2.3.1. Một số nghiên cƣu về nấm đối kháng trên thế giới
2.3.1.1. Trichoderma
Các biện pháp phòng trừ bệnh cây: sử dụng giống chống chịu bệnh; giống sạch bệnh; sử dụng biện pháp canh tác hợp lý (luân canh, kỹ thuật làm đất, gieo cấy, thời vụ, phân bón…), sử dụng biện pháp cơ học và lý học để xử lý hạt giống; sử dụng biện pháp sinh học (sử dụng ký sinh, vi sinh vật đối kháng và chất
đối kháng, sử dụng Phytonxit); sử dụng biện pháp hóa học (thuốc trừ bệnh).. Tuy
nhiên, việc sử dụng thuốc hoá học để phòng trừ bệnh không cho hiệu quả cao mà còn có thể gây ô nhiễm môi trường, làm ảnh hưởng xấu đến các vi sinh vật có ích sống trong đất, gây mất cân bằng sinh học. Do vậy nghiên cứu và áp dụng nấm đối khángđể phòng trừ bệnh là cần thiết.
Theo Martin et al. (1985) khi nghiên cứu về vi sinh vật đất cho thấy loài
nấm Trichoderma sp. là một trong những loài nấm đứng đầu của hệ vi sinh vật đất, nó có tính đối kháng cao và đã được nghiên cứu rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới.
Người đầu tiên đề xuất sử dụng nấm đối kháng Trichoderma viride để
phòng trừ nguồn bệnh hại cây trồng là Weidling. Tác giả đã đề nghị dùng nấm
Trichoderma viride để trừ nấm hại Rhizoctonia sp. gây bệnh lở thân cây con
cam quýt. Từ đó các nghiên cứu về loài nấm Trichoderma viride để phòng trừ
bệnh hại cây trồng đã được tiến hành ở nhiều nước trên thế giới. Cho đến nay
đã có khoảng trên 30 nước nghiên cứu và sử dụng nấm Trichoderma viride để
phòng trừ bệnh hại cây trồng như Nga, Mỹ, Anh, Đức, Hungari, Ấn Độ, Thái Lan, Philippin...
Theo Sing et al. (1995) thì nấm T. viride có thể ức chế sự phát triển của bệnh hại khoai tây do loài R. solani gây nên, hiệu quả ức chế tối đa là 83,4%.
Kubicek and Harman (1998) đã mô tả chi tiết 33 loài Trichoderma spp., ông cho rằng: tùy từng loài nấm mà chúng có hình dạng và kích thước khác nhau.
Một số loài Trichoderma spp. được ứng dụng trong phòng trừ sinh học:
- Trichoderma atroviride: khuẩn lạc phát triển nhanh, bào tử màu xanh, vách dày, trơn láng, kích thước (2,6 - 3,8) µm x (2,2 - 3,4) µm, khi nấm già thường mất màu hay màu vàng nhạt hoặc xám, bào tử già phát ra mùi hương dừa (Kibicek and Harman, 1998).
- Trichoderma hazianum (Rifai): Khuẩn lạc phát triển nhanh, khuẩn lạc chuyển nhanh sang màu xanh vàng hay xanh tối, có bào tử trơn láng, màu xanh, hình cầu với kích thước (2,7 - 3,5) x (2,1 - 2,6) µm.
- Trichoderma hamatum (Bon): Bào tử màu xanh, trơn, dạng elip, kích thước (4 - 5) x (2,5 - 3) µm (Cook and Baker, 1983).
- Trichoderma viride (Pers): bào tử màu xanh lục, vách xù xì, dạng hình cầu, kích thước (4 - 5) x (2,5 - 3) µm (Cook and Baker, 1983).
Cơ chế đối kháng của nấm Trichoderma
Theo Elad Y. (2000), có nhiều cơ chế được ứng dụng trong phòng trừ sinh học của Trichoderma spp. đối với nấm gây bệnh, nhưng chỉ có 3 cơ chế quan trọng là ký sinh, cạnh tranh và tiết ra kháng sinh.
Nấm Trichoderma spp. phát triển cực nhanh trong đất, nên chúng tăng
nhanh về số lượng so với các loài nấm khác. Nấm Trichoderma spp. phân bố trên
nhiều loại đất khác nhau và chúng ký sinh trên nhiều loại nấm gây hại cây trồng như: Armillaria mellea, Pythium spp., Phytophthora spp., Rhizoctonia solani,
Chondrostereum purpureum, Sclerotium rolfsii và Heterobasidion annosum
(Cook and Baker, 1983).
Nấm Trichoderma spp. được sử dụng rộng rãi trong phòng trừ sinh học để quản lý bệnh hại do R. solani gây ra (Hardar et al., 1984). Nấm Trichoderma spp. tấn công trực tiếp bằng cách cuộn quanh và tiết ra enzyme phân hủy chitin của nấm gây hại thành những phân tử nhỏ dễ hấp thu, đồng thời giúp cây trồng kháng
lại bệnh (Klein and Eveleigh, 1998). Nấm Trichoderma spp. sống ở rễ cây giúp
biến đổi vật chất vô cơ, giúp tăng cường khả năng sản xuất hormone ở cây trồng, làm tăng khả năng kháng bệnh của cây trồng.
Trong hoạt động sống ký sinh của nấm Trichoderma spp. thì enzyme thủy
phân chitinase và β-glucanase đóng vai trò rất quan trọng. Nấm Trichoderma hazianum có khả năng sản xuất enzyme phân hủy vách tế bào như chitinase, β-1- 3-glucanase đây là 2 loại enzyme quan trọng trong quá trình ký sinh lên nấm gây
hại (Muhammad and Amusa, 2003). Những chất do nấm Trichoderma spp. tiết ra
bao gồm: endochitinase, chitobiosidase, N-acetyl-β-D-glucusaminidase (NADase), trypsin, chymotrypsin, glucan 1,3 - β-glucosida, cellulase, protease, lypase (Marco et al., 2002; Kredics et al., 2003). Khả năng tiết enzyme của
lắc (Marco et al., 2002). Một vấn đề quan trọng trong sự hình thành cơ chế đối kháng được trình bày ở nhiều báo cáo là: Tùy thuộc vào dòng vi sinh vật đối kháng, nguồn gốc của chúng và điều kiện môi trường, vì thế khi chọn một tác nhân sinh học nên quan tâm đến hướng áp dụng, nguồn gốc của mầm bệnh (Kubicek and Harman, 1998).
Bailey and Lumsden (1998) cho rằng khi dùng dịch huyền phù nấm
Trichoderma hazianum vào trong đất làm tăng sự nẩy mầm, tăng khả năng ra hoa, tăng sinh khối và chiều cao cây ngô, ớt, hoa cúc, cà chua, thuốc lá. Nòi
T1290 của nấm Trichoderma hazianum còn làm tăng số chồi và rễ cây ngô ngọt
trong nhà lưới 66% so với đối chứng. Một số loại enzyme do Trichoderma tiết ra
bao gồm glucan 1,3-betaglucosidase, endochitinase, chitobiosidase, N-acetyl- beta-D-glucosaminidase (NAGase), trypsin, chymotrypsin, cellulase, protease, lipase, khi kết hợp hai enzyme glucan 1,3-beta-glucosidase và endochitinase sẽ ngăn cản được quá trình tăng trưởng của nhiều loại Ascomycetes trong nuôi cấy, thêm vào đó sẽ có hiệu quả cao trong việc ngăn cản sự nảy mầm của bào tử hơn là từng loại enzyme đơn lẻ.
2.3.1.2. Chaetomium
Chế phẩm sinh học nấm đối kháng Ketomium có phổ tác dụng rộng được
các nhà khoa học Thái Lan nghiên cứu sáng chế từ 22 chủng Chaetomium
cupreum CC01-CC10 và Chaetomium globosum CG01-CG12 đã được giới thiệu thành công cho nông dân ở Thái Lan, Philippin, Lào, Campuchia, Myanmar, Trung Quốc, Nga và Việt Nam gần 20 năm nay.
Loài Chaetomium spp. thường được tìm thấy trong đất và phân hữu cơ và
là một trong những chi lớn nhất của Ascomycetes saprobic với hơn 300 loài trên
toàn thế giới (Von Arx et al., 1986; Soytong and Quimio,1989). Loài
Chaetomium spp. có khả năng phân giải cellulose và các chất hữu cơ khác và có thể đối kháng chống lại các VSV đất khác nhau. Theo kết quả nghiên cứu của nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới và đặc biệt là các nhà khoa học Thái Lan trong
nhiều năm qua về Chaetomium spp. đã được thử nghiệm thành công trong việc
phòng trừ các bệnh nấm hại cây trồng: Chaetomium globosum và C. cochlioides
đối kháng với loài Fusarium và Helminthosporium (Tveit & Moore, 1954). Đặc
biệt các chủng của C. globosum có thể kiểm soát tốt nhiều tác nhân gây bệnh
al., 1981), Venturia inequalis gây bệnh ghẻ táo (Heye & Andrews, 1983; Cullen
et al., 1984; Cullen & Andrews, 1984; Boudreau & Andrews, 1987). Một số isolate của C. globosum sinh ra hợp chất sinh học có thể ngăn chặn được bệnh thối do Phythium ultimum hại củ cải đường (Di Pietro et al., 1991); hơn nữa một isolate của C. globosum có thể đối kháng chống lại Rhizoctonia solani (Walter
and Gindrat, 1988) và Alternaria brassicola (Vannacci & Harman, 1987). Chủng
C. cupreum cũng được báo cáo có thể đối kháng chống lại các tác nhân gây bệnh trên đậu tương như loài Phomopsis và Colletotrichum (Manandhar et al., 1986). Hai mươi chủng C. cupreum và C. globosum đã được tìm thấy có khả năng ức
chế các tác nhân gây bệnh thực vật khác nhau (Soytong, 1997) như Sclerotium
rolfsii (Soytong, 1991); Curvularia lunata, Pyricularia oryzae, Rhizoctonia oryzae (Soytong, 1989, 1992a), Nghiên cứu của Soytong (1997) cho thấy: xử lý
Ketomium vào đất 2 tháng trước khi trồng sẽ kiểm soát được bệnh thối Fusarium
oxysporum trên cà chua. Ketomium cũng có hiệu quả trong việc ngăn chặn bệnh thối cổ rễ của ngô do nấm S. rolfsii (Soytong et al., 2001)
Các nhà khoa học không ngừng tìm kiếm về tác dụng của Chaetomium.
Có 3 loài thuộc chi Chaetomium mới được mô tả và ghi nhận ở Đài Loan gồm:
Chaetomium ampullare, C. fusiforme và C. longicolleum. Trước đó tại đây đã có
24 loài thuộc chi Chaetomium đã được ghi nhận (Chang & Wang, 2007).
Đã có nhiều chứng minh về vai trò kiểm soát sinh học của C. globosum
trong việc bảo vệ cây trồng. Thí nghiệm của Annette et al. (2003) cho thấy: Khi
nhiễm C. globosum vào hệ rễ của cây lúa mạch, cây vẫn sinh trưởng phát triển tốt
trong hệ thống khí canh, hệ rễ hoàn toàn khoẻ mạnh. Phân tích mô hoá học cho thấy bản thân C. globosum không xâm nhập vào hệ rễ của cây lúa mạch do sự
ngăn chặn của lớp bần hoá của biểu bì. Như vậy C. globosum chỉ có mặt ở ngoài
hệ rễ cây trồng không gây hại hệ rễ mà nó còn có vai trò đối kháng với các loài nấm gây hại rễ để bảo vệ cây trồng.
Theo Shanthiyaa et al. (2013): C. globosum là một tác nhân sinh học có khả năng kiểm soát bệnh mốc sương khoai tây. Thí nghiệm nghiên cứu 8 isolate Chaetomium, kết quả cho thấy: tất cả 8 isolate Chaetomium có thể ngăn ngừa sự phát triển của nấm P.infestans trong ống nghiệm, trong đó isolate C. globosum 6 có hiệu quả ức chế cao nhất. Tỷ lệ ức chế của Cg 6 là 72,3%, Cg1 là 64,5%, Cg3 là 62,2%, Cg4 là 61,2% và Cg5 là 60%. Nghiên cứu cho thấy Cg6 có khả năng sản xuất ra hợp chất sinh học có tên là
“Chaetomin”. Sự hoạt động của các enzym exo- và endo-glucanase của isolate Cg6 lớn hơn so với các isolate khác. Kết quả giải trình tự đoạn ITS1 và ITS4
cho thấy isolate Cg6 thuộc nhóm C. globosum.
C. globosum còn có khả năng kiểm soát dịch bệnh trên táo. Thí nghiệm trong nhà kính cũng như ngoài đồng ruộng cho thấy: Ở công thức kết hợp
cellulose với C. globosum phun cho táo, khi pha loãng dung dịch rửa lá táo dưới
kính hiển vi điện tử cho thấy các bào tử của C.globosum tồn tại và phát triển mạnh, ngược lại ở công thức không kết hợp với cellulose sự sinh bào tử giảm.
Khi kết hợp cellulose với C. globosum phun cho táo đã kiểm soát tốt bệnh đốm
đen trên lá do Gloeodes pomigena và bệnh trên hạt do Zygophiala jamaicensis. Các tác giả đã đưa ra một phương pháp cung cấp chất dinh dưỡng cho lá đồng thời nâng cao hiệu quả đối kháng của C. globosum, từ đó kiểm soát sinh học được dịch bệnh (Davis et al., 1992).
2.3.2. Một số nghiên cứu về nấm đối kháng ở Việt Nam
2.3.2.1. Trichoderma
Nấm Trichoderma spp. hiện diện gần như trong tất cả các loại đất và trong một số môi trường sống khác. Chúng là loại nấm được nuôi cấy thông dụng nhất. Chúng hiện diện với mật độ cao và phát triển mạnh ở vùng rễ của cây, một số giống có khả năng phát triển ngay trên rễ. Những giống này có thể được bổ sung vào trong đất hay hạt giống bằng nhiều phương pháp. Ngay khi chúng tiếp xúc với rễ, chúng phát triển trên bề mặt rễ hay vỏ rễ phụ thuộc vào từng giống. Vì vậy, khi được dùng trong xử lý hạt giống, những giống thích hợp nhất sẽ phát triển trên bề mặt rễ ngay cả khi rễ phát triển dài hơn 1m phía dưới mặt đất và chúng có thể tồn tạo, còn hiệu lực cho đến 18 tháng sau khi sử dụng. Tuy nhiên, không có nhiều giống có khả năng này.
Trần Thị Thuần và cs. (2000) cho biết khi sử dụng chế phẩm nấm đối
kháng Trichoderma phòng trừ bệnh nấm lở cổ rễ hại lạc, đậu tương kết quả cho
thấy khi xử lý nấm đối kháng vào đất trước khi trồng đã hạn chế được bệnh, hiệu quả đạt từ 41,25 - 55,48%.
Ngoài sự hình thành khuẩn lạc trên rễ, nấm Trichoderma còn tấn công, ký
sinh và lấy chất dinh dưỡng từ các loài nấm khác. Bởi vì nơi Trichoderma phát triển tốt nhất là nơi có nhiều rễ khỏe mạnh, vì Trichoderma sở hữu nhiều cơ chế cho việc tấn công các loài nấm gây bệnh cũng như cơ chế cho việc nâng cao sự
sinh trưởng và phát triển của cây. Nhiều phương pháp mới trong kiểm soát sinh học và nâng cao sự sinh trưởng của cây hiện nay đã được chứng minh rõ ràng. Quá trình này được điều khiển bởi nhiều gen và sản phẩm từ gen khác nhau. Sau đây là một số cơ chế chủ yếu: Ký sinh nấm, kháng sinh, cạnh tranh chất dinh dưỡng và không gian; sự chịu đựng các điều kiện bất lợi bằng việc gia tăng sự phát triển của cây và rễ; làm hòa tan và cô lập chất dinh dưỡng vô cơ, cảm ứng sự kháng bệnh, bất hoạt enzyme gây bệnh (Dương Hoa Xô, 2005).
Trong tự nhiên nấm Trichoderma spp. luôn có mặt trong đất và là một vi
sinh vật có lợi cho cây trồng. Chúng có khả năng phân giải các chất hữu cơ cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng và còn là tác nhân sinh học đối kháng lại các loại
nấm gây bệnh cho cây trồng tồn tại trong đất như Rhizoctonia solani, Fusarium,
Sclecroium rolfsii, Verticillium, Botrytis...(Nguyễn Đăng Hiệp và cs., 2006). Cho đến nay, tác nhân sinh học trừ bệnh hại cây trồng được nghiên cứu nhiều hơn cả
là nhóm nấm đối kháng Trichoderma. Lê Minh Thi và cs. (1989) đã nghiên cứu
sản xuất nấm Trichoderma để sử dụng phòng trừ nấm Corticium sakii gây bệnh
khô vằn lúa và nấm S. rolfsii gây bệnh héo lạc .
Đỗ Tấn Dũng (2006) khi khảo sát hiệu lực của nấm T.viride với các isolate
nấm S. rolfsii trên môi trường nhân tạo thấy rằng khi nấm T. viride có mặt trước nấm gây bệnh thì bản thân nó có khả năng chiếm chỗ, cạnh tranh, ức chế và tiêu diệt nấm S.rolfsii và trong điều kiện chậu vại nấm đối kháng T. viride có thể
phòng trừ bệnh héo rũ gốc mốc nâu do nấm S. rolfsii hại cây đậu tương đạt hiệu
quả trừ bệnh. 94,4%. Trần Thị Thuần và cs (2000) cho biết khi sử dụng chế phẩm
nấm đối kháng Trichoderma phòng trừ bệnh nấm lở cổ rễ hại lạc, đậu tương kết
quả cho thấy khi xử lý nấm đối kháng vào đất trước khi trồng đã hạn chế được bệnh, hiệu quả đạt từ 41,25 - 55,48%.
Nấm Trichoderma spp. được ứng dụng để bảo vệ cây trồng chống các
nấm và vi khuẩn gây bệnh. Nấm Trichoderma spp. đối kháng với nấm gây bệnh
cây trồng thông qua nhiều cơ chế bao gồm ký sinh, chất kháng sinh và enzyme phân hủy vách tế bào của nấm bệnh (Nguyễn Văn Đĩnh và cs., 2007).
Hồng Châu (2009) cho rằng nấm Trichoderma giúp thúc đẩy tiến trình phân giải chất hữu cơ nhanh hơn được dùng để ủ phân chuồng, phân xanh sẽ rút ngắn thời gian hoai mục.
Trichoderma viride xử lý hạt giống, củ giống, tưới, trộn với phân hữu cơ bón vào đất đều có tác dụng phòng trừ một số bệnh nấm hại vùng rễ của cây lạc và cây khoai tây như bệnh lở thân, héo gốc mốc trắng và bệnh héo vàng…
2.3.2.1. Chaetomium
Nấm đối kháng Chaetomium lần đầu tiên được nghiên cứu ở Viện Di truyền Nông nghiệp. Các nghiên cứu thử nghiệm hiệu lực chế phẩm sinh học
trừ nấm Chaetomium được sản xuất từ các chủng nấm Chaetomium globosum
và Chaetomium cupreum của Thái Lan. Lê Thị Ánh Hồng, Trần Duy Quý và cs cho biết chế phẩm có hiệu lực cao trong phòng chống nhiều loại bệnh hại lan truyền qua đất (soilborn diseases) và có hiệu lực với một số bệnh lan truyền qua không khí (airborn diseases). Kết quả phân lập và định danh các
loài Chaetomium đã phân lập và định danh được 4 loài Chaetomium. Kết quả
thử nghệm 2 loài Chaetomium globosum và Chaetomium cupreum có khả
năng đối kháng cao nhiều bệnh nấm hại như: Curvularia lunnata,
Fussarium.o.lycopersici, Sclerotium rolfsii, Pyrcularia oryzae, P.palmivora, C.gloeosporioides, P.parasitica.
Ở Việt Nam, nấm đối kháng Chaetomium lần đầu tiên được nghiên cứu ở
Viện Di truyền nông nghiệp vào năm 1999. Các nghiên cứu, tìm kiếm, định danh
các loài Chaetomium đã được thực hiện. Sau khi đã phân lập và định danh được 4
loài Chaetomium, các nghiên cứu thử khả năng đối kháng của 2 loài Chaetomium
globosum và Chaetomium cupreum đã được thực hiện trong phòng thí nghiệm, chúng tỏ ra có khả năng đối kháng cao với nhiều loại nấm bệnh hại như:
Curvularia lunata, Fusarium olucopersici, Sclerotium rolfsii, Pyricularia oryzae, Colletotrichum gloeosporioides... Các nghiên cứu của Viện Di truyền cho thấy: hai loài nấm Chaetomium cupreum và Chaetomium globosum phát triển ở điều kiện pH từ 4,8-6,5, nhưng độ pH tối ưu cho chúng là trong khoảng từ 5-6. Hai loài nấm này có thể sinh trưởng phát triển trong phổ nhiệt độ rất rộng 3-52o
C.
Điều kiện tối ưu cho việc sinh bào tử sản lượng cao là từ 25-27oC. Năm 2002-