Nghiên cứu công nghệ sản xuất phân bón vi sinh vật chức năng sử dụng cho khoai tây

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐÀO VĂN THÔNG

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN BÓN
VI SINH VẬT CHỨC NĂNG SỬ DỤNG CHO KHOAI TÂY

LUẬN ÁN TIẾN SỸ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

HÀ NỘI, 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-------

-------

ĐÀO VĂN THÔNG

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN BÓN
VI SINH VẬT CHỨC NĂNG SỬ DỤNG CHO KHOAI TÂY

Chuyên ngành: Công nghệ sinh học thực phẩm
Mã số: 62.54.02.05
LUẬN ÁN TIẾN SỸ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. Phạm Thu Thủy
2. PGS.TS. Phạm Văn Toản

HÀ NỘI, 2012


ii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:
-

Đây là công trình nghiên cứu của tôi và một số kết quả cùng cộng tác với các
cộng sự khác.

-

Các số liệu trình bày trong luận án là trung thực, một phần đã được công bố
trên các tập san, tạp chí khoa học chuyên ngành với sự đồng ý cho phép của
các đồng tác giả.

-

Phần còn lại chưa được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác.
Tác giả luận án

Đào Văn Thông


iii

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Phạm Thu Thủy, Viện Công
nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm - Đại học Bách khoa Hà Nội, và PGS.TS
Phạm Văn Toản, Ban Đào tạo Sau đại học - Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam
những người thầy đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án.
Tôi xin trân trọng cảm ơn:
Tập thể các thầy cô giáo Viện Công nghệ sinh học và Công nghệ Thực phẩm,
Viện Đào tạo sau đại học – Đại học Bách khoa Hà Nội, đã tạo điều kiện thuận lợi
cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận án này.
Ban lãnh đạo Viện Môi trường Nông nghiệp, tập thể cán bộ Bộ môn Sinh học
Môi trường, các phòng ban chức năng của Viện đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn
thành bản luận án này.
Ban lãnh đạo Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, tập thể cán bộ Bộ môn Vi sinh vật
nông nghiệp, các phòng ban chức năng của Viện đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn
thành bản luận án này.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè và người
thân đã tạo điều kiện, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thựcc hiện luận
án.
Tác giả luận án

Đào Văn Thông


iv

DANH MỤC CHỮ VIẾT TĂT
Chữ viết tắt

Chữ viết đầy đủ

CĐN

: Cố định nitơ

CT

: Công thức

cs

: Cộng sự

ĐC

: Đối chứng

ĐK

: Đường kính

ĐKVPG : Đường kính vòng phân giải
ĐKVƯC : Đường kính vòng ức chế
KTSTT

: Kích thích sinh trưởng thực vật

KN

: Khảo nghiệm

V
HHVSV : Hỗn hợp vi sinh vật
TCN

: Tiêu chuẩn Ngành

TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam

VKHX

: Vi khuẩn héo xanh

VSV

: Vi sinh vật

CFU

: Colony Forming Unit

CV

: Coefficients of variation

IAA

: Indol acetic acid

v

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của luận án .....................................................................................1
2. Mục tiêu của luận án.............................................................................................2
3. Cơ sở khoa học của luận án ..................................................................................2
4. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án ...........................................................3
6. Những điểm mới của luận án ...............................................................................3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................................. 5
1.1 Sản xuất khoai tây trên thế giới và ở Việt Nam .................................................5
1.1.1 Sản xuất khoai tây trên thế giới .................................................................5
1.1.2 Sản xuất khoai tây ở Việt Nam ................................................................6
1.2 Sinh trưởng và phát triển của cây khoai tây .......................................................6
1.2.1 Ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh ........................................................6
1.2.2 Ảnh hưởng của chế độ dinh dưỡng............................................................8
1.2.3 Đất trồng ..................................................................................................10
1.3 Bệnh héo xanh do vi khuẩn trên cây khoai tây.................................................10
1.3.1 Triệu chứng bệnh .....................................................................................11
1.3.2 Đặc điểm sinh lý, sinh hóa của vi khuẩn gây bệnh héo xanh ..................12
1.3.3 Đặc điểm xâm nhiễm và phát triển bệnh .................................................14
1.3.4 Biện pháp phòng trừ ................................................................................15
1.4 Vi sinh vật đối kháng trong sản xuất nông nghiệp ...........................................16
1.4.1 Giới thiệu chung ......................................................................................16
1.4.2 Vi sinh vật đối kháng vi sinh vật gây bệnh vùng rễ cây trồng cạn ..........18
1.4.3 Vi sinh vật trong kiểm soát sinh học bệnh héo xanh vi khuẩn ................21
1.5 Phân bón vi sinh vật .........................................................................................23
1.5.1 Phân vi sinh vật cố định nitơ ...................................................................24

1.5.2. Phân vi sinh vật phân giải hợp chất phospho khó tan.............................26


vi

1.5.3 Phân vi sinh vật hỗn hợp..........................................................................30
1.6 Sản xuất, sử dụng và bảo quản phân bón vi sinh vật........................................32
1.6.1 Phân lập tuyển chọn chủng vi sinh vật. ...................................................32
1.6.2 Nhân sinh khối, xử lý sinh khối, tạo sản phẩm........................................33
1.6.3 Bao gói sản phẩm.....................................................................................37
1.6.4 Sử dụng và bảo quản phân bón vi sinh vật ..............................................37
CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................... 39
2.1 Vật liệu .............................................................................................................39
2.1.1 Chủng vi sinh vật .....................................................................................39
2.1.2 Giống khoai tây sử dụng ..........................................................................39
2.1.3 Thiết bị, dụng cụ và hóa chất thí nghiệm ................................................39
2.2 Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................40
2.2.1 Kiểm tra mật độ vi khuẩn ........................................................................40
2.2.2 Xác định hoạt tính sinh học của vi sinh vật .............................................41
2.2.3 Xác định các chỉ tiêu hóa sinh .................................................................49
2.2.4 Phân loại vi sinh vật .................................................................................52
2.2.5 Xác định khả năng tồn tại của vi sinh vật ................................................56
2.2.6. Nghiên cứu điều kiện nhân sinh khối vi khuẩn ......................................56
2.2.7 Điều tra cây trồng bị bệnh héo xanh vi khuẩn .........................................57
2.2.8 Bố trí thí nghiệm trong nhà lưới ..............................................................58
2.2.9 Bố trí thí nghiệm đồng ruộng...................................................................60
2.2.10 Tối ưu hóa các điều kiện nuôi cấy theo phương pháp bề mặt đáp ứng .......61
2.2.11 Xử lý số liệu, phân tích thống kê ...........................................................62
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................................... 63
3.1 Xác định bộ chủng vi sinh vật phù hợp cho sản xuất phân bón vi sinh vật

chức năng sử dụng cho cây khoai tây .....................................................................63
3.1.1 Tuyển chọn bộ chủng vi sinh vật .............................................................63
3.1.2 Định tên và xác định độ an toàn của các chủng vi sinh vật nghiên cứu ..71
3.1.3 Khả năng tổ hợp các chủng vi sinh vật nghiên cứu. ................................78
3.2 Công nghệ sản xuất phân bón vi sinh vật chức năng cho cây khoai tây .........81


vii

3.2.1 Nghiên cứu nhân sinh khối vi sinh vật ....................................................81
3.2.2 Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất phân bón vi sinh vật chức
năng sử dụng cho cây khoai tây ........................................................................96
3.2.3 Đánh giá chất lượng sản phẩm phân bón vi sinh vật chức năng ......... 101
3.3 Hiệu quả của phân bón VSV chức năng đối với cây khoai tây ..................... 101
3.3.1 Hiệu quả của phân bón VSV chức năng đối với cây khoai tây trên đồng
ruộng diện hẹp ................................................................................................ 101
3.3.2 Hiệu quả của phân bón VSV chức năng đối với khoai tây trên diện rộng 107
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................................110
Kết luận................................................................................................................ 110
Kiến nghị ............................................................................................................. 111
TÀI LIỆU THAM KHẢO. ......................................................................................................112


viii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Tình hình sản xuất khoai tây trên thế giới ..................................................... 5
Bảng 1.2. Diện tích, năng suất và sản lượng khoai tây ở các châu lục năm 2010 ......... 5
Bảng 1.3. Tình hình sản xuất khoai tây ở Việt Nam ..................................................... 6
Bảng 1.4. Những đặc tính sinh hoá chính của Ralstonia Solanacearum Smith ........... 13

Bảng 2.1. Danh sách các chủng VSV sử dụng trong nghiên cứu ................................ 39
Bảng 2.2. Mức độ hoạt tính đối kháng của vi sinh vật ................................................ 49
Bảng 3.1. Hoạt tính sinh học của các chủng vi khuẩn cố định nitơ nghiên cứu .......... 63
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của chủng AT73 đến sinh trưởng của cây khoai tây ................ 64
Bảng 3.3. Hoạt tính sinh học của một số vi khuẩn đối kháng vi khuẩn héo xanh khoai tây 66
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của chủng B16 đến sinh trưởng của cây khoai tây.................. 68
Bảng 3.5. Khả năng kiểm soát bệnh héo xanh vi khuẩn của chủng B16 ..................... 68
Bảng 3.6. Hoạt tính sinh học của 7 chủng vi khuẩn phân giải hợp chất phospho
khó tan ......................................................................................................... 69
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của chủng B04 đến sinh trưởng của cây khoai tây................... 71
Bảng 3.8. Đặc điểm hình thái của các chủng vi sinh vật tuyển chọn ......................... 72
Bảng 3.9. Kết quả kiểm tra đặc tính sinh hóa của các chủng vi khuẩn Bacillus
tuyển chọn bằng kit API 50CHB ................................................................ 73
Bảng 3.10. Kết quả xác định đặc điểm sinh hóa của chủng vi khuẩn Azotobacter ..... 74
Bảng 3.11. Mức độ an toàn sinh học của các chủng vi sinh vật nghiên cứu ............... 78
Bảng 3.12. Khả năng tồn tại riêng lẻ và hỗn hợp của vi sinh vật trong than bùn khử trùng .. 79
Bảng 3.13. Hoạt tính sinh học của các chủng sau 90 ngày bảo quản trong điều kiện
riêng lẻ và tổ hợp ......................................................................................... 79
Bảng 3.14. Ảnh hưởng của hỗn hợp vi sinh vật đối với khoai tây trong nhà sinh trưởng .. 80
Bảng 3.15. Ảnh hưởng tỷ lệ giống cấy đến sinh khối của các chủng vi khuẩn
nghiên cứu ................................................................................................ 84
Bảng 3.16. Ảnh hưởng của lượng khí cấp đến sinh khối của các chủng vi khuẩn
nghiên cứu ................................................................................................ 85
Bảng 3.17. Miền khảo sát các điều kiện nhân sinh khối bộ chủng vi sinh vật lựa chọn .. 90


ix

Bảng 3.18. Phân tích phương sai Anova của mô hình đối với chủng B.subtilis B16 .. 91
Bảng 3.19. Phân tích phương sai Anova của mô hình đối với chủng B.polyfermenticus B04.. 91

Bảng 3.20. Phân tích phương sai Anova của mô hình đối với chủng A.chroococcum AT73 .. 92
Bảng 3.21. Phương án tối ưu các điều kiện sinh trưởng của các chủng vi sinh vật
nghiên cứu ................................................................................................... 94
Bảng 3.22.Các thông số kỹ thuật trong công đoạn lên men nhân sinh khối................ 95
Bảng 3.23. Chất lượng vi khuẩn nhận được sau khi lên men nhân sinh khối trong
các điều kiện kỹ thuật lựa chọn ................................................................... 95
Bảng 3.24. Ảnh hưởng của chất mang đến mật độ vi khuẩn trong quá trình bảo quản . 96
Bảng 3.25. Ảnh hưởng của độ ẩm đến mật độ vi khuẩn trong quá trình bảo quản .... 98
Bảng 3.26. Chất lượng phân bón VSV chức năng sử dụng cho cây khoai tây .......... 101
Bảng 3.27. Tính chất của đất trồng thí nghiệm khoai tây .......................................... 102
Bảng 3.28. Ảnh hưởng của phân bón VSV chức năng đến khả năng sinh trưởng
của cây khoai tây trên đồng ruộng ............................................................ 102
Bảng 3.29. Khả năng kiểm soát bệnh héo xanh vi khuẩn của phân bón VSV chức
năng đối với cây khoai tây trên đồng ruộng .............................................. 103
Bảng 3.30. Ảnh hưởng của phân bón VSV chức năng tới năng suất khoai tây ........ 105
Bảng 3.31. Ảnh hưởng của phân bón VSV chức năng đến chất lượng khoai tây ..... 106
Bảng 3.32. Biến động quần thể một số vi sinh vật trước và sau khi sử dụng phân
bón VSV chức năng .................................................................................. 106
Bảng 3.33. Tác dụng của phân bón VSV chức năng đối với khoai tây trên diện rộng .. 108
Bảng 3.34. Hiệu quả kinh tế sử dụng phân bón vi sinh vật chức năng đối với cây
khoai tây .................................................................................................... 109


x

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 3.1. Vòng ức chế VKHX của chủng B16.......................................................................... 67
Hình 3.2. Khuẩn lạc và vòng phân giải Ca3(PO4)2 của chủng B04.......................................... 70
Hình 3.3. Đặc điểm hình thái khuẩn lạc các chủng vi sinh vật tuyển chọn ............................. 72
Hình 3.4. Đặc điểm hình thái tế bào các chủng vi sinh vật tuyển chọn.................................... 72

Hình 3.5. Cây phát sinh dựa trên trình tự ADNr 16S của chủng B16 với các loài có quan hệ
họ hàng gần .................................................................................................................... 75
Hình 3.6. Cây phát sinh dựa trên trình tự ADNr 16S của chủng B04 với các loài có quan hệ
họ hàng gần .................................................................................................................... 76
Hình 3.7. Cây phát sinh dựa trên trình tự ADNr 16S của chủng AT73 với các loài có quan hệ
họ hàng gần .................................................................................................................... 76
Hình 3.8. Khả năng tương hỗ giữa các chủng vi sinh vật trên môi trường thạch ................... 78
Hình 3.9. Mật độ chủng B.subtilic B16 trong các môi trường nghiên cứu................82
Hình 3.10. Mật độ chủng B.polyfermenticus B04 trong các môi trường nghiên cứu ...83
Hình 3.11. Mật độ chủng A. chroococcum AT73 trong các môi trường nghiên cứu ...84
Hình 3.12. Khảo sát thời gian nuôi cấy các chủng vi sinh vật lựa chọn ....................86
Hình 3.13. Khảo sát pH nuôi cấy các chủng vi sinh vật lựa chọn .............................87
Hình 3.14. Khảo sát nhiệt độ nuôi cấy các chủng vi sinh vật lựa chọn .....................89
Hình 3.15. Ảnh hưởng các yếu tố tới mật độ tế bào các chủng vi sinh vật.............................. 93
Hình 3.16. Bề mặt đáp ứng của mật độ tế bào chủng B.subtilis B16 ....................................... 93
Hình 3.17. Bề mặt đáp ứng của mật độ tế bào chủng B.polyfermenticus B04 ........................ 93
Hình 3.18. Bề mặt đáp ứng của mật độ tế bào chủng A.chroococcum AT73 ........................ 94
Hình 3.19. Mức độ đáp ứng sự mong đợi đối với các chủng vi sinh vật nghiên cứu ............. 94
Hình 3.20. Quy trình công nghệ sản xuất phân bón VSV chức năng sử dụng cho cây
khoai tây. ...................................................................................................99
Hình 3.21. Khả năng hạn chế bệnh héo xanh vi khuẩn của phân bón VSV chức năng
trên cây khoai tây ................................................................................... 104
Hình 3.22. Khoai tây bị bệnh héo xanh trên đồng ruộng......................................................... 104
Hình 3.23. Năng suất khoai tây trên đồng ruộng .................................................... 105
Hình 3.24. Thí nghiệm khoai tây trên đồng ruộng ................................................................... 108


1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của luận án
Khoai tây là cây trồng có giá trị dinh dưỡng cao. Củ khoai tây chứa trung bình
khoảng 28% chất khô, trong đó có từ 18 – 20% là tinh bột. Chất béo trong khoai tây
được cơ thể người hấp thụ hoàn toàn. Khoai tây có chứa nhiều vitamin cần thiết cho
cơ thể người như vitamin PP, vitamin K, vitamin nhóm B (B1, B2, B6), vitamin C và
β – caroten (tiền vitamin A). Ngoài ra, trong thành phần của khoai tây còn có nhiều
acid amin, muối khoáng .v.v.
Mặt khác, khoai tây là cây trồng có thời gian sinh trưởng ngắn, lại cho năng
suất cao nên đã trở thành một loại cây lương thực, thực phẩm quan trọng trên thế
giới. Tuy nhiên khoai tây là loại cây trồng đòi hỏi dinh dưỡng cao và vấn đề sâu bệnh
cũng đang rất cần được quan tâm.
Ở Việt Nam, bệnh héo xanh do vi khuẩn Ralstonia solanacearum Smith được
đánh giá là loại bệnh nguy hiểm đối với cây khoai tây. Mức độ phổ biến và tác hại
của bệnh héo xanh có chiều hướng ngày càng gia tăng, đặc biệt tại đồng bằng sông
Hồng là nơi trồng khoai tây chính của cả nước. Cho đến nay chưa có biện pháp hữu
hiệu nào có thể ngăn chặn và phòng trừ bệnh héo xanh, nên nông dân trồng khoai tây
luôn chưa yên tâm sản xuất. Trong khi đó, nhu cầu của thị trường ngày một lớn, đòi
hỏi diện tích khoai tây phải mở rộng nhiều hơn nữa.
Giải pháp công nghệ ứng dụng phân bón vi sinh vật chức năng cải thiện công
tác canh tác cây khoai tây thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học. Thật vậy,
phân bón vi sinh vật chức năng không những cung cấp và nâng cao hiệu quả hấp thụ
dinh dưỡng đối với cây trồng, mà còn có khả năng tiêu diệt hoặc ức chế sinh trưởng
phát triển của các vi sinh vật gây bệnh vùng rễ cây trồng.
Nhằm đáp ứng yêu cầu thực tế trồng khoai tây ở nước ta, luận án ''Nghiên
cứu công nghệ sản xuất phân bón vi sinh vật chức năng sử dụng cho khoai tây"
được thực hiện.


2

2. Mục tiêu của luận án
• Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất phân bón vi sinh vật chức năng từ các
chủng vi sinh vật cố định nitơ, phân giải hợp chất phospho khó tan và đối
kháng với vi khuẩn héo xanh (VKHX) Ralstonia solanacearum Smith gây
bệnh trên cây khoai tây.
• Xác định khả năng sử dụng của phân bón vi sinh vật chức năng cho cây khoai
tây.

3. Cơ sở khoa học của luận án
Các nghiên cứu về công nghệ sản xuất phân bón vi sinh vật (cố định nitơ,
phân giải hợp chất phospho khó tan, kích thích sinh trưởng thực vật.v.v.) đã tạo ra
nhiều loại chế phẩm và phân bón vi sinh vật góp phần giảm bớt sự lạm dụng phân
bón hóa học trong trồng trọt, cải thiện môi trường đất và nâng cao chất lượng nông
sản. Tuy nhiên, phân bón dạng này mới chỉ có vai trò cung cấp và nâng cao hiệu quả
sử dụng dinh dưỡng cho cây trồng.
Sử dụng vi sinh vật đối kháng kiểm soát dịch hại cây trồng đã được nghiên
cứu và ứng dụng thành công tại nhiều nước trên thế giới và ở Việt Nam. Một số công
trình nghiên cứu đã xác định có thể kiểm soát bệnh héo xanh khoai tây do vi khuẩn
Ralstonia solanacearum Smith gây ra bằng biện pháp sử dụng vi khuẩn đối kháng,
và mở ra một giải pháp mới có ý nghĩa rất quan trọng trong bảo vệ môi trường sinh
thái, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội.
Nghiên cứu tạo sản phẩm phân bón vi sinh vật cung cấp chất dinh dưỡng đa
lượng cho cây khoai tây, đồng thời có khả năng hạn chế thiệt hại do vi khuẩn héo
xanh gây ra được dựa trên cơ sở khoa học về phân bón vi sinh vật và kiểm soát sinh
học.

4. Nội dung nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu của luận án bao gồm:
-

Tuyển chọn bộ chủng vi sinh vật phù hợp cho sản xuất phân bón vi sinh vật chức
năng sử dụng cho cây khoai tây.

-

Nghiên cứu khả năng tổ hợp các chủng vi sinh vật tuyển chọn.


3

-

Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất phân bón vi sinh vật chức năng từ tổ hợp
các chủng vi sinh vật tuyển chọn.

-

Đánh giá hiệu quả của phân bón vi sinh vật chức năng đối với cây khoai tây.

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
Từ 20 chủng vi sinh vật thuộc quĩ gen vi sinh vật nông nghiệp, luận án đã
nghiên cứu xác định được 03 chủng vi khuẩn phù hợp cho sản xuất bón vi sinh vật
chức năng sử dụng cho cây khoai tây và xây dựng được quy trình sản xuất loại phân
bón này. Sản phẩm tạo ra có chất lượng đảm bảo các qui định hiện hành của Bộ
Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn và được thử nghiệm trên cây khoai tây ở các
qui mô nhà lưới, đồng ruộng khác nhau. Kết quả thử nghiệm cho thấy phân bón vi
sinh vật chức năng tạo ra có tác dụng nâng cao hiệu quả sử dụng dinh dưỡng đạm,
lân của cây khoai tây, đồng thời kiểm soát có hiệu quả bệnh héo xanh khoai tây do vi
khuẩn Ralstonia solanacearum Smith gây ra. Kết quả nghiên cứu của luận án đã
cung cấp các luận cứ và cơ sở khoa học cho việc khai thác có hiệu quả nguồn gen vi

sinh vật bản địa tạo ra sản phẩm mới, thân thiện với môi trường, góp phần phát triển
bền vững cây khoai tây ở nước ta.

6. Những điểm mới của luận án
Đây là công trình đầu tiên tại Việt Nam nghiên cứu một cách hệ thống từ
tuyển chọn, xác định bộ chủng vi sinh vật phù hợp đến xây dựng qui trình sản xuất,
sản xuất thử nghiệm, đánh giá chất lượng và ứng dụng phân bón vi sinh vật chức
năng cho cây khoai tây, bao gồm:
-

Đã xác định được bộ chủng vi sinh vật phù hợp cho sản xuất bón vi sinh vật
chức năng sử dụng cho cây khoai tây, gồm 01 chủng vi khuẩn cố định nitơ được
định tên là Azotobacter chroococcum AT73, 01 chủng vi khuẩn phân giải hợp
chất phospho khó tan được định tên là Bacillus polyfermenticus B04 và 01 chủng
vi khuẩn đối kháng với vi khuẩn Ralstonia solanacearum Smith gây bệnh héo
xanh khoai tây được định tên là Bacillus subtilis B16.

-

Đã xác định được các điều kiện tối ưu trong nhân sinh khối đối với từng chủng
vi khuẩn tuyển chọn. Đây là những kết quả nghiên cứu đầu tiên về tối ưu hóa
trong nghiên cứu sản xuất phân bón vi sinh vật cho cây khoai tây ở nước ta.


4

-

Đã xây dựng được quy trình sản xuất phân bón vi sinh vật chức năng sử dụng
cho cây khoai tây từ tổ hợp 3 chủng vi khuẩn tuyển chọn trong điều kiện Việt

Nam. Sản phẩm tạo ra của đề tài có chất lượng đảm bảo các qui định hiện hành
của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn.

-

Đã khẳng định được tác dụng của phân bón vi sinh vật chức năng trong việc
cung cấp, nâng cao hiệu quả sử dụng dinh dưỡng đạm, lân và khả năng kiểm soát
bệnh héo xanh vi khuẩn của trên cây khoai tây trên qui mô nhà lưới và trên các
đồng ruộng khác nhau.


5

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Sản xuất khoai tây trên thế giới và ở Việt Nam
1.1.1 Sản xuất khoai tây trên thế giới

Khoai tây hiện đang được trồng tại 130 quốc gia trên thế giới ở hầu hết các
châu lục trong nhiều vùng khí hậu khác nhau và được xếp là cây lương thực quan
trọng thứ ba sau lúa gạo và lúa mì [95]. Thống kê của FAO năm 2010 cho thấy năng
suất khoai tây bình quân đạt 17,43 tấn/ha và sản lượng khoai tây trên toàn thế giới
khoảng trên 300 triệu tấn (bảng 1.1) [112].
Bảng 1.1 Tình hình sản xuất khoai tây trên thế giới
Năm
2005
2006
2007
2008
2009
2010

Diện tích
(triệu ha)
19,34
18,41
18,67
18,16
18,55
18,60

Năng suất
(tấn/ha)
16,80
16,60
17,27
18,03
17,89
17,43

Sản lượng
(triệu tấn)
325,09
305,75
322,59
327,51
331,90
324,18
Nguồn FAO 2010

Khu vực Châu Á có diện tích trồng khoai tây lớn nhất thế giới, tiếp đến là khu

vực Châu Âu và thứ ba là Châu Phi. Tổng diện tích trồng khoai tây trên toàn thế giới
năm 2010 là 18,60 triệu ha. Do trình độ sản xuất và thâm canh khác nhau giữa các
quốc gia, nên năng suất và sản lượng khoai tây của các nước khác nhau có sự chênh
lệch đáng kể. Trong khi Châu Đại Dương có năng suất khoai tây trung bình là 36,63
tấn/ha, Châu Phi chỉ đạt năng suất trung bình là 12,99 tấn/ha, còn năng suất của Châu
Á và Châu Âu khoảng 17,0 tấn/ha (bảng 1.2) [112].
Bảng 1.2 Diện tích, năng suất và sản lượng khoai tây ở các châu lục năm 2010
Vùng
Châu Phi
Châu Á
Châu Âu
Châu Mỹ
Châu Đại Dương

Diện tích
(ha)
1.805.921
9.081.786
6.103.799
1.555.921
49.459

Năng suất
(tấn/ha)
12,99
16,76
17,60
25,19
36,63

Sản lượng
(tấn)
23.467.851
152.253.149
107.473.229
39.175.972
1.811.688
Nguồn: FAO 2010


6

1.1.2 Sản xuất khoai tây ở Việt Nam

Cây khoai tây là cây trồng ngắn ngày được nông dân miền Bắc Việt Nam sử
dụng để tăng vụ. Một số nơi trong vùng châu thổ sông Hồng, khoai tây được đưa vào
hệ thống luân canh ba vụ, gồm 2 vụ lúa và 1 vụ khoai tây, nhờ đó tăng thu nhập trên
đơn vị diện tích canh tác [10].
Diện tích trồng khoai tây ở nước ta trong giai đoạn 2005-2010 có xu hướng
tăng và đạt 37.100 ha vào năm 2010 tăng 2.100 ha so với năm 2005. Năng suất khoai
tây trong giai đoạn vừa qua cũng có xu hướng tăng lên, đạt cao nhất vào năm 2010 là
12,03 tấn/ha, tăng 1,46 tấn/ ha so với năm 2005 (bảng 1.3) [112].
Bảng 1.3 Tình hình sản xuất khoai tây ở Việt Nam
Năm

Diện tích (ha)

Năng suất (tấn/ha)

Sản lượng (tấn)

2005

35.000

10,57

369.950

2006

37.613

11,14

419.161

2007

38.450

11,35

436.710

2008

41.160

11,81

486.184

2009

37.544

11,79

442.791

2010

37.100

12,03

446.200
Nguồn FAO 2010

1.2 Sinh trưởng và phát triển của cây khoai tây
1.2.1 Ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh
1.2.1.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Cây khoai tây rất mẫn cảm với nhiệt độ [33]. Nhiệt độ trong vụ trong khoảng
16 - 18oC là thích hợp cho khoai tây phát triển và đạt năng suất cao nhất. Nhiệt độ
cao làm giảm sự đồng hóa đồng thời tăng sự dị hóa của khoai tây. Nhiệt độ bình
quân dưới 100C sẽ giảm sự sinh trưởng của cây, dưới 50C cây ngừng sinh trưởng.
Cây khoai tây có 3 giai đoạn phát triển, đó là phát triển thân lá, hình thành củ và
phình to củ, trong đó các giai đoạn khác nhau có yêu cầu về nhiệt độ khác nhau. Từ

mọc đến phát triển thân lá, cây khoai tây cần nhiệt độ tương đối cao, thay đổi từ 16240C, giai đoạn này thân lá phát triển đầy đủ thì năng suất củ mới cao. Giai đoạn
hình thành củ thì nhiệt độ thấp hơn [10].


7

1.2.1.2 Ảnh hưởng của chế độ nước

Khoai tây là cây rất cần nước, do vậy cần có đủ mưa hoặc chủ động tưới nước
[33]. Muốn cây khoai tây có hiệu suất quang hợp cao, đất phải đủ ẩm để cho bộ rễ
hút đủ lượng nước cần thiết và khoáng chất để điều tiết nhiệt độ của cây. Nếu đất khô
hạn, lá cây sẽ bị héo, khí khổng khép lại, hiệu suất quang hợp sẽ giảm sút. Nếu thiếu
nước kéo dài trầm trọng thì cây sẽ chết. Nếu đất quá nhiều nước sẽ gây nên yếm khí,
trong đất thiếu O2 sẽ làm cho bộ rễ bị chết, đồng thời những khí khổng trên vỏ củ bị
trương nước sẽ là nơi để vi khuẩn và nấm xâm nhập làm thối củ [10].
Khoai tây được trồng bằng củ nên khi phát triển không hình thành rễ chính mà
chỉ có rễ phụ thưa thớt. Phần lớn rễ tập trung ở tầng đất mặt nên khả năng hút nước
của cây không lớn. Gặp điều kiện khô hạn khoai tây rất dễ bị thiếu nước và phát triển
kém [2]. Khô hạn làm giảm diện tích lá, nếu hạn kéo dài thì chiều cao cây, độ che
phủ đất cũng thấp hơn. Giống chín sớm ít bị ảnh hưởng hơn giống chín muộn, điều
này có thể do giai đoạn khủng hoảng nước của giống chín sớm ngắn hơn, các lá xuất
hiện và chết sớm hơn nên giai đoạn trải lá (giai đoạn nhạy cảm với thiếu nước) có thể
xuất hiện trước thời kỳ khô hạn [48].
Nghiên cứu của Deblonde et al., (1999) [47] chỉ rõ, năng suất và yếu tố cấu
thành năng suất bị tác động mạnh bởi tổng lượng nước tưới. Tuy nhiên tác động của
hạn đến cây trồng phụ thuộc vào thời gian, giai đoạn và mức độ nghiêm trọng của
khô hạn. Hạn thường tác động mạnh ở 3 giai đoạn: sinh trưởng, phình to củ và chín.
Thiếu nước ở giai đoạn cuối của thời kỳ sinh trưởng dinh dưỡng làm cho cây khoai
tây có năng suất thấp nhất, thiếu nước ở giai đoạn củ thì củ khoai tây lại to nhất
(Fabeiro et al., 2001) [50].

Độ ẩm tối ưu cho quá trình tích luỹ tinh bột vào củ là 60 – 65%. Độ ẩm thấp
hơn 45% sẽ dẫn đến giảm năng suất. Nhìn chung độ ẩm đất từ 70 – 80% sẽ thỏa mãn
nhu cầu của khoai tây đối với nước trong suốt thời kỳ sinh trưởng. Cuối thời kỳ sinh
trưởng độ ẩm đất cần thấp hơn một chút 60 – 70% [10].
1.2.1.3 Ảnh hưởng của chế độ ánh sáng

Độ dài ngày ảnh hưởng rất lớn đến sự sinh trưởng và phát triển của cây khoai
tây. Ở điều kiện ngày dài trên 14 giờ chiếu sáng/ngày của mùa xuân và mùa hè ở các


8

nước ôn đới, thời gian sinh trưởng của cây kéo dài tới hơn 4 tháng, gần 5 tháng. Ở
những nước vùng nhiệt đới trồng khoai tây trong điều kiện ngày ngắn dưới 12
giờ/ngày nên hình thành củ sớm ngay khi thân lá còn trong giai đoạn đang phát triển.
Vì vậy, thời gian sinh trưởng ngắn, chỉ trên dưới 3 tháng [10].
Độ dài chiếu sáng trong ngày ảnh hưởng rõ rệt đến sự phát dục của cây khoai
tây (ra hoa, đậu quả và kết hạt). Thời kỳ từ cây con đến hình thành củ, đòi hỏi ánh
sáng ngày dài để tiến hành quang hợp và tích lũy chất hữu cơ, khi củ bắt đầu hình
thành thì cần thời gian chiếu sáng ngày ngắn. Điều kiện chiếu sáng ngày ngắn ở giai
đoạn mọc mầm và nhiệt độ cao trong suốt thời gian sinh trưởng sẽ rút ngắn thời gian
sinh trưởng của cây khoai tây [78].
Cường độ chiếu sáng với khoai tây, nếu ánh sáng có cường độ mạnh sẽ làm
cho quá trình quang hợp tăng lên, cây phát triển thuận lợi. Nếu cường độ chiếu sáng
yếu, trời nhiều mây, u ám kéo dài cây quang hợp kém, năng suất khoai tây thấp. Mặt
khác nếu cường độ ánh sáng quá cao cũng gây ra tạo củ sớm, ra hoa nhanh dẫn đến
thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất thấp [10].
1.2.2 Ảnh hưởng của chế độ dinh dưỡng

Khoai tây có nhu cầu cao đối với chất dinh dưỡng. Để đạt năng suất bình quân

26 tấn củ/ha, cây khoai tây lấy đi từ đất 106N, 40 P2O5, 171 K2O, 63kg CaO và 40kg
MgO [2]. Rasco et al., (1994) cũng kết luận rằng năng suất khoai tây phụ thuộc
nhiều vào chất dinh dưỡng đất và khả năng cung cấp từ phân bón của con người.
Trong hầu hết các trường hợp có sự tương quan giữa khối lượng chất khô và nồng độ
N, P, K. Tuy mỗi nguyên tố dinh dưỡng đều tác động đến sinh trưởng, phát triển và
năng suất khoai tây theo góc độ khác nhau [91]. Nghiên cứu của Hong Li và cộng sự
(2003) cho thấy, lượng đạm khuyến cáo sử dụng cho khoai tây ở Trung Quốc là 140170kgN/ha, khi trồng khoai tây không tưới trong đất mùn và đất cát [67].
* Vai trò của đạm: Ảnh hưởng của đạm đến năng suất khoai tây đã được nghiên cứu
từ thập kỷ 70, thời gian này lượng đạm khuyến cáo rất cao là 400kgN/ha, 3 thập kỷ
sau lượng đạm bón cho cây khoai tây được duy trì khá cao vì hiệu quả sử dụng của
phân đạm thấp [88].


9

Bón đạm làm tăng tuổi thọ tán lá là do cây khoai tây tiếp tục sản sinh ra tán lá
mới nhiều hơn việc kéo dài tuổi thọ của từng lá. Đạm làm tăng diện tích tán lá, do đó
làm tăng lượng ánh sáng mà cây hấp thụ được, tăng lượng chất khô tích lũy ở các bộ
phận khác nhau của cây. Điều đó làm tăng năng suất là số lượng củ hình thành và sự
phình to củ. Nhiều nghiên cứu cho thấy sự tương quan giữa năng suất khoai tây với
lượng đạm hấp thu, hệ số sử dụng đạm, lượng đạm có trong đất.
Đạm không chỉ tác động trực tiếp đến sự phát triển của lá và cây trồng, mà
còn tác động gián tiếp đến cây trồng vì chúng tác động đến sâu bệnh và cỏ dại. Bón
đạm làm cho cây trồng sinh trưởng, phát triển tốt hơn, nhưng cũng làm tăng sâu bệnh
và cỏ dại [86]. Bón đạm quá mức làm tăng số lượng hoa nở và sự nảy mầm của hạt
phấn, vì vậy sẽ làm tăng sức sống và chất lượng hạt.
Hiệu quả của việc bón đạm phụ thuộc vào liều lượng và kỹ thuật bón. Thường
bón đạm ít hoặc bón quá nhiều, thời gian bón không thích hợp, phương pháp bón
không đúng sẽ làm giảm năng suất của khoai tây. Liều lượng, thời gian và phương
pháp bón đạm phụ thuộc vào tính chất đất, giống và điều kiện thời tiết, khí hậu... Vì

vậy ở mỗi vùng, mỗi loại đất và loại giống cần có liều lượng, thời gian và phương
pháp bón đạm thích hợp.
* Vai trò của lân: Lân là thành phần quan trọng trong quá trình trao đổi chất và năng
lượng nên nó có tác dụng làm tăng tính chống chịu lạnh cho cây trồng. Lân thúc đẩy
sự phát triển bộ rễ, thúc đẩy các mô phân sinh phân chia nhanh, tạo điều kiện cho cây
phát dục thuận lợi. Lân tăng cường tổng hợp các chất hữu cơ quan trọng và tăng
cường chúng về cơ quan tích lũy nên tăng năng suất kinh tế của cây trồng.
Khoai tây cần nhiều phospho cho sự sinh trưởng, tuy nhiên hiệu lực của
phospho phụ thuộc nhiều vào hàm lượng phospho và vôi có trong đất [109].
Nhiều thí nghiệm cho thấy, có sự tương quan tương đối chặt giữa khối lượng
chất khô với hàm lượng lân ở trong cây, khi hàm lượng lân thấp thì khối lượng chất
khô cũng đạt nhỏ nhất. Vì vậy bón lân làm tăng cả hàm lượng phospho, khối lượng
chất khô trong cây và tăng năng suất củ. Van Noordwij et al, (1990) cho biết, thiếu
phospho hạn chế sinh trưởng, lượng phospho yêu cầu 44-87kg/ha [107]. Thí nghiệm


10

của De Ruijter et al, (1998) cho kết quả khẳng định bón phospho tăng khối lượng
chất khô [46]. Bón phospho làm tăng hàm lượng tinh bột trong củ và tăng năng suất
khoai tây [2].
* Vai trò của kali: Kali có tác dụng làm tăng khả năng hấp thu thức ăn, làm cho cây
sinh trưởng nhanh, cây to khỏe, tăng khả năng chịu hạn, tăng khả năng đề kháng của
cây. Kali không những luôn luôn làm tăng năng suất mà còn ảnh hưởng đến chất
lượng củ, đến hàm lượng chất khô, đến bảo quản trong kho và sự biến màu của khoai
tây sau khi chế biến, nấu nướng. Thiếu kali cây bị cằn lại, trên mặt lá non và lá già
đều có những vết đốm nâu, sau đó bị héo và chết [10].
Nghiên cứu của Tawfik A. A.,(2001) so sánh bón theo công thức 120 kg
K2O/ha với công thức 60 kg K2O cho kết quả ở giai đoạn 75-90 ngày sau trồng
năng suất khoai tây tăng được 25-30% khối lượng củ tươi, khối lượng thân lá tươi

giảm so và tỷ lệ củ/thân lá cao hơn ít nhất 50%. Chiều cao cây ở những công thức
này cũng cao hơn 10-20%. Bón kali cao làm tăng năng suất củ 10-20%. Bón nhiều
kali làm tăng số lượng củ trung bình (28-60 mm) và số củ to (>60 mm) lên 1540%. Điều đó có thể kết luận kali là yếu tố chìa khóa cho sản xuất khoai tây trên
đất cát [102].
1.2.3 Đất trồng

Mục đích của trồng khoai tây là lấy củ mà củ khoai tây thì hình thành và phát
triển lớp đất canh tác. Đất trồng khoai tây thích hợp là đất phù sa nhẹ, đất cát pha, đất
nhẹ tơi xốp có lượng mùn cao, lớp đất canh tác dày, giữ ẩm tốt, có điều kiện tưới
nước và thoát nước. Nếu trồng trên đất thịt nặng, củ sẽ phát triển không đều, bị méo
mó, mã củ xấu. Khoai tây có thể phát triển được trên đất có độ pH từ 4,8-7,1 và tốt
nhất pH từ 5,2-6,4. Nếu đất có độ pH trên 7,0 khoai tây dễ bị bệnh ghẻ củ [10].

1.3 Bệnh héo xanh do vi khuẩn trên cây khoai tây
Vi khuẩn Ralstonia solanacearum Smith (R. solanacearum Smith) gây ra
bệnh héo xanh. Bệnh này có nguồn gốc trong đất, phổ biến và gây tổn thất nghiêm
trọng trong sản xuất nông nghiệp, nhất là đối với các cây trồng có ý nghĩa kinh tế
như lạc, cà chua, khoai tây làm giảm đáng kể đến năng suất và chất lượng của nông
sản phẩm [14].


11

1.3.1 Triệu chứng bệnh

Bệnh héo xanh do vi khuẩn Ralstonia solanacearum Smith được Ervin Smith
phát hiện đầu tiên trên cây họ cà ở Mỹ năm 1896. Cho đến nay bệnh phổ biến rất
rộng ở hầu hết các châu Á, Phi, Mỹ, Úc, bệnh bắt đầu xuất hiện ở Châu Âu (Bỉ, Thuỵ
Điển...) gây hại nghiêm trọng chủ yếu ở các vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới có khí hậu
nóng, ẩm. Bệnh gây hại trên 278 loài cây thuộc trên 44 họ thực vật khác nhau, trong

đó đáng chú ý nhất là các cây có ý nghĩa kinh tế cao như cà chua, khoai tây, thuốc lá,
ớt, cà, lạc, vừng, hồ tiêu, đậu tương, dâu tằm, chuối,.v.v.
Bệnh xuất hiện trên cây con và cây lớn ra hoa đến thu hoạch. Khi cây còn non
(khoai tây, lạc...) toàn bộ lá héo rũ nhanh chóng đột ngột, lá tái xanh và cây khô chết.
Trên cây đã lớn thường dễ phát hiện trên đồng ruộng với các triệu chứng rõ rệt: một
hai cành, nhánh có lá bị héo rũ xuống, tái xanh, sau 2-5 ngày toàn thân cây bị héo
xanh, trên thân vỏ vẫn còn xanh hoặc xuất hiện những vết sọc nâu, vỏ thân phía gốc
sù sì, thân vẫn rắn đặc. Cắt ngang thân, cành nhìn rõ vòng bó mạch dẫn, mô xylem
có màu nâu sẫm, bên trong bó mạch chứa đầy dịch nhờn vi khuẩn, ấn nhẹ vào đoạn
cắt hoặc ngâm đoạn cắt thân có mạch dẫn màu nâu vào cốc nước có thể thấy dịch vi
khuẩn ở trong đùn chảy qua miệng cắt ra ngoài. Đặc điểm này được coi là một cách
chẩn đoán nhanh bệnh héo xanh vi khuẩn. Khi cây đã héo, nhổ lên thấy rễ bị thâm
đen, thối hỏng. Đối với cây khoai tây, củ cũng nhiễm bệnh ở ngoài đồng cho tới kho
bảo quản.
Cắt đôi củ bệnh thấy các vòng mạch dẫn màu nâu đen có giọt vi khuẩn màu
trắng đục tiết ra trên bề mặt lát cắt bó mạch. Đây là loại bệnh thuộc kiểu hại bó mạch
xylem, tắc mạch dẫn gây hiện tượng héo chết cây, dễ nhầm lẫn với các bệnh héo do
nấm hoặc các nguyên nhân khác gây ra song vẫn có thể phân biệt được
Bệnh thường phát sinh, phát triển mạnh và lây lan nhanh trong điều kiện trời
nắng nóng, có mưa nhiều, đất ẩm ướt hoặc mật độ cây trồng quá dày. Nhìn chung
bệnh lây lan rất nhanh qua nguồn nước, bệnh có thể lây từ củ giống, đất trồng đã
mang mầm bệnh từ vụ trước, từ nguồn nước mang nguồn bệnh từ ruộng khác chảy
sang, từ nguồn phân tươi.v.v. Vi khuẩn tồn tại trong đất, trong tàn dư cây trồng cỏ


12

dại, vi khuẩn có thể lan truyền qua cây giống, gió, nhờ nước, côn trùng và cả các
công cụ chăm sóc tỉa cành [13].
1.3.2 Đặc điểm sinh lý, sinh hóa của vi khuẩn gây bệnh héo xanh

Vi khuẩn gây bệnh là loại vi khuẩn đất kí sinh thực vật thuộc họ
Pseudomonadacea, thuộc bộ Pseudomonadales. Vi khuẩn hình gậy 0,5 x 1,5 µm,
hiếu khí, chuyển động có lông roi (1-3) ở đầu, nhuộm gram âm, trên môi trường
Kelman (1954) khuẩn lạc màu kem nhẵn bóng, nhờn (vi khuẩn có tính độc gây
bệnh). Nếu khuẩn lạc chuyển sang kiểu khuẩn lạc nâu, răn reo là isolate vi khuẩn mất
tính độc (nhược độc). Để phát hiện dòng vi khuẩn này có tính độc thường dùng môi
trường chọn lọc TZC. Trên môi trường này isolate vi khuẩn có tính độc sẽ có khuẩn
lạc ở giữa màu hồng, rìa trắng [13].
Vi khuẩn phát triển thích hợp ở pH 7,0-7,2; nhiệt độ thích hợp 25-300C, nhiệt
độ tối ưu 300C, nhiệt độ tối thiểu 100C, tối đa 410C, nhiệt độ gây chết 520C.
Ralstonia solanacearum Smith là loại vi khuẩn hiếu khí, không hình thành
bào tử, có khả năng tổng hợp poly-β-hydroxybutyrat như nguồn cacbon dự trữ, oxy
là chất nhận điện tử cuối cùng của chuỗi biến đổi thức ăn, trong vài trường hợp,
nitrat được sử dụng là chất nhận điện tử, một vài loại lại dinh dưỡng bằng cách oxy
hoá hợp chất vô cơ không bắt buộc, chúng có thể oxy hoá H2 hoặc CO thành nguồn
năng lượng chính. Vì vậy Ralstonia solanacerum Smith có thể sinh trưởng và phát
triển trên nhiều loại môi trường khác nhau [63].
Mặc dù không tạo ra sắc tố phát huỳnh quang, nhưng nó có thể tổng hợp sắc
tố màu nâu khi khuyếch tán trên môi trường thạch có chứa tyrozin. Ralstonia
solanacerum Smith có thể khử nitrat thành nitrit, không thuỷ phân tinh bột, hoá lỏng
hoặc không hoá lỏng gelatin. Ralstonia solanacerum Smith có phản ứng khác nhau
với chất kháng sinh, các nòi của chúng có thể mẫn cảm với streptomycin, chống chịu
với penicillin, viomyxin,.... Những đặc tính sinh hoá chính của Ralstonia
solanacerumđược tóm tắt ở bảng 1.4 [63].


13

Bảng 1.4 Những đặc tính sinh hoá chính của Ralstonia Solanacearum Smith

Các chất thử

Phản ứng

Sự hoá lỏng gelatin

-

Sự thuỷ phân tinh bột

-

Kiểm tra MRI

-

Khả năng tạo indol

-

Sử dụng arginine

-

Khả năng tạo H2S

+

Khử nitrat

+

Sinh khí từ nitrat

+ (phần lớn các chủng thuộc biovar 3)

Thuỷ phân Tween80

+

Tổng hợp le-van

+

Phản ứng oxydase

+

Catalase

+

Ure

+

Pectin

+

Oxy hoá axetat

+

Oxy hoá xitrat

+

Oxy hoá malonat

+

Oxy hoá gluconat
+
Chú thích: (+): Phản ứng dương hoặc phát triển được.
(-): Phản ứng âm hoặc không phát triển được.
Loài vi khuẩn này phân hóa thành nhiều races, biovars khác nhau tùy theo loài
cây ký chủ, vùng địa lý, đặc điểm sinh hóa tính độc, tính gây bệnh.
Cho đến nay dựa theo 2 cơ sở phân loại khác nhau để phân biệt chúng:
- Các pathovar, các races (chủng, nhóm nòi) phân định trên cơ sở phổ ký chủ của
chủng và vùng đia lý phân bố:
+ Race 1: Có phổ ký chủ rộng, các cây họ cà (cà chua, khoai tây, thuốc lá, cà bát,...),
họ đậu (lạc,..) phân bố ở các vùng đất thấp, nhiệt đới cận nhiệt đới. (Biovar 1, 3 và 4).
+ Race 2: Gây bênh trên chuối (tam bội): Heliconia, phân bố ở vùng nhiệt đới châu
Mỹ, châu Á. (Biovar 3 và 2).


14

+ Race 3: Chủ yếu hại trên khoai tây, cà chua, phân bố ở vùng nhiệt độ thấp hơn,

vùng đất núi cao nhiệt đới, cận nhiệt đới (Biovar 2).
+ Race 4: Hại trên cây gừng (Philippines) (Biovar 4).
+ Race 5: Hại trên cây dâu tằm (Trung Quốc) (Biovar 5).
- Các biovars phân định trên cơ sở đặc tính sinh hóa (oxy hóa các nguồn
hydratcacbon gồm 3 loại đường lactose, maltose, cellobiose và 3 loại rượu mannitol,
dulcitol, sorbitol) đã xác định có 5 biovars ở các vùng trên thế giới là các biovar
1,2,3,4 và 5.
Ở miền Bắc Việt Nam, những nghiên cứu gần đây đã xác định chủ yếu tồn tại
các race 1 (biovar 3 và 4) hại trên lạc, khoai tây, cà chua... biovar 3 có đặc tính tạo ra
acid oxy hóa cả 6 loại lactose, maltose, cellobiose, dulcitol, mannitol và sorbitol.
Biovar 4 chỉ oxy hóa ba loại dulcitol, mannitol và sorbitol [13].
1.3.3 Đặc điểm xâm nhiễm và phát triển bệnh

Nghiên cứu về mặt sinh học phân tử cho thấy tính gây bệnh của các dòng vi
khuẩn này có tính độc quyết định bởi gen HRP. Những vi khuẩn này xâm nhiễm vào
rễ, thân cuống lá qua các vết thương cơ giới do nhổ cây con giống đem về trồng, do
côn trùng hoặc tuyến trùng tạo ra, do chăm sóc vun trồng.v.v. Vi khuẩn cũng có thể
xâm nhập vào qua các lỗ hở tự nhiên, qua bì khổng trên củ (khoai tây). Sau khi đã
xâm nhập vào rễ, lan tới các bó mạch dẫn xylem, sinh sản phát triển ở trong đó. Sản
sinh các enzym pectinase và cellulase để phân hủy mô, sinh ra các độc tố dạng
exopolysaccharide (EPS) và lipopolysaccharide (LPS) vít tắc mạch dẫn cản trở sự
vận chuyển nước và nhựa trong cây, dẫn tới cây héo nhanh chóng. EPS được tổng
hợp nhờ có nhóm gen eps.A, eps.B, và OPS.
Bệnh truyền lan từ cây này sang cây khác trên đồng ruộng nhờ nước tưới,
nước mưa, gió bụi, đất bám dính ở các dụng cụ dùng để vun sới, chăm sóc cây. Vai
trò của tuyến trùng nốt sưng Meloidogyne incognita và các loài tuyến trùng khác
hoạt động trong đất, tạo vết thương cho vi khuẩn truyền lan, lây bệnh hỗn hợp rất
đáng chú ý để ngăn ngừa.
Bệnh phát triển mạnh và nhanh trong điều kiện nhiệt độ cao, mưa gió, nhất là
ở trên đất cát pha, thịt nhẹ hoặc đất đã nhiễm vi khuẩn, trồng các giống nhiễm bệnh