Nghiên cứu khả năng ức chế của nấm chaetomium globosum đối với một số loại nấm gây bệnh chính trên chè

Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ hai 1003 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨC CHẾ CỦA NẤM Chaetomium globosum ĐỐI VỚI MỘT SỐ LOẠI NẤM GÂY BỆNH CHÍNH TRÊN CHÈ Nguyễn Văn Thiệp, Nguyễn Hữu La, Phạm Huy Quang, Nguyễn Thị Thu Hà Viện KHKT Nông Lâm Nghiệp miền núi phía Bắc TÓM TẮT Sản xuất chè gặp rất nhiều khó khăn do sâu bệnh phá hoại quanh năm. Bệnh hại chè diễn biến phức tạp, người sản xuất hầu như chỉ áp dụng phòng trừ bằng thuốc hóa học, đã gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng nhiều đến sức khỏe người sản xuất và tiêu dùng. Chủng Chaetomium globosum CPT1 phân lập từ đất chè ở Phú Hộ, đã được nghiên cứu, đánh giá hoạt tính đối kháng đối với một số nấm bệnh Colletotrichum camelliae; Pestalotia theae và Fusarium sp. hại cây chè. Chủng nấm C. globosum CPT1 đã hạn chế được từ 57,11 - 75% sự phát triển hệ sợi nấm và hạn chế được từ 58,73 - 77,38% bào tử của 3 loài nấm bệnh. Đồng thời cũng hạn chế từ 67,18 - 74,39% sự lây lan của các bệnh C. camelliae, P. theae khi xử lý trực tiếp trên lá chè. Kết quả thí nghiệm mở ra hướng ứng dụng nấm Chaetomium phòng trừ bệnh hại chè hiệu quả và an toàn. Từ khóa: Chaetomium globosum CPT1, Colletotrichum camelliae; Pestalotia theae và Fusarium sp. I. MỞ ĐẦU Chè (Camellia sinensis) là cây công nghiệp lâu năm được trồng phổ biến ở vùng trung du và miền núi. Cây chè sinh trưởng phát triển và cho thu hoạch hầu như quanh năm nên sâu, bệnh hại cũng diễn biến phức tạp gây nhiều khó khăn trong phòng trừ. Đặc biệt nhiều loại bệnh gây thối rễ, thối búp, thối lá, khô cành làm suy yếu cây chè dẫn đến chết cây, mất khoảng ở nhiều nương chè. Hiện nay, biện pháp phòng trừ bệnh hại chè chủ yếu vẫn bằng hóa học nhưng còn kém hiệu quả và để lại tồn dư trong môi trường vùng chè và trong sản phẩm, có hại cho sức khỏe người tiêu dùng. Trong thực tế hiện nay đã có các nghiên cứu và ứng dụng vi sinh vật có ích để phòng chống các loại bệnh hại trên các loại cây trồng khác nhau, trong đó có các chủng nấm Chaetomium (Soytong, 1989). Chaetomium thuộc lớp nấm hoại sinh có khả năng cạnh tranh mạnh so với nấm bệnh, đặc biệt là loài Chaetomium globossum và Chaetomium cochlioides có tác động đối kháng với các loài nấm thuộc chi Fusarium và Helminthosporium (Tveit and Moore, 1954), Alternaria, Colletotrichum (Vannacci et al., 1987; Talubnuc et al., 2010). Tính đối kháng của Chaetomium là do nấm tổng hợp chất kháng sinh Chaetoglobosin, chất này phá hủy màng tế bào, làm cho nguyên sinh chất bị phá vỡ và mất đi độc tính của nấm gây bệnh (Di Petro et al., 1992; Soytong, 2007). Ngoài ra nấm Chaetomium còn tổng hợp được một số hợp chất có tác dụng kích thích sinh trưởng, phát triển, tăng sức đề kháng của cây trồng (Lê Thị Ánh Hồng, 2005; Doke et al., 1991, 1997). Trên cơ sở những đặc điểm có ích của nấm Chaetomium, chúng tôi đánh giá khả năng ức chế của chủng nấm C. globosum CPT1 đối với một số loại bệnh nấm hại cây chè, nhằm ứng dụng nấm đối kháng Chaetomium trong phòng trừ bệnh hại chè, hướng tới sản xuất chè an toàn và bền vững. II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu nghiên cứu - Chủng Chaetomium globosum CPT1 phân lập từ đất trồng chè ở Phú Hộ, Phú Thọ. - Các bệnh chấm nâu (Colletotrichum camelliae), chấm xám (Pestalotia theae) và thối rễ chè (Fusarium sp.) từ nguồn lưu giữ tại Bộ môn Công nghệ sinh học và Bảo vệ Thực vật, Viện KHKT nông lâm nghiệp miền núi phía Bắc. 2.2. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp đánh giá đối kháng trên môi trường nhân tạo: theo phương pháp của Soytong (1992), Talubnuc et al, (2010). Nấm đối kháng và các loài nấm bệnh thuần được cấy trên môi trường PDA trong đĩa petri, nuôi ở nhiệt độ phòng. Bảy ngày sau, sử dụng nấm thuần mới cấy cho thí nghiệm cấy đối kháng VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM 1004 (Bi-culture). Sử dụng một ống nhựa tròn đã khử trùng, đường kính lỗ 0,5 cm lấy mẫu agar đã có nấm thuần đặt lên môi trường PDA trong đĩa petri 9 cm, cách rìa của đĩa 1 cm. Ở đĩa cấy đối kháng, đặt 2 mẫu agar có nấm bệnh và nấm đối kháng đối diện nhau, ở đĩa đối chứng chỉ đặt 1 mẩu agar nấm bệnh hoặc nấm đối kháng. Các đĩa đã cấy nấm đặt ở nhiệt độ phòng. Sau 30 ngày, đo đếm kích thước tản nấm và số lượng bào tử của cả nấm bệnh và nấm đối kháng. Hiệu quả ức chế của nấm đối kháng là %, tính theo công thức: Hiệu quả ức chế = A - B A × 100 Trong đó A là kích thước tảng nấm hoặc số lượng bào tử của nấm bệnh ở đối chứng, B là kích thước tản nấm hoặc số lượng bào tử của nấm bệnh ở công thức đối kháng. - Đánh giá hiệu quả ức chế trực tiếp trên lá chè: theo phương pháp Yoshida et al., (2006). Lây bệnh nhân tạo nấm C. camelliae và P. theae lên lá chè; sau 1 tuần, tiến hành xử lý lá nhiễm bệnh bằng dung dịch bào tử nấm đối kháng. Lá chè thí nghiệm được giữ ẩm và đặt ở nhiệt độ phòng, theo dõi sự phát triển của nấm bệnh: đo kích thước vết bệnh trên lá chè. Các thí nghiệm bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên, 4 lần nhắc lại, thực hiện năm 2013 và 2014. Số liệu thí nghiệm được xử lý thống kê bằng phần mềm Sirichai 6.0. III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Khả năng ức chế của chủng C. globosum CPT1 đối với một số nấm bệnh hại chè ở điều kiện in vitro Tiến hành đánh giá khả năng đối kháng của chủng C. globosum CPT1 đối với một số loại nấm gây bệnh chấm nâu (C. camelliae), bệnh chấm xám (Pestalotia theae) và bệnh thối rễ (Fusarium sp.) cây chè. Sau 30 ngày nuôi cấy, ở công thức đối chứng, tản nấm đều phát triển kín đĩa petri có đường kính 9 cm. Tuy nhiên, ở đĩa cấy đối kháng, nấm C. globosum lấn át sự phát triển của tản nấm C. camelliae, đường kính tản nấm C. camelliae chỉ đạt 2,25 cm. Hiệu quả ức chế sự phát triển của sợi nấm đạt 75,0%. Bên cạnh khả năng ức chế sự phát triển hệ sợi nấm, C. globosum còn ức chế sự hình thành bào tử của nấm C. camelliae dẫn đến số lượng bào tử nấm bệnh trong thí nghiệm đối kháng chỉ có 1,71 × 107 bào tử; trong khi đó, số lượng bào tử ở công thức đối chứng đạt 7,56 × 107 bào tử, hiệu quả ức chế sự hình thành bào tử đạt 77,38% (bảng 1). Bảng 1. Ảnh hưởng của C. globosum đối với sinh trưởng phát triển của nấm bệnh C. camelliae hại chè sau 30 ngày Công thức Sự phát triển của tản nấm C. camelliae Khả năng sinh sản bào tử của nấm C. camelliae Kích thước (cm) Hiệu quả ức chế (%) Số lượng bào tử (× 107) Hiệu quả ức chế (%) C. camelliae + C. globosum 2,25 75,00 1,71 77,38 C. camelliae 9,00 - 7,56 - CV (%) 4,69 - 9,03 - LSD0.05 0,59 - 1,04 - Bệnh chấm xám Pestalotia theae là bệnh khá phổ biến ở các vùng chè, bệnh hại lá bánh tẻ và lá già. Trong công thức cấy đối kháng, đường kính tản nấm của nấm gây bệnh P. theae đạt 3,86 cm, hiệu quả ức chế đạt 57,11%. Số lượng bào tử hình thành chỉ đạt 1,82 × 107 bào tử so với đối chứng 4,92 × 107 bào tử, hiệu quả ức chế đạt 58,73% (bảng 2). Nấm Fusarium sp. hại rễ làm cho rễ bị thối, dẫn đến cây chè bị chết. Fusarium sp. là một trong số các loài vi sinh vật hại vùng rễ cây chè gây ra hiện tượng “chết loang”, rất phổ biến ở hầu khắp các vùng chè nước ta hiện nay. Bệnh này đã và đang gây nhiều thiệt hại cho sản xuất chè và rất khó khăn phòng trừ bệnh. Kết quả thí nghiệm ở bảng 3 cho biết khả năng ức chế của nấm đối kháng C. globosum đối với nấm Fusarium sp. hại rễ chè. Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ hai 1005 Bảng 2. Ảnh hưởng của C. globosum đối với sinh trưởng phát triển của nấm bệnh P. theae hại chè sau 30 ngày Công thức Sự phát triển của tản nấm bệnh Sinh sản bào tử nấm bệnh Kích thước (cm) Hiệu quả ức chế (%) Số lượng bào tử (× 107) Hiệu quả ức chế (%) P. theae + C. globosum 3,86 57,11 1,82 58,73 P. theae 9,00 - 4,92 - CV (%) 6,76 - 12,39 - LSD.05 0,96 - 1,00 - Bảng 3. Ảnh hưởng của C. globosum đối với sinh trưởng phát triển của nấm bệnh Fusarium sp. hại chè sau 30 ngày Công thức Sự phát triển của tản nấm bệnh Sinh sản bào tử nấm bệnh Kích thước (cm) Hiệu quả ức chế (%) Số lượng bào tử (× 107) Hiệu quả ức chế (%) Fusarium sp. + C. globosum 2,80 68,88 1,78 70,03 Fusarium sp. 9,00 - 5,94 - CV(%) 6,64 - 11,22 - LSD.05 0,87 - 1,05 - Trên môi trường PDA, sự có mặt của chủng nấm C. globosum đã làm chậm quá trình sinh trưởng và phát triển của loài nấm Fusarium sp. Đường kính tản nấm Fusarium sp. chỉ đạt 2,8cm trong khi ở công thức đối chứng là 9cm; hiệu quả ức chế đạt 68,88%. Số lượng bào tử chỉ đạt 1,78 × 107 so với công thức đối chứng là 5,94 × 107 bào tử. Hiệu quả ức chế sự hình thành bào tử đạt 58,73% (bảng 3). Như vậy, nấm C. globosum thể hiện có tính đối kháng cao đối với các loại nấm bệnh hại chè chủ yếu C. camelliae, Pestalozia theae và Fusarium sp. 3.2. Hiệu quả ức chế của C. globosum đối với nấm bệnh hại lá chè Để xác định hiệu quả trừ bệnh trên lá chè, chúng tôi tiến hành lây nhiễm nấm C. camelliae, P. theae lên lá chè, sau đó nhúng lá chè đã được lây bệnh vào trong dung dịch chứa bào tử nấm C. globosum pha loãng với nước cất. Lá chè nhiễm nấm bệnh C. camelliae được xử lý bằng dung dịch bào tử nấm đối kháng C. globosum đã làm giảm khả năng lan rộng của bệnh. Những tuần đầu vết bệnh tiếp tục lan rộng thêm, nhưng về sau hầu như không phát triển thêm, quan sát trên bề mặt vết bệnh, số lượng quả thể nấm bệnh rất ít. Xử lý bệnh trực tiếp bằng bào tử nấm C. globosum sau 30 ngày đã ức chế 74,39% sự phát triển của vết bệnh (bảng 4). Bảng 4. Ảnh hưởng của dung dịch bào tử nấm C. globosum đến triệu chứng nấm bệnh C. camelliae sau lây nhiễm. Công thức Sau 15 ngày Sau 30 ngày ĐK vết bệnh (cm) Hiệu quả ức chế (%) ĐK vết bệnh (cm) Hiệu quả ức chế (%) C. camelliae + C. globosum 0,22 43,58 0,42 74,39 C. camelliae 0,39 - 1,64 - CV(%) 7,32 - 4,87 - LSD.05 0,04 - 0,11 - Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ hai 1006 Khi được xử lý dung dịch C. globosum, đường kính vết bệnh do nấm P. theae gây ra phát triển chậm hơn ở công thức xử lý đối kháng (sau 15 ngày vết bệnh rộng thêm 0,21 cm, trong khi ở đối chứng không xử lý vết bệnh rộng thêm 0,94 cm). Hiệu quả ức chế của dung dịch bào tử nấm đối kháng đối với nấm bệnh P. theae sau xử lý 1 tháng đạt 67,18% (bảng 5). Bảng 5. Ảnh hưởng của dung dịch bào tử nấm C. globosum đến triệu chứng nấm bệnh P. theae sau lây nhiễm Thí nghiệm Sau 15 ngày Sau 30 ngày ĐK vết bệnh (cm) Hiệu quả ức chế (%) ĐK vết bệnh (cm) Hiệu quả ức chế (%) P. theae + C. globosum 0,21 38,23 0,42 67,18 P. theae 0,38 - 1,28 - CV(%) 6,25 - 4,54 - LSD.05 0,04 - 0,09 - 3.3. Sử dụng nấm C. globosum phòng trừ bệnh thối rễ chè (Root rot) trên đồng ruộng Bệnh thối rễ gây nhiều thiệt hại cho người trồng chè, bệnh xuất phát ban đầu từ những điểm nhỏ làm thối rễ cây chè, khô cành rồi chết. Bệnh lan dần qua năm tháng gây chết cây và mất khoảng. Những nương chè cao tuổi, tốc độ chết nhanh hơn. Trong thực tế sản xuất, nhiều nương chè đã phải phá đi trồng lại. Gây ra bệnh chết loang do một số loài nấm gây bệnh ở rễ cây chè như Rosellinia necatrix, Fusarium sp., Rhizoctonia sp. Thí nghiệm áp dụng dung dịch có chứa C. globosum CPT1 trừ bệnh trên giống chè PH1 25 năm tuổi đang bị bệnh nặng (chỉ số bệnh 25-26%) và giống chè LDP1 12 năm tuổi, bệnh nhẹ hơn (chỉ số bệnh 7-8%) tại Công ty chè Liên Sơn, tỉnh Yên Bái. Dung dịch Chaetomium được xử lý 1 lần/tháng. Sau 4 tháng xử lý chế phẩm, chỉ số bệnh ở nương chè có xử lý giảm dần. Tại nương chè trồng giống PH1, chỉ số bệnh giảm từ 26,0% trước xử lý xuống 3,4% trong khi đối chứng không xử lý giảm tự nhiên không đáng kể (từ 25,4% xuống 20,3%), hiệu quả trừ bệnh đạt 89,23%. Ở nương chè giống LDP1, chỉ số bệnh giảm từ 7,3% xuống còn 3,4%, trong khi không xử lý, chỉ số bệnh giảm từ 8,2% xuống 7,6%, hiệu quả trừ bệnh đạt 53,42% (bảng 6). Bảng 6. Diễn biến bệnh thối rễ chè sau xử lý dung dịch Chaetomium ở điều kiện đồng ruộng, 2014 Giống chè Xử lý Chaetomium (%) Không xử lý Chaetomium (%) 29/4 5/6 2/7 6/8 29/4 5/6 2/7 6/8 PH1 26,0 25,6 12,4 2,8 25,4 25,7 23,0 20,3 % bệnh giảm - 1,92 52,30 89,23 - - 9,44 20,07 LDP1 7,3 7,1 6,0 3,4 8,2 8,2 8,0 7,6 % bệnh giảm - 2,73 17,80 53, 42 - 0,00 2,43 7,31 IV. KẾT LUẬN - Chủng nấm C. globosum CPT1 có khả năng ức chế sinh trưởng và phát triển của một số loài nấm gây bệnh cho cây chè như C. camelliae, Pestalotia theae và Fusarium sp. - Nấm C. globosum CPT1 ức chế được từ 57,11 - 75% sự phát triển hệ sợi nấm và từ 58,73 - 77,38% bào tử của 3 loài nấm bệnh sau 30 ngày. - Xử lý trực tiếp dung dịch bào tử nấm đối kháng C. globosum CPT1 lên lá chè đã lây nhiễm bệnh C. camelliae, Pestalotia theae hạn chế được từ 67,18 - 74,39% sự sinh trưởng và của các nấm bệnh này. - Áp dụng trừ bệnh chết loang tại công ty chè Liên Sơn ở điều kiện đồng ruộng, sau 4 tháng bệnh hiệu quả trừ bệnh của dung dịch 1006 VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ hai 1007 chứa nấm Chaetomium đạt từ 53,42% đến 89,23%. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Lê Thị Ánh Hồng (2005). Nghiên cứu ứng dụng nấm Chaetomium trong sản xuất các chế phẩm vi sinh bảo vệ thực vật phòng chống các bệnh nấm hại; Báo cáo tổng kết KHKT, Viện Di truyền nông nghiệp, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. 2. Talubnuc C. ang Soytong K (2010). Biocontrol of vanina anthracnose using Emericella nidulans. J. of Agricultural technology 2010, 6(1): 47-55. 3. Di Petro et al (1992). Role of antibiotics produced by in biocontrol of Pythium ultimum, a causal agent of damping off. Phytopathology 1992, 131-135. 4. Yoshida K. and Takeda Y (2006). Evaluation of Anthracnose Resistance among Tea Genetic Resources by Wound-Inoculation Assay. JARQ 40 (4), 2006, 379-386. 5. Soytong K. and Quimio T.H. (1989). Antagonism of Chaetomium globosum to the rice blast pathogen, Pyricularia oryzae. Kasetsat J. (Nat. Sci.) 23, 198-203. 6. Tevit M. and Moore M.B. (1954). Isolate of Chaetomium that protect oats from Heminthosporium victoriae. Phytopathology 44, p.686-689. ABSTRACT Study on antifungal activities of Chaetomium globosum in major fungal pathogens of tea Nguyen Van Thiep; Nguyen Huu La; Pham Huy Quang; Nguyen Thi Thu Ha Tea plant Camellia sinensis is considering as one of the most important crops in the country. However, diseases and insects have a devastating effect on tea production and nowadays. Diseases have gradually become more complicate and difficult for control. Most farmers prefer to use chemical pesticides to control major diseases on tea leading environmental pollutions and giving negative impacts on human health. The fungus Chaetomium globosum CPT1 that was isolated from tea- planting soils in Phu Ho has been studied and evaluated the antifungal activity on tea fungi including C. camelliae; P. theae and Fusarium sp. Accordingly, C. globosum CPT1 was able to prevent the development of mycelium and spores 57.11 – 75.00% and 58.73 – 77.38%, respectively. It also inhibited the spread of C. camelliae, P. theae 67.18 – 74.39% after the C. camelliae- and P. theae-infested tea leaves were treated directly with C. globosum CPT1 solution. These results have illustrated the method of applying Chaetomium to prevent from tea diseases effectively. Keywords: Camellia sinensis, Chaetomium globosum, Colletotrichum camelliae, Fusarium sp., Pestalozia theae. Người phản biện: TS. Trịnh Xuân Hoạt