Những nghiên cứu sâu về cơ chế đối kháng còn hạn chế do chuyên đề còn mới, nhưng đã có những nghiên cứu xác định được một số cơ chế tác động của vi khuẩn đối kháng. Có rất nhiều vi khuẩn có khả năng đối kháng trong tự nhiên, chúng đối kháng bằng nhiều cơ chế như tiết kháng sinh, tiết ra enzym phân hủy vách tế bào như glucanase, chitinase, protease (Nguyễn Thị Thu Nga, 2003).
Cơ chế tiết kháng sinh
Nhiều nghiên cứu cho thấy vi khuẩn vùng rễ có khả năng tiết ra kháng sinh ức chế sự phát triển của các tác nhân gây bệnh như nấm, vi khuẩn, virus và tuyến trùng (Siddiqui, 2006). Kháng sinh do vi khuẩn vùng rễ tiết ra có phổ tác dụng rộng với các tác nhân gây bệnh, là những chất có trọng lượng phân tử thấp, có đặc tính độc đối với sự phát triển của các vi sinh vật khác (Fernando, 2006).
Fernando (2006) cho biết hai chi vi khuẩn vùng rễ Pseudomonas spp. và
Bacillus spp. được ghi nhận tiết ra nhiều chất kháng sinh chống lại mầm bệnh. Chi vi khuẩn Pseudomonas spp. có khả năng tiết ra nhiều loại kháng sinh như pyoluteorin,
12
pyrrolnitrin, DAPG (2,4 – diacetylphloroglucinol), PCA (phenazin – 1 – carboxylate acid), hydrogen cyanide. Chi vi khuẩn Bacillus spp. đã được phát hiện có thể tiết ra một số loại kháng sinh chống lại mầm bệnh như kanosamin, zwittermicin A, iturin A, bacillomycin.
Satyaprasad và ctv. (2011) cũng khẳng định rằng nhiều chất kháng sinh tham gia vào sự kích thích tăng trưởng và phòng trừ sinh học đã được xác định bao gồm 2,4- diacetylphloroglucinol (DAPG), hydrogen cyanide, oomycin A, phenazine, pyoluteorin, pyrrolnitrin, các lipopeptide vòng đuợc sản xuất bởi vi khuẩn
Pseudomonas spp. và kanosamin, zwittermycin A được sản xuất bởi vi khuẩn Bacillus
spp., Streptomyces spp.
Suo và ctv. (2011) cho biết có hơn 12 loại kháng sinh đã được tìm thấy bởi vi khuẩn Bacillus. Trong số đó, iturin, surfactin và fengycin đã được nghiên cứu kỹ. Thí nghiệm sử dụng môi trường SWA để giúp các chủng vi khuẩn Bacillus ngăn chặn sự phát triển của nấm Fusarium cũng cho thấy rằng surfactin có thể đóng vai trò quan trọng trong vai trò của chi vi khuẩn Bacillus spp.
Cơ chế tiết enzym phân hủy vách tế bào
Vi khuẩn đối kháng có khả năng tiết ra các enzym có thể phân hủy các thành phần như glucan, chitin hoặc protein của vách tế bào nấm gây bệnh (Nguyễn Thị Thu Nga, 2003). Vi khuẩn Pseudomonas cepacia có khả năng tiết ra enzym β – 1,3 – glucanase từ môi trường tổng hợp có laminarin là nguồn carbon. Vi khuẩn này hạn chế được chỉ số bệnh gây ra bởi các nấm Rhizoctonia solani, Sclerotia rolfsii và Pythium
(Fridlender và ctv., 1993).
Phạm Thị Thắm (2011) cho biết đã có nhiều nghiên cứu về cơ chế ức chế này của vi khuẩn vùng rễ như các vi khuẩn Paenibacillus, Bacillus pumilus, Bacillus spp. tiết ra enzym thuộc nhóm phân hủy glucan như cellulase, mannase và xylanase và các enzym phân hủy vách tế bào của nấm Aphamyces cochlioides gây thối rễ củ cải đường (Nielsen và ctv., 1997); vi khuẩn Pseudomonas fluorescens được ghi nhận tiết ra enzym chitinase và β – 1,3 – glucanase ức chế sự phát triển của nấm Phytophthora capsici và Rhizoctonia solani trong điều kiện in vitro (Arora và ctv., 2007).
13 Cơ chế cạnh tranh
Vi khuẩn vùng rễ có thể cạnh tranh không gian sống và chất dinh dưỡng với mầm bệnh, đặc biệt là sắt. Sắt là nguyên tố tăng trưởng cần thiết đối với tất cả các vi sinh vật sống, nhưng sắt lại hiếm ở dạng hữu dụng sinh học và có sự cạnh tranh để lấy sắt trên bề mặt cây (Loper và Henkels, 1997; trích dẫn Phạm Thị Thắm, 2011).
Nghiên cứu của Lemanceau và ctv. (1993) cho kết luận rằng vi khuẩn
Pseudomonas putida có thể sản xuất ra siderophore như pyoverdin cạnh tranh sắt hữu dụng với mầm bệnh, có hiệu quả trong phòng trị bệnh héo do nấm Fusarium gây ra trên nhiều loại cây trồng.
Chen và ctv. (2011) cho rằng vi sinh vật có những cơ chế hấp thụ ái lực cao để đồng hóa sắt và các kim loại khác. Hiệu quả của vi khuẩn vùng rễ kích thích tăng trưởng cây trồng bao gồm vi khuẩn sản xuất ra siderophores được sử dụng để nâng cao tăng trưởng cây trồng. Vi khuẩn nội sinh rễ sản xuất siderophores trong cây là lợi thế cạnh tranh để vi khuẩn xâm nhập vào mô cây và loại trừ các vi sinh vật khác trong cùng môi trường sinh thái. Kết quả nghiên cứu cho thấy có 42% trong số 220 chủng được phận lập từ ruộng lúa ở tỉnh Yunnan có khả năng sản xuất ra siderophores trên môi trường CAS.
Cơ chế kích kháng
Van Loon (1998) cho rằng vi khuẩn vùng rễ có khả năng kích thích tính kháng bệnh lưu dẫn (ISR - Induced Systemic Resistance) giúp cây trồng chống lại mầm bệnh. Lăng Cảnh Phú (2001) đã kết luận rằng khi chủng vi khuẩn Flavimonas oryzihabitans ở mật số 106 cfu/ml có khả năng kích kháng lưu dẫn chống lại bệnh cháy lá lúa do nấm Pyricularia oryzae gây ra.
Theo Jung và ctv. (2007; trích dẫn Phạm Thị Thắm, 2011), việc đồng chủng vi khuẩn vùng rễ Pseudomonas aureofaciens 63-28 với nấm Rhizoctonia solani AG-4 làm hạn chế sự gây hại của R. solani AG-4 trong rễ đậu nành, do việc xử lý vi khuẩn P. aureofaciens 63-28 giúp gia tăng hoạt động của các PR - protein giúp bảo vệ cây trồng chống lại tác động phổ rộng của mầm bệnh.
14
Van Loon (2007) cho biết vi khuẩn vùng rễ Pseudomonas putida WCS358 và P. fluorescens WCS417 đã được chứng minh có thể kích hoạt tính kháng lưu dẫn để chống lại bệnh mốc xám và thán thư trên cây đậu.
Inam – ul – Haq và ctv. (2011) nhận định rằng việc sản xuất siderophores đối với bệnh sưng rễ do tuyến trùng trên cà chua bởi đặc tính kích kháng lưu dẫn của vi khuẩn P. fluorescens là cần thiết cho hiệu quả của chúng, trong khi đối với vi khuẩn
Bacillus subtilus thì không.
Vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa MML2212 đã được Mathivanan và ctv. (2011) khẳng định có thể làm tăng sự nảy mầm của hạt và các chỉ số tăng trưởng khác của cây lúa. P. aeruginosa MML2212 không sản xuất 2,4- diacetylphloroglucinol, pyoluteorin và pyrrolnitrin. Phenazine-1-carboxamide (PCN) đã được trích ra, cấu trúc tinh thể của nó đã được làm rõ và đã được chứng minh có khả năng làm giảm trọng lượng khô của sợi nấm Rhizoctonia solani đến 48,9% ở nồng độ 5 µg/ml so với đối chứng.
1.3.4 Một số nghiên cứu về sử dụng vi khuẩn vùng rễ trong phòng trừ sinh học bệnh cây
Ở Thái Lan, các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc sử dụng vi khuẩn đối kháng với nấm R. solani gây bệnh đốm vằn trên lúa. Ruộng lúa được phun vi khuẩn đối kháng (Pseudomonas sp. và Bacillus sp.) 3 lần trong mỗi vụ có thể ức chế sự sinh sản sinh ra hạch nấm của R. solani, làm bệnh đốm vằn giảm một cách đáng kể sau 5 vụ mà không cần dùng đến thuốc hóa học (Phạm Văn Kim, 2000).
Vidhyasekaran và ctv. (2001) cho rằng khi sử dụng vi khuẩn P. fluorescens Pf1
có khả năng kích thích cây lúa chống lại bệnh cháy bìa lá lúa do vi khuẩn X. oryzae pv.
oryzae gây ra, hiệu quả kích kháng thể hiện khá sớm chỉ sau 3 – 4 ngày sau khi xử lý (trích dẫn Nguyễn Hữu Anh Nhi, 2009).
Các chủng vi khuẩn vùng rễ thuộc chi Bacillus như Tbt1.18.1et, T4.6t, Tbt1.12.7et, P4.10.18t, Tbt1.182t … vừa có khả năng kích thích tăng trưởng cây trồng, vừa có khả năng kiểm soát bệnh héo xanh do vi khuẩn Ralstonia solanacearum hoặc bệnh héo rũ do nấm Fusarium oxysporum (Trần Vũ Phến và ctv., 2008).
15
Phạm Thị Hoàng Lan (2009) đã kết luận rằng vi khuẩn P. fluorescens 231-1 và
Bacillus 8 được tưới đất một lần trước khi chủng bệnh và 2 lần (trước và sau khi chủng bệnh) có thể giảm được bệnh héo dây dưa hấu do nấm F. oxysporum f.sp. niveum trong điều kiện nhà lưới.
Theo Trần Thị Thu Thủy và ctv. (2010), vi khuẩn P. cepacia TG17 khi xử lý vào thời điểm 2 ngày trước khi chủng hoặc 2 ngày trước khi chủng và 5 ngày sau khi chủng đều làm giảm chỉ số bệnh và tỷ lệ bệnh thối rễ trên cúc do nấm Fusarium sp. cho đến 22 ngày sau khi chủng bệnh.
Có 18 trong số 153 chủng vi khuẩn vùng rễ cho hiệu quả đối kháng với vi khuẩn
Erwinia carotovora gây ra bệnh thối nhũn trên bắp cải trong điều kiện in vitro đã được kết luận trong nghiên cứu của Phạm Thị Thắm (2011). Trong đó, 5 chủng vi khuẩn thuộc chi Pseudomonas spp. cho hiệu quả đối kháng cao nhất.
Kumar và ctv. (2011) cho biết đã phân lập được 388 chủng vi khuẩn từ vùng rễ của cây ớt trong suốt thời gian từ 2008 – 2010. Các chủng vi khuẩn được xác định gồm 4 chủng vi khuẩn thuộc chi Bacillus spp., hai chủng thuộc mỗi chi Pseudomonas
spp. và Enterobacter spp., một chủng thuộc Alcaligenes faecalis và Klebsiella spp. Khi tiến hành thí nghiệm trong điều kiện in vitro với tất cả 10 chủng trên cho thấy có khả năng đối kháng với các nấm Sclerotium rolfsii, Fusarium oxysporum, Colletotrichum capsici, Rhizoctonia solani, Macrophomina spp. và Pythium spp.
Inam – ul – Haq và ctv. (2011) kết luận trong nghiên cứu rằng vi khuẩn P. fluorescens và Bacillus subtilis là vi khuẩn vùng rễ kích thích tăng trưởng cây trồng được phân lập từ vùng rễ của cây cà chua đã được sử dụng cho kích thích tăng trưởng và chống lại bệnh sưng rễ do tuyến trùng gây ra. Kết quả giảm sự phổ biến của tuyến trùng bởi vi khuẩn P. fluorescens đạt được 33,4% trong buồng sinh trưởng (Growth Chamber), trong khi B. subtilis hạn chế được tuyến trùng là 31,59%.
Nguyễn Thị Tấm (2013) đã tiến hành thí nghiệm đánh giá hiệu quả phòng trị của vi khuẩn P. aeruginosa 231-1 đối với bệnh cháy bìa lá lúa (X. oryzae pv. oryzae) thì thấy rằng các nghiệm thức phun trước 1 ngày khi lây bệnh với huyền phù vi khuẩn P. aeruginosa 231-1 ở mật số 108, 109 cfu/ml và phun sau 1 ngày khi lây bệnh với huyền
16
phù vi khuẩn P. aeruginosa 231-1 ở mật số 107, 108, 109 cfu/ml đều có hiệu quả giảm bệnh vào thời điểm 10 ngày sau khi lây bệnh.
1.4. SƠ LƯỢC VỀ MỘT SỐ LOẠI THUỐC HÓA HỌC 1.4.1. Thuốc Super Cook 85WP 1.4.1. Thuốc Super Cook 85WP
- Hoạt chất: Copper oxychloride, có công thức phân tử là 3Cu(OH)2.CuCl2 hoặc 3CuO. CuCl2.4 H2O, bền ở điều kiện bình thường, phân hủy ở nhiệt độ cao, dễ tan trong các axít vô cơ và kiềm, dễ bị kiềm phân hủy thành những chất ít độc với nấm và dễ tác dụng với những muối amin tạo thành những phức chất bền (Trần Văn Hai, 2005).
- Thuốc có tác động tiếp xúc, phòng trừ nấm bệnh phổ rộng và chống vi khuẩn qua hệ thống thân, lá và rễ của cây trồng. Thuốc ít độc với cá, ong, gia súc, gia cầm, con người và không ảnh hưởng đến môi trường sinh thái.
- Công dụng: Thuốc Super Cook 85WP phòng trừ được các bệnh do nấm như bệnh mốc sương, bệnh thối gốc, thối quả, bệnh đốm lá, bệnh héo vàng, bệnh thán thư, bệnh gỉ sắt và các bệnh do vi khuẩn như giác ban, loét; bệnh đốm rong do tảo trên cây cà chua, khoai tây, ớt, hành, tỏi, đậu, bông, thuốc lá, cam quýt, nhãn, vải, chè, cà phê, cây cảnh…Ngoài ra còn tăng cường thêm vi lượng đồng giúp cây phát triển tốt, gia tăng năng suất và chất lượng nông sản.
- Liều lượng và cách sử dụng: Pha 12,5 – 25 g cho bình 8 lít, phun 4 bình cho 1000 m2. Phun ướt lá, thân lúc sáng sớm hoặc trời mát, phun hoặc tưới gốc để phòng trừ khi bệnh mới xuất hiện. Phun cách khoảng 7 – 14 ngày tùy tình trạng và bệnh của cây trồng.
- Thời gian cách ly: ngừng phun thuốc 7 ngày trước khi thu hoạch. - Công ty phân phối: Cty BVTV An Hưng Phát.
1.4.2. Thuốc Ditacin 8L
- Hoạt chất: Ningnamycin, có tên hóa học là 4 - sacro radical eacylacylamino - 1- scrylacyl acylamino–4–dioxidation- β D glucopyranose aldehyde acylamino (Wang và ctv., 2012), công thức phân tử là C16H23O8N7
17
- Công dụng: Có tác dụng nội hấp, lưu dẫn, có hiệu lực phòng trị các bệnh do virus, nấm và vi khuẩn gây ra. Dùng để trị bệnh cháy bìa lá lúa, đốm sọc vi khuẩn, vàng lá, lem lép hạt, sương mai, héo xanh trên rau màu, khảm thuốc lá, héo rũ trên lạc… Ngoài ra, thuốc còn làm tăng khả năng kháng bệnh, tăng năng suất và chất lượng nông sản.
- Liều lượng và cách sử dụng: pha 10 – 12 ml cho bình 10 – 16 lít. Phun thuốc khi cây chớm bệnh, nếu nặng nên phun 2 lần cách nhau 5 ngày.
- Thời gian cách ly: 7 ngày.
- Công ty phân phối: Cty TNHH MTV Trí Văn Nông.
1.4.3. Thuốc Kasumin 2SL
- Hoạt chất: Kasugamycin, được ly trích từ môi trường nuôi cấy xạ khuẩn
Streptomyces kasugaensis có trọng lượng phân tử 433,8 với công thức phân tử là
C14H28ClN3O10 (Trần Văn Hai, 2005).
- Kasumin ở dạng tinh thể, tan trong nước (125 g/lít), tan ít hoặc không tan trong nhiều loại dung môi hữu cơ, không bền vững trong môi trường axít và kiềm mạnh, không độc đối với cá và ong mật (Trần Văn Hai, 2005). Thuốc có tác động lưu dẫn, phổ rộng, tác dụng nhanh. Quá trình dịch chuyển của thuốc vào cây nhanh, có khả năng ức chế sự hình thành các axít amin trong cơ thể vi khuẩn và ức chế quá trình tổng hợp protein trong cơ thể nấm.
- Công dụng: thuốc Kasumin 2SL chuyên trị bệnh đạo ôn, bệnh cháy bìa lá lúa, đốm sọc vi khuẩn, bệnh đen lép hạt lúa do vi khuẩn, bệnh thối vi khuẩn trên bắp cải, bệnh loét trên cam quýt…
- Liều lượng và cách sử dụng: Với bệnh cháy bìa lá và đen lép hạt lúa pha 35 – 45 ml cho bình 16 lít, phun 500 lít/ha. Phun khi bệnh chớm xuất hiện, khi điều kiện thuận lợi cho bệnh phát triển và phun ngừa ở giai đoạn đòng trỗ để phòng bệnh trên bông hạt.
- Thời gian cách ly: ngừng phun thuốc 7 ngày trước khi thu hoạch. - Công ty phân phối: Arysta LifeScience Viet Nam
18
1.4.4. Thuốc Starner 20WP
- Hoạt chất: Oxolinic acid, có trọng lượng phân tử là 261,2. Công thức phân tử là C13H11NO5 và tên hóa học là 5 – ethyl – 5 – 8 – dihydro – 8 – oxo – 1 – 3 – dioxolo quinoline – 7 – carboxylic acid (Phạm Văn Biên và ctv., 2000).
- Thuốc có dạng bột, hòa tan hoàn toàn trong nước, có LD50 là 525 mg/kg chuột. - Công dụng: Là thuốc đặc trị các bệnh do vi khuẩn gây hại. Starner 20WP có hiệu quả cao dùng để phòng trừ bệnh cháy bìa lá lúa do vi khuẩn, bệnh lép hạt lúa, thối nhũn bắp cải và nhiều bệnh vi khuẩn khác. Có thể hỗn hợp với thuốc Cavil hoặc Kabim 30WP để tăng hiệu quả phòng trừ các loại nấm và vi khuẩn hại gây trồng gây bệnh vàng lá, héo rũ. Tào Tấn Minh (2013) khi xử lý với thuốc Starner 20WP ở nồng độ 0,01% vào thời điểm 5 ngày và 12 ngày sau khi chủng bệnh đều cho hiệu quả phòng trị bệnh lép vàng hạt lúa do vi khuẩn Burkholderiaglumae gây ra.
- Liều lượng và cách sử dụng: Với bệnh cháy bìa lá lúa (X. oryzae pv. oryzae) và đen lép hạt lúa (Pseudomonas oryzae) pha 1 gói 10 g cho bình 8 – 10 lít. Phun 2 bình cho một sào Bắc Bộ, 3 bình cho một sào Trung Bộ, 6 bình cho một công Nam Bộ. Phun khi mép ngọn lá lúa có vết bệnh mới xuất hiện, đặc biệt là trong giai đoạn cây lúa mới làm đòng, nên phun thêm lần 2 khi lúa trỗ xong, nếu bệnh nặng có thể tăng lượng dùng gấp 1,5 – 1,7 lần. Cần phải phun phòng khi điều kiện thời tiết thuận lợi cho bệnh phát triển.
- Thời gian cách ly: ngừng phun thuốc 7 ngày trước khi thu hoạch. - Công ty sản xuất: Sumitomo Chemical Japan.
1.4.5. Thuốc Xantocin 40WP
- Hoạt chất: Bronopol, có tên hóa học là 2 - Bromo - 2- nitropropane - 1 ,3 – diol, công thức phân tử là C3H6O4NBr. Trọng lượng phân tử 199,9 (Shepherd và ctv., 1988).
- Công dụng: Là thuốc trị bệnh vi khuẩn thế hệ mới, có tác động tiếp xúc và nội hấp mạnh. Đặc trị bệnh cháy bìa lá lúa. Croshaw (1964) cho biết Bronopol hoạt động chống lại vi khuẩn nhiều hơn chống nấm, tất cả các loài vi khuẩn được khảo sát, bao gồm vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa, đã bị ức chế ở nồng độ 12 – 50 µg/ml.
19
- Liều lượng và cách sử dụng: pha 10 – 12,5 g cho bình 16 lít, phun tối thiểu 320 lít/ha. Nên phun ướt đều tán cây trồng, nếu áp lực bệnh cao nên phun lần 2 cách 5 – 7
