CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.6. CÁC BỆNH THỰC VẬT DO NẤM GÂY RA VÀ CÁC CHẤT KHÁNG SINH ĐƯỢC SỬ
1.6.5. Cỏc chất khỏng sinh được sử dụng phũng trừ nấm gõy hại thực vật
1.6.5.1. Blastixidin S
Do Streptomyces griseochromogenes sinh ra, dựng để phũng chống bệnh đạo
ụn do Pyricularia oryzae gõy ra. Blastixidin S được Takeuchi tinh chế từ dịch nuụi
chủng xạ khuẩn đú [169]. Khả năng diệt mầm bệnh được Misato phỏt hiện năm 1959. Blastixidin S thu được dưới dạng tinh thể màu trắng, tan nhiều trong nước, hầu như khụng tan trong dung mụi hữu cơ, ổn định ở pH 5-7 nhưng khụng ổn định trong mụi trường kiềm. Cấu trỳc hoỏ học của Blastixidin S đó được xỏc định (Otake và cs, 1966). Phõn tử Blastixidin S gồm 1 nucleotit là cytoxin và một amino axit là axit blastidic.[184].
Blastixidin S cú phổ tỏc dụng rộng. Ngoài khả năng ức chế sự sinh trưởng của
P.oryzae chỳng cũn cú khả năng ức chế vi khuẩn, nấm và cũn cú thể chống u, chống
virut (Tanaka và cs 1961, Hairai, Shimomura, 1965). Độc tớnh cấp khỏ cao (LD50 53,3mg/kg đối với chuột), thường sử dụng trong điều trị bệnh đạo ụn ở lỳa do độc tớnh đối với cỏ lại thấp ( LD50 cỏ chộp >40ppm).
Cơ chế tỏc động
Khả năng chống bệnh đạo ụn của Blastixidin S liờn quan tới cỏc hoạt động ức chế mạnh mẽ sự phỏt triển của hệ sợi P.oryzae [123]. Chỳng ức chế sự liờn kết giữa leucin và phenylalanin thành polypeptit trong tổng hợp protein ở E.coli. Blastixidin S được dựng để chống bệnh đạo ụn và được sử dụng trong thực tiễn từ năm 1962 ở Nhật.[133].
1.6.5.2. Kasugamyxin.
Kasugamyxin là chất khỏng sinh thuốc nhúm aminoglycozit do Streptomyces
kasugaensis sinh ra (Umezawa và cs 1965) đó được sử dụng để chống bệnh đạo ụn.
Khụng độc đối với thực vật, động vật (động vật cú vỳ và cỏ) [184]. Kasugamyxin hũa tan tốt trong nước. Phõn tử gồm 3 phần: D-inositol, kasugamine và 1 chuỗi bờn axit iminoacetic (Suhara và cs 1966). Kasugamine được sinh tổng hợp từ glucoza và manoza và 1 phần từ myo-inositol và glyxin [50, 58, 123].
Cấu trúc của kasugamyxin
Kasugamyxin chỉ cú tỏc dụng mạnh đối với P.oryzae khi dựng trong mụi
trường axit. Cũn đối với vi khuẩn kể cả Pseudomonas thỡ lại tỏc dụng ở pH trung tớnh. Đõy là đặc điểm cần lưu ý để pha chế chế phẩm khi sử dụng cho từng đối tượng. [58 ].
Kasugamyxin ức chế tổng hợp protein ở E.coli do can thiệp vào sự liờn kết
giữa aminoacyl-ARNvc với phức hợp ARNtt-30S riboxom mà khụng làm sai mó di truyền. Khỏng sinh này cú độ độc thấp đối với chuột, thỏ, chú, khỉ. Liều lượng gõy chết (LD50) với chuột là 2g/kg và giới hạn chịu đựng trung bỡnh (TLm) với cỏ chộp lớn hơn 1000 ppm.
Xạ khuẩn sinh kasugamyxin được lờn men → cụ đặc → xấy phun → chế phẩm dạng bột cú 3% kasugamyxin. Khi sử dụng thỡ pha ra cỏc nồng độ cần thiết. Bệnh đạo ụn được điều trị tốt ở nồng độ thấp khoảng 20ppm. Hạt thúc được xử lý với 2% kasugamyxin ở dưới ruộng ẩm thỡ cõy được bảo vệ khỏi bệnh đạo ụn 2 thỏng sau khi xử lý [184].
1.6.5.3.Polioxin
Polioxin là nhúm khỏng sinh thuộc họ nucleotit peptidylpyrimidin, được tạo ra bởi Streptomyces cacaoi var.asoensis (Isono và cs 1965).Chất khỏng sinh này được coi là rất an toàn khi sử dụng trong phũng chống nấm bệnh , khụng độc cho vật nuụi và cõy trồng. Đặc tớnh nổi trội của polioxin là ức chế sự tổng hợp kitin thành tế bào nấm (Hori và cs 1974). Polioxin được sử dụng rộng rói để diệt cỏc chủng gõy bệnh cõy như: Alternaria alternara, Rhizoctonia solani, Cochliobolus miyabeanus từ năm 1967.
R=CH2OHpolioxinB R = COOH polioxin D
Cấu trỳc húa học của polioxin được Isono và Suzuki minh họa từ năm 1965, 1967, 1969. Polioxin ức chế rất nhiều sự phỏt triển của nấm bệnh nhưng lại khụng cú tỏc dụng đối với vi khuẩn và nấm men. Cỏc chế phẩm polioxin cú thể tỏc dụng ở bất kỳ giai đoạn sinh trưởng nào của lỳa mà khụng gõy độc ở thực vật thậm chớ với nồng độ 800ppm [184].
Polioxin gõy phồng lờn một cỏch bất thường ở đầu ống mầm bào tử và đầu hệ sợi của nấm bệnh ( Eguchi và cs, 1968), Trong một hệ thống tế bào tự do của
Neurospora crassa, polioxin D ức chế sự liờn kết giữa N-acetylglucosamine
(GlcNAc) vào thành kitin trong một phương thức cạnh tranh giữa UDP-GlcNAc và polioxin D (Endo và Misato 1969). Mối liờn hệ giữa cấu trỳc của polioxin và hoạt
tớnh tổng hợp kitin đó được làm sỏng tỏ nhờ phõn tớch động học. Những ưu điểm tuyệt vời của polioxin trong thực tế là do cơ chế tỏc động của chỳng.
1.6.5.4.Validamyxin
Validamyxin A được tỏch chiết từ mụi trường nuụi cấy của chủng
Streptomyces hygroscopicus var limoneus [57,70]. Chủng này đồng thời cũng sinh
ra 5 thành phần cú cấu trỳc tương tự nhau và được định tờn từ Validamyxin là B-F, cựng với valydoxylamine A (Iwasa và cs, 1971) [ 70,79]. Chất này được sử dụng để diệt nấm gõy bệnh khụ vằn ở lỳa mà khụng gõy độc cho thực vật, động vật, chim cỏ, cụn trựng. (Matsuura, 1983). [65].
Trong phõn tử của validamyxin cú 2 vũng cyclitol phõn nhỏnh hydroxymetyl trong cấu trỳc phõn tử nối với nhau bằng cầu nối ozit [99,134]. Validamyxin A, C, D, E, F đều cú chứa nhúm chung là validoxylamin nhưng giữa chỳng khỏc biệt nhau bởi vị trớ liờn kết với trung tõm glucoza hoặc số lượng phõn tử D-glucoza.Trong khi đú validamyxin B lại chứa validoxilamine B trong phõn tử. Validoxylamine này cú nguồn gốc từ hydroxyvalidamin chứ khụng phải từ validamine như cỏc validamyxin khỏc ( Hori, 1971).[57].
Validamyxin A đặc biệt cú hiệu quả để phũng chống cỏc bệnh thực vật
do Rhizoctonia spp gõy ra như khụ vằn,
thối thõn thối rễ, đốm đen trờn nhiều loại
hạt (Wakae, Matssura, 1975).
Validamyxin A [100,184] được sử dụng trong thực tiễn vào những năm 1973. Ở Trung Quốc mỗi năm sản xuất 5000 tấn chế phẩm.[19,71].
Validamyxin khụng cần phải tiếp xỳc liờn tục với tỏc nhõn gõy bệnh thỡ mới cú hiệu quả ức chế sinh trưởng của nấm (Wakae, Matssura, 1975). Về cơ chế tỏc
dụng thỡ validamyxin A cú hoạt tớnh ức chế enzym trehalaza trong R.solani AG-1,
cạnh tranh giữa validoxylamin A (một dạng hoạt tớnh của validamyxin A) và cơ chất (trehaloza) [73]. Do trehaloza là 1 hydratcacbon dự trữ của một số nấm nờn
người ta cho rằng trehalaza đúng vai trũ thiết yếu để chuyển húa trehaloza thành D- glucoza và sẽ được đưa đến đầu sợi nấm.[73].
Ngoài hoạt tớnh chống lại R.solani validamyxin A cũn cú hoạt tớnh chống vi
khuẩn và một số nấm khỏc nữa. Người ta đó kiểm tra trờn 150 lồi thực vật thỡ thấy rằng validamyxin khụng gõy độc cho thực vật ngay cả ở nồng độ 1000ppm. Validamyxin A cũng ớt độc đối với động vật. Nồng độ gõy độc đối với chuột là 10g/kg. Liều gõy chết đối với cỏ (LD50) lớn hơn 1000ppm. Validamyxin dễ bị cỏc vi sinh vật phõn hủy trong mụi trường đất. Chỳng được Pseudomonas denitrificans
phõn cắt thành D-glucoza và validoxylamine A, sau đú lại được phõn cắt tiếp thành valienamine và validamine [185].
Validamyxin A đó được sử dụng trong phũng chống bệnh khụ vằn ở lỳa dưới dạng dung dịch 3-5% hoặc dạng bột 0.3% [116,185]. Cặn thuốc cũn lại sau khi phun ở trong hạt lỳa và rơm rạ thấp hơn giới hạn cho phộp, khi kiểm tra bằng kỹ thuật sắc ký khớ. Theo Cục Bảo vệ mụi trường Mỹ (FPA), validamyxin cú độ độc thuộc nhúm IV, nghĩa là chỳng được sử dụng trong thực tiễn và khụng độc. Vỡ thế, validamyxin A được coi là một trong những sản phẩm khỏng nấm lý tưởng cú nguồn gốc vi sinh vật, cú triển vọng và an toàn cho mụi trường. Ở Hàn Quốc, năm 2000 validamyxin là CKS sử dụng trong nụng nghiệp nhiều nhất, số tiền nhập khẩu thuốc này lờn tới 9 tỷ đụ la, chiếm vị trớ số 1.[116].
1.6.5.5. Triển vọng
Trong nụng nghiệp, nhu cầu tỡm kiếm cỏc chất khỏng nấm mới và cú hiệu quả vẫn tăng khụng ngừng do một số bệnh thực vật vẫn ở ngoài tầm kiểm soỏt của con người, mặc dự chỳng ta đó cú nhiều sản phẩm thiết yếu phục vụ cho mựa màng. Tuy việc sử dụng cỏc chất khỏng nấm trong nụng nghiệp gõy ra một số tỏc dụng khụng mong muốn nhưng nhu cầu sử dụng vẫn khụng ngừng tăng lờn trong tương lai.
Việc khỏm phỏ ra cỏc CKS khỏng nấm mới và an toàn trong nụng nghiệp là rất cú triển vọng nếu chỳng ta dựa vào nguồn vi sinh vật phong phỳ, vào chiến lược và cụng nghệ mới để sàng lọc tỡm ra cỏc thuốc, cỏc enzym ức chế và một số cỏc chất
cú hoạt tớnh sinh học từ vi sinh vật. Yờu cầu với một chất khỏng nấm trong nụng nghiệp ngày nay là phải cú khả năng chống lại được nhiều loại nấm bệnh khỏc nhau và đồng thời phải an toàn, khụng những cho người, động vật, cho thực vật mà cũn cả với hệ sinh thỏi.
Ở Việt Nam đó cú những cụng trỡnh nghiờn cứu và ứng dụng chất khỏng sinh trong phũng chống cỏc bệnh do vi nấm ở thực vật, đõy đang là một hướng mới mở ra triển vọng to lớn về một biện phỏp hữu hiệu trong phũng trừ cỏc bệnh gõy thiệt hại cho mựa màng và khắc phục những hạn chế của hoỏ chất bảo vệ thực vật.