Nghiên cứu nấm Bipolaris oryzae hại hạt giống lúa thu thập tại một số tỉnh phía Bắc và ven biển miền Trung Việt Nam

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

TRẦN THỊ HƯNG

NGHIÊN CỨU NẤM Bipolaris oryzae HẠI HẠT GIỐNG LÚA
THU THẬP TẠI MỘT SỐ TỈNH PHÍA BẮC
VÀ VEN BIỂN MIỀN TRUNG VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

HÀ NỘI, 2015


HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

TRẦN THỊ HƯNG

NGHIÊN CỨU NẤM Bipolaris oryzae HẠI HẠT GIỐNG LÚA
THU THẬP TẠI MỘT SỐ TỈNH PHÍA BẮC
VÀ VEN BIỂN MIỀN TRUNG VIỆT NAM

CHUYÊN NGÀNH BẢO VỆ THỰC VẬT
MÃ SỐ: 62 62 01 12

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. NGÔ BÍCH HẢO

HÀ NỘI, 2015


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả
nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng
dùng bảo vệ để lấy bất kỳ học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được
cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày 1 tháng 11 năm 2015
Tác giả luận án

Trần Thị Hưng

i


LỜI CẢM ƠN

Thực hiện đề tài “Nghiên cứu nấm Bipolaris oryzae hại hạt giống lúa thu
thập tại một số tỉnh phía Bắc và ven biển miền Trung Việt Nam” tại Học viện Nông
nghiệp Việt Nam và Trung tâm Khảo kiểm nghiệm giống, sản phẩm cây trồng Quốc
gia, tôi đã may mắn nhận được rất nhiều sự quan tâm, động viên và giúp đỡ.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban Giám đốc Học viện Nông nghiệp
Việt Nam, xin cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của các cán bộ Ban Quản lý đào tạo,
Khoa Nông học, Bộ môn Bệnh cây, Trung tâm Nghiên cứu Bệnh cây nhiệt đới.
Tôi xin cảm ơn Ban Giám đốc, đồng nghiệp tại Trung tâm Khảo kiểm
nghiệm giống, sản phẩm cây trồng Quốc gia tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong suốt
quá trình thực hiện luận án tại Trung tâm.
Trong quá trình thực hiện luận án, tôi đã nhận được nhiều kiến thức quý báu
từ các thầy cô của Bộ môn Bệnh cây - Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Hội
Nghiên cứu bệnh hại thực vật Việt Nam, Hội Bảo vệ thực vật, Viện Bảo vệ thực vật.
Tôi trân trọng gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô đã giúp tôi hoàn thành các nội

dung nghiên cứu.
Tôi đặc biệt bày tỏ lòng biết ơn tới PGS.TS Ngô Bích Hảo, người đã tận tâm
hướng dẫn và ủng hộ tôi hoàn thành luận án này.
Tôi xin cảm ơn các thành viên trong gia đình đã bên tôi, động viên, khích lệ
và chia sẻ với tôi mọi khó khăn trong thời gian qua.
Tác giả luận án

Trần Thị Hưng

ii


MỤC LỤC

Lời cam đoan

i

Lời cảm ơn

ii

Mục lục

iii

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt

vi

Danh mục các bảng

vii

Danh mục các hình

x

Bản trích yếu luận án tiến sĩ nông nghiệp

xii

Tóm tắt luận án

xiv

PHẦN 1. MỞ ĐẦU

1

1.1

Tính cấp thiết của đề tài

1

1.2

Mục đích và yêu cầu của đề tài

4

1.3

Những đóng góp mới của đề tài

4

1.4

Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

4

1.5

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

5

PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

6

2.1

Cơ sở khoa học nghiên cứu nấm B. oryzae hại hạt giống lúa

6

2.2

Những nghiên cứu về nấm B. oryzae ở nước ngoài

7

2.2.1

Tên gọi, vị trí phân loại và phân bố địa lý

7

2.2.2

Hình thái học của nấm B. oryzae

9

2.2.3

Đặc điểm phát sinh phát triển của B. oryzae

11

2.2.4

Biến đổi gen và biến đổi độc tính

15

2.2.5

Quá trình xâm nhiễm và truyền bệnh thông qua hạt giống lúa

17

2.2.6

Biện pháp phòng trừ nấm B. oryzae trên hạt giống lúa

18

2.3

Những nghiên cứu về nấm B. oryzae tại việt nam

25

2.3.1

Nấm B. oryzae gây hại trên đồng ruộng và trên hạt giống lúa

25

2.3.2

Biện pháp phòng trừ nấm B. oryzae trên hạt giống lúa

27

PHẦN 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1

31

Vật liệu, thời gian và địa điểm nghiên cứu

iii

31


3.1.1

Vật liệu nghiên cứu

31

3.1.2

Thời gian và địa điểm nghiên cứu

32

3.2

Nội dung nghiên cứu

33

3.2.1

Điều tra tình hình nấm B. oryzae gây hại trên đồng ruộng và trên hạt giống lúa

33

3.2.2

Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học và phân tử của nấm B. oryzae

33

3.2.3

Nghiên cứu đặc điểm gây hại của nấm B. oryzae trên hạt giống lúa

34

3.2.4

Biện pháp phòng trừ nấm B. oryzae hại hạt giống lúa

34

3.3

Phương pháp nghiên cứu

34

3.3.1

Phương pháp điều tra ngoài đồng ruộng

34

3.3.2

Phương pháp lấy mẫu và kiểm nghiệm hạt giống

35

3.3.3

Phương pháp giám định nấm B. oryzae trên hạt giống lúa

38

3.3.4

Phương pháp nghiên cứu đặc điểm sinh học và phân tử của nấm B. oryzae

39

3.3.5

Phương pháp xử lý hạt giống lúa bị nhiễm nấm B. oryzae

45

3.3.6

Phương pháp xử lý hạt giống lúa nhiễm nấm B. oryzae bằng thuốc hóa học
trên đồng ruộng

47

3.4

Công thức tính toán

47

3.5

Xử lý số liệu

49

PHẦN 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1

50

Kết quả điều tra tình hình nấm B. oryzae gây hại trên đồng ruộng và

trên hạt giống lúa

50

4.1.1

Tình hình nấm B. oryzae gây hại trên đồng ruộng từ 2010 - 2012

50

4.1.2

Tình hình nấm B. oryzae gây hại trên hạt giống lúa từ 2010 - 2012

57

4.2

Một số đặc điểm sinh học và phân tử của nấm B. oryzae

64

4.2.1

Một số đặc điểm sinh học của nấm B. oryzae

64

4.2.2

Đặc điểm phân tử của nấm B. oryzae tại vùng gen ITS

74

4.3

Đặc điểm gây hại của nấm B. oryzae trên hạt giống lúa

83

4.3.1

Quá trình xâm nhiễm của nấm B. oryzae vào hạt giống lúa

83

4.3.2

Vị trí tồn tại và gây hại của nấm B. oryzae trên hạt giống lúa

85

4.3.3

Đặc điểm gây hại của nấm B. oryzae trên hạt giống lúa

88

4.3.4

Khả năng gây bệnh của nấm B. oryzae trên cây mầm

91

4.3.5

Ảnh hưởng của nấm B. oryzae đến tỷ lệ nảy mầm và sức sống cây mầm của
hạt giống lúa

94

iv


4.3.6

Ảnh hưởng của nguồn nấm B. oryzae được bảo tồn trên hạt giống lúa tới tỷ
lệ nảy mầm của hạt giống

97

4.4

Phòng trừ nấm B. oryzae hại hạt giống lúa

98

4.4.1

Biện pháp xây dựng hệ thống quản lý chất lượng hạt giống lúa

98

4.4.2

Biện pháp xử lý hạt giống lúa

103

PHẦN 5 . KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

110

5.1

Kết luận

110

5.2

Kiến nghị

111

Danh mục các công trình đã công bố

113

Tài liệu tham khảo

114

Phụ lục

122

v


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

ADN

Axit Deoxyribonucleic

Bp (Base pair)

Cặp bazơ nitơ

CSB

Chỉ số bệnh

ITS (internally transcribed spacers)

Vùng liên gien

MBBT

Mầm bất bình thường

MBT

Mầm bình thường

MEA (Malt extract, peptone, glucose,
agar)

Môi trường có thành phần mạch nha, pepton, đường
gluco, thạch

PCR (Polymerase Chain Reaction)

Phản ứng trùng hợp chuỗi

PGA (Potato, glucose, agar)

Môi trường có thành phần khoai tây, đường gluco,
thạch

RBLA (Rice bran, leaf, agar)

Môi trường có thành phần cám gạo, lá lúa, thạch

RLA (Rice leaf, agar)

Môi trường có thành phần lá lúa, thạch

RLPA (Rice leaf, Potato, agar)

Môi trường có thành phần lá lúa, khoai tây, thạch

RPA (Rice polish, agar)

Môi trường có thành phần gạo, thạch

RTA (Rice traw, agar)

Môi trường có thành phần bẹ lúa, thạch

TLB

Tỷ lệ bệnh

WA (Water agar)

Môi trường có thành phần nước cất, thạch

vi


DANH MỤC CÁC BẢNG

STT
2.1

Tên bảng

Trang

Kích thước cành bào tử và bào tử của nấm B. oryzae tại các địa điểm
nghiên cứu

3.1

10

Nguồn gốc các mẫu hạt giống lúa thu thập tại các tỉnh phía Bắc và ven biển
miền Trung

4.1

31

Mức độ nhiễm nấm B. oryzae trên các ruộng giống lúa thuần sản xuất tại
Văn Lâm, Hưng Yên vụ xuân và vụ mùa từ năm 2010 đến 2012

4.2

Mức độ nhiễm nấm B. oryzae trên hạt giống lúa thuần sản xuất tại Văn Lâm,
Hưng Yên từ năm 2010 đến 2012

4.3

53

Mức độ nhiễm nấm B. oryzae trên các ruộng giống lúa lai sản xuất tại Văn
Lâm, Hưng Yên vụ xuân và vụ mùa từ năm 2010 đến 2012

4.4

55

Mức độ nhiễm nấm B. oryzae trên hạt giống lúa lai sản xuất tại Văn Lâm,
Hưng Yên từ năm 2010 đến 2012

4.5

52

56

Tình hình nhiễm nấm B. oryzae trên hạt giống lúa thuần thu thập tại các
tỉnh phía Bắc và ven biển miền Trung sản xuất trong vụ xuân từ năm 2010
đến 2012

4.6

57

Tình hình nhiễm nấm B. oryzae trên hạt giống lúa thuần thu thập tại các
tỉnh phía Bắc và ven biển miền Trung sản xuất trong vụ mùa từ năm 2010
đến 2012

4.7

58

Tình hình nhiễm nấm B. oryzae trên hạt giống lúa lai thu thập các tỉnh phía
Bắc và ven biển miền Trung trong vụ xuân từ năm 2010 đến 2012

4.8

Tình hình nhiễm nấm B. oryzae trên hạt giống lúa lai thu thập các tỉnh phía
Bắc và ven biển miền Trung trong vụ mùa từ năm 2010 năm 2012

4.9

62

Ảnh hưởng của chế độ canh tác tới tỷ lệ hạt nhiễm nấm B. oryzae của giống
lúa Hương thơm số 1

4.11

61

Mức độ nhiễm nấm B. oryzae trên hạt giống lúa Hương thơm số 1 thu thập
tại một số vùng sinh thái nông nghiệp

4.10

60

63

Ảnh hưởng của địa hình canh tác đến tỷ lệ hạt nhiễm nấm B. oryzae trên
giống Hương thơm số 1

64

vii

4.12

Đặc điểm của nấm B. oryzae khi phát triển trên môi trường PGA

4.13

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự phát triển của nấm B. oryzae trên môi

65

trường PGA

70

4.14

Ảnh hưởng của môi trường nuôi cấy đến sự phát triển của nấm B. oryzae

71

4.15

Ảnh hưởng của môi trường nuôi cấy đến khả năng sinh bào tử của nấm B. oryzae

72

4.16

Biến động về tỷ lệ hạt giống lúa nhiễm B. oryzae trong quá trình bảo quản

73

4.17

Ảnh hưởng của hàm lượng amylose, protein đến tỷ lệ hạt nhiễm nấm B.
oryzae trên các giống lúa thuần

4.18

74

Nguồn gốc các mẫu nấm B. oryzae trên hạt giống lúa thu thập tại các tỉnh
phía Bắc và ven biển miền Trung

4.19

76

Kết quả giải trình tự vùng ITS của 10 mẫu nấm B. oryzae thu thập tại các
tỉnh phía Bắc và ven biển miền Trung

78

4.20

Nguồn gốc các mẫu nấm B. oryzae phân lập từ hạt giống lúa

78

4.21

Kết quả tìm kiếm các trình tự gần gũi trên GenBank

79

4.22

Nguồn gốc các trình tự trên thế giới gần gũi nhất với trình tự của các mẫu
nấm nghiên cứu

4.23

80

Mức đồng nhất trình tự vùng ITS (%) của mẫu nấm B. oryzae phân lập từ
hạt giống lúa tại Việt Nam với các mẫu Bipolaris trên ngân hàng gen

4.24

Kết quả điều tra mức độ nhiễm nấm B. oryzae ở các giai đoạn hình thành hạt
trên đồng ruộng tại Thái Bình vụ mùa năm 2012

4.25

81
83

Kết quả theo dõi mức độ nhiễm nấm B. oryzae ở các giai đoạn hình thành
hạt trên đồng ruộng tại Thái Bình vụ mùa năm 2012

84

4.26

Vị trí tồn tại của nấm B. oryzae trên hạt giống lúa

86

4.27

Sự phát triển của nấm B. oryzae trên bề mặt hạt

88

4.28

Khả năng gây bệnh của nấm B. oryzae trên giống Hương thơm số 1

92

4.29

Mức độ phát triển của bệnh tiêm lửa do nấm B. oryzae gây ra trên lá một số
giống lúa sau 7 ngày lây nhiễm

93

4.30

Mối liên quan giữa tỷ lệ nảy mầm với tỷ lệ hạt nhiễm B. oryzae

95

4.31

Ảnh hưởng của tỷ lệ hạt nhiễm B. oryzae đến tỷ lệ nảy mầm của giống

4.32

Hương thơm số 1

95

Ảnh hưởng của sự phát triển của nấm B. oryzae trên hạt đến sức sống cây mầm

97

viii


4.33

Tỷ lệ nảy mầm của giống Hương thơm số 1 nhiễm B. oryzae qua thời gian
bảo quản

4.34

98

Ảnh hưởng của cấp giống tới mức độ nhiễm nấm B. oryzae trên các giống
lúa thuần

99

4.35

Ảnh hưởng của quá trình phơi, sấy tới tỷ lệ hạt nhiễm nấm B. oryzae

101

4.36

Ảnh hưởng của quá trình làm sạch tới tỷ lệ hạt nhiễm nấm B. oryzae

102

4.37

Kết quả xử lý hạt giống Bao thai lùn nhiễm nấm B. oryzae bằng nước muối,
nước nóng

4.38

103

Kết quả xử lý hạt giống lúa Bao thai lùn bị nhiễm nấm B. oryzae bằng dịch
chiết thực vật

4.39

104

Ảnh hưởng của thuốc hóa học đến sự phát triển của nấm B. oryzae trên môi
trường PGA

4.40

106

Kết quả xử lý hạt giống lúa Bao thai lùn bị nhiễm nấm B. oryzae bằng thuốc
hóa học

4.41

107

Kết quả xử lý hạt giống lúa Hương thơm số 1 bị nhiễm nấm B. oryzae bằng
thuốc hóa học gieo cấy trên đồng ruộng

ix

108


DANH MỤC CÁC HÌNH

STT

Tên hình

Trang

2.1

Bản đồ phân bố trên thế giới của nấm B. oryzae

9

2.2

Bào tử và cành bào tử của nấm B. oryzae

10

2.3

Nấm B. oryzae trên môi trường PGA

12

2.4

Kiểu nảy mầm của nấm B. oryzae trên môi trường RFA

13

2.5

Các dạng cây mầm không bình thường do nấm B. oryzae gây ra

14

2.6

Sơ đồ mô tả vùng địa lý là một yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc gen của nấm
B. oryzae

16

2.7

Phân cấp mức độ gây hại của nấm trên hạt

18

2.8

Cơ chế xâm nhập và cơ chế kháng của cây lúa đối với C. miyabeanus

25

3.1

Sơ đồ minh họa các cụm gen rDNA của sinh vật nhân thật

40

4.1

Triệu chứng nấm B. oryzae gây hại trên lúa

51

4.2

Triệu chứng bệnh do nấm B. oryzae gây hại trên hạt giống lúa

54

4.3

Tình hình nhiễm nấm của hạt giống lúa thu thập từ ruộng có B. oryzae gây hại

56

4.4

Đặc điểm phát triển của nấm B. oryzae trên môi trường PGA

64

4.5

Đặc điểm hình thái của nấm B. oryzae trên môi trường PGA

67

4.6

Bào tử nấm B. oryzae nảy mầm sau 2 giờ

68

4.7

Hình dạng của sợi nấm B. oryzae trong quá trình phát triển

69

4.8

Sản phẩm PCR của nấm B. oryzae

77

4.9

Phân tích phả hệ dựa trên trình tự toàn bộ vùng ITS của các mẫu nấm B.
oryzae thu thập tại các tỉnh phía Bắc và ven biển miền Trung

82

4.10

Tỷ lệ nhiễm nấm B. oryzae tại các giai đoạn tạo hạt

85

4.11

Vị trí nấm B. oryzae tồn tại và gây hại trên hạt giống lúa HT1

86

4.12

Nấm B. oryzae gây hại phôi hạt giống lúa HT1

88

4.13

Các dạng cây mầm hạt giống lúa HT1 bị nấm B. oryzae gây hại

90

4.14

Triệu chứng bệnh do nấm B. oryzae gây ra trên cây mầm

91

4.15

Lây bệnh nhân tạo với nấm B. oryzae và triệu chứng bệnh trên mạ 10 ngày tuổi

91

4.16

Khả năng gây hại của nấm khi nằm trong hạt và bám ngoài vỏ hạt

94

x


4.17

Hạt giống lúa nhiễm nấm B. oryzae trong quá trình kiểm tra tỷ lệ nảy mầm
trong phòng và ngoài đồng

96

4.18

Ảnh hưởng của quá trình phơi sấy đến tỷ lệ hạt mang nấm B. oryzae

4.19

Sự phát triển của nấm B. oryzae trên môi trường PGA có Cruiser Plus

4.20

101

312,5FS

105

Hạt giống lúa được xử lý bằng Till Super 300EC

107

xi


TRÍCH YẾU LUẬN ÁN

1. Tên tác giả: Trần Thị Hưng
2. Tên luận án: Nghiên cứu nấm Bipolaris oryzae hại hạt giống lúa thu thập tại các tỉnh
phía bắc và ven biển miền trung Việt Nam.
3. Chuyên ngành: Bảo vệ thực vật; Mã số chuyên ngành: 62.62.01.12
4. Cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
5. Mục đích và đối tượng nghiên cứu của luận án
- Mục đích: Nghiên cứu xác định khả năng lan truyền, gây hại của nấm Bipolaris
oryzae trên hạt giống lúa và các giải pháp phòng chống bệnh tại các tỉnh phía Bắc và ven
biển Miền Trung Việt Nam.
- Đối tượng nghiên cứu: Hạt giống lúa trồng phổ biến trong sản xuất và các nguồn
nấm Bipolaris oryzae gây hại trên hạt thu thập tại các tỉnh phía bắc và ven biển miền trung
Việt Nam.
6. Nội dung nghiên cứu
- Điều tra tình hình bệnh tiêm lửa lúa do Bipolaris oryzae gây hại trên đồng ruộng và trên
hạt giống lúa
- Nghiên cứu một số đặc điểm hình thái và sinh học của nấm Bipolaris oryzae
- Nghiên cứu quá trình nấm Biolaris oryzae xâm nhiễm và gây hại hạt giống lúa
- Nghiên cứu đặc điểm phân tử của nấm Biolaris oryzae tren vùng gene ITS
- Xử lý hạt giống lúa phòng trừ nấm bệnh
7. Các phương pháp nghiên cứu chính đã sử dụng

- Phương pháp điều tra theo QCVN 01-38:2010/BNNPTNT.
- Phương pháp lấy mẫu hạt giống theo TCVN 8548:2011/BNNPTNT.
- Phương pháp kiểm nghiệm hạt giống theo ISTA (2010).
- Hai mồi ITS4 và ITS5 (White et al., 1990) đã được sử dụng để nhân toàn bộ vùng ITS
của các mẫu nấm.
- Tìm kiếm cơ sở dữ liệu Genbank bằng phần mềm trực tuyến BLAST tại NCBI
( />- Giám định nấm trên hạt giống lúa theo Mathur S.B và Olga K. (2003).
- Số liệu được xử lý bằng phần mềm Microsoft Excel, phân tích phương sai (ANOVA).

xii


8. Các kết quả nghiên cứu chính đã đạt được
- Xác định được thực trạng, mức độ tác hại của bệnh do nấm Bipolaris oryzae gây hại trên
đồng ruộng tại Hưng yên và hại hạt giống lúa thu thập tại các tỉnh phía bắc và ven biển
miền trung Việt Nam;
- Xác định được quá trình xâm nhiễm của nấm Bipolaris oryzae vào hạt giống lúa và ảnh
hưởng của nấm tới khả năng nảy mầm của hạt giống;
- Xác định được một số đặc điểm hình thái, đặc tính sinh học nấm Bipolaris oryzae hại hạt
giống lúa;
- Xác định được kết quả bước đầu trong nghiên cứu về đặc điểm phân tử nấm Bipolaris
oryzae trên vùng gene ITS của các nguồn nấm thu thập từ các vùng sinh thái và từ các
giống lúa khác nhau;
- Xác định được một số biện pháp hạn chế lây lan và gây hại của nấm Bipolaris oryzae trên
hạt giống lúa.

xiii


THESIS ABSTRACT

1. Name of PhD student:

TRAN THI HUNG

2. Name of the thesis: Study Bipolaris oryzae Cause Disease in Rice Seed Colleted from
the North and Middle Coast of Viet Nam
3. Major:

Plant Protection

Code:

62.62.01.12

4. Training institutions:

Vietnam National University of Agricultural

5. Introduction of thesis:
Bipolaris oryzae caused disease in seeds has been studied in many years, causing
rice damage especially during seed germinaton (S.H.Ou, 1985). In Vietnam, there are two
ways to plant rice seed: sowing seed in nursery to transplant seedlings and sowing directly
on the field. Both methods can be affected in fungus known as the seed-born disease.
During soaking and incubating seed, fungi will develop in rice seed and creating secondary
infection. On the field, method of sowing seed in nursery will cause lack of seedlings or
using higher amount of rice seed. For sowing seed directly on the field, fungi will cause
losing plants leading to increase labour to re-plant or reducing yield.
6. Materials
- Rice seeds.

- Bipolaris oryzae caused disease in seeds.
7. Methods
- QCVN 01-38:2010/BNNPTNT.
- TCVN 8548:2011/BNNPTNT.
- Seed Testing - ISTA (2010).
- Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics,
PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications (White et al., 1990).
- BLAST finds regions of similarity between biological sequences.
- A manual on common laboratory seed health testing methods for detecting fungi (Mathur
S.B and Olga K., 2003).
- Datas analysis by Microsoft Excel and ANOVA.

xiv


8. New academic and reasoning contribution of the thesis:
- Adding data in level damage of Bipolaris oryzae on the field and rice seed
production in Vietnam.
- Adding more biological chacteristic and adding the first reseaching results in
genetic diversity of collected fungi sources from different biographies and different rice
varieties.
- Adding methods to limit Bipolaris oryzae spreading and causing damage on
seedlings.

xv


PHẦN 1. MỞ ĐẦU

1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Không dễ để nhận thấy nấm Bipolaris oryzae Breda de Haan Shoemaker
(B. oryzae) gây hại trên hạt giống hay lây nhiễm làm giảm sản lượng của cây lúa
trên đồng ruộng. Tuy nhiên, có thể nhận thấy B. oryzae đã phá hủy biểu mô của hạt,
làm giảm sức sống của cây mầm (Neergaard, 1966). B. oryzae là nấm gây hại hạt
giống lúa tiêu biểu có thể tồn tại bên trong hạt rất nhiều năm, nấm có thể gây chết
hoặc tạo ra vết bệnh trên cây mầm (Ou, 1985). B. oryzae có thể tồn tại trên cây lúa
trong tất cả các giai đoạn phát triển, nấm có thể gây hại trên lá mầm, phiến lá, bẹ lá,
cổ bông, hạt và phôi. Trên cây mạ, nấm B. oryzae có thể gây ra các triệu chứng thối
vòng quanh lá mầm hoặc làm biến dạng lá sơ cấp và thứ cấp. B. oryzae cũng có thể
xâm nhập vào hạt lúa qua lớp vỏ, là nguyên nhân gây ra hiện tượng “pecky rice”một thuật ngữ chỉ hạt bị đốm và biến màu (Webster and Gunnel, 1992). Nấm
B. oryzae đã không được chú ý nhiều trong thời gian gần đây do không gây thiệt hại
nặng về năng suất và kinh tế, B. oryzae cũng không gây thành dịch hại như một số
loài nấm khác, tuy nhiên B. oryzae được coi là nấm gây bệnh trên lúa của nông dân
nghèo ở những vùng đất bị khô hạn và đất nghèo dinh dưỡng (Zadoks, 2002).
B. oryzae là nguyên nhân chính gây ra tỷ lệ nảy mầm thấp của các lô hạt
giống lúa khi gieo trồng tại một số tỉnh phía Bắc và ven biển miền Trung Việt Nam.
B. oryzae được tìm thấy trên tất cả các mẫu hạt giống lúa không đạt yêu cầu về tỷ lệ
nảy mầm theo quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam từ năm 1998 đến 2008. B. oryzae đã
gây ra hiện tượng hạt bị chết trước khi nảy mầm và cây mầm không bình thường do
nhiễm B. oryzae sơ cấp hoặc thứ cấp (Trung tâm Khảo kiểm nghiệm giống, sản
phẩm cây trồng Quốc gia, 1998- 2008). Các nghiên cứu về bệnh hạt giống thời điểm
này của Trường Đại học Cần Thơ, Trường Đại học Nông Lâm Huế, Viện nghiên
cứu Lúa đồng bằng sông Cửu Long cũng cho rằng B. oryzae có ảnh hưởng tới tỷ lệ
nảy mầm của hạt giống lúa và giai đoạn mạ trên đồng ruộng tại các tỉnh phía Nam.
Các kết quả nghiên cứu cũng cho thấy nấm B. oryzae không gây ra thiệt hại nặng về
năng suất nhưng đã gây thiệt hại về số lượng và chất lượng hạt giống lúa.
Quá trình phát triển và gây hại của nấm B. oryzae tại Việt Nam có thể nói đã
trải qua hai giai đoạn. Giai đoạn 1 là trong những năm từ giữa đến cuối thế kỷ 20,
với bộ giống lúa cũ và phương thức canh tác chưa được cải tiến, nấm B. oryzae gây

1


hại trên đồng ruộng tương đối phổ biến. Các kết quả nghiên cứu khoa học trong thời
gian này thường tập trung trên đồng ruộng với quá trình gây hại trên bộ lá của cây
lúa. Các biện pháp phòng trừ cũng tập trung trên đồng ruộng, các nghiên cứu về tác
hại của nấm trên hạt và quá trình truyền bệnh qua hạt chưa nhiều. Đây là giai đoạn
đã đưa bệnh do nấm B. oryzae gây ra vào danh sách những bệnh được quan tâm trên
cây lúa, bệnh tiêm lửa. Giai đoạn 2 là vào những năm đầu của thế kỷ 21. Quá trình
chọn tạo giống ở Việt Nam ở giai đoạn này đã phát triển rất nhanh chóng. Nhiều
giống lúa mới đã được công nhận và đưa vào sản xuất với các đặc tính nông sinh
học đa dạng, phong phú. Bệnh do nấm B. oryzae gây ra được kiểm soát thông qua
quá trình khảo nghiệm, là 1 trong 29 tính trạng của các giống lúa mới chọn tạo bắt
buộc phải được đánh giá trong quá trình khảo nghiệm giá trị canh tác và giá trị sử
dụng theo quy định của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn. Bên cạnh đó
phương thức sản xuất lúa được hiện đại hóa, các loại nấm bệnh gây hại trên đồng
ruộng trong đó có B. oryzae đã được kiểm soát nên hạn chế được khả năng gây hại
trong quá trình phát triển của cây lúa. Trong thời gian này, được chính phủ Đan
Mạch trợ giúp, các nghiên cứu về bệnh hạt giống đã cho thấy nấm B. oryzae có ý
nghĩa rất lớn trong việc gây hại trên hạt giống lúa.
Trong những năm gần đây, trên một số giống lúa đang trồng phổ biến tại các
tỉnh phía Bắc, B. oryzae đã gây hại trở lại trên đồng ruộng. Hiện tượng này đã tạo ra
sự lo ngại cho các cơ quan quản lý, công ty sản xuất giống và nông dân. Khi sản
xuất vụ mới, nhu cầu hạt giống lúa rất lớn, việc sử dụng hạt giống vụ trước trồng ở
vụ sau rất khó khăn do áp lực về thời gian. Thời gian từ khi thu hoạch vụ này để
chuyển sang gieo trồng vụ mới (thời gian chuyển vụ) quá ngắn làm cho việc chuẩn
bị hạt giống để bán trên thị trường không kịp. Một số giống chưa hết thời gian ngủ
nghỉ khi được bán tới tay người sử dụng cũng sẽ ảnh hưởng đến chất lượng hạt
giống và quá trình kinh doanh. Để khắc phục tình trạng này các công ty đã sử dụng
ưu thế sẵn về chênh lệch thời vụ giữa các tỉnh miền Trung và miền Bắc để sản xuất

hạt giống tại miền Trung để cung cấp cho các tỉnh phía Bắc. Tại miền Trung, nấm
B. oryzae khá phổ biến trên đồng ruộng nên quá trình vận chuyển hạt giống được
sản xuất tại đây đi các địa phương khác đã tạo điều kiện cho B. oryzae phát triển ở
nơi hạt giống đến. Các công ty cung cấp hạt giống lúa cho rằng đây là nguyên nhân
chính gây ra hiện tượng nấm B. oryzae xuất hiện trở lại trên đồng ruộng tại các tỉnh
phía Bắc. Ngoài ra việc tích lũy bệnh sau một vài vụ do sự tồn tại của nấm B.
oryzae trên đồng ruộng có thể đã tạo điều kiện cho nấm xâm nhiễm vào hạt. Nấm B.

2


oryzae lan truyền thông qua hạt giống không tạo ra quá trình lây lan mạnh trên đồng
ruộng để tạo thành dịch như Pyricularia oryzae hay một số nấm khác nhưng B.
oryzae tồn tại trên hạt cũng là một mắt xích trong quá trình duy trì sự có mặt và
truyền bệnh từ vụ trước tới vụ sau.
Quá trình trao đổi mua bán hạt giống diễn ra rất thường xuyên và dễ dàng
trong khi việc quản lý bệnh trên hạt giống chưa được quan tâm. Đối với nấm B.
oryzae lan truyền qua hạt giống hiện cũng chưa có tiêu chuẩn cụ thể về tỷ lệ hạt
nhiễm nấm là bao nhiêu thì lô hạt giống đạt yêu cầu làm giống và được phép lưu
thông trên thị trường. Chất lượng hạt giống lúa hiện nay rất được quan tâm và được
quản lý theo quy chuẩn Quốc gia. Hạt giống lúa chất lượng tốt có thể được bán với
giá cao hơn 20 lần giá lúa thương phẩm. Hạt giống lúa ngoài ưu điểm vượt trội về
năng suất hay chất lượng thì phải đáp ứng các yêu cầu đặt ra về độ ẩm, độ sạch, hạt
khác giống và tỷ lệ nảy mầm. Trong các chỉ tiêu trên tỷ lệ nảy mầm là quan trọng
nhất, tỷ lệ nảy mầm của một lô hạt giống được yêu cầu tối thiểu phải đạt 80% và
không bị giảm trong thời gian trước khi đem đi gieo trồng. Để đảm bảo tỷ lệ nảy
mầm cao, lô hạt giống lúa phải được loại bỏ các yếu tố có khả năng gây bệnh hoặc
bản thân hạt giống sạch bệnh không mang nguồn bệnh cả ở bên trong hay bám
ngoài vỏ.
Giảm năng suất, tăng công lao động là yếu tố phải được hạn chế. Tại Việt

Nam, sản xuất lúa thường bằng hai hình thức: gieo mạ sau đó cấy chuyển ra ruộng
và gieo sạ trực tiếp trên đồng ruộng. Cả hai phương pháp này đều có khả năng bị
ảnh hưởng do hạt giống bị nhiễm B. oryzae gây ra. Đối với hình thức gieo mạ, tình
trạng thiếu mạ xảy ra do hạt giống bị chết bởi B. oryzae. Đối với hình thức gieo sạ,
B. oryzae có thể gây mất khoảng dẫn tới tăng công lao động cấy dặm hoặc bị giảm
năng suất khi không bù được khoảng mất cây. Với diện tích trồng lúa khoảng 8 triệu
ha của Việt Nam, nếu kiểm soát được khả năng gây hại của nấm B. oryzae thì sẽ tiết
kiệm được một lượng rất lớn hạt giống lúa.
Sử dụng hạt giống lúa có chất lượng tốt trong dự trữ Quốc gia phải được đạt
lên hàng đầu. Hạt giống lúa với mục đích dự trữ Quốc gia hiện nay chưa được kiểm
soát tỷ lệ hạt nhiễm nấm B. oryzae trước khi đem vào kho dự trữ. Các lô hạt giống
lúa có thể bị giảm tỷ lệ nảy mầm và sức sống của cây mầm do nấm B. oryzae. Sử
dụng các lô hạt giống này trong các trường hợp khẩn cấp sẽ gây ra hậu quả rất khó
lường. Ví dụ sau thiên tai, gieo trồng các lô hạt giống có tỷ lệ nảy mầm thấp sẽ rất
khó khắc phục do thời vụ đã muộn.

3


Để có thông tin đầy đủ và toàn diện, các nghiên cứu về nấm B. oryzae gây
hại trên hạt giống lúa là rất cần thiết. Các kết quả thu được trong quá trình thực hiện
luận án sẽ là cơ sở dữ liệu để nghiên cứu, ứng dụng tạo ra một hệ thống sản xuất hạt
giống lúa sạch bệnh tại Việt Nam.
1.2. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI
1.2.1. Mục đích
- Nghiên cứu xác định khả năng xâm nhiễm, gây hại của nấm B. oryzae trên
hạt giống lúa và các giải pháp phòng chống bệnh tại các tỉnh phía Bắc và ven biển
miền Trung Việt Nam.
1.2.2. Yêu cầu
- Có được thông tin về sự gây hại của B. oryzae trên đồng ruộng, có được

thông tin về tỷ lệ hạt bị nhiễm nấm B. oryzae trên hạt giống lúa tại các tỉnh phía Bắc
và ven biển miền Trung.
- Xác định được quá trình xâm nhiễm của B. oryzae vào hạt giống và ảnh
hưởng của nấm tới khả năng nảy mầm của hạt giống.
- Xác định được một số đặc điểm sinh học, đặc điểm gây hại trên hạt và sự đa
dạng di truyền của nấm B. oryzae.
- Xác định được các biện pháp chế biến, bảo quản hạt giống lúa và các biện
pháp xử lý hạt giống để phòng trừ nấm B. oryzae.
1.3. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI
- Bổ sung số liệu về mức độ gây hại của nấm B. oryzae trên đồng ruộng và
hạt giống lúa sản xuất tại Việt Nam.
- Bổ sung các đặc điểm sinh học và đặc điểm vùng gen ITS của các nguồn
nấm thu thập từ các vùng sinh thái và từ các giống lúa khác nhau.
- Bổ sung các thông tin về vị trí của nấm B. oryzae trong cơ cấu giống và
canh tác hiện nay từ đó tìm ra các phương pháp hạn chế tỷ lệ hạt giống lúa bị nhiễm
B. oryzae và hạn chế sự gây hại của nấm B. oryzae trên cây lúa.
1.4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.3.1. Ý nghĩa khoa học
- Kết quả nghiên cứu nấm B. oryzae gây hại trên hạt giống lúa sản xuất tại
Việt Nam sẽ bổ sung dữ liệu khoa học về nấm B. oryzae hại lúa.

4


- Các kết quả thu được của đề tài sẽ là cơ sở để xây dựng tiêu chuẩn hạt
giống về tỷ lệ hạt nhiễm nấm được phép của lúa cũng như xây dựng quy trình sản
xuất hạt lúa giống có chất lượng cao.
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Đề tài bổ sung những nghiên cứu về nấm B. oryzae, là cơ sở để xây dựng hệ
thống quản lý hạt giống lúa ở các cấp giống nhằm cung cấp nguồn giống lúa sạch

bệnh cho sản xuất từ đó quản lý được quá trình lan truyền và gây hại của B. oryzae.
1.5. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
1.5.1. Đối tượng nghiên cứu
Hạt giống lúa thuần và lúa lai sử dụng phổ biến trong sản xuất và các nguồn
nấm B. oryzae gây hại trên hạt giống lúa thu thập tại các tỉnh phía Bắc và ven biển
miền Trung Việt Nam.
1.5.2. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu về mức độ phổ biến, mức độ gây hại, khả năng lan truyền, khả
năng tồn tại trên hạt giống lúa, đặc điểm sinh học, đặc điểm di truyền của nấm
B. oryzae cũng như nghiên cứu về một số biện pháp xử lý hạt giống để phòng trừ bệnh.

5


PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. CƠ SỞ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU NẤM B. ORYZAE HẠI HẠT
GIỐNG LÚA
Trong những nguyên nhân gây bệnh trên hạt giống, ba loại nấm bệnh được
cho là quan trọng nhất trong phương thức lây truyền qua hạt giống đã được nghiên
cứu là Drechslera oryzae (còn được gọi là Helminthosporium oryzae hay Bipolaris
oryzae), Pyricularia oryzae và Trichoconis padwickii (Neergaard, 1970).
Drechslera oryzae gây hại trên hạt giống đã được nghiên cứu trong nhiều năm, gây
nhiều tác hại cho lúa đặc biệt là gây hại trong quá trình nảy mầm. Các giống lúa
mẫn cảm với Drechslera oryzae ở các mức khác nhau và bị ảnh hưởng khác nhau,
ngoài ra không phải tất cả các giống lúa đều bị gây hại mà vẫn có một số rất ít các
giống lúa có khả năng chống chịu lại quá trình gây hại của nấm (Ou, 1985).
Nghiên cứu nấm B. oryzae Breda de Haan Shoemaker gây hại trên lúa có lịch
sử tương đối lâu đời, đã có nhiều nghiên cứu về B. oryzae của các nhà khoa học ở
nhiều nước trên thế giới công bố từ đầu thế kỷ 20. Thời gian này quan điểm chung

của các nhà nghiên cứu cho rằng những bệnh từ các nguồn khác như từ đất, từ các
bộ phận khác trên cây là ưu thế trội hơn so với bệnh hạt giống. Cây lúa bị nhiễm
nấm Drechslera oryzae (D. oryzae) hay còn gọi là Helminthosporium oryzae
(H. oryzae) – Bipolaris oryzae (B. oryzae) - Cochliobolus miyabeanus
(C. miyabeanus) từ đất tương tự như nấm Fusarium graminearum cũng có nguồn
gốc từ đất (Padwick, 1950). Tuy nhiên theo Ou (1985), quan điểm về bệnh truyền
qua hạt giống đã được đặt ra trước đó, quan điểm này được nghiên cứu sâu hơn như
Suzuki (1930) chứng minh rằng một số loại nấm bệnh trong đó có D. oryzae được
mang trên hạt giống lúa là nguyên nhân đầu tiên gây ra bệnh vào mùa xuân trên
đồng ruộng chứ không phải xuất phát từ đất. Theo Neergaard (1970), nấm bệnh
truyền qua hạt giống rất quan trọng bởi các lý do sau: hạt chứa nấm bệnh thì chắc
chắn cây ký chủ luôn mang bệnh; hạt mang nấm có khả năng lây sang hạt khỏe khi
cùng nằm trong một lô hạt giống trong quá trình nảy mầm; nấm trên hạt là nguồn
lây nhiễm sớm nhất cho cây khi còn là cây mầm; hạt mang nấm bệnh có thể truyền
bệnh sang một vùng khác và tạo ra các chủng mới có độ gây độc cho cây mạnh hơn
các chủng hiện tại; đất không bị nhiễm nấm sẽ bị nhiễm nấm khi gieo hạt giống có
chứa nấm bệnh và như vậy cây trồng vụ tiếp theo sẽ bị nhiễm bệnh từ đất.

6


2.2. NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ NẤM B. ORYZAE Ở NƯỚC NGOÀI
2.2.1. Tên gọi, vị trí phân loại và phân bố địa lý
Nấm gây bệnh là B. oryzae (Brede de Haan Shoemaker), trước đó được gọi
là Helminthosporium oryzae (Brede de Haan) hoặc Drechslera oryzae (Brede de
Haan), giai đoạn hữu tính được gọi là Cochliobolus miyabeanus (Ito and Kurib)
thuộc bộ Pyrenomycetales lớp nấm túi Ascomycetes (Ou, 1985). Theo Shoemaker
(1959), vào năm 1900, Brede de Haan là người đầu tiên mô tả và đặt tên nấm gây
bệnh là Helminthosporium oryzae. Cũng theo Shoemaker (1959), nấm được mô tả
và nghiên cứu ở Nhật bởi Hori từ năm 1901 đến năm 1918, sau đó là các nghiên

cứu của Tanaka (1922), Nishikado and Hemmi (1930), Oku et al. (1958), Asada and
Baba (1957), nấm được phân loại là Fungi, Ascomycota, Pezizomycotina,
Dothideomycetes, Pleosporomycetidae, Pleosporales, Pleosporaceae, Bipolaris.
Theo Manamgoda (2011), loài Cochliobolus bao gồm B. oryzae gây ra nhiều
thiệt hại trên toàn thế giới, phân loại của loài rất khó xác định chính xác do các giai
đoạn vô tính và hữu tính trong suốt 50 năm qua. Ông cho rằng có sự khác nhau giữa
các chủng nấm ở các địa phương khác nhau về hình thái học, trao đổi chất, cách
thức tồn tại và gây hại.
Theo UniProt Knowledgebase (UniProtKB) (2014), phân loại nấm B. oryzae
theo sơ đồ sau:
Mã phân loại

101162

Tên khoa học

Cochliobolus miyabeanus

Tên thường gọi theo triệu chứng

Brown spot disease fungus

Tên đồng nghĩa

Bipolaris oryzae

Tên gọi khác

› Bipolaris oryzae (Breda de Haan)
Shoemaker, 1959

› Drechslera oryzae
› Helminthosporium oryzae
› Helminthosporium oryzae Breda de
Haan, 1900
› Luttrellia oryzae

7


Phân loại Cellular organisms
Eukaryota
Opisthokonta
Giới nấm Fungi
Phân giới Dikarya
Ngành nấm túi Ascomycota
Saccharomyceta
Phân ngành nấm Pezizomycotina
Leotiomyceta
Dothideomyceta
Lớp Dothideomycetes
Phân lớp Pleosporomycetidae
Thứ Pleosporales
Phân thứ Pleosporineae
Họ Pleosporaceae
Mitosporic Cochliobolus
Bipolaris
Bipolaris oryzae
Có trên 80 nước đã có thông tin về sự có mặt của B. oryzae và cũng có rất
nhiều kết quả nghiên cứu liên quan đến loài nấm này. B. oryzae là nấm gây hại trên
lúa phổ biến trên toàn thế giới, bản đồ phân bố của nấm do CABI cung cấp cho thấy

nấm có thể tồn tại và gây hại ở các vùng khí hậu ôn đới, cận nhiệt đới và nhiệt đới,
các vùng hoặc các nước có khí hậu lạnh không tìm thấy sự tồn tại của B. oryzae.
Theo Manamgoda (2011), loài Cochliobolus bao gồm B. oryzae gây ra nhiều
thiệt hại trên toàn thế giới, phân loại của loài rất khó xác định chính xác do các giai
đoạn vô tính và hữu tính trong suốt 50 năm qua. Ông cho rằng có sự khác nhau giữa
các chủng nấm ở các địa phương khác nhau về hình thái học, trao đổi chất, cách
thức tồn tại và gây hại.

8