gây hại nặng vào mùa mưa, thiệt hại năng suất ước tính từ 50-100% (Kanlong et al.,

1988) Vào năm 1995, trên những cánh đồng trồng hành ở miền Nam Berlin nước Đức xuất hiện một bệnh lạ làm mùa màng mất trắng, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến nền

kinh tế ở đây Năm 2004, đã xác định đây là bệnh thán thư do nấm Colletotrichum

gloeosporioides gây ra (Sikirou et al., 2011)

Theo Alberto et al (2004), tại Philippines bệnh thán thư trên hành do nấm

Colletotrichum gloeosporioides (Penz.) Sacc gây ra xuất hiện đầu tiên vào những năm

2000 và 2001, dịch bệnh bùng phát đã gây ảnh hưởng nghiệm trọng đến kinh tế vùng

trồng hành ở tỉnh Nueva Ecija và Luzon Đồng thời, nấm C gloeosporioides gây bệnh

nặng trên cả 3 giống hành phổ biến là Yellow Granex, Red Creole và Shallot (Alberto, 2014) Kết quả khảo sát của Rodríguez-Salamanca & Hausbeck (2018) trong 2 năm

2011 và 2012 tại bang Michigan (Mỹ) trên 16 giống hành tây (A cepa L.) chỉ có giống

'Hendrix' nhiễm bệnh thấp nhất, trong khi 'Highlander' và 'Candy' có biểu hiện các triệu chứng bệnh thán thư ở cổ và lá hành nghiêm trọng Tại tỉnh Cam Túc (Trung Quốc),

Chen et al (2021) đã có báo cáo đầu tiên về các thiệt hại nghiêm trọng của bệnh thán thư hành lá tại đây với tỷ lệ mắc bệnh cao (khoảng 60%) do nhiễm nấm C circinans

Ở Việt Nam, bệnh thán thư trên hành được nghiên cứu từ năm 1988 ở Bắc Ninh, Hải Dương, Hà Tây, Vĩnh Phúc, được ghi nhận có thể làm giảm năng suất từ 10-15%

(Vũ Triệu Mân et al., 2007) Tại Sóc Trăng vào năm 2005, có khoảng 50% diện tích

hành vụ sớm bị nhiễm bệnh thán thư làm năng suất giảm nghiêm trọng (Đặng Thị Cúc, 2008) Đây cũng là một trong năm bệnh hại chính trên cây hành lá trồng tại Vĩnh Long và Đồng Tháp (Lê Thị Trúc Phương & Dương Ngọc Thành, 2019)

2.2.2 Triệu chứng bệnh thán thư

Bệnh có thể xuất hiện trong suốt thời gian sinh trưởng, trên các bộ phận của cây trên đồng ruộng Ngoài ra, bệnh cũng gây hại trong quá trình tồn trữ và vận chuyển (Verma & Sharma, 1999)

Theo Trần Thị Ba et al (2008), bệnh gây hại cả trên hành lá lẫn hành củ Trên lá

vết bệnh ban đầu có hình bầu dục, màu sáng trắng, xung quanh có viền màu vàng nhạt Vết bệnh đầu tiên thường xuất hiện ở giữa lá, ít gặp ở chóp lá Sau đó, vết bệnh lan rộng và kéo dài theo chiều dài lá Trên vết bệnh xuất hiện rất nhiều chấm đen nhỏ xếp thành

vòng tròn đồng tâm, đó là các đĩa đài của nấm gây bệnh (Vũ Triệu Mân et al., 2007)

Bệnh tấn công bất cứ vị trí nào trên cây, từ chóp lá đến phần gốc gần sát mặt đất Bệnh xuất hiện trên lá và cổ lá, vết bệnh khô, hình bầu dục, trên vết bệnh có những màu chấm

sáng nhô lên sau đó vết bệnh lan rộng khắp bề mặt lá (Rodriguez –Salamanca et al.,

2012) Ngoài ra, bệnh còn xuất hiện những đốm đen không đều trên các màng bọc lá

làm cho lá khô cháy (Kim et al., 2008) Bệnh nặng khi vết bệnh nối liền nhau sẽ làm

cháy lá và chết cây Nếu bệnh nặng có thể chiếm hết phần một nửa của lá với sự hình thành những khối bào tử ban đầu có màu hơi hồng sau đó chuyển sang đen và có thể quan sát thấy khối bào tử bằng mắt thường hoặc kính lúp cầm tay (Snowdon, 1990) (Hình 2.2 và 2.3) Triệu chứng bệnh cũng thay đổi theo nhiệt độ và ẩm độ môi trường

(Vũ Triệu Mân et al., 2007)

Hình 2.2 Triệu chứng bệnh thán thư trên hành lá

(https://www.plantwise.org/KnowledgeBank/pmdg/20147800332)

Hình 2.3 Triệu chứng thường gặp trên cây hành do C gloeosporioides gây ra a, tổn thương

màu trắng với các khối giống như chấm màu cam ở giữa b, các khối màu cam xếp thành các vòng đồng tâm c, triệu chứng thán thư điển hình (Perez & Alberto, 2020)

2.2.3 Tác nhân gây bệnh 2.2.3.1 Phân loại

Nấm Colletotrichum spp gây bệnh thán thư trên cây hành là nấm thuộc bộ đĩa

đài (Molaconiales) của lớp nấm bất toàn (Deuteromycetes) Ở giai đoạn sinh sản hữu

tính nấm Colletotrichum thuộc lớp nấm nang (Ascomycetes) có tên là Glomerella (Agrios, 2005; Hyde et al., 2009a)

Hyde et al (2009) đã mô tả 66 loài Colletotrichum có thể gây bệnh trên cây trồng, trong đó C gloeosporioides Penz và C acutatum Simmonds là 2 loài gây hại phổ biến nhất Loài C gloeosporioides Penz có thể tấn công gây bệnh cho khoảng 470 chi kí chủ khác nhau, trong khi C acutatum Simmonds cũng phân bố trên toàn thế giới trên 34 chi

kí chủ thực vật thuộc 22 họ (Phuong Thi Hang Nguyen, 2010) Riêng trên cây ớt, Diao

et al (2017) cũng đã xác định có 15 loài Colletotrichum gây hại với 5 loài chủ yếu là C fioriniae, C fructicola, C gloeosporioides, C scovillei và C truncatum Về số loài gây

hại trên cây trồng, Cannon et al (2012) đã tổng hợp được 119 loài nấm Colletotrichum

gây hại cây trồng, có loài phổ biến trên toàn thế giới nhưng cũng có loài chỉ gây hại ở một khu vực hẹp Đồng thời, dựa vào phân tích các vùng gen ITS, GADPH, CHS-1,

HIS3, ACT, TUB2 và CAL, tác giả đã phân chúng vào 10 nhánh nấm Colletotrichum,

trong đó có 9 nhánh gồm các loài có sự gần gũi về di truyền và 1 nhóm gồm một số loài

riêng biệt (Cannon et al., 2012) Cũng với phân tích về mặt di truyền, Weir et al (2012) đã xếp 22 loài và 1 phân loài vào phức loài C gloeosporioides, bao gồm: C asianum,

C cordylinicola, C fructicola, C gloeosporioides, C horii, C kahawae subsp kahawae, C musae, C nupharicola, C psidii, C siamense, C theobromicola, C tropicale, C xanthorrhoeae, C aenigma, C aeschynomenes, C alatae, C alienum, C aotearoa, C clidemiae, C kahawae subsp ciggaro, C salsolae, C ti, cùng với phân

loài C queenslandicum (C gloeosporioides var minus) Đồng thời, giai đoạn sinh sản hữu tính của C gloeosporioides cũng được xác định là Glomerella cingulata

Bảng 2.2 Một số loài nấm Colletotrichum spp gây bệnh thán thư trên cây họ hành (Kim et al., 2008; Dutta et al (2022))

C gloeosporioides Allium cepa

C truncatum Allium cepa, A fistulosum và A angulosum C dematium f circinans Allium cepa

C spaethianum A ledebourianum và A fistulosum C coccodes Allium cepa

C siamense Allium cepa C chardonianum Aliium cepa C theobromicola Allium fistulosum C acutatum Allium cepa C scovillei và C nymphaeae Allium cepa C circinans A fistulosum

Bệnh thán thư trên hành được đã ghi nhận bởi nhiều loài nấm Colletotrichum spp

gây ra trên các vùng trồng hành thuộc nhiều quốc gia thế giới (Bảng 2.2) Trên thế giới,

bệnh thán thư trên hành lá và hành tây được ghi nhận gây ra bởi các loài nấm như C

gloeosporioides (Penzig) Penzig & Sacc (Alberto et al., 2004), C circinans (Berk)

Voglino (Kim et al., 2008; Kiehr et al., 2012; Chen et al., 2021), C coccodes (Rodriguez – Salamana et al., 2012), C spaethianum (Santana et al., 2015), C theobromicola và C

truncatum (Matos et al., 2017) Ở Việt Nam, bệnh thán thư trên hành được ghi nhận là

gây ra bởi các loài C circinans (Berk) Voglino (Vũ Triệu Mân et al., 2007; Đặng Vũ Thị Thanh, 2008), C gloeosporioides (Penzig) Penzig & Sacc (Trần Thị Ba et al., 2008; Nguyễn Tấn Đạt, 2019) và C truncatum (Nguyễn Tấn Đạt, 2019)

2.2.3.2 Đặc điểm hình thái

Đặc điểm hình thái của các loài nấm Colletotrichum rất đa dạng, chúng có sự thay

đổi từ dạng sợi nấm phát triển, hình dạng, kích thước của bào tử và đĩa áp (Nguyễn Quốc

Thái, 2010; Damm et al., 2012, Lê Minh Tường et al., 2013; Lê Minh Tường, 2014; Lê

Minh Tường & Nguyễn Hồng Quí, 2016; Hồ Văn Tỏa, 2016, Bùi Đông Hồ, 2016; Diao

et al., 2017)

Sợi nấm Colletotrichum đa bào, phân nhánh có màu sắc và kích thước thay đổi,

khi còn non sợi nấm không màu, khi già có màu sẫm Đĩa cành nằm chìm dưới lớp biểu

bì của lá, mô củ khi thuần thục phá vỡ mô và lộ ra bên ngoài (Vũ Triệu Mân et al., 2007) Đặc điểm một số loài nấm Colletotrichum gây bệnh thán thư trên cây hành lá (Allium fistulosum) lần lượt được trình bày ở nội dung tiếp theo

Hình 2.4 Đặc tính hình thái của nấm C circinan phân lập từ vết bệnh ở lá hành A

khuẩn lạc nuôi cấy trên môi trường PDA ở 20 ngày sau cấy, 240C B Gai nhọn ở vết bệnh C

Bào tử D Đĩa áp (Kim et al , 2008)

- C circinan phân lập từ mẫu bệnh thán thư hành lá có khuẩn ty mà nâu đen khi nuôi

cấy trên môi trường PDA với sợi nấm màu xám Đĩa đài với gai nhọn được hình thành trên bề mặt đĩa Gai nhọn (tơ cứng) trên vết bệnh có màu đen tối, có 1-5 vách ngăn ngang, kích thước 32,5-177,5 x 3,0-7,0 μm Bào tử cong hình lưỡi liềm hoặc hình thoi, nhọn dần về 2 đầu, kích thước 16,5-27,5 x 3,0-4,5 μm Đĩa áp màu nâu đến nâu đen, kích thước 6,5-15,0 x 5,0-7,5 μm Nhiệt độ cho nấm có thể phát triển là 10-350C, tối hảo ở 26-280C (Kim et al , 2008) (Hình 2.4)

- C spaethianum gây bệnh thán thư hành lá tại Brazil được thu thập và nuôi cấy có

khuẩn ty màu trắng trên môi trường PDA, sau đó chuyển sang màu xám với các giọt bào tử màu cam Bào tử trên môi trường SNA trong suốt, đơn bào, hơi cong cho đến cong, kích thước 13,1-20,2 x 3,3-4 μm Đĩa áp màu nâu đen, hình dáng bất quy tắc, đôi khi có

xẻ thùy, vách mịn, kích thước 5,6-10,8 x 4,3-8,2 μm (Santana et al, 2015) (Hình 2.5) - C gloeosporioides: trên môi trường PDA khuẩn lạc nấm có màu nâu hơi xám đến

xám sẫm Lông cứng mọc đều trên mâm bào tử, hình gậy, đỉnh thon, có 2-3 vách ngăn, màu nâu, dài 35 – 74 µm Cuống bào tử đơn, hình ống, không màu, kích thước 3,5-5 x 15-27,5 µm Bào tử đơn bào, hình bầu dục hay hình ống, hai đầu tròn thẳng hay hơi cong, không màu, kích thước bào tử 5-6 x 12,5-20 µm (Thanh, 2008) (Hình 2.6)

Hình 2.5 Hình thái nấm C spaethianum; A Tản nấm C spaethianum trên môi trường PDA

ở 10 NSC B bào tử C-D triệu chứng thán thư trên lá hành E Đĩa đài F Gai cứng G-I Đĩa

áp (Santana et al., 2015)

Hình 2.6 Nấm C gloeosporioides (Penz.) Penz & Sacc trên môi trường SNA A cành bào

đài; b bào tử; c-d đĩa áp Thước đo b-c = 10 µm (Liu et al., 2013)

- C coccodes: bào tử thẳng với các đầu thuôn nhọn với kích thước từ 16 - 23 × 3 - 6 μm (Baysal-Gurel et al., 2014) hoặc bào tử hình elip (8-23 × 3-12 μm) (Rodríguez-

Salamanca, 2012) Đĩa áp hình chùy, dài, màu hơi nâu, không đều, đôi khi rìa cạnh có

dún tai bèo, kích thước 11-16,5 x 6-9,5 µm, trong điều kiện tối C coccodes có khả năng

hình thành gai cứng trong môi trường PDA (Sutton, 1980)

- C truncatum: khuẩn lạc có màu xám nhạt Bào tử trong suốt, hơi cong với đầu thuôn

nhọn và đáy cụt, kích thước 16 - 22 µm x 2,5 - 3,5 µm Đĩa áp đơn hoặc thành cụm, màu

nâu nhạt, xẻ thùy hoặc tròn, kích thước từ 9,0 - 19,0 µm x 4,3 - 5,0 µm (Matos et al.,

2017) (Hình 2.7)

Hình 2.7 Nấm C truncatum (A-D) A, khuẩn lạc trên môi trường PDA ở 10 ngày sau cấy B,

bào tử C, đĩa đài và gai cứng D, đĩa áp Nấm C theobromicola (E-I) E, khuẩn lạc trên môi

trường PDA ở 10 ngày sau cấy F, bào tử G, đĩa đài và gai cứng H-I, đĩa áp Triệu chứng bệnh

thán thư trên cây hành lá được chủng bệnh với C truncatum (J) và C theobromicola (K) L, cây đối chứng (khỏe) (Matos et al., 2017)

- C theobromicola: khuẩn lạc có màu sắc khác nhau từ xám nhạt đến xám đậm Bào tử

dạng trụ đến bán trụ, không vách ngăn, kích thước 10,8 – 17,4 µm x 4,0 – 4,6 µm Đĩa

áp đơn, nâu sẫm, đôi khi xẻ thùy, kích thước 6,3 – 13,6 µm x 4,0 – 5,6 µm (Matos et

al., 2017)

2.2.4 Sự xâm nhiễm, đặc điểm phát sinh và phát triển của bệnh 2.2.4.1 Sự xâm nhiễm

Vòng đời của các loài Colletotrichum spp thường bao gồm giai đoạn hữu tính và

vô tính Nhìn chung, giai đoạn hữu tính dẫn đến sự đa dạng di truyền của quần thể nấm, còn giai đoạn vô tính có vai trò trong sự phát tán của nấm (Hình 2.8) Sự kết hợp theo

kiểu hữu tính trong các loài Colletotrichum spp thường hiếm gặp trong tự nhiên Các loài Colletotrichum spp thuộc nhóm bán sinh dưỡng (hemibiotroph) do có loại gen giúp

chuyển đổi từ dạng sống sinh dưỡng (biotroph) sang dạng sống hoại dưỡng (necrotroph)

Nấm Colletotrichum spp xâm nhập vào mô kí chủ bằng đĩa áp Trong quá trình phát

triển, chúng tiết ra enzyme và độc tố để phân hủy vách tế bào và nguyên sinh chất của

tế bào ký chủ Một số loài Colletotrichum spp sau khi xâm nhiễm vào mô ký chủ thường

trải qua giai đoạn ủ bệnh kéo dài (Kim, 2006)

Hình 2.8 Chu kỳ bệnh của nấm C gloeosporiodes trên cây hành (Allium cepa) (Salunkhe et al., 2022)

Thông thường, sau khi xâm nhiễm qua vách tế bào ký chủ, nấm phát triển như hình thức ký sinh nội bào thực vật trong một hoặc vài ngày, sau đó, sợi nấm được hình thành và sinh sôi nảy nở giết chết tế bào ký chủ trong giai đoạn hoại dưỡng (Mendgen

& Hahn, 2002) Các hình thức sống của nấm Colletotrichum được trình bày ở Bảng 2.3 cho thấy, trong cùng một loài/phức hợp nấm Colletotrichum, giai đoạn ký sinh và hoại

dưỡng có thể chiếm ưu thế tùy theo ký chủ

Giai đoạn đầu của quá trình xâm nhiễm và phát triển của nấm Colletotrichum

spp lên tế bào kí chủ cơ bản đều giống nhau Để có thể xâm nhiễm vào trong mô cây

chủ, nấm cần phải qua các giai đoạn sau (Prusky et al., 2000):

+ Bào tử phát triển trên bề mặt vết bệnh + Lây lan và bám trên bề mặt cây chủ + Bào tử nảy mầm

+ Hình hành đĩa áp

+ Xâm nhiễm qua lớp biểu bì của cây

+ Phát triển và lây lan ra các vùng xung quanh Mùa

mưa

Nhiễm sơ cấp Thán thư trên lá

Cây khỏe

Chu kỳ bệnh sơ cấp Chu kỳ bệnh liên tiếp

Cây bệnh

Bào tử

+ Tạo nhiều ổ nấm và bào tử

Sự xâm nhiễm của nấm Colletotrichum vào cây ký chủ thường bắt đầu với sự

mọc mầm của bào tử và hình thành các cấu trúc xâm nhiễm chuyên biệt là đĩa áp với vòi xâm nhiễm, tạo thuận lợi cho việc xâm nhập qua lớp biểu bì và vách tế bào của ký chủ Đôi khi, nấm cũng có thể xâm nhiễm trực tiếp qua khí khổng hoặc vết thương trên bề

mặt ký chủ mà không cần hình thành đĩa áp (De Silva et al., 2017) Thông thường bào tử nấm Colletotrichum spp mọc mầm trong nước sau 4 giờ và tiến hành xâm nhiễm (Vũ

Triệu Mân & Lê Lương Tề, 1998) Sau khi mọc mầm sợi nấm tiến hành xâm nhiễm bằng cách tiến công len lõi giữa các vách tế bào ký chủ, sau đó tiết ra enzym thủy phân vách và màng nguyên sinh chất của tế bào để hấp thu dưỡng chất cần thiết (Phạm Văn Kim, 2000)

Bảng 2.3 Hình thức sống của các loài nấm Colletotrichum trên các cây ký chủ khác nhau (nguồn: De Silva et al., 2017)

Colletotrichum

Ký chủ

Bán sinh dưỡng dưới biểu bì, hoại dưỡng trong vách tế bào, không phát hiện sinh dưỡng

Acutatum complex Dâu tây

Bán sinh dưỡng với hình thức sinh dưỡng chiếm ưu thế

Acutatum complex Lá cây có múi

Acutatum complex Quả việt quất Bán sinh dưỡng với bán sinh dưỡng nội bào

và hình thức hoại dưỡng chiếm ưu thế

Graminocola complex

Các loài cỏ nhiệt đới

C coccodes Rễ, thân khoai tây Hoại dưỡng theo sau nội sinh thực vật C truncatum

C coccodes

Trái và lá ớt

Theo Wharton & Díeguez – Uribeondo (2004), nấm C circinans gây bệnh trên

hành, sẽ hình thành đĩa áp trước và xâm nhập vào biểu bì sau 24 giờ Lúc này, không có triệu chứng bị bệnh nhưng nấm bắt đầu lây lan nhanh khắp các mô tế bào, giết chết tế bào chủ và bắt đầu tiến trình lây bệnh, sợi nấm sẽ tấn công bằng cách len lỏi vào bên

trong tế bào tiết ra enzyme phân hủy vách và màng nguyên sinh chất tế bào Khi vào bên trong tế bào thì nấm tạo thành vòi hoặc đầu hút chất hút dinh dưỡng của tế bào kí

chủ Tương tự, Panday et al (2012) quan sát sự xâm nhiễm của nấm C gloeosporioides

với hành tây ghi nhận có 8 giai đoạn được trình bày ở Bảng 2.4 Vào lúc 6 giờ sau xâm nhiễm, một ống mầm xuất hiện từ bào tử và một đĩa áp hình cầu được hình thành từ điểm cuối của ống mầm (Hình 2.9) Từ 24 đến 48 giờ sau xâm nhiễm, đĩa áp trưởng thành và một sợi nấm xâm nhiễm xuất hiện qua lỗ ở gốc của các đĩa áp

Hình 2.9 Sự xâm nhiễm của C gloeosporioides lên lá hành tây được quan sát dưới kính hiển vi điện tử tại thời điểm 6 đến 24 giờ sau xâm nhiễm (Panday et al., 2012) (A); ống

mầm (gt) của C gloeosporioides hình thành từ bào tử (c) ở 6 giờ sau xâm nhiễm và (B) đĩa áp

(ap) ở 12 đến 24 giờ sau xâm nhiễm

Hình 2.10 Sự xâm nhiễm của C gloeosporioides lên lá hành tây được quan sát dưới kính hiển vi điện tử tại thời điểm 48 giờ sau xâm nhiễm (Panday et al., 2012) (A); Sự xâm nhập

trực tiếp của C gloeosporioides trên hành lá (ih) các sợi nấm xâm nhiễm nảy mầm từ bào tử

(a) và (B); Xâm nhập qua lỗ khí khẩu (ih) các sợi nấm xâm nhiễm và xâm nhập qua lỗ khí

khổng (st)

Sau 48 giờ, nó xâm nhập trực tiếp vào lớp biểu bì của vật chủ và hình thành sợi nấm sơ cấp Đồng thời, sự hình thành gai (papilla) và sự xâm nhập vào ký chủ qua khí khổng cũng xảy ra mặc dù không có sự hình thành của túi xâm nhiễm (Hình 2.10) Từ 48 đến 72 giờ, sợi nấm sơ cấp bắt đầu phân nhánh để hình thành sợi nấm thứ cấp trong các tế bào biểu bì, sau đó là sự phát triển một khối lượng lớn cả sợi nấm trong và ngoài

tế bào dẫn đến sự phát triển của các sợi nấm nhỏ màu trắng và vết bệnh úng nước Vào lúc 72 đến 96 giờ sau khi xâm nhiễm, các sợi nấm trong và ngoài tế bào tỏa ra từ tế bào này sang tế bào khác dẫn đến sự hình thành đĩa đài (Hình 2.11) Ở 96 giờ sau xâm nhiễm, triệu chứng bệnh thán thư điển hình ở hành với nhiều bào tử nhầy màu cá hồi trên bề

mặt lá bị nhiễm bệnh (Panday et al., 2012)

Hình 2.11 Sự xâm nhiễm của C gloeosporioides lên lá hành tây được quan sát dưới kính hiển vi điện tử tại thời điểm 72 giờ sau xâm nhiễm (Panday et al., 2012) (A) 2 cách xâm

nhiễm của C gloeosporioides: đĩa áp (a) với sợi nấm sơ cấp trong tế bào và sợi nấm sơ cấp

(pha) giữa các tế bào của ký chủ ở 72 giờ sau xâm nhiễm, (B) sự phát triển của các sợi nấm

giữa các tế bào (các mũi tên)

Bảng 2.4 Tổng hợp các giai đoạn xâm nhiễm của C gloeosporioides trên lá hành tây (Panday et al., 2012)

Hình thành đĩa đài Triệu chứng thán thư điển hình

96 Sự hình thành phát triển của

khuẩn ty trên bề mặt lá

Hiện diện nhiều bào tử nhầy màu cá hồi trên bề mặt lá bị nhiễm bệnh

96

Phát triển mở rộng khuẩn ty trên bề mặt lá

Triệu chứng thán thư điển hình

120

2.2.4.2 Đặc điểm phát sinh và phát triển của bệnh

Bệnh thán thư hành thường gây hại mạnh trong điều kiện thời tiết nóng ẩm Trên đồng ruộng bệnh xuất hiện và gây hại ở vụ hành sớm hoặc chính vụ, đặc biệt những năm có mùa đông ấm hơn, nhiệt độ 25-280C và trên những chân ruộng bón phân quá nhiều

đạm urê không cân đối với phân lân và kali (Vũ Triệu Mân et al., 2007) Nấm bệnh có

thể hoàn thành vòng đời trong vài ngày dưới điều kiện thời tiết nóng ẩm (Verma & Sharma, 1999) Nấm bệnh lưu tồn trong đất và xác bã thực vật, bào tử phát tán nhờ gió, nước mưa hoặc dụng cụ lao động (AVRDC, 2004)

Quá trình xâm nhiễm và sự phát sinh phát triển của bệnh phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố của điều kiện ngoại cảnh Các yếu tố ngoại cảnh thường có ảnh hưởng lớn tới

bệnh là ẩm độ, nhiệt độ, đất đai, phân bón, ánh sáng, … (Lê Lương Tề et al., 2007)

Theo Vũ Triệu Mân & Lê Lương Tề (1998), trong điều kiện mưa thường xuyên và nhiệt độ khoảng 230C là điều kiện thuận lợi cho nấm lây lan và phát triển Nấm có thể xâm nhiễm vào lá trực tiếp và qua những khe hở tự nhiên mà không cần tạo vết thương Nấm xâm nhiễm đòi hỏi ẩm độ 100% và nhiệt độ 20 – 300C trong 24 giờ Triệu chứng bệnh có thể xuất hiện trong vòng 6 ngày sau khi tấn công vào mô cây và thành lập đĩa đài trong điều kiện ẩm ướt Bào tử phát tán nhờ mưa, gió, côn trùng Bón đạm nhiều, mật độ cây trồng cao, nấm tồn tại trên vỏ hạt giống, trên tàn dư cây bệnh Bào tử phân sinh có sức sống cao, trong điều kiện khô mặc dù bị vùi trong đất vẫn có khả năng mọc mầm ở vụ sau Bệnh phát triển, lây lan mạnh và gây thiệt hại nghiêm trọng vào những tháng mưa nhiều

Một số chủng Colletotrichum spp tồn tại trong tự nhiên, một số khác lưu tồn

ngoài đồng trên cây ký chủ phụ, cây hoang dại, tàn dư thực vật, trên các mô trái bị bệnh,

… Bào tử có thể lưu tồn trên mô bệnh khoảng 10 tháng (Phạm Văn Biên et al., 2003) Ở điều kiện khắc nghiệt, nấm Colletotrichum spp có thể tồn lại dạng hạch nấm và hình

thành đĩa áp tấn công trên các phần khác nhau khi phát hiện tế bào kí chủ Bệnh thường bị nhiễm cao nhất trong thời kỳ ẩm ướt nhất của mùa trồng trọt (Wharton & Díeguez – Uribeondo, 2004)

2.3 Kích thích tính kháng bệnh trên cây trồng

Kích thích tính kháng thường được gọi tắt là “kích kháng”, là sự kích thích để tạo ra tính kháng bệnh của thực vật Hiện tượng này giúp cho giống cây trồng bị nhiễm trở nên có khả năng kháng được bệnh ở mức độ nào đó sau khi xử lý chất kích kháng Phương pháp kích kháng không có tác dụng loại trừ trực tiếp mầm bệnh như những thuốc trừ dịch hại thông thường mà dựa trên sự kích thích của những cơ chế tự nhiên của cây trồng Chất kích kháng có thể là một loài vi sinh vật không gây bệnh, không mang tính độc đối với cây trồng hoặc có thể là một loại hóa chất nào đó không độc và không có tác động trực tiếp diệt mầm bệnh như những hóa chất được dùng trong nông dược (Phạm Văn Kim, 2002)

Theo Pieterse et al (1996), kích kháng bệnh là hiện tượng mà cây trồng biểu hiện

mức độ kháng lại tác nhân gây bệnh sau khi nhận được sự kích thích thích hợp Cơ chế liên quan đến tính kích kháng bao gồm sự lignin hóa, sự hình thành những cấu trúc rào cản và những protein liên quan đến sự phát sinh bệnh Ưu điểm của biện pháp này là không chuyên biệt, nghĩa là có nhiều cách xử lý kích kháng, có thể áp dụng trên nhiều loại cây trồng và với nhiều đối tượng gây bệnh (Dann, 2003)

2.3.1 Định nghĩa

Tính kháng tạo được IR (induced resistance) là “một trạng thái sinh lý của cây với khả năng phòng thủ được tăng cường nhờ được kích hoạt bởi các kích thích môi trường đặc biệt” Nhờ khả năng phòng thủ được tăng cường này mà cây có thể chống lại được sự tấn công tiếp theo của các tác nhân gây bệnh Tính kháng tạo được mang tính phổ rộng, chống lại được nấm, vi khuẩn, virus, tuyến trùng, côn trùng Như vậy có thể thấy tính kháng tạo được chỉ hình thành sau khi được kích thích bởi nguồn kích hoạt (elicitor) Dựa vào bản chất của nguồn kích hoạt và đường dẫn truyền tín hiệu, tính kháng tạo được có thể được chia làm 2 loại chính là là tính kháng tập nhiễm hệ thống SAR (systemic acquired resistance) và tính kháng hệ thống tạo được ISR (induced systemic resistance) (Hà Viết Cường, 2011)

2.3.2 Các hình thức kích kháng

Tính kháng tập nhiễm hệ thống SAR là loại tính kháng tạo được có tính lưu

dẫn (hệ thống), phổ rộng (chống lại nhiều tác nhân gây bệnh và thậm chí các ức chế vô sinh), thường dẫn tới biểu hiện protein PR và thông qua đường dẫn truyền tín hiệu SA (salycilic acid) Nguồn tạo SAR là vi sinh vật gồm nấm, vi khuẩn, virus…Các vi sinh vật này có thể gây bệnh hoặc không gây bệnh cho cây Ngoài ra, SAR cũng có thể là các hóa chất như SA, INA BTH… Dấu hiệu phân tử tín hiệu đặc trưng của SAR là SA có thể được tạo ra rất nhanh trong vòng vài giờ (4-6 giờ) sau lây nhiễm và nhân lên nhanh chóng; sau khoảng 24 giờ SAR đã biểu hiện toàn cây Sự di chuyển của SAR thường theo hướng từ dưới gốc lên trên ngọn Cây có thể duy trì SAR trong thời gian rất lâu, trong nhiều trường hợp kéo dài cả đời của cây (Hà Viết Cường, 2011)

Tính kháng hệ thống tạo được ISR

Tính kháng hệ thống tạo được ISR là loại tính kháng tạo được có tính lưu dẫn (hệ thống), phổ rộng (chống lại nhiều tác nhân gây bệnh), không dẫn tới biểu hiện PR protein và thông qua đường dẫn truyền tín hiệu JA/ET (jasmonic acid và ethylen) Nguồn tạo ISR là vi sinh vật vùng rễ không gây bệnh cho cây, điển hình là các vi khuẩn vùng rễ

như Pseudomonas, Bacillus hoặc Bradyrhizobium (Hà Viết Cường, 2011)

Kích kháng là kết quả cuối cùng của quá trình phức tạp của sự thay đổi chất trong mô cây và việc xác định diễn tiến quá trình này rất khó khăn (Steiner & Schonbeck, 1995) Trong bộ gen của tế bào cây có các gen điều khiển tế bào tiết ra các chất giúp mô

cây kháng với một bệnh nào đó hoặc nhiễm bệnh nào đó Tuy nhiên, trong tình trạng bình thường, các gen này bị một gen ức chế bên cạnh ức chế nó Khi ta phun tác nhân gây kích kháng lên lá cây ấy, tác nhân gây kích kháng tác động lên bề mặt lá, kích thích các thụ thể có ở bề mặt lá Khi lá bị kích thích, các thụ thể này tạo tín hiệu và chuyển tín hiệu này vào nhân của tế bào và tác động vào gen điều tiết Gen điều tiết bị tác động nên không hoạt động và không còn ức chế gen kháng bệnh Nhờ đó gen kháng bệnh điều khiển tế bào tiết ra các chất kháng bệnh Nhờ các chất kháng bệnh này mà cây trồng từ nhiễm bệnh trở thành kháng bệnh (Phạm Văn Kim, 2000)

Khi mầm bệnh xâm nhập vào bên trong mô của cây, do cần phải lấy dinh dưỡng hầu cung cấp cho nhu cầu của chính bản thân mình, mầm bệnh phải thiết lập cho được mối liên hệ về thực phẩm với ký chủ Mầm bệnh phải tiết ra các enzyme, chất độc và cả các kích thích tố cần thiết, tác động vào cây làm cho cây bị hại Cây trồng bắt đầu những phân tử báo hiệu chỉ ra hiện diện của mầm bệnh tiếp xúc với cây trồng Mầm bệnh phóng thích ra môi trường các chất như glycoprotein, carbohydrat, acid béo và peptides, oligosaccharide (Agrios, 2005) Các chất này hoạt động như chất mồi (elicitor), chúng sẽ tác động lên mặt ngoài của tế bào biểu bì ký chủ, kích thích giúp ký chủ biết được có mầm bệnh tấn công và một loạt các phản ứng sinh hóa và sự thay đổi cấu trúc di truyền trong tế bào cây xảy ra nhằm cố gắng đẩy lùi mầm bệnh và những enzym gây độc Sự nhận ra, chuyển tín hiệu báo động, phản ứng của tế bào nhanh hay chậm đã làm cho tế bào của ký chủ là nhiễm bệnh hay kháng bệnh

Chất mồi có nguồn gốc từ mầm bệnh được nhận biết bởi ký chủ, những chuỗi báo hiệu được gởi ra protein tế bào ký chủ và đến những gen trong nhân làm chúng trở nên hoạt động, để sản xuất ra các chất ngăn chặn hoặc những sản phẩm hướng tới điểm tế bào bị tấn công Những chuỗi báo hiệu có khi chỉ có hiệu quả tại chỗ và có khi được chuyển đến tế bào lân cận hay được lưu dẫn khắp cây Theo Agrios (2005), các hợp chất tín hiệu kích thích sinh ra PR protein gồm các salicylic acid, acid jasmonic, ethylen, systemin và có thể những chất khác Các PR protein là các enzyme được sản sinh trong thực vật trong trường hợp có sự tấn công của mầm bệnh (Van Loon & Van Strien, 1999) Chúng được sinh ra như là một phần của sức đề kháng lưu dẫn Sự xâm nhiễm của mầm bệnh kích hoạt các gen tạo ra các PR protein Một trong số các PR protein này là các chất kháng nấm hoặc vi khuẩn Sự xâm nhiễm cũng kích thích sự liên kết chéo của các phân tử trong thành tế bào và sự tích tụ của lignin, phản ứng tạo ra một rào cản tại chổ làm chậm sự lây lan mầm bệnh sang các bộ phận khác của cây (Campbell & Reece, 2005)

PR protein được chính thức chia thành 17 nhóm lớn, chủ yếu dựa vào cấu trúc, trong đó có 6 PR protein có liên quan đến chức năng tăng cường sự tổng hợp của các enzyme β-1-3-glucanase, chitinase, peroxidase (Bảng 2.5) Ngoài ra, còn 1 nhóm mới đang nghiên cứu là Chitosanase Số lượng PR protein thay đổi tùy theo loại cây, cụ thể

trên 16 PR protein ở khoai tây, trên 33 PR protein ở thuốc lá, 30 PR protein ở củ cải đường

Bảng 2.5 Các loại PR protein liên quan sự kháng bệnh hại do nấm trên cây trồng (Vidhyasekaran, 2018)

Loại PR protein

Loại cây trồng đã ghi nhận PR protein Chức năng

PR-2 Lúa, lúa mì, lúa mạch, bắp, khoai tây, cà chua, thuốc lá, tiêu, đậu các loại

β-1,3-glucanase PR-3 Lúa, bắp, cà chua, tiêu, củ cải đường, cải dầu Chitinase

2.3.3 Dẫn truyền tín hiệu trong miễn dịch thực vật

Phản ứng phòng thủ tạo được của cây điều khiển bởi một mạng lưới các đường dẫn truyền tín hiệu chồng chéo lên nhau Nhiều phân tử tham gia các đường dẫn truyền tín hiệu (Hà Viết Cường, 2011)

2.3.3.1 Đường hướng salicyclic acid (SA)

Salicyclic acid (SA) là một phytohormon, có vai trò quan trọng trong phát triển, quang hợp, hô hấp… của thực vật SA cũng là một phân tử tín hiệu nội sinh tham gia cảm ứng tính kháng tạo được của thực vât Vai trò của SA trong dẫn truyền tính kháng đã được chứng minh trong một số thí nghiệm:

- Xử lý SA trên cây thuốc lá đã dẫn tới giảm triệu chứng bị nhiễm bởi TMV và tích lũy nhiều PR protein (thí nghiệm của White, 1970)

- Lây nhiễm TMV trên thuốc lá dẫn tới hàm lượng SA tăng cục bộ (tại vị trí lây nhiễm) và hệ thống (toàn cây)

- Cây Arabidopsis chuyển gen NahG (naphthalene hydroxylase G) của vi khuẩn

Pseudomonas putida (là gen mã hóa salicylate hydroxylase, một enzyme chuyển

SA thành dạng bất hoạt là catechol) đã biểu hiện tính mẫn cảm cao đối với nhiều loại tác nhân gây bệnh khác nhau như nấm, vi khuẩn và virus

- Cây chứa các đột biến mất khả năng tích lũy SA như eds4, eds5 (enhanced disease susceptibility), sid1, sid2 (SA induction-deficient), pad4 (phytoalexin-deficient) biểu hiện tính mẫn cảm cao với tác nhân gây bệnh

SA tương tác với catalase – là một enzyme xúc tác cho sự phân hủy H2O2 thành H2O và O2 H2O2 là phân tử hoạt động phía thượng lưu của quá trình dẫn truyền tín hiệu Phía hạ lưu của đường dẫn truyền tín hiệu (phía sau SA) là một protein gọi là NPR1 (nonexpressor of PR1 protein) cần cho dẫn truyền SA Sản phẩm cuối cùng của đường