- NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VI KHUẨN NỘI SINH Bacillus velezensis VY03 TRONG PHÒNG CHỐNG BỆNH BẠC LÁ LÚA. - Chủng vi khuẩn nội sinh lúa Bacillius velezensis VY03 có hoạt tính đối kháng cao với vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. - oryzae (Xoo) gây bệnh bạc lá lúa. - Điều kiện nuôi cấy tối ưu để chủng VY03 sinh trưởng và sinh hoạt chất đối kháng Xoo là môi trường có pH 7, NaCl 10 g/L, sucrose là nguồn carbon và năng lượng, cao thịt là nguồn nitơ, nhiệt độ nuôi cấy là 37 o C, thời gian nuôi cấy 40 giờ. - í nghiệm nhà lưới đánh giá hiệu quả phòng chống bệnh bạc lá trên giống lúa Bắc ơm số 7 cho thấy hiệu quả kiểm soát bệnh cao (71,6%) khi sử dụng dịch nuôi chủng VY03 theo chế độ phòng-chống (phun trước và sau khi nhiễm Xoo). - Bước đầu đánh giá hiệu quả kiểm soát bệnh bạc lá cũng trên giống lúa Bắc ơm số 7 trong điều kiện tự nhiên cho thấy, chủng VY03 có hiệu quả kiểm soát bệnh tốt khi được áp dụng kết hợp xử lý đất ươm mạ và phun khi xuất hiện bệnh, hiệu quả đạt 75 - 85%. - Bên cạnh đó, sử dụng chủng VY03 còn làm tăng năng suất lúa ~ 12% so với đối chứng không xử lý. - Kết quả thu được mở ra tiềm năng ứng dụng vi khuẩn nội sinh trong kiểm soát sinh học đối với bệnh bạc lá, đồng thời kích thích tăng trưởng của cây, góp phần giảm thiểu sử dụng thuốc hóa học trong canh tác lúa.. - Từ khóa: Bệnh bạc lá lúa (Xanthomonas oryzae pv. - oryzae), vi khuẩn nội sinh lúa (Bacillius velezensis), kiểm soát sinh học. - Bệnh bạc lá được phát hiện lần đầu tiên tại vùng Fukuoko, Kyushu ở Nhật Bản năm 1884 (Mizukami and Wakimoto, 1969). - Trên toàn cầu, bệnh bạc lá có thể làm thiệt hại tới 50% năng suất, gây ảnh hưởng lớn đến nền kinh tế của các quốc gia trồng lúa (Mew, 1992).. - Vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. - oryzae (Xoo) là nguyên nhân gây bệnh bạc lá lúa. - Bệnh bạc lá thường phát sinh với các dấu hiệu điển hình là lá héo úa và cháy khô từ ngọn xuống, bắt đầu ở giai đoạn cây đẻ nhánh, đỉnh điểm ở thời kỳ ra hoa, có thể kéo qua thời kỳ trổ hạt và chín (Mew et al., 1993). - Ở Việt Nam, theo báo cáo của Cục Bảo vệ thực vật, trong những năm gần đây diện tích lúa bị bệnh bạc lá tăng lên mỗi năm, đặc biệt diện tích bệnh nặng dẫn đến mất trắng tăng trên 10 nghìn ha, phản ánh mức độ nghiêm trọng của. - ông thường bệnh được trị bằng các thuốc hóa học như thuốc diệt vi khuẩn Bismerthiazol, thuốc diệt nấm Zineb Bul 80WP (Zhu et al., 2013).. - Vi khuẩn nội sinh thực vật là nguồn gen có tiềm năng ứng dụng cao trong kiểm soát sinh học, đối kháng với nhiều loài vi sinh vật gây bệnh thực vật trên các loại cây ký chủ khác nhau. - Hiện nay, có khoảng hơn 200 chi vi khuẩn nội sinh đã được công bố, chủ yếu thuộc 3 ngành Actinobacteria, Proteobacteria và Firmicutes (Afzal et al., 2019). - Vi khuẩn nội sinh ức chế vi sinh vật gây bệnh theo nhiều cơ chế, như (i) sinh các hoạt chất kháng khuẩn, (ii) cạnh tranh về dinh dưỡng và không gian sinh trưởng, (iii) tăng cường sức khỏe và khả năng miễn dịch của cây trồng (Afzal et al., 2019).. - Hệ vi khuẩn nội sinh ở cây lúa có mức đa dạng cao và bao gồm nhiều chủng mang đặc tính sinh học có lợi cho cây chủ (Bertani et al., 2016). - Nghiên cứu về hệ vi khuẩn nội sinh lúa cũng như một số loài thực vật khác đã chỉ ra rằng các loài Bacillus như B. - Chủng vi khuẩn nội sinh Bacillus velezensis VY03 được phân lập từ rễ cây lúa Bắc ơm, có hoạt tính đối kháng cao với vi khuẩn Xoo gây bệnh bạc lá. - Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng của các điều kiện sinh trưởng tới hoạt tính kháng Xoo của chủng VY03 được đánh giá chi tiết in vitro để phục vụ việc ứng dụng trong kiểm soát sinh học. - Hiệu quả phòng chống bệnh bạc lá của chủng VY03 cũng được đánh giá trong điều kiên nhà lưới và ngoài đồng ruộng, theo đó hướng ứng dụng chủng vi khuẩn nội sinh này trong phòng trừ bệnh do Xoo gây ra được bàn luận.. - Chủng vi khuẩn nội sinh lúa Bacillus velezensis VY03 (trình tự 16S rDNA có mã GenBank là. - MT256303) phân lập từ rễ cây lúa Bắc ơm số 7 vụ Xuân Hè 2018 trồng tại ái Bình có khả năng đối kháng tốt với vi khuẩn gây bệnh bạc lá Xoo. - oryzeae XR5 được phân lập từ lúa bị bệnh bạc lá ở Việt Nam, được lưu giữ tại phòng Vi sinh Nông nghiệp, Viện Vi sinh vật và Công nghệ Sinh học, Đại học Quốc gia Hà Nội.. - Đánh giá ảnh hưởng của các điều kiện nuôi cấy đến hoạt tính kháng Xoo của chủng VY03. - Chủng VY03 được nuôi cấy trên môi trường Landy dịch thể: glucose 20 g. - Các điều kiện nuôi cấy được đánh giá gồm có: nhiệt độ và 42ºC), nồng độ muối (NaCl và 20 g/L), pH (từ 5 đến 9), nguồn carbon (glucose, sucrose, glycerol, methanol, tinh bột, rỉ đường) và nguồn nitơ (cao nấm men, cao thịt, peptone, triptone, casein). - Trong các thí nghiệm, vi khuẩn được nuôi ở điều kiện lắc 160 vòng/phút trong 40 giờ.. - peptone 5 g) được bổ sung vi khuẩn Xoo ở tỷ lệ 1% (v/v). - Sử dụng ống hút vô trùng đục các giếng thạch (đường kính 5 mm) trên đĩa, sau đó nhỏ 50 µL hoạt chất thô của chủng VY03 hòa tan trong DMSO vào các giếng và ủ đĩa ở 30°C trong 24 h. - Nghiên cứu khả năng phòng chống bệnh bạc lá của chủng VY03 trong điều kiện nhà lưới. - í nghiệm được thực hiện trên giống lúa Bắc ơm số 7 (BT7), được trồng trong điều kiện nhà lưới tại viện Bảo vệ thực vật và chăm sóc theo quy trình thường quy. - Chủng vi khuẩn Xoo XR5 được nuôi trong môi trường TSB 1/2 (tryptone 17 g. - Cây lúa 3 tuần tuổi được nhiễm Xoo bằng cách dùng kéo vô trùng nhúng vào dịch vi khuẩn Xoo chủng XR5 và cắt đầu ngọn lá lúa khoảng 3 - 5 cm.. - Chủng VY03 được nuôi trong môi trường Landy ở điều kiện tối ưu. - Công thức 1: phun dịch nuôi vi khuẩn VY03 trước khi nhiễm Xoo 2 ngày và 5 ngày liên tục sau khi nhiễm Xoo.. - Công thức 2: phun dịch nuôi vi khuẩn VY03 trong 5 ngày liên tục sau khi nhiễm Xoo.. - Tỷ lệ bệnh bạc lá trong các công thức thí nghiệm được đánh giá bằng cách lựa chọn ngẫu nhiên 10 dảnh lúa ở giữa các ô đất thí nghiệm (bỏ qua các dảnh lúa ở bìa ngoài), đo mức độ tổn thương của lá tại các thời điểm trước khi phun 2 ngày và sau khi phun và 28 ngày. - Nghiên cứu khả năng phòng chống bệnh bạc lá của chủng VY03 trong thí nghiệm đồng ruộng. - Chủng VY03 được nuôi trong môi trường Landy dịch thể ở điều kiện tối ưu. - Tế bào vi khuẩn được thu bằng ly tâm và hòa trong dung dịch NaCl 0,9%. - Dịch tế bào chủng VY03 được tưới vào đất ủ mạ 2 ngày trước khi gieo hạt (tỷ lệ 100 mL/m 2 , trộn đều trong 10 cm đất mặt).. - Cây mạ sinh trưởng trên đất có bổ sung tế bào của chủng VY03 trong 15 ngày trước khi đưa ra ruộng cấy. - eo dõi tiến triển bệnh ở các ruộng thí nghiệm và đối chứng, đánh giá hiệu lực phòng trừ bệnh bạc lá 7 ngày 1 lần từ khi phun thuốc cho đến khi thu hoạch. - (năng suất ô/30 m 2. - Ảnh hưởng của các điều kiện nuôi cấy đến hoạt tính đối kháng Xoo của chủng VY03. - Nhiệt độ nuôi cấy đã khảo sát trong khoảng 25 - 42°C không ảnh hưởng đáng kể đến hoạt tính đối kháng Xoo của chủng VY03 (Hình 1A, 1D). - Hoạt tính đối kháng Xoo của chủng VY03 không thay đổi đáng kể trong môi trường có nồng độ muối ở khoảng 0 - 20 g/L (Hình 1C, 1F), mức hoạt tính cao nhất là ở nồng độ muối 10 g/L.. - Ảnh hưởng của các điều kiện nuôi cấy tới hoạt tính đối kháng Xoo của chủng VY03 Ghi chú: A, D - Ảnh hưởng của nhiệt độ. - Khác với các điều kiện nhiệt độ, pH hay nồng độ muối, nguồn carbon hữu cơ sử dụng trong môi trường nuôi cấy có ảnh hưởng rõ rệt tới hoạt tính đối kháng Xoo của chủng VY03 (Hình 2). - Chủng VY03 thể hiện hoạt tính đối kháng Xoo cao nhất khi được nuôi trong môi trường có glucose hoặc sucrose, đường kính vòng kháng đạt mức 26 và 26,5 mm. - Đáng chú ý, rỉ đường có thể được chủng VY03. - Điều này có ý nghĩa thực tiễn quan trọng cho việc giảm giá thành của môi trường nuôi cấy để lên men thu sinh khối chủng VY03. - Acetate và methanol là các cơ chất ít phù hợp nhất đối với chủng VY03. - Đối chứng trong thí nghiệm này là môi trường TSB 1/2 có hàm lượng glucose thấp (1,25 g/L), dẫn đến chủng VY03. - nguồn carbon hữu cơ có ảnh hưởng lớn đến hoạt tính đối kháng Xoo của chủng VY03, cả về bản chất hóa học và liều lượng sử dụng.. - Ảnh hưởng của các nguồn carbon và nitơ tới hoạt tính đối kháng Xoo của chủng VY03 Khác với nguồn carbon hữu cơ, nguồn nitơ không. - ảnh hưởng đến hoạt tính đối kháng Xoo của chủng VY03. - Cụ thể, khi chủng VY03 được nuôi trong môi trường sử dụng các nguồn nitơ khác nhau như peptone, casein, cao thịt hay cao nấm men đều đạt đường kính vòng đối kháng Xoo ở mức 26 - 27 mm (Hình 2B, 2D). - Đối chứng là môi trường TSB có nguồn nitơ là tryptone ở mức cao tương đương với điều kiện thử nghiệm, tuy nhiên hàm lượng carbon thấp, dẫn đến hoạt tính đối kháng Xoo thấp hơn (Hình 2B, D). - Kết quả này khẳng định tầm quan trọng của nguồn carbon trong quyết định hoạt tính đối kháng Xoo ở chủng VY03. - So với môi trường TSB, môi trường Landy có cơ chất là sucrose (20 g/L) và nguồn nitơ là cao nấm men (10 g/L), là môi trường phù hợp cho chủng VY03 để đạt hoạt tính đối kháng Xoo cao.. - Đánh giá hiệu quả kiểm soát bệnh bạc lá của chủng VY03 trong điều kiện nhà lưới. - í nghiệm nhà lưới được theo dõi trong 28 ngày và tiến triển của bệnh bạc lá được đánh giá dựa trên các biểu hiện đặc trưng của bệnh như úa vàng, héo khô ở đầu lá (định tính) và đo chiều dài mức độ tổn thương (định lượng). - Kết quả cho thấy hiệu quả kiểm soát bệnh cao nhất là ở các công thức xử lý theo chế độ phòng và chống bệnh (phun trước và sau khi nhiễm Xoo), gồm công thức 1 phun dịch tế bào chủng VY03 và đối chứng A phun thuốc. - Chủng VY03 có hiệu quả rất đáng chú ý trong kiểm soát bệnh bạc lá khi được áp dụng theo phương thức phòng và chống bệnh, tức là phun liên tục trước và sau khi nhiễm bệnh, hiệu quả đạt 71,6%, gần tương đương với công thức đối chứng A sử dụng thuốc hóa học Bismerthiazol cũng theo phương thức phòng và chống bệnh (hiệu quả đạt 75,7%).. - Hiệu lực kiểm soát bệnh bạc lá trong thí nghiệm ở điều kiện nhà lưới. - Tuy nhiên, công thức 2 sử dụng chủng VY03 theo phương thức chống bệnh, tức là chỉ phun sau. - Trong khi đó, đối chứng B sử dụng thuốc hóa học Bismerthiazol theo cùng điều kiện vẫn đạt hiệu quả cao là 69,4%. - eo nghiên cứu của nhóm tác giả Chung và cộng tác viên (2015), hai chủng vi khuẩn Bacillius sp. - YC7007 và YC7010 T có thể kiểm soát bệnh bạc lá lúa ở mức . - Rõ ràng, việc sử dụng chủng VY03 theo phương thức phòng và chống đạt hiệu quả kiểm soát bệnh bạc lá cao tương đương với các nghiên cứu đã công bố. - Đánh giá hiệu quả kiểm soát bệnh bạc lá của chủng VY03 trong điều kiện đồng ruộng. - Khác với thí nghiệm nhà lưới, trong thí nghiệm đồng ruộng tế bào chủng VY03 được đưa vào đất gieo hạt và ươm mạ để tạo điều kiện cho vi khuẩn. - Kết quả điều tra mức độ nhiễm bệnh bạc lá trong giai đoạn cây lúa làm đòng đến trỗ (70 - 75 ngày tuổi) cho thấy bệnh bạc lá xuất hiện ở tất cả các ruộng thí nghiệm với tỷ lệ bệnh tăng dần qua các kỳ điều tra (Hình 4). - Ở CTTN, tại thời điểm trổ bông tỷ lệ bệnh bạc lá là và chỉ số bệnh là sai khác ở mức có ý nghĩa thống kê so với đối chứng là 48,72 % và 26.25% (Hình 4A, B).. - Sau khi sự gia tăng của bệnh bạc lá trong các ruộng thí nghiệm được xác định, dịch tế bào của chủng VY03 được phun ở CTNN và so sánh với đối chứng là ruộng không xử lý bệnh (ĐC) và ruộng của các hộ dân xung quanh phun thuốc Kasumin 2SL (ĐC KS. - Kết quả cho thấy trong CTTN chủng VY03 làm giảm tỷ lệ bệnh và chỉ số bệnh một cách rõ rệt, ở mức tương đương với thuốc hóa học Kasumin 2SL (Hình 4).. - Hiệu quả kiểm soát bệnh bạc lá trong điều kiện thực tế ngoài đồng ruộng Cụ thể, kết quả đánh giá ở thời điểm lúa chín. - sáp, ruộng được phun dịch tế bào chủng VY03 (CTTN) có tỷ lệ bệnh và chỉ số bệnh tương ứng là 12,96 và 6,63%, tương đương với ruộng phun thuốc Kasumin 2SL (ĐC KS ) là 10,45 và 4,12%.. - Hiệu quả kiểm soát bệnh bạc lá ở ruộng xử lý bằng chủng vi khuẩn VY03 và ruộng phun thuốc Kasumin 2SL tương đương nhau trong suốt quá trình điều tra, đạt mức 75 - 85%. - Hiệu quả kiểm soát bệnh cao hơn so với thí nghiệm trong điều kiện nhà lưới, phản ánh tác dụng của việc cho cây tiếp xúc sớm với chủng vi khuẩn nội sinh VY03 bằng xử lý đất ươm mạ với chủng này.. - Bên cạnh đó, hiệu quả của chủng VY03 trong ức chế bệnh bạc lá do Xoo còn được đánh giá thông qua các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lúa.. - Tổng hợp các kết quả phân tích trong thử nghiệm đồng ruộng cho thấy chủng VY03 có ảnh hưởng tích cực tới sự phát triển của cây lúa, gồm (i) kiểm soát tốt bệnh bạc lá và (ii) tăng năng suất lúa. - Mặc dù có tính mẫn cảm cao với nhiều bệnh hại, đặc biệt là bệnh bạc lá do Xoo gây ra, giống lúa Bắc ơm số 7 được trồng phổ biến nhất ở các tỉnh đồng bằng sông Hồng trong nhiều năm bởi có chất lượng gạo tốt. - Chủng VY03 trong nghiên cứu này thể hiện tác dụng như một probiotic cho cây lúa, có tiềm năng ứng dụng cao trong canh tác lúa hữu cơ, giúp giảm thiểu sử dụng hóa chất trong nông nghiệp.. - (tạ/ha) Năng suất Tăng. - NSLT: Năng suất lý thuyết. - NSTT: Năng suất thực tế.. - Chủng vi khuẩn nội sinh lúa Bacillus velezensis VY03 có hoạt tính đối kháng vi khuẩn Xoo cao thể hiện trong các thí nghiệm in vitro. - Hoạt tính này ổn định trong các điều kiện nhiệt độ, pH, nồng độ NaCl, và nguồn nitơ, chỉ phụ thuộc vào nguồn carbon sử dụng trong môi trường nuôi cấy, trong đó glucose và sucrose là phù hợp nhất. - ử nghiệm chủng VY03 trong kiểm soát bệnh bạc lá lúa ở điều kiện nhà lưới cho thấy sử dụng theo phương thức phòng và chống bệnh (phun trước và sau khi nhiễm Xoo) cho hiệu quả kiểm soát 71.6%, tương đương với thuốc hóa học Bismerthiazol áp dụng ở cùng điều kiện. - ử nghiệm ở điều kiện đồng ruộng theo phương thức phòng và chống, kết hợp xử lý đất ươm mạ bằng chủng VY03 với phun phòng bệnh khi lúa ở giai đoạn làm. - đòng và phun trị bệnh khi phát hiện bệnh bạc lá đã cho hiệu quả kiểm soát bệnh tốt (75 - 85. - tương đương thuốc hóa học Kasumin 2SL, trong điều kiện bệnh lây nhiễm tự nhiên. - Quá trình xử lý bệnh bằng chủng VY03 cũng làm tăng năng suất lúa ~12% so với đối chứng không xử lý.
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt