Ảnh hưởng của khối lượng phân tử oligochitosan đến hoạt độ của enzyme

3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

3.7.1. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử oligochitosan đến hoạt độ của enzyme

3.7.1.1. Hiệu ứng kích thích sản sinh enzyme chitinase của oligochitosan.

Hoạt độ sản sinh enzyme chitinase trên cây thanh long sau khi xử lý oligochitosan với khối lượng phân tử khác nhau ở nồng độ 150 mg.L-1 sau khi lây nhiễm nấm Neoscytalidium dimidiatumđược mô tảở mục 2.2.5 và kết quả biễu diễn

ở hình 3.25.

Hình 3.25. Hoạt độenzyme chitinase trên cây thanh long được xử lý bởi các OC3000, OC5000 và OC7000 sau khi lây nhiễm nấm Neoscytalidium dimidiatum.

Tại thời điểm 24 giờ sau lây nhiễm nấm, hoạt độenzyme chitinase đều tăng so

với thời điểm ban đầụ Tại thời điểm 24 giờ sau khi cây thanh long bị nhiễm nấm bệnh, hoạt độenzyme chitinase ban đầu của 03 mẫu xử lý OC3000, OC5000, OC7000 lần lượt là 4,7110-3 Ụg-1, 4,5410-3 Ụg-1, 4,7110-3 Ụg-1 tăng lên tương ứng 6,4210-3 Ụg-1, 5,7410-3 Ụg-1, 5,5510-3 Ụg-1. Kết quả này cho thấy, khối lượng phân tử của oligochitosan càng nhỏ thì khảnăng sản sinh hàm lượng chitinase càng caọ Từ thời điểm từ 24 giờ đến 120 giờ lây nhiễm nấm, hoạt độ enzyme chitinase trong cây thanh long của 03 mẫu xử lý oligohitosan có khối lượng phân tử 3.000, 5.000, 7.000 g.mol-1đều giảm xuống lần lượt là 5,7310-3 Ụg-1, 4,67  10-3 Ụg-1 và 5,1410-3 Ụg-1. Thời điểm này là thời điểm nấm bệnh phát triển mạnh nên chúng tôi cho rằng cây thanh long đã phải tiêu tốn một lượng enzyme để kháng lại nấm bệnh dẫn đến hoạt độ enzyme giảm. Từ thời điểm 120 giờđến 168 giờ sau lây nhiễm nấm, hoạt độ enzyme chitinase của các mẫu xử lý OC tăng trở lạị Tại thời gian 168 giờ

5,9910-3 Ụg-1, OC5000 là 4,7810-3 Ụg-1 và OC7000 là 5,6110-3 Ụg-1. Hoạt độ enzyme chitinase tăng trở lại trong thời kỳ này là do lượng enzyme tiếp tục sản sinh

cao hơn lượng enzyme sử dụng để kháng nấm bệnh vì áp lực nấm bệnh trong thời

gian này đã được kiểm soát. Như vậy, oligochitosan đã thể hiện vai trò là một chất kích kháng thực vật, thanh long được xử lý oligochitosan khi bị mầm bệnh tấn công cây trồng thì oligochitosan kích hoạt gen phòng thủ của cây trồng sản sinh enzyme

chitinase để chống lại vi nấm gây bệnh. [31, 44, 45].

Ở thí nghiệm đối chứng dương (không phun oligochitosan và lây nhiễm nấm bệnh), sự xâm nhập của nấm bệnh cũng kích thích cây thanh long sản sinh enzyme chitinase, hoạt độ enzyme ban đầu tăng nhẹ từ 4,4110-3 U/g lên 4,8810-3U/g đến thời điểm 72 giờ sau lây nhiễm nấm bệnh. Sau 72 giờ nhiễm nấm Neoscytalidium dimidiatum, bệnh phát triển mạnh trên cây thanh long, lượng enzyme chitinase sản

sinh không đủ bù lại lượng enzyme tiêu tốn để kháng lại nấm bệnh nên hoạt độ

enzyme giảm từ 4,8810-3 U/g xuống 3,9110-3 U/g ở thời điểm 168 giờ sau lây nhiễm. Kết quả này chứng minh oligochitosan thể hiện khảnăng kích thích cây thanh

long sản sinh enzyme chitinase kháng lại bệnh đốm nâu bởi vì trong thí nghiệm không xửlý oligochitosan trước khi lây nhiễm nấm thì hoạt độ enzyme do cây sản sinh ra

không đủ để kháng lại sự phát triển của nấm gây bệnh trong suốt thời gian nghiên cứụ

Đối với thí nghiệm đối chứng âm (không xử lý oligochitosan và không lây nhiễm nấm bệnh), hoạt độ enzyme chitinase trong cây thanh long hầu như không có

sựthay đổi vì enzyme chitinase không được sử dụng.

Khảnăng kích thích thực vật tạo ra các phản ứng phòng vệ của oligochitosan của một số tác giả cho rằng oligochitosan giúp thực vật tạo ra một số protein, enzyme

để kháng với nấm bệnh thực vật như glucanase, chitinase, phenylalanine ammonia lyase, v.v. Ví dụ, tác giả Rodriguez (2007) đã chứng minh rằng oligochitosan tạo ra hoạt độ enzyme phenylalanine ammonia-lyase, β-1,3-glucanase, chitinase và chitosanase trong lá cao hơn so với đối chứng khi nghiên cứu kháng bệnh đạo ôn (Pyricularia grisea) trên cây lúa sau thời gian 72 giờ sau lây nhiễm nấm [154]. Tác giả Falcon (2008) cũng chứng minh oligochitosan có khảnăng kháng bệnh thối đen

(Phytophthora parasitica nicotianae) [155] và Yafei (2009) công bố rằng

chitinase và β-1,3-glucanase nhằm kháng lại sự lây nhiễm của bệnh khảm do vi rút gây ra trên cây thuốc lá theo cơ chế tạo kích kháng thực vật [156]. Hiệu ứng làm gia

tăng lượng enzyme phenylalanine ammonia-lyase và tyrosine ammonia-lyase trong lá kháng bệnh do nấm gây trên cây đậu nành sau 36 giờ xử lý oligochitosan được tác giả Khan [157]. Cơ chế tạo kháng thể enzyme chitinase của oligochitosan trên thực vật chống lại nấm bệnh đã được một số tác giả công bố [25].

Nồng độ oligochitosan sử dụng trên thực vật tạo hiệu ứng kích kháng thực vật chống lại vi sinh vật gây bệnh hiệu quả phụ thuộc vào đối tượng bệnh và đối tượng cây trồng. Ví dụ trong nghiên cứu của Ben-Shalom (2003) kháng thể enzyme chitinase do oligochitosan nồng độ 50 mg.L-1đã kiểm soát được bệnh mốc xám do nấm Botrytis cinerea gây hại trên cây dưa chuột [158]. Aziz và cs thử nghiệm oligochitosan nồng độ 75 - 200 mg.L-1 đã làm giảm đáng kể sự lây nhiễm nấm

Plasmopara viticola và B. cinerea trên lá cây nho [159, 160]. Kết quả nghiên cứu

hiệu ứng kích thích sản sinh enzyme chitinase trên cây thanh long dưới tác động của

oligochitosan nồng độ 150 mg.L-1trong luận án phù hợp với công bốcủa tác giả Bùi Duy Du (2015), oligochitosan khối lượng phân tử ~ 5.000 g.mol-1có hiệu quảkiểm

soát nấmNeoscytalidium dimidiatum gây bệnh đốm nâu trên cây thanh long [112].

3.8.1.2. Khả năngkiểm soát bệnh đốm nâu thanh long của oligochitosan

Hiệu quả kiểm soát bệnh đốm nâu trên cây thanh long khi xử lý oligochitosan nồng độ 150 mg.L-1được xác định qua tỉ lệ bệnh và chỉ số bệnh. Kết quảxác định tỉ

lệ bệnh và chỉ số bệnh đốm nâu có ý nghĩa về mặt thống kê (p < 0,05) phụ thuộc vào khối lượng phân tử oligochitosan thể hiện qua Bảng 3.10. Oligochitosan khối lượng phân tử 3.000 g.mol-1thể hiện hiệu lực kiểm soát bệnh cao nhất do có tỉ lệ bệnh và chỉ số bệnh nhỏnhất trong các công thức thí nghiệmtương tứng 3,25% và 0,84% tại thời điểm sau 168 giờ lây nhiễm.

Ở mẫu đối chứng dươnglây nhiễm nấm bệnh nhưng không xử lý oligochitosan

thì tỉ lệ bệnh và chỉ số bệnh tăng liên tục đến thời điểm theo dõi 168 giờ tương ứng

21,12% và 4,28%. Đối với mẫuxử lý OC5000 và OC7000 thì chỉ số bệnhlớn hơn và có sự khác biệt thống kê so với mẫu OC3000, còn mẫu đối chứng âm không có sự phát triển bệnh đốm nâu. Kết quả này chứng minh với khối lượng phân tử

oligochitosan 3.000 g.mol-1 đạt hiệu quả cao nhất trong việc kiểm soát nấm bệnh so

lượng phân tử 3.000 g.mol-1 để tổng hợp vật liệu lai nano silica/oligochitosan nghiên

cứu hiệu ứng kiểm soát bệnh thực vật cho các thí nghiệm tiếp theo.

Bảng 3.10. Tỉ lệ bệnh và chỉ số bệnh đốm nâu thanh long xử lý với OC3000,

OC5000 và OC7000 trong phương pháp lây nhiễm nấm bệnh.

Công thức Tỉ lệ bệnh (%) đốm nâu sau lây nhiễm bệnh

24 giờ 72 giờ 120 giờ 168 giờ

Đối chứng (-) Không bệnh Không bệnh Không bệnh Không bệnh

Đối chứng (+) 10,79±2,22a 13,49±2,95a 18,51±3,20a 21,12±2,61a OC3000 6,54±1,99b 5,23±1,12b 3,48±1,02c 3,25±1,01d OC5000 6,13±1,50b 5,49±1,17b 3,90±1,02c 3,85±1,05c OC7000 6,01±1,00b 5,61±1,19b 4,92±0,87b 4,26±0,98b

LSD, 0,05 2,54 0,60 1,01 0,52

Chỉ số bệnh (%) đốm nâu sau lây nhiễm

Đối chứng (-) Không bệnh Không bệnh Không bệnh Không bệnh

Đối chứng (+) 1,93 ± 0,74a 2,33 ± 0,86a 3,54 ± 1,00a 4,28 ± 1,25a OC3000 1,68 ± 0,57b 1,40 ± 0,52b 0,91 ± 0,31b 0,84 ± 0,24c OC5000 1,77 ± 0,60a 1,43 ± 0,53bc 0,96 ± 0,33b 0,91 ± 0,25b OC7000 1,75 ± 0,58a 1,35 ± 0,50c 1,01 ± 0,35b 0,83 ± 0,23c

LSD, 0,05 0,24 0,23 0,16 0,07

Ghi chú: Trong cùng một cột, các chữ cái theo sau khác nhau thì có khác biệt về mặt thống kê ở mức ý nghĩa  = 0,05 theo phân tích ANOVA một chiều và Ducan’s

Multiple Range Test (DMRT); LSD-Khác biệt tối thiểu có ý nghĩa thống kê.