Đặc điểm sinh học, di truyền và phòng chống sinh học nấm Fusarium oxysporum f. sp. cubense (Foc) gây bệnh héo vàng chuối ở miền Bắc Việt Nam

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

LÊ THỊ LOAN

ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC, DI TRUYỀN VÀ PHÒNG CHỐNG
SINH HỌC NẤM Fusarium oxysporum f. sp. cubense (Foc) GÂY
BỆNH HÉO VÀNG CHUỐI Ở MIỀN BẮC VIỆT NAM

NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2024


HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

LÊ THỊ LOAN

ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC, DI TRUYỀN VÀ PHÒNG
CHỐNG SINH HỌC NẤM Fusarium oxysporum f. sp.
cubense (Foc) GÂY BỆNH HÉO VÀNG CHUỐI Ở MIỀN
BẮC VIỆT NAM

Ngành:

Bảo vệ thực vật

Mã số:

9 62 01 12

Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Đức Huy
TS. Vũ Đăng Toàn

HÀ NỘI – 2024


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu khoa học của tôi, không sao chép
của người khác. Các số liệu, kết quả được trình bày trong luận án là hồn tồn trung
thực, có nguồn gốc rõ ràng và chưa được cơng bố trong bất kỳ hình thức nào.
Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm nếu có sự không trung thực về thông tin sử
dụng trong công trình nghiên cứu này.
Hà Nội, ngày 29 tháng 01 năm 2024
Tác giả luận án

Lê Thị Loan

i


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận án, cùng với những nỗ lực của bản thân, tôi luôn nhận được
sự giúp đỡ về mọi mặt của các cấp Lãnh đạo, các tập thể và cá nhân.
Tôi xin cảm ơn chân thành và sâu sắc tới TS. Nguyễn Đức Huy và TS. Vũ Đăng
Tồn, những người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện cho tơi trong suốt
q trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận án.
Tôi xin tỏ lịng biết ơn sâu sắc và kính trọng tới GS. TS. Steven B Janssens đã tạo
mọi điều kiện tốt nhất để tơi được làm thí nghiệm tại Vườn thực vật Meise, Vương quốc
Bỉ, tham dự Hội nghị thường niên lần thứ 5 về Sinh thái học và Tiến hóa của thực vật.
PGS.TS. Hà Viết Cường đã tận tình chỉ dạy, dẫn dắt và giúp đỡ để tơi hồn thành tốt
nhất luận án của mình.
Tơi xin gửi lời cảm ơn Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Khoa Nông học, Bộ
môn Bệnh cây, Bệnh viện Cây trồng thuộc Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam, Bộ môn

Bệnh cây và Miễn dịch thực vật, Viện Bảo vệ Thực vật đã giúp đỡ tơi trong suốt q
trình học tập, nghiên cứu và hồn thành luận án.
Tơi xin cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp, các bạn sinh viên đã
ủng hộ, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tơi trong q trình học tập, nghiên
cứu để tơi hoàn thành được luận án này.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 29 tháng 01 năm 2024
Tác giả luận án

Lê Thị Loan

ii


MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan......................................................................................................................i
Lời cảm ơn........................................................................................................................ii
Mục lục............................................................................................................................iii
Danh mục chữ viết tắt....................................................................................................viii
Danh mục bảng................................................................................................................ix
Danh mục hình.................................................................................................................xi
Trích yếu luận án...........................................................................................................xiii
Disertation abstract..........................................................................................................xv
Phần 1. Mở đầu................................................................................................................1
1.1. Tính cấp thiết của đề tài..............................................................................................1
1.2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài...................................................................................2
1.2.1.

Mục tiêu tổng quát..............................................................................................2

1.2.2.

Mục tiêu cụ thể...................................................................................................3

1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu..............................................................................3
1.3.1.

Đối tượng nghiên cứu.........................................................................................3

1.3.2.

Phạm vi nghiên cứu............................................................................................3

1.4. Những đóng góp mới của đề tài.................................................................................3
1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài....................................................................4
1.5.1.

Ý nghĩa khoa học................................................................................................4

1.5.2.

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài................................................................................4

Phần 2. Tổng quan tài liệu..............................................................................................5
2.1. Nguồn gốc, phân loại cây chuối.................................................................................5
2.1.1.

Nguồn gốc...........................................................................................................5

2.1.2.

Phân loại thực vật học.........................................................................................5

2.2. Tình hình sản xuất chuối trên thế giới và Việt Nam...................................................5
2.2.1.

Tình hình sản xuất chuối trên thế giới................................................................6

2.2.2.

Tình hình sản xuất chuối ở Việt Nam.................................................................7

iii


2.3. Nghiên cứu bệnh héo vàng chuối trên thế giới...........................................................8
2.3.1.

Lịch sử nghiên cứu bệnh héo vàng chuối...........................................................8

2.3.2.

Triệu chứng bệnh héo vàng chuối.......................................................................8

2.3.3.

Tác hại của bệnh héo vàng chuối......................................................................10

2.4. Nghiên cứu dịch tễ học và sinh thái học của nấm Fusarium gây bệnh héo

vàng chuối.........................................................................................................11
2.4.1.

Con đường lan truyền bệnh...............................................................................11

2.4.2.

Đặc điểm sinh học của nấm Fusarium oxysporum f. sp. cubense (Foc)
gây bệnh héo vàng chuối..................................................................................13

2.4.3.

Cơ chế xâm nhiễm của nấm Fusarium gây bệnh héo vàng chuối....................14

2.4.4.

Đặc điểm sinh thái của nấm Fusarium oxysporum f. sp. cubense (Foc)
gây bệnh héo vàng chuối..................................................................................15

2.4.5.

Đặc điểm hình thái của nấm Fusarium oxysporum f. sp. cubense tropical
race 4 (Foc-TR4)..............................................................................................17

2.4.6.

Ký chủ...............................................................................................................17

2.4.7.

Phân bố.............................................................................................................18

2.5. Nghiên cứu phân loại nấm Fusarium gây bệnh héo vàng chuối..............................19
2.5.1.

Lịch sử nghiên cứu phân loại nấm Fusarium gây bệnh héo vàng chuối..........19

2.5.2.

Cơ sở phân loại nấm Fusarium gây bệnh héo vàng chuối................................20

2.5.3.

Các phương pháp nghiên cứu phân loại nấm Fusarium gây bệnh héo
vàng chuối.........................................................................................................23

2.6. Phòng chống sinh học với nấm Fusarium oxysporum f. sp. cubense tropical
race 4 (Foc-TR4) Trên cây chuối.....................................................................30
2.6.1.

Trichoderma spp...............................................................................................31

2.6.2.

Vi khuẩn Bacillus spp.......................................................................................32

2.6.3.

Chaetomium spp...............................................................................................33

2.6.4.

Streptomyces spp...............................................................................................34

2.7. Nghiên cứu bệnh héo vàng chuối ở Việt Nam.........................................................35
Phần 3. Vật liệu, nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu...........................................37
3.1. Vật liệu nghiên cứu...................................................................................................37
3.1.1.

Mẫu nấm bệnh héo vàng chuối.........................................................................37

3.1.2.

Vi sinh vật đối kháng........................................................................................37
iv


3.1.3.

Các cặp mồi......................................................................................................38

3.1.4.

Thiết bị, dụng cụ và hóa chất dùng trong nghiên cứu.......................................38

3.1.5.

Địa điểm và thời gian nghiên cứu.....................................................................39

3.2. Nội dung nghiên cứu................................................................................................39

3.2.1.

Điều tra, đánh giá hiện trạng, thu thập và phân lập mẫu nấm bệnh héo
vàng chuối ở miền Bắc.....................................................................................39

3.2.2.

Đánh giá đa dạng loài Fusarium gây bệnh héo vàng chuối ở một số tỉnh
miền Bắc và Thanh Hóa, Nghệ An...................................................................40

3.2.3.

Nghiên cứu đặc điểm sinh học và tính gây bệnh của chủng Foc-TR4..............40

3.2.4.

Đánh giá hiệu lực ức chế sinh trưởng tản nấm của một số vi sinh vật đối
kháng đến chủng Foc-TR4 trong điều kiện invitro...........................................40

3.2.5.

Đánh giá hiệu lực phòng chống của một số vi sinh vật đối kháng đến
chủng Foc-TR4 trong điều kiện nhà lưới..........................................................41

3.3. Phương pháp nghiên cứu..........................................................................................41
3.3.1.

Phương pháp điều tra, đánh giá hiện trạng, thu thập và phân lập mẫu
nấm bệnh héo vàng chuối ở miền Bắc..............................................................41

3.3.2.

Đánh giá đa dạng loài Fusarium gây bệnh héo vàng chuối ở một số tỉnh
miền Bắc và Thanh Hóa, Nghệ An...................................................................45

3.3.3.

Phương pháp nghiên cứu đặc điểm sinh học và tính gây bệnh của chủng
Fusarium oxysporum f. sp. cubense tropical race 4 (Foc-TR4).......................47

3.3.4.

Phương pháp đánh giá hiệu lực ức chế sinh trưởng tản nấm của một số
vi sinh vật đối kháng đến chủng Foc-TR4 trong điều kiện invitro...................50

3.3.5.

Phương pháp đánh giá hiệu lực phòng chống của một số vi sinh vật đối
kháng đến chủng Foc-TR4 trong điều kiện nhà lưới........................................53

3.4. Phương pháp tính tốn và xử lý số liệu....................................................................54
Phần 4. Kết quả và thảo luận.......................................................................................55
4.1. Điều tra, đánh giá hiện trạng, thu thập và phân lập mẫu nấm bệnh héo
vàng chuối.........................................................................................................55
4.1.1.

Hiện trạng bệnh héo vàng chuối tại các tỉnh miền Bắc....................................55

4.1.2.

Mức độ phổ biến của bệnh héo vàng chuối tại một số tỉnh miền Bắc theo
vùng địa lý........................................................................................................58

4.1.3.

Mức độ gây hại của bệnh héo vàng chuối tại một số tỉnh theo vùng địa lý........60

v


4.1.4.

Kết quả thu thập mẫu nấm bệnh héo vàng chuối tại các tỉnh...........................66

4.1.5.

Nghiên cứu đặc điểm hình thái phân tử của nấm Fusarium.............................68

4.1.6.

Kết quả nghiên cứu bệnh héo vàng trên chuối dại............................................76

4.1.7.

Nhận dạng chủng Fusarium (Foc) thơng qua nhóm tương thích VCGs...........77

4.1.8.

Sự phát triển của chủng Foc-TR4 trên các mơi trường ni cấy......................79

4.2. Đa dạng lồi Fusarium hại chuối tại các tỉnh miền Bắc và một số tỉnh...................82
4.2.1.

Khuếch đại vùng gene rbp1, rbp2 và tef1α của 19 mẫu nấm bệnh héo
vàng chuối.........................................................................................................83

4.2.2.

Giải trình tự gene các mẫu nấm bệnh héo vàng chuối......................................84

4.2.3.

Đa dạng lồi Fusarium dựa trên phân tích phân tử..........................................87

4.2.4.

So sánh độ tương đồng giữa các gene tef1α và rpb2 của các mẫu phân lập........89

4.2.5.

Tìm kiếm Blast và sơ sở dữ liệu Fusarium-ID.Ver 3.0.....................................93

4.2.6.

Phân tích phả hệ................................................................................................98

4.2.7.

Đặc điểm hình thái nấm Fusarium furikuroi..................................................111

4.2.8.

Phân bố các nhóm Fusarium gây bệnh héo vàng chuối tại các vùng địa lý...112

4.3. Nghiên cứu đặc điểm sinh học và tính gây bệnh của nấm Fusarium oxysporum f.
sp. cubense tropical race 4 (Foc-TR4) được xác định....................................115
4.3.1.

Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ tới sự phát triển của chủng Foc-TR4
trên môi trường PDA......................................................................................115

4.3.2.

Ảnh hưởng của pH tới sự phát triển của sợi chủng Foc-TR4 trên môi
trường PDA.....................................................................................................118

4.3.3.

Kết quả đánh giá tính gây bệnh của chủng Fusarium oxysporum f. sp.
cubense tropical race 4 (Foc-TR4) bằng lây bệnh nhân tạo...........................120

4.4. Đánh giá hiệu lực ức chế sinh trưởng tản nấm của một số vi sinh vật đối kháng đến
nấm Fusarium trong điều kiện In vitro...........................................................124
4.4.1.

Hiệu lực ức chế sinh trưởng tản nấm của một số loài vi khuẩn Bacillus
velenzesis đến chủng Foc-TR4 trên môi trường PDA....................................125

4.4.2.

Hiệu lực ức chế sinh trưởng tản nấm của nấm Trichoderma asperellum
đến chủng Foc-TR4 trên môi trường PDA.....................................................127

4.4.3.

Hiệu lực ức chế sinh trưởng tản nấm của một số chủng nấm Chaetomium
globosum đến chủng Foc-TR4 trên môi trường PDA.....................................129

vi


4.4.4.

Hiệu lực ức chế sinh trưởng tản nấm của một số vi sinh vật có ích đến
chủng Foc-TR4 trên mơi trường PDA............................................................131

4.4.5.

Hiệu lực ức chế sinh trưởng tản nấm của một số vi sinh vật có ích đến
chủng Foc-R1 trên môi trường PDA..............................................................133

4.5. Hiệu lực của một số vi sinh vật đối kháng đến chủng Foc-TR4 trong điều
kiện nhà lưới...................................................................................................135
Phần 5. Kết luận và đề nghị........................................................................................139
5.1. Kết luận...................................................................................................................139
5.2. Đề nghị...................................................................................................................140
Danh mục các cơng trình cơng bố.................................................................................141
Tài liệu tham khảo.........................................................................................................142
Phụ lục...........................................................................................................................157

vii


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
BLAST

Chữ đầy đủ
(Basic Local Alignment Search Tool) là một cơng cụ tìm kiếm trình tự
tương đồng phổ biến trong đó cung cấp các biến khác nhau cho các trình
tự được đưa và đối với từng cơ sở dữ liệu khác nhau

BS
BVTV

Bootstrap support
Bảo vệ thực vật

CAGR
CBTB
CLA
CRD
CSB
CT
CTAB
DNA

compound annual growth rate - Tốc độ tăng trưởng hàng năm
Cấp bệnh trung bình
Carnation Leaf Agar

Completely Randomized design (thiết kế hồn tồn ngẫu nhiên)
Chỉ số bệnh
Cơng thức
Cetyltrimethylammonium bromide
Deoxyrobonucleic acid

FAO
ITS
LBNT
MAFFT

Food and agriculture organization (Tổ chức Nông nghiệp và Lương thực
Liên hiệp Quốc)
Internal transcribed spacer
Lây bệnh nhân tạo
A multiple sequence alignment program, MAFFT, has been developed.
MAFFT includes two novel techniques. (i) Homo logous regions are
rapidly identified by the fast Fourier transform (FFT)

ML
NCBI
pb
PDA
PRC
QCVN
SNA
TLB
VCG
WA

Maximum Likelihood (Khả năng tối đa)
National Center for Biotechnology Information
Base pair (cặp bazơ)
Potato Dextrose Agar
Polymerasa chain reaction (Phản ứng chuỗi trùng hợp)
Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia
Spezieller Nährstoffarmer Agar
Tỷ lệ bệnh
Nhóm tương hợp vơ tính (Vegetative Compatibility Groups)
Water agar

viii


DANH MỤC BẢNG
TT

Tên bảng

Trang

2.1.

Sản lượng diện tích và năng suất chuối của thế giới (năm 2022).................6

2.2.

Diện tích và năng suất chuối ở một số tỉnh phía Bắc (năm 2020)................8

2.3.

Các lồi thuộc FOCS và Foc phân lập từ chuối theo Maryani & cs.
(2019a)........................................................................................................21

2.4.

Các hệ thống phân loại FOCS dựa trên phân tích phân tử.........................25

3.1.

Mồi đặc hiệu sử dụng PCR và trình tự DNA..............................................38

4.1.

Mức độ phổ biến của bệnh héo vàng chuối tại vùng Đông Bắc giai
đoạn 2018 - 2021........................................................................................59

4.2.

Mức độ phổ biến của bệnh héo vàng chuối tại vùng Tây Bắc giai
đoạn 2018 - 2021........................................................................................59

4.3.

Mức độ phổ biến của bệnh héo vàng chuối tại vùng Đồng Bằng Sông
Hồng giai đoạn 2018 - 2021.......................................................................60

4.4.

Mức độ phổ biến của bệnh héo vàng chuối tại vùng Bắc Trung Bộ

giai đoạn 2018 - 2021.................................................................................60

4.5.

Mức độ gây hại của bệnh héo vàng chuối tại các vùng năm 2018 - 2019....62

4.6.

Mức độ gây hại của bệnh héo vàng chuối tại các vùng năm 2020 - 2021....63

4.7.

Kết quả thu thập mẫu nấm bệnh héo vàng chuối tại các tỉnh.....................67

4.8.

Danh sách mẫu nấm bệnh héo vàng chuối đại diện cho các vùng địa
lý.................................................................................................................69

4.9.

Đặc điểm hình thái của các mẫu nấm bệnh héo vàng chuối được thu
thập trên môi trường PDA..........................................................................71

4.10.

Các nhóm hình thái mẫu nấm bệnh héo vàng chuối được thu thập............72

4.11.

Xác định các chủng Fusarium dựa trên nhóm VCGs.................................78

4.12.

Ảnh hưởng của các môi trường tới sự phát triển của chủng Foc-TR4.......79

4.13.

Ảnh hưởng của các môi trường đến sự sản sinh bào tử của chủng
Foc-TR4......................................................................................................81

4.14.

Đặc điểm trình tự của ba gene rpb1, rpb2 và teflα.....................................85

ix


4.15.

Các gene mã vạch được giải trình tự của các mẫu nấm bệnh héo vàng
chuối được phân lập....................................................................................86

4.16.

Đa dạng loài Fusarium dựa trên phân tích phân tử....................................88

4.17.

Ma trận đồng nhất trình tự gene tef1α của 19 mẫu nấm bệnh héo

vàng chuối phân lập được...........................................................................91

4.18.

Ma trận đồng nhất trình tự gene rbp2 của 19 mẫu nấm bệnh héo vàng
chuối phân lập được....................................................................................92

4.19a.

Kết quả tìm kiếm mẫu gần gũi bằng tìm kiếm Blast đối với gene
tef1α............................................................................................................95

4.19b.

Kết quả tìm kiếm mẫu gần gũi bằng tìm kiếm Blast đối với gene
tef1α............................................................................................................96

4.20.

Kết quả tìm kiếm mẫu gần gũi bằng tìm kiếm Blast đối với gene rpb2.....97

4.21.

Mười chín mẫu nấm bệnh héo vàng chuối trong phân tích phả hệ...........102

4.22.

Đặc điểm hình thái của lồi nấm Fusarium furikuroi (mẫu FOC58).......112

4.23.

Phân bố các nhóm Fusarium gây bệnh héo vàng chuối tại các vùng
địa lý.........................................................................................................113

4.24.

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự phát triển của chủng Foc-TR4...............116

4.25.

Ảnh hưởng của pH đến sự phát triển của chủng Foc-TR4........................118

4.26.

Kết quả lây nhiễm nhân tạo chủng Foc-TR4 trên một số giống chuối.....123

4.27.

Hiệu lực ức chế sinh trưởng tản nấm của một số loài vi khuẩn
Bacillus velezensis đến chủng Foc-TR4 trên môi trường PDA................126

4.28.

Hiệu lực ức chế sinh trưởng tản nấm của nấm đối kháng
Trichoderma asperellum đến chủng Foc -TR4 trên môi trường PDA......128

4.29.

Hiệu lực ức chế sinh trưởng tản nấm của một số chủng nấm
Chaetomium globosum đến chủng Foc -TR4 trên môi trường PDA........130

4.30.

Hiệu lực ức chế sinh trưởng tản nấm của một số nguồn vi sinh vật
đối kháng đến chủng Foc-TR4 trên môi trường PDA...............................132

4.31.

Hiệu lực ức chế sinh trưởng tản nấm của một số nguồn vi sinh vật
đối kháng đến chủng Foc-R1 trên môi trường PDA.................................134

4.32.

Hiệu lực của một số nguồn vi sinh vật đối kháng đến chủng Foc-TR4
trong điều kiện nhà lưới............................................................................137

x


DANH MỤC HÌNH
TT

Tên hình

Trang

2.1.

Triệu chứng cây chuối bị nhiễm bệnh héo vàng..........................................9

2.2.

Chu kỳ của Fusarium oxysporum f. sp. cubense (Foc) trong chuối..........12

2.3.

Đặc điểm hình thái của nấm Fusarium oxysporum f. sp. cubense
tropical race 4 (Foc-TR4)..........................................................................17

2.4.

Phân bố địa lý của chủng Fusarium oxysporum f. sp. cubense tropical
race 4 (Foc-TR4)........................................................................................19

2.5.

Phát sinh loài Fusarium sửa đổi trong Geiser & cs. (2021).......................22

4.1.

Triệu chứng bệnh trên chuối Tiêu..............................................................57

4.2.

Triệu chứng bệnh trên chuối Tây...............................................................57

4.3.

Triệu chứng bệnh trên thân chuối dại M.lutea...........................................58

4.4.

Các nhóm hình thái các mẫu nấm bệnh héo vàng chuối............................73

4.5.

Các mẫu nấm bệnh héo vàng chuối thuộc nhóm hình thái I (14
mẫu)............................................................................................................74

4.6.

Các mẫu nấm bệnh héo vàng chuối thuộc nhóm hình thái II: FOC4
(A) và FOC10 (B)......................................................................................75

4.7.

Các mẫu nấm bệnh héo vàng chuối thuộc nhóm hình thái III:
FOC56 (A) và FOC61 (B)..........................................................................75

4.8.

Các mẫu nấm bệnh héo vàng chuối thuộc nhóm hình thái IV:
FOC58 (A) và bào tử (B)...........................................................................75

4.9.

Mẫu FOC5 được nuôi cấy trên môi trường PDA (A) và bào tử (B)..........76

4.10.

Đặc điểm hình thái bào tử lớn (A), bào tử nhỏ (B), sợi nấm (C) và
bào tử hậu (D)............................................................................................80

4.11.

Đại diện mẫu chủng Foc-TR4 và bào tử trên các môi trường khác
nhau............................................................................................................82

4.12.

Kết quả điện di sản phẩm PCR 3 vùng gene rbp1 (a), rbp2 (b) và
tef1α (c) của 19 mẫu nấm bệnh héo vàng chuối trên agarose 1,5%...........83

4.13.

Cây phả hệ của các mẫu nấm FOCs dựa trên trình tự gene teflα
được xây dựng bằng phương pháp Maximum Likelihood.......................103

4.14.

Cây phả hệ của các mẫu nấm FOCs dựa trên trình tự gene rbp2
được xây dựng bằng phương pháp Maximum Likelihood.......................104
xi


4.15.

Cây phả hệ của các mẫu nấm FOCs dựa trên trình tự gene rbp1
được xây dựng bằng phương pháp Maximum Likelihood.......................105

4.16.

Cây phả hệ của các mẫu nấm FOCs dựa trên trình tự kết hợp 3 gene
tef1α + rbp2 + rbp1 được xây dựng bằng phương pháp Maximum
Likelihood................................................................................................106

4.17.

Phân bố các nhóm Fusarium gây bệnh héo vàng chuối theo các
vùng địa lý................................................................................................114

4.18.

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự phát triển của chủng Foc-TR4...............117

4.19.

Ảnh hưởng của độ pH đến sự phát triển của chủng Foc-TR4..................119

4.20.

Kết quả lây bệnh nhân tạo chủng Foc-TR4 trên các giống chuối............124

4.21.

Hiệu lực ức chế sinh trưởng tản nấm của một số loài vi khuẩn
Bacillus velezensis đến chủng Foc-TR4 trên môi trường PDA................127

4.22.

Hiệu lực ức chế sinh trưởng tản nấm của nấm đối kháng
Trichoderma asperellum đến chủng Foc-TR4 trên môi trường PDA......129

4.23.

Hiệu lực ức chế sinh trưởng tản nấm của các chủng nấm đối kháng
Chaetomium globosum đến chủng Foc-TR4 trên môi trường PDA.........130

4.24.

Hiệu lực ức chế sinh trưởng tản nấm của một số nguồn vi sinh vật
đối kháng đến chủng Foc-TR4 trên môi trường PDA..............................133

4.25.

Hiệu lực ức chế sinh trưởng tản nấm của một số nguồn vi sinh vật
đối kháng đến chủng Foc-R1 trên môi trường PDA................................135

4.26.

Hiệu lực của một số vi sinh vật đối kháng đến chủng chủng FocTR4 trong điều kiện nhà lưới....................................................................138

xii


TRÍCH YẾU LUẬN ÁN
Tên tác giả: Lê Thị Loan
Tên luận án: Đặc điểm sinh học, di truyền và phòng chống sinh học nấm Fusarium
oxysporum f. sp. cubense (Foc) gây bệnh héo vàng chuối ở miền Bắc Việt Nam.
Chuyên ngành: Bảo vệ thực vật

Mã số: 9 62 01 12

Tên cơ sở đào tạo: Học Viện Nơng nghiệp Việt Nam
Mục đích nghiên cứu
Đánh giá được hiện trạng bệnh héo vàng chuối, đánh giá được một số đặc điểm
sinh học chủ yếu của chủng Foc-TR4 và đa dạng loài Fusarium hại chuối ở miền Bắc
Việt Nam.
Phƣơng pháp nghiên cứu
* Nội dung nghiên cứu
Luận án thực hiện 4 nội dung nghiên cứu: 1) Điều tra, đánh giá hiện trạng, thu
thập và phân lập mẫu nấm gây bệnh héo vàng chuối. 2) Đánh giá đa dạng loài Fusarium
gây bệnh héo vàng chuối ở miền Bắc và Thanh Hóa, Nghệ An. 3) Nghiên cứu một số
đặc điểm sinh học và tính gây bệnh của chủng Foc-TR4. 4) Đánh giá hiệu lực của một
số vi sinh vật đối kháng đến chủng Foc-TR4 trong điều kiện invitro và nhà lưới.
* Vật liệu
Các mẫu nấm bệnh héo vàng chuối được thu thập ngoài thực địa. Các nguồn vi sinh
vật đối kháng được cung cấp bởi Bộ môn Bệnh cây Học Viện Nông nghiệp Việt Nam và
Bộ môn Bệnh cây và Miễn dịch thực vật, Viện Bảo vệ thực vật. Các hóa chất liên quan
được sử dụng trong nghiên cứu.
* Phương pháp nghiên cứu
- Phân lập, nuôi cấy nấm theo phương pháp của của Groenewald & cs. (2006).
Bảo quản nấm theo phương pháp của Abd-Elsalam & cs. (2010).
- Tách chiết DNA mẫu nấm bệnh héo vàng chuối theo phương pháp của Lin & cs.
(2008); Dellaporte & cs. (1983).
- Phản ứng PCR: Khuếch đại vùng gene rpb1, rpb2 được thiết kế bởi O'Donnell
K. & cs. (2010), vùng gene teflα được thiết kế bởi O'Donnell & cs. (1998). Giải trình tự
được tiến hành bởi Công ty Macrogene (Macrogene, Seoul, Hàn Quốc). Các phân tích
trên ba vùng dữ liệu riêng lẻ và một ma trận dữ liệu kết hợp được thực hiện với MrBayes
v3.2.6 (Ronquist & cs., 2012).

- Phân loại loài Fusarium theo phương pháp của Maryani & cs. (2019a, 2019b).
- Phân tích phân tử - hình thái phát sinh lồi theo phương pháp của O‟Donnell &
Cigelnik (1997). Trình tự được đọc bằng phần mềm Geneeious Prime (Biomatters, New
Zealand).
- Xác định chủng gây bệnh héo vàng chuối và so sánh các mẫu nấm bệnh héo
vàng chuối mới được thu thập với các VCGs đã biết theo Ordonez & cs. (2015).
- Xác định tính gây bệnh của chủng (Foc-TR4) được thực hiện theo phương pháp
của Moore & cs. (1995).

xiii


- Đánh giá ảnh hưởng của một số vi sinh vật đối kháng đến chủng Foc-TR4 trong
điều kiện invitro được thực hiện theo phương pháp của Gopinath & cs. (2006) và
Kumar & cs. (2012). Hiệu lực ức chế được tính theo cơng thức Abbott (1925).
- Các số liệu thí nghiệm được xử lý thống kê theo phương pháp so sánh Duncan
trong phần mềm IRRISTAT phiên bản 5.0.
Kết quả chính và kết luận
Bệnh héo vàng chuối do nấm Fusarium oxysporum f. sp. cubense (Foc) gây hại, là
bệnh rất phổ biến gây hại trên cây chuối ở các vùng địa lý Đông Bắc, Tây Bắc, Đồng
bằng Sông Hồng và Bắc Trung Bộ với tần xuất phát hiện khu vực bị bệnh ngoài thực địa
>25%. Bệnh gây hại trên các giống chuối được điều tra, ở tất cả các giai đoạn sinh
trưởng và trên hầu hết các bộ phận của cây chuối. Mức độ gây hại của bệnh thường
được phát hiện trên các vườn trồng chuối từ năm thứ 2 - 3 trở đi.
Kỹ thuật PCR, giải trình tự các đoạn gene rpb1, rpb2 và tef1α của 19 mẫu nấm
bệnh héo vàng chuối đại diện cho 4 vùng địa lý đã được phân tích kết hợp các VCGs
khác nhau trong bộ dữ liệu, đã xác định được chủng 4 (Foc-TR4) (chiếm 10,5%) được
xác định gần VCG 01213 và VCG 01216 gây hại trên cả chuối tây (ABB) và chuối tiêu
(AAA). Như vậy, mẫu nấm bệnh héo vàng chuối được xác định chủng 4 (Foc-TR4) trên
chuối tây (ABB) đã khẳng định thêm thuyết tiến hóa hội tụ của FOCS và quan trọng hơn

đó là gợi ý nguồn gốc chủng Foc-TR4 là ở Việt Nam.
Phân tích đặc điểm hình thái - phân tử kết hợp của 19 mẫu nấm bệnh héo vàng
chuối, đã xác định được mức độ đa dạng loài Fusarium dựa trên giải trình tự 3 đoạn gene
chính rpb1, rpb2 và tef1α, cho thấy 18/19 mẫu thuộc 4 nhóm phả hệ thuộc phức hợp loài
FOCS, gồm: F. tardichlamydosporum, F. odoratissimum, F. duoseptatum và F.
cugenangense; 1/19 mẫu thuộc phức hợp loài FFCS và được xác định là loài F. fujikuroi.
Kết quả này khẳng định giả thuyết tiến hóa hội tụ của FOCS (nền di truyền khác nhau)
nhưng gây bệnh héo vàng chuối.
Xác định được nhóm F. tardichlamydosporum nhiễm trên lồi chuối dại Musa
lutea, cho thấy tầm quan trọng của chuối dại như một vật chủ có thể có đối với nấm Foc.
Nấm Fusarium gây bệnh héo vàng chuối được nuôi cấy trên môi trường PDA cho
tốc độ sinh trưởng tốt nhất. Chủng Foc-TR4 phát triển ở nhiệt độ từ 15 - 35oC, nhiệt độ
tối thích cho nấm phát triển là 25 oC. Độ pH thích hợp cho chủng Foc-TR4 sinh trưởng
và phát triển tốt từ pH 6,0 - 7,0.
Kết quả đánh giá tính gây bệnh của chủng Foc-TR4 cho thấy tỷ lệ nhiễm bệnh đạt
100%. Thời gian tiềm dục của chủng Foc-TR4 gây bệnh cho chuối 40 - 45 ngày. Trên
giống chuối tiêu hồng và chuối tiêu xiêm (nhóm chuối có hệ gene AAA) triệu chứng
xuất hiện sớm hơn (40 ngày). Trên giống chuối tây thái, chuối tây và chuối mốc (nhóm
chuối có hệ gene (ABB) triệu chứng xuất hiện sau 45 ngày lây nhiễm.
Nấm đối kháng Trichoderma asperellum cho hiệu lực ức chế sinh trưởng tản nấm
là cao nhất trong điều kiện phòng thí nghiệm, hiệu lực ức chế sinh trưởng tản nấm đối
với chủng Foc-TR4 đạt (74,52%) và đạt 65,2% đối với chủng Foc-R1.
Hiệu lực phòng trừ chủng Foc-TR4 trong điều kiện phòng và nhà lưới đạt cao nhất
đối với nấm đối kháng Trichoderma harzianum. Trong điện kiện nhà lưới, sau 60 ngày xử
lý đạt 75,2%, chỉ số bệnh đạt 3,1%. Trong điều kiện phòng đạt 70,2%.

xiv


DISERTATION ABSTRACT

Doctoral candidate: Le Thi Loan
Dissertation title: Biological characteristics, genetics and biological prevention of
Fusarium oxysporum f. sp. cubense (Foc) causing Fusarium wilt of banana in Northern
Vietnam.
Field: Plant Protection
Code: 9 62 01 12
Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA)
Research Objectives
Evaluating the current status Fusarium wilt of banana, characterize important
biological of Fusarium oxysporum f. sp. cubense tropical race 4 (Foc-TR4) strain and
diversity of Fusarium species in Northern Vietnam.
Materials and Methods
* Research aspects
The dissertation studied four aspects as follow: 1) Investigating, evaluating the
current status, collecting and isolating samples Fusarium wilt of banana. 2) Evaluating
diversity of Fusarium species causing Fusarium wilt of banana in the Northern and
Thanh Hoa, Nghe An. 3) Studying biological characteristics and pathogenicity of FocTR4 race. 4) Evaluating effectiveness of some antagonistic microorganisms to against
Foc-TR4 race under in vitro and greenhouse conditions.
* Materials
Fusarium samples were collected in banana fields. Antagonistic microorganisms were
provided by Department of Plant Pathology, Vietnam National University of Agriculture,
Plant Pathology and Immumology Division, Plant Protection Rearch Institute. Chemicals
used in experiment.
* Methods
- Fungal isolation according to the method of Groenewald et al., (2006). Storage of
samples according to the method of Abd-Elsalam et al. (2010).
- Determining of Foc-TR4 race according to the method of Moore et al. (1995).
- DNA extraction according to Lin et al. (2008); Dellaporte et al. (1983);
- PCR reaction: Amplification of the rpb1, rpb2 gene region designed by
O'Donnell K. & et al. (2010), the teflα gene region designed by O'Donnell et al. (1998).

Sequencing was conducted by Macrogene Company (Macrogene, Seoul, Korea).
Analysis on three data individual regions and a combined data matrix were performed
with MrBayes v3.2.6 (Ronquist et al., 2012).
- Classification of Fusarium species according to the method of Maryani et al.
(2019a, 2019b).
- Molecular - morphological phylogenetic analysis according to the method of
O'Donnell & Cigelnik (1997). Sequences were read using Geneeious Prime software
(Biomatters, New Zealand).
- Identification of Foc-TR4 race base on VCGs (Ordonez et al. 2015).
- Determining the pathogenicity of the Foc-TR4 race according to the method of
Moore et al. (1995).

xv


- Calculation of effectiveness of antagonistic microorganisms on Foc-TR4 race
according to the Abbott formula (1925).
- Statistically processing of other experimental data using the Duncan compare
method in IRRISTAT 5.0 software.
Main results and conclusions
Investigating the current status and collecting samples of Fusarium wilt of banana
on different banana cultivars carried out from 2018 to 2021, has identified Fusarium wilt of
banana caused by Fusarium oxysporum f. sp. cubense (Foc), is a very common disease that
damages on banana in the Northern and Thanh Hóa, Nghe An with a frequency of >25%
detection in diseased areas in the fields. The disease affects the investigated banana
varieties, at all stages of growth and on most parts of the banana. The harmful level of the
disease is often detected in banana fields from the 2nd - 3rd year onwards.
PCR technique, sequencing gene segments rpb1, rpb2 and tef1α of 19 Fusarium
wilt of banana samples representing 4 geographical regions were analyzed combining
different VCGs in the data set race 4 (Foc-TR4) (accounting for 10.5%) was identified

near VCG 01213 and VCG 01216 causing damage ABB and AAA group both. Thus,
the Fusarium wilt of banana sample identified as race 4 (Foc-TR4) on ABB group. has
further confirmed the convergent evolution theory of FOCS and more importantly,
suggested the origin of the Foc-TR4 race is in Vietnam.
Combine analyze of morphological - molecular characteristics of 19 Fusarium
wilt of banana samples were determined diversity of Fusarium species based on
sequencing of 3 main gene segments rpb1, rpb2 and tef1α, 18/19 samples belonging to
4 genealogical groups of the FOCS species complex, including: F.
tardichlamydosporum, F. odoratissimum, F. duoseptatum and F. cugenangense; 1/19
samples belonged to the FFCS species complex and were identified as F. fujikuroi. This
result confirms the hypothesis of convergent evolution of FOCS (different genetic
backgrounds) but causes Fusarium wilt of banana.
Identification of the F. tardichlamydosporum group infecting the wild banana
Musa lutea species, demonstrating the importance of wild bananas as a possible host for
the Foc fungus.
Fusarium cultured on PDA medium has the best growth rate. Foc-TR4 race grows
at temperatures from 15 - 35oC. The optimal temperature for fungal growth is 25oC. The
appropriate pH for Foc-TR4 strain to grow and the best from pH 6.0 - 7.0.
The results of assessing the pathogenicity of Foc-TR4 race showed that the
infection rate reached 100%. The dormancy period of the Foc-TR4 race that causes
disease in bananas is 40 - 45 days. On banana varieties - Musa paradisiaca L (banana
group with AAA genome), symptoms appear earlier than (40 days). On Musa
sapientum L (banana group (ABB genome), symptoms appear after 45 days infection.
The antagonistic fungus Trichoderma asperellum showed the highest inhibitory
effect on fungal colony growth under laboratory conditions. Foc-TR4 race had the
highest inhibitory effect (74.52%) and reached 65.2% for Foc- R1 race. The prevention
effectiveness for Foc-TR4 race in greenhouse ang room conditions was highest against
the antagonist fungus Trichoderma harzianum. The greenhouse condition after 60 days
of treatment, reaching 75.2%, with disease index reaching 3.1% and 70,2% in the room
condition.

xvi


PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Chuối thuộc chi Musa spp., họ Musaceae. FAOSTAT (2019) đã đưa cây
chuối thuộc nhóm cây ăn quả hỗ trợ sinh kế và an ninh lương thực của hàng triệu
người trên toàn cầu.
Trên thế giới chuối được trồng ở 150 quốc gia, diện tích khoảng 5,2 triệu ha
với sản lượng xấp xỉ 125 triệu tấn (FAOSTAT, 2022). Việt Nam thuộc nhóm 11
nước có diện tích đang cho thu hoạch và sản lượng chuối lớn nhất thế giới (tương
ứng bằng 2,2% và 1,76%), đứng thứ 3 ở Đơng Nam Á về diện tích thu hoạch (sau
Philippines, Thái Lan) và sản lượng (sau Philippines, Indonesia) (FAOSTAT,
2022).
Theo Cục trồng trọt (9/2023), diện tích trồng chuối của nước ta trong ba
năm qua tăng nhẹ, từ 152,8 nghìn ha năm 2020 lên 154,2 nghìn ha năm 2021 và
157,1 nghìn ha năm 2022. Năng suất và sản lượng chuối cũng tăng, từ 166,0
tạ/ha năm 2020 lên 169,6 tạ/ha và 175,0 tạ/ha năm 2022 cho sản lượng lần lượt là
2,27 triệu tấn, 2,35 triệu tấn và 2,51 triệu tấn. Một số giống chuối có diện tích lớn
như chuối sứ (Xiêm) chiếm 30,3%, chuối tiêu hồng (14,4%), chuối già hương
(11,6%) và một số giống khác như chuối tây, chuối tiêu….
Trong những năm gần đây, bệnh héo vàng chuối do nấm Fusarium
oxysporum f. sp. cubense (Foc) gây ra đã được phát hiện tại các vùng trồng chuối
tập trung ở miến Bắc nước ta như Hưng Yên, Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Thái Nguyên,
Lào Cai... với mức gây hại 25 - 30% tùy giống và vùng trồng. Triệu chứng bên
ngoài của bệnh: mép lá vàng, lá bị gẫy gập treo trên thân giả. Triệu chứng bên
trong mạch xylem chuyển màu từ vàng nhạt, đỏ sẫm đến nâu đen. Bệnh xuất hiện
và gây hại ở các vườn chuối trồng từ 2 - 3 năm tuổi trở lên, các vùng trồng lâu
năm thì tỷ lệ cây bị bệnh càng cao. Nấm gây hại trên tất cả các bộ phận và các

giai đoạn sinh trưởng của cây chuối. Cây bị nhiễm bệnh cho buồng và quả nhỏ
hoặc không ra buồng (Cục BVTV, 2020).
Nguyễn Văn Khiêm (2000) nghiên cứu 60 mẫu nấm FOC tại 7 tỉnh bao gồm
Hà Nội, Hà Tây, Hưng Yên, Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Bắc Ninh, và Thừa Thiên Huế
đã xác định là nấm gây bệnh vàng lá trên chuối ở nước ta thuộc chủng 1, chưa
phát hiện ra bệnh vàng lá trên chuối tiêu.
1


Kết quả nghiên cứu của tác giả Hùng & cs. (2018) đã xác đinh chủng FocTR4 ảnh hưởng đến chuối tiêu và các loại chuối khác ở vùng nhiệt đới, là bệnh
hại quan trọng ảnh hưởng lớn đến năng suất và chất lượng chuối, đây là một
trong những vấn đề gây trở ngại trong sản xuất chuối của Việt Nam.
Kết quả đánh giá hiện trạng bệnh héo vàng chuối của L.T.Loan và cs., giai
đoạn 2018 - 2020 (Hội thảo KH-HVNN, 2020), cho thấy bệnh xuất hiện ở hầu
hết các tỉnh trồng chuối được điều tra như: Lào Cai, Hưng Yên, Hà Nội, Phú
Thọ…, tỷ lệ bệnh gây hại trên chuối tiêu từ 15 - 30% (Vĩnh Phúc, Phú Thọ),
thậm chí lên tới 90% (Khoái Châu, Hưng Yên).
Kết quả các cuộc điều tra, đánh giá bệnh héo vàng chuối cho thấy, bệnh
đang có xu hướng lây lan, phát triển ra nhiều vùng, gây thiệt hại nặng, đặc biệt
trên chuối tiêu bệnh có xu hướng gây hại nặng hơn trên chuối tây. Vì vậy cần có
biện pháp quản lý bệnh hiệu quả. Người dân cũng đã áp dụng biện pháp như thay
thế giống chuối ở những khu ruộng bị nhiễm nặng, như những khu vực trồng
chuối tiêu bị bệnh nặng nên chuyển sang trồng giống chuối tây, sử dụng giống
sạch bệnh, xử lý đất trước khi trồng, bón phân cân đối, quản lý nguồn nước….
Bên cạnh đó, các nghiên cứu về sự gây hại của nấm Fusarium cho thấy nấm gây
bệnh phụ thuộc vào đặc điểm di truyền của nấm cũng như sự thay đổi các điều
kiện trồng trọt, môi trường. Mỗi lồi nấm có u cầu khác nhau về ký chủ, về
điều kiện phát sinh gây bệnh cũng như các biện pháp phịng chống. Xác định
được chính xác nấm gây bệnh, đặc điểm sinh học, di truyền của nấm gây bệnh
héo vàng chuối sẽ là cơ sở để xây dựng được các biện pháp quản lý bệnh tốt hơn

nhằm hạn chế sự lây lan, phát tán cũng như giảm thiều thiệt hại do nấm bệnh gây
ra.
Xuất phát từ những lý do trên, thực hiện đề tài: “Đặc điểm sinh học, di
truyền và phòng chống sinh học nấm Fusarium oxysporum f. sp. cubense (Foc)
gây bệnh héo vàng chuối ở miền Bắc Việt Nam” là cần thiết. Kết quả nghiên cứu
của đề tài sẽ góp phần xây dựng chiến lược phịng chống, giảm sự gây hại của
nấm gây bệnh trên chuối, tăng hiệu quả kinh tế trong sản xuất chuối và bảo vệ
được sự bền vững của môi trường.
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
1.2.1. Mục tiêu tổng quát
Đánh giá được hiện trạng bệnh héo vàng chuối, đánh giá được một số đặc
điểm sinh học chủ yếu của chủng Foc-TR4 và đa dạng loài Fusarium hại chuối ở
miền Bắc Việt Nam.
2