2.2.1. Tác hại của bệnh héo vàng cà chua
Bệnh héo vàng do nấm Fusarium oxysporum gây ra làm cây con bị bệnh còi cọc, kém phát triển, sau bị chết rũ. Cây trưởng thành bị bệnh thường là các lá ở phía gốc biến vàng, sau đó lan dần lên phía ngọn, cây héo dần và chết. Biểu hiện triệu chứng trên thân có những vết màu nâu không đều chạy dọc thân, đặc biệt ở phần giáp rễ và gốc thân hơi teo thắt lại, khi gặp trời âm u hoặc ẩm ướt kéo dài trên đó xuất hiện một lớp nấm màu phớt hồng, đó chính là bào tử phân sinh và cành bào tử phân sinh của nấm gây bệnh ( Vũ Triệu Mân, 2001).
Ở nước ta nấm Fusarium oxysporum đã được đề cập và nghiên cứu từ lâu nhưng vẫn chưa đem lại hiệu quả cao trong thực tiễn sản xuất. Nước ta có khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm, mưa nhiều rất thuận lợi cho nấm Fusarium
oxysporum có điều kiện phát triển gây hại. Nấm Fusarium oxysporum được cho
là nguyên nhân gây bệnh héo vàng trên cà chua, khoai tây (Vũ Triệu Mân, 2001). Tháng 11/1995 Burgess cùng một nhóm các nhà nghiên cứu bệnh cây Việt Nam đã phát hiện ra hai loại vi sinh vật cùng đồng thời có mặt trong bó mạch cây cà chua là Fusarium oxysporum và vi khuẩn Pseudomonas solanacearum. Các nhà khoa học đã đưa ra giả thiết rằng cả hai loài vi sinh vật này cùng đồng thời gây ra triệu chứng héo trên cây. Burges đã phân lập và giám định sự có mặt của
Fusarium oxysporum trên đất trồng ngô trường Đại học Nông nghiệp I – Hà Nội
và đất cỏ tại Viện Nghiên cứu Ngô trung ương. Mặc dù các công trình nghiên cứu đã đạt được về loài nấm Fusarium oxysporum ở nước ta chưa nhiều, chưa đại diện, còn hạn chế song đó lại là tiền đề cho việc nghiên cứu đặc tính sinh vật học của nấm Fusarium oxysporum cũng như những nghiên cứu về loại nấm này đã và đang được chú trọng ở Việt Nam.
Những nghiên cứu cho thấy rằng để phòng trừ bệnh héo vàng cà chua có thể sử dụng các biện pháp như biện pháp canh tác (luân canh cây trồng khác họ, sử dụng giống kháng, xử lý hạt giống bằng nước nóng 500C trong 25 phút, bón vôi trước khi trồng, dùng phân hữu cơ hoai mục, có nhiều vi sinh vật đối kháng làm hạn chế nguồn bệnh, bón phân cân đối để cây khỏe), biện pháp cơ giới vật lý (nhổ bỏ cây bị bệnh), biện pháp sinh học (dùng các chế phẩm Trichoderma bón vào đất trước khi trồng, biện pháp hóa học (khi bệnh xuất hiện và phát triển có thể sử dụng các loại thuốc như Rovral, Ridomil …).
2.2.3. Vi sinh vật đối kháng và cơ chế đối kháng của vi sinh vật
Nguồn bệnh trong đất có ảnh hưởng quan trọng đến quá trình sinh trưởng phát triển của cây trồng. Tương tác sinh học có thể dẫn đến ngăn chặn hoặc cản trở nguồn bệnh trong điều kiện nhất định. Khi rễ cây và mô cây bị tấn công sẽ xảy ra quá trình thay đổi từ từ. Những quan sát chung cho thấy khi sự thay đổi pH, độ ẩm đất, nhiệt độ, cơ chất và tình trạng dinh dưỡng có lợi cho vi sinh vật đối kháng, tác nhân gây bệnh sẽ giảm sự gây bệnh.
Ngăn chặn nguồn bệnh bởi các vi sinh vật đối kháng là kết quả của một hoặc một số cơ chế phụ thuộc vào hoạt tính đối kháng. Sự tác động trực tiếp đối với nguồn bệnh bao gồm sự cạnh tranh xâm lấn về nơi cư trú, cạnh tranh về nguồn dinh dưỡng các bon và nitơ, sản sinh ra các chất ức chế mầm bệnh như
kháng sinh, axit HCN... phá huỷ sự phát triển nguồn bệnh, hoặc ký sinh vi sinh vật gây bệnh. Tác động này có thể thông qua các cơ chế gián tiếp đó là lợi dụng dinh dưỡng của cây, phá hủy nguồn bù đắp và thay đổi trong hệ thống giải phẫu rễ, thay đổi vi sinh vật vùng rễ, hoạt hoá cơ chế bảo vệ của cây trồng dẫn tới tăng cường khả năng chống chịu của cây.
Các loài vi khuẩn đối kháng luôn tồn tại trong tự nhiên, đa số trong chúng đều có lợi cho con người. Đối với nông nghiệp những vi khuẩn đối kháng đều thuộc hệ vi sinh vật sống ở vùng rễ cây trồng và sống hoại sinh trong đất. Trong quá trình sinh trưởng chúng tiết ra các chất trao đổi thứ cấp như: kháng sinh, enzyme, siderophore, chất điều hòa sinh trưởng, acid, ..v...v... Những chất này rất có lợi cho sự phát triển của cây trồng như: kháng bệnh, tăng khả năng hấp thu dinh dưỡng của cây trồng, kích thích sinh trưởng cây, hòa tan dinh dưỡng trong đất từ dạng khó tiêu thành dễ tiêu để cây trồng hấp thụ được,..v...v... Trong môi trường tự nhiên, quan hệ đối kháng giữa các vi sinh vật cũng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: môi trường; tính đặc hiệu; Mối quan hệ giữa mật độ nhiễm vào của vi sinh vật đối kháng và mật độ của vsv gây bệnh; Sự hấp thụ, tính hoạt động và không hoạt động của những chất kháng sinh cũng phụ thuộc vào độ pH của đất.
- Vi khuẩn đối kháng phân lập từ đất vùng rễ cây:
Ở Việt Nam,tác giả Trần Hà và cs. (2007), xác định vi khuẩn Pseudomonas
fluorescens được phân lập từ vùng rễ của cây hồ tiêu ở Quảng Trị bằng phương
pháp PCR, kết quả nghiên cứu tính đối kháng cho thấy trong 5 dòng, có 1 dòng
P. fluorescens SS101 có khả năng tiêu diệt được du động bào tử nấm
Phytophthora gây chết nhanh cây hồ tiêu trong vòng 60 giây, nghiên cứu khả năng ức chế bệnh chết nhanh trong điều kiện nhà lưới cũng chỉ ra có hiệu quả giảm bệnh, theo dõi 60 ngày sau trồng ở công thức không xử lý tỷ lệ bệnh là 40%, ở công thức được xử lý P. fluorescens SS101 chỉ là 10%. Bên cạnh đó dòng P. fluorescent SS101 còn có khả năng kích thích sinh trưởng của cây hồ tiêu, tỷ lệ rễ mọc nhiều so với đối chứng.
- Vi khuẩn nội sinh phân lập từ các bộ phận trong cây:
Đến nay, gần như chưa có một nghiên cứu hệ thống nào về vi khuẩn nội sinh có khả năng đối kháng với các VSV gây bệnh cây ở Việt Nam.
Một trong những đặc tính quí của xạ khuẩn là sản sinh ra chất kháng sinh, chất kháng sinh là sản phẩm thứ cấp nên quá trình sinh tổng hợp chất kháng sinh phụ thuộc chặt chẽ vào thành phần môi trường dinh dưỡng. Trước hết là nguồn cacbon, nitơ, tỷ lệ C/N và các chất khoáng. Các hợp chất cacbon có ý nghĩa hàng đầu trong sự sinh trưởng và hình thành chất kháng sinh. Đối với nhiều chủng xạ khuẩn, nguồn cacbon thích hợp là tinh bột. Tuy nhiên, tùy từng chủng khác nhau mà khả năng sử dụng các loại đường là khác nhau, có chủng sử dụng tốt các loại đường đơn như glucoza, mannoza, fructoza... có chủng sử dụng tốt loại đường đôi như sacaroza, maltoza... Ngoài ra một số chủng còn có thể sử dụng các loại acid hữu cơ và chất béo làm nguồn thức ăn cacbon trong lên men sinh chất kháng sinh.
Việc tổng hợp chất kháng sinh không chỉ phụ thuộc vào điều kiện lên men, mà còn phụ thuộc vào chất lượng của bào tử và giống sinh dưỡng. Tuổi giống cấy truyền vào môi trường lên men cho hiệu suất chất kháng sinh cao nhất thường là 24 giờ tuổi. Lượng giống cấy truyền khoảng từ 2 - 10% ( Bùi Thị Việt Hà, 2006).
Xạ khuẩn là loại VSV có nhu cầu thông khí cao hơn so với các VSV khác, nhất là ở giai đoạn nhân giống (khoảng từ giờ thứ 6 đến giờ thứ 12 của quá trình nuôi cấy). Do vậy để đảm bảo thông khí tốt, người ta thường bổ sung vào môi trường lên men benzilthioxyanat... làm tăng khả năng hòa tan oxy. Nồng độ oxy thích hợp cho sinh tổng hợp chất kháng sinh là 2 - 8ml O2/ 100ml môi trường lên men (Nguyễn Lân Dũng, 2002).
Không phải tất cả các xạ khuẩn có hoạt tính kháng nấm invitro đều thể hiện trong đất (khoảng 4 - 5%) nhưng chúng có vai trò quan trọng trong việc ức chế nấm gây bệnh và ngăn ngừa khả năng nhiễm bệnh cho cây. Đây là quy luật cân bằng sinh học trong tự nhiên. Nếu sự cân bằng mất đi, lập tức sẽ nảy sinh ra bệnh khi trong đất có mầm gây bệnh. Xạ khuẩn chống nấm ngoài việc tiết ra các chất kháng sinh, còn tác động lên khu hệ VSV thông qua các enzym phân giải. Ngoài ra, nhiều xạ khuẩn còn tiết ra các chất kích thích sinh trưởng thực vật cũng như kích thích các khu hệ VSV có lợi trong vùng rễ (Bùi Thị Việt Hà, 2006).
Ở Việt Nam cũng đã sử dụng nhiều chế phẩm kháng sinh trong bảo vệ thực vật nhập từ Trung Quốc hay Nhật Bản và đã phân lập được một số chủng xạ khuẩn có khả năng chống Pyricularia oryzae gây bệnh đạo ôn và Fusarium
- Nấm đối kháng Trichoderma:
Các kết quả nghiên cứu của Nguyễn Văn Tuất và Lê Văn Thuyết (2001) đã phát hiện những điểm kí sinh hoặc sự quấn của sợi nấm đối kháng lên sợi nấm bệnh. Đôi khi còn thấy hiện tượng sợi nấm bị quăn lại, chết từng đoạn mà không cần có sự ký sinh trực tiếp, điều này chứng tỏ nấm Trichoderma có thể tạo ra độc tố có hại cho nấm bệnh. Bên cạnh sự tác động qua lại trong quần thể nấm đối kháng và nấm bệnh, nấm Trichoderma còn có tác động trực tiếp lên sự phát triển của cây trồng, do nấm này sản sinh ra các men phân hủy glucose, cellulose trong hoạt động sống. Nhờ các men này các chất hữu cơ có trong đất được phân hủy nhanh hơn, làm tăng chất dinh dưỡng dưới dạng dễ hấp thu cho cây trồng, tạo điều kiện cho cây sinh trưởng và phát triển tốt. Chitinase giữ vai trò chính trong hoạt động ký sinh của các loài nấm này với các loài nấm gây bệnh cho cây trồng.
Nấm Trichoderma khi ký sinh nấm gây bệnh sẽ tiết ra hệ enzym phân hủy chitin
của vách tế bào nấm gây bệnh bao gồm 6 enzym: 2 enzym -1,4-N- acetylglucosaminidase và 4 enzym endochitinase. -glucanase của Trichoderma giữ vai trò chính trong hoạt động ký sinh để đối kháng nấm gây bệnh cây trồng.
-1,3-glucanase ở Trichoderma kìm hãm quá trình sinh tổng hợp -1,3-glucan vách tế bào, ức chế sự phát triển của nấm gây bệnh. Những enzyme thuỷ phân của nấm Trichoderma như các endo-chitinase, β-N-acetylhexosaminidase và β- 1,3-glucanase có độc tính mạnh đối với nấm bệnh. Vì vậy, các enzyme này được xem như những nhân tố cực kỳ quan trọng để đánh giá khả năng phòng trừ sinh học của nấm Trichoderma.
Theo các tác giả, ngoài khả năng kiểm soát mầm bệnh thực vật
Trichoderma còn có khả năng cải tạo đất trồng làm tăng độ phì nhiêu cho đất nhờ
khả năng phân giải một số phân lân khó hòa tan và do nhiều enzym phân hủy ngoại bào như là cellulase. Dưới tác động của các enzym, chất dinh dưỡng dưới dạng dễ hấp thu cho cây trồng, tạo điều kiện cho cây trồng sinh trưởng và phát triển tốt.