II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ðỀ TÀI
2.5. Tình hình nghiên cứu bệnh bạc lá lúa (Xanthomonas Oryzae pv oryzae)
2.5.1. Lịch sử phát hiện và nghiên cứu về bệnh bạc lá lúa trên thế giới
Bệnh bạc lá lúa do vi khuẩn Xanthomonas Oryzae pv. oryzae gây ra, là
một trong những bệnh gây hại nguy hiểm nhất trên lúa. Bệnh ựược phát hiện ựầu tiên ở Fukuoku, Nhật Bản vào năm 1884 [57].
Nghiên cứu về bệnh bạc lá cũng ựược bắt ựầu tại Nhật Bản vào năm 1901, những nghiên cứu chủ yếu tập trung vào sinh thái học và hoá chất kiểm soát bệnh. Sau ựó những hoạt ựộng nghiên cứu ựược mở rộng, từ nghiên cứu về
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦ19
học, các chủng vi khuẩn, dự báo dịch bệnh, nghiên cứu khả năng gây bệnh, khả
năng chống chịu, biện pháp phòng trừ hoá học (Ezuka.A., Kaku.H.,2000) [39]. Tiếp theo Nhật Bản là một loạt các nước thông báo về bệnh bạc lá lúa. Sự
xuất hiện của bệnh ựã ựược công bố ở các nước Australia, Bangladesh, Cambodia, Indonesia, Ấn độ, Hàn Quốc, Malaixia, Srilaca, Thái Lan, Philipine, Mỹ, Tây Phi và Việt NamẦ [42].
Sự xuất hiện của bệnh bạc lá ựã gây thiệt hại nghiêm trọng ựến mùa vụ tới 50% sản lượng ở nhiều vùng trồng lúa trên thế giới. Nghiên cứu ở các nước cho thấy bệnh làm giảm sản lượng hạt với mức ựộ khác nhau tùy thuộc vào giai ựoạn sinh trưởng, mức ựộ nhiễm bệnh của từng giống và ựiều kiện môi trường. (S.S.Gnanamanickam và cộng sự, 1999) [42].
Từ ựó cũng ựã ựặt ra cho ngành nghiên cứu bệnh ở mỗi nước nhiều vấn ựề
cần giải quyết. Cùng với các nghiên cứu của Nhật Bản, các công trình nghiên cứu của IRRI, Ấn độ, Trung QuốcẦ ựã thu ựược nhiều thành tựu ựáng kể. đã có những nghiên cứu khá ựầy ựủ về triệu chứng bệnh, tác hại, ựiều kiện ngoại cảnh và quy luật phát sinh phát triển của bệnh; Nghiên cứu về ựặc ựiểm cấu tạo, sinh lý, sinh hoá của vi khuẩn gây bệnh; Sự mẫn cảm của chúng với các chất kháng sinh; Con ựường xâm nhập, phạm vi ký chủ và qua ựông của vi khuẩn gây bệnh; Thành phần nòi ở mỗi nước ựã ựược xác ựịnhẦ. đặc biệt các nghiên cứu về nguồn gen kháng và chọn tạo lúa kháng bệnh cũng ựã ựược triển khai mạnh mẽ, góp phần quan trọng ựể kiểm soát và quản lý bệnh.
2.5.2. Lịch sử phát hiện và nghiên cứu về bệnh bạc lá lúa ở Việt Nam
Bệnh bạc lá vi khuẩn ựược nhắc ựến ở Việt Nam từ sau hoà bình lập lại. Từ năm 1955- 1975, sản xuất nông nghiệp thay ựổi, nhất là lĩnh vực sản xuất lương thực. Phong trào thâm canh lúa bắt ựầu với việc mở mang hệ thống tưới tiêu, gieo trồng các giống lúa cải tiến có năng suất cao và sử dụng nhiều phân
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦ20
bón. Những thay ựổi trên ựã góp phần tăng năng suất các loại cây trồng. Cùng với những tiến bộ ựã ựạt ựược, bệnh bạc lá trở nên phức tạp và khó phòng trừ. Các giống mới chống bệnh kém lại ựược gieo tập trung trên diện tắch lớn. Thêm vào ựó các kỹ thuật thâm canh như bón nhiều phân, lạm dụng quá nhiều phân
ựạm vô cơ và tăng vụ ựã tạo nên những ựiều kiện thuận lợi ựể bệnh phát triển. Bệnh bạc lá từng gây hại nặng ở Bắc Giang (1956-1957), đông Triều (1961) và trở thành dịch lớn ở ựồng bằng sông Hồng những năm 1968 ựến 1975 (Hà Minh Trung, 1996) [30].
Từ thực tiễn của sản xuất ựã ựặt ra cho ngành nghiên cứu bệnh cây nhiều yêu cầu cần giải quyết. Viện Bảo vệ thực vật ựã bắt ựầu nghiên cứu về bệnh bạc lá lúa từ năm 1969. Viện tập trung vào 3 vấn ựề:
- điều tra nhận xét về triệu chứng và tác hại của bệnh.
- Nghiên cứu ựiều kiện phát sinh phát triển của bệnh, các ựiều kiện phát bệnh.
- Khảo sát các biện pháp phòng trừ bệnh [18].
Giai ựoạn từ năm 1975 trở lại ựây, nền nông nghiệp tiếp tục phát triển theo hướng thâm canh. Sản xuất lúa không chỉ ựáp ứng yêu cầu trong nước, mà còn có dư ựể xuất khẩu. Nhưng bên cạnh ựó là xu thế ngày càng mở rộng các giống có thời gian sinh trưởng ngắn và các giống lúa lai nhập nội từ Trung Quốc không có khả năng kháng bệnh, khả năng phát sinh bệnh càng dễ sảy ra. Chắnh vì vậy công tác nghiên cứu bệnh bạc lá càng ựược thúc ựẩy.
Cho ựến nay ựã có nhiều công trình nghiên cứu về bệnh hại ựã ựược Lê Lương Tề, Tạ Minh Sơn, Nguyễn Hữu Thụy, Nguyễn đăng Long, Phan Hữu Tôn, Bùi Trọng ThủyẦ tiến hành. Những công trình nghiên cứu ựã tập trung vào mặt sinh học, sinh thái, dịch tễ học, kỹ thuật chẩn ựoán bệnh và ựặc biệt là
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦ21
nghiên cứu về các chủng vi khuẩn, nguồn gen kháng bệnh nhằm phục vụ cho công tác chọn giống lúa kháng bệnh bạc lá.
2.5.3. đặc ựiểm triệu chứng của bệnh bạc lá
Ở vùng nhiệt ựới, bệnh bạc lá có 3 loại triệu chứng ựiển hình ựó là: bạc lá, vàng nhợt và héo xanh (Kresek) (B.Cottyn và cộng sự 1994) [33].
Triệu chứng bệnh ựã ựược S.H.OU mô tả như sau:
Bệnh thường xuất hiện từ giai ựoạn ựẻ nhánh ựến trỗ, trường hợp nghiêm trọng bệnh thường xuất hiện cả ở mạ.
Trên mạ: Triệu chứng bệnh không thể hiện ựặc trưng như trên lúa, do ựó dễ nhầm lẫn với các hiện tượng khô ựầu lá sinh lý. đầu tiên xuất hiện những
ựốm nhỏ mọng nước ở rìa mép lá, mút lá với những vệt có ựộ dài ngắn khác nhau. Các ựốm này to dần, lá chuyển sang màu vàng khô nhanh rồi chết.
Trên lúa: Vết bệnh bắt ựầu từ rìa lá, cách ngọn lá khoảng vài cm, vết bệnh phát triển dọc theo phiến lá cả chiều dài và chiều rộng. Quanh vết bệnh thường có ựường viền gợn sóng phân biệt giữa phần bệnh và phần khoẻ. Các vết bệnh có thể bắt ựầu từ một hoặc hai bên bìa lá. Trên những giống dễ bị nhiễm bệnh, lá bệnh thường héo tàn ựi như bị ựổ nước sôi, lá bạc rồi chết. Trên mô bệnh còn tươi vào buổi sáng, quan sát thấy những giọt dịch màu trắng sữa do vi khuẩn tiết ra. Giọt dịch này chuyển sáng màu vàng rơm ựọng lại thành hình cầu nhỏ li ti rồi rơi xuống nước [17].
Triệu chứng ựiển hình kiểu héo xanh (Kresek) ựược Reitsma và Schure mô tả như sau: Triệu chứng ựầu tiên xuất hiện là ựốm mọng nước ở ngay ựầu mặt cắt của lá, lá chuyển sang màu xanh xám nhanh chóng. Toàn bộ lá bắt ựầu bị
héo và cuộn lại theo gân giữa, thường thì gần giữa biến màu hơi vàng. Lá bị
cuộn lại thay ựổi nhanh chóng sang màu xám nhạt, cây con chết dần. Trên các cây còn sống sót các dảnh phát triển chậm lại, và biến thành màu vàng nhợt [67].
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦ22
Theo Lê Lương Tề thì ở Việt Nam, bệnh bạc lá lúa có triệu chứng chủ yếu là bạc lá. Tác giả còn cho biết triệu chứng bạc lá trên ựồng bằng sông Hồng chia làm hai dạng: bạc lá gợn vàng và bạc lá tái xanh. Loại hình bạc lá gợn vàng là phổ biến trên hầu hết các giống và các mùa vụ, còn loại hình bạc lá héo xanh thường chỉ thấy xuất hiện trên một số giống lúa, ựặc biệt ựối với các giống lúa ngắn ngày, chịu phân, phiến lá to, thế ựứng, vắ dụ T1, X1, NN27Ầ. Thông thường ranh giới mô bệnh với mô khoẻ trên phiến lá rất rõ rệt, có giới hạn theo
ựường gợn sóng vàng hoặc không vàng, có khi có một ựường chỉ viền màu nâu xẫm, ựứt quãng hay không ựứt quãng. Trong ựiều kiện ẩm, nhiệt ựộ tương ựối cao thì trên vết bệnh dễ xuất hiện những giọt dịch vi khuẩn hình tròn, nhỏ, keo
ựặc lại có màu hơi vàng ựục, khi rắn cứng có màu nâu hổ phách, màu nước vối [20], [21], [22].
Còn theo Tạ Minh Sơn thì trong cùng một ựiều kiện mức ựộ lây nhiễm như nhau thì các giống ựịa phương cao cây còn giữ hình dạng lá bệnh, còn các giống mới nhập nội thấp cây thì lá thường bị táp ựi dễ mủn nát [18].
Trên ựại thể có thể căn cứ từ những ựặc ựiểm triệu chứng trên ựể phát hiện
ựược bệnh. Tuy nhiên nhiều khi vết bệnh quá cũ hoặc biến ựổi quá nhiều theo giống và theo ựiều kiện bên ngoài, nhất là ở mạẦcó thể nhầm lẫn với những hiện tượng khô ựầu lá sinh lý. Do ựó ựể phát hiện ra bệnh sớm và chắnh xác cần có thêm phương pháp chẩn ựoán. Theo Goto (1965) một cách thử nghiệm ựơn giản ựể phát hiện bệnh là cắt mẫu lá có vết bệnh ựiển hình rồi nhúng trong dung dịch fuchsin pha loãng [43]. Các nhà nghiên cứu của trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội cũng ựã khảo nghiệm phương pháp giọt dịch hoặc phương pháp ép lá trên lam kắnh ựể phát hiện giọt dịch vi khuẩn.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦ23
2.5.4. đặc ựiểm của vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae
Theo Tagami Y và OU thì vi khuẩn gây bệnh có hình gậy ngắn, tròn ở hai
ựầu. Kắch thước 1- 2ộm x 0,8- 1ộm, có một tiêm mao, nhuộm màu gram âm và không hình thành nha bào. Tế bào vi khuẩn có màng nhầy bao bọc và ựược liên kết với nhau thành một khối vững chắc ngay cả trong nước, khuẩn lạc màu vàng rơm. Dịch vi khuẩn tiết ra kết thành các hạt keo màu vàng, không hoà tan trong nước (dẫn theo Tạ Minh Sơn, 1987) [18].
Theo Reddy và OU (1974), phân lập vi khuẩn trong môi trường Wakimoto và ủ ở nhiệt ựộ 25- 30oC. Nhận thấy vi khuẩn chậm phát triển, có màng nhầy màu vàng rơm, nhuộm màu gram âm, kắch thước 1,1- 1,2 ộm x 0,4- 0,6ộm [65].
Trong môi trường nhân tạo, khuẩn lạc vi khuẩn có dạng hình tròn, có màu vàng sáp, rìa nhẵn, bề mặt khuẩn lạc ướt háo khắ, nhuộm màu gram âm. Vi khuẩn không có khả năng phân giải nitrat, không dịch hoá gelatin, không tạo NH3, indol, nhưng tạo H2S, tạo khắ nhưng không tạo axit trong môi trường có ựường [21].
Theo Fang (1957) (dẫn theo Tạ Minh Sơn, 1987) [18], ựường saccaroza là nguồn cacbon ưa thắch ựối với vi khuẩn song ở một chừng mực nào ựấy thì vi khuẩn sử dụng cacbon từ các nguồn khác nhau (trừ Fructoza). Theo ông, vi khuẩn bịức chế bởi ựường Glucoza trên môi trường khoai tây vì có thể Glucoza sinh ra ựộc tố trong khi hấp khử trùng. Vi khuẩn có thể sinh trưởng trong phạm vi pH từ 4- 4,8, tối thắch là từ 6- 6,5.
Theo Kiraly và cộng sự (1974), nhiệt ựộ tối thiểu cho vi khuẩn là 5- 10oC, tối thắch là 25- 30oC, tối ựa là 40oC. Ở khoảng 50oC, các tế bào vi khuẩn bị huỷ
hoại trong 10 phút [10].
Con ựường xâm nhập của vi khuẩn Xathomonas oryzae
Vi khuẩn xâm nhập vào tế bào cây chủ qua thuỷ khổng và vết thương trên lá và rễ. Sau khi lây bệnh chúng tập trung ở xung quanh thuỷ khổng rồi xâm nhập
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦ24
vào trong hệ thống mao mạch. Sự lây lan của vi khuẩn trong ựiều kiện mưa và gió, chủ yếu trong giông bão và tưới tiêu nước (Dath và Devadath, 1983) [34].
Phạm vi ký chủ của vi khuẩn Xanthomonas oryzae khá rộng, ngoài cây lúa, vi khuẩn còn có thể sống trên một số loại cỏ. Singh (1971) cho biết, vi khuẩn không thể sống ựược trong ựất và chỉ sống ựược 15- 38 ngày trong nước nhưng Murty và Devadath (1982) cho rằng cũng tuỳ vào từng loại ựất. Theo Kauffman và Reddy (1975) vi khuẩn không thể tồn tại trong hạt giống ựược 2 tháng còn trong rơm rạ vi khuẩn có thể sống ựược 3- 4 tháng [46], [60], [64].
2.5.5. Các yếu tố ảnh hưởng ựến sự phát sinh, phát triển của bệnh
Sự phát sinh, phát triển của bệnh có liên quan ựến khắ hậu, thời tiết. Tổng lượng mưa, ngập lụt, gió mạnh và mức nước tưới trong ruộng, nhiệt ựộ cao trong thời gian sinh trưởng của cây làm tăng mức ựộ bệnh.
Devadath (1985) cho biết nhiệt ựộ tối thắch làm cho bệnh phát triển là từ
24,3- 34oC. Ở nhiệt ựộ dưới 18oC và trên 37,2oC ựều kìm hãm bệnh phát triển. Nhiệt ựộ có ảnh hưởng rất rõ ựến kết quả lây bệnh nhân tạo. Vết bệnh phát triển
ở nhiệt ựộ 25- 28oC nhiều hơn là vết bệnh phát triển ở nhiệt ựộ 17- 21oC. Nhiệt
ựộ thắch hợp nhất cho lây bệnh là 21,3- 32,7oC. Nhiệt ựộ dưới 16,7 oC hoặc trên 37,4oC ựều không thắch hơn cho vết bệnh phát triển. Theo ông ngoài nhiệt ựộ ựược coi là yếu tố ảnh hưởng ựến sinh trưởng và phát triển của bệnh thì ẩm ựộ là nhân tố cho sự hình thành và phát triển của bệnh. Khi ẩm ựộ thấp ựạt 60,3% ựến 77,5% sẽ hạn chế sự phát triển của bệnh (dẫn theo Tạ Minh Sơn) [18].
Sự phát triển của bệnh biến ựổi theo mùa rõ rệt. Mùa có giông bão nhiều và mưa lụt là mùa phát triển của bệnh. Gió bão không những là nhân tố lan truyền vi khuẩn gây bệnh mà còn tạo ra những vết thương cơ học trên lúa cho vi khuẩn xâm nhập. Ở miền Bắc Việt Nam, bệnh phát sinh gây hại ở tất cả các vụ
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦ25
Các yếu tố kỹ thuật trồng trọt cũng ảnh hưởng ựến sự sinh trưởng phát triển của bệnh, trong ựó thì phân bón nhất là phân ựạm vô cơ có ảnh hưởng rất rõ ựến mức ựộ phát sinh phát triển của bệnh. Căn cứ vào các nhận xét nhiều năm thắ nghiệm ở Viện Bảo vệ Thực vật và trường đại học Nông Nghiệp I Hà Nội thì bón
ựạm với số lượng nhiều, cây lúa xanh tốt, thân lá mền yếu, hàm lượng ựạm tự do tắch luỹ khá cao ựều làm cho lúa bị bệnh nặng hơn nhiều so với bón ựạm ắt [22].
2.5.6. Thành phần nòi vi khuẩn bạc lá lúa
Những nghiên cứu ở Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI) ựã khẳng ựịnh tắnh chuyên hoá ký sinh của vi khuẩn Xanthomonas campestris pv. oryzae trên bộ giống chỉ thị nòi (Mew và cộng sự, 1982) [54].
Ở Nhật Bản, nghiên cứu nòi ựược tiến hành từ năm 1957, khi phát hiện thấy giống Asakase chống bệnh trở nên nhiễm bệnh. Họ ựã xác ựịnh ựược 5 nhóm nòi vi khuẩn. Philippin ựã xác ựịnh ựược 6 nhóm nòi và ở Indonexia có 9 nhóm nòi [18], [51].
Ở Việt Nam cũng ựã có một số nghiên cứu về thành phần nòi vi khuẩn. Tạ
Minh Sơn ựã sử dụng tổng hợp bộ giống chỉ thị nòi của Nhật Bản và IRRI ựã xác
ựịnh rằng ở nước ta có 10 nhóm nòi vi khuẩn, nhưng có 4 nhóm phổ biến nhất. Nhóm I tập trung ở các tỉnh ựồng bằng Bắc Bộ, nhóm II tập trung ở các tỉnh thuộc
ựồng bằng Nam Bộ. Nhóm III và IV có rải rác ở khắp cả nước. So với thành phần nòi của các nước thì thành phần nòi ở Việt Nam khác hẳn thành phần nòi Nhật Bản. Một số nhóm nòi ở Philippin và Indonexia ựều có ở Việt Nam [18].