CHỌN lọc các CHỦNG VI KHUẨN VÙNG rễ KÍCH THÍCH TĂNG TRƯỞNG (PGPR) có KHẢ NĂNG đối KHÁNG nấm FUSARIUM OXYSPORUM gây BỆNH héo rủ cà CHUA

TRƯỜNG ðẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN BẢO VỆ THỰC VẬT

NGUYỄN THỊ THU HẰNG

CHỌN LỌC CÁC CHỦNG VI KHUẨN VÙNG RỄ KÍCH THÍCH
Trung tâm Học Liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
TĂNG TRƯỞNG (PGPR) CÓ KHẢ NĂNG ðỐI KHÁNG NẤM
FUSARIUM OXYSPORUM GÂY BỆNH HÉO RỦ CÀ CHUA

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NÔNG HỌC

THÁNG 02/2008


TRƯỜNG ðẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN BẢO VỆ THỰC VẬT

NGUYỄN THỊ THU HẰNG

CHỌN LỌC CÁC CHỦNG VI KHUẨN VÙNG RỄ KÍCH THÍCH
Trung tâm Học Liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
TĂNG TRƯỞNG (PGPR) CÓ KHẢ NĂNG ðỐI KHÁNG NẤM
FUSARIUM OXYSPORUM GÂY BỆNH HÉO RỦ CÀ CHUA

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NÔNG HỌC
(K 29: 2003 – 2008)

Cán bộ hướng dẫn

Th.S Trần Vũ Phến


TRƯỜNG ðẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN BẢO VỆ THỰC VẬT

Luận văn tốt nghiệp kỹ sư Nông Học với ñề tài

CHỌN LỌC CÁC CHỦNG VI KHUẨN VÙNG RỄ KÍCH THÍCH
TĂNG TRƯỞNG (PGPR) CÓ KHẢ NĂNG ðỐI KHÁNG NẤM
FUSARIUM OXYSPORUM GÂY BỆNH HÉO RỦ CÀ CHUA

sinhHọc
viênLiệu
Nguyễn
ThuThơ
Hằng@
thực
hiện
TrungDo
tâm
ĐHThị
Cần
Tài
liệu học tập và nghiên cứu
Kính trình lên hội ñồng chấm luận văn tốt nghiệp

Cần Thơ, ngày… tháng… năm 2008
Cán bộ hướng dẫn

Th.S Trần Vũ Phến


TRƯỜNG ðẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN BẢO VỆ THỰC VẬT

Hội ñồng chấm luận văn tốt nghiệp ñã chấp nhận luận văn tốt nghiệp kỹ
sư Nông Học với tên:

CHỌN LỌC CÁC CHỦNG VI KHUẨN VÙNG RỄ KÍCH THÍCH
TĂNG TRƯỞNG (PGPR) CÓ KHẢ NĂNG ðỐI KHÁNG NẤM
FUSARIUM OXYSPORUM GÂY BỆNH HÉO RỦ CÀ CHUA

Trung tâm Học Liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Do sinh viên Nguyễn Thị Thu Hằng thực hiện và bảo vệ trước hội ñồng
Ý kiến của hội ñồng chấm luận văn tốt nghiệp: ..............................................
.……….………………………………………………………………….…….
…………………………………………………………………………………
Luận văn tốt nghiệp hội ñồng ñánh giá ở mức: ................................................

DUYỆT KHOA

Cần Thơ, ngày… tháng… năm 2008
Chủ tịch Hội ñồng

ii

LƯỢC SỬ CÁ NHÂN
Họ và tên: Nguyễn Thị Thu Hằng
Năm sinh: 1985
Nơi sinh: xã Quảng Lưu, huyện Quảng Trạch, tỉnh Quảng Bình.
Họ tên cha: Nguyễn Văn Bình
Họ tên mẹ: Phạm Thị Thu Hường
Quê quán: xã Quảng Lưu, huyện Quảng Trạch, tỉnh Quảng Bình.
Quá trình học tập:
1991 - 1993: học tiểu học tại quê nhà
1993 - 1996: học tiểu học tại trường tiểu học Bình Thuỷ 1, Bình Thuỷ, TP.Cần Thơ.
1996 - 2000: học THCS tại trường Bùi Hữu Nghĩa, An Thới, TP. Cần Thơ.
2000 - 2003: học THPT tại trường Lý Tự Trọng, An Thới, TP. Cần Thơ.
2008: Liệu
học ñạiĐH
họcCần
tại trường
ngành
Học, khoá
29,
Trung2003
tâm- Học
Thơðại
@ học
TàiCần
liệuThơ,
học
tập Nông
và nghiên
cứu

khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng.

iii


LỜI CẢM TẠ
Kính dâng,
Cha, Mẹ suốt ñời tận tụy vì sự nghiệp và tương lai của các con.
Thành kính ghi ơn,
Thầy Trần Vũ Phến ñã tận tình hướng dẫn và giúp ñỡ em trong suốt thời gian
thực hiện và hoàn thành luận văn này.
Thầy cố vấn học tập, quí thầy cô trong khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng
Dụng trường ðại Học Cần Thơ ñã dạy dỗ và truyền ñạt kiến thức cho em trong thời
gian học tại trường.
Chân thành biết ơn,
Chị Phan Thị Hồng Thuý và các anh chị trong bộ môn bảo vệ thực vật ñã tạo
ñiều kiện cho em hoàn thành tốt thí nghiệm.
Thành thật cảm ơn,

Trung tâm Học Liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Các bạn lớp Nông Học K29 ñã nhiệt tình giúp ñỡ tôi trong suốt thời gian

thực hiện ñề tài. Chúc các bạn hạnh phúc, sức khỏe và thành ñạt trong tương lai.
Trân trọng!

Nguyễn Thị Thu Hằng

iv

MỤC LỤC
Nội dung

Trang

Lược sử cá nhân

iii

Lời cảm tạ

iv

Mục lục

viii

Danh sách bảng

ix

Danh sách hình

x

Tóm lược

xi

MỞ ðẦU

1

Chương 1: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
1.1. Bệnh héo rủ do nấm Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici (Sacc.) Snyder
& Hansen

2

1.1.1.Triệu chứng - Thiệt hại

2

1.1.2.Tác nhân

3

1.1.3. Phân bố và kí chủ

4

1.1.4. Chu trình bệnh

4

1.1.5. Ảnh hưởng của yếu tố môi trường ñến sự phát triển của bệnh

5

1.1.6. Biện pháp phòng trị

6

1.2. Vi sinh vật vùng rễ

6

1.2.1. Khái niệm

6

1.2.1.1. Vi sinh vật quanh rễ cây

7

1.2.1.2. Vi sinh vật nội sinh rễ

7

1.2.2. Sự ñịnh vị vùng rễ của vi sinh vật vùng rễ

8

1.2.3. Vai trò của vi sinh vật vùng rễ

8

1.2.4. Tác ñộng qua lại giữa các chủng vi sinh vật trong ñất

9

1.3. Khả năng kích thích tăng trưởng của vi khuẩn vùng rễ

9

Trung tâm Học Liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

1.4. Phòng trừ sinh học bệnh có nguồn gốc từ ñất với VSV vùng rễ

11

1.4.1. Khái niệm

11

1.4.1.1. Cơ chế kháng bệnh thuộc về sinh hoá học

12

v


1.4.1.2. Cơ chế kháng bệnh thuộc về cấu trúc mô học

13

1.4.2. Sự ñối kháng

14

1.4.3. Kích kháng lưu dẫn

14

1.4.3.1. Kích kháng lưu dẫn phụ thuộc SA

15

1.4.3.2. Kích kháng lưu dẫn cảm ứng do PGPRs

15

1.4.3.3. So sánh SAR và ISR

16

1.5. Các nghiên cứu ứng dụng PGPR trong nông nghiệp

16

1.5.1. Kích thích tăng trưởng thực vật

16

1.5.2. Quản lí bệnh có nguồn gốc từ ñất trên cây trồng

17

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG TIỆN - PHƯƠNG PHÁP

20

2.1. Phương tiện

20

2.1.1. Thời gian và ñịa ñiểm

20

2.1.2. Vật liệu

20

2.2. Phương pháp

21

2.2.1. ðiều tra và thu mẫu

21

Trung2.2.2.
tâmChuẩn
Học bị
Liệu
ĐH
Tài liệu học tập và nghiên cứu
nguồn

gâyCần
bệnh Thơ
và kích@
kháng
21
2.3. Thí nghiệm 1 : Khảo sát khả năng ñịnh vị trên rễ và kích thích tăng trưởng
của một số chủng vi khuẩn vùng rễ kích thích tăng trưởng

22

2.4. Thí nghiệm 2: ðánh giá khả năng ñối kháng của vi khuẩn chọn lọc sơ khởi
ñối với nấm gây bệnh Fusarium oxysporum trong dĩa petri

22

2.5. Thí nghiệm 3: ðánh giá khả năng phân giải chitin của chủng vi khuẩn

23

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

24

3.1 Nguồn gây bệnh và ñối kháng

24

3.2. Thí nghiệm 1: Khảo sát khả năng ñịnh vị và kích thích tăng trưởng của các
chủng vi khuẩn PGPR trong phòng thí nghiệm

25

3.2.1 Khả năng ñịnh vị

28

3.2.2. Khả năng kích thích tăng trưởng

31

3.3. Thí nghiệm 2: ðánh giá khả năng ñối kháng của vi khuẩn chọn lọc sơ khởi
ñối với nấm gây bệnh Fusarium oxysporum trong dĩa petri
3.3.1. Bán kính vô khuẩn

34
35

vi


3.3.2. Hệ số ñối kháng

38

3.4. Thí nghiệm 3: ðánh giá khả năng phân giải chitin của các chủng vi khuẩn

41

3.5. Kết quả chung

42

KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ

46

Kết luận

46

ðề nghị

46

Tài liệu tham khảo
Phụ chương

Trung tâm Học Liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

vii


DANH SÁCH BẢNG
Bảng

Tựa

Trang

1.

ðặc ñiểm khuẩn lạc của một số chủng vi khuẩn trong phân lập mẫu ............25

2.

ðặc ñiểm phân lập của các chủng vi khuẩn trong thí nghiệm 1.....................26

3.

Khả năng ñịnh vị trên rễ và kích thích tăng trưởng của các chủng vi khuẩn
phân lập từ các mẫu cây khỏe.........................................................................29

4.

Khả năng kích thích tăng trưởng của một số chủng theo diễn biến thời gian 33

5.

Khả năng ức chế sự phát triển của khuẩn ty Fusarium oxysporum của các
chủng PGPRs ở các thời ñiểm 4 ,5, 6 NSKC .................................................35

6.

Hệ số ñối kháng của các chủng vi khuẩn qua các thời ñiểm khảo sát............38

7.

Khả năng phân giải chitin của các chủng vi khuẩn ........................................41

8.

Kết quả của những chủng có triển vọng qua 3 thí nghiệm .............................43

Trung tâm Học Liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

viii


DANH SÁCH HÌNH
Hình

Tựa

Trang

1.

Mức ñộ ñịnh vị của các chủng vi khuẩn .........................................................28

2.

Diễn biến số lượng vi khuẩn ñối kháng theo thời gian...................................37

3.

Tỉ lệ phân giải chitin của các chủng vi khuẩn ................................................42

4.

Sự ña dạng của các chủng vi khuẩn vùng rễ ở 2 mẫu Tbt 1.19e và Tbt 2.1et

........................................................................................................................44

5.

ðặc ñiểm bộ rễ của cây cà chua bị bệnh héo rủ .............................................44

6.

Khả năng phân giải chitin của PGPR ở 5 NSKC của chủng Tbt 1.18.6et......44

7.

Ảnh hưởng của vi khuẩn phân lập làm chết cây mầm...................................45

8.

Khả năng ñối kháng của vi khuẩn PGPR với F. oxysporum ở 4 NSKC ........45

9.

Khả năng ñịnh vị vùng rễ của PGPR. Mức ñộ +++ (hình a) và mức ñộ ++
(hình b)............................................................................................................45

10.

Khả năng kích thích tăng trưởng của PGPR so với ñối chứng.....................45

Trung tâm Học Liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

ix

TÓM LƯỢC
ðề tài “Chọn lọc các chủng vi khuẩn vùng rễ kích thích tăng trưởng (PGPR)
có khả năng ñối kháng nấm Fusarium oxysporum gây bệnh héo rủ cà chua” ñược
thực hiện từ tháng 8/2007 ñến tháng 1/2008 với ba thí nghiệm trong ñiều kiện
phòng thí nghiệm ở Bộ môn Bảo Vệ Thực Vật, Khoa Nông Nghiệp & SHUD,
Trường ðại Học Cần Thơ. ðề tài ñược thực hiện nhằm tiếp tục chọn lọc các chủng
PGPR có khả năng kích thích tăng trưởng thực vật ñồng thời giúp cây kiểm soát
bệnh héo rủ. Ngoài ra, ñề tài cũng bước ñầu tìm hiểu cơ chế ñối kháng nấm của các
chủng vi khuẩn này nhằm ứng dụng trong những nghiên cứu sau.
Vật liệu khảo sát qua ba thí nghiệm ñược thu thập từ những mẫu cây trồng
cạn ở Cần Thơ, Bến Tre và Vĩnh Long gồm 17 chủng nấm Fusarium oxysporum
ñựơc phân lập từ mẫu bị bệnh héo rủ; và 140 chủng vi khuẩn vùng rễ kích thích
tăng trưởng thực vật ( PGPR ) phân lập từ những mẫu rễ và ñất của cây khỏe, ngoài
ra các chủng vi khuẩn nội sinh (endophytes) ñược phân lập từ những mẫu rễ cây
khử trùng
mặt.Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Trungkhỏe
tâmñãHọc
LiệubềĐH
Có 63 % chủng vi khuẩn khảo sát có khả năng ñịnh vị vùng rễ cây cà chua ở
nhiều mức ñộ khác nhau và 37 % số chủng không ñịnh vị vùng rễ. Có 2 chủng vi
khuẩn có khả năng kích thích tăng trưởng cây cà chua so với ñối chứng là các chủng
Tbt 1.16.1 e, Tbt 1.20.1t, bên cạnh ñó còn có 9 chủng vi khuẩn cũng biểu hiện khả
năng kích thích tăng trưởng nhưng không khác biệt thống kê so với ñối chứng.
Có 47 chủng vi khuẩn vùng rễ có khả năng ñối kháng với nấm F. oxysporum
chiếm tỉ lệ 17 % so với tổng vi khuẩn vùng rễ khảo sát. Ở 6 ngày sau khi chủng
(NSKC), 85,1 % các chủng vi khuẩn ñối kháng vẫn duy trì hiệu quả ñối kháng
cao,với hiệu suất ñối kháng > 50 %; trong ñó có 15 chủng vi khuẩn có bán kính

vòng vô khuẩn (0,1-0,3 cm) cao hơn so với ñối chứng.
Khảo sát cơ chế ñối kháng của 47 chủng vi khuẩn có khả năng ñối kháng với
nấm F. oxysporum ñược tiến hành trên môi trường chitin agar. Kết quả có 2 chủng
vi khuẩn là Tbt 1.17.3t, Tbt 1.18.6et có khả năng phân giải chitin bắt ñầu ở 4
NSKC, tuy nhiên chỉ có chủng Tbt 1.18.6et có hiệu suất ñối kháng cao, do ñó khả

x


năng ñối kháng của các chủng còn lại có thể là theo các cơ chế khác không do cơ
chế tiết chitinase.

Trung tâm Học Liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

xi


MỞ ðẦU
Cà chua là một trong những cây màu có giá trị dinh dưỡng cao ñược trồng khá
phổ biến ở ðồng bằng Sông Cửu Long (ðB SCL), tuy nhiên việc canh tác cà chua
thường gặp nhiều trở ngại mà một trong các nguyên nhân là bệnh héo rủ do nấm
Fusarium oxysporum gây hại, làm ảnh hưởng ñến năng suất và hiệu quả canh tác. Việc
phòng trị loại nấm này thường rất khó khăn do chúng có phạm vi ký chủ rộng, có khả
năng bán ký sinh và hoại sinh nên lưu tồn rất hữu hiệu trong ñất (ðỗ Tấn Dũng, 2001).
Biện pháp phòng trừ bằng hóa chất thường mang lại hiệu quả không mong
muốn, luân canh cây họ khác hay sử dụng gốc ghép tốn nhiều chi phí lại không ứng
dụng rộng rãi cho các loại cây cùng họ; từ ñó biện pháp sinh học là một hướng ñi mới
nhằm phòng trị bệnh héo rủ cũng như các mầm bệnh có nguồn gốc từ ñất trên cây cà
chua và trên các cây cùng họ khác.
Biện pháp sinh học phòng trị bệnh cây bằng vi sinh vật, trong ñó nhóm vi khuẩn

Trungvùng
tâmrễ Học
Liệu
ĐH
Cần(plant
Thơgrowth-promoting
@ Tài liệu học
tập và =nghiên
cứulà
kích thích
tăng
trưởng
rhizobacteria
PGPR), nhất
nhóm vi khuẩn phát huỳnh quang Pseudomonas fluorescens ñã ñược chú ý khai thác và
có nhiều ứng dụng trong sản xuất (Nelson, 2004). Tuy nhiên, chưa có nhiều nghiên cứu
và ứng dụng nhóm vi khuẩn vùng rễ kích thích tăng trưởng nầy ñể quản lý các bệnh hại
có nguồn gốc từ ñất ở Việt Nam. Võ Minh Luân (2007), ghi nhận có những chủng
PGPR có triển vọng trong quản lý bệnh nầy, tuy nhiên việc ñánh giá cũng mới ở bước
ñầu.
Từ ñó ñề tài “Chọn lọc các chủng vi khuẩn vùng rễ kích thích tăng trưởng
(PGPR) có khả năng ñối kháng nấm Fusarium oxysporum gây bệnh héo rủ cà chua”
ñược thực hiện nhằm tiếp tục chọn lọc các chủng PGPR có khả năng kích thích tăng
trưởng thực vật ñồng thời giúp cây kiểm soát bệnh héo rủ. Ngoài ra, ñề tài cũng bước
ñầu tìm hiểu cơ chế ñối kháng nấm của các dòng vi khuẩn này nhằm ứng dụng trong
những nghiên cứu sau.

1

CHƯƠNG 1. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
1.1

Bệnh héo rủ do nấm Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici (Sacc.) Snyder &
Hansen
1.1.1 Triệu chứng - Thiệt hại
Bệnh thường gặp sau khi cây ra hoa và bắt ñầu kết trái. Khởi ñầu với sự héo nhẹ

từng phần của cây, triệu chứng vàng lá bắt ñầu ở một nửa bên của lá, bắt ñầu là những
lá ñơn, sau ñó cả một bên của lá kép, lá dưới biểu hiện trước sau ñó là những lá bên
trên. Khi bệnh tiến triển, triệu chứng héo xuất hiện ở cả một bên của cây, thường biểu
hiện rõ vào lúc trời nóng nhất trong ngày, sau cùng cả cây bị héo và chết. Cắt dọc gốc
thân vào mạch gỗ thấy mạch bị chuyển màu nâu sậm - ñỏ, khi bệnh nặng, triệu chứng
ñổi màu của mạch dẫn lan lên phía trên, ñến cả cuống lá. Cây con cũng có thể bị nhiễm
bệnh, bên cạnh triệu chứng như trên, còn bị lùn và biểu hiện héo theo chu kỳ trong
ngày (CABI, 2003).
Kim
(2000)
triệu
dọctập
theovà
mạch
dẫn ở rễcứu
hoặc
Trung tâmTheo
HọcPhạm
LiệuVăn
ĐH
Cần

Thơ
@chứng
Tài sọc
liệunâu
học
nghiên
cổ rễ là do enzyme của mầm bệnh phá hủy vách của mạch mộc, ñồng thời oxy hoá các
hợp chất phenol (do tế bào kí chủ tiết ra). Sự oxy hoá này cho ra các phân tử màu, các
phân tử màu này xâm nhập vào và nhuộm nâu các mạch mộc của kí chủ.
Mặc dù triệu chứng bệnh héo rủ do Fusarium khá rõ ràng, tuỳ thuộc vào sự
trưởng thành của cây và sự phát triển của mầm bệnh, bệnh có thể bị lẫn lộn với những
bệnh khác bao gồm: bệnh thối ñọt (Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici),
bệnh héo Verticillium (Verticillium dahliae và V. albo-atrum) và bệnh héo vi khuẩn
(Ralstonia solanacearum)
ðể nhận diện cây bệnh do F. oxysporum cần quan sát và kết hợp nhiều triệu
chứng, tùy mức ñộ nhiễm bệnh, dấu hiệu ñể nhận biết là triệu chứng héo toàn cây, lá bị
vàng không bình thường, mạch dẫn của thân bị ñổi màu (CABI, 2003).

2


1.1.2.

Tác nhân

Phân loại: Nấm Fusarium oxysporum thuộc lớp nấm bất toàn (Deuteromycetes),
họ Tubercularia, bộ nấm bông (Hyphomycetales). Giai ñoạn sinh sản hữu tính chưa
ñược xác ñịnh rõ ràng ñối với nấm Fusarium oxysporum. Tuy nhiên những nghiên cứu
gần ñây từ việc sử dụng ñoạn trình tự ITS (Internal Transcribed Spacer) ñã chỉ ra rằng
Fusarium oxysporum gần với nhóm Liseola, có giai ñoạn hữu tính là Gibberella

(O'Donnell et al., 1998; trích dẫn bởi CABI, 2003)
Mô tả: Theo CABI (2003) Fusarium oxysporum có thể phát triển trên môi
trường nhân tạo. Trên môi trường PDA, nấm phát triển nhanh và lấp ñầy ñường kính
9cm của dĩa petri trong khoảng 7 ngày. Nấm tạo khuẩn ty màu trắng, với các sắc tố
hồng, cam, ñỏ, xanh, tím hay ñỏ tía tuỳ theo thời kì phát triển. Fusarium oxysporum có
thể sản sinh 3 dạng bào tử vô tính: ñại bào tử, tiểu bào tử và bào tử áo tuỳ thuộc vào
ñiều kiện của môi trường. ðại bào tử thường có dạng hình liềm, dài, vách mỏng với
ngăn.
TiểuĐH
bào Cần
tử dạng
hình @
bầuTài
dục, liệu
ñược học
tạo ratập
trên thể
ngắn, cứu
ñây là
Trungnhiều
tâmvách
Học
Liệu
Thơ
và bình
nghiên
ñăc ñiểm ñể phân biệt Fusarium oxysporum. Bào tử áo hình tròn, có vách dầy, hình
thành ñơn lẻ hay từng cặp.
ðặc ñiểm sinh học, sinh thái: Theo CABI (2003) nấm Fusarium oxysporum là
một loại nấm sống trong ñất, có thể tồn tại trong ñất một thời gian dài dưới dạng bào tử

áo. Nấm có thể xâm nhiễm và kí sinh vỏ rễ của nhiều loại cây trồng và cỏ dại. Nấm có
ba nòi sinh lí, trong ñó nòi 1, 2 có phân bố rộng khắp thế giới.
Mối tương quan giữa bệnh héo rủ Fusarium và tuyến trùng ñã ñược nghiên cứu.
Mặc dù một vài nghiên cứu cho thấy sự gây hại của tuyến trùng có thể giảm bớt hiệu
quả của gen kháng bệnh cơ bản (major gene resistance) ñối với bệnh héo Fusarium,
nhưng cũng có nhiều nghiên cứu cho thấy tuyến trùng không ảnh hưởng ñến tính kháng
bệnh héo Fusarium.

3


1.1.3.

Phân bố và kí chủ

Theo CABI (2003) nấm Fusarium oxysporum là loại nấm trong ñất có phạm vi
phân bố trên toàn thế giới, là một trong nhiều loài thường gặp trong ñất sản xuất nông
nghiệp, thường lưu tồn dưới dạng bào tử áo. Từ khi bệnh héo rủ Fusarium trên cây cà
chua ñược mô tả vào năm 1895, bệnh ñã ñược báo cáo ở hơn 30 quốc gia trên thế giới
từ châu Âu, châu Phi ñến châu Á và hầu như bệnh cũng xuất hiện ở tất cả những vùng
trồng cà chua tuy không ñược báo cáo. F. oxysporum f.sp. lycopersici có khả năng ảnh
hưởng lớn ñến sản xuất cà chua và có thể là nguyên nhân làm giảm sản lượng hoàn
toàn trong nhà kính và ngoài ñồng.
Nấm bệnh gây héo cây ñối với rất nhiều loại rau, chuối, hồ tiêu, cây họ dưa và
cây họ cà. Ở Việt Nam bệnh nấm Fusarium ñã gây thiệt hại lớn trên chuối, khoai tây,
cà chua, hành ta và một số cây trồng khác. Nhiều năm dịch bệnh này gây tổn thất rất
lớn ñến sản xuất (ðoàn Thị Kim Thanh và ctv, 2006).

Trung tâm
HọcChu

Liệu
ĐH
Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
1.1.4.
trình
bệnh
Nấm truyền qua hạt giống, cây con bị nhiễm trước khi trồng, hoặc do gió, nước,
công cụ làm ñất.
Ở cà chua, bào tử áo nảy mầm và xâm nhiễm qua lông hút vào vỏ rễ, sau ñó
nấm xuyên qua hệ thống mạch dẫn và xâm nhập vào mạch gỗ. Bào tử ñính ñược sinh ra
từ mầm bệnh có thể di chuyển lên một cách thụ ñộng theo hệ thống mạch lan ñến toàn
cây. Nấm có thể sản xuất nhiều hợp chất tấn công lên cây cà chua. Cây phản ứng bằng
cách sản xuất tylose, hay nút chặn cản sự chuyển ñộng của nước bên trong cây, kết quả
là cây biểu hiện triệu chứng héo (CABI, 2003)

4


Xâm nhiễm
vào rễ

Nẩy mầm

CHU TRÌNH GÂY BỆNH

Sống ở rễ và
phần dưới
thân
Ký chủ chết

tiếp xúc với
rễ khỏe
Sống bên ngoài
Tiềm sinh
Bào tử ñính

LƯU TỒN

Hoại sinh (hạn chế)
Lưu tồn trên rễ chết

Bào tử áo
Sợi nấm và
bào tử ñính

Chu Liệu
trình của
bệnh
héo Thơ
cây do@
nấmTài
Fusarium
oxysporum
f.sp.nghiên
udum cứu
Trung tâm Học
ĐH
Cần
liệu học
tập và

(Phạm Văn Kim, 2000)
1.1.5.

Ảnh hưởng của yếu tố môi trường ñến sự phát triển của bệnh

Bệnh phát triển ở nơi có thời tiết ấm, trên ñất cát và ñất chua. Tính ñộc của bệnh
bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm mức ñộ nhiễm nguồn bệnh của ñất, ñiều kiện
khí hậu như nhiệt ñộ ñất và không khí, ẩm ñộ ñất, loại cây trồng và ñộ phì nhiêu của
ñất (CABI, 2003).
Bệnh xuất hiện trong ñiều kiện nhiệt ñộ, ẩm ñộ ñất cao, nhiệt ñộ không khí cao
và ẩm ñộ không khí thấp. Trong ñiều kiện nhiệt ñộ ñất 25-300C và ẩm ñộ ñất quá cao,
kết hợp với cây sinh trưởng yếu là ñiều kiện ñể nấm xâm nhập gây bệnh.
Phân bón cũng ảnh hưởng ñến tính ñộc của nấm: tính ñộc của nấm tăng khi bón
phân vi lượng, lân, ñạm amon; tính ñộc của nấm giảm khi bón ñạm nitrat (Jones, 1993;
trích dẫn bởi Nguyễn Văn Viên và ctv., 2003).

5


1.1.6.

Biện pháp phòng trị

Các biện pháp ñược sử dụng trong phòng trị bệnh héo rủ bao gồm (CABI,
2003):
Sử dụng giống kháng: kháng bệnh héo rủ ở cà chua chủ yếu qua việc sử dụng
gen cơ bản kháng bệnh. Có ít nhất ba gen cơ bản, kháng 3 nòi ñã ñược báo cáo (nòi 1,
2, 3) của chủng nấm F. oxysporum f.sp. lycopersici. Bên cạnh tính kháng do gen chính
(tính kháng ñơn gen), tính kháng theo hàng ngang hoặc tính kháng bệnh ngoài ñồng
cũng ñược ghi nhận ở nhiều dòng cà chua ñang hiện diện trên thị trường.

Mặc dù việc sử dụng giống kháng bệnh là biện pháp hữu hiệu và kinh tế trong
việc kiểm soát bệnh héo rủ cà chua, nhưng do việc xuất hiện nòi mới nên giống kháng
vẫn chưa ñủ ñể giúp cây chống lại mầm bệnh và cần ñược hỗ trợ bởi các biện pháp
quản lí bệnh khác.
Biện pháp hoá học: thuốc xông hơi methyl bromide thường ñược sử dụng rộng
rãi trong việc sản xuất cà chua ở nhiều vùng ñịa lí. Bên cạnh việc làm giảm hoặc loại

Trung tâm Học Liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

bỏ mầm bệnh héo rủ, thuốc xông hơi cũng làm giảm hạt giống cỏ dại. Ở một vài nơi,
thuốc xông hơi cũng làm cho cây ghép tăng trưởng nhanh dẫn ñến thu hoạch sớm cung
cấp cho những chợ tiêu thụ nông sản tươi. Việc sử dụng methyl bromide có thể bị cắt
giảm trong tương lai gần và các thuốc hoá học thay thế khác ñã ñang ñược nghiên cứu.
Biện pháp sinh học: Có những nghiên cứu cho thấy, có một số loại ñất có khả

năng ngăn chặn ñược sự gây hại của bệnh héo rủ do Fusarium. Nhiều tác nhân kiểm
soát sinh học như vi khuẩn và chủng không gây bệnh của Fusarium hứa hẹn trong việc
kiểm soát nấm gây bệnh héo rủ.
1.2

Vi sinh vật vùng rễ
1.2.1.

Khái niệm

Bộ rễ của cây rất phức tạp ñồng thời ảnh hưởng của bộ rễ ñối với môi trường
chung quanh cũng thay ñổi tuỳ theo loại cây và thời kì sinh trưởng của cây. Vùng rễ
(rhizosphere) là vùng bao quanh bộ rễ của thực vật, khái niệm nầy ñược Hiltner ñề ra

6

từ năm 1904, tuy nhiên cho ñến nay chúng ta vẫn chưa có phương pháp thống nhất xác
ñịnh phạm vi của hệ rễ ( Phạm Văn Kim, 2006).
Theo Antoun và Prévost (2005), rhizosphere là thể tích ñất bao chung quanh và
chịu ảnh hưởng của hệ rễ cây, và rhizoplane là diện tích mặt rễ cây có ái lực mạnh với
các phần tử ñất. Trong các nghiên cứu về vi sinh vật ñất, thuật ngữ rhizosphere bao
hàm cả phần rhizoplane. Vi khuẩn vùng rễ (rhizobacteria) là những vi khuẩn sống ở
vùng rễ và ñịnh vị ñược ở rễ cây; chúng có khả năng sinh sôi và chiếm lĩnh các ổ sinh
thái ở rễ vào tất cả các giai ñoạn phát triển của cây. Có khoảng 2 - 5% vi khuẩn vùng
rễ, khi ñược chủng vào ñất có hệ vi sinh cạnh tranh, biểu hiện ảnh hưởng có lợi cho sự
tăng trưởng của cây ñược gọi là các vi khuẩn vùng rễ kích thích tăng trưởng cây (plant
growth promoting rhizobacteria - PGPR).
Theo Vessey (2003) có 2 kiểu liên hệ giữa cây chủ và các PGPR (vi khuẩn
vùng rễ và vi khẩn nội sinh rễ):
1.2.1.1 Vi sinh vật quanh rễ cây
Trung tâm
Học Liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Nhiều vùng của rễ non ñược ñịnh cư bởi vi khuẩn, nơi ñây có nhiều hốc sinh
thái thích hợp mà những vi khuẩn thuộc các loài như Arthrobacter, Azotobacter,
Bacillus, và Pseudomonas có thể phát triển. Những vi khuẩn này ngăn chặn vi sinh vật
có hại. Nhiều bản báo cáo về vi khuẩn vùng rể cho thấy ảnh hưởng có lợi của vi khuẩn
vùng rễ lên sự tăng trưởng của cây ñược cho là do chúng có khả năng kiềm chế hay
chiếm chổ của mầm bệnh (Lambert et al., 1987; ñược trích dẫn bởi Cavaglieri et al.,
2004).
1.2.1.2

Vi sinh vật nội sinh rễ

PGPR thường là các vi khuẩn sống tự do, nhưng một số loài trong ñó có thể

xâm nhập vào mô cây sống mà không làm cây biểu hiện triệu chứng bị xâm nhiễm,
ñược gọi là các vi khuẩn nội sinh rễ (endophytes), và ñể thâm nhập vào rễ, trước hết
chúng phải là những vi khuẩn vùng rễ (Antoun và Prévost, 2005).

7


Vi khuẩn nội kí sinh rễ thường là những vi khuẩn ñược tách ra từ mô cây ñã khử
trùng bề mặt hoặc ñược trích ra từ phía trong của cây (Hallmann et al., 1997; ñược
trích dẫn bởi Kloepper et al., 2006).
1.2.2.

Sự ñịnh vị vùng rễ của vi sinh vật vùng rễ

Nhiều nghiên cứu cho thấy trong quá trình sử dụng vi khuẩn vùng rễ ñể bảo vệ
cây trồng ñã bị thất bại do vi khuẩn không ñịnh vị ở vùng rễ của cây trồng sau khi ñã
ñược chủng vi khuẩn. Sự ñịnh vị ở rễ cây của vi khuẩn là giai ñoạn rất quan trọng trong
sự tương tác giữa vi khuẩn vùng rễ có lợi và cây trồng. Tuy nhiên, hiện tượng này rất
phức tạp bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố vô sinh và hữu sinh (Benizri, 2001).
Theo Silva et al. (2003), việc nghiên cứu khả năng ñịnh vị của PGPR ở vùng rễ
có thể thực hiện bằng cách chủng hạt với vi khuẩn muốn ñánh giá, sau ñó chuyển hạt
vào ống nghiệm có chứa môi trường water - agar. Sự ñịnh vị của vi khuẩn ở vùng rễ
ñược nhận thấy thông qua sự hiện diện của một vùng ñục (do vi khuẩn tạo nên) xung

Trungquanh
tâmrễHọc
ĐH Cần
Thơ @
Tài
họcñiều

tậpchỉnh
và và
nghiên
trongLiệu
môi trường
agar. Phương
pháp
nàyliệu
ñã ñược
sử dụngcứu
trong
phòng thí nghiệm nhằm giúp chọn lọc vi khuẩn vùng rễ với ñặc ñiểm của PGPR.
1.2.3.

Vai trò của vi sinh vật vùng rễ

Theo Phạm Văn Kim (2006) thì vi sinh vật ở hệ rễ thực vật giữ vai trò khá quan
trọng:
- Vi sinh vật tiết ra CO2, các acid hữu cơ và acid vô cơ, trong quá trình hoạt
ñộng của chúng, có tác ñộng lớn ñối với việc làm cho các khoáng chất hoặc các chất
như P dưới dạng không tan, sẽ chuyển biến thành dạng ñơn giản, dễ tan và dễ ñược cây
hấp thụ.
- Vi sinh vật tiết ra các chất kích thích tố tăng trưởng của thực vật giúp rễ thực
vật phát triển ñược tốt. Một số loại trong chi Pseudomonas và Agrobacterium có khả
năng tiết ra chất idol-acetic-acid (IAA), là chất kích thích sự ra rễ của cây trồng. Các
chất kích thích tố sinh trưởng này có trong ñất với nồng ñộ rất thấp, chưa có ảnh hưởng

8

ñến cây, tuy nhiên nếu bón phân hữu cơ cho ñất, chúng ta làm gia tăng mật số vi sinh
vật trong ñất tức gia tăng nồng ñộ chất kích thích tố sinh trưởng này có ảnh hưởng tốt
ñối với bộ rễ của thực vật.
1.2.4.

Tác ñộng qua lại giữa các chủng vi sinh vật trong ñất

Theo Phạm Văn Kim (2006) thì có 6 nhóm tác ñộng như sau:
-

Không có tác ñộng lẫn nhau (neutralism): các chủng gần như không có tác

ñộng lẫn nhau hoặc tác ñộng quá nhỏ không ñáng kể.
-

Cạnh tranh (competition): hai chủng tranh nhau nguồn dinh dưỡng hoặc

không gian phát triển.
-

Tác ñộng hổ trợ hay tương trợ (mutualism): hai chủng tác ñộng tích cực lẫn

nhau, làm cho sự phát triển của cả hai tăng lên so với lúc sống riêng lẽ.
-

Tác ñộng tích cực một chiều (commensalism): một chủng tác ñộng tích cực

lên chủng thứ hai và không ngược lại. .
Tác Liệu
ñộng tiêu

một Thơ
chiều @
(amensalism):
này tác
tiêu cực
lên
Trung tâm- Học
ĐHcực
Cần
Tài liệu chủng
học tập
vàñộng
nghiên
cứu
chủng kia và không ngược lại.
-

1.3

Kí sinh (parasitism) và ăn mồi (predation): chủng này sống nhờ chủng kia.

Khả năng kích thích tăng trưởng của vi khuẩn vùng rễ
Vi khuẩn vùng rễ kích thích tăng trưởng thực vật (Plant Growth Promoting

Rhizobacteria - PGPR) ñược biết ñến và tiêu biểu cho những loài vi khuẩn vùng rễ
sống trong, trên hay xung quanh mô cây, mà khi liên kết với cây kí chủ có kết quả là
kích thích sự tăng trưởng của cây bằng nhiều cơ chế phức tạp
Vi khuẩn kích thích tăng trưởng ñược xem như của một loại phân hữu cơ vi
sinh do trực tiếp giúp cho quá trình cung cấp dưỡng chất cho cây kí chủ bằng cách làm
gia tăng ñộ hữu dụng của dưỡng chất như phosphat hoà tan, hoặc gián tiếp giúp cho hệ

thống rễ phát triển nhằm làm tăng sự hấp thu dưỡng chất hoặc tăng cường các mối
quan hệ cộng sinh có lợi khác. Tuy nhiên không phải tất cả PGPR ñều có vai trò như
phân hữu cơ vi sinh mà chúng cũng kích thích tăng trưởng thực vât bằng cách giúp cây

9


chống lại mầm bệnh (Whipps, 2001; Zehnder et al., 2001; ñược trích dẫn bởi Vessey,
2003).
Theo Glick (1995); Glick et al. (1999) thì PGPR giúp tăng trưởng cây trồng
theo hai cơ chế: gián tiếp và/hoặc trực tiếp. Theo cơ chế gián tiếp, PGPR tiết chất
kháng sinh chống lại vi khuẩn gây bệnh, làm giảm sút sắt hữu dụng ñến mầm bệnh
thực vật (phytopathogens) trong vùng rễ, tổng hợp các enzyme phân huỷ vách tế bào
nấm và cạnh tranh chổ ở (vị trí ở rễ cây) với vi sinh vật gây hại. Còn với cơ chế trực
tiếp, PGPR giúp cho sự tăng trưởng, bao gồm tác ñộng giúp giải phóng phosphat hữu
dụng sinh học cho cây trồng hấp thu, cố ñịnh nitơ cho cây trồng sử dụng, giúp cây
trồng có thể sử dụng Fe hữu hiệu hơn thông qua việc tạo siderophores, là một hợp chất
có trọng lượng phân tử thấp (400-1,000 daltons) có ái lực cao với sắt Fe 3+, hoà tan rất
kém ở nhiều loại ñất. Ngoài ra, nhiều loài PGPR còn sản xuất các hormone thực vật
như auxin, cytokinins và gibberellins, và hạ thấp mức ethylen của cây, kích thích sự
phát triển cây trồng (ñược trích dẫn bởi Lucy, 2004). Theo Antoun và Prévost (2005),

Trung tâm Học Liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

IAA có thể trực tiếp làm gia tăng sự phát triển rễ bằng cách kích thích sự kéo dài hoặc

phân cắt tế bào, hoặc một cách gián tiếp thông qua ảnh hưởng của hoạt tính men 1aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) deaminase của vi khuẩn, làm phá hũy
ACC (tiền chất của ethylene), ngăn cây tạo ra lượng ethylene ở mức ức chế sự phát
triển của rễ.
PGPR giúp cây tăng trưởng bao gồm làm tăng tỉ lệ nẩy mầm, tăng trưởng rễ,

sản lượng (bao gồm cả hạt), diện tích lá, lượng chất diệp lục, magiê, nitơ, prôtein, khả
năng hấp thu nước, chịu ñựng khô hạn, trọng lượng của cành và rễ, và làm chậm quá
trình lão hoá của lá cây. Một lợi ích khác của PGPR là kích kháng chống bệnh cây
trồng thường ñược biết ñến như biện pháp sinh học (Lucy, 2004).

10


1.4

Phòng trừ sinh học bệnh có nguồn gốc từ ñất với VSV vùng rễ
1.4.1.

Khái niệm

Theo Pal và McSpadden Gardener (2006), hiệu quả phòng trừ sinh học bằng vi
sinh vật là kết quả có lợi do nhiều dạng tương tác khác nhau giữa các vi sinh vật, trong
ñó, tác nhân gây bệnh bị ức chế do sự hiện diện và hoạt ñộng của các vi sinh vật là tác
nhân phòng trừ sinh học, theo một hoặc nhiều cơ chế khác nhau, có thể biết như sau:
Kiểu và cơ chế phòng trừ sinh học bệnh cây của các tác nhân sinh học
Kiểu
ðối kháng
trực tiếp

ðối kháng
phối hợp

Cơ chế
Siêu ký sinh/ăn mồi

Thí dụ
Các siêu vi khuẩn (mycoviruses)

Kháng sinh

Ampelomyces quisqualis Lysobacter
enzymogenes
Pasteuria penetrans, Trichoderma
virens
2,4-diacetylphloroglucinol

Trung tâm Học Liệu ĐH Cần Thơ @ TàiPhenazines
liệu học tập và nghiên cứu
Tạo men phân giải
Sản phẩm thải biến dưỡng

Ngăn cản về mặt lý/hóa học

ðối kháng
gián tiếp

Cạnh tranh

Cyclic lipopeptides
Chitinases, Glucanases
Proteases
Ammonia
Carbon dioxide
Hydrogen cyanide
Bao vây tế khổng

Làm mất tín hiệu nẩy mầm
Gây nhiễu ở mức phân tử
Tiêu thụ chất tiết/thấm rỉ
Hữu dụng Fe nhờ siderophore
Chiếm cứ hốc sinh thái
Tiếp xúc với vách tế bào nấm
Phát hiện mô hình phân tử kết hợp
với mầm bệnh
Cảm ứng qua phytohormone

Kích kháng cây chủ

11


Theo Phạm Văn Kim ( 2006) cơ chế kháng bệnh ở thực vật có thể ñược phân ra
hai nhóm: nhóm cơ chế sinh hoá học và nhóm cơ chế cấu trúc mô học.
1.4.1.1 Cơ chế kháng bệnh thuộc về sinh hoá học
Sau khi bị vi sinh vật tấn công ñể gây bệnh, nơi bị xâm nhiễm tiết ra một loạt
các hợp chất chống vi sinh vật (antimicrobial compounds), các protein liên quan ñến sự
phát sinh bệnh (pathogenesis related protein), các enzyme ñể làm giảm hoạt ñộng của
mầm bệnh và nhiều chất khác.
Về hợp chất chống vi sinh vật có thể chia hai nhóm, nhóm phytoanticipins và
nhóm phytoalexins. Phytoalexins do kí chủ tạo ra ñể chống lại với mầm bệnh, trong khi
ñó phytoanticipins không phải do kí chủ trực tiếp tạo ra mà do sự tương tác giữa các
chất của kí sinh và kí chủ. Hai nhóm chất này có thể tìm thấy trong các giống có tính
kháng bệnh cao.
Bên cạnh ñó các tác giả lần lượt phát hiện ra một loạt các protein có liên quan
bệnhHọc
cây cũng

bào tiết
ra. Các
này có
vai tập
trò làm
sự phátcứu
triển
Trungñến
tâm
Liệuñược
ĐHtếCần
Thơ
@protein
Tài liệu
học
vàgiảm
nghiên
của mầm bệnh bằng cách tác ñộng lên vách tế bào, màng nguyên sinh chất hoặc lên
ribosom của vi sinh vật. Các protein này ñược xếp vào 17 họ protein trong ñó 12 họ
ñược biết ñến với tên là PR-1, PR-2, PR-3, PR-4, PR-8, PR-11, protein bất hoạt
ribosome (ribosome inactivating protein), protein chuyển hoá chất béo nsLTPs (lipid
transfer proteins), AMPs (hevein- type), PR-5, plant defensins,… Vai trò của các
protein này ñược tóm lược như sau: PR-2 (β-1,3-glucanase) có vai trò trong phân huỷ
thành phần β-1,3-glucan và β-1,6-glucan của vách tế bào vi sinh vật, PR-3, PR-4, PR-8,
PR-11 là các chitinase, có vai trò phân huỷ phần chitin của vách tế bào vi sinh vật. Hai
nhóm enzyme β-1,3-glucanase và chitinase có tác dụng hỗ trợ nhau làm gia tăng hiệu
quả trong sự phân huỷ vách tế bào của mầm bệnh.
Nhiều enzyme khác cũng ñược hình thành trong tế bào bị mầm bệnh xâm nhiễm
với vai trò chuyển hoá các chất ñộc do mầm bệnh tiết ra hoặc trung hoà ñộc tính của
các chất do tế bào cây tiết ra khi phản ứng lại mầm bệnh, các chất này khi ở nồng ñộ

12