Phần 2 Tổng quan tài liệu
2.3. Giới thiệu nấm Phytophthora gây bệnh trên cây có múi
2.3.4. Ứng dụng vi sinh vật vào đối kháng bệnh hại thực vật
Xạ khuẩn
Xạ khuẩn được biết đến là vi sinh vật có khả năng sinh các chất có hoạt tính sinh học như: các loại kháng sinh, các tác nhân chống ung thư, ức chế miễn dịch… Trong đó, các nhà khoa học đặc biệt quan tâm đến khả năng sinh kháng sinh của xạ khuẩn. Xạ khuẩn sản sinh một lượng lớn kháng sinh với những cấu trúc hóa học đa dạng. Tuy nhiên, không phải tất cả các chủng xạ khuẩn đều có khả năng sinh kháng sinh và vai trị của kháng sinh trong chu trình sống của xạ khuẩn cũng chưa được hiểu rõ. Kháng sinh là sản phẩm cuối cùng của q trình chuyển hóa, được tích lũy bên trong tế bào hay được phóng thích ra ngồi mơi trường (Nguyễn Văn Cách, 2004).
Chi Streptomyces của xạ khuẩn-chi có số lượng lồi được mơ tả lớn nhất, chiếm hơn 2/3 các kháng sinh tự nhiên đã phát hiện được (Watve et al., 2001), trong đó nhiều kháng sinh đã được ứng dụng và có vai trị quan trọng trong điều trị bệnh như aminoglycosides, anthracyclines, chloramphenicol, beta-lactams, macrolides và tetracyclines.
Xạ khuẩn phân bố rộng rãi trong tự nhiên, chủ yếu là trong đất, nước và chúng đóng vai trị rất quan trọng trong nhiều lĩnh vực: trong bảo vệ thực vật, trong y học, trong nông nghiệp, trong sản xuất…
Cơ chế tác động của xạ khuẩn đối kháng:
Xạ khuẩn có khả năng sinh enzyme kháng nấm
Thành tế bào của nấm được cấu tạo bằng các sợi chitin, và thành phần cellulose. Enzyme chitinase đóng vai trò quan trọng về mặt dinh dưỡng, rất linh hoạt trong quá trình phát triển và sự phát sinh hình thái nấm. Theo nghiên cứu, một số loại enzyme cũng có khả năng phân giải thành tế bào của vi sinh vật, trong đó enzyme cellulase và chitinase được tách chiết từ xạ khuẩn có vai trị rất
quan trọng trong việc sản xuất các chế phẩm kháng nấm gây bệnh. Chúng có ý nghĩa lớn đến sự phân giải thành cellulose và chitin của nấm để tác động đến khả năng gây bệnh trên cây trồng.
Sinh chất kháng sinh kháng nấm
Sự đối kháng giữa các VSV trong đất là cơ sở của biện pháp sinh học phòng chống bệnh cây. Các nghiên cứu cho thấy cơ chế cơ bản và quan trọng nhất của sự đối kháng VSV đối với mầm bệnh là do sản sinh các chất kháng sinh. Sự có mặt của xạ khuẩn đối kháng trong đất làm giảm rõ rệt tỷ lệ bệnh cây. Một trong những đặc điểm quan trọng nhất của xạ khuẩn là khả năng hình thành chất kháng sinh. Và trong số 8000 chất kháng sinh hiện nay thì trên thế giới có trên 80% là có nguồn gốc từ xạ khuẩn, chủ yếu từ các chủng thuộc chi Streptomyces. Đa số chất kháng sinh từ xạ khuẩn đều có phổ kháng sinh rộng, kìm hãm và ức chế sự sinh trưởng, phát triển của nhiều loài VSV khác nhau. Một loại xạ khuẩn đối kháng có thể ức chế một vài loại nấm gây bệnh nhưng có những lồi hoạt động rộng có khả năng ức chế nhiều loại tác nhân gây bệnh.
Ngoài việc sinh chất kháng sinh dùng trong y học thì xạ khuẩn cịn sinh ra các chất đối kháng VSV gây bệnh hại cây trồng (như vi khuẩn héo lá, nấm thực vật, nấm đạo ôn, nấm gây thối). Đã có nhiều nhà nghiên cứu ứng dụng xạ khuẩn vào việc phòng trừ bệnh cây trồng như: Lê Thị Hiền và cs. (2014), …
Sự hình thành và các con đường sinh tổng hợp chất kháng sinh: Chất kháng sinh được tổng hợp từ một, hai, ba chất trao đổi bậc một khác nhau, hay bằng cách polymer hóa các chất trao đổi bậc 1, sau đó có thể tiếp tục biến đỏi qua nhiều phản ứng enzyme khác để tạo thành các dạng chất kháng sinh khác nhau. Chất kháng sinh còn là chất tham gia cạnh tranh của xạ khuẩn trong môi trường tự nhiên. Nhiều chủng xạ khuẩn có khả năng tổng đồng thời hai hay nhiều CKS có cấu trúc hóa học và tác dụng giống nhau. Q trình sinh tổng hợp chất kháng sinh phụ thuộc vào cơ chế điều khiển đa gen, ngoài các gen chịu trách nhiệm tổng hợp chất kháng sinh cịn có cả gen chịu trách nhiệm tổng hợp tiềm chất, enzyme và cofactor.
Vi khuẩn
Vi khuẩn có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ một cách đáng kinh ngạc. Ví dụ, sự phân giải cellulose, một trong những thành phần chiếm đa số trong mô thực vật, được thực hiện chủ yếu bởi các vi khuẩn hiếu khí thuộc chi Cytophaga.
Chế tạo phân bón thuốc trừ sâu từ vi sinh vật trong đó có vi khuẩn. Vi khuẩn có khả năng cố dịnh đạm cho cây trồng chẳng hạng như vi khuẩn cố định đạm trên nốt sần của các cay thuộc họ đậu.
Các vi khuẩn đối kháng đều thuộc hệ vi sinh vật sống ở cùng rễ cây hoặc sống hoại sinh trong đất (Schlegel, 1981). Trên thế giới đã có nhiều tác giả nghiên cứu về hiệu lực đối kháng của vi khuẩn đối với các tác nhân gây hại (nấm, vi khuẩn). Kết quả cho thấy loài vi khuẩn đối kháng có thể bảo vệ cây trồng, chống lại vi sinh vật nhân gây bệnh đồng thời giúp cây sinh trưởng và phát triển tốt (Weller, 1988; Défago et Haas, 1990; Kloepper, 1993).
Cơ chế tác động của vi khuẩn đối kháng:
Vi khuẩn đối kháng có khả năng cạnh tranh nguyên tố dinh dưỡng sắt (Fe) (Scher, 1986).
Vi khuẩn đối kháng có khả năng sản sinh ra cyanide, quy nạp (làm tăng) tính chống chịu của cây, sản sinh ra chất kích thích sinh trưởng và có khả năng phân giải độc tố do vi sinh vật gây bệnh tiết ra (Utsumi et al., 1988; Toyoda et al., 1988).
Vi khuẩn đối kháng có khả năng cạnh tranh, chiếm chỗ rất thuận lợi ở vùng rễ (Bull et al., 1991; Paker, 1990)