50
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của pH giá thể khác nhau đến thời gian mọc, sức sinh trưởng, các chỉ tiêu năng suất, % ghẻ bao phủ và mức độ ghẻ trong lây nhiễm nhân tạo S.
scabies trên giống khoai tây Atlantic
pHH2O
Thời gian mọc (ngày)
Sức sinh trưởng
(điểm)
Số củ trung bình
/ chậu
Khối lượng củ trung bình / chậu
(g)
% ghẻ bao phủ
bề mặt
Mức độ ghẻ trung
bình (điểm)
5 - 5,5 7 8,7 a 13,3 a 265 1,3 b 0,3 c
6 - 6,5 8 8,0 ab 11,3 a 205 17,3 a 3,3 a
7 - 7,5 14 7,7 b 8,0 b 189 4,3 b 1,7 b
Prob. - * ** ns ** **
CV (%) - 5,8 10,2 19,9 21,3 26,9
Ghi chú: - Các trung bình cùng kí tự không khác biệt có ý nghĩa ở mức xác suất *: p< 0,05;
**: p < 0,01.
Qua kết quả trình bày tại bảng 3.4 cho thấy các khoảng pH trong thí nghiệm có tác động đến các chỉ tiêu sức sinh trưởng và số lượng củ trung bình / chậu. Sức sinh trưởng tại thí nghiệm này khá tốt, đạt mức điểm trung bình là 7,7 – 8,7, giá trị sức sinh trưởng tăng tỉ nghịch với chiều tăng của pH. Có sự khác biệt có ý nghĩa giữa nghiệm thức pH 5-5,5 và pH 7-7,5. Khối lượng củ trung bình trên chậu cũng đạt mức cao ở cả ba nghiệm thức (189 - 260 g) nhưng không có sự khác biệt có ý nghĩa ở chỉ tiêu này. Chỉ có chỉ tiêu số củ trung bình trên chậu cho mức khác biệt có ý nghĩa ở hai mức, số củ ở nghiệm thức pH 7-7,5 là ít hơn so với hai nghiệm thức còn lại. Điều này có thể do ảnh hưởng của pH đến sinh trưởng, sinh lý của cây và dinh dưỡng giá thể.
Mức độ biểu hiện triệu chứng trong thí nghiệm lây nhiễm nhân tạo ghẻ thường trên các giá thể có độ pH khác nhau là rất khác biệt. Chỉ tiêu % ghẻ bao phủ bề mặt ở nghiệm thức pH 6 - 6,5 cao hơn có ý nghĩa đối với hai nghiệm thức còn lại. Mức độ ghẻ phân thành ba mức khác biệt có ý nghĩa giảm dần theo thứ tự pH 6
51
- 6,5; pH 7 - 7, 5; pH 5 - 5,5. Kết quả thí nghiệm bị ảnh hưởng bởi cây chết sớm ở nghiệm thức 3, tuy vậy kết quả vẫn cho thấy pH cao hơn 5,5 cho mức độ bệnh cao hơn có ý nghĩa. Theo Goto (1985), bệnh phát triển tăng khi pH đất tăng từ 5,0 đến 8,0. Sự xâm nhiễm ghẻ củ ít ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và trong cùng điều kiện thì vết bệnh thường lớn hơn ở củ to hơn (McKee, 1968).
Trong bố trí thí nghiệm nhân tạo lây nhiễm ghẻ thường trong chậu vại, có thể duy trì pH giá thể ở mức 6 - 6,5 là hợp lý. Ở mức pH này cho phép triệu chứng ghẻ thường biểu hiện mạnh đồng thời tạo điều kiện phù hợp cho sự sinh trưởng, phát triển của cây khoai tây.
Hình 3.4. Củ thu từ thí nghiệm pH
3.4. Ảnh hưởng của giá thể đến bệnh ghẻ thường khoai tây trong lây nhiễm nhân tạo
Song song với các thí nghiệm về pH và ẩm độ, chúng tôi cũng tiến hành thí nghiệm các loại giá thể nhằm tìm giá thể phù hợp cho việc lây bệnh nhân tạo.
Tương tự thí nghiệm ẩm độ, dòng S. scabies GTT3 được chọn là nguồn xạ khuẩn
52
lây nhiễm. Thí nghiệm tiến hành trên sáu loại giá thể và kết quả thu được trình bày tại bảng 3.5.
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của các loại giá thể khác nhau đến sức sinh trưởng, các chỉ tiêu năng suất, % ghẻ bao phủ và mức độ ghẻ trong lây nhiễm nhân tạo S. scabies trên giống khoai tây Atlantic
Giá thể
Sức sinh trưởng
(điểm)
Số củ trung bình
/ chậu
Khối lượng củ trung bình / chậu
(g)
% ghẻ bao phủ bề mặt
Mức độ ghẻ trung
bình (điểm) 100 % Cát 4,0 c 4,3 c 68 (1,8)i a-c 2,7 (0,7)ii b 0,4 b 100 % Đất 6,3 b 4,0 c 32 (1,5) c 1,3 (0,6) b 0,3 b 100 % Xơ dừa 9,0 a 10,7 a 138 (2,1) a 6,0 (1,3) a 0,8 a Đất + Cát 6,3 b 4,7 c 59 (1,8) a-c 1,3 (0,6) b 0,3 b Đất + Xơ dừa 6,7 b 4,0 c 43 (1,6) bc 1,0 (0,5) b 0,3 b Xơ dừa + Cát 8,3 a 8,3 b 122 (2,0) ab 3,3 (1,6) a 1,0 a
Prob. ** ** * ** **
CV (%) 6,9 17,1 47,0 (11,7) 45,1 (24,2) 29,5 Ghi chú: - Các trung bình cùng kí tự không khác biệt có ý nghĩa ở mức xác suất *: p< 0,05;
**: p < 0,01.
- i: giá trị trong ngoặc là số liệu đã chuyển đổi log (x + 1) - ii: giá trị trong ngoặc là số liệu đã chuyển đổi góc arcsin√%
Kết quả thu được rất biến động đối với các chỉ tiêu cấu thành năng suất trên các loại giá thể khác nhau. Do mục tiêu tạo điều kiện khô cho bệnh phát triển tốt nên sức sinh trưởng trên các loại giá thể là không đồng đều. Hai giá thể, 100 % xơ dừa và xơ dừa + cát có sức sinh trưởng tương đương và cao hơn các loại giá thể còn lại. Giá thể chứa 100 % cát cho sức sinh trưởng thấp nhất và khác biệt có ý nghĩa với các nghiệm thức khác kết quả của chỉ tiêu sức sinh trưởng, các chỉ tiêu số củ và Khối lượng củ trung bình cũng có mức khác biệt tương tự. Hai giá thể, 100 % xơ dừa
53
và xơ dừa + cát vẫn cho giá trị cao nhất và khác biệt có ý nghĩa với các giá thể khác.
Giá thể 100 % đất và giá thể đất + xơ dừa có khả năng giữ nước lớn, thành phần cơ giới nặng dẫn đến gây bí và bó rễ nên có kết quả không tốt trong thí nghiệm này.
Tương tự như các chỉ tiêu cấu thành năng suất, các chỉ tiêu về bệnh cũng cho kết quả rất khác nhau trên các loại giá thể khác nhau. % ghẻ bao phủ bề mặt củ chia thành ba mức khác biệt, trong đó chỉ số cao nhất (6 %) trên giá thể 100 % xơ dừa và thấp nhất (1 %) trên giá thể đất + xơ dừa. Chỉ số % ghẻ bao phủ bề mặt thông thường có độ biến động rất cao trong hầu hết các thí nghiệm về ghẻ thường của chúng tôi (ở thí nghiệm này là 45,1 % - số liệu chưa chuyển đổi). Độ biến động của chỉ số này trong thí nghiệm thông thường luôn lớn hơn 50 %, là cản trở lớn nhất trong xác định tính kháng của giống (Haynes, 2010). Chỉ tiêu mức độ ghẻ trên củ chỉ chia thành hai mức khác biệt, trong đó mức độ ghẻ trên hai giá thể 100 % xơ dừa và xơ dừa + cát cao hơn có ý nghĩa so với trên các giá thể còn lại. Thí nghiệm có sự sinh trưởng, phát triển của cây khoai tây trên các giá thể khác nhau là không tốt và không đồng đều nên ảnh hưởng làm giới hạn biểu hiện triệu chứng trên chỉ tiêu này, mức độ ghẻ cao nhất chỉ là 1 điểm.
Trong thí nghiệm lây bệnh nhân tạo nên chọn giá thể xơ dừa + cát để thực hiện thí nghiệm, vì giá thể này đảm bảo được độ ẩm cho cây phát triển, nhưng lại thoát nước tốt, không bị úng khi tưới quá nhiều như giá thể 100 % xơ dừa. Kết quả thí nghiệm cho thấy giá thể này cho phép cây khoai tây sinh trưởng, phát triển tốt, các triệu chứng bệnh biểu hiện ở mức cao. Thêm vào đó nguyên vật liệu rất dễ kiếm và dễ sử dụng (xơ dừa dưới dạng xơ dừa xay – đất sạch DASA – đã được xử lý và đóng gói bán trên thị trường).
54
Hình 3.5. Củ thu từ thí nghiệm giá thể (đất; đất + xơ dừa; cát + đất)
3.5. Xác định khả năng gây bệnh của một số dòng xạ khuẩn
Qua quá trình điều tra, thu mẫu chúng tôi đã tiến hành phân lập được 11 dòng Streptomyces scabies trên các mẫu đại diện cho các khu vực khác nhau (mô tả chi tiết tại các bảng 3.1 và 3.2). Thí nghiệm được bố trí trong một khu vực riêng, các thao tác được thực hiện hết sức thận trọng nhằm tránh sự tạp nhiễm qua lại giữa các dòng xạ khuẩn.
55
Cây trồng tại thí nghiệm sinh trưởng rất tốt và đồng đều vì vậy kết quả thu được về các yếu tố cấu thành năng suất rất khả quan (bảng 3.6) . Không có sự khác biệt có ý nghĩa ở cả hai chỉ tiêu theo dõi số củ trung bình trên chậu và khối lượng củ trung bình trên chậu. Về cơ bản, mức độ ghẻ không ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất khoai tây (McKee, 1968; Phạm Xuân Tùng và ctv, 2008), do đó kết quả thí nghiệm (trên 11 dòng xạ khuẩn với mức độc tính khác nhau) phù hợp với kết luận này. Qua tính ma trận tương quan (correlation matrix) trình bày tại bảng 3.7 làm rõ thêm về tương quan này.
Độc tính của các dòng phân lập có sự biến động lớn trên cả hai chỉ tiêu theo dõi (bảng 3.6). Chỉ số % ghẻ bao phủ bề mặt rất biến động, thông thường là lớn hơn ở chỉ tiêu mức độ ghẻ (cho điểm dựa trên mức độ nghiêm trọng của loại triệu chứng ghẻ). Nghiên cứu trước đây bởi Goth và ctv (1993) đã gợi ý rằng cả hai chỉ tiêu % ghẻ bao phủ bề mặt và mức độ ghẻ được sử dụng trong phân nhóm dòng vô tính khoai tây thành các mức đánh giá tính kháng. Wilson và ctv (2010) đề xuất, sự biến động của chỉ tiêu % ghẻ bao phủ bề mặt là rất lớn, đặc biệt là khi thực hiện thí nghiệm lặp lại ở một địa điểm khác điểm ban đầu, vì vậy chỉ tiêu mức độ ghẻ là cần thiết để phân loại dòng vô tính khoai tây khi đánh giá mức độ nhiễm bệnh trên các khu vực địa lý khác nhau.
Chỉ tiêu phần trăm ghẻ bao phủ bề mặt từ kết quả thí nghiệm không cao (Bảng 3.6), chỉ trong khoảng 0,7 – 11 %. Trong đó, cao nhất là dòng GTT4 và thấp nhất là dòng GB3. Chỉ tiêu mức độ ghẻ có sự khác biệt lớn, chia thành ba mức khác biệt rất có ý nghĩa. Ba dòng xạ khuẩn có độc tính lớn nhất là GTT4, GB1 và GB6 có chỉ số mức độ ghẻ khác biệt có ý nghĩa với các dòng còn lại. Dòng GB3 có độc tính rất thấp với giá trị chỉ số mức độ ghẻ chỉ là 0,1 điểm. Dòng GTT3 (dòng được chọn để thực hiện các thí nghiệm trước - thí nghiệm ẩm độ, pH và giá thể) có độc tính trung bình, % ghẻ bao phủ bề mặt đạt 2 % và mức độ ghẻ đạt 0,8 điểm.
56
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của các dòng xạ khuẩn (S. scabies) khác nhau đến các chỉ tiêu năng suất, % ghẻ bao phủ và mức độ ghẻ trong lây nhiễm nhân tạo trên giống khoai tây Atlantic
Dòng xạ khuẩn
Số củ trung bình / chậu
Khối lượng củ trung bình /
chậu (g)
% ghẻ bao phủ bề mặt
Mức độ ghẻ trung bình
(điểm) GB1 11,0 177 7,7 (0,28)i ab 3,7 (0,7)ii a
GB2 9,0 119 3,7 (0,19) c-e 0,8 (0,2) b
GB3 9,0 140 0,7 (0,06) f 0,1 (0,1) c
GB4 9,0 157 3,0 (0,17) c-e 1,0 (0,3) b
GB6 7,0 128 7,7 (0,28) ab 3,0 (0,6) a
GTT1 7,0 146 5,0 (0,23) bc 1,0 (0,3) b
GTT2 8,7 132 5,7 (0,22) b-d 2,1 (0,4) b
GTT3 8,7 153 2,0 (0,14) de 0,8 (0,2) b
GTT4 8,7 119 11,0 (0,34) a 4,0 (0,7) a
GXT1 9,7 135 1,7 (0,12) ef 0,8 (0,2) b
GXT2 8,7 135 3,7 (0,19) c-e 1,0 (0,3) b
Prob. ns ns ** **
CV (%) 26,6 24,3 40,3 (23,3) 36,7 (27,0)
Ghi chú: - Các trung bình cùng kí tự không khác biệt có ý nghĩa ở mức xác suất: p < 0,01.
- i: giá trị trong ngoặc là số liệu đã chuyển đổi log (x + 1) - ii: giá trị trong ngoặc là số liệu đã chuyển đổi góc arcsin√%
Wanner và Haynes (2009) cho rằng tồn tại các tương tác cụ thể giữa các dòng phân lập Streptomyces và các giống khoai tây riêng lẻ trên các chỉ tiêu: diện tích bề mặt củ bị ảnh hưởng bởi các các tổn thương ghẻ và chỉ tiêu các loại các tổn thương (mức độ tổn thương). Kết quả đó chứng minh sự khác biệt trong các dòng hoặc loài Streptomyces gây bệnh có thể đóng góp vào sự khác biệt trong mức độ nghiêm trọng của bệnh ghẻ thường.
57
Bảng 3.7. Tương quan giữa số củ trung bình, khối lượng củ trung bình, tỉ lệ bao phủ bề mặt và mức độ ghẻ trong thí nghiệm lây nhiễm nhân tạo các dòng xạ khuẩn khác nhau trên giống khoai tây Atlantic
SCTB KLTB TLBP MDG
SCTB 1,00000 0,75603 0,24928 0,41971
(<,0001) (0,1618) (0,0150)
KLTB 1,00000 0,13853 0,33767
(0,4420) (0,0546)
TLBP 1,00000 0,88579
(<,0001)
MDG 1,00000
Ghi chú: - Giá trị ở hàng trên là hệ số tương quan r (Pearson Correlation Coefficients), số mẫu quan sát = 33, hàng dưới (trong ngoặc) là xác suất p.
- SCTB: số củ trung bình; KLTB: Khối lượng củ trung bình / chậu; TLBP: Tỉ lệ phần trăm bao phủ bề mặt; MDG: Mức độ ghẻ.
Thông qua tính ma trận tương quan (correlation matrix) cho thấy tương quan giữa các chỉ tiêu cấu thành năng suất với các chỉ tiêu về bệnh là tương quan yếu (bảng 3.7). Nói cách khác, bệnh không ảnh hưởng trực tiếp tới năng suất cây khoai tây. Kết quả này phù hợp với các công bố trước đây trên thế giới khi nghiên cứu về bệnh (McKee, 1968; Phạm Xuân Tùng và ctv, 2008; Haynes và ctv, 2010). Số củ trung bình / chậu và khối lượng củ trung bình / chậu có tương quan chặt với r = 0,75603 và p <,0001. Chỉ số % ghẻ bao phủ bề mặt tương quan thuận mức độ ghẻ (r
= 0,88579; p <,0001), tương quan này ít biến động giữa các dòng xạ khuẩn nhưng thường có biến động bất thường khi lây nhiễm ghẻ trên các giống khoai tây khác nhau (Wanner và Haynes, 2009).
58
3.6. Đánh giá khả năng kháng bệnh của một số dòng / giống khoai tây bằng lây nhiễm nhân tạo
3.6.1. Đánh giá khả năng kháng bệnh của 22 dòng / giống khoai tây bố mẹ bằng lây nhiễm nhân tạo
Với mục đích cuối cùng là xác định được các dòng / giống khoai tây bố mẹ có đặc tính tốt, kháng cao với ghẻ thường làm vật liệu trong công tác chọn giống.
Chúng tôi đã tiến hành thử khả năng kháng của bộ giống bố mẹ gồm 22 dòng / giống có đặc tính nông học tốt, đặc biệt là kháng cao với mốc sương (Phytophthora infestans). Dòng xạ khuẩn được sử dụng làm nguồn lây nhiễm là dòng GTT4, dòng có độc tính cao nhất thu được từ thí nghiệm xác định độc tính (bảng 3.6).
Thí nghiệm có sức sinh trưởng rất tốt và đồng đều, tại thời điểm thu hoạch nhiều giống thân lá vẫn xanh tốt (4 tháng kể từ thời điểm trồng). Tuy vậy nhiều dòng / giống cho năng suất không cao, số củ ít. Điều này do các dòng được chọn theo hướng giống kháng nên nhiều chỉ tiêu nông học là không thực sự tốt. Ngoài ra còn do cây trồng trong điều kiện thiếu ánh sáng và stress nhiệt độ trong nhà lưới vụ hè 2011. Năm dòng / giống có số củ trung bình nhỏ hơn 5, các dòng / giống còn lại cho số củ trung bình xung quanh mức 7 – 10 củ, trong đó dòng 26.1.2 đạt giá trị cao nhất 17,2 củ.
Chỉ tiêu khối lượng củ trung bình trên chậu cũng có biến động tương tự chỉ tiêu số củ trung bình. Kết quả của giá trị trọng lượng trung bình trên chậu là không thực sự cao. Giống cao nhất chỉ đạt mức 179 g (giống TKC1), trong khi đó có tới 7 dòng , giống có giá trị. Khối lượng củ trung bình trên chậu nhỏ hơn 80 g, giống nhỏ nhất chỉ đạt giá trị 12 g (dòng 44.2). Có thể các yếu tố năng suất bị giới hạn một phần do sự giới hạn của kính thước chậu trồng, cường độ chiếu sáng giảm trong điều kiện nhà kính và do hạn chế ẩm độ tại thời điểm hình thành củ để tạo điều kiện tốt nhất cho ghẻ xâm nhiễm.
59
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của dòng xạ khuẩn S. scabies GTT4 đến số củ trung bình và khối lượng củ trung bình của 22 dòng / giống khoai trồng trong chậu trong lây nhiễm nhân tạo
Giống Số củ trung bình / chậu
Khối lượng củ trung bình / chậu
(g)
TKC27 8,2 c-e 118 b-e
TKC1 15,9 a 179 a
TK96.1 4,6 e-g 52 gf
TK07.18 7,9 c-f 98 c-f
PO3 7,3 c-g 82 d-f
H11.6 14,8 ab 109 c-e
FL1867 6,9 c-g 117 b-e
Atlantic 8,7 c-e 133 a-c
98B 9,3 cd 138 a-c
229.6DT10 6,3 d-g 78 d-f
113.3.2 7,1 c-g 70 ef
58.5.2 3,6 gf 74 d-f
72.35 10,2 cd 124 b-d
58.5.1 6,8 e-g 137 a-c
26.2.2 3,6 gf 52 gf
26.1.2 17,2 a 114 b-e
113.3 8,0 c-f 109 c-e
60.4 11,2 bc 163 ab
51.3 4,3 gh 83 d-f
5.2.2 6,2 d-g 67 ef
44.2 3,3 g 12 f
86 14,8 ab 136 a-c
Prob. ** **
CV (%) 27,0 25,8
Ghi chú: - Các trung bình cùng kí tự không khác biệt có ý nghĩa ở mức xác suất p < 0,01
60
Wanner và Haynes (2009) cho rằng, để làm rõ các yếu tố di truyền trong tính kháng đối với ghẻ thường, điều quan trọng là phải có một mô hình khảo nghiệm ổn định và lặp lại được. Đánh giá tính kháng ghẻ thường thông qua kiểu hình rất khó khăn bởi vì các triệu chứng rất biến động, thông thường dao động từ các vết nứt bề mặt, vảy lồi nâng lên thành các nốt sần nhỏ và hình thành các hố nông hay sâu.
Thường xuyên có nhiều hơn một trong các kiểu thương tổn xảy ra trên cùng một củ.
Những lý do sinh học cho sự thay đổi lớn của triệu chứng là không rõ ràng, nhưng nó làm phức tạp hóa việc phân tích số liệu. Các tác giả đã cố gắng để làm giảm sự biến đổi trong các triệu chứng bằng cách sử dụng một dòng phân lập Streptomyces đặc trưng và duy nhất, cẩn thận kiểm soát mật độ lây nhiễm, và tiến hành các thí nghiệm trong điều kiện buồng kiểm soát sinh trưởng. Đáng thất vọng là điều kiện kiểm soát cẩn thận không làm giảm sự biến thiên triệu chứng trong hoặc giữa các thí nghiệm.
Mặc dù việc đảm bảo độ biến động đối với thí nghiệm lây nhiễm nhân tạo bệnh ghẻ thường là rất khó khăn, nhưng chúng tôi đã thu được kết quả thí nghiệm rất khả quan (bảng 3.9). Có sự phân chia khá rộng tính kháng của các dòng / giống thí nghiệm đối với ghẻ củ trên cả ba chỉ tiêu theo dõi. Tất cả các giống sử dụng để khảo sát tính kháng đều thể hiện triệu chứng ghẻ trên củ thu hoạch. Tỉ lệ củ nhiễm bệnh rất cao, dòng 58.5.1 có tỉ lệ củ nhiễm lên tới 96 %. Dòng có tỉ lệ củ nhiễm thấp nhất (dòng 26.1.2) cũng ở mức 47 %. Có thể do tỉ lệ củ nhiễm bệnh cao và đồng đều nên độ biến động của chỉ tiêu này khá thấp (CV = 13,3 %).
Chỉ tiêu % ghẻ bao phủ bề mặt chỉ tập trung chủ yếu trong khoảng 2 – 13 %.
Duy nhất một dòng có giá trị tương đối lớn là dòng 60.4 với % ghẻ bao phủ bề mặt củ lên đến 26,5 %. Có 12 / 21 dòng / giống có mức bao phủ bề mặt nhỏ hơn 5 % (mức phân hạng tính kháng ở mức trung bình - Bradeen (2007)). Mặc dù độ biến động rất lớn (CV = 74,8 % - số liệu chưa chuyển đổi) nhưng giữa các giống khác nhau vẫn cho sự sai khác có ý nghĩa thống kê ở chỉ tiêu này.