Ảnh hưởng của bao hạt giống lúa bằng Nanochitosan và dịch chiết vi khuẩn đối kháng Pseudomonas putida đến sinh trưởng, kháng bệnh trong điều kiện in vivo

Các nghiên cứu tạo bao hạt giống hiện nay trên thế giới chủ yếu sử dụng các tác nhân sinh học đơn lẻ, nghiên cứu của chúng tôi gồm các thí nghiệm đơn lẻ và kết hợp giữa nanochitosan và dịch chiết vi khuẩn đối kháng P. putida.

Kết nghiên cứu khoa học BVTV – Số 2/2018 ẢNH HƢỞNG CỦA BAO HẠT GIỐNG LÖA BẰNG NANOCHITOSAN VÀ DỊCH CHIẾT VI KHUẨN ĐỐI KHÁNG Pseudomonas putida ĐẾN SINH TRƢỞNG, KHÁNG BỆNH TRONG ĐIỀU KIỆN in vivo Effect of the Rice Seed Coat with Chitosan Nanoparticles and The Extract of Pseudomonas putida on Growth and Disease Resistance in vivo Võ Thị Thƣơng Thƣơng, Võ Thị Mai Hƣơng, Nguyễn Hiền Trang, Nguyễn Cao Cƣờng Trần Thị Thu Hà Trường đại học Nông lâm Huế, Đại học Huế Ngày nhận bài: 20.08.2017 Ngày chấp nhận: 09.11.2017 Abstract The study investigated the effect of the rice seed coat with chitosan nanoparticles and the extract of antagonistic bactecria Pseudomonas putida (P putida) on growth and disease resistance of rice in vivo The experiments were conducted with single and combination of biological agents (nanochitosan and the extract of P putida) Results of the study showed that rice seed coating with chitosan nanoparticles and P putida extract increased 91.11% germination rate compared to 66.67% (Control); Average leaf speed was faster than 0.98 leaves and increased height to 20.17 cm higher than 3.48 cm; Disease resistance of rice seed coated with chitosan nanoparticles and P putida extracts was higher than that of control, rice seeds coated with chitosan nanoparticles and P putida extract had the AUDPC (44.44 and 49.95) lower than the control (188.89 and 177.76) More coordinated formulas and field production practices should be investigated to further assess the growth and disease resistance of rice Keywords: seed coating, chitosan nanoparticles, Pseudomonas putida ĐẶT VẤN ĐỀ Chất lượng hạt giống yếu tố quan trọng trình nảy mầm, sinh trưởng Các loại hạt giống nơi tiềm ẩn nhiều loài nấm gây bệnh, đặc biệt lồi nấm có nguồn gốc đất (như Sclerotium rolfsii) truyền qua hạt giống Aspergillus sp điều kiện bảo quản khơng tốt Để phịng trừ bệnh này, biện pháp hóa học phổ biến sử dụng để xử lý hạt giống Phương pháp tạo bao hạt giống (seed coating) tác nhân sinh học ứng dụng giới Việt Nam chưa nghiên cứu áp dụng hạn chế Phương pháp tạo bao hạt giống phương pháp sử dụng hoá chất để tạo lớp màng bao phủ hạt giống có tác dụng giúp hạt giống khơng bị sâu bệnh hại cơng q trình bảo quản, giúp tăng tỷ lệ nảy mầm, mọc điều kiện bất lợi thiếu thừa nước (Ahmed et al, 2001) Tuy nhiên, biện pháp xử lý hóa chất cịn nhiều hạn chế làm giảm khả tự đề kháng bệnh hạt giống, ảnh hưởng đến chất lượng nông sản sức khỏe người tiêu dùng, ngồi ra, biện pháp cịn gây ô nhiễm môi trường để lại dư lượng hạt ngũ cốc (Honglu Guomei, 2008) Xu hướng đến sử dụng hợp chất tự nhiên thân thiện với môi trường chủng vi sinh vật đối kháng dịch chiết chúng để tạo bao hạt giống màng bao sinh học mở nhiều triển vọng tăng cường tính kích kháng vi sinh vật gây bệnh, tăng cường khả chống chịu với điều kiện bất lợi môi trường (Pal Gardener, 2006; Zeng et al, 2012; Chookhongkha et al, 2013) Nanochitosan dẫn xuất chitosan Nanochitosan có kích thước siêu nhỏ (từ 10 đến 100nm) nên dễ dàng qua màng tế bào, có diện tích điện tích bề mặt cực lớn nên dễ dàng ức chế loại vi khuẩn, nấm bệnh (Chookhongkha et al, 2013) Kết nghiên cứu khoa học BVTV – Số 2/2018 Ngoài nhà khoa học tìm nhiều chủng vi khuẩn có khả kháng nấm B subtilis, P putida Trong vi khuẩn P putida có khả đối kháng với nhiều loại vi sinh vật gây bệnh (Trần Thị Thu Hà cs, 2010) Các nghiên cứu tạo bao hạt giống giới chủ yếu sử dụng tác nhân sinh học đơn lẻ, nghiên cứu chúng tơi gồm thí nghiệm đơn lẻ kết hợp nanochitosan dịch chiết vi khuẩn đối kháng P putida VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU VÀ PHƢƠNG PHÁP 2.1 Vật liệu - Hạt giống lúa TH5 mua công ty giống trồng Thừa Thiên Huế; - Dung dịch nanochitosan điều chế theo phương pháp tạo gel ion (Nguyễn Cao Cường cs, 2014) dịch chiết vi khuẩn đối kháng P putida thu theo phương pháp Souza (2003) - Chủng nấm mốc Aspergillus niger E1 phân lập từ hạt lúa bị bệnh (Nguyễn Cao Cường cs, 2017) - Các hạt giống tạo bao hạt công thức đây, sau bảo quản tháng sử dụng làm thí nghiệm 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu - Thời gian địa điểm: Nghiên cứu thực từ tháng 12/2016 đến 4/2017 nhà lưới khoa Nông học, trường Đại học Nông lâm, Đại học Huế - Vật liệu: Sử dụng đất phù sa cát phơi khô sàng mịn, trộn với theo tỉ lệ 3:2 o Sau đóng vào bì nilong hấp vơ trùng (121 C 20 phút) Sử dụng chậu nhựa, đường kính chậu 15cm chiều cao 8cm, chậu có 300g hỗn hợp đất:cát (3:2) để bố trí thí nghiệm - Phương pháp bao hạt giống lúa: dung dịch nanochitosan, dịch chiết vi khuẩn P putida , dung dịch hỗn hợp nanochitosan dịch chiết vi khuẩn P putida chuẩn bị sẵn Hạt giống lúa làm tạp chất nhúng vào dung dịch Sau vớt ra, làm để khơ tự nhiên điều kiện phòng Sau để ráo, hạt giống lúa xác định độ ẩm so với mẫu đối chứng ban đầu trước tiến hành thí nghiệm Thí nghiệm ảnh hƣởng bao hạt giống lúa nanochitosan dịch chiết vi khuẩn P putida đến khả sinh trƣởng Các cơng thức thí nghiệm bao hạt giống lúa: Công thức I: (Đối chứng): Không bao hạt Công thức II: (Nanochitosan): Bao nanochitosan 0,18% Công thức III: (DC P putida): Bao dịch chiết vi khuẩn P putida 18% Công thức IV: (Nanochitosan + DC P putida): bao hỗn hợp nanochitosan 0,18% dịch chiết vi khuẩn P putida 18% Bố trí thí nghiệm: Gieo hạt giống bao hạt vào chậu chuẩn bị, chậu 15 hạt, chậu lần lặp lại lần lặp lại Thí nghiệm ảnh hưởng bao hạt giống lúa nanochitosan dịch chiết vi khuẩn P putida đến khả kháng nấm Aspergillus niger (A niger) điều kiện lây bệnh nhân tạo sử dụng chủng nấm A niger E1 (Nguyễn Cao Cường cs, 2017) Trộn thạch nấm A niger vào hỗn hợp đấtcát hấp vô trùng (30gram thạch nấm/3000gram đất-cát) Cho hỗn hợp vào chậu nhựa thí nghiệm chuẩn bị, gieo hạt giống lúa theo Chỉ tiêu theo dõi: Tỉ lệ nảy mầm (%), chiều cao (cm), số lá/cây (lá), tỉ lệ bệnh trước nảy mầm (%), tỉ lệ bệnh sau nảy mầm (%),AUDPC (Đường cong tiến triển bệnh - Area Under Disease Progress Curve) (Campell Madden, 1990) Trong đó: AUDPC: đường cong tiến triển chung bệnh yi, yi+1: đường ính vết bệnh lần theo dõi thứ i thứ i+1 (cm) ti, ti+1: thời gian theo dõi bệnh thứ i thứ i+1 (h) n: tổng số lần theo dõi Số liệu thu thập xử lý phần mềm thống kê chuyên dụng Statistix 10.0 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Ảnh hƣởng bao hạt giống lúa nanochitosan dịch chiết vi khuẩn P putida đến khả nảy mầm sinh trƣởng Kết nghiên cứu khoa học BVTV – Số 2/2018 Tỉ lệ nảy mầm công thức tăng dần theo thời gian đạt cực đại vào ngày thứ 7, đặc biệt công thức nanochitosan + DC P putida có tỉ lệ nảy mầm cao qua ngày theo dõi (đạt 91,11 %), tăng 24,44 % so với công thức đối chứng (66,67%) Công thức nanochitosan (77,78%) cơng thức DC P putida (84,44%) có tỉ lệ nảy mầm cao so với công thức đối chứng (bảng 1) Bảng Ảnh hƣởng bao hạt giống lúa nanochitosan dịch chiết vi khuẩn P Putida đến tỉ lệ nảy mầm Công thức Đối chứng Nanochitosan DC P putida Nanochitosan + DC P putida 4NSG a 31,11 a 33,33 a 33,33 a 40,00 Tỉ lệ nảy mầm (%) 5NSG 6NSG b b 35,33 55,55 ab ab 40,00 68,89 ab a 42,22 73,33 a a 51,11 80,00 7NSG b 66,67 ab 77,78 a 84,44 a 91,11 Ghi chú: NSG – Ngày sau gieo Trong cột, chữ hác thể sai hác có ý nghĩa thống ê với p