tóm tắt luận án tiến sĩ nghiên cứu bệnh héo xanh vi khuẩn ralstonia solanacearum smith hại cây lạc, cây khoai tây vùng hà nội, phụ cận và biện pháp phòng trừ

Cho đến nay, những công trình nghiên cứu về quản lý tổng hợp bệnh héo xanh gây hại trên cây lạc, cây khoai tây áp dụng vào thực tiễn sản xuất chưa nhiều.. Mục đích Trên cơ sở kết quả ng

TRƯỜNG ĐẠIHỌC NÔNGNGHIỆP HÀ NỘI

-*** -

NGUYỄN TẤT THẮNG

NGHIÊN CỨU BỆNH HÉO XANH VI KHUẨNRalstonia

solanacearum Smith HẠI CÂY LẠC,

CÂY KHOAI TÂY VÙNG HÀ NỘI, PHỤ CẬN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Người hướng dẫn khoa học:

1 PGS.TS Đỗ Tấn Dũng Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội

2 PGS.TS Nguyễn Văn Tuất Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam

Phản biện 1: TS Hà Viết Cường

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội

Phản biện 2: PGS TS Nguyễn Hồng Sơn

Viện Môi trường Nông nghiệp

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội

Vào hồi giờ, ngày tháng năm 201

Có thể tìm hiểu luận án tại:

- Thư viện Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội

- Thư viện Quốc gia

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Cây lạc (Arachis hypogaea L.) là cây công nghiệp ngắn ngày,

cây thực phẩm có giá trị kinh tế cao và ngày càng được trồng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới Việt Nam hiện nay đứng thứ 10 thế giới và thứ 5 tại châu Á về diện tích trồng lạc

Cây khoai tây (Solanum tuberosum L.) là loại cây thực phẩm có

giá trị dinh dưỡng Ở Việt Nam, năm 2009 diện tích trồng khoai tây đạt 35.000 ha, sản lượng đạt 370.000 tấn

Tuy nhiên năng suất lạc, khoai tây của nước ta hiện nay còn thấp Phát triển và mở rộng diện tích các giống lạc, khoai tây mới có năng suất cao, chất lượng tốt, chống chịu sâu bệnh là một trong những hướng nghiên cứu ưu tiên nhằm đẩy mạnh sản xuất lạc, khoai tây ở

nước ta Trong sản xuất lạc, khoai tây bệnh HXVK R solanacearum

Smith là bệnh gây hại nghiêm trọng đến năng suất và chất lượng Cho đến nay, những công trình nghiên cứu về quản lý tổng hợp bệnh héo xanh gây hại trên cây lạc, cây khoai tây áp dụng vào thực tiễn sản xuất chưa nhiều Xuất phát từ tình hình thực tiễn, luận án đã chọn và

thực hiện nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu bệnh héo xanh vi khuẩn

Nội, phụ cận và biện pháp phòng trừ”

2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

2.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài

- Các kết quả nghiên cứu của luận án là một dẫn liệu khoa học có giá trị về việc đánh giá được thực trạng bệnh héo xanh vi

khuẩn R solanacearum Smith hại cây lạc, cây khoai tây một cách

tổng hợp; đồng thời nhằm hạn chế tác hại của bệnh HXVK, tăng cao năng suất và chất lượng nông sản phẩm

- Kết quả nghiên cứu một số đặc tính sinh học của loài R

solanacearum Smith có ý nghĩa trong chẩn đoán, giám định và dự

báo xu thế phát sinh gây hại của bệnh HXVK hại cây lạc, cây khoai

tây ở vùng Hà Nội và phụ cận

- Luận án góp phần xây dựng ngày càng hoàn thiện hơn quy trình quản lý tổng hợp bệnh HXVK hại cây lạc, cây khoai tây vùng Hà Nội và phụ cận

2.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Đề tài luận án đã đề xuất biện pháp quản lý tổng hợp bệnh HXVK hại cây lạc và cây khoai tây đạt hiệu quả kinh tế cao, phù hợp với trình độ canh tác của người dân, đơn giản, dễ làm, dễ áp

dụng, phù hợp với điều kiện thực tiễn và mang tính bền vững

3 Mục đích, yêu cầu của đề tài

3.1 Mục đích

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu một số đặc điểm hình thái, đặc tính sinh học, khảo sát một số biện pháp phòng trừ bệnh HXVK hại cây lạc, cây khoai tây, từ đó đề xuất qui trình quản lý tổng hợp bệnh HXVK hại cây lạc, cây khoai tây vùng Hà Nội và phụ cận đạt hiệu quả kinh tế cao

3.2 Yêu cầu

Đánh giá thực trạng bệnh HXVK hại cây lạc, khoai tây vùng

Hà Nội và phụ cận; nghiên cứu đặc điểm hình thái, đặc tính sinh học và phạm vi ký chủ của vi khuẩn gây bệnh Xây dựng qui trình quản lý tổng hợp bệnh HXVK hại cây lạc, cây khoai tây Thực nghiệm một mô hình quản lý tổng hợp bệnh HXVK trên cây khoai tây ở vùng Hà Nội

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4.1 Đối tượng

Bệnh HXVK hại cây lạc, cây khoai tây vùng Hà Nội, phụ cận

4.2 Phạm vi nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu về đặc tính sinh học; xác định các race, biovar

của loài R solanacearum gây bệnh HXVK Nghiên cứu một số yếu

tố ảnh hưởng đến quá trình phát sinh, phát triển bệnh HXVK

Xây dựng và thực hiện biện pháp phòng chống bệnh HXVK theo hướng quản lý tổng hợp ở vùng nghiên cứu

5 Những đóng góp mới của đề tài

- Đề tài là công trình khoa học đã nghiên cứu làm rõ hơn một số vấn đề về bệnh HXVK hại cây lạc, cây khoai tây vùng Hà Nội và phụ cận

- Xây dựng mô hình và quy trình quản lý tổng hợp bệnh HXVK hại cây lạc, cây khoai tây một cách đơn giản, dễ làm, dễ áp dụng, phù hợp với điều kiện thực tiễn, đạt hiệu quả kinh tế cao và mang tính bền vững

- Bổ sung nguồn tư liệu có ý nghĩa về bệnh HXVK hại cây lạc, cây khoai tây, là tài liệu tham khảo cho công tác đào tạo cán bộ kỹ thuật và các nghiên cứu tiếp theo về bệnh này

6 Cấu trúc của luận án

Luận án chính 140 trang, gồm 5 phần: mở đầu (6 trang), chương 1 Tổng quan tài liệu nghiên cứu (38 trang), chương 2 Phương pháp nghiên cứu (25 trang), chương 3 Kết quả nghiên cứu và thảo luận (69 trang), Kết luận và đề nghị (2 trang) Có

42 bảng biểu, 15 hình minh họa Luận án có 2 phụ lục Có tổng

số 149 tài liệu tham khảo; trong đó có 47 tài liệu tiếng Việt,

102 tài liệu tiếng Anh, có trên 36 tài liệu cập nhật từ năm 2000 đến nay

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

1.1 Cơ sở khoa học của đề tài

Bệnh héo xanh vi khuẩn Ralstonia solanacearum Smith là bệnh

gây hại phổ biến và nguy hiểm đã gây tổn thất nghiêm trọng trong sản xuất nông nghiệp, nhất là các cây trồng có ý nghĩa kinh tế như

lạc, khoai tây làm giảm đáng kể đến năng suất và chất lượng của nông sản phẩm

Do tác nhân gây bệnh có nguồn gốc trong đất nên việc chẩn đoán và công tác phòng trừ bệnh gặp rất nhiều khó khăn Bệnh HXVK rất khó phòng trừ bằng thuốc hóa học nên càng dễ bị lạm dụng, gây ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe con người, đất, nước, môi trường sinh thái

Hiện nay ở nước ta những nghiên cứu về chế phẩm sinh học để phòng trừ bệnh HXVK chưa được ứng dụng nhiều trong sản xuất

Vì vậy nghiên cứu đề xuất quy trình quản lý tổng hợp, trong đó chú trọng biện pháp canh tác, chọn lọc sử dụng giống chống chịu bệnh, biện pháp sinh học,… một cách tổng hợp để nâng cao hiệu quả phòng trừ bệnh héo xanh trên cây lạc, cây khoai tây là điều cấp thiết hiện nay

1.2 Tình hình nghiên cứu ở ngoài nước

1.2.1 Lịch sử nghiên cứu bệnh héo xanh vi khuẩn hại cây trồng

Bệnh HXVK là một trong những bệnh gây hại nghiêm trọng đến năng suất và chất lượng cây lạc, cây khoai tây ở nhiều nước trên thế giới Vi khuẩn được Smith nghiên cứu và đặt tên là

Pseudomonas solanacearum từ năm 1896 Năm 1996 tác giả Yabuuchi đã nghiên cứu, đề nghị chuyển vi khuẩn gây bệnh HXVK

thành tên mới Ralstonia solanacearum Smith (Yabuuchi) Bệnh

HXVK là loại bệnh quan trọng và điển hình nhất ở vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới và những vùng có khí hậu ôn đới trên thế giới (Hayward, 1994 [78]; Prior et al., 1997 [126]) Bệnh gây nên những thiệt hại nghiêm trọng về kinh tế, làm giảm năng suất trên nhiều cây trồng từ 15 đến 95%, thậm chí 100% trên cây cà chua (AVRDC report, 2000) đến 70% trên cây khoai tây (Sinha, 1986) [134] và 90% trên cây lạc (Machmud, 1986)

1.2.2 Những nghiên cứu về vi khuẩn gây bệnh héo xanh

R solanacearum Smith

Bệnh HXVK do vi khuẩn R solanacearum có hình gậy ngắn,

tròn ở hai đầu gây ra Kích thước khoảng 1,0 - 1,5 x 0,5 - 06 μm

Khuẩn lạc có bề mặt trơn, nhẵn, ít khi gồ ghề, hơi chảy hoặc không

chảy, có thể có màu trắng, trắng đục hoặc phớt hồng trên môi trường

TZC (Mehan et al., 1994) [111]

Vi khuẩn gây bệnh HXVK là ký sinh đa thực, gây hại trên cà

chua, lạc, thuốc lá và nhiều cây trồng, cây rừng và cỏ dại Vi khuẩn

có thể tồn tại lâu dài trong đất, trong tàn dư cây bệnh và trên cỏ dại

(Persley, 1986)

Đã phát hiện và công bố 5 race khác nhau trên cơ sở phân biệt

về phạm vi ký chủ, phân bố địa lý và khả năng tồn tại ở những môi

trường khác nhau (He, 1986) [84]

Dựa vào khả năng sử dụng, oxy hóa 3 loại rượu là mannitol,

sorbitol, dulcitol và 3 loại đường là lactoza, maltoza cellobioza (He et

al., 1983; Hua et al., 1984 [92]) đã nghiên cứu và phân loại vi khuẩn

đến biovar (thứ sinh học) Theo các tác giả, loài R solanacearum có

5 biovar gây bệnh HXVK

1.2.3 Các nghiên cứu phòng chống bệnh héo xanh vi khuẩn

Áp dụng biện pháp chọn, tạo và sử dụng giống chống chịu,

biện pháp sinh học, canh tác, hóa học, quản lý tổng hợp đã bước đầu

mang lại hiệu quả

1.3 Tình hình nghiên cứu ở trong nước

1.3.1 Lịch sử nghiên cứu và mức độ phân bố bệnh HXVK hại cây

trồng ở nước ta

Ở trong nước các công trình tập trung nghiên cứu về tính phổ biến,

mức độ tác hại, phạm vi ký chủ, triệu chứng bệnh, đặc tính sinh học và

quy luật phát sinh phát triển của bệnh và một số hướng phòng trừ của

một số tác giả Đặng Thái Thuận (1968) [39], Đoàn Thị Thanh và cs

(1995) [33], Lê Lương Tề (1997) [30], Đỗ Tấn Dũng [7], [8], [9] Theo Lê Lương Tề (1997) [30], bệnh HXVK hại lạc thường phát sinh ở cả hai thời vụ trồng là lạc vụ xuân và lạc thu

Nguyễn Xuân Hồng và cs (1993) [89] cho biết: Bệnh hại nghiêm trọng ở một số vùng trọng điểm ở Tỉnh Nghệ An và Thanh Hóa với tỷ lệ bệnh giao động từ 15 - 35% và ở vùng trồng lạc của Tỉnh Long An và Tây Ninh là từ 20 - 30%

lạc, cây khoai tây và trên một số cây trồng

Các kết quả nghiên cứu trong phòng chống bệnh HXVK cây lạc, cây khoai tây và trên một số cây trồng đã được một số tác giả nghiên cứu và đề cập như: Nguyễn Văn Liễu và cs (1995) [22], Nguyễn Xuân Hồng và cs (1995), Đoàn Thị Thanh (1995) [33], Lê Lương Tề và cs (2002), Lê Hồng Viễn (2003) [47], Dư Ngọc Thành, Nguyễn Thị Chinh (2005) [37], Lê Như Kiểu và cs (2002) [20], Nguyễn Thị Hồng Hải và cs (2006) [15], Lê Lương Tề (1997) [30],

Đỗ Tấn Dũng (2009) [12], Nguyễn Văn Đĩnh và cs (2005) [13]

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Địa điểm nghiên cứu

- Điều tra, đánh giá thực trạng bệnh HXVK hại cây lạc, cây khoai tây ở: Hà Nội, Bắc Ninh, Bắc Giang, Nam Định

- Phân lập, nuôi cấy và nghiên cứu đặc điểm hình thái, đặc tính sinh học của vi khuẩn gây BHX, lây bệnh nhân tạo, khảo sát tính chống chịu đối với bệnh HXVK v.v: tại phòng nghiên cứu Bộ môn Bệnh cây, khu nhà lưới Khoa Nông học - Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội

- Thí nghiệm ngoài đồng ruộng thực hiện tại xã Tam Sơn, Từ Sơn, Bắc Ninh; xã Đặng Xá, Gia Lâm, Hà Nội

2.2 Thời gian nghiên cứu

Đề tài được thực hiện từ tháng 6 năm 2008 đến tháng 10 năm 2011

2.3 Vật liệu và dụng cụ nghiên cứu

2.3.1 Vật liệu nghiên cứu

- Mẫu bệnh HXVK hại lạc, khoai tây

- Giống lạc, giống khoai tây, đất trồng cây

- Chế phẩm vi sinh vật đối kháng Bacillus subtilis, một số thuốc

kháng sinh, thuốc hóa học, chất kích kháng

- Môi trường nhân tạo dùng để phân lập, nuôi cấy, xác định

biovar của các isolates vi khuẩn R solanacearum

2.3.2 Dụng cụ nghiên cứu

Tủ định ôn, tủ lạnh, nồi hấp, tủ cấy, tủ sấy, dao, kéo, panh, bút lông, đĩa petri, lọ thủy tinh đựng mẫu, vv

2.4 Nội dung nghiên cứu

- Điều tra thực trạng bệnh HXVK hại cây lạc và cây khoai tây

- Nghiên cứu một số đặc điểm hình thái, đặc tính sinh học; xác

định các race, biovar của loài R solanacearum gây bệnh HXVK

- Nghiên cứu một số yếu tố sinh thái kỹ thuật ảnh hưởng đến quá trình phát sinh, phát triển bệnh HXVK hại cây lạc, khoai tây

- Nghiên cứu biện pháp phòng trừ bệnh HXVK hại cây lạc, cây khoai tây vùng Hà Nội, phụ cận

2.5 Phương pháp nghiên cứu

Điều tra bệnh HXVK theo phương pháp của Cục bảo vệ thực vật (1995) [4], Viện BVTV (1997) [45]

Chẩn đoán, giám định bệnh HXVK theo phương pháp của Lê Lương Tề (1997) [30]; Nguyễn Văn Tuất (1997) [44]

Phương pháp nghiên cứu đặc điểm hình thái tế bào của vi

khuẩn R solanacearum: theo phương pháp của Nishizawa Kangen và

Hucker (Schaad, 1998)

Xác định race của các isolates vi khuẩn theo phương pháp nghiên cứu của Buddenhagen và cs (1962), Hua và cs (1984) [92] Xác định biovar của các isolates vi khuẩn theo phương pháp nghiên cứu của Hayward, (1964) [81]; He và cs (1983) [86]; Buddenhagen và cs (1964) [59]

Lây bệnh nhân tạo bệnh HXVK theo quy tắc Koch [149]; Nguyễn Văn Tuất (1997) [44]

Nghiên cứu khả năng chống chịu bệnh HXVK của giống lạc, khoai tây trong nhà lưới: sử dụng phương pháp sát thương rễ (Hanson, 1996 [75]; Wang, 1998) Phân loại mức chống chịu hoặc nhiễm bệnh theo Tan và cs, 1995 [137]

Tính hiệu lực của thuốc theo công thức Abbott (1925) và Henderson - Tilton

2.5.4 Phương pháp tính toán xử lý số liệu

Toàn bộ các số liệu thu thập được, được tính toán và xử lý trên chương trình Excel; xử lý, so sánh Duncan trên chương trình STATHM Ver.4.0, 2002

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1 Đánh giá thực trạng bệnh héo xanh vi khuẩn hại cây lạc, cây khoai tây vùng Hà Nội và phụ cận

khoai tây

Trên ruộng đối chứng tỷ lệ bệnh HXVK hại lạc rất cao (11,47%), tương ứng thiệt hại về năng suất là 13,17% so với ruộng

thí nghiệm Trong khi đó ở ruộng thí nghiệm tỷ lệ bệnh HXVK ở mức rất thấp (1,33%) và năng suất cũng đạt cao hơn so với ruộng đối chứng là 13,17% (đạt 134,4 kg/sào 360m2) (Bảng 3.4)

Bảng 3.4 Mức độ tác hại của bệnh HXVK hại cây lạc tại xã Đặng Xá, Gia Lâm, Hà Nội (vụ hè thu năm 2009)

Ruộng

thí nghiệm

TLB % ở các giai đoạn sinh trưởng

TLB (%)

Năng suất trung bình (kg/

sào)

Thiệt hại năng suất (%) so với ruộng thí nghiệm

Cây

con

Ra hoa

- Đâm tia

Củ non

Củ già

Đối chứng 1,6 5,07 2,93 1,87 11,47 116,7 13,17 Thí nghiệm 0,0 0,53 0,53 0,27 1,33 134,4 -

Bảng 3.5 Mức độ tác hại của bệnh HXVK hại cây khoai tây tại xã Tam Sơn, Từ Sơn, Bắc Ninh (vụ đông năm 2009)

Ruộng

thí nghiệm giai đoạn sinh trưởng TLB % ở các

TLB (%)

Năng suất trung bình (kg/sào)

Thiệt hại năng suất (%)

so với ruộng

mô hình

Cây

con

Hình thành

củ

Hình thành

củ

Củ non

Củ non

Củ già Đối chứng 1,33 2,67 4,0 3,2 11,2 519,9 9,74 Thí nghiệm 0,0 0,27 0,27 0,27 0,81 576,0 -

Ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau của cây khoai tây, bệnh HXVK gây hại cũng khác nhau Ở giai đoạn cây con trên cây khoai tây bệnh HXVK thường nhẹ (TLB trung bình từ 0,0 - 1,33%) Còn ở giai đoạn hình thành củ và củ non, bệnh HXVK gây hại nặng hơn (TLB trung bình từ 0,27 - 4,0%)

Đánh giá mức độ tác hại của bệnh HXVK hại khoai tây đến

năng suất, cho thấy: khi tỷ lệ nhiễm bệnh càng cao thì năng suất

càng giảm Ở ruộng đối chứng, tỷ lệ bệnh HXVK là 11,2% tương

ứng với sự thiệt hại về mặt năng suất lên đến 9,74% Còn ở ruộng

mô hình có tỷ lệ bệnh rất thấp (0,81%) và năng suất tương ứng

cũng đạt cao hơn ruộng đối chứng là 9,74% (đạt 576,0 kg/ sào

360m2) (Bảng 3.5)

3.2 Nghiên cứu một số đặc điểm hình thái, đặc tính sinh học; xác

định các race, biovar của loài Ralstonia solanacearum gây bệnh

HXVK

3.2.1 Nghiên cứu đặc điểm hình thái, đặc tính sinh học của VKHX

hại cây lạc, cây khoai tây

Qua nghiên cứu đặc điểm hình thái cho thấy: các isolates vi

khuẩn gây bệnh héo xanh phân lập từ cây lạc, cây khoai tây trên

môi trường TZC đều có khuẩn lạc với hình dạng không đều, nhày,

rìa màu trắng, ở giữa có phớt màu hồng nhạt Trên môi trường

Kings’B, khuẩn lạc màu trắng, nhày, không có sắc tố huỳnh quang

Trên môi trường SPA thì các isolates vi khuẩn có đặc điểm sai khác

nhau chút ít về màu sắc khuẩn lạc: trắng kem, trắng xám, trắng sữa,

trắng trong Loài R solanacearum có dạng hình gậy, hai đầu hơi

tròn, có từ 1 - 3 lông roi ở một đầu, các isolates của 2 dòng vi khuẩn

đều nhuộm Gram âm

3.2.2 Xác định biovar của các mẫu phân lập vi khuẩn

R solanacearum trên cây lạc, cây khoai tây ở vùng Hà Nội và phụ cận

Đa số các isolates vi khuẩn thuộc biovar 3 và một số ít isolates

(4/24 hay 19,7%) thuộc biovar 4, đó là các isolates LSS1, KTĐA2,

LTY1 và KTTY1 Trên lạc và khoai tây ở vùng Hà Nội và phụ cận,

các isolates vi khuẩn thuộc biovar 3 là tác nhân gây hại phổ biến

nhất Qua kết quả nghiên cứu, xác định biovar của loài R

solanacearum gây hại cây lạc, cây khoai tây vùng Hà Nội và phụ cận,

cho thấy: các isolates vi khuẩn đều thuộc biovar 3 và 4, trong đó

biovar 3 là phổ biến (Bảng 3.7)

Bảng 3.7 Xác định biovar phổ biến hại trên cây lạc,

cây khoai tây vùng Hà Nội và phụ cận (2008 - 2009)

3.2.3.1 Đánh giá tính gây bệnh của một số isolates vi khuẩn phân lập đối với một số giống lạc (trong điều kiện chậu vại)

Khi lây nhiễm các isolates vi khuẩn trên 5 giống lạc ở cả hai vụ cho thấy: Trên giống Sen Nghệ An có mức nhiễm bệnh héo xanh cao nhất đối với tất cả các isolates vi khuẩn thuộc biovar 3 và biovar 4, TLB trung bình từ 69,02 - 73,5% Giống Gié Nho Quan có mức