Thiết lập hệ thống đánh giá tính kháng bệnh héo xanh của cà chua trồng trong dung dịch

- xác định các dòng vi khuẩn Ralstonia solanacearum bằng: + môi trường chọn lọc TZC. + Phương pháp PCR.

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

1.1 Đặt Vấn Đề

Hiện nay tình hình bệnh hại cây trồng vẫn là một vấn đề nghiêm trọng và nan giải trong nền nông nghiệp nước ta Trong các bệnh hại cây trồng vi khuẩn vẫn là nhóm quan trọng nhất của các sinh vật gây hại Cho đến nay thì đã biết được hơn 600 bệnh vi khuẩn hại cây và có không ít bệnh gây thiệt hại kinh tế lớn Nhưng nhiều bệnh trong số này vẫn chưa có biện pháp phòng trừ đa dạng và hữu hiệu

Như bệnh héo xanh trên cây cà chua, tác nhân gây bệnh do vi khuẩn Ralstonia

solanacearum là một điển hình Việc phong trừ bệnh không có hiệu quả có nhiều

nguyên nhân do phương pháp canh tác, hay phương pháp nghiên cứu bệnh chưa đạt được kết quả tốt

Phương pháp phòng trừ bệnh không hiệu quả, và với việc sử dụng các hoá chất bảo vệ thực vật vô tình con người đã đưa vào đồng ruộng, vườn cây ngày càng nhiều hoá chất độc hại đã gây ra nhiều hậu quả không mong muốn như Aûnh hưởng sấu đến sức khỏe con người, gây ô nhiễm môi trường, tăng tính đề kháng của dịch hại, tiêu diệt hệ thiên địch và phá vỡ nội sinh thái trong tự nhiên Bên cạnh đó khi mà kiểu canh tác phụ thuộc vào thiên nhiên với “con trâu đi trước, cái cày theo sau”, Gồng gánh phân bắc, phân chuồng, phun đủ thuốc trừ sâu sẽ hoàn toàn đi vào quá khứ Khi nền kinh tế phát triển hơn, dân trí cao hơn, hiển nhiên con người phải có thực phẩm, rau ăn an toàn hơn, đảm bảo sức khỏe cho con người

Để khắc phục tình trạng này và thực hiện được những đòi hỏi trong tương lai Chúng ta có thể phát triển nền nông nghiệp của chúng ta thành một nền nông nghiệp công nghệ cao, nền nông nghiệp sạch để bảo vệ môi trường và sức khỏe của con người

Xuất phát từ những vấn đề trên chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Thiết lập hệ thống đánh giá tính kháng bệnh héo xanh của cây cà chua trồng trong dung dịch”

1.2 Mục đích của đề tài

- Thiết lập hệ thống thủy canh trồng cà chua

- Tìm môi trường dinh dưỡng thích hợp cho cây cà chua phát triển trong hệ thống thủy canh

- Xác định tính kháng của cà chua trồng trong hệ thống thủy canh với bệnh

héo xanh do Ralstonia solanacearum

1.3 Nội dung nghiên cứu

Nội dung A:- Thiết lập hệ thống thủy canh trồng cà chua

- Lựa chọn giá thể và môi trường dinh dưỡng thích hợp cho cây cà chua

Nội dung B: Đánh giá tính kháng của cây cà chua trồng dung dịch với bệnh héo

xanh do vi khuẩn Ralstonia solanacearum

- Xác định các dòng vi khuẩn Ralstonia solanacearum độc và không độc

bằng:

+ Môi trường chọn lọc TZC + Phương pháp PCR

- Đánh giá tính kháng của cây cà chua trồng trong hệ thống thuỷ canh

với bệnh héo xanh do Ralstonia solanacearum

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Khái quát về lịch sử thủy canh

Thuật từ thủy canh (hydroponics) có nguồn gốc từ hai từ của tiếng hy lạp là

hudos nay là hydro có nghĩa là nước và từ ponos nay là ponics có nghĩa là công việc khi kết hợp lại với nhau thì thành từ hydroponics và có nghĩa là sử dụng dung dịch dinh dưỡng thay đất để trồng cây

Thuỷ canh bắt đầu được quan tâm từ thế kỷ 16 khi một người Anh tên là Jonh

Wordward bắt đầu nghiên cứu “Thực vật hấp thu thức ăn cung cấp cho chúng như thế nào”, ông ấy đã sử dụng nước để trồng cây và thử xác định xem có phải

nước hay các thành phần rắn trong đất là thứ nuôi dưỡng cây, tuy nhiên Woodward cũng như các nhà khoa học sau ông không thu được những kết quả gì có ý nghĩa Đến đầu thế kỷ 19 khi mà ngành hoá học phát triển cho phép tách riêng từng chất trong một hợp chất ra và tổng hợp được nhiều chất mới Việc này làm cho các nhà nghiên cứu có thể xây dựng một bảng các chất dinh dưỡng cho cây sử dụng Vào trong những năm 1859 – 1865 một nhà khoa học người Đức tên Julisus Von Sachs đã sử dụng bảng dinh dưỡng này để nghiên cứu và chỉ ra rằng thực vật có thể sinh trưởng khi không có đất hoặc là bón phân dưới các điều kiện niểm soát Đến năm 1930 một giáo sư người Mỹ tên là William F cicricke đã thiết lập hệ thống thuỷ canh và đã thành công, cây cà chua trồng trong hệ thống này đã phát triển cao tới 25 feet và có cho trái thu hoạch

2.2 Vai trò của các nguyên tố khoáng

Dinh dưỡng khoáng thực vật là một bộ phận quan trọng của sự trao đổi chất trong cơ thể thực vật vì nó quyết định chiều hướng biến đổi sinh hoá của các chất, sự sinh trưởng, sự phát triển, năng suất thực vật và chất lượng của mùa màng Dinh dưỡng khoáng gồm có các nguyên tố đa lượng và các nguyên tố vi lượng Các

nguyên tố đa lượng là các nguyên tố có hàm lượng trong khoảng 10-3– 10-2 g/g trọng lượng khô Các nguyên tố vi lượng là các nguyên tố có hàm lượng trong khoảng lớn hơn 10-3 g/g trọng lượng khô và không phải các nguyên tố nào được cây hấp thụ vào cũng là thiết yếu cho cây

2.2.1 Vai trò của các nguyên tố đa lượng 2.2.1.1 Nitơ

Là nguyên tố quan trọng nhất trong thành phần dinh dưỡng cho cây Nitơ thường được cung cấp cho cây dưới dạng các hợp chất Nitrogenous, có trong thành phần của Enzyme, màng tế bào, chất diệp lục tố và có chức năng cấu trúc Nitơ cung cấp năng lượng cho cơ thể tham gia vào ATP, ADP Nitơ là yếu tố quan trọng trong việc điều tiết quá trình trao đổi chất của cây, ngoài ra Nitơ còn là thành phần của các Enzyme B1, B2, B6, PP, là vai trò nhóm hoạt động của các Enzyme oxi-hoá khử, tác dụng lên sự đồng hoá CO2

Theo Phạm Đình Thái, 1980 thì nếu cung cấp nhiều Nitơ thì Auxin tổng hợp nhiều Nitơ ảnh hưởng đến các chỉ tiêu hoá keo như độ ưu nước, độ nhớt, do đó ảnh hưởng đến cường độ quang hợp, cường độ hô hấp, quá trình trao đổi chất và kết quả là ảnh hưởng đến quá trình sinh lý của cây

Cây thiếu Nitơ thì thân, lá, bộ rễ kém phát triển, lá có màu xanh nhạt, phiến lá mỏng, nhỏ năng suất giảm Dư Nitơ thì triệu chứng là lá xanh có màu lẫn với màu xanh dương, phiến lá to cây dễ đổ ngã

Nitơ thường sử dụng dưới dạng: URÊ, NH4NO3, (NH4)2SO4

2.2.1.2 Phospho

Là thành phần quan trọng trong sự phát triển của thực vật, cần thiết cho sự phân chia tế bào, cần thiết cho sự tạo hoa trái, cần thiết trong bộ rễ, cho sự tổng hợp amino acid, protein, liên quan đến sự tổng hợp đường, tinh bột Là thành phần của các hợp chất cao năng, tham gia vào quá trình phân giải hay tổng hợp chất hữu cơ có trong tế bào

Phospho thường ở dạng P2O5, KH2PO4 thâm nhập vào cây theo con đường đồng hoá sơ cấp bỡi hệ rễ của cây Phospho quyết định sự biến đổi vật chất và năng lượng mà mối quan hệ tương hổ các biến đổi đó qui định chiều hướng, cường độ các quá trình sinh trưởng và phát triển các biến đổi thực vật Thiếu phospho cây có biểu hiện rõ nét về hình thái bên ngoài như ở họ hoa thảo ( lúa, ngô ), lá mền, yếu, sự sinh trưởng của rễ, sự đẻ nhánh và sự phân cành giảm Lá cây có màu xanh đậm do tỷ lệ diệp lục tố a/ diệp lục tố b biến đổi Hàm lượng protein trong cây giảm Hàm lượng Nitơ hoà tan tăng Tỷ lệ đậu quả kém, quả chín chậm Trong quả có hàm lượng acid cao dẫn đến pH giảm Sự thiếu phospho thường đi kèm với thiếu Nitơ

Phospho thường sử dụng dưới dạng K2HPO4, KH2PO4

2.2.1.3 Kali

Làm tăng quá trình quang hợp Thúc đẩy sự vận chuyển đường từ phiến lá đến các cơ quan, liên quan đến lipid và hình thành các vitamin Kali dễ xâm nhập vào tế bào, làm tăng tính thẩm thấu của màng tế bào đối với các chất khác, làm tăng quá trình thuỷ hoá, giảm độ nhớt và tăng hàm lượng nước liên kết Aûnh hưởng đến sự sinh tổng hợp các chất trong lá, ảnh hưởng tích cực đến quá trình đẻ nhánh, hình thành bông, chất lượng hạt ngũ cốc Tăng tính chịu đựng của cây ở nhiệt độ thấp hoặc khô hạn hoặc cây bị bệnh

Thiếu Kali làm cho sự tích tụ amoniac cao gây sự độc hại cho cây, lá màu xanh dương thẩm, có đốm nâu trên lá, ảnh hưởng đến quang hợp, chốp lá bị cuốn lại Hiện tượng được quan sát rõ nhất ở bắp: chồi cằn cỗi, cây không trỗ hoa, rễ kém phát triển và lóng ngắn

Kali thường được sử dụng dưới dạng K2HPO4, KH2PO4, KNO3, KCl, K2SO4

2.2.1.4 Magiê

Là thành phần của diệp lục tố a (C55H72N5O4Mg)

Phụ trợ cho nhiều Enzyme, đặt biệt là ATPase Liên quan đến sự biến dưỡng carbohydrat, sự tổng hợp acid nucleic, sự bắt cặp ATP trong các chất phản ứng Thiếu Magiê lá bị vàng Quang hợp kém dẫn đến năng suất giảm

Magiê thường được sử dụng dưới dạng MgSO4.7H2O MgO

2.2.1.5 Canxi

Là thành phần của muối pectat vách tế bào, có ảnh hưởng đến tính thấm của màng Canxi hiện diện trong tế bào ở không bào, trong các mô hoá già Canxi hổ trợ cho việc xâm nhập nitrat và amon vào vùng rễ Môi trường nước có pH thấp (3 – 4), Ca dễ hấp thụ Canxi là ion kém linh động nên màng tế bào thực vật ngoại vi hấp thụ dễ dàng Khi nồng độ canxi quá cao thì Fe bị kết tủa do đó Fe không di chuyển vào màng tế bào, lá bị vàng Canxi là chất hoạt hoá cho vài enzyme nhất là enzyme trong nhóm ATPase

Thiếu Canxi rễ nhầy nhụa, sự hấp thu dưỡng chất bị trở ngại, biểu hiện thiếu ở ngọn chồi Cây non thì lá non bị xoắn Bìa lá bị thưa và nếu thiếu trầm trọng thì sẽ bị cháy bìa lá Thân hay cuốn hoa, đỉnh sinh trưởng bị chết

Canxi thường sử dụng dưới dạng CaCl2, Ca(NO3), CaSO4

2.2.2 Vai trò của các nguyên tố vi lượng 2.2.2.1 Sắt (Fe)

Có vai trò kết hợp với protein đặc biệt tạo nên cơ sở của Enzyme hệ xitocro ( xitocrom, xitocromoxydase, xitocromperoxydase, catalase, peroxydase) xúc tác sinh tổng hợp diệp lục tố Trong cây Fe tương đối kém linh động

Thiếu Fe cây bị bệnh úa vàng, cây không sử dụng được Fe là do phản ứng kiềm, do tác dụng tương hỗ của Fe với acid phosphoric và những hợp chất khác, do bị kết tủa dưới ảnh hưởng của vi khuẩn Thiếu nhiều Fe lá sẽ bị vàng và bị cháy xén ở phần ngọn và mép lá

Thường sử dụng Fe dưới dạng chelat Fe hoặc Na2EDTA hoặc FeEDTA

Thường sử dụng Cu dưới dạng CuSO4.5H2O

2.2.2.3 Kẽm (Zn )

Liên quan đến sự sinh tổng hợp vitamin B1, B2, B6, B12.có tác dụng tốt đến sinh tổng hợp sắc tố carotenoid, tham gia vào thành phần carbonhydraza, một vài phosphataza, enolaza và phân giải polypeptit Thúc đẩy sự vận chuyển các sản phẩm quang hợp từ lá đến các cơ quan dự trữ, tăng khả năng dự trữ và độ ngậm nước của mô Tăng quá trình tổng hợp các chất cao phân tử như protein, acid nucleic

Thường sử dụng Zn dưới dạng ZnSO4.7H2O

2.3 Aûnh hưởng của các điều kiện bên ngoài đến sự hút chất dinh dưỡng của hệ rễ trong hệ thống thuỷ canh

2.3.1 Aùnh sáng

Trong quang hợp cây hấp thụ năng lượng từ ánh sáng mặt trời Quang hợp dự trử năng lượng dưới dạng hoá học để hô hấp diễn ra và giải phóng năng lượng cho mọi hoạt động của tế bào nhờ sự oxi hoá các hợp chất hữu cơ thành những hợp chất đơn giản hơn Nên ánh sáng là yếu tố mang tính chìa khoá cho sự phát triển tốt và năng suất cao của cây trồng

2.3.2 Nồng độ CO2

CO2 ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình quang hợp của cây, CO2 bình thường bên ngoài khoảng 300 ppm Trong môi trường nghiêm ngặt, CO2 ít hơn nên cần cung

caâp CO2 thuaăn khieât ñeơ ñát ñeân 1000 ppm ñeân 14000 ppm Nhö vaôy seõ laøm taíng tính haâp thu nöôùc vaø chaât dinh döôõng cụa cađy

2.3.3 nhieôt ñoô

Nhieôt ñoô ngaøy vaø ñeđm ạnh höôûng ñeân söï khoûe mánh cụa cađy, kích thöôùc laù, toâc ñoô môû roông laù vaø thôøi gian cađy ra traùi Nhieôt ñoô ban ñeđm thaâp vaôn toâc phaùt trieơn laù laø chaôm hôn vaø kích thöôùc laù trong cađy non Nhieôt ñoô ban ngaøy vaø ban ñeđm neđn ñieău chưnh caơn thaôn hôn Nhieôt ñoổ ban ñeđm thaâp hôn nhieôt ñoô ban ngaøy khoạng 50C laø thích hôïp Cađy caø chua nhieôt ñoô ban ngaøy thích hôïp laø khoạng 21 – 260C vaø ban ñeđm laø 16 – 18,50C Nhieôt ñoô cao quaù hoaịc thaâp quaù laøm cađy phaùt trieơn baât thöôøng vaø naíng suaât giạm

2.3.4 Nöôùc

Cađy thieâu nöôùc thì heô reê seõ vöôn daøi vaø lôùn, cho cađy nhoû vaø cađy keùm phaùt trieơn Neâu quaù nhieău nöôùc thì cađy seõ bò ngaôp uùng vì khođng ñụ löôïng oxy hoaø tan do ñoù caăn coù söï thoaùt hôi nöôùc thích hôïp trong mođi tröôøng thuyû canh nöôùc caøng tinh khieât caøng toât Nöôùc hoaù kieăm hay nhieêm maịn seõ laøm maât cađn baỉng dung dòch dinh döôõng

2.3.5 ñoô daên ñieôn vaø pH

Ñoô daên ñieôn (EC) dieên tạ toơng noăng ñoô cụa moôt dung dòch dinh döôõng Chư soâ EC cao thì söï haâp thu nöôùc cụa cađy dieên ra nhanh hôn khoaùng chaât haôu quạ laø noăng ñoô dinh döôõng trong mođi tröôøng taíng cao seõ gađy ngoô ñoôc cho cađy vì vaôy phại chađm theđm nöôùc vaøo mođi tröôøng Ngöôïc lái chư soâ EC thaâp, cađy seõ haâp thu khoaùng nhieău hôn haâp thú nöôùc vaø do ñoù caăn phại boơ sung khoaùng vaøo mođi tröôøng

Theo Winsor vaø ctv (1979) thì giaù trò EC trong khoạng 2 – 4 ms/cm laø thích hôïp cho cađy troăng Cađy caø chua coøn nhoû coù theơ söû dúng EC cao hôn trong ñieău kieôn aùnh saùng thaâp

Giaù trò EC phú thuoôc vaøo nguoăn nöôùc Ñoô tinh sách cụa nguoăn nöôùc, thođng thöôøng nguoăn nöôùc coù chöùa haøm löôïng Calcium cao thì coù EC cao

pH ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hấp thu chất dinh dưỡng của cây Nếu PH cao sẽ giảm khả năng hấp thụ Fe, Mn, Cu, Zn, P Còn pH quá thấp sẽ làm giảm khả năng hấp thụ K, S, Ca, Mg Vì vậy mỗi cây đều có một khoảng pH thích hợp cho sự phát triển pH chung thích hợp cho cây phát triển là 5,5 – 6,5

2.3.6 Sự phát triển của tảo trong hệ thống thuỷ canh

Trong hệ thống thuỷ canh thì tảo rất hay xuất hiện đây là nguyên nhân cạnh tranh chất dinh dưỡng của cây và cả nguồn oxygen Trái với những suy nghĩ, thường tảo không gây hại cho cây trồng, ngoại trừ trường hợp hiếm khi xảy ra Như khi bị tồn đọng nước thì khi đó tảo là nơi ẩn nấp của bệnh dịch và sâu bọ

Tảo cần hai yếu tố để phát triển mạnh là oxy và ánh sáng Nếu một trong hai yếu tố không tồn tại thì tảo không phát triển được Vì vậy phương pháp tốt nhất để không cho tảo mọc là che những thùng chứa chất dinh dưỡng bằng nắp đậy, lau sạch dụng cụ bằng clo lỏng, hay các chất sát trùng thông thường trong nhà

2.4 Bệnh và quản lý bệnh trong hệ thống thuỷ canh

Các cây trồng trong hệ thống thuỷ canh hay nông nghiệp truyền thống đều là đích lựa chọn của các bệnh và côn trùng gây hại bỡi vì các loại cây trồng này có rất thấp các độc tố tự nhiên để chống lại bệnh và côn trùng

Trong trồng thuỷ canh bệnh và côn trùng gây hại vẫn là một vấn đề nghiêm trọng nhất Mặt dù không sử dụng đất, trong khi đúng nhiều bệnh và côn trùng có nguồn gốc từ đất Cũng có nhiều bệnh có nguồn gốc từ nước và không khí Những bệnh này có khi ảnh hưởng rất dữ dội với cây trồng thuỷ canh

2.4.1 Các bệnh thường gặp trong trồng thuỷ canh

Các bệnh thường gặp trong trồng thuỷ canh cũng là các bệnh thường gặp trong trồng đất truyền thống Nguyên nhân gây bệnh thường là do nấm, vi khuẩn và virut Các tác nhân này có nguồn gốc từ đất, nước và không khí

Các hạt giống ở giai đoạn nảy mần thường bị tấn công và giết chết bỡi bệnh

chết rạp, tác nhân gây bệnh thường là nấm Pythium spp, Rhizoctonia spp, Pyranium

spp

Bệnh thối lá trên cây bắp cải thường gây ra bỡi nấm Rhizoctonia solani, nấm này

rất ưa điều kiện môi trường ẩm ướt

Caâm1 vi khuẩn gây bệnh héo xanh, bệnh thối mục, và bệnh đốm nguyên nhân

thường là do các vi khuẩn như Pseudomonas spp, Xanthomonas spp, và Eriwinia

cũng thường xuất hiện trong trồng thuỷ canh

Theo Van Peer và Schippers (1989), kết luận rằng vi khuẩn Pseudomonas dòng

độc gây ức chế sự sinh trưởng của cây có thể phát triển dễ dàng trên hệ thống thuỷ canh

Theo Ho (1985), bệnh thối rữa của cây bắp cải nguyên nhân bỡi Eriwinia

carotovora, là bệnh đặt biệt nguy hiểm thường phá huỷ hoàn toàn đầu bắp cải và

bệnh tàn lụi và thối đen nguyên nhân bỡi Xanthomonas campestris thường phá huỷ

bẹ lá trưởng thành và đầu bắp cải là thường xảy ra trong hệ thống thuỷ canh

Theo Ho (1988), bệnh héo xanh nguyên nhân bởi Pseudomonas solanacearum, là

một bệnh đặc biệt nghiêm trọng trên cây cà chua, thường giết chết cây cà chua hoàn toàn một cách nhanh chóng trong cả trồng đất truyền thống và trồng thuỷ canh

2.4.2 Quản lý bệnh trong trồng thuỷ canh

Có nhiều cách để quản lý bệnh trong hệ thống thủy canh tuỳ theo hoàn cảnh mà chúng ta dùng các phương pháp khác nhau

2.4.2.1 Quản lý bệnh trước khi có bệnh xảy ra

Chọn lọc hạt giống: các hạt giống được chọn phải có chất lượng tốt, được bảo quản tốt, và được sử lý thích hợp với các thuốc diệt nấm có hiệu quả trước khi sử dụng Thường sử lý hạt bằng thuốc diệt nấm thiram hoặc captan với tỷ lệ 3g trên 100g hạt giống

Quản lý nguồn nước : nguồn nước sử dụng là rất quan trọng, có thể sử dụng nhiều nguồn nước khác nhau tuy nhiên thường sử dụng nguồn nước máy đã khử chlorin, nguồn nước này thường sạch không có vi khuẩn gây bệnh

Khử trùng các dụng cụ trồng trong hệ thống thủy canh: các dụng cụ này thường bị nhiễm nhiều mầm bệnh khi sử dụng nhiều lần nếu không được vệ sinh cẩn thận và kỹ càn trước khi sử dụng thì có thể nó cũng là một nguyên nhân gây bệnh cho cây trồng trong hệ thống thuỷ canh Các dụng cụ này thường được khử trùng bằng formalin, methyl bromide, sodium hypochlorite

2.4.2.1 Quản lý bệnh khi có bệnh xảy ra

Theo Vanachter và ctv (1983), có thể kiểm soát tốt bệnh chết rễ của cây trồng trong hệ thống thủy canh bằng Metalaxyl sử dụng trong khoảng nồng độ 0 – 40 mg/l Khi sử dụng với nồng độ 10 mg/l sử dụng 3 lần sau khoảng thời gian lập lại là 3 tuần và phân tích trái cà chua cho thấy Metalaxyl có trong quả cà chua là khoảng 0,09 – 0,42 ppm (trung bình khoảng 0,19 ppm) với nồng độ này thì không chứng tỏ là nó có thể gây độc cho cơ thể người sử dụng hay không

Theo Gold và Stanghhelien (1984), sử dụng Metalaxyl mức 5 mg/l kiểm soát

hiệu quả pythium spp gây chết rễ ở cây dền

Theo Rouchaud và ctv (1988), ghi nhận furalaxyl đã được sử dụng rộng rãi như một thuốc diệt nấm cho cây cà chua trồng không đất

Theo Ho (1988), thuốc diệt vi khuẩn không có hiệu quả trong việc kiểm soát các bệnh vi khuẩn

Theo Toyoda và ctv (1991 và 1997), Matsuda và ctv (1993), đã chọn lọc được một số chất cho việc kiểm soát bệnh vi khuẩn ở vùng rễ Như 3 –(3 - Indolyl) butanoic acid có khả năng ngăn chặn vi khuẩn gây bệnh héo xanh

2.5 Một số phương pháp trồng thuỷ canh và tình hình trồng thủy canh 2.5.1 Một số phương pháp trồng thủy canh

Có nhiều phương pháp dùng trồng thủy canh nhưng hiện nay người ta chủ yếu sử dụng 3 hệ thống thủy canh

2.5.1.1 Hệ thống thủy canh khôâng hồi lưu

Là hệ thống thuỷ canh trong đó dung dịch được đặt trong một hộp xốp hoặc các vật liệu cách nhiệt, có hoặc không có sử dung hệ thống sục khí trong dung dịch Hệ thống này thích hợp với quy mô hộ gia đình, sản xuất nhỏ, ở những nước kém phát triển vì chi phi ban đầu thấp, dễ sử dụng và tiện lợi trong di chuyển Ở Việt Nam hiện nay đang sử dụng hệ thống này

2.5.1.2 Hệ thống thuỷ canh hồi lưu

Hệ thống này hoạt động theo cơ chế là dung dịch chứa trong các hồ chứa và sử dụng bơm để đưa dung dịch đi đến bộ rễ của cây và sau đó bơm dung dịch dinh dưỡng tuần hoàn lại hồ Tốc độ bơm và các thông số khác như độ dẫn điện (EC) và pH đựơc điều chỉnh laị ở hồ chứa và sau đó tiếp tục bơm tuần hoàn lại Phương pháp này có hiệu quả kinh tế cao hơn, nhưng đòi hỏi chi phí đầu tư ban đầu cao, phù hợp với qui mô sản xuất lớn

2.5.1.3 Hệ thống khí canh

Là hệ thống giúp cho hệ rễ phát triển tốt hơn Là hệ thống cải tiến, rễ cây không trực tiếp nhúng vào dung dịch dinh dưỡng mà phải qua hệ thống bơm phun định kỳ Bộ rễ được hô hấp tối đa Hệ thống này thích hợp cho trồng rau và hoa thương phẩm, có thể trồng trái vụ Bất lợi của hệ thống này là phải có điện liên tục máy bơm bị hư hỏng hay cúp điện thì không đủ dung dịch dinh dưỡng cung cấp cho cây

2.5.2 Tình hình thuỷ canh ở Vịêt Nam

Năm 1993 Lê Đình Lương (GS – khoa sinh – ĐHQGHN) cùng hợp tác với tổ chức R D ( Hồng Kông ), đã nghiên cứu và chuyển giao công nghệ trồng thuỷ canh

Tháng 10 năm 1995 đã phổ biến ở Hà Nội, Thành Phố Hồ Chí Minh, Côn Đảo, ở các sở công nghệ của một số tỉnh thành, phân viện công nghệ sau thu hoạch Thiết kế và sản xuất vật liệu cho hệ thống thủy canh và trồng các loại cây khác nhau Tuy nhiên kỹ thuật thủy canh này còn rất mới mẻ so với tập quán sản xuất của nông dân Việt Nam, đồng thời đất đai sau thu hoạch các vụ chính còn nông nhàn nên nông dân sản xuất trên các vùng đất đó cho nên đến hiện nay việc trồng thủy canh các loại cây vẫn chưa được phổ biến và nó chỉ thu hẹp ở mức độ kinh tế hộ gia đình, một số hộ sản xuất nhỏ, chỉ có một vài cơ sở sản xuất lớn như công ty trồng rau sạch ở Vĩnh Phúc Còn lại ở các hộ tự trồng và tiêu thụ

2.6 Các kỹ thuật chẩn đoán bệnh héo xanh

2.6.1 Phương pháp nuôi cấy trên môi trường nhân tạo

Đây là phương pháp truyền thống được sử dụng rộng rãi vì đơn giản, ít tốn kém, tuy vậy thời gian tương đối dài Trên môi trường thạch, khoai tây, agar, peptone Khuẩn lạc có dạng hình tròn, ướt, màu trắng kem Trên môi trường TZC (Kelman, 1954) khuẩn lạc có rìa ngoài màu trắng kem, ở giữa màu hồng Trên môi trường

TTC các khuẩn lạc vi khuẩn R solanacearum thường mọc sau 4 – 5 ngày nuôi cấy

trong khi đó các khuẩn lạc khác thường bị ức chế (Shurfleff, 1997)

2.6.2 Phương pháp huyết thanh

Phương pháp này không đòi hỏi những trang thiết bị tinh vi, phức tạp, chi phí cũng không quá cao mà chỉ cần một trình độ thao tác tương đối, tuy vậy phương pháp này không đặt hiệu (Hoàng Hoa Long, 2002)

2.6.3 Phương pháp chủng trên ký chủ

Phương pháp này đơn giản, ít tốn kém nhưng đòi hỏi tốn nhiều thời gian

2.6.4 Phương pháp lai phân tử

Phương pháp này tính chính sác cao tuy vậy đòi hỏi trang thiết bị tinh vi, thao tác hoàn hảo, tốn nhiều chi phí

2.6.5 Phương pháp PCR ( polymerase Chain Reaction)

PCR là phản ứng tổng hợp dây chuyền nhờ emzyme polymerase còn gọi là kỹ thuật tạo dòng DNA in vitro, phương pháp này cho phép khuếch đại số lượng lớn một đoạn DNA đặc trưng lên hàng triệu lần PCR được thực hiện dựa trên cơ sở phản ứng sinh tổng hợp DNA theo 3 trình tự

Biến tính DNA sợi đôi thành sợi đơn (denature)

Phản ứng của primer gắn vào đầu dây chuỗi mã đối xứng trên chuỗi mã Kéo dài sợi mới nhờ primer (extension)

Phản ứng này được thực hiện nhờ polymerase và sự thay đổi chu kỳ nhiệt một cách hợp lý

Hiện nay phương pháp này được xem như là một công cụ khá hữu hiệu trong việc nghiên cứu bệnh cây

2.7 Tình hình nghiên cứu bệnh héo xanh do vi khuẩn R solanacearum

Toyota và các cộng sự đã khảo sát ảnh hưởng của thuốc diệt nấm 3 – (3 – indolyl) butanoic acid (IBA) lên việc kiểm soát bệnh héo xanh do vi khuẩn

Ralstonia solanacearum Trong thí nghiệm nay ông ấy đã trồng cây cà chua trong

hệ thống thuỷ canh hồi lưu với vận tốc dòng hồi lưu là 2l/s, môi trường dinh dưỡng của Yamazaki được sử dụng, có pH trong khoảng 6.0 – 6.5, và EC 2.1 – 2.5ms/cm) Cây cà chua được trồng trong hệ thống này 14 ngày trong nhà luới có môi trường khiểm soát là 28o C sau đó sử dụng vi khuẩn Ralstonia solanacearum ở dạng dịch

huyền phù để chủng bệnh phương pháp chủng bệnh theo Dogo và ctv (1997) Theo phương pháp này dịch huỵền phù được pha đều với dung dịch dinh dưỡng, mật số cuối cùng là 108 cfu/ml, và sau đó thêm vào hợp chất kháng khuẩn (IBA) với nồng độ cuối là 10ug/ml, giữ nồng độ đó suốt 2 tuần Và theo dõi kết quả

Cũng Toyota và các cộng sự đã nghiên cứu sự tổn thương của các giống cà chua thương mại trồng trong hệ thống thuỷ canh đối với vi khuẩn gây bệnh héo

xanh Ralstonia solanacearum Trong thí nghiệm nay ông ấy đã trồng cây cà chua

trong hệ thống thủy canh hồi lưu với vận tốc dòng hồi lưu là 2l/s, môi trường dinh dưỡng của Yamazaki được sử dụng, có pH trong khoảng 6.0 – 6.5, và EC khoảng (2.1 – 2.5ms/cm) Cây cà chua được trồng trong hệ thống này 14 ngày trong nhà luới có môi trường kiểm soát là 28o C Sau đó sử dụng vi khuẩn Ralstonia

solanacearum ở dạng dịch huyền phù để chủng bệnh Phương pháp chủng bệnh

theo Dogo và ctv (1997) Theo phương pháp này Dịch huỵền phù được pha đều với dung dịch dinh dưỡng với mật số cuối cùng là 108 cfu/ml

Cặp primer PI-IS-F/PI-IS-R được thiết kế dựa trên chuỗi nucleotide ISI 405 đặc

hiệu với vi khuẩn R solanacearum thuộc race 1 Cặp primer này được dùng xác định race của vi khuẩn R solanacearum tại Đài Loan (Yung – An Lee, 2001) Theo Martin và French (1997), vi khuẩn R solanacearum gây hại trên cây cà chua, khoai

tây, ớt, cà tím, thuốc lá, gừng, đậu phụng, cà pháo Chủ yếu thuộc race 1 Theo

Phạm Đăng Minh,(2003) khi đánh giá tính độc của các dòng vi khuẩn R

solanacearum trên ký chủ cà chua, cà pháo, cà tím, ớt, thuốc lá, đậu phộng từ 84

dòng vi khuẩn kết quả thu được 57 dòng gây độc cho ký chủ Và bằng phương pháp PCR đã xác định có 57 dòng cho sản phẩm PCR dương tính trong 84 dòng đó

Đối tượng nghiên cứu: 3 môi trường dinh dưỡng

Vật liệu nghiên cứu: hạt cà chua không kháng bệnh héo xanh

3.2.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.2.1 Cách pha dung dịch dinh dưỡng

Nước sử dụng trong pha dung dịnh dinh dưỡng là nước cất 1 lần Khối lượng và cách pha của các môi trường như sau :

 Môi trường dinh dưỡng A (của Hoagland)

Khối lượng các chất đa lượng pha cho 113,5 lít

Bảng 2.1 Thành phần đa lượng trong môi trường A

113.5 lít KH2PO4

KNO3 Ca(NO3)2

MgSO4

14,1 56,7 85 42,5

Vì các nguyên tố vi lượng cần với số lượng rất nhỏ cân rất khó, nên pha dung dịch stock trước rồi sau đó sử dụng dụng dung dịch stock để pha thành dung dịch dinh dưỡng

Bảng 2.2 Thành phần vi lượng trong môi trường A

Tên chất Số lượng (g) pha cho 4,54 lít stock

Số lượng (lít) stock pha cho 113,5 lít H3BO3

MnCl2.4H2O ZnSO4.7H2O CuSO4 5H2O FeSO4 7H2O

28,35 14,17 28,35 14,17 42,5

0,28 O,28 0,07 0,07 0,28

Các nguyên tố đa lượng được pha trong bằng nước ấm và pha theo thứ tự từ trên xuống của bảng

Các nguyên tố vi lương được pha dung dịch Stock riêng mỗi chất, sau đó lấy ra từ dung dịch này những thể tích dung dịch đã cho trên bảng để pha cho 113,5 lít

 Môi trường dinh dưỡng B

Khối lượng các chất đa lượng pha cho 1 lít dung dịch

Bảng 2.3 Thành phần đa lượng trong môi trường B

Ca(NO3)2 CaSO4 MgSO4 EDTA - Fe

0,246 O,272 0,18 0,43

Bảng 2.4 Thành phần vi lượng trong môi trường B

stock H3BO3

CuSO4 5H2O EDTA – Fe MnSO4.H2O Mo7O24(NH4)6 4H2O

ZnSO4.7H2O

2,O8 0,28 5,6 5,98 0,25 3,37

Các nguyên tố đa lượng được pha trong một bình riêng, các hoá chất được cho vào theo thứ tự trong bảng từ trên xuống

Các nguyên tố vi lượng được pha thành 1 lít dung dịch stock rồi sau đó lấy ra 0,1 ml dung dịch Stock để pha cho 1 lít dung dịch

Khi sử dụng thì pha chung lại hai dung dịch này thành một  Môi trường dinh dưỡng C

Khối lượng các chất đa lượng pha cho 300 lít dung dịch

Bảng 2.5 Thành phần đa lượng trong môi trường C

KH2PO4 KNO3 Ca(NO3)2

MgSO4

52,680 193,938 265,050 121,680

Bảng 2.6 Thành phần vi lượng trong môi trường C

Fe FeSO4.7H2O

EDTA MnSO4 4H2O

H3BO3 CuSO4 5H2O

ZnSO4.7H2O Na2MoO4 2H2O

CoSO4 6H2O KI

0,05 g 25 g 35 g 4,065 g 2,864 g 0,400 g 0,900 g 0,126 g 0,100 g 0,500 g

Sau khi pha stock ta lấy ra 300 ml dịch dung stock, pha cho 300 lít dung dịch dinh dưỡng

2.2.2.2 Thiết lập hệ thống trồng cây cà chua

Ưùng dụng phương pháp thuỷ canh không hồi lưu để thiết lập hệ thống này Các hạt cà chua được làm ẩm và ủ vô trùng trên đĩa petri giữ ở nhiệt độ phòng Khi hạt nảy mầm khoảng 2 – 5 mm đem hạt chuyển vào những khối mút có kích thước 2×2×2 cm, có khoét lỗ ở giữa để bỏ hạt cà chua vào Sau đó đem các khối mút đó bỏ vào trong các lỗ trên tấm xốp Các dung dịch được chuẩn bị sẵn cho vào trong

các khay (mỗi khay một môi trường khác nhau), rồi ráp hai tấm xốp vào trong mỗi khay Dung dịch trong khay phải ngập nửa tấm xốp Các khay được đểû trong nhà lưới ở nhiệt độ thường

2.2.2.3 Chỉ tiêu theo dõi

- Theo dõi sự phát triển của cây cà chua trên 3 môi trường dinh dưỡng khác nhau

- Đo chiều cao của cây cà chua sau khoảng thời gian 5 ngày lập lại, sau khi trồng

Nội dung B: đánh giá tính kháng của cây cà chua trồng trong dung dịch đối với

Nơi phân tích: Trung tâm phân tích thí nghiệm Hoá Sinh Trường đại học Nông

Lâm TP Hồ Chí Minh

2.3 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Vật liệu dụng cụ

2.3.1.1 Vật liệu

Đối tượng nghiên cứu: cây cà chua giống nhiễm trồng trong dung dịch thuỷ canh trong nội dung A

Vật liệu thí nghiệm: các dòng vi khuẩn Ralstonia solanacearum: RST001,

RST003, RST006, RSBog1, do Phạm Đặng Minh (2003) phân lập Và RSCc1,

RSCc2, RSCc3, RSCc4, do chúng tôi phân lập được trên cây ký chủ cà chua trồng ở Củ Chi

Môi trường phân lập và nuôi cấy - PDA ( potato, sucrose, agar)

- TZC (peptone, Glucose, Casein hydrolysate, TZC, Agar) - LB ( Trytone, Yeast extract, sodium chloride)

Cấu trúc cặp primer PI–IS- F / PI-IS-R, sử dụng trong nghiên cứu này

Bảng 3.7 Trình tự primers PI-IS-F và PI-IS-R

DNA khuếch đại Nguồn gốc PI–IS- F

PI-IS-R

CGCAACGCTGGATGAACCC CAGACGATGCGAAGCCTGAC

1,070 bp 1,070 bp

Yung-An Lee (Đài Loan)

Một sồ hoá chất, emzyme và dung dịch, sử dụng trong ly trích, phản ứng PCR và điện di