Đồ án tốt nghiệp: Khảo sát khả năng kháng nấm bệnh trên cây trồng của nano đồng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT KHẢ NĂNG KHÁNG NẤM GÂY BỆNH
TRÊN CÂY TRỒNG CỦA NANO ĐỒNG

Ngành:

CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Giảng viên hướng dẫn : TS. Nguyễn Thị Hai
Sinh viên thực hiện
MSSV: 1151110160

: VƯƠNG THỊ NGỌC HUYỀN
Lớp: 11DSH03

TP. Hồ Chí Minh, 2015


Đồ án tốt nghiệp

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan nội dung trong đồ án tốt nghiệp này là cơng trình nghiên cứu
thực sự của tôi dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Thị Hai – giảng viên Trường Đại
Học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh. Đề tài được thực hiện trên cơ sở nghiên
cứu lý thuyết và tiến hành nghiên cứu thực nghiệm tại phịng thí nghiệm Cơng Nghệ

Sinh Học Thực Vật, khoa Công Nghệ Sinh Học – Thực Phẩm – Môi Trường, thuộc
Trường Đại Học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh. Các số liệu và bảng trong bài
là hồn tồn trung thực.
Đồ án khơng sao chép dưới bất kỳ hình thức nào, nếu phát hiện có bất kì gian
lận nào tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm.
TP.HCM, ngày 15 tháng 08 năm 2015
Sinh viên thực hiện

Vương Thị Ngọc Huyền

i


Đồ án tốt nghiệp

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến gia đình đã luôn bên cạnh,
cổ vũ, động viên tinh thần, tạo mọi điều kiện để tơi có thể học tập và hồn thành tốt
Đồ án tốt nghiệp này.
Tơi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Thị Hai – Bộ Môn Công Nghệ Sinh
Học – Đại Học Công nghệ Tp HCM đã tạo mọi điều kiện thuận lợi từ việc định hướng
đề tài đến theo sát tiến trình thí nghiệm. Tơi đã học được nhiều điều hay ở cô về kiến
thức chuyên mơn cũng như lịng nhiệt huyết, tinh thần trách nhiệm trong cơng việc,
và cả tình u thương đối với mọi người.
Cảm ơn thầy Huỳnh Văn Thành phụ trách phịng thí nghiệm Công nghệ sinh
học đã tạo mọi điều kiện về trong thiết bị thí nghiệm thuận lợi nhất cho tơi hoàn thành
tốt đẹp Đồ án này.
Xin cảm ơn các thầy cô trong khoa Công nghệ sinh học, Thực phẩm và Môi
trường đã giảng dạy và truyền đạt cho tôi những kiến thức quan trọng tạo nền tảng
kiến thức vững chắc để hồn thành tốt Đồ án và sau này có thể ứng dụng vào công

việc thực tiễn.
Xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu Trường Đại học Cơng Nghệ
Tp. Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để em học tập và hoàn thành tốt khóa
học 2010 – 2014.
Cuối cùng, tơi xin kính chúc q Thầy Cô trong Khoa và các bạn dồi dào sức
khỏe, hạnh phúc, thành công trong công tác và trong cuộc sống.
TP.HCM, ngày 15 tháng 08 năm 2015
Sinh viên thực hiện

Vương Thị Ngọc Huyền

ii


Đồ án tốt nghiệp

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮTDANH MỤC BẢNG .....................................iv
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ v
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................ vi
DANH MỤC BIỂU ĐỒ ...................................................................................... viii
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề .........................................................................................................1
1.2. Mục tiêu nghiên cứu..........................................................................................2
CHƯƠNG 1. TỒNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................... 3
1.1. Tình hình nghiên cứu ứng dụng về hạt nano ....................................................3
1.1.1. Nghiên cứu sử dụng các hạt nano kích thích sự sinh trưởng , phát triển của
thực vật ..................................................................................................................... 3

1.1.2. Nghiên cứu sử dụng các hạt nano để phòng trừ bệnh hại ............................ 5
1.2.Tổng quan về nano đồng ....................................................................................8
1.2.1.Cấu trúc về hạt nano đồng.............................................................................. 8
1.2.2. Ứng dụng của hạt nano đồng ........................................................................ 9
1.2.3. Tình hình nghiên cứu trong nước ................................................................ 10
1.2.4. Tình hình nghiên cứu ngồi nước................................................................ 11
1.3. Các loại nấm bệnh cây trồng ...........................................................................11
1.3.1 Bệnh do nấm Fusarium spp. gây ra (Vũ Triệu Mân, 2007; Roger Shivas,
2005)....................................................................................................................... 11
1.3.2 Bệnh do nấm Colletotrichum spp.gây ra ..................................................... 12

i


Đồ án tốt nghiệp

1.3.3 Bệnh do nấm Rhizoctonia spp.gây ra(Vũ Triệu Mân, 2007; Roger Shivas,
2005) .......................................................................................................................15
Chương 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................. 19
2.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu .................................................................19
2.2. Vật liệu ...........................................................................................................19
2.2.1. Nguồn mẫu ................................................................................................... 19
2.2.2. Dụng cụ và thiết bị ....................................................................................... 19
2.2.2.1.Dụng cụ ...................................................................................................... 19
2. 3. Hóachất ...........................................................................................................20
2. 4 Mơi trường ni cấy ........................................................................................20
2.5. Bố trí thí nghiệm: ...........................................................................................21
2.5.1.Phương pháp phân lập nấm gây bệnh lở cổ rễ trên cây cà chua và thán thư
trên trái thanh long (Agrios, 2005) ....................................................................... 21
2.5.2. Phương pháp quan sát đặc điểm hình thái nấm sợi (Agrios, 2005) ........... 22

2.5.3. Chuẩn bị dung dịch nano đồng để làm thí nghiệm .................................... 23
2.5.3 Chuẩn bị đĩa mơi trường có bổ sung nano đồng để thử nghiệm (b)............ 25
2.5.4. Đánh giá khả năng kháng nấm của dung dịch nano đồng ở các nồng độ . 26
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.......................................................... 27
3.1. Kết quả phân lập nấm gây bệnh lở cổ rễ trên cây cà chua.......................27
3.2.1. Khảo sát khả năng kháng nấm Fusarium sp. của dung dịch nano đồng
................................................................................................................................ 31
3.2.Đánh giá khả năng kháng nấm Colletotrichum sp. của dung dịch nano đồng 34
3.3.Đánh giá khả năng kháng nấm Rhizoctonia solani của dung dịch nano đồng 41
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.......................................................... 46
4.1. Kết luận ...........................................................................................................46

ii


Đồ án tốt nghiệp

4.2. Kiến nghị .........................................................................................................46
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 46
PHỤ LỤC .................................................................................................................... 1
PHỤ LỤC A. CÁC BẢNG SỐ LIỆU THÔ ............................................................1
PHỤ LỤC B. KẾT QUẢ XỬ LÝ SỐ LIỆU ............................................................4

iii


Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

- FCC: cấu trúc lập phương tâm mặt
- ns: non-significant
- R.solani: Rhizoctonia solani
-Cs: cộng sự
-PGA: Potato D-Glucose Agar

iv


Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1.Đặc điểm gây hại của các loài Rhizoctonia (Nguyễn Thị Hai, 2013) .......16
Bảng 3.1 Đường kính (mm) tản nấm Fusarium sp. ở các cơng thức xử lý nano đồng.
.................................................................................................................31
Bảng 3.2. Hiệu lực (%) ức chế của dung dịch nano đồng đối với nấm Fusariumsp.
.................................................................................................................34
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của nano đồng đến sự phát triển của nấm Colletotrichum sp.
.................................................................................................................34
Bảng 3.4. Hiệu lực (%) ức chế của dung dịch nano đồng đối với nấm Colletotrichum
sp. ............................................................................................................40
Bảng 3.5 Đường kính (mm) phát triển của tản nấm Rhizoctonia sp. .......................41
Bảng 3.6 Hiệu lực (%) ức chế của dung dịch nano đồng đối với nấm Rhizoctonia
solani.......................................................................................................43

v


Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cấu trúc lập phương tâm mặt (FCC) của Đồng ..........................................9
Hình 1.2.Một số biều hiện gây bệnh do nấm Fuasarium sp. gây ra(
trongraulamvuon.com). ............................................................................12
Hình 1.3.Nấm Colletotrichum coffeanum gây bệnh khô cành khô quả ở cây cà phê
(baovethucvatcongdong.info). ..................................................................13
Hình 1.4.Biểu hiện bệnh thán thư do nấm Colectotrichum gleosporiodies gây ra trên
cây tiêu (phongtribenhtrentieu.blogspot.com) .........................................14
Hình 1.5.Biểu hiện bệnh thán thư do nấm Colletotrichum acutatum gây ra trên trái
ớt và lá ớt (Jaw-Fen Wang, 2010) ............................................................14
Hình 1.6.Biểu hiện bệnh thán thư do nấm Colletotrichum gloeosporioides gây ra trên
trái thanh long và cành thanh long (Masanto Masyahit, 2009). ..............15
Hình 1.7.Biểu hiện bệnh khơ vằn do nấm Rhizoctonia solani gây ra trên cây ngơ
(tiennong.vn). ............................................................................................17
Hình 1.8.Biểu hiện bệnh do Rhizoctonia gây ra: (a) triệu chứng nhọn như đầu mác ở
rễ bệnh, (b) bệnh khô vằn trên lúa, (c) hạch nấm trên bắp cải bị bệnh,(d)
bệnh trên vỏ ngô (Burgess LW và cộng sự, 2008)...................................18
Hình 2.1. Quy trình phân lập nấm bệnh từ mẫu thực vật nhiễm bệnh .....................22
Hình 2.2.Quy trình tổng hợp hạt nano Đồng ............................................................24
Hình 2.3. Dung dịch nano đồng ................................................................................25
Hình 3.1.Hình thái đại thể và vi thể chủng nấm Fusarium sp.(a. Mặt trên tản nấm, b.
Mặt dưới tản nấm, c. sợi nấm, d. bào tử). ................................................27
Hình 3.2. Hình thái đại thể và vi thể của chủng nấm Rhizoctonia sp. (a. Mặt trước tản
nấm, b. Mặt sau tản nấm, c.Sợi nấm). ......................................................29
Hình 3.3. Hình thái đại thể và vi thể của chủng nấm Colletotrichum sp. (a. Mặt trước
tản nấm, b. Mặt sau tản nấm, c.Sợi nấm, d. bào tử nấm). ........................30
Hình 3.4. Đường kính của tản nấm Fusariumsp. 3 ngày sau khi cấy.....................32
Hình 3.5. Đường kính của tản nấm Fusarium sp. 6 ngày sau khi cấy.....................33

vi


Đồ án tốt nghiệp

Hình 3.6. Đường kính phát triển của tản nấm Fusarium sp. 9 ngày sau khi cấy .....33
Hình 3.7. Đường kính phát triển của tản nấm Colletotrichum sp.............................37
Hình 3.8. Đường kính phát triển của tản nấm Colletotrichum sp.............................38
Hình 3.9. Đường kính phát triển của tản nấm Colletotrichum acutatum .................39
Hình 3.10. Đường kính phát triển của tản nấm Rhizoctonia solani 3 ngày sau khi cấy
...................................................................................................................43
Hình 3.11. Đường kính phát triển của tản nấm Rhizoctonia solani 6 ngày sau khi cấy
...................................................................................................................44
Hình 3.12. Đường kính phát triển của tản nấm Rhizoctoniasolani 9 ngày sau khi cấy
...................................................................................................................45

vii


Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 3.1. Sự phát triển của đường kính tản nấm Fusarium sp. qua các ngày nuôi
cấy ở các công thức ..............................................................................32
Biểu đồ 3.3. Sự phát triển của đường kính tản nấm Colletotrichum sp. qua các ngày
nuôi cấy.................................................................................................36
Biểu đồ 3.3. Sự phát triển của đường kính tản nấm Rhizoctonia solaniqua các ngày
ni cấy.................................................................................................42

viii

Đồ án tốt nghiệp

MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Việt Nam là một nước nông nghiệp. Thực tế cho thấy, tuy khu vực nông nghiệp
chỉ chiếm tỷ trọng nhỏ (năm 2013 là 18,38%, năm 2014 là 18,12 %) và có tốc độ
tăng trưởng thấp, nhưnglao động trong khu vực nông nghiệp, nông thôn đang chiếm
tới trên 70% lực lượng lao động cả nước. Nông nghiệp Việt Nam là ngành kinh tế
thâm dụng lao động và đầu tư thấp. Việc bỏ đồng vốn đầu tư trong nơng nghiệp là
rất khó khăn. Chính vì vậy với việc phải nhập khẩu hầu như toàn bộ các vật tư nơng
nghiệp từ nước ngồi là một bất lợi rất lớn cho nơng dân Việt nam nói riêng và nền
kinh tế nói chung. Trong các chi phí cho nông nghiệp, thời gian qua chúng ta đã
vươn lên tự túc được một phần phân bón và đang dần tiến tới tự lực một cách cơ bản
về loại vật tư này. Trong khi đó loại vật tư BVTV nói chung và thuốc trừ nấm bệnh
nói riêng hầu như chưa có sự khởi đầu nào đáng kể.
Hiện nay trong lĩnh vực sinh học, hiện tượng kháng thuốc của nấm, khuẩn đang
trở nên ngày càng phổ biến. Do vậy, các nhà khoa học đã nghiên cứu sử dụng các
hạt nano kim loại với mục đích ức chế sự phát triển của chúng, đã có một số cơng
bố tổng hợp nano đồng ức chế được chúng với nhiều khả quan. Trong xu thế đó, tại
Việt Nam hiện nay cũng có nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu về nano đồng
cũng như khảo sát các ứng dụng của chúng. Tuy nhiên, chưa có một cơng trình nào
nghiên cứu một cách hệ thống sự ảnh hưởng nano đồng lên nấm gây hại nhiều cây
trồng.
Hiện tại, Việt Nam đã có các chế phẩm thuốc trừ bệnh thuộc gốc đồng, nhưng
lượng đồng tồn dư lại trong q trình sử dụng cịn rất nhiều do cây sử dụng không
hết, gây ra ảnh hưởng rất lớn cho môi trường. Vì vậy, việc đi vào nghiên cứu và sản
xuất các chế phẩm từ đồng nano, sử dụng một lượng nhỏ đồng ở kích thước siêu nhỏ
nhưng đem lại hiệu quả cao là một sự khởi đầu không dễ dàng nhưng có ý nghĩa rất

lớn cho bước đột phá nhằm mục đích tự túc nguồn thuốc trừ nấm và bệnh hại cây
trồng ở Việt Nam.Từ sự nhìn nhận này, sinh viên tiến hành đề tài“xác định khả
năng kháng nấm bệnh của nano đồng”.

1


Đồ án tốt nghiệp

1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Xác định khả năng kháng của nano đồng với một số loài nấm gây bệnh cây
trồng.

2


Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 1. TỒNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Tình hình nghiên cứu ứng dụng về hạt nano
1.1.1. Nghiên cứu sử dụng các hạt nano kích thích sự sinh trưởng , phát triển của
thực vật
Trong những năm gần đây, ngày càng có nhiều nghiên cứu, tìm kiếm và ứng
dụng các hạt siêu nhỏ để dùng trong ngành vật liệu, các chế phẩm phục vụ đời sống,
cũng như trong y sinh học. Trong nơng nghiệp việc tìm kiếm ứng dụng các hạt siêu
nhỏ cũng không là một ngoại lệ. Việc ứng dụng các các hạt siêu nhỏ dưới dạng đơn
chất hoặc oxid để thay thế các phân vi lượng dưới dạng muối hoặc chelate đã giúp
tiết kiệm đáng kể chi phí và nâng cao hiệu lực cũng như hiệu quả sản xuất. Người ta
nhận thấy rằng, việc sử dụng trực tiếp các muối hoặc các chelate kim loại của các

nguyên tố vi lượng dễ gây ra tình trạng thừa, dẫn đến ô nhiễm môi trường, do cây sử
dụng không hết. Trong khi đó, việc sử dụng các hạt kim loại hoặc các oxid của
chúng ở kích thước siêu nhỏ, dưới 100 Nano mét, để cung cấp cho cây trồng, với
liều lượng nhỏ hơn rất nhiều, lại cho kết quả rất tốt. Các nguyên tố thường được sử
dụng trong kỹ thuật này thường là Cu, Zn, Mn, Mg, Co, Mo, Ti, Ag v.v.. Khi cung
cấp các nguyên tố vi lượng cho cây dưới dạng các hạt cỡ Nanomét, các chỉ tiêu sinh
lý, sinh hóa cũng như năng suất sản phẩm cây trồng được tăng lên rõ rệt.
Ngoài việc sử dụng các hạt kim loại hoặc các oxid của chúng, với kích thước
cỡ Nanomét, để cung cấp vi lượng cho cây, người ta cũng dùng một số hạt cỡ Nano
mét của chúng để tạo ra thuốc trừ nấm hoặc vi khuẩn, tùy theo tính chất của kim loại
này. Trong các nguyên tố được sử dụng trong loại cơng nghệ này có Cu, Zn, Al, Ag
thường được sử dụng để làm thuốc trừ nấm.
Theo tác giả Phạm Thị Bích Hợp (2014), trong bản thuyết minh nghiên cứu
khoa học và phát triển công nghệ cấp thành phố (Hà nội), với đề tài “Nghiên cứu tác
động của việc xử lý hạt giống trước khi gieo bằng các hạt sắt, đồng và coban có kích
thước siêu nhỏ đến năng suất và chất lượng của cây đậu tương” đã dẫn ra rằng, khi
sử dụng để làm phân vi lượng người ta thường dùng các oxid kim loại để sử lý hạt
3


Đồ án tốt nghiệp

giống hoặc phun lên lá cho cây hấp thụ. Tác giảBerahmand và cs (2012) đã sử dụng
dung dịch keo bạc có kích thước ~20nm để phun cho cây với liều 40g/ ha để làm
tăng sinh trưởng cho cây ngô làm thức ăn gia súc và cho thấy được sản lượng ngô
tăng lên 17,5% so với khi không sử dụng.
C.M. Lu, C.Y. Zhang, Wen J.Q. và cs (2002) nghiên cứu ảnh hưởng của các
hạt SiO2 và TiO2 khi sử lý hạt giống đậu đã cho thấy các hạt này làm tăng hàm lượng
Nitrate reductase trong cây đậu và do đó đã làm tăng sức nẩy mầm của hạt.
Nhiều tác giả cũng đã tiến hành các nghiên cứu khác nhau của các hạt kim loại

siêu nhỏ trên cây trồng. Zhu và cs (2008) nghiên cứu quá trình hấp thu, vận chuyển
và tích lũy các hạt oxid sắt trong cây bí ngơ cho thấy cây bí ngơ được trồng trong
mơi trường nước có chứa quặng từ thiết (Fe3O4) hạt nano có thể hấp thụ, dời và tích
lũy các hạt trong mô thực vật.
Zhang và cs (2005) nghiên cứu ảnh hưởng của TiO2 lên quá trình nảy mầm và
sinh trưởng của cây bina (spinach) , nghiên cứu bằng cách đo tỷ lệ nảy mầm và sinh
trưởng của hạt giống bina. Sự gia tăng các yếu tố này được quan sát thấy ở 0,25-4‰
nano TiO2 được sử dụng. trong giai đoạn tăng trưởng, sự hình thành chất diệp lục,
các hoạt động cacboxylase/ oxygenase ribulorebis phosphat và tỷ lệ quang hợp được
tăng lên. Kết quả tốt nhất được tìm thấy ở 2,5‰ nano TiO2.
Ngồi các hạt kim loại, Gonzales-Melendi và cs (2008) cịn cho thấy các ống
Cacbon siêu nhỏ đơn lớp cũng hoạt động như một hệ vận chuyển thông minh trong
cây và có thể xâm nhập qua cả lớp vỏ dầy của hạt giống để tác động lên quá trình
nẩy mầm và sinh trưởng của cây. Chính cơng trình của các tác giả Ấn độ (201) cho
thấy, hạt giống lạc được xử lý bằng dung dịch hạt oxid kẽm có kích thước khoảng
25nm đã cho năng suất tăng 34% so với loại hạt được xử lý bằng dung dịch Zn sunfat
đã chelat hóa có cùng nồng độ là 1000mg Zn/ lit.
Để tăng cường hiệu lực và giảm thiểu lượng sử dụng nhằm tránh tình trạng dư
thừa, gây ơ nhiễm cho thực phẩm và đất trồng, các nhà khoa học Nga đã đề xuất việc
sử dụng năng lượng bề mặt của các hạt siêu mịn, siêu phân tán, để kích thích sự nẩy
mầm của hạt giống . Các nghiên cứu cho thấy, các hạt siêu mịn và siêu phân tán này

4


Đồ án tốt nghiệp

khi được sử dụng để xử lý hạt giống sẽ làm tăng hàm lượng các chất có hoạt tính
sinh học trong cây, do tham gia trực tiếp vào các enzym hoặc hoạt hóa chúng. Các
hạt này cịn làm gia tăng hàm lượng các loại đường dễ tiêu và làm tăng năng suất

cây trồng khoảng 20-25%. Mức tiêu tốn cho mỗi đơn vị diện tích của các hạt này
cũng được giảm đi rất nhiều so với việc dùng chúng ở dạng thông thường. Dùng theo
cách này mức tiêu tốn nguyên tố Sắt hoặc Đồng cho mỗi ha không vượt quá 80mg,
cho Coban (Co) không quá 1000mg (C. Srinivasan, R. Saraswathi – 2010).
Khi nghiên cứu sử dụng Coban cho mục đích này M. V. Kytskir, A. A.
Nazarova, S. D. Polishuk và cs (2012) đã cho thấy, ngô và hướng dương sau khi
được xử lý hạt Coban siêu nhỏ trước khi gieo trồng đã làm tăng sản lượng Ngô 24,4%
và hàm lượng vitamin A tăng 32,8%, trong khi sản lượng hạt Hướng Dương tăng
16,9% và hàm lượng protein và dầu trong hạt tăng 45% và 8,6%.
Một nghiên cứu của Eskov E. K., M.D. Eskova và G. I. Trurilov (2011) còn
cho thấy khả năng sử dụng hạt Sắt kim loại siêu nhỏ để xử lý hạt giống còn làm giảm
sự hút kim loại nặng từ đất đến 40%, từ đó tránh được khả năng phải dùng tới 20-40
tấn Dolomit hoặc Zeolit hay Than Hoạt Tính cần bón vào đất để kéo giảm sự ô nhiễm
kim loại nặng cho nông sản v.v…
1.1.2. Nghiên cứu sử dụng các hạt nano để phòng trừ bệnh hại
Các nghiên cứu về việc sử dụng các hạt siêu nhỏ cỡ Nanomét dùng làm thuốc
diệt nấm, khuẩn được tập trung nhiều vào các kim loại như Bạc, Đồng, Kẽm. Nhưng
hiệu quả được đánh giá cao nhất là đối với Bạc và Đồng. Mặc dù vậy, việc nghiên
cứu ứng dụng các hạt này trong nơng nghiệp cịn rất hạn chế, nếu khơng muốn nói
là hầu như chưa có. Các lĩnh vực ứng dụng các hạt Nano chống nấm và vi khuẩn
thường là trong may mặc, sơn, xử lý gỗ, mỹ phẩm v.v.. Các tác giả Ashavani Kumar,
Praveen KumarVemula, Pulickel M. Ajayan & George John(2008) , cho thấy việc
sử dụng các hạt Nano Bạc để phủ các bề mặt như gỗ, kính, kim loại và các hợp chất
polyme khác có hiệu quả tuyệt vời để chống lại cả 2 loại mầm bệnh gram dương trên
người (Staphylococcus aureus) và các vi khuẩn gram âm (Escherichia coli).

5


Đồ án tốt nghiệp

Ứng dụng của các hạt Nano còn được tác giả Alex Tiller (2008) đề cập đến
trong nhiều lĩnh vực, trong đó có cơng nghệ thơng tin trong nông nghiệp. Tác giả
cho rằng hiện tại các nhà khoa học đang nghiên cứu sử dụng các hạt có từ tính cỡ
Nanomét để giám sát và điều khiển các hoạt động sinh học của cây ở mức độ các mô
và thậm chí một tế bào đơn lẻ. Các “hạt thơng tin” này cịn có khả năng dự báo động
đất hay đóng mở các vịi tưới cho các hệ thống tưới ngồi đồng. Một số nhà khoa
học cịn mơ đến một ngày mỗi cây trồng đều được cài đặt một cảm biến và đồng hồ
sinh học, mà nó có thể thơng tin chính xác các nhu cầu và thời điểm chúng cần.
Trong bài viết “Công nghệ Nano sử dụng trong nông nghiệp: Lợi ích và rủi ro tiềm
tàng” tác giả Jason C. White (2013) cho rằng các hạt Nano không phải chỉ do con
người tạo ra, mà nó đã đồng hành với loài người từ khi con người xuất hiện trên trái
đất này. Các hạt Nano được hình thành từ sự xói mịn, từ sự cháy, từ núi lửa và sóng
biển. Chính vì vậy mà hạt Nano khơng phải là cái gì đó gây hại hoặc xấu. Hoạt động
của con người cũng tạo ra các hạt Nano, như đốt than, khói xe, và sự phân hủy của
các lốp xe. Tác giả cho rằng khả năng con người tạo ra các hạt Nano đã tăng lên
mạnh mẽ trong khoảng 10 năm cuối. Tính chất của các hạt Nano rất khác biệt so với
chính chúng ở trạng thái khối lớn, hoặc khơng phải ở kích thước Nano. Chính vì nó
có diện tích bề mặt rất lớn ở cùng 1 khối lượng nên nó được dùng phủ cho các bề
mặt hoạt động hoặc cho các đặc tính mong muốn khác. Thường thì đặc tính đặc biệt
này rất có ích và có lợi. Tác giả cịn dự báo cơng nghiệp cơng nghệ Nano mới chỉ
khoảng 1 tỷ Đô la năm 2005, sẽ tăng lên 1 ngàn tỷ vào năm 2015. Tác giả cho rằng
sử dụng công nghệ Nano trong nông nghiệp cũng nhận được sự quan tâm rất lớn.
Các ứng dụng nhằm nâng cao mức sản xuất cũng như năng suất cây trồng, tăng hệ
số sử dụng các nguồn tài nguyên, giảm thiểu chất thải v.v.. Các ứng dụng cụ thể
được nhắc đến như phân bón Nano, thuốc trừ sâu Nano, xử lý chất thải nông nghiệp
bằng công nghệ Nano, cảm biến sinh học Nano v.v.. Về vấn đề rủi ro tiềm tàng, tác
giả cho rằng, các tài liệu về độc tính của các hạt Nano đối với cây trồng khơng có
nhiều. Hầu hết các nghiên cứu chỉ quan tâm đến sự so sánh các vật liệu Nano với
chính nó ở trạng thái thơng thường hoặc ion.

6


Đồ án tốt nghiệp

Công nghệ nano ra đời đã tạo nên bước nhảy đột phá trong ngành điện tử, tin
học, y sinh học, được ứng dụng rộng rãi trong đời sống như gạc chữa bỏng được phủ
nano bạc, nước rửa rau sống, chất diệt khuẩn khử mùi trong máy lạnh...(Lê Xn
Đính- 2013)
Ở Việt Nam cũng đã có quảng cáo các chế phẩm từ cơng nghệ Nano, trong đó
chủ yếu là Nano bạc, như Nano Bạc chuyên dùng trong sinh hoạt hàng ngày, Nano
Bạc chun phịng và trị bệnh cho tơm cá, Nano Bạc chuyên phòng và trị bệnh trong
trồng trọt, Nano Bạc chuyên phòng và trị bệnh cho đàn vật nuôi, Nano Bạc trong
nuôi trồng thủy sảnv.v..
Các tác giả Đặng Văn Phú, Bùi Duy Du, Nguyễn Triệu và cộng tác viên (2008)
đã có cơng bố cơng trình nghiên cứu “Chế tạo các hạt Nano Bạc bằng phương pháp
chiếu xạ, dùng Polyvinyl pyrolidon/Chitosan làm chất ổn định”, trong đó kết luận đã
chế tạo thành công keo Nano Bạc bằng phương pháp chiếu xạ ¥ Co-60, với kích
thước các hạt từ 2 – 15 nm.
Cũng đã có một số tác giả thực hiện nghiên cứu về công nghệ sản xuất các hạt Nano
kim loại, trong đó có tác giả Nguyễn Việt Dũng (2009) đã thực hiện đề tài về nghiên
cứu công nghệ chế tạo hạt Nano Đồng. Tác giả Dũng cho rằng, trong những thập niên
gần đây, Nano đồng đã thể hiện được vị trí riêng của mình và xuất hiện ngày càng
nhiều trong các lĩnh vực. Đầu tiên là lĩnh vực bôi trơn, Nano Đồng được sử dụng kết
hợp với các loại dầu nhờn truyền thống tạo nên một chất bôi trơn có khả năng dẫn
nhiệt cao. Trong lĩnh vực xúc tác, Nano Đồng đóng vai trị chất xúc tác cho phản ứng
phân huỷ CCl4, phản ứng Ullmann (phản ứng tổng hợp các hợp chất biaryl và
polyaryl)…. Trong lĩnh vực vật liệu, Nano Đồng góp phần làm tăng độ dẫn điện của
nhựa epoxy, làm cầu nối trong các vi mạch điện tử …. Trong lĩnh vực sinh học Nano

Đồng được dùng làm chất diệt khuẩn E.Coli, Staphylococcus aureus…. Trong lĩnh
vực y học, hệ keo Nano Đồng cũng được xem như một loại thuốc sát trùng và thuốc
điều trị ung thư đầy hứa hẹn. Đặc biệt các hạt nano nói chung và nano đồng được
đánh giá là bước đột phá mới trong nơng nghiệp để phịng trừ bệnh hại cây trồng. Kể

7


Đồ án tốt nghiệp

từ đầu những năm 1930 các hạt nano đồng hòa tan trong nước đã được sử dụng làm
thuốc diệt nấm để kiểm soát nho và bệnh cây ăn quả (Kamel et al, 2014)
Nano Đồng có thể được điều chế nhờ các phương pháp, như phương pháp
polyol với sự hỗ trợ vi sóng, phương pháp khử hố học, phương pháp quang hoá,
phương pháp điện hoá, phương pháp lắng đọng hơi vật lý hoặc hoá học, phương
pháp nhiệt phân , phương pháp siêu âm nhiệt (sonothermal), phương pháp siêu âm
hố học (sonochemical),…. Trong số đó, phương pháp polyol với sự hỗ trợ vi sóng
có những ưu điểm vượt trội so với các phương pháp khác. Đây là phương pháp điều
chế Nano không quá phức tạp, phản ứng diễn ra êm dịu, dễ kiểm soát, thời gian chế
tạo ngắn, độ tinh khiết sản phẩm cao, kiểm soát được thành phần, kích thước và hình
dạng của sản phẩm, thiết bị đơn giản, dễ sử dụng.
Tuy được quan tâm nghiên cứu nhiều nhưng trên thực tế ở Việt Nam chưa có
nhiều chế phẩm Nano kim loại thực sự bước ra và đứng vũng trên thị trường, nhất là
trong lĩnh vực nông nghiệp. Với chế phẩm Nano Bạc thì đã có nhiều nghiên cứu và
ứng dụng trên thực tế nông nghiệp ở Việt nam, nhưng chế phẩm từ Nano Đồng thì
hầu như chưa có. Được biết đã có tác giả bảo vệ thành công tiến bộ kỹ thuật về Nano
Đồng, ứng dụng trừ nấm cho cây trồng, nhưng sau khi ra thị trường thì chế phẩm
này bị ngưng sản xuất vì các hạt Đồng sớm bị lắng đọng trong thời gian một vài
tháng.
1.2.Tổng quan về nano đồng

1.2.1.Cấu trúc về hạt nano đồng
Về cấu trúc nguyên tử, tinh thể Đồng thuộc mạng lập phương tâm mặt (FCC),
có hệ số xếp chặt là 0.74.Có bán kính nguyên tử là 1.96Å, bán kính ion là 1.22Å.
Ái lực electron là 119.159 kJ.mol-1. Năng lượng ion hóa thứ nhất cao 745.482
kJ.mol-1 và năng lượng ion hóa thứ 8 là 16017 kJ.mol-1.

8


Đồ án tốt nghiệp

Hình 1.1. Cấu trúc lập phương tâm mặt (FCC) của Đồng
Đồng có cấu hình electron là [Ar] 3d104s1, có một electron lớp ngồi cùng ở
phân lớp s và đạt trạng thái bán bão hòa nên phân lớp d có 10 electron. Đồng khối
có nhiệt độ nóng chảy tương đối cao, ở 1084.62 °C (1984.32°F, 1357.77 K), sôi ở
nhiệt độ cao 2560°C (4640°F, 2833 K).
1.2.2. Ứng dụng của hạt nano đồng
Ứng dụng tuyệt vời của hạt nano Đồng là hệ thống truyền nhiệt,kháng khuẩn,
vật liệu siêu bền,cảm biến và làm chất xúc tác,giúp ức chế sự tăng trưởng của vi sinh
vật (E.coli và S.cerevisiae).Ngoài ra, do sự ổn định của các hạt nano Đồng cộng với
tính chất khử trùng mạnh mẽ của chúng nên các hạt nano Đồng có thể được sử dụng
trong sơn hoặc nhựa phủ bên ngoài các thiết bị bệnh viện.( theo Saterlie, M., Sahin,
H., Kavlicoglu, B., Liu, Y. & Graeve, 2011)
Các chất lỏng thường có đặc tính truyền nhiệt kém nhưng khi kết hợp các chất
lỏng này với các hạt nano kim loại sẽ giúp tăng độ dẫn nhiệt lên gấp 3 lần so với một
chất lỏng tinh khiết và có thể tăng gấp hai lần tỷ lệ chuyển giao nhiệt của chất lỏng.
Các nhà khoa học đã nghiên cứu và chỉ ra rằng chỉ cần thêm 0.3% thể tích các hạt
nano Đồng với đường kính trung bình nhỏ hơn 10nm vào trong dung dịch ethylene
glycol sẽ làm tăng tính dẫn nhiệt của nó lên 40%.(Ma, H. Introduction, 2015)
Bên cạnh tính chất trên, các hạt nano Đồng được sử dụng trong công nghệ pin

nhiên liệu với sự hỗ trợ của một oxít kim loại như ZnO hoặc CeO2 có thể giúp chuyển
đổi một phần lớn khí CO thành CO2.Đặc biệt,người ta thấy rằng, các hạt nano Đồng
có khả năng hoạt động xúc tác mạnh nhất khi chúng có khích thước rất nhỏ (2-4nm).

9


Đồ án tốt nghiệp

Trong lĩnh vực kháng khuẩn: đồng được xem như một kim loại vệ sinh tự nhiên
, làm giảm q trình phát triển của các lồi vi khuẩn như E-Coli, MRSA
(Staphylococus aureus) và Leginella (O'Gorman, J. & Humphreys,2012)
1.2.3. Tình hình nghiên cứu trong nước
Năm 2011, nhóm tác giả Đặng Thị Mỹ Dung và các cộng sự đã tổng hợp được
hạt nano Đồng có kích thước 10nm, sử dụng tiền chất CuSO4, chất khử NaBH4 cùng
dung môi Polyethylene glycol (PEG). Sau khi tổng hợp thành công các hạt nano
Đồng, nhóm tác giả nghiên cứu chế tạo mực in phun nano kim loại và ứng dụng
trong công nghệ in các mạch in điện tử bằng công nghệ in phun nhằm giải quyết các
vấn đề công nghệ phát sinh và làm chủ các thơng số cơng nghệ in phun để có thể in
được các điểm, đường và màng mỏng dẫn điện, chế tạo hạt nano kim loại Đồng (Cu)
và chế tạo mực in nano kim loại Đồng từ hạt nano kim loại Đồng được chế tạo.
Năm 2012, nhóm tác giả Võ Quốc Khương và các cộng sự đã sử dụng tiền chất
Cu(NO3)2.3H2O, chất khử là N2H4.2H2O trong dung môi nước và chất làm bền
CTAB, PVP để tổng hợp thành hạt nano Đồng có đường kính 10nm.
Hiện nay, nano đồng được biết đến nhiều nhất và được ứng dụng rộng rãi trong
sản xuất nộng nghiệp đó là chế phẩm thương mại Cup 2.9 SL, chế phẩm này được
bán dưới dạng phân bón vi lượng ( theo Le Xuân Đính và cs, 2013). Chế phẩm này
có kích thước hạt từ 5-7nm và phân tán rất bền, hầu như không bị lắng qua nhiều
năm cất trữ. Trên thực tế, người dân đã sử dụng chế phẩm này để phòng và trị bệnh
chết nhanh, chế chậm trên cây tiêu, có hiệu quả tốt; dùng trị bệnh ghẻ trái, xì mủ và

rêu mọc trên cây cam quýt và nhiều cây thân mộc khác; dùng trị bệnh héo xanh chết
dây trên cây bầu bí; trị bệnh cháy bìa lá trên cây lúa; dùng phịng và trị bệnh trên cây
hành, táo, măng tây v.
Năm 2014, nhóm PGS.TS Ngơ Quốc Bưu và các cộng sự thuộc Viện Công
nghệ môi trường đã ứng dụng nghiên cứu xử lý hạt nano kim loại Đồng vào cây họ
đậu để tăng tỷ lệ nảy mầm, lượng diệp lục và năng suất chung cho cây đậu tương.
Đặc biệt, nghiên cứu ảnh hưởng của các hạt nano Đồng đối với ngơ của nhóm các
nhà khoa học gồm Churilov, Ngơ Quốc Bưu và Nguyễn Hồi Châu đã cho thấy, ngô

10


Đồ án tốt nghiệp

gieo từ hạt được xử lý nano, có chiều dài mầm, khối lượng rễ, diện tích lá, hàm lượng
chất béo, protein, cellulose và khối lượng chất khô đều cao hơn so với đối chứng.
1.2.4. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Năm 2013, Suresh K.Bhargava và Vipul Bansal đã sử dụng vi khuẩn
Morganella RP4 và Morganella psycgotolerans- một vi khuẩn làm bền bạc để tổng
hợp nano đồng.
Năm 2013, đại học quốc gia Chugbuk- Hàn Quốc, nano đồng được tổng hợp
bằng cách sử dụng dịch chiết lá cây để làm chất khử. Phản ứng CuSO4.5H2O với
dịch chiết cây mộc lan trong môi trường nước.
Năm 2014 nghiên cứu của Wei-Chen tại trường Đại học Texas ở Arlington
cũng đã nghiên cứu loại vật liệu Cu-cy, với tính chất khi tiếp xúc với tia X sẽ làm
giảm sự phát triển cả các khối u. Cụ thể, hạt nano đồng phát quang này được sử dụng
trong phát hiện bức xạ trong điều trị ung thư.
1.3. Các loại nấm bệnh cây trồng
1.3.1 Bệnh do nấm Fusarium spp. gây ra (Vũ Triệu Mân, 2007; Roger Shivas, 2005)
Nấm Fusarium là một trong những loài nấm gây thiệt hại về kinh tế quan trọng

nhất.Fusarium gồm nhiều loài khác nhau có khả năng gây bệnh trên nhiều cây trồng
khác nhau. Nhiều lồi sản sinh ra độc tố có độc tính cao, có ảnh hưởng đến động vật
hoang dã, thú ni và con người. Tuy nhiên có nhiều lồi nấm Fusarium là nấm hoại
sinh phổ biến trong đất.Nấm này phân bố khắp các nơi trên thế giới, một vài loài có
xu hướng xuất hiện khắp nơi trong khi một số loài chủ yếu xuất hiện ở nhiệt đới, bán
nhiệt đới, ôn đới .
Nấm Fusarium sp. tấn công chủ yếu vào bộ rễ. Đặc biệt, bệnh gây hại nặng nề
trong diều kiện stress nước, dùng phân bón quá nhiều hay rễ cây bị tổn thương.
Bệnh héo vàng là một trong những bệnh nguy hiểm gây thiệt hại cho cây trồng
ở nước ta, bệnh phổ biến ở hầu hết các vùng trồng cây khoai tây, cà chua, đậu đỗ.
Hầu hết các loài gây héo nằm trong nhóm Fusarium oxysporum complex. Nhóm
Fusarium oxysporum complex có rất nhiều dạng chuyên hóa khác nhau, mỗi nhóm
gây hại trên một nhóm kí chủ nhất định.

11


Đồ án tốt nghiệp

Bệnh gây hại ở vị trí gốc thân, cổ rễ của cây khoai tây và cà chua. Ở gốc cây,
vết bệnh màu nâu hoặc xám nhạt bao quanh gốc, gây hiện tượng thối khơ tóp lại, cắt
ngang phần thân cây bệnh thấy có đường bó mạch trịn quanh thân màu nâu xám.
Triệu chứng ban đầu là có một vài lá khô héo vàng loang lổ và rụng xuống, sau đó
tồn bộ lá héo rũ vàng dẫn đến chết cây. Lúc đầu trên ruộng chỉ có một vài cây héo
vàng, nếu bị nặng có thể cả ruộng bị héo vàng và chết.
Các yếu tố khách quan làm tăng sự phát triển của nấm Fusarium sp. là: bón
phân đạm quá nhiều, các yếu tố về hệ vi sinh vật trong đất, ẩm độ của đất, nhiệt độ
tối ưu cho nấm Fusarium sp. Nấm phát triển và gây hại nặng trong điều kiện ấm và
ẩm, khi nhiệt độ đất ở 25-300C và độ ẩm cao kết hợp với điều kiện cây sinh trưởng
yếu thì nấm dễ dàng gây bệnh. Nấm xâm nhiễm vào cây trồng qua vết thương cơ

giới trên rễ cây. Nấm gây bệnh có thể tồn tại trong đất trong thời gian rất dài. Chúng
lan truyền từ vùng này sang vùng khác thông qua hạt giống, cây giống, nguồn nước
tưới…

Hình 1.2.Một số biều hiện gây bệnh do nấm Fuasarium sp. gây ra
(trongraulamvuon.com).
1.3.2 Bệnh do nấm Colletotrichum spp.gây ra
Nhiều nhà nghiên cứu bệnh cây thường dùng từ “thán thư” để chỉ các bệnh do
Colletotrichum gây ra. Triệu chứng của bệnh là việc hình thành các vết đốm hoại tử
màu đậm, lõm xuống, vết bệnh thường có vịng trịn. Nấm Colletotrichum spp. có
khả năng tấn cơng lên hầu hết những cây trồng vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, là

12


Đồ án tốt nghiệp

nguyên nhân gây ra thiệt hại to lớn đối với sự tạo trái hoặc quả của cây trồng do sự
ra hoa của cây giảm khi nấm tấn công lên lá, chồi, hoa, trái của nhiều loại cây: ca
cao, tiêu, cà phê, cà chua,thanh long, chuối, xoài, táo, nho, đu đủ, dâu tây và một số
loại cây trồng khác (Holliday, 1980; Agrios, 2005). Bên cạnh đó, bệnh này khơng
chỉ gây hại ngồi đồng mà cịn gây hại trên quả sau khi thu hoạch (Hadden và Black,
1989).
Triệu chứng và dấu hiệu của bệnh thán thư có thể thay đổi theo cây ký chủ, bộ
phận cây bị tấn công và điều kiện ngoại cảnh nhưng nhìn chung đều là các vết đốm
chết hoại, trên vết đốm có các ổ bào tử (đĩa cành nấm) màu gạch non hoặc đen.
Nấm Colletotrichum coffeanum gây bệnh trên cây cà phê làm trái còn non bị
hư hỏng, hạt cà phê hư hỏng từ 20– 80%. Khi bệnh mới xuất hiện trên lá, cành, thân
làm rụng lá, cành trơ trụi khô đen. Bệnh thường phát sinh gây hại từ giai đoạn cà phê
ra hoa đến khi quả già, nhất là trong thời tiết ẩm thấp, mưa nhiều.

Hình 1.3.NấmColletotrichum coffeanum gây bệnh khơ cành
khơ quả ở cây cà phê (baovethucvatcongdong.info).
Bệnh thán thư trên cây tiêu do nấm Colletotrichum gloeosporiodies. Bệnh
thường gây hại ở đầu mép lá tiêu, làm lá bị cháy, trường hợp nhiễm nặng lá sẽ bị
rụng, có thể gây hại thân, nhánh cây tiêu làm tháo đốt, khô cành. Bệnh xuất hiện
quanh năm nhưng thường phát triển vào mùa mưa.

13


Đồ án tốt nghiệp

Hình 1.4.Biểu hiện bệnh thán thư do nấm Colectotrichum gleosporiodies
gây ra trên cây tiêu (phongtribenhtrentieu.blogspot.com).
Bệnh thán thư do nấm Colletotrichum lagenarium là bệnh gây thiệt hại nghiêm
trọng đến năng suất ớt trên toàn cầu (Kim, 2007). Bệnh tấn cơng lên lá, thân và quả
làm giảm năng suất.

Hình 1.5.Biểu hiện bệnh thán thư do nấm Colletotrichum acutatum gây ra trên trái
ớt và lá ớt (Jaw-Fen Wang, 2010).
Năm 2009, Masanto Masyahit được xem là người đầu tiên ở Malaysia báo cáo
bệnh thán thư trên thanh long do tác nhân chính là Colletotrichum gloeosporioides.
Theo kết luận của báo cáo thì bệnh chịu tác động của yếu tố điều kiện môi trường và
kỹ thuật canh tác hơn là những yếu tố khí hậu.

14