2.7. Tiềm năng của Trichoderma trong phòng trừ sinh học
2.7.5 Cơ chế đối kháng của nấm Trichoderma
2.7.5 .1 Cơ chế giao thoa sợi nấm
Sự đối kháng của nấm Trichoderma thông qua nhiều cơ chế. Vào năm 1932, Weidling đã mô tả hiện tượnh nấm Trichoderma ký sinh nấm gây bệnh nên đặt tên cho hiện tượng là “ giao thoa sợi nấm” ( Cnyder,1976). Hiện tượng giao thoa gồm ba giai đoạn như :
(1) Sợi nấm Trichoderma vây quanh nấm gây bệnh,
(2) Sau sự bao quanh, sợi nấm Trichoderma thắt chặt đấn các sợi nấm gây bệnh,
(3) Cuối cùng sợi nấm Trichoderma đâm xuyên qua các sợi nấm gây bệnh làm cho chất nguyên sinh trong nấm gây bệnh bị phân hủy dẫn đến nấm bệnh bị chết.
Sau này khi quan sát dưới kính hiển vi thì hiện tượng trên được mô tả như sau: tại những điểm nấm Trichodrma tiếp xúc với nấm gây bệnh đã làm cho nấm gây bệnh teo lại và bị chết ( Dubey,1995). Ngược lại ở những chỗ nấm không tiếp xúc với nấm gây bệnh thì nấm vẫn chết mặc dù không tiếp xúc với Trichoderma.
Từ đó Agrowcal và các cộng sự (1979,1996) đã khẳng định rằng Trichoderma có khả năng tiết ra chất gây độc làm chết các loại nấm gây bệnh.
2.7.5 .2 Cơ chế kháng sinh
Nấm Trichoderma spp. có khả năng sinh ra một số kháng sinh. Khả năng sinh ra chất kháng sinh của các loài, các chủng không giống nhau. Chúng gồm:
Gliotoxin: là chất kháng sinh được R.Weindling và O. Emerson mô tả năm 1936 do nấm Trichoderma lignorum tạo thành. Trichoderma sinh kháng sinh Gliotoxin với điều kiện hàm lượng oxy phải cao. Chất Gliotoxin được tích luỹ nhiều trong dịch môi trường. Sự tích luỹ tối đa chất Gliotoxin thường ở giai đoạn phát triển sớm của nấm Trichoderma. Chất Gliotoxin có phổ tác động rộng lên nhiều vi sinh vật: vi khuẩn, nấm ...
Viridin: là chất kháng sinh thứ hai do nấm Trichoderma sp. tạo thành trong hoạt động sống của chúng. Chất kháng sinh này được phát hiện vào năm 1945.
Viridin độc hơn rất nhiều so với Gliotoxin và có hoạt tính chống nấm cao.
SVTH: Trần Văn Phật 21 Lớp: 07DSH _ MSSV:107111131
Ngoài ra, một số chất kháng sinh khác do nấm Trichoderma sp. sinh ra như:
chất kháng sinh U – 21693 được Meyer phát hiện năm 1996. Năm 1975, ở Nhật Bản, các tác giả Atsushi, Shunsuke đã phát hiện được 2 chất kháng sinh:
Trichodermin và Dermadin có trong dịch nuôi cấy loài T.koningii và T.aureoviride.
Nấm Trichoderma còn có khả năng sinh ra một số chất kháng sinh dễ bay hơi có hoạt tính sinh lý cao. Theo Hutchinson (1973) thì thành phần chính của những chất này là khí Cacbonic (CO2) và ethanol (Seiketov, 1982).
Tác động của enzyme: nhiều loài Trichoderma sp. có khả năng sinh ra enzyme phân giải (Score et al., 1994). Khi phát triển ở trên thành tế bào nấm vật chủ thì nấm Trichoderma sp. có thể tiết ra những loại enzyme gây suy biến thành tế bào của nấm gây bệnh cây. Sau đây là một số hệ enzyme điển hình ở Trichoderma:
Hệ enzyme cellulase:
Hệ enzyme cellulase ở Trichoderma spp được phân thành ba lớp:
Beta-1,4-D-glucanase (cellobiohydrolase) giải phóng đơn vị cellobiosyl từ chuỗi cellulose.
Endo-1,4-D-glucanase phân cắt liên kết glucosidic bên trong cấu trúc cellulose.
Beta-1,4-D-glucanase phân cắt cello-oligosaccharide thành glucose khử.
Trichoderma reesei RUT C30 được biết là chủng có khả năng tạo nhiều cellulase, Trichoderma hazianum cũng là một chủng rất hiệu quả khi sử dụng để kiểm soát đối với Pythium, chủng này được biết cũng tạo nhiều loại enzyme cellulase.
Hệ enzyme chitinase:
Chitin có cấu tạo và chức năng gần giống với cellulose, trong tự nhiên, chitin là chất hữu cơ chiếm thứ hai sau cellulose về số lượng, chitin thay thế một phần hay toàn bộ cellulose trong thành tế bào của một số loài thực vật.
Chitin là chất rắn vô định hình, không tan trong nước và hầu hết các acid, alcol, dung môi hữu cơ khác. Tuy nhiên, chitin có thể bị thủy giải bởi acid vô cơ mạnh (HCl đậm đặc) hoặc bằng enzyme vi sinh vật.
SVTH: Trần Văn Phật 22 Lớp: 07DSH _ MSSV:107111131
Enzyme chitinase của Trichoderma spp được xem là enzyme có hoạt tính thủy phân mạnh, hoạt động thủy phân của chitinase cũng kết hợp với các enzyme khác như beta-glucanase, sự phối hợp với các enzyme phân giai chitin và glucan đã dẫn đến sự tăng cường hoạt động thủy phân. Tuy nhiên, quan trọng hơn là chitinase làm tăng hiệu quả kháng nấm của các hợp chất không có bản chất enzyme. Theo báo cáo của Lorito và các cộng sự (1994), cho biết có sự phối hợp hoạt động giữa các enzyme thủy phân chititn với các hợp chất tự nhiên cũng như tổng hợp có ảnh hưởng lên màng tế bào.
Hệ enzyme beta – glucanase:
Beta – glucan trong vách tế bào nấm thường ở dạng beta-1,3-glucan và phần nhánh là dạng beta-1,6-glucan, beta-glucanase cũng là một hệ enzyme quan trọng của Trichoderma spp, gồm 2 lớp enzyme chính: beta-1,3-glucannase và beta-1,6- glucanase.
Trichoderma spp. phân giải beta-1,3-glucan thường kết hợp giữa hai hoạt tính exo và endo-1,3-glucanase, beta-1,3-glucanase có vai trò chính trong quá trình hoại sinh và ký sinh nấm, ngoài ra beta-1,3-glucanse giúp thực vật chống lại mầm bệnh.
Các vách tế bào nấm bệnh khác nhau tạo ra những chất có mức độ hoạt tính khác nhau của enzyme beta-glucanase, bằng chứng trực tiếp cho thấy sự liên quan của beta-glucanase đối với sự ký sinh đã được chứng minh bởi Lorito và cộng sự (1994), và đã tách chiết invitro được một endo-beta-1,3-glucanase 78 kDa có khả năng ức chế sự nảy mầm của một số bào tử nấm. Ở một số chủng khác nhau như chủng T – 24, người ta cũng tách chiết được một endo-beta-1,3-glucanase có kích thước tương tự, có khả năng ức chế sự phát triển của Sclerotium rofsii. T. har CECT 2413 cho thấy có thể tạo ra enzyme beta-1,3-glucanase ngoại bào, Lora và cộng sự (1995) đã tạo dạng gen và cDNA của một beta-1,6-endoglucanase có kích thước 43 kDa, có thể ức chế sự phát triển của nhiều nấm bệnh khi phối hợp với các enzyme thủy phân khác.
SVTH: Trần Văn Phật 23 Lớp: 07DSH _ MSSV:107111131
Hệ enzyme protease:
Theo Delgado và Jarana (2000) khi khảo sát trên Trichoderma harvey đã xác định nhiều loại protease khác nhau tùy thuộc điều kiện môi trường có pH thấp và bổ sung chitin, glucose, amon, … Trichoderma harvey tiết ra protease acid như là tác nhân điều hòa, để đáp ứng nhu cầu phân hủy những protein ngoại bào như chitinase, glucanase, cellulase, ngược lại protease có tính base hoặc trung tính được Trichoderma harvey sinh ra trong môi trường có nguồn C khó bị phân hủy như vách tế bào nấm.
Trong một nghiên cứu khác của Dunaevesky và cộng sự (2000), một protease 73 kDa thuộc nhóm protease serin đã được tách chiết từ việc nuôi cấy Trichoderma harvey.
Protease của Trichoderma spp có vai trò trong việc tấn công ký chủ bằng cách thủy phân protein của bộ khung vách tế bào.
2.7.5 .2 Cơ chế cạnh tranh
Nấm Trichoderma spp. có thể biểu hiện tính đối kháng thông qua việc cạnh tranh về dinh dưỡng, nơi cư trú với nguồn gây bệnh cây. Nấm Trichoderma spp.
thường định cư trước so với các nguồn gây bệnh cây. Do đó, chúng chiếm các chỗ định cư cũng như dinh dưỡng của nguồn gây bệnh (Green và ctv., 1996; Martin và ctv, 1985).
Hầu hết các cơ chế nêu trên về tính đối kháng của nấm Trichoderma sp. được quan sát trong điều kiện phòng thí nghiệm. Tại Viện Bảo Vệ Thực Vật đã có các thí nghiệm về tính đối kháng của nấm Trichoderma sp. (khả năng ký sinh, khả năng sinh các chất kháng sinh). Cơ chế tác động của nấm đối kháng Trichoderma spp.
trong điều kiện phòng thí nghiệm ở Việt Nam là rất có triển vọng cho việc nhân sinh khối nguồn nấm tạo ra chế phẩm sử dụng phòng trừ bệnh hại cây trồng (Viện Bảo Vệ Thực Vật, 2007).
SVTH: Trần Văn Phật 24 Lớp: 07DSH _ MSSV:107111131