4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
1.1.2. Tình hình nghiên cứu sử dụng Trichoderma phòng trừ bệnh hạ
Aspergillus sp.trên thế giới
* Nấm đối kháng Trichoderma
Nấm Trichoderma thuộc nhóm nấm bất toàn (Deuteromycetes hay Fungi
Imperfecti), trong đó khuẩn lạc của Trichoderma có màu lục (khi tăng trưởng
dưới nắng mặt trời). Là nhóm nấm bất toàn nên chúng là những nấm sinh sản vô tính bằng bào tử bụi mang bởi những giá bào tử có hình dạng khác nhau xếp thành chuỗi (đính bào tử) ở đầu ngọn có cuống bào tử.
Nấm Trichoderma 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 tại và có hiệu lực cho đến 18 tháng sau khi sử dụng. Tuy nhiên không nhiều giống có khả năng này.
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 cấy. Nhiều phương pháp mới trong kiểm soát sinh học và nâng cao sinh trưởng của cây hiện nay 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.
Quá trình kiểm soát các loài nấm gây bệnh trên cây trồng được gọi là ký sinh nấm (mycoparasitism). Trichoderma tiết ra một enzyme làm tan vách tế bào của các loài nấm khác. Sau đó nó có thể vào bên trong loài nấm gây hại đó và tiêu thụ chúng. Chúng sử dụng trong T-22 tiết ra nhiều enzyme chính yếu, endochitinase, hơn các chủng hoang dại, do đó, T-22 sinh trưởng tốt hơn và tiết ra nhiều enzyme hơn các chủng hoang dại. Sự kết hợp này cho phép nó bảo vệ vùng rễ của cây trồng chống lại các loại nấm gây thối rễ trên đồng ruộng.
Những phát hiện mới hiện nay cho thấy rằng một số giống nấm
Trichoderma có khả năng hoạt hóa cơ chế tự bảo vệ của thực vật, từ đó những
giống này cũng có khả năng kiểm soát những bệnh do các tác nhân khác ngoài nấm.
* Cơ chế đối kháng của vi nấm Trichoderma
- Cơ chế ký sinh:
- Sự đối kháng của nấm Trichoderma thông qua nhiều cơ chế. Vào năm 1932
Weinding đã mô tả hiện tượng nấm Trichoderma ký sinh nấm gây bệnh và đặt
tên cho hiện tượng đó là "Giao thoa sợi nấm" (Cnyder, 1976). - Hiện tượng giao thoa sợi nấm gồm ba giai đoạn như sau: (1) Sợi nấm Trichoderma vây quanh sợi nấm gây bệnh
(2) Sau sự vây quanh, sợi nấm Trichoderma thắt chặt lấy các sợi nấm gây bệnh cây (3) Cuối cùng là sợi nấm Trichoderma đâm xuyên làm thủng lớp tế bào của nấm gây bệnh, dẫn đến sự gây bệnh làm cho chất nguyên sinh trong nấm gây bệnh bị phân hủy và dẫn đến nấm bệnh chết.
Sau này quan sát dưới kính hiển vi, hiện tượng ký sinh của nấm Trichoderma
được mô tả như sau:
+ Tại những điểm nấm Trichoderma tiếp xúc với nấm gây bệnh đã làm cho nấm gây bệnh teo lại và chết [32].
+ Ngược lại ở những điểm không có sự tiếp xúc của nấm Trichoderma với nấm
gây bệnh vẫn chết thì các nhà nghiên cứu cho là tác động của chất kháng sinh của nấm Trichoderma sinh ra gây độc cho nấm gây bệnh [32].
- Cơ chế kháng sinh (antibiotic):
Nấm Trichoderma có khả năng sinh ra một số chất kháng sinh. Khả năng sinh ra chất kháng sinh của các loài, chủng, các dạng sinh thái của nấm Trichoderma không giống nhau.
- Gliotoxin: là chất kháng sinh được Rweindling và O.Emerson mô tả năm 1936 do nấm Trichodermal lignorum tạo thành. Chất Gliotoxin có phổ tác động rộng
lên nhiều vi sinh vật: vi khuẩn (Mycobacterium tuberculosum, Staphylococcus
aureus,...), nấm (Ascochyta pisi, Rhizoctonia solani).
Chất Gliotoxin gây tác động độc không chỉ với các nấm khác mà còn độc ngay cả với nấm Trichoderma (nhưng liều lượng gây chết Trichoderma rất cao, gấp 40 lần so với nấm Rhizoctonia)[24].
- Viridin: Là chất kháng sinh thứ 2 do nấm Trichoderma tạo thành trong hoạt
động sống của chúng. Chất kháng sinh này được Brian Hemming phát hiện vào năm 1945. Viridin độc hơn nhiều so với Gliotoxin và có hoạt tính chống nấm cao, với lượng 0.003 - 0.006 mg/ml hoàn toàn kìm hãm sự phát triển của nấm
Fusarium, Collectotrichum,v.v…
Ngoài ra đã xác định một số chất kháng sinh khác do nấm Trichoderma sinh ra
như: chất kháng sinh U- 21693 được Meyer phát hiện năm 1996 do chủng UC - 4785 (loài T. viride) sinh ra [24].
- Cơ chế tác động của men (enzyme):
Nhiều loài Trichoderma có khả năng sản sinh ra men phân giải (như men Laminarinaza, Chitinaza,…) (Score và cs., 1994) [24].
những loại men gây suy biến thành tế bào nấm gây bệnh cho cây như men (1-3) glucanase và chitinase [32].
- Cơ chế cạnh tranh:
Nấm Trichoderma có thể biểu hiện tính đối kháng thông qua việc cạnh
tranh với nấm gây bệnh cây về dinh dưỡng, nơi cư trú. Nấm Trichoderma thường định cư trước so với nấm gây bệnh cây.
Sử dụng nấm đối kháng trong công tác bảo vệ thực vật là một trong những biện pháp sinh học mang tính khả thi cao.
* Tình hình nghiên cứu sử dụng Trichoderma phòng trừ bệnh hại Aspergillus
trên thế giới
Các xu hướng hiện nay là kiểm soát sinh học Aspergillus flavus, A. parasiticus sinh độc tố aflatoxin với 3 hướng chính: (i) Hướng nghiên cứu sử
dụng Bacillus (B. pumilus, B. subtilis) (Munimbazi et al., 1998;…); (ii) Hướng
nghiên cứu sử dụng các chủng Aspergillus flavus, A. parasiticus không sinh độc
tố, đã có những thành công, đặc biệt là ở Hoa Kỳ, như chủng Aspergillus flavus
AF36 (Cotty et al., 2004, 2007;...); (iii) Hướng nghiên cứu sử dụng nấm đối kháng Trichoderma đã có những thành công nhất định, đặc biệt ở Ấn Độ, như sử dụng 5 loài T. harzianum, T. viride, T. auroviride, T. longibrachiatum, T. hamatum kiểm soát sinh học Aspergillus flavus sinh độc tố aflatoxin (Mausam et
al., 2007; Reddy et al., 2010;…).
Trong suốt thời gian gần 50 năm qua, tính từ thời điểm phát hiện ra độc tố aflatoxin gây ra cái chết cho 100.000 con gà do bệnh “Turkey X” ở nước Anh (Blount, 1961; Forgacs và Carll, 1962), thì thành công trong kiểm soát sinh học sự nhiễm độc tố aflatoxin ở cả trước và sau thu hoạch nông sản đã đạt được là áp dụng các chủng Aspergillus không sinh độc tố cạnh tranh với các chủng A. flavus và A. parasiticus sinh độc tố.
Kết quả nghiên cứu của Choudhary A.K. (1992) cho thấy, chủng T. viride làm giảm thiểu sự sản sinh độc tố aflatoxin B1 (73,5%) và aflatoxin G (100%) khi nuôi cấy chung với chủng A. flavus; sử dụng kết hợp của cả hai loài nấm như
Theo Calistru và McLean (1997), 2 chủng T. harzianum và 2 chủng T. viride có khả năng ức chế phát triển của A. flavus. Quan sát dưới kính hiển vi
điện tử cho thấy, sự xâm nhập và kiểm soát của các loài Trichoderma đối với A. flavus. Hai chủng A. niger và T. viride có thể kết hợp để ức chế A. flavus sản sinh
aflatoxin.
Kết quả nghiên cứu của Kishore G.K. et al. (2001) về kiểm soát sinh học sự nhiễm aflatoxin ở lạc cho thấy, trong tổng số 212 chủng phân lập thuộc nhóm
Trichoderma hiện có ở ICRISAT, có 48 chủng có khả năng kiểm soát sự nhiễm
aflatoxin gây ra bởi A. flavus. Kết quả phân tích PCR trong nghiên cứu mối quan hệ phát sinh loài đã xác định được 48 chủng này thuộc 10 loài trong giống
Trichoderma. Dựa vào những nghiên cứu chuyên sâu về công nghệ enzyme, các nhà
khoa học ICRISAT đã xác định được 7 chủng thuộc 6 loài của giống Trichoderma
có khả năng kiểm soát aflatoxin trên đồng ruộng và chúng có tác động hiệu quả hơn so với việc dùng thuốc hóa học trừ nấm bệnh.
Theo Thakur R.P. et al. (2003) có 6 chủng Trichoderma và 3 chủng Pseudomonas có tính đối kháng cao với A. flavus AF trong phòng thí nghiệm, là
2 chủng T. viride (Tv 17 và Tv 23), 1 chủng T. harzianum (Th 23) và 1 chủng Pseudomonas (Pf 2) có khả năng đối kháng cao hơn so với 2 chủng còn lại, làm
giảm đáng kể mật độ nấm A. flavus trên quả lạc và trong vùng rễ cây lạc. Trong thí nghiệm chậu vại và thí nghiệm trên đồng ruộng, các chủng nấm đối kháng
Trichoderma có tác dụng làm giảm ở mức ý nghĩa sự xâm nhiễm của A. flavus vào hạt và giảm 50% quần thể A. flavus trên ruộng lạc [27].
Krishnamurthy Y.L., Shashikala J. (2006), đã đánh giá tác dụng của sản phẩm tự nhiên và tác nhân sinh học với sự sản xuất aflatoxin B1 của A. flavus
trong hạt đậu tương ở các mức 10, 20 và 30 ngày ủ bệnh, tất cả các phương pháp kiểm soát đều cho thấy có hiệu lực ức chế sản xuất aflatoxin; trong đó sự kết hợp của bào tử T. harzianum và A. niger (100%), bào tử A. niger (98,25%), bào tử T.
harzianum (97,90%) đã cho thấy hiệu quả tối đa trong việc kiểm soát sản xuất
Dusanee Thanaboripat et al (Thai Lan) (2009) nghiên cứu cơ chế kiểm soát sinh học của Trichoderma atroviride kháng A. parasiticus IMI 10.256 có thể là sản xuất các chất kháng nấm. Khả năng kháng Aspergillus sp. của Trichoderma đã được báo cáo và kiểm chứng để ức chế khả năng sản xuất
aflatoxin.
Jinantana Jomduang et al. (2009) đã sử dụng nấm đối kháng Trichoderma
virens, T. harzianum để kiểm soát dịch bệnh Sclerotium rolfsii và Fusarium oxysporum hiệu quả trên ớt. Quy trình công nghệ sử dụng chế phẩm nấm đã được
chuyển giao trong năm 2006-2007 cho hộ nông dân huyện Muang và Kokha (Thái Lan).
Rajendiran R. et al. (2010) đã đánh giá các tác động đối kháng của
Trichoderma viride chống lại mầm bệnh sau thu hoạch bằng kỹ thuật nuôi kép
trên đĩa petri đường kính 9cm ở 280C, sau 5 ngày, cho thấy tác dụng ức chế một số tác nhân gây bệnh phổ biến trên trái cây, rau quả và nông sản sau thu hoạch. Nấm T. viride ức chế sự phát triển của A. niger (55%), A. flavus (51%), A. fumigatus (52%), Fusarium sp., Fusarium sp. (64%) và Penicillium sp., Penicillium sp. (54%) và A. flavus (48%).