nghiên cứu bệnh héo rũ dưa hấu và vi sinh vật đối kháng với ký sinh gây bệnh ở một số tỉnh phía bắc

Trong quá trình chuyển ñổi cơ cấu cây trồng, ñưa cây dưa hấu luân canh với cây lúa ñã thực sự trở thành cây trồng hiệu quả, góp phần tăng thêm thu nhập cho người nông dân ở một số tỉnh n

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

-
-

VŨ THUÝ NGA

NGHIÊN CỨU BỆNH HÉO RŨ DƯA HẤU VÀ

VI SINH VẬT ðỐI KHÁNG VỚI KÝ SINH GÂY BỆNH

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của tôi với sự giúp ñỡ của tập thể cán bộ nghiên cứu thuộc Bộ môn Vi sinh vật -Viện Thổ nhưỡng Nông hoá Các

số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu trong bản luận văn này

Hà Nội, tháng 6 năm 2008

Tác giả

Vũ Thuý Nga

Tôi xin cảm ơn Phòng đào tạo Sau ựại học-Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam (trước ựây) và Ban đào tạo Sau ựại học, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam cùng toàn thể các thầy cô giáo ựã tận tình giúp ựỡ, dạy bảo trong suốt quá trình học tập và thực hiện ựề tài

Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia ựình và bạn bè ựồng nghiệp ựã ựộng viên, khuyến khắch, giúp ựỡ tôi trong thời gian thực hiện ựề tài

Hà Nội, tháng 6 năm 2008

Tác giả

Vũ Thuý Nga

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………5

MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam ñoan……… i

Lời cảm ơn……… ii

Mục lục……… iii

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt……… vi

Danh mục các bảng……… vii

Danh mục các hình ……… ix

MỞ ðẦU 1

1 Tính cấp thiết của ñề tài 1

2 Mục tiêu của ñề tài 3

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài 3

4 ðối tượng, phạm vi và ñịa ñiểm nghiên cứu 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ðỀ TÀI 5

1.1 Cơ sở khoa học của ñề tài ………… 5

1.2 Tình hình sản xuất và tiềm năng phát triển cây dưa hấu 6

1.3 Bệnh héo rũ cây trồng ……… 10

1.3.1.Bệnh héo rũ do nấm Fusarium ……… 12

1.3.2 Bệnh héo rũ do vi khuẩn 16

1.3.3 Bệnh héo rũ trên cây dưa hấu 20

1.4 Vi sinh vật ñối kháng 22

1.4.1 Nấm ñối kháng 24

1.4.2 Vi khuẩn ñối kháng 26

1.5 Mối quan hệ của quần thể vi sinh vật và cơ chế hoạt ñộng

của vi sinh vật ñối kháng 29

1.5.1 Mối quan hệ của quần thể vi sinh vật 29

1.5.2 Cơ chế hoạt ñộng của vi sinh vật ñối kháng 30

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36

2.1 Vật liệu nghiên cứu……… 36

2.1.1 Nguồn mẫu dùng trong nghiên cứu 36

2.1.2 Vi sinh vật ñối kháng 36

2.1.3 Giống dưa hấu 36

2.1.4 Môi trường nuôi cấy vi sinh vật 36

2.2 Nội dung nghiên cứu……… 36

2.3 Phương pháp nghiên cứu 36

2.3.1 Phương pháp ñiều tra mức ñộ gây hại của bệnh héo rũ cây dưa hấu 36 2.3.2 Phương pháp thu thập mẫu bệnh héo rũ……… 37

2.3.3 Phương pháp xác ñịnh nguyên nhân gây bệnh……… 37

2.3.3.1 Phương pháp ñể ẩm 37

2.3.3.2 Phương pháp phân lập nấm gây bệnh từ mẫu cây bệnh 37

2.3.3.3 Phương pháp phân lập vi khuẩn gây bệnh 38

2.3.4 Phương pháp lây bệnh nhân tạo ñể xác ñịnh nguyên nhân gây bệnh 38

2.3.5 Phương pháp xác ñịnh tên tác nhân gây bệnh 39

2.3.6 Phương pháp nghiên cứu vi sinh vật ñối kháng 40

2.3.7 Phương pháp thí nghiệm khả năng ñối kháng của vi sinh vật ñối kháng với tác nhân gây bệnh 41

2.3.7.1 Thí nghiệm ñánh giá khả năng kiểm soát bệnh héo rũ

của vi sinh vật ñối kháng 41

2.3.7.2 Thí nghiệm ñánh giá ảnh hưởng của vi sinh vật ñối kháng ñến cây trồng và khả năng sống sót của chúng trong ñất 42

2.3.8 Phương pháp xác ñịnh tên vi sinh vật ñối kháng 43

2.3.8 Phương pháp xử lý số liệu 44

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 45

3.1 ðiều tra mức ñộ nhiễm bệnh héo rũ và triệu chứng héo rũ

3.1.1 ðiều tra mức ñộ nhiễm bệnh héo rũ dưa hấu tại một số tỉnh

phía Bắc 45

3.1.2 Thu mẫu bệnh dưa hấu héo rũ………… 52

3.1.3 Triệu chứng bệnh héo rũ dưa hấu 54

3.2 Nghiên cứu xác ñịnh tác nhân gây bệnh héo rũ dưa hấu 55

3.2.1 Phân lập, nuôi cấy tác nhân gây bệnh

5 5 3.2.2 ðặc ñiểm hình thái của tác nhân gây bệnh héo dưa hấu…… 56

3.2.3 Lây nhiễm nhân tạo ñể khẳng ñịnh tác nhân gây bệnh…… 59

3.2.4 Xác ñịnh tên tác nhân gây bệnh……… 60

3.3 Phân lập, tuyển chọn và ñánh giá hoạt tính sinh học của các vi sinh vật ñối kháng……… 61

3.3.1 Thu thập, phân lập và tuyển chọn vi sinh vật ñối kháng…… 61

3.3.2 ðặc ñiểm sinh học của các vi sinh vật ñối kháng 64

3.3.3 Hình thái khuẩn lạc và tế bào của vi sinh vật ñối kháng 65

3.3.4 Hoạt tính sinh học của các vi sinh vật ñối kháng 68

3.3.5 Một số yếu tố ảnh hưởng ñến sinh trưởng phát triển của vi sinh vật ñối kháng 70

3.4 Nghiên cứu xác ñịnh tên vi sinh vật ñối kháng……… 76

3.4.1 Dòng 5.1……… 76

3.4.2 Dòng M 77

3.4.3 Dòng B17 78

3.4.4 Dòng Tri1 78

3.4.5 Dòng Tri2 79

3.5 Nghiên cứu khả năng kiểm soát bệnh héo rũ dưa hấu của các vi sinh vật ñối kháng 80

3.5.1 Ảnh hưởng của các vi sinh vật ñối kháng ñến khả năng kiểm soát bệnh héo rũ dưa hấu 80

3.5.2 Ảnh hưởng của các vi sinh vật ñối kháng ñến sinh trưởng cây dưa hấu 82 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86

1 Kết luận 86

2 Kiến nghị 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BVTV Bảo vệ thực vật

CFU (colony forming unit) ðơn vị hình thành khuẩn lạc

FAO Tổ chức Nông lương thế giới

f.sp (forma specialis) Dạng chuyên tính

TCN Tiêu chuẩn ngành

TTC Triphenyl Tetrazolium Caseinhydrolysate

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng Tên bảng Trang

1.1 Tình hình sản xuất dưa hấu trên thế giới năm 2004……… 7 1.2 Giá trị sản lượng dưa hấu ở một số nước trên thế giới……… 8 3.1 Tỉ lệ (%) cây dưa hấu bị bệnh héo rũ ở một số tỉnh phía Bắc trong

3.16 Ảnh hưởng của môi trường nuôi cấy ñến sinh trưởng phát triển của

3.20 Ảnh hưởng của vi sinh vật ñối kháng ñến khả năng kiểm soát bệnh

héo rũ dưa hấu

81

3.21 Ảnh hưởng của vi sinh vật ñối kháng ñến số lá và khả năng tích luỹ

chất khô của dưa hấu trên ñất khử trùng trong vụ Thu 2007

83 3.22 Khả năng sống sót của vi sinh vật ñối kháng trong ñất ……… 84

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình Tên hình Trang

3.1 Ruộng dưa hấu bị héo rũ tại Hoà Bình 46

3.2 Tỉ lệ (%) cây dưa hấu bị héo rũ ở các tỉnh phía Bắc trong vụ Xuân 2007………

49 3.3 Tỉ lệ (%) cây dưa hấu bị héo rũ tại huyện Yên Lạc, Vĩnh Phúc năm 2007………

51 3.4 Cây dưa hấu bị bệnh héo rũ 53

3.5 Biểu hiện bệnh héo rũ ở thân, rễ dưa hấu……… 54

3.6 Biểu hiện bệnh héo rũ ở lát cắt ngang ñoạn thân dưa hấu………… 55

3.7 Một số dòng nấm gây héo rũ dưa hấu trên môi trường PDA……… 56

3.8 Bào tử nhỏ nấm gây bệnh héo rũ dưa hấu chụp dưới kính hiển vi với ñộ phóng ñại x 40………

57 3.9 Bào tử lớn nấm gây bệnh héo rũ dưa hấu chụp dưới kính hiển vi với ñộ phóng ñại x 40….………

57 3.10 Thí nghiệm lây nhiễm bệnh nhân tạo trên dưa hấu 60

3.11 Khuẩn lạc của các vi khuẩn ñối kháng……… 67

3.12 Hình dạng tế bào của vi khuẩn ñối kháng……… 67

3.13 ðặc ñiểm hình thái nấm ñối kháng……… 68

3.14 Khả năng ñối kháng của các vi sinh vật trên môi trường nhân tạo… 69

3.15 Thí nghiệm vi sinh vật ñối kháng trên dưa hấu……… 82

3.16 Thí nghiệm ảnh hưởng vi sinh vật ñối kháng ñến dưa hấu 84

MỞ ðẦU

1 Tính cấp thiết của ñề tài

Dưa hấu (Citrullus lanatus) thuộc họ Bầu bí (Cucurbitaceae) là một loại cây

có vỏ cứng, chứa nhiều nước, có nguồn gốc từ miền nam châu Phi Dưa hấu ñược xem là loại trái cây phổ biến trong ñời sống hàng ngày có giá trị dinh dưỡng cao ðặc biệt khi tiết trời trở nên oi bức, nóng nực, dưa hấu không những ngon ngọt, dễ

ăn mà còn cung cấp cho cơ thể một lượng nước khá lớn, nhiều vitamin và nguyên

tố vi lượng quý giá Hơn nữa, trong y học cổ truyền cả ruột và vỏ dưa hấu còn ñược dùng làm thuốc chữa bệnh (Viện Thông tin Y dược Việt Nam, 2007)[40]

Hiện dưa hấu là một trong các loại trái cây nhiệt ñới của Việt Nam rất phù hợp với nhu cầu của người tiêu dùng ở các nước trên thế giới, nên có triển vọng xuất khẩu rất cao Dưa hấu là một trong 16 loại trái cây tươi ñầu tiên của Việt Nam ñược Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn gửi danh sách ñể phía Mỹ xem xét

và cấp phép nhập khẩu trong năm 2006 (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2006)[2]

Mặt khác, dưa hấu còn là cây trồng có giá trị kinh tế cao thích hợp với nhiều

loại ñất Trong quá trình chuyển ñổi cơ cấu cây trồng, ñưa cây dưa hấu luân canh với cây lúa ñã thực sự trở thành cây trồng hiệu quả, góp phần tăng thêm thu nhập cho người nông dân ở một số tỉnh như Hải Dương, Hoà Bình, Vĩnh Phúc, Bắc Giang…

ðiều kiện khí hậu nhiệt ñới nóng ẩm nước ta rất thuận lợi cho các loại bệnh phát sinh trên các loại cây trồng nói chung, cũng như riêng ñối với cây dưa hấu Tại bất cứ vùng trồng dưa hấu nào, dịch bệnh luôn là ñối tượng gây hại quan trọng làm hạn chế sự phát triển sản xuất và làm giảm năng suất dưa hấu Trong số các bệnh hại, ñáng chú ý là bệnh héo rũ dưa hấu gây hại nghiêm trọng ở nhiều nơi, làm cho cây dưa hấu bị chết hàng loại, năng suất giảm sút, gây thiệt hại về kinh tế cho người nông dân

Bệnh héo rũ dưa hấu có ở hầu hết các vùng nhiệt ñới và cận nhiệt ñới Bệnh

có phổ cây chủ rất rộng và biện pháp phòng trừ còn hạn chế Các giải pháp chọn

tạo giống kháng bệnh, biện pháp canh tác nhằm hạn chế bệnh cũng mới chỉ giảm ñược một phần nào ñó mức ñộ nghiêm trọng của bệnh Sử dụng phương pháp hoá học không phải lúc nào cũng có kết quả hữu hiệu, ngoài ra biện pháp này còn làm ô nhiễm môi trường sống, ảnh hưởng nghiêm trọng ñến con người, gia súc và các loại sinh vật khác, ñặc biệt là các loại ñộng vật sống trong nước như cá, tôm, cua Sử dụng vi sinh vật ñối kháng ñược xem là hướng ñi có triển vọng trong hạn chế tác hại của bệnh

Vi sinh vật tác ñộng ñến cây trồng trực tiếp hoặc gián tiếp Có những loài có khả năng giúp cây trồng tăng khả năng huy ñộng và dễ dàng sử dụng các nguồn dinh dưỡng từ môi trường Có nhiều loài có khả năng làm giảm bớt hoặc ngăn chặn các ảnh hưởng có hại từ môi trường hoặc từ các tác nhân gây bệnh bất lợi ñối với thực vật Trong các loài vi sinh vật, vi sinh vật ñối kháng có thể cạnh tranh dinh dưỡng với vi sinh vật bất lợi hoặc sinh tổng hợp các chất có tác dụng trung hoà, phân huỷ, chuyển hoá các tác nhân có hại hoặc tiêu diệt, ức chế các vi sinh vật bất lợi (Phạm Văn Toản và cs, 2004)[33]

Trên thế giới từ những năm ñầu thế kỷ XX, ñã có những chứng minh về ứng dụng biện pháp sinh học dùng vi sinh vật ñể trừ bệnh hại cây trồng nhưng còn hạn chế Phải tới thập kỷ 50 mới có những dẫn liệu về cơ sở khoa học của biện pháp sinh học trừ bệnh hại cây trồng (Baker, 1985)[49] Ở trong nước các sản phẩm sinh học, chế phẩm vi sinh vật phòng trừ bệnh cây trồng ñã ñược nghiên cứu từ nhiều năm nay, có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và phát triển nền nông nghiệp bền vững Do vậy, nghiên cứu về vi sinh vật ñối kháng vi sinh vật gây bệnh héo rũ dưa hấu kết hợp với một số phương pháp canh tác cho thấy những hứa hẹn khả quan

Mặc dù bệnh héo rũ cây dưa hấu gây ảnh hưởng nghiêm trọng ñến năng suất dưa hấu nhưng cho ñến nay chưa có một nghiên cứu nào cụ thể về tác hại, tác nhân gây bệnh héo rũ trên dưa hấu ðể phòng ngừa tác hại của bệnh héo rũ gây ra trên cây dưa hấu, giảm thiểu tối ña việc sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật, góp phần phát

triển biện pháp sinh học trong phòng chống bệnh hại cây trồng nói chung, cây

dưa hấu nói riêng ở ựiều kiện Việt Nam chúng tôi tiến hành ựề tài: "Nghiên cứu bệnh héo rũ dưa hấu và vi sinh vật ựối kháng với ký sinh gây bệnh ở một số tỉnh phắa Bắc"

2 Mục tiêu của ựề tài

- Xác ựịnh mức ựộ thiệt hại và triệu chứng do bệnh héo rũ gây ra trên cây dưa hấu

- Xác ựịnh nguyên nhân chủ yếu gây bệnh héo rũ cây dưa hấu góp phần ựịnh hướng cho việc xây dựng các biện pháp phòng trừ bệnh hiệu quả ở các vùng trồng dưa hấu phắa Bắc

- Xác ựịnh ựược một số vi sinh vật ựối kháng với ký sinh gây bệnh làm cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu, sản xuất chế phẩm vi sinh vật phòng trừ bệnh

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ựề tài

- Cung cấp số liệu, thông tin làm cơ sở cho những nghiên cứu tiếp theo về bệnh héo rũ trên dưa hấu

- Xác ựịnh ựược những chủng vi sinh vật ựối kháng với tác nhân gây bệnh héo rũ dưa hấu, mở ra triển vọng phát triển kiểm soát sinh học bệnh héo rũ trong sản xuất đóng góp vào lý luận và thực tiễn về khả năng sử dụng vi sinh vật ựối kháng như một tác nhân sinh học trong công tác bảo vệ thực vật

- Góp phần vào ựịnh hướng cho việc nghiên cứu, phát triển các sản phẩm sinh học sử dụng trong việc hạn chế bệnh héo rũ gây ra trên cây dưa hấu nói riêng và cây trồng nói chung

4 đối tượng, phạm vi và ựịa ựiểm nghiên cứu

- đối tượng nghiên cứu: Bệnh héo rũ trên cây dưa hấu và vi sinh vật ựối kháng tác nhân gây bệnh héo rũ

- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu cơ bản trong phòng thắ nghiệm, thắ nghiệm nhà lưới

- địa ựiểm nghiên cứu: đề tài ựược thực hiện tại Bộ môn Vi sinh vật - Viện Thổ nhưỡng Nông hoá

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA đỀ TÀI

1.1 Cơ sở khoa học của ựề tài

Cây trồng nói chung, dưa hấu nói riêng bị nhiều loài vi sinh vật gây hại Vi sinh vật gây hại xâm nhập vào cây và gây nên rối loạn sinh lý ở cây, làm cây bị huỷ hoại từng phần hoặc gây nên ảnh hưởng toàn bộ cây, làm cây giảm năng suất hoặc chết không cho thu hoạch Vi sinh vật gây hại sống ở dưới ựất thường xâm nhập vào cây gây nên triệu chứng héo

Các bệnh héo trên cây trồng ựược biết ựến như bệnh héo xanh cây họ cà do

vi khuẩn Pseudomonas solanacearum (còn gọi Ralstonia solanacearum Smith), bệnh héo ngô do vi khuẩn Erwinia stewartii, bệnh héo cây chuối do vi khuẩn

Xanthomonas celebense Bệnh héo do nấm Fusarium oxysporum, Rhizoctonia

solani, Sclerotium rolfsiiẦgây hại trên nhiều loại cây trồng như ựậu, lạc, ớt, bầu bắ

Vi sinh vật ựối kháng là một hoặc một nhóm các vi sinh vật có quan hệ ựối kháng với một hoặc một nhóm vi sinh vật khác đó là mối quan hệ tương tác giữa các vi sinh vật trong cùng môi trường sống, một hoặc một nhóm vi sinh vật này bị một hoặc một nhóm vi sinh vật khác kìm hãm sự phát triển hoặc bị tiêu diệt thông qua các sản phẩm trao ựổi chất ựộc hại của chúng như chất kháng sinh, axit hữu cơ, enzym, các chất ức chế có tác ựộng kìm hãm phản ứng trao ựổi chất v.v hoặc sự cạnh tranh về nơi cư trú, về chất dinh dưỡng

Sử dụng các vi sinh vật ựối kháng là một trong những hướng chắnh của biện pháp sinh học trừ bệnh hại cây trồng, Trong tự nhiên, hiện tượng ựối kháng nhau rất phổ biến ở các vi sinh vật ựất Vi sinh vật ựối kháng là nhóm vi sinh vật rất quan trọng của hệ vi sinh vật ựất Chúng là những yếu tố sinh thái mạnh quyết ựịnh sự hình thành và phát triển hệ vi sinh vật ở vùng rễ cây trong ựất Vi sinh vật ựối kháng vùng rễ ựược coi như vùng ựệm vi sinh vật bảo vệ cây trồng chống lại tác ựộng của nguồn bệnh (Onkar và cs, 1995)[74]

Dựa vào các phương pháp truyền thống và phương pháp hiện ñại, ñề tài ñã tiến hành nhận dạng, giám ñịnh tác nhân gây bệnh héo rũ dưa hấu và vi sinh vật ñối kháng với tác nhân gây bệnh này

1.2 Tình hình sản xuất và tiềm năng phát triển cây dưa hấu

Cây dưa hấu ñược biết ñến vào khoảng năm 2000 trước công nguyên, và ñược trồng ở thung lũng sông Nile thuộc Ai Cập Vụ dưa hấu ñược trồng ñầu tiên

và thu hoạch sớm nhất ñược ghi lại dưới triều ñại vua Ai Cập Dưa hấu ñược coi là một biểu tượng về phương thức sinh sống thường ñặt trong các lăng mộ của các vua Ai Cập sau khi chết (Sauer, 1993)[86]

Dưa hấu có thể sống sót ở ñiều kiện khí hậu xa mạc và quả dưa hấu ñược coi như nguồn nước cho nhu cầu của con người Vào năm 800 sau công nguyên, dưa hấu ñược trồng ở Ấn ðộ và ñến thế kỷ 10 dưa hấu ñược trồng ở Trung Quốc Thế

kỷ 13, những người Marốc trong cuộc xâm chiếm ñã ñưa cây dưa hấu ñến với châu

Âu [94] Dưa hấu phát triển tốt ở những nơi có mùa hè nóng và kéo dài, chính vì vậy mà Bắc Âu ñiều kiện trồng dưa hấu không phù hợp Việc trồng dưa hấu ở châu

Âu ñã không phát triển so với các vùng của châu Mỹ (Hamish, 2004)[59]

Trên thế giới, dưa hấu ñược sản xuất trung bình khoảng 77,5 triệu tấn mỗi năm với diện tích là 3,4 triệu ha (FAOSTAT, 2004) Dưa hấu ñược trồng nhiều ở ðịa Trung Hải và hơn 50% diện tích sản xuất của thế giới nằm ở châu Á [96]

Dưa hấu có khoảng 1200 giống trong ñó 200-300 giống ñược trồng ở Mỹ và Mexico Hình dạng quả thay ñổi từ tròn ñến ellip phụ thuộc vào giống Các giống dưa hấu hạt lai ñược trồng phổ biến với nhiều lợi ích như năng suất cao, sức chống chịu sâu bệnh tốt, tỉ lệ quả ñồng ñều và chất lượng quả cao hơn Việc lưa chọn giống dưa hấu cho sản xuất nên dựa vào tiềm năng năng suất của giống có thể ñạt ñược (Carol Miles, 2005)[53]

Dưa hấu có thể trồng ñược trên nhiều loại ñất từ cát ñến sét nặng Do khả năng chịu úng kém nên ñất có cơ cấu nhẹ, tầng canh tác dày, không chua là thích

hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của cây Ngoài các yếu tố dinh dưỡng chính N,P,K dưa hấu còn cần các chất dinh dưỡng thứ cấp và vi lượng như Ca, Mg

Trung Quốc là nước ñứng ñầu trên thế giới về sản xuất dưa hấu với sản lượng ñạt 75,266 triệu tấn vào năm 2004 Thổ Nhĩ Kỳ ñứng thứ hai với sản lượng

là 4,408 triệu tấn, Iran ñứng thứ ba với sản lượng là 2,093 triệu tấn, Mỹ ñứng thứ tư trong các nước sản xuất dưa hấu và ñạt 1,928 triệu tấn [96]

Bảng 1.1 Tình hình sản xuất dưa hấu trên thế giới năm 2004

Nước Diện tích (1000ha) Năng suất (Tấn/ha) Sản lượng (1000 tấn) Tỉ lệ (%)

Nguồn: www.fao.org (stat.database 2004)

Dưa hấu là mặt hàng có giá trị kinh tế cao và ñem lại lợi ích cho người nông dân Theo số liệu thống kê của FAO sản lượng dưa hấu tại Trung Quốc cao gấp

nhiều lần so với các nước khác, giá trị sản lượng dưa hấu tăng dần qua các năm

Bảng 1.2 Giá trị sản lượng dưa hấu ở một số nước trên thế giới

(ðơn vị: 1000USD)

1 Trung Quốc 6.423.814 6.881.820 7.090.360 7.194.630

2 Thổ Nhĩ Kỳ 477.035 443.148 398.833 396.226

Nguồn: www.fao.org (stat.database 2002, 2003, 2004, 2005);

Giá dưa hấu tính theo giá thị trường năm 2002-2005

Theo Robertson và Hamish (2005)[78] cây dưa hấu thích hợp với khí hậu nóng, khô ở nhiệt ñộ trung bình ngày 22-300C Nhiệt ñộ tối ña và tối thiểu cho cây sinh trưởng phát triển tương ứng là 35 và 180C Nhiệt ñộ ñất tối ưu cho rễ cây phát triển trong khoảng 20-350C Quả hình thành trong ñiều kiện khô và nóng có hàm lượng ñường khoảng 11% so với 8% quả hình thành trong ñiều kiện lạnh và ẩm Dưa hấu rất nhạy cảm với ñiều kiện lạnh, sương giá

Thời gian sinh trưởng của cây phụ thuộc rất nhiều vào ñiều kiện khí hậu thời tiết Dưa hấu có thể trồng ñược trên nhiều loại ñất, nhưng ưa thích nhất là ñất cát nhiều mùn với ñộ pH 5,8-7,2 Trồng cây trong ñất có kết cấu nặng sẽ làm chậm lại quá trình phát triển của cây, quả bị nứt Dưa hấu mẫn cảm vừa phải với ñộ mặn của ñất (Carol Miles, 2005)[53]

ðiều kiện khí hậu, ñất ñai của Việt Nam rất thuận lợi cho cây dưa hấu sinh trưởng và phát triển Hiện nay nước ta có khoảng trên 20.000 ha ñất trồng dưa hấu với sản lượng hàng năm ñạt 25.000-30.000 tấn, hiệu quả kinh tế cao gấp 2 ñến 3 lần so với cây lúa Dưa hấu ñược trồng phổ biến tại nhiều nơi, từ trồng dưa hấu một

vụ trong năm nông dân ñã mở ra trồng cả 3 vụ trong năm Cây dưa hấu ñã và ñang trở thành một cây trồng chính trong các công thức luân canh ở nhiều ñịa phương miền Bắc nước ta

Trong vụ đông năm 2003 và 2004, tỉnh Vĩnh phúc ựã thắ ựiểm thành công ựưa cây dưa hấu vào sản xuất trên diện tắch gần 200 ha, kết quả cả 3 vụ trong năm ựạt trên 50 triệu ựồng/ha Năng suất bình quân ựạt 600 kg/sào [45]

Vụ dưa hấu Hè năm 2006, huyện Gia Lộc, Hải Dương trồng 120 ha, thu hoạch ựược gần 6,5 tỷ ựồng Tắnh trung bình mỗi hộ trồng dưa thu xấp xỉ 10 triệu ựồng [43]

Diện tắch trồng dưa hấu ở Lạc Thủy, Hòa Bình những năm trước ựây khoảng

340 ha, năng suất bình quân 18 tấn/ha [44] Hiện nay, huyện Lạc Thủy ựã xây dựng

mô hình thâm canh giống dưa hấu mới với giống Hắc mỹ nhân ựã ựem lại hiệu quả cao cho người nông dân (Thông tin Khoa học Công nghệ Hòa Bình, 2004)[30]

Tại huyện Cao Lộc tỉnh Lạng Sơn trong vụ Xuân năm 2007, cây dưa hấu tiếp tục ựược mở rộng diện tắch, ựạt 146 ha Huyện Hàm Ninh tỉnh Quảng Ninh triển khai mô hình trồng dưa hấu vụ Hè-Thu trên diện tắch ựất một vụ lúa đông-Xuân cho thu nhập 40 triệu ựồng mỗi ha [42]

Ở Tân An, Bắc Giang nhờ trồng dưa hấu, hiệu quả kinh tế cũng cao gấp gấp

2 ựến 3 lần so với trồng lúa [41] Trên ựất Nghệ An ựã có nhiều nơi trồng dưa hấu,

xã Tào Sơn hàng năm trồng từ 80 ựến 100ha dưa hấu Từ trồng dưa hấu một vụ/năm nông dân ựã mở ra trồng cả 3 vụ/năm Thậm chắ ựã trồng thành công dưa hấu bán vào dịp lễ giáng sinh, năng suất dưa ựạt từ 40 ựến 50tấn/ha/vụ với giống dưa hấu An tiêm, từ 30 ựến 35 tấn/ha/vụ với giống Hắc mỹ nhân [42]

1.3 Bệnh héo rũ cây trồng

Bệnh héo rũ là một trong những nhóm bệnh thường xuyên xuất hiện và gây hại cây trồng trên ựồng ruộng Bệnh có thể do vi khuẩn, nấm gây ra và là một loại bệnh có nguồn gốc từ ựất rất phổ biến trên thế giới Các công trình nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới ựã cho thấy nhiều loại bệnh héo rũ ựã phát sinh phát triển gây tác hại khá nghiêm trọng như bệnh héo xanh vi khuẩn, bệnh héo vàng, bệnh

héo rũ trắng gốc, bệnh héo rũ lở cổ rễ Mức ñộ phát sinh, diễn biến và tác hại của từng loại bệnh thường biến ñộng nhiều

Loại hình bệnh héo rũ hại bó mạch dẫn do vi khuẩn Ralstonia solanacearum (Smith) và do loài nấm Fusarium oxysporum gây ra rất phổ biến và gây tác hại lớn

nhất trên nhiều loại cây trồng như cà chua, khoai tây, thuốc lá, lạc, cà, bầu bí, ớt, khoai lang, ñậu ñỗ Ngoài ra, loại bệnh héo rũ gây thối ñen chân, rỗng thân một số cây trồng cũng thường xuyên xuất hiện gây hại trên ñồng ruộng do loài vi khuẩn

Erwinia, vi khuẩn Xanthomonas gây ra như bệnh héo ngô do Erwinia stewartii, bệnh héo cây chuối do Xanthomonas celebense, bệnh héo cây họ bầu bí do Erwinia

tracheiphila gây ra

Một cây trồng khi bị héo có thể do một hay nhiều tác nhân vi sinh vật xâm nhiễm gây hại, vì thế triệu chứng bệnh thể hiện ra bên ngoài có thể không ñiển hình

và không ñặc trưng Mặt khác ñiều kiện phát sinh phát triển gây hại của từng loại bệnh cũng thường khác nhau và có những biến ñộng trong từng vụ, từng năm, từng loại cây trồng và các vùng sinh thái trồng trọt Do vậy, việc hiểu biết về ñặc tính ký sinh, xâm nhập của từng tác nhân vi sinh vật, về sinh thái bệnh và nguồn bệnh sẽ là

cơ sở khoa học chắc chắn cho quá trình áp dụng biện pháp phòng trừ tổng hợp bệnh héo rũ ngày càng có hiệu quả

Bản chất của quá trình gây triệu chứng héo rũ có thể giải thích tóm tắt ở một

số tác ñộng chính của vi sinh vật như sau: Các tác nhân gây bệnh xâm nhiễm vào

hệ thống bó mạch dẫn của rễ, thân, cành, lá Chúng phá huỷ, vít tắc bó mạch dẫn, ảnh hưởng và cản trở ñến quá trình vận chuyển nước, các chất dinh dưỡng Bó mạch dẫn hóa màu nâu, thâm ñen và dẫn ñến cây héo rũ nhanh chóng và chết Bó mạch dẫn bị tắc có thể do một số loài nấm thường phát triển nhanh trong bó mạch hoặc do các chất nhờn và các tế bào vi khuẩn ứ ñọng lại Kết quả của quá trình xâm nhiễm ñó dẫn ñến triệu chứng cây bị héo

Một số loài vi sinh vật trong quá trình ký sinh gây bệnh có thể phá hại cơ giới, sinh lý và lý học của cây, phá hại lớp vỏ bọc ngoài làm cho cây bị bốc hơi

nước mạnh, vì vậy việc cung cấp nước sẽ không kịp trong khi ñó trọng lượng khô của cây vẫn cứ tăng lên, do ñó dẫn ñến hiện tượng cây co rúm, nhăn nheo và héo

rũ Trong quá trình ký sinh, xâm nhiễm gây hại trên cây trồng, các vi sinh vật thường tiết ra các ñộc tố Các ñộc tố ñó có tác dụng phá huỷ chế ñộ hút nước và vận chuyển nước của cây, làm giảm khả năng giữ nước của tế bào, phá huỷ khả năng bán thấm của màng nguyên sinh chất, ñầu ñộc, giết chết mô tế bào cây ký chủ, gây hiện tượng héo rũ và làm cây chết héo

Các loài vi sinh vật trong ñất, nhóm tác nhân gây bệnh héo rũ hại chủ yếu ở vùng rễ, gốc sát thân mặt ñất và hệ thống bó mạch Tuỳ theo loài cây ký chủ, giai ñoạn sinh trưởng, thành phần cơ giới ñất, nguồn bệnh, chế ñộ phân bón, chăm sóc, chế ñộ luân canh và ñiều kiện ngoại cảnh mà các loại bệnh héo rũ có thể xuất hiện, gây hại ở những thời ñiểm khác nhau, tác hại cũng khác nhau

Ngày nay, nhiều công trình nghiên cứu về bệnh rũ cây trồng ñã ñưa ra những bằng chứng khoa học về tác nhân gây héo trên cây trồng Các vi sinh vật hại gây héo thường xâm nhiễm trong hệ thống mạch dẫn (mạch gỗ) Triệu chứng thường gặp là cây bệnh mất sức cương, lá héo, biến màu (vàng lá), trong trường hợp bệnh nặng thì cây ñổ và chết

Ở Việt Nam, những nghiên cứu cho thấy phát hiện bệnh héo rũ ñầu tiên trên cây lạc từ những năm 1960 song chưa ñược chú ý Năm 1977 ñã tìm thấy tác hại của bệnh héo trên khoai tây, cà chua, thuốc lá Vào những năm 1980, bệnh héo trên cây trồng ñược tập trung nghiên cứu Các kết quả nghiên cứu ở Viện Bảo vệ thực

vật ñã cho thấy bệnh héo cây lạc do nấm Fusarium, Aspergillus niger, Rhizoctonia

solani và vi khuẩn Ralstonia solanacearum gây ra

Theo ðường Hồng Dật (1977)[7] trong các loại bệnh gây héo chết cây trồng, một số loài vi khuẩn thường phát triển chung với nhiều loại nấm khác nên thường gây tác hại rất lớn và rất nguy hiểm vì quá trình diễn biến của bệnh xảy ra nhanh

Các bệnh héo do vi khuẩn Ralstonia solanacearum, Erwinia tracheiphilia và nấm Fusarium oxysporum vẫn diễn biến rất phức tạp và gây thất thoát lớn về kinh

tế cho người sản xuất và xã hội Một số tác giả thông báo bệnh héo có thể gây thiệt hại năng suất lên tới 75%, ảnh hưởng không nhỏ ñối với sản xuất rau màu trong ñiều kiện nhiệt ñới Theo Nguyễn Văn Viết và Phan Duy Hải (2002)[39] sử dụng biện pháp quản lý dịch hại tổng hợp có thể hạn chế khả năng tích luỹ nguồn nấm và vi khuẩn héo xanh trong ñất dốc ñồi núi

Nhìn chung, những nghiên cứu về bệnh héo rũ cây trồng ở nước ta còn chưa nhiều Các nghiên cứu về bệnh héo mới chỉ tập trung trên một số loại cây như lạc,

cà chua, khoai tây, thuốc lá Các nghiên cứu về bệnh héo rũ trên dưa hấu chưa ñầy

ñủ và toàn diện

1.3.1 Bệnh héo rũ do nấm Fusarium

Bệnh héo cây trồng do nấm Fusarium ñược phát hiện lần ñầu tiên vào năm

1876 ở Brisbane (Úc) ðến năm 1890 phát hiện ở Trung Mỹ Bệnh do nấm

Fusarium oxysporum f.sp cubense lần ñầu ñược phân lập ở cây chuối bị bệnh tại

bộ rễ thực vật làm cản trở quá trình hút nước và trao ñổi dinh dưỡng, làm cho cây

bị còi cọc, héo và lá bị vàng Các rễ còn non rất dễ bị nhiễm nấm bệnh, các vết thương cơ giới ở phần rễ trong quá trình trồng, canh tác thường góp phần làm bệnh trầm trọng thêm ðất nghèo dinh dưỡng (thiếu lân hoặc kali), muối và pH không cân bằng cũng có thể làm giảm tính ñề kháng của cây ñối với các bệnh về rễ

Theo Tsutomu Hattori (1973)[93] liều lượng bào tử nấm tối thiểu khi nhiễm cho cây ñạt 10.000 bào tử thì quá trình xâm nhiễm của nấm vào cây xảy ra ngay lập tức và ñộc tính ñủ mạnh gây bệnh cho cây Nếu lây nhiễm với mật ñộ nấm

Fusarium cao, cây con có thể bị héo trên ñồng ruộng

Nấm Fusarium oxysporum phát triển trong ñất, thích hợp với mọi ñộ ẩm

trong ñất Nấm gây bệnh cho cây trong ñiều kiện nhiệt ñộ từ 15 ñến 350C, tối thích

từ 23 ñến 280C, gây hại mạnh nhất trong ñiều kiện nhiệt ñộ 260C Các nghiên cứu của University of Illinois (1988)[80] cho thấy thông qua các vết thương cơ giới hay qua tuyến trùng hoặc các loài côn trùng khác, sau khi xâm nhập vào cây, nấm phát triển trong các mô dẫn nước (xylem) và lan rộng sang các phần khác của cây Nấm bịt kín các mạch dẫn và triệu chứng héo ñiển hình xuất hiện trên lá Sau khi cây bị

bệnh héo chết, nấm Fusarium sản sinh ra bào tử trong mô cây chết và có thể tồn tại

một thời gian dài trong ñất cho ñến khi gặp ñiều kiện môi trường thuận lợi ñể phát triển

Ở Hawaii, ký chủ của Fusarium oxysporum bao gồm khoai tây, mía, ñậu tương, ñậu ñũa, lê, hoa cúc, hoa păng xê, cây chuối Theo Raabe và cs (1981)[81]

giống như các bệnh thực vật khác Fusarium oxysporum có vài dạng chuyên tính như Fusarium oxysporum f.sp asparagi gây bệnh héo vàng cây măng tây,

Fusarium oxysporum f.sp callistephi gây bệnh héo cây cúc, Fusarium oxysporum f.sp cubense gây bệnh héo cây chuối, Fusarium oxysporum f.sp dianthi gây bệnh héo cây cẩm chướng, Fusarium oxysporum f.sp lycopersici gây héo cây khoai tây,

Fusarium oxysporum f.sp melonis gây héo cây dưa thơm, Fusarium oxysporum f.sp niveum gây bệnh héo cây dưu hấu, Fusarium oxysporum f.sp tracheiphilum gây bệnh héo cây ñậu xanh và Fusarium oxysporum f.sp zingiberi gây bệnh héo cây gừng

Theo Agrios (1988), Keith (1996), Smith và cs (1988)[46, 68, 87] sự phân

loại Fusarium oxysporum ñược biết trên toàn thế giới, tuy nhiên dạng chuyên tính khác nhau của Fusarium oxysporum thường có sự phân loại khác nhau

Trên môi trường nuôi cấy ñặc Potato dextrose agar (PDA) các dạng chuyên

tính khác nhau của nấm Fusarium oxysporum có thể có biển hiện khác nhau Nhìn

chung, hệ sợi nấm xuất hiện ñầu tiên ở phía trên màu trắng, sau ñó chúng chuyển thành màu từ tím nhạt ñến tím ñậm tuỳ theo từng chủng hoặc các dạng chuyên tính

của nấm Fusarium oxysporu Nếu sự phát sinh bào tử lớn thì khi nuôi cấy có

thể xuất hiện các màu từ màu kem ñến vàng cam (Smith và cs, 1990)[88]

Bệnh héo do nấm xuất hiện rõ trên các lá non, sau ñó mới ñến các lá già Màu nâu của mô mạch dẫn là bằng chứng rõ ràng của bệnh héo rũ do nấm

Fusarium Ở những cây trưởng thành triệu chứng dần dần sẽ rõ ràng hơn trong suốt thời kỳ từ khi cây ra hoa ñến hình thành quả (Jones và cs, 1982; Smith và cs, 1988)[66, 87]

Nấm Fusarium oxysporum có số lượng lớn trong ñất, trong chất hữu cơ và

tồn tại trong tàn dư thực vật Nấm có thể sống sót dưới dạng hệ sợi nấm, hoặc bất

kỳ một trong ba dạng bào tử của chúng (Dolly Carr, 1983)[57]

Cây khỏe cũng có thể bị nhiễm nấm Fusarium oxysporum nếu trong ñất

trồng bị nhiễm nấm Nấm có thể xâm nhập vào cây trồng hoặc bằng ống mầm trong túi bào tử hoặc bằng các sợi nấm xâm nhập vào hệ rễ cây trồng Các rễ có thể bị nhiễm trực tiếp thông qua các ñầu mút rễ, thông qua vết thương ở rễ, hoặc tại những ñiểm hình thành rễ bên (Andre, 1993)[47]

Ở trong cây, sợi nấm phát triển xuyên qua lớp vỏ rễ vào gian bào và xâm nhập vào hệ mạch dẫn thông qua các lỗ nhỏ ở mô gỗ Sợi nấm phân nhánh, sản sinh

ra các tiểu bào tử nhờ nhựa cây vận chuyển ngược lên trong mô mạch Khi các tiểu bào tử nảy mầm, các hệ sợi có thể ñâm xuyên qua lớp vỏ bên trong của mô mạch

gỗ, cho phép nhiều tiểu bào tử ñược sản sinh ở các mô bên trong Nấm có thể cũng phát triển ngược lên trên nhờ sợi nấm xâm nhập vào mô gỗ bên cạnh thông qua khe mạch gỗ (Agrios, 1988)[46]

Theo Richard (1996)[83] nấm Fusarium oxysporum là một loài nấm bệnh

trong ñất, gây bệnh héo dưa hấu, dưa chuột, bí ngô và một số cây trồng khác Nấm này có khả năng tồn tại lâu dài trong ñất, có thể sống sót từ mùa này sang mùa khác

và cũng có thể sống trong ñất nhiều năm nếu không có cây chủ Nếu trong ñất ướt thì sự nhiễm bệnh sẽ giảm ñi Vì vậy luân canh cây trồng phải từ 3 ñến 4 năm mới

có hiệu quả giảm mật ñộ nấm Fusarium trong ñất

Ở nước ta, bệnh héo rũ cây trồng do nấm Fusarium là bệnh phổ biến trên nhiều loại cây trồng như lạc, ớt, bầu bí, khoai lang, gừng, loa kèn, đinh lăng (ðỗ Tấn Dũng, 2003)[10]

Theo ðỗ Tấn Dũng (2001)[8] triệu chứng điển hình do nấm gây ra là héo bĩ mạch, cây héo và chết Sợi nấm phát triển mạnh, đa bào, tản nấm phát triển cĩ màu trắng hồng đến màu tím violet hoặc tím đậm

Nấm Fusarium oxysporum gây héo cây trồng cạn cĩ 3 loại bào tử

Bào tử lớn thường hình thành nhiều, kích thước bào tử ngắn, trung bình hoặc dài, phần lớn cĩ 3-5 vách ngăn ngang, một đầu hơi nhọn hoặc thon nhỏ, một đầu hình bàn chân Bào tử lớn nhìn chung được tìm thấy ở bề mặt cây bệnh chết cũng như trong nhĩm cuống bào tử đính

Bào tử nhỏ hình thành nhiều, hình dạng bào tử thay đổi cĩ thể hình ơval, elip hoặc quả thận đơn bào Bào tử nhỏ gồm từ 1 đến 2 tế bào và là dạng bào tử cĩ khối lượng lớn nhất, sản sinh thường xuyên trong tất cả mọi điều kiện, xuất hiện nhiều nhất trong mơ mạch của cây chủ

Bảo tử hậu vỏ dày do các sợi nấm tạo thành, hình trịn, gồm từ 1 đến 2 tế bào được sản sinh ở cuối hoặc giữa hệ sợi già hoặc trong bào tử lớn

Dựa vào đặc điểm hình thái bào tử lớn, bào tử nhỏ và bào tử hậu người ta cĩ

thể chuẩn đốn, giám định các chủng Fusarium oxysporum gây bệnh héo trên nhiều

loại cây trồng khác nhau

Sự lan truyền bệnh héo do nấm trên đồng ruộng nhờ giĩ, mưa, nước tưới, vật liệu giống nhiễm bệnh Nguồn bệnh tồn tại dưới dạng sợi nấm và các loại bào tử trong đất, trong tàn dư, trong hạt giống, cây giống, củ giống và các cây ký chủ phụ,

cỏ dại (ðỗ Tấn Dũng, 2001)[8]

1.3.2 Bệnh héo rũ do vi khuẩn

Vi khuẩn là vi sinh vật nguyên sinh đơn bào, khơng cĩ diệp lục và cĩ khả năng sinh sản rất nhanh Vi khuẩn cĩ mặt ở mọi nơi, rất đa dạng về sinh lý, cĩ thể sinh sống ở rất nhiều hệ sinh thái rộng lớn Bệnh cây trồng do vi khuẩn gây ra xuất

hiện ở khắp nơi trên thế giới Vi khuẩn thích hợp với ñiều kiện sống ấm và ẩm nên chúng ñặc biệt gây hại nhiều ở các khu vực nhiệt ñới, bán nhiệt ñới và ôn ñới

ấm

Hầu hết các vi khuẩn có thể sống sót trong tàn dư cây trồng, trong ñất hoặc trên hạt của cây ký chủ Vi khuẩn xâm nhiễm thông qua các vết thương cơ giới, các

lỗ hở tự nhiên như khí khổng và bì khổng Các hạt giống, cây con, nước, côn trùng

và máy móc trên ñồng ruộng ñều có thể bị nhiễm vi khuẩn

Theo Prior và cs (1997)[77] bệnh héo do vi khuẩn gây ra là bệnh phổ biến và gây thiệt hại nghiêm trọng cho nhiều loại cây trồng như lạc, cà chua, khoai tây, vừng, thuốc lá, chuối, ớt, bí Trong ñiều kiện thích hợp bệnh gây thiệt hại ñáng kể

ðối với bệnh héo rũ do vi khuẩn khi hệ mạch dẫn bị bệnh thì cây bị héo toàn phần hoặc từng phần (cành, lá) Cây có thể héo ngay và cũng có thể héo dần, bắt ñầu từ lá sau ñến cành Bệnh héo do Pseudomonas solanacearum gây héo toàn bộ

cây, vi khuẩn Corynebacterium michiganennse, Corynebacterium sepedonicum thì

gây héo từng phần sau ñó mới làm héo toàn cây Nguyên nhân của hiện tượng héo

có thể là hệ thống mạch dẫn bị tắc nghẽn và làm cho nước không vận chuyển ñược

Người ta thấy khả năng dẫn nước của dưa chuột bị bệnh do Erwinia tracheiphilia

và ngô do Erwinia stewartii thấp hơn cây khoẻ từ 79% ñến 82%

Bệnh héo do vi khuẩn Pseudomonas solanacearum gây hại trên cây họ cà,

khoai tây, thuốc lá ñược Smith tìm thấy tại Mỹ năm 1898 ðến năm 1909 ông lại tìm thấy bệnh này trên cây thuốc lá Năm 1908, Van Bredade Haan tìm thấy bệnh

vi khuẩn Pseudomonas gây hại trên lạc ở Indonexia Sau này các nhà khoa học tìm

thấy chúng gây hại trên ớt, gừng, hạt tiêu, chuối He.L.Y và cs (1983)[62] phát hiện bệnh này gây hại trên cây dâu tằm ở Trung Quốc

Năm 1965, Kelman và Sequeira ñã tìm ra ñược một số cơ chế phát sinh của bệnh Nhờ khả năng thiết lập một quần thể ñộng trong quản bào và mạch gỗ của cây, nó khác biệt với phần lớn vi khuẩn gây thối lá, thối rữa và gây khối u

Vi khuẩn Pseudomonas solanacearum có tế bào hình gậy, nhuộm gram âm, ưa khí, không hình thành bào tử, di chuyển bằng 1-7 tiêm mao phân cực

Tế bào hình thành ñơn hoặc thành cặp Hình thái khuẩn lạc có thể thay ñổi Phần lớn các dòng vi khuẩn không mọc trong ñiều kiện môi trường axit Phản ứng

oxidase dương hoặc âm, catalase dương Vi khuẩn Pseudomonas solanacearum gây

bệnh héo trên 200 loài thực vật Chúng thích hợp với vùng nhiệt ñới và cận nhiệt ñới (Kelman, 1997)[69]

Bệnh héo vi khuẩn còn do Erwinia gây ra như bệnh héo dưa chuột do

Erwinia tracheiphila , bệnh héo ngô do vi khuẩn Erwinia stewartii gây ra Tế bào

Erwinia hình gậy, nhuộm gram âm, hình thành sắc tố, không hình thành bào tử, di ñộng bởi các lông roi bao quanh Tế bào xuất hiện ñơn hoặc hình thành cặp Hình thái khuẩn lạc thay ñổi từ trắng ñến màu kem và màu vàng Khuẩn lạc thông thường tròn, lồi, một vài loại nhầy Phản ứng oxidase âm, catalase dương

Con ñường xâm nhiễm của vi khuẩn gây bệnh héo rũ cây trồng chủ yếu bằng các hình thức sau: khi có sự tương tác giữa vi khuẩn gây bệnh với các quần thể ăn

rễ như giun tròn thì tỉ lệ mắc bệnh cao vì giun tròn làm tổn thương và biến dạng bộ

rễ và qua ñó vi khuẩn dễ xâm nhập vào cây Do côn trùng, sâu hại mang vi khuẩn gây bệnh, chích hút vào cây, qua ñó vi khuẩn dễ dàng xâm nhập vào cây chủ Hình thức này rất phổ biến và vi khuẩn lan truyền nhanh có thể làm cho cả cánh ñồng bị chết héo Do sự chăm sóc làm cho cây bị ñứt rễ, xây sát thân, dập lá mà vi khuẩn tiềm trữ trong ñất, không khí hoặc qua nguồn nước có cơ hội tấn công vào cây chủ Với những vi khuẩn có khả năng gây bệnh mạnh, chúng có thể xâm nhập qua các lỗ

mở ở rễ cây, khí khổng ở lá, thuỷ khổng, lỗ ở vỏ

Sự phát sinh, phát triển của bệnh héo vi khuẩn có liên quan chặt chẽ tới các yếu tố thời tiết khí hậu như nhiệt ñộ, ẩm ñộ, gió, mưa, ñộ pH của ñất Từ lúc xâm nhiễm ñến xuất hiện triệu chứng bệnh ñầu tiên phải qua một khoảng thời gian nhất ñịnh phụ thuộc rất nhiều vào yếu tố ngoại cảnh Vi khuẩn tồn tại tốt nhất ở ñất ñủ

ẩm và thoáng khí, ñất khô ảnh hưởng bất lợi ñến vi khuẩn, ñất ngập nước có thể sẽ

làm giảm cả nhiệt ñộ ñất và vì vậy cũng hạn chế sự phát triển của bệnh (Roger và

cs, 2005)[84]

Ở Việt nam, các nghiên cứu về bệnh héo do vi khuẩn ñược tập trung trên một

số cây trồng như lạc, khoai tây, cà chua, thuốc lá, ớt Các tác giả ñã nêu ra các nguyên nhân, quy luật phân bố, quy luật phát sinh, yếu tố ảnh hưởng …sự phát triển của bệnh héo do vi khuẩn (ðỗ Tấn Dũng, 2002; Nguyễn Xuân Hồng và cs, 1997; Lê Lương Tề, 1977; ðoàn Thị Thanh và cs, 1995)[9,17, 23, 27]

Nguyễn Xuân Hồng và cs (1995), Nguyễn Thị Ly và cs (1991)[16,20] ñã phân lập và tuyển chọn ñược những chủng vi khuẩn có tính ñộc, nhằm mục ñích chọn tạo giống cây trồng kháng bệnh và nghiên cứu sử dụng các biện pháp sinh học

ñể phòng chống bệnh héo do vi khuẩn

Theo Lê Lương Tề (1997)[24] bệnh héo vi khuẩn hại lạc phổ biến rộng và gây hại nghiêm trọng, xuất hiện song song với bệnh thối gốc, chết cây do nấm, tuyến trùng gây ra Biện pháp canh tác ñể phòng ngừa và hạn chế tác hại của bệnh héo vi khuẩn là luân canh cây trồng, tăng cường bón thêm vôi, kali trước thời kỳ ra hoa

Nghiên cứu của ðặng Vũ Thị Thanh và cs (2005)[26] ñã chỉ ra vi khuẩn gây

héo bí xanh là do Erwinia tracheiphila chứ không phải do vi khuẩn Ralstonia

solanacearum gây ra Vi khuẩn Erwinia tracheiphila có thể gây bệnh cho các cây

họ bầu bí như bí ngô, dưa chuột, dưa hấu

1.3.3 Bệnh héo rũ cây dưa hấu

Theo Chris Gunter (2005)[55] bệnh héo rũ dưa hấu do nấm ñược phát hiện ñầu tiên ở một vài nơi thuộc miền Nam Ấn ðộ Nấm gây bệnh cây dưa hấu không lan ra cả cánh ñồng, không lan từ cây héo sang cây khoẻ mà bệnh tác ñộng ñến từng cây trong ruộng

Ở Mỹ, bệnh héo dưa hấu do nấm Fusarium oxysporum f.sp niveum phổ biến trong ñất ở Illinois Bệnh không những gây hại trên dưa hấu mà còn gây hại trên thanh yên, chanh, bí ngô, dưa thơm, dưa chuột… Trước khi cây chết mép lá có thể

xuất hiện mép nhọn hình kim, các mô dẫn nước trong thân chính thường chuyển từ không màu thành màu vàng và nâu tối

Cây héo thường diễn ra từ từ, xuất hiện ñầu tiên vào buổi trưa ngày nắng nóng Chúng có thể phục hồi vào ban ñêm, nhưng sau ñó vài ngày sẽ héo vĩnh viễn

và chết Cây sẽ bị héo nhiều trong ñiều kiện nhiệt ñộ không khí cao, kết hợp với cường ñộ chiếu sáng mạnh, sự bốc hơi nước cao tương ứng với ñộ ẩm không khí thấp

Ở Jamaica, bệnh gây hại trên từng cây, rải rác khắp cánh ñồng Bệnh xuất hiện giai ñoạn cây con thường làm cây chết Lá của cây trưởng thành bị nhiễm bệnh thường vàng và héo, cây bị còi cọc, quả nhỏ Sau một thời gian toàn bộ cây héo, chết và ảnh hưởng ñến năng suất Sau vài vụ, bệnh sẽ làm cả cánh ñồng bị nhiễm bệnh Mưa lớn và nhiều làm bệnh nặng hơn (Philip Chung, 2002)[76]

Có ba nòi Fusarium oxysporum f.sp niveum, nhưng chỉ nòi 1 tìm thấy ở

California Sự chống chịu ñối với nòi 1 có ở rất nhiều giống dưa hấu, nhưng với áp lực nguồn bệnh cao thì có thể vượt quá tính chống chịu của cây Thậm chí ở những giống chống chịu, cây ñã trưởng thành cũng dễ dàng tìm thấy một số cây bị nhiễm bệnh trên cánh ñồng (University of California, 2005) [79]

Bệnh héo rũ do nấm Fusarium oxysporum f sp niveum là một bệnh quan

trọng trên cây dưa hấu Bệnh héo có thể tác ñộng ñến cây ở tất cả các giai ñoạn phát triển Triệu chứng ñiển hình trên cây trưởng thành là héo rũ Quá trình héo từ

từ diễn ra trên toàn bộ cây cho ñến khi cây bị chết Sự ñổi màu mạch dẫn thường liên kết với cây héo

Sợi nấm trắng phát triển có thể hình thành tại những phần cây chết Nấm gây bệnh có thể do lây nhiễm từ hạt Nấm có thể sống sót trong ñất nhiều năm Nó xâm nhập vào hệ thống sợi rễ của cây chủ, di chuyển bên trong hệ thống mạch dẫn của cây, bao vây mô mạch dẫn nước (Kansas State University, 2002)[67]

Theo các nghiên cứu của University of Illinois (1988)[80] các giống dưa hấu

có khả năng chống chịu cũng có thể bị nhiễm bệnh, phát triển chậm, cây còi cọc

hoặc lùn Khi lây bệnh nhân tạo ở cây trưởng thành, triệu chứng ñầu tiên là cây còi cọc nghiêm trọng, lá hoặc nhánh cây bị vàng vọt Rễ cây ban ñầu bình thường nhưng sau ñó chuyển thành màu ñỏ nâu và cuối cùng cây chết Nấm có thể sống sót

ở hạt dưa trên hai năm từ vụ này sang vụ khác

Bệnh héo rũ dưa hấu là bệnh phổ biến trên ñồng ruộng ở các vùng trồng dưa hấu của nước ta Bệnh héo rũ dưa hấu có thể gây hại ở tất cả các thời kỳ sinh trưởng của cây từ khi cây mới mọc cho ñến lúc thu họach quả với mức ñộ khác nhau Nếu không phát hiện sớm và có biện pháp phòng trừ bệnh kịp thời bệnh có thể làm bộ lá héo rũ dần, cây héo và chết Bệnh gây thất thu nghiêm trọng và thiệt hại về kinh tế cho người trồng dưa

Thông thường, bệnh héo từ bộ phận phía dưới và leo dần lên phía ngọn

Bệnh thường gây chết cây lúc bắt ñầu hình thành quả Nấm Fusarium lưu tồn trong

ñất rất lâu và gia tăng mật ñộ qua mỗi mùa dưa Cây bị mất nước, chết khô, thân ñôi khi bị nứt Trên cây con bệnh làm chết rạp từng ñám Trên cây trưởng thành nấm gây hại từ thời kỳ ra hoa ñến hình thành trái, cây dưa bị héo từng nhánh rồi chết cả cây hoặc héo ñột ngột như bị thiếu nước Vi sinh vật lưu tồn trong ñất nhiều năm Bệnh có liên quan ñến tuyến trùng và ẩm ñộ ñất Tránh trồng dưa hấu và các cây cùng nhóm như bí ñỏ, bí ñao, dưa leo liên tục nhiều năm trên cùng một thửa ruộng

Theo Hoàng Minh (2005)[21] việc chuyên canh cây dưa hấu trên cùng diện tích ñất chỉ có thể kéo dài ñược khoảng thời gian ngắn, do mỗi năm, mầm bệnh của những vụ trước lại tích tụ trên ñồng ruộng Trồng càng lâu, sâu bệnh phá hại càng mạnh nên năng suất dưa càng giảm, người trồng sẽ không còn có lãi Muốn dưa hấu ñạt năng suất cao, chất lượng tốt nên chú ý khâu làm ñất ðất trồng dưa hấu phải ñược luân canh ít nhất 3 vụ lúa nước hoặc cây trồng khác với họ bầu bí

1.4 Vi sinh vật ñối kháng

Nguồn bệnh trong ñất có ảnh hưởng quan trọng ñến quá trình sinh trưởng phát triển của cây trồng Tương tác sinh học có thể dẫn ñến ngăn chặn hoặc cản trở nguồn bệnh trong ñiều kiện nhất ñịnh Khi rễ cây và mô cây bị tấn công sẽ xảy ra quá trình thay ñổi từ từ Những quan sát chung cho thấy khi sự thay ñổi pH,

ñộ ẩm ñất, nhiệt ñộ, cơ chất và tình trạng dinh dưỡng có lợi cho vi sinh vật ñối kháng, tác nhân gây bệnh sẽ giảm sự gây bệnh

Ngăn chặn nguồn bệnh bởi các vi sinh vật ñối kháng là kết quả của một hoặc một số cơ chế phụ thuộc vào hoạt tính ñối kháng Sự tác ñộng trực tiếp ñối với nguồn bệnh bao gồm sự cạnh tranh xâm lấn về nơi cư trú, cạnh tranh về nguồn dinh dưỡng các bon và nitơ, sản sinh ra các chất ức chế mầm bệnh như kháng sinh, axit HCN phá huỷ sự phát triển nguồn bệnh, hoặc ký sinh vi sinh vật gây bệnh Tác ñộng này có thể thông qua các cơ chế gián tiếp ñó là lợi dụng dinh dưỡng của cây, phá hủy nguồn bù ñắp và thay ñổi trong hệ thống giải phẫu rễ, thay ñổi vi sinh vật vùng rễ, hoạt hoá cơ chế bảo vệ của cây trồng dẫn tới tăng cường khả năng chống chịu của cây

Vào ñầu những năm 1970, một vài nghiên cứu ñã chỉ ra rằng mật ñộ vi sinh vật ñối kháng trong vùng rễ cây trồng là những hàng rào ñầu tiên ngăn cản sự xâm nhiễm của các mần bệnh trong ñất Ngày nay, ñã xác ñịnh nhiều loại vi sinh vật

trong ñất có khả năng ngăn chặn ñược một số mầm bệnh trong ñất do Fusarium,

Rhizoctonia, Pythium và Phytophthora Sự ngăn chặn mầm bệnh này liên quan tới ñặc ñiểm hoá sinh của cây trồng, vi sinh vật ñất (Martin, 1976)[72] Yếu tố sinh học là nhân tố ñầu tiên trong việc ngăn chặn mần bệnh ñược coi là sự kiểm soát sinh học nguồn bệnh cây trồng

Vi sinh vật ñối kháng trong quá trình sống tạo ra các hoạt chất sinh học (chất kháng sinh, men ) có tác dụng ức chế hoặc tiêu diệt tác nhân gây bệnh, hoặc cạnh tranh sử dụng ñiều kiện sống với các tác nhân gây bệnh

Việc nghiên cứu vi sinh vật ñối kháng ñược tiến hành ở nhiều nước như Anh, Pháp, Hungary, Nhật, Mỹ, Liên xô cũ…ñã ñược sự quan tâm và ñầu tư rất lớn của

nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới trong nhiều thập kỷ qua Việc nghiên cứu các vi sinh vật ñối kháng có sức tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh cây ở trong ñất ñã ñạt ñược nhiều kết quả Theo Onkar và cs (1995)[74] các loài Bacillus

prodigiosum, Bacillus proteus, Bacillus megatherium, Bacillus acidilactici có tác

dụng ñối kháng ñối với loài vi khuẩn hại cây như Erwinia aroidae, Bacillus

mycoides , Pseudomonas fluorescens, Bacillus cereus, Pseudomonas solanacearum, hoặc Bacillus mesentericus ñối kháng với vi khuẩn Xanthomonas malvacearum ở

mức ñộ khá cao

Theo Loeffler và cs (1986), Tschen (1987), Tschen và Kuo (1985)[71,90,

92] các vi sinh vật ñối kháng với Rhizoctonia solani bao gồm các loài thuộc

Aspergillus, Gliocladium, Paecilomyces, Pennicillium, Trichoderma và Bacillus

ñược phân lập từ ñất Thái Lan có tác ñộng ñối kháng với Rhizoctonia solani

Các nghiên cứu của Tschen và Lee (1985), Wu và cs (1986)[91,95] cho thấy tất cả các vi sinh vật ñối kháng ñều sản xuất ra chất ñối kháng và hầu hết các vi sinh vật ñối kháng ñều ức chế sự phát triển của nấm

1.4.1 Nấm ñối kháng

Trong ñất trồng trọt ñều có chứa vi sinh vật ñối kháng với vi sinh vật khác Trong số các loài có nhân, có rất nhiều loài nấm ñược phân lập và ứng dụng trong kiểm soát sinh học Nấm ñối kháng ñược nghiên cứu nhiều trên thế giới như

Trichoderma harzianum, Trichoderma viridae, Coniothyrium minitans, Sporidesmium sclerotivorum, Aureobasidium pollulans, Alternaria cuscutacidae,

Aspergillus niger

Trichoderma là loài ñược nghiên cứu nhiều nhất ñể trừ bệnh hại cây trồng

Nấm ñối kháng Trichoderma có nhiều trong ñất và ñược biết rõ ñến hiệu quả trong việc kiểm soát các nấm bệnh như Rhizoctonia solani, Pythium ultimum và Botrytis

cinerea Cơ chế trực tiếp liên quan ñến hiệu quả ñối kháng là sự cạnh tranh, sinh

kháng sinh và ký sính Trichoderma phát triển về phía nấm bệnh và giải phóng ra

hợp chất (như kháng sinh glitoxin, gliovirin, peptabiols) và một loạt các hệ thống

enzymes (như chitinases, glucanases và proteases) Những enzymes này tạo ñiều

kiện thuận lợi cho Trichoderma xâm nhập vào ký chủ và tận dụng dinh dưỡng của

ký chủ (Hanchet và cs, 2004)[60]

Hiện tượng ký sinh của nấm Trichoderma trên nấm gây bệnh cây ñược

Weindling mô tả năm 1932 Tác giả gọi ñó là hiện tượng “giao thoa sợi nấm”

Trước tiên sợi nấm của Trichoderma vây quanh sợi nấm gây bệnh cây, sau ñó các sợi nấm Trichoderma thắt chặt lấy các sợi nấm gây bệnh, làm thủng màng ngoài

của nấm gây bệnh, gây nên sự phân hủy các chất nguyên sinh trong sợi nấm gây bệnh cây

Hiệu quả sử dụng nấm Trichoderma trên ñồng ruộng phần lớn vẫn còn hạn

chế Liên xô cũ là nước duy nhất có những thông báo sử dụng rộng rãi và cho hiệu

quả kinh tế cao Trong những năm 80 diện tích sử dụng chế phẩm Trichoderma này

ở Liên xô ñạt 3000 ha

Theo Dunin (1979) việc sử dụng chế phẩm nấm Trichoderma (từ nấm

Trichoderma lignorum ) trên bông làm giảm 15-20% bệnh héo do nấm Verticillium

và làm tăng năng suất lên 3-9 tạ bông trên 1ha Sử dụng chế phẩm Trichoderma

cũng làm giảm 2,5-3 lần bệnh thối rễ cây con ở thuốc lá và rau màu Ở Nhật bản

cũng nghiên cứu nấm Trichoderma lignorum trừ bệnh thối thân thuốc lá do

Corticium rolfsii và ñưa ra chế phẩm thương mại ñược ñăng ký từ năm 1965

Một số tác giả cho biết nấm Aspergillus niger ñối kháng với các nấm Fusarium

solani, Rhizoctonia solani, Alternaria alternata Nấm Aureobasidium pollulans và

Sporobolomyces ñối kháng với nấm Septoria nodorum Nấm Cercospora kikuchii ñối kháng nấm Diaporthe phaseolorum var Sojae Theo Eguradova và cs (1979)

nấm Alternaria cuscutacidae Rud dùng ñể diệt nhiều loại vi khuẩn và siêu vi

khuẩn trên cà rốt, bắp cao lương, tỷ lệ bệnh giảm 40-50% so với ñối chứng Bón

trong ñất nấm Trichoderma koningi Oud giảm ñược tới 50% tỷ lệ bệnh chết héo ở bông, bệnh than ñen ở bắp và một số bệnh khoai tây Nấm Fusarium orobanches Jacz diệt cỏ dại (Orobanche) trong ruộng dưa hấu Loài nấm này ñem nhân trên

thân rơm rạ băm nhỏ trộn với bột ngô và rắc vào các luống gieo trồng có tưới thêm ắt nước giảm ựược cỏ dại và sản lượng dưa hấu tăng ựược 47-50%

Các nghiên cứu của trường ựại học quốc gia Chung Hsing đài Loan cho thấy

các loài nấm như Aspergillus, Glicocladium, Paecilomyces, Trichoderma ựược sử

dụng ựể nghiên cứu trong việc kiểm soát bệnh thối thân hoa cúc do xự xâm nhiễm

của Rhizoctonia solani Tất cả những vi sinh vật này ựều bảo vệ hoa cúc khỏi sự xâm nhiễm của Rhizoctonia solani (Johannes, 2003)[65]

Hầu hết các nấm ựối kháng ựều sản sinh ra các chất ức chế quá trình chuyển

hoá Nấm Glicocladium sinh ra diketopiperazine giết chết Pythium vì chất này có tác dụng làm ựông ựặc tế bào chất Chất Pirone do Trichoderma sinh ra ựược xem

là có khả năng làm giảm bệnh chết úng do Rhizoctonia Việc ứng dụng các chất ức

chế quá trình chuyển hoá vào kiểm soát sinh học là một hướng ựi khả thi

Ở Việt Nam, công việc nghiên cứu nấm ựối kháng trừ bệnh hại cây ựược bắt ựầu tìm hiểu từ năm 1987 Nấm ựược nghiên cứu thuộc Trichoderma đến năm

1990 Bộ môn Bệnh cây của Viện Bảo vệ thực vật ựã triển khai thành ựề tài nghiên

cứu sử dụng nấm ựối kháng Trichoderma Các chủng nấm Trichoderma ựã thu thập

ựược có hiệu quả ức chế cao ựối với nấm gây bệnh Rhizoctonia solani, Sclerotium

rolfsii, Fusarium sp., Aspegillus Nấm ựối kháng Trichoderma rất dễ nhân nuôi trên

môi trường bã mắa, lõi ngô, bã ựậu, cám gạo, hạt thóc Dùng chế phẩm

Trichoderma xử lý vào ựất phòng trừ bệnh khô vằn trên ngô có hiệu quả Nghiên cứu nấm ựối kháng ựể trừ bệnh hại cây là lĩnh vực mới ở nước ta, ựang ựược tiếp tục nghiên cứu

1.4.2 Vi khuẩn ựối kháng

Nhóm vi khuẩn ựối kháng bệnh cây trồng rất ựa dạng bao gồm hàng loạt các

loại vi khuẩn như Agrobacterium, Bacillus, Streptomyces, Burkholderia,

Pseudomonas ựược chỉ rõ có hiệu quả ựối kháng ựối với mầm bệnh trong ựất

Vi khuẩn ñược nghiên cứu nhiều nhất trong kiểm soát sinh học là vi khuẩn

Agrobacterium radiobacter dòng K-84 là loài ñối kháng của vi khuẩn gây bệnh

Agrobacterium tumefaciens. Theo Martin và cs (1985), Mendgen và cs (1992) vi

khuẩn Agrobacterium radiobacter dòng K84 không gây bệnh, tạo thành chất kháng

sinh Bacteriocin (còn gọi là Agrocin 84) Chất kháng sinh này ñộc ñối với tất cả

các chủng của vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens (vi khuẩn Agrobacterium

tumefaciens phân bố rộng rãi trên thế giới và gây bệnh cho 140 loài thực vât) Ở Nhật Bản từ năm 1989 ñã có chế phẩm sinh học Bacterose sản xuất từ vi khuẩn

Agrobacterium radiobacter dòng K84 Ở Hoa Kỳ chế phẩm vi khuẩn

Agrobacterium radiobacter ñược ñăng ký từ năm 1979 ñể trừ bệnh do vi khuẩn

Agrobacterium tumefaciens gây ra

Một số tác giả chỉ ra các vi khuẩn Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas

putida, Pseudomonas aureofaciens là những loài ñối kháng với nấm Rhizoctonia

solani và vi khuẩn gây bệnh vùng rễ cây (Men et al., 1992) Vi khuẩn ñối kháng

Pseudomonas gladioli ñược sử dụng trừ bệnh héo do nấm Fusarium oxysporum f.sp lagenariae trên cây bầu nậm ở Nhật Bản ðể trừ bệnh do nấm Fusarium

oxysporum f.sp licopersicum trên cà chua ñã nhúng rễ cây con vào dung dịch vi khuẩn Pseudomonas mycophaga dòng 1 Kết quả làm tỷ lệ bệnh từ 28,2% giảm

xuống còn 0,8%, năng suất quả từ 181 tạ/ha tăng lên 239 tạ/ha

Vi khuẩn Bacillus ñối kháng với nhiều loại vi khuẩn, nấm gây bệnh cây Theo nghiên cứu của Aspiras và Cruz (1985)[48] sử dụng Bacillus polymyxa và

Pseudomonas fluorescens có khả năng ức chế bệnh mốc sương trên khoai tây

Jian - Hua Guo và cs (2003)[64] ñã chỉ rõ vi khuẩn Bacillus sp BB11 có khả

năng giảm 68,4% bệnh héo xanh vi khuẩn và tăng năng suất 59% trên cây cà chua

Nghiên cứu của Gao và cs (2004)[58] cho thấy vi khuẩn Bacillus subtilic

GEB3 có khả năng sinh kháng sinh lipopeptit, ức chế nấm gây bệnh cây như

Rhizoctonia solani và Pyricularia oryzae Vi khuẩn Bacillus subtilic có thể ngăn

chặn sự phát triển của Aspergillus flavus, Aspergillus parasiticus trên bột ñậu

phộng và bắp

Các chủng Bacillus subtilic NK-330 (FERM BP 1580) và NK-C3 (FERM

BP 1581) ức chế mạnh mẽ sự phát triển và tổng hợp aflatoxin (Kimura N và cs, 1990)[70]

Chae Gun Phae và cs (1992)[54] ñã cho rằng chủng Bacillus subtilis NB22

có thể tiết vào ñất chất iturin, chất này có khả năng ức chế sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn gây bệnh héo xanh

Kết quả nghiên cứu của Jetiyamon và cs (2002)[63] cho thấy tổ hợp giữa

Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus pumilus và Bacillus sphaericus có khả năng

ức chế một số bệnh cây trồng như bệnh ñốm virut dưa chuột, héo xanh vi khuẩn cà chua, bệnh than trên cây tiêu

Vi khuẩn Bacillus thuringiensis ñã ñược sử dụng ñể sản xuất ra các chế

phẩm diệt sâu xanh, sâu tơ hại rau, diệt muỗi hiệu quả (Bruce, 1993)[52] Ở nhiều

nước chế phẩm Bacillus thuringiensis ñã ñược sử dụng với qui mô lớn và ñược sử

dụng rộng rãi trong công tác phòng trừ sâu hại cho hàng triệu hecta (Nguyễn Lân Dũng, 1981)[11]

Ở nước ta, một số tác giả ñã phát hiện vi sinh vật có khả năng ñối kháng với

Ralstonia solanacearum như Bacillus sp., Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas

glumae, Pseudomonas cepacia, các thể ñột biến của Ralstonia solanacearum không

ñộc v.v (Lê Như Kiểu, 2004; Trần Thị Thanh Thuỷ và cs, 2002; Vi Anh Tuấn,1999)[18, 31, 35]

Nghiên cứu của Phạm Bích Hiên và cs (2005)[15] cho thấy sử dụng vi khuẩn

Lactobacillus và Bacillus hạn chế ñược bệnh héo rũ do Fusarium oxysporum và bệnh thối quả do Erwinia carotovora gây ra trên cây ớt

Theo nghiên cứu của Nguyễn Mạnh Dũng và cs (1999)[13] một số chủng vi

khuẩn Bacillus có tác dụng ức chế nấm Fusarium, Aspergillus, Sclerotium gây

bệnh trên cây lạc và kích thích cây sinh trưởng phát triển

TS Nguyễn Thuỳ Châu và cs cũng thành công việc sử dụng vi khuẩn ñối kháng Bacillus tránh khỏi nấm mốc Aspegillus trong bảo quản nông sản (Thông tin khoa học tỉnh Lâm ðồng, 1993)[29]

1.5 Mối quan hệ của quần thể vi sinh vật và cơ chế hoạt ñộng của vi sinh vật ñối kháng

1.5.1 Mối quan hệ của quần thể vi sinh vật

Tương tác trong phạm vi quần thể vi sinh vật xảy ra các quan hệ có lợi hay bất lợi Trong quan hệ có lợi (quan hệ cộng tác) tốc ñộ sinh trưởng tăng khi mật ñộ quần thể tăng (thường khi mật ñộ thấp); ðối với quan hệ bất lợi (quan hệ cạnh tranh) tốc ñộ sinh trưởng giảm khi mật ñộ quần thể tăng (thường khi mật ñộ cao) bao gồm cạnh tranh cơ chất trong cùng ổ sinh thái trong môi trường hạn chế; Quan

hệ ñối kháng như sinh kháng sinh, ñộc tố, sản phẩm trao ñổi chất trung gian cuối cùng (axit hữu cơ, H2S) Ngoài ra còn có quan hệ kết hợp tạo ra mật ñộ tối ưu cho tốc ñộ phát triển tối ưu Dưới trạng thái tối ưu, mật ñộ chịu ảnh hưởng lớn của quan

hệ có lợi và ngược lại

Tương tác giữa các quần thể vi sinh vật khác nhau bao gồm:

-Tương tác hội sinh là tương tác giữa một quần thể có lợi và một quần thể khác không bị ảnh hưởng Phổ biến là quần thể thứ nhất thông qua hoạt ñộng sống tạo ñiều kiện thuận lợi cho quần thể thứ hai tồn tại Quần thể có lợi có thể nhận sự

hỗ trợ không chỉ của từ một quần thể không bị ảnh hưởng khác Quần thể sản sinh vitamin, hoocmon thường kèm theo các quần thể hội sinh với nó sử dụng các sản phẩm này

-Tương tác hỗ sinh tạo ra hai quần thể cùng có lợi Quan hệ này thường lỏng lẻo, có thể ñược thay thế bởi quan hệ khác, giữa hai quan hệ cung cấp chất dinh dưỡng cho nhau Các dạng hỗ sinh bao gồm ñồng chuyển hóa cơ chất, cung cấp vitamin hoặc hoocmon, khử ñộc môi trường và sản xuất hoocmon hay vi sinh vật chu trình nitơ

-Tương tác cộng sinh là hai quần thể có quan hệ hỗ trợ bắt buộc, ñặc hiệu

về mặt dinh dưỡng như dạng cộng sinh của một số tảo, vi khuẩn lam, nấm mốc, dạng màng, lá, gắn trên bề mặt cơ chất (ñá, ñất ), cố ñịnh nitơ, hòa tan khoáng

-Tương tác cạnh tranh là hai quần thể cùng ảnh hưởng bất lợi cho sinh trưởng và sự tồn tại Các dạng cạnh tranh gồm có cùng nguồn dinh dưỡng trong ổ sinh thái, cùng chịu tác ñộng của các yếu tố hạn chế trong môi trường như dinh dưỡng, ôxy

-Tương tác ñối kháng là một quần thể sinh chất ñộc ñối với quần thể khác và

có lợi thế cạnh tranh Các dạng ñối kháng gồm có Viruscidal factor trong nước biển, Fungistasis trong ñất, vi khuẩn sinh axit (axit béo và vi khuẩn gây thối), vi sinh vật sinh kháng sinh, chất ức chế hoá học

-Tương tác ký sinh là quần thể ký sinh hưởng lợi chất dinh dưỡng từ quần thể chủ có tính ñặc hiệu bao gồm ký sinh ngoại bào và ký sinh nội bào

Theo Dirk (1995)[56] hiện tượng ñối kháng rất phổ biến trong tự nhiên nhất

là ñối với các vi sinh vật ñất Vi sinh vật ñối kháng thường tiết ra các kháng sinh, men hoặc các chất có hoạt tính sinh học cao Các chất này thường ñộc hại ñối với

vi sinh vật gây bệnh cây Vi sinh vật ñối kháng cũng có thể cạnh tranh sử dụng ñiều kiện sống của vật gây bệnh

1.5.2 Cơ chế hoạt ñộng của vi sinh vật ñối kháng

Kiểm soát sinh học những nguồn bệnh trong ñất, trên cây trồng là kết quả trực tiếp của hoạt ñộng ñối kháng thông qua một trong những cơ chế chính Theo Handelsman và Stabb (1996)[61] những cơ chế này làm giảm mức ñộ ñộc và mang lại những kết quả theo yêu cầu

Cơ chế kháng sinh dựa vào việc ngăn ngừa và tiêu diệt nguồn bệnh bằng các sản phẩm của quá trình trao ñổi chất của sinh vật ñối kháng Những sản phẩm này bao gồm tác nhân lytic dạng như enzyme, các hợp chất dễ bay hơi, các chất ñộc, các chất kháng, kết quả làm phân huỷ, tan rã và mục rữa các mầm bệnh

Chất kháng sinh ựược tạo ra bởi vi sinh vật có tác dụng ức chế hoặc tiêu diệt

vi sinh vật gây bệnh như bacterostase, bacterioride, fungistase, fungicide đó là các chất hoạt tắnh sinh lý cao có tác ựộng chọn lọc Kháng sinh ựược sử dụng trong bảo

vệ thực vật từ những năm 60 có ưu ựiểm chỉ cần sử dụng ở nồng ựộ thấp, nhanh phân giải bởi vi sinh vật vì vậy không gây ô nhiễm môi trường, dễ sử dụng song cũng dễ gây tắnh nhờn thuốc cho vi sinh vật Tại Nhật Bản từ năm 1974, người ta

ựã sử dụng tới 349 tấn Streptpmycin ựể chống bệnh cho cây ăn quả, rau, ựậu ựỗ, dưa chuột, khoai tây và 1250 tấn kháng sinh Blasticidins chống bệnh ựạo ôn

Ngoài ra còn sử dụng Validamycin ựể trừ nấm Rhizoctonia

Vai trò của chất kháng sinh trong việc kiểm soát sinh học vẫn chưa ựược làm sáng tỏ Một vài mô hình trình diễn, khi lặp lại thắ nghiệm trên ựồng ruộng cho kết quả thay ựổi rất lớn ựã chỉ ra rằng những quá trình chuyển hoá này có thể rất quan trọng Những chất kháng sinh sử dụng trong nông nghiệp có thể chia thành 3 nhóm

gồm có kháng sinh tạo nên từ vi khuẩn như Polimicsin, Gramisidin, Subtilin,

Plosianin ; Kháng sinh tạo nên từ Actinomyces gồm Streptomycin,

Dihidrostreptomycin, Chlortetraciclin, Ocsitetracilin, Blastisilin, Virucin, Actinocsantin, Fitobacteriomicin, Amidomicin, Amphotericin, Endomicin, Actidion, Filipin ; Kháng sinh tạo nên từ nấm gồm Grizeofulvin, Trichotesin, Trichodermin,

Microcid (Thông tin Khoa học tỉnh Lâm đồng, 1993)[29]

Cơ chế cạnh tranh xảy ra khi sinh vật ựối kháng cạnh tranh trực tiếp với

nguồn bệnh về dinh dưỡng, oxy, không gian, v.v Vắ dụ như Pseudomonas

fluorescens ựược biết ựến với khả năng sản sinh ra siderophore có tác dụng liên kết chặt nguyên tố sắt làm cho các vi sinh vật ựất khác không thể phát triển nếu thiếu sắt

Opgenorth và Endo (1983)[75] cho rằng cạnh tranh là hoạt ựộng cần thiết ựể tìm kiếm các nguồn sống thiết yếu của hai hoặc nhiều sinh vật Các nguồn này hầu hết ựược coi là rất quan trọng cho nấm như năng lượng hữu cơ Vì vậy, nhiều sự cạnh tranh diễn ra ựể giành quyền sử dụng năng lượng cho quá trình sống và phát

triển Sự cạnh tranh giữa các loài nấm rất khó ñể xác ñịnh số lượng Hệ sợi nấm liên tục biến ñổi Các nguồn sống trong hệ sợi thay ñổi liên tục giữa các phần khác nhau, và kết quả là trong một thời gian ngắn chúng lại biến ñổi một cách tự nhiên Tuy nhiên, sự cạnh tranh về chất dinh dưỡng có thể xảy ra giữa những cành chiết sống, mầm cây và hệ sợi mà không theo bất cứ một sự sắp ñặt nào Do vậy, sự cạnh tranh cùng loài ñể kiểm soát sinh học ñược xem là có giới hạn

Cơ chế kí sinh: vi sinh vật ñối kháng ức chế mầm bệnh bằng cách tiết ra các enzym phân huỷ xenlulo, phenol, kitin, màng tế bào và các enzym lytic khác ðiển hình là sợi nấm kí sinh trực tiếp Nấm kí sinh là một loại nấm lấy chất dinh dưỡng

từ một cá thể khác mà không chịu bất cứ tổn hại nào Nấm Trichoderma có khả năng kí sinh trên rất nhiều loại nấm, bao gồm các loài Rhizoctonia, Sclerotium,

Fusarium, Verticillium, Pythium và Phytophthora Trichoderma mọc vào bên trong

khuẩn ty của sợi nấm nơi tập hợp thành cành Trichoderma giải phóng enzime hydrolytic ñể tiêu hoá thành tế bào của kí chủ trước khi xâm nhập Trichoderma

cũng giải phóng ra một lượng chất ñộc ñể giảm khả năng ñề kháng của vật chủ khi xâm nhập (Rifai, 1974)[82]

Những cơ chế trên không loại trừ lẫn nhau và các tương tác xảy ra trong cùng một thời ñiểm hoặc ở những thời ñiểm khác nhau Tuy vậy, xu hướng bảo vệ cây trồng chống nấm bệnh hại là sử dụng ký sinh bậc 2, vi khuẩn ñối kháng, chất kháng sinh, fitonxit ñã ñem lại kết quả khả quan

Theo Barea (2005)[50] ñể quá trình kiểm soát sinh học diễn ra thành công,

vi sinh vật ñối kháng phải ñược ñặt trong một ñiều kiện môi trường thích hợp cho

nguồn bệnh Cùng với sự quan tâm nghiên cứu về nguồn lực tự nhiên ựang

bị giảm sút như nước, không khắ, ựất và ô nhiễm môi trường, biện pháp sinh học bệnh cây ựã ựược nhấn mạnh Tuy rằng kiểm soát sinh học bệnh cây diễn ra chậm, nhưng ựưa lại lợi ắch và là một quá trình lâu dài, không tốn kém, không gây hại cho cuộc sống con người Hệ thống kiểm soát sinh học không tiêu diệt hết mầm bệnh, dịch bệnh mà ựem lại sự cân bằng trong tự nhiên Biện pháp này ựã ựược sự quan tâm và ựầu tư rất lớn của nhiều phòng thắ nghiệm trên thế giới trong nhiều thập kỷ qua (Trigalet, 2002)[89]

Mặc dù biện pháp sinh học trên thế giới ựã thành công hơn 1000 năm, nhưng những nghiên cứu về biện pháp sinh học ở Việt Nam chỉ mới bắt ựầu từ những năm ựầu thập kỷ 70 của thế kỷ XX (Phạm Văn Lầm, 1995)[19] Biện pháp ựấu tranh sinh học ngày càng ựược mở rộng và có vai trò chiến lược trong công tác bảo vệ thực vật (đái Duy Ban và cs, 1994)[1]

Ở nước ta trong hơn thập kỷ qua, việc nghiên cứu ứng dụng biện pháp sinh học cũng ựang ựược nhiều nhà khoa học, nhiều cơ quan xúc tiến mạnh mẽ Xuất phát từ thực tế về bệnh héo rũ cây trồng ở Việt Nam, các biện pháp phòng trừ sinh học bệnh này ựã và ựang ựược sự quan tâm của nhiều nhà khoa học cũng như nhiều phòng thắ nghiệm trong nước

Kết quả ỘNghiên cứu công nghệ xản xuất phân bón VSV ựa chủng, phân bón chức năng phục vụ chăm sóc cây trồng cho một số vùng sinh tháiỢ thuộc ựề tài khoa học cấp nhà nước KC.04.04 khẳng ựịnh phân VSV ựa chủng, ựa chức năng không chỉ có ý nghĩa như một loại phân bón làm gia tăng sinh khối và năng suất cây trồng (ngay cả khi giảm 10-30% phân bón vô cơ) mà còn có khả năng hạn chế một số bệnh vùng rễ cây trồng cạn do các chủng VSV gây ra như héo rũ do

Ralstonia sonalacearum và Fusarium oxysporum (Phạm Văn Toản, 2005)[34]

Các thắ nghiệm ựã nghiên cứu, lựa chọn và sản xuất chế phẩm phòng chống bệnh hại cây trồng có nguồn gốc từ vi sinh vật ựối kháng Trường đại học Khoa học tự nhiên ựã nghiên cứu khả năng sinh kháng sinh chống vi khuẩn gây bệnh héo